JPH0845748A - プリントコイル形トランスの実装構造 - Google Patents
プリントコイル形トランスの実装構造Info
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- JPH0845748A JPH0845748A JP6175123A JP17512394A JPH0845748A JP H0845748 A JPH0845748 A JP H0845748A JP 6175123 A JP6175123 A JP 6175123A JP 17512394 A JP17512394 A JP 17512394A JP H0845748 A JPH0845748 A JP H0845748A
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Abstract
置によらず熱設計のできるプリントコイル形トランスの
実装構造を提供すること。 【構成】 一次巻線Npに印加される直流電圧Vinをス
イッチング素子Trによりオンオフし、二次巻線Nsに
誘起されるスイッチング信号を整流平滑化して負荷RL
に供給するスイッチング電源に用いられるトランスであ
って、内層パターン52を絶縁性樹脂を用いて積層し、
各内層パターンを当該一次巻線と二次巻線に割当てると
共に、当該一次巻線と二次巻線の両端に接続される銅系
材料よりなるピン端子53を有するプリントコイル形ト
ランス50と、当該スイッチング電源のACグランドに
接地される共に、前記スイッチング素子並びに二次側整
流回路に装着されるヒートシンク30と、このプリント
コイルの各ピン端子と当該ヒートシンクとの間を伝熱す
る配線パターン12を当該スイッチング電源の実装され
る実装基板10に設けたことを特徴としている。
Description
て好適なプリントコイル形トランスに係り、特に放熱を
容易にする構造の改良に関する。
は、本出願人の提案にかかる実開平4−8390号公報
に開示されているように、熱伝導板を用いて放熱器や筐
体に伝熱する構造が知られている。しかしながら、出力
100W程度のスイッチング電源の用途においては、発
熱する電子部品として認識されているものはスイッチン
グ用のトランジスタやダイオードで、トランスについて
は形状が大形であるため自然の放熱に頼っていた。
を示す側面図で、放熱経路については矢印↑で表してい
る。図において、実装基板10はエポキシ樹脂などの絶
縁性材料で平板状に構成されたもので、銅などの導電性
材料で形成された配線パターン12が片面、若しくは両
面に設けられている。電子部品20はパワーダイオード
やパワートランジスタ等の発熱するもので、実装基板1
0に搭載されている。ヒートシンク30は実装基板10
に搭載されるもので、電子部品20に熱的に接触して放
熱を行う。トランス40は従来の巻線を用いたもので、
実装基板10に搭載される。その内部構造は、電磁的な
結合を良好にするためコア41がボビン42の中穴に装
着されると共に、ボビン42に巻線43が巻かれてい
る。巻線43は端子44と接続されており、この端子4
4が実装基板10に設けられた貫通穴に半田つけされ
る。
に放熱経路については矢印↑で表している。図におい
て、入力電源Vinから直流電圧が入力コンデンサCinを
介してトランスTの一次巻線n1に印加される。そし
て、一次巻線n1に接続されたスイッチングトランジス
タTrにより、一次巻線n1に流れる電流がオンオフさ
れる。すると、トランスTの二次巻線n2にスイッチン
グ信号が誘起されるので、ダイオードDで整流し、コン
デンサCoutで整流して負荷RLに出力電圧Voutを供給
している。
である。発熱体としては、スイッチングトランジスタQ
Tr、トランスQT並びにダイオードQDがあり、それぞれ
は実質的に独立している。すなわち、トランスTでは巻
線43からの発熱が問題になるが、この放熱経路はトラ
ンス表面からの対流放熱と、端子44経由で伝導伝熱さ
れるものの二つの主要な経路がある。このうち、伝導伝
熱については熱抵抗が大きいため対流放熱に比較して無
視できる程度になっている。熱抵抗は、特に巻線発熱部
と端子44との間に絶縁物や空気が介在している為大き
く、更に端子44自体もスズメッキ鉄線なので熱抵抗が
比較的高くなっている。例えば、コア43としてJIS
に規定されているEER25.5を用いると、熱抵抗は70゜C
/W程度になっている。
を対流放熱のみで冷却する場合、熱損失が2倍になると
体積を2.8倍にする必要がある(『電子機器の熱対策設
計』p.280)。この為、消費電力が増大するとトランス形
状が大形化するという課題がある。
の部品配置により変化し、例えば冷却風が良く当たるよ
うな位置では熱抵抗は減少するが、背の高い電子部品の
影にはいると逆になる。そこで、電源回路設計時に部品
配置が変更されるとトランスの冷却能力は大きく変化
し、電源回路設計と熱設計が分離できず、設計作業が煩
雑になるという課題があった。本発明はこのような課題
を解決したもので、電源トランスの冷却能率が高く、且
つ部品配置によらず熱設計のできるプリントコイル形ト
ランスの実装構造を提供することを目的とする。
発明は、一次巻線Npに印加される直流電圧Vinをスイ
ッチング素子Trによりオンオフし、二次巻線Nsに誘
起されるスイッチング信号を整流平滑化して負荷RLに
供給するスイッチング電源に用いられるトランスであっ
て、内層パターン52を絶縁性樹脂を用いて積層し、各
内層パターンを当該一次巻線と二次巻線に割当てると共
に、当該一次巻線と二次巻線の両端に接続される銅系材
料よりなるピン端子53を有するプリントコイル形トラ
ンス50と、当該スイッチング電源のACグランドに接
地される共に、前記スイッチング素子並びに二次側整流
回路に装着されるヒートシンク30と、このプリントコ
イルの各ピン端子と当該ヒートシンクとの間を伝熱する
配線パターン12を当該スイッチング電源の実装される
実装基板10に設けたことを特徴としている。
イル形トランスを用いているので、一次巻線や二次巻線
の絶縁に絶縁性樹脂を利用することになり、従来の空気
絶縁に比較してトランス形状が小型になる。またピン端
子と配線パターンを用いて、プリントコイル形トランス
とヒートシンクが熱的に接続され、放熱抵抗が小さくな
る。そこで、トランスの放熱に当たり伝導放熱が支配的
になり、対流伝熱のように他の部品の配置に熱設計が影
響されることが少なくなる。
は本発明の一実施例を示すスイッチング電源の実装状態
を説明する側面図である。尚、図1において前記図8と
同一作用をするものには同一符号を付して説明を省略す
る。プリントコイル形トランス50は、従来のボビンと
導線を一体化したもので、具体的な詳細構造は例えば本
出願人の提案にかかる特願平6−128531号明細書
に開示してある。ここでは、中央部にコア51が装着さ
れ、内層パターン52を絶縁性樹脂を用いて積層してい
る。コア51を中心として半径方向と軸方向の一次巻線
と二次巻線の絶縁は、固体絶縁体の厚みにより確保され
る。その耐電圧は、空気の1kV/mmに対して、絶縁
性樹脂では10kV/mmと10倍程度になっている。そ
こで、従来の空気絶縁に比較して絶縁層の厚さを1/10に
逓減できる。そして、各内層パターン52を当該一次巻
線と二次巻線に割当てる。
次巻線の両端に接続されるもので、熱抵抗を小さくする
為銅系材料を用いている。ピン端子53に巻線をからげ
る構造ではないから、ピン端子53の曲げ剛性は小さく
て足りる。そこで、従来のススメッキ鉄線に比較する
と、銅系材料の熱伝導率は10倍以上であるから、トラ
ンスの巻線で発生する熱はピン端子53を介して配線パ
ターン12に円滑に伝導される。配線パターン12は実
装基板10に形成されたもので、電気抵抗を小さくする
ため銅系材料が用いられている。ヒートシンク30の実
装基板10固定用端子32は、この配線パターン12と
接続されている。
作用をするものには同一符号を付して説明を省略する。
ここでは、トランス40の一次巻線n1と二次巻線n2
のACグランド側に●を付している。ヒートシンク30
は、ACグランド側に接続される。これによりヒートシ
ンク30と周囲部品との間の浮遊容量によるノイズ伝播
を軽減できる。
である。プリントコイル形トランスではトランス形状が
従来に比較すると格段に小型化されるので、表面積が小
さくなった分対流放熱による冷却能力が低下する。他
方、伝導伝熱については、巻線発熱部からピン端子53
までの熱抵抗R52と、ピン端子53から配線パターン1
2までの熱抵抗R53と、配線パターン12から固定用端
子32までの熱抵抗R12並びにヒートシンク30の熱抵
抗R30が存在している。ここで、熱抵抗R52は10゜C/
W程度であり、熱抵抗R53は端子径φが1.0mmで端子
長が5mmのものについて1本当たり10゜C/W程度だ
から、ピン端子53を5本構成とすると2゜C/W程度と
充分低い値にすることができる。従って、巻線発熱部か
ら配線パターン12までの熱抵抗R52+53を総合的には
6゜C/W程度にすることができ、従来例に比較して1/10
程度の熱抵抗となる。ところで、熱抵抗R12と熱抵抗R
30は、設計により充分小さな熱抵抗とできるので、伝導
伝熱により充分な冷却能力が得られる。
図、図5は図4の装置の回路図である。ここでは、スイ
ッチング電源の一次側と二次側のヒートシンク30を共
用している。このように構成すると、スイッチング電源
の一次側と二次側のヒートシンク30を分離する場合よ
りも、放熱効率が良好になる。
図、図7は図6の装置の回路図である。ここでは、電子
部品20用のヒートシンク30のみでは冷却能力が不足
するので、追加ヒートシンク34を設けている。追加ヒ
ートシンク34も配線パターン12と熱的に接続されて
おり、トランス40の放熱を助ける。この配線パターン
12はACグランドとして使用されているものである。
トランスの一次巻線や二次巻線で発生する熱を放熱する
に当たり、プリントコイル形トランスを用いて巻線発熱
部からピン端子53までの放熱抵抗を低減しているの
で、従来に比較して伝導放熱による冷却が容易になり、
特にトランスが小型化して対流放熱の能力が小さい場合
に冷却が容易になるという効果がある。またトランスの
発熱は、実質的にヒートシンク30を用いた伝導放熱に
より冷却するので、熱設計が電子部品の配置の影響を受
けなくなるという効果もある。
装状態を説明する側面図である。
側面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】一次巻線(Np)に印加される直流電圧
(Vin)をスイッチング素子(Tr)によりオンオフ
し、二次巻線(Ns)に誘起されるスイッチング信号を
整流平滑化して負荷(RL)に供給するスイッチング電
源に用いられるトランスであって、 内層パターン(52)を絶縁性樹脂を用いて積層し、各
内層パターンを当該一次巻線と二次巻線に割当てると共
に、当該一次巻線と二次巻線の両端に接続される銅系材
料よりなるピン端子(53)を有するプリントコイル形
トランス(50)と、 当該スイッチング電源のACグランドに接地される共
に、前記スイッチング素子並びに二次側整流回路に装着
されるヒートシンク(30)と、 このプリントコイルの各ピン端子と当該ヒートシンクと
の間を伝熱する配線パターン(12)を当該スイッチン
グ電源の実装される実装基板(10)に設けたことを特
徴とするプリントコイル形トランスの実装構造。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6175123A JP3022180B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | プリントコイル形トランスの実装構造 |
TW084105804A TW282594B (ja) | 1994-06-30 | 1995-06-08 | |
US08/492,176 US5659461A (en) | 1994-06-30 | 1995-06-19 | Switching power supply using printed coil type transformer |
DE19523976A DE19523976A1 (de) | 1994-06-30 | 1995-06-30 | Schaltnetzteil mit einem Transformator aus gedruckten Spulen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6175123A JP3022180B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | プリントコイル形トランスの実装構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0845748A true JPH0845748A (ja) | 1996-02-16 |
JP3022180B2 JP3022180B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=15990690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6175123A Expired - Lifetime JP3022180B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-07-27 | プリントコイル形トランスの実装構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3022180B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7262973B2 (en) | 2003-08-29 | 2007-08-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Power conversion module device and power unit using the same |
WO2015107769A1 (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | カルソニックカンセイ株式会社 | プレーナ型トランス及び共振型コンバータ |
JP2016019364A (ja) * | 2014-07-08 | 2016-02-01 | 株式会社デンソー | 電源装置 |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP6175123A patent/JP3022180B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7262973B2 (en) | 2003-08-29 | 2007-08-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Power conversion module device and power unit using the same |
WO2015107769A1 (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | カルソニックカンセイ株式会社 | プレーナ型トランス及び共振型コンバータ |
JP2016019364A (ja) * | 2014-07-08 | 2016-02-01 | 株式会社デンソー | 電源装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3022180B2 (ja) | 2000-03-15 |
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