JPWO2020035968A1 - 平面アレイコイル及びスイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1の実施形態に係る平面アレイコイル101の斜視図である。図2は、本実施形態の平面アレイコイル101のうち、1つのコイルの構造を示す分解平面図である。図3は、図2に示した各層の導体パターンを積層した状態を簡易的に表す斜視図である。図4(A)は図1におけるX0―X0部分の縦断面図であり、図4(B)は図1におけるX1―X1部分の縦断面図である。図5(A)はこの平面アレイコイル101に流れる電流と、生じる磁束の様子を示す斜視図であり、図5(B)はその断面図である。
コイルの幅CW:10mm
コイル部の長さCL:10 mm
開口幅W:3.3mm
コイル部同士の間隔D:2mm
中央導体パターン1の線幅:1.8mm
コイル状導体パターン2,3の線幅:0.8mm
このように、本実施形態においては、中央導体パターン1の延びる方向の長さ(コイル部の長さCL)はコイル部の開口幅Wよりも大きい。また、中央導体パターン1の電流は、コイル状導体パターン2に流れる電流とコイル状導体パターン3に流れる電流との和、すなわちコイル状導体パターン2に流れる電流の2倍の電流が流れる。このため中央導体パターン1の電流密度は、コイル状導体パターン2,3の電流密度と等しくなるように、又はほぼ等しくなるように設定している。各導体パターンの厚みが同じ場合、中央導体パターン1の線幅はコイル状導体パターン2,3の線幅の2倍程度である。中央導体パターン1に流れる電流をコイル状導体パターン2とコイル状導体パターン3とに均等に分流させる構造により、導体パターンの有するインピーダンスが各部で均一になって、全体のインピーダンスが小さくなり、コイルの面積を最小化できる。すなわち、導体パターンが有するインピーダンスとコイル面積との間でのトレードオフの関係を最適化することができ、高効率かつ小型軽量なコイルを構成できる。
第2の実施形態では、複数のコイルを構成する導体パターンの形状が第1の実施形態で示したものと異なる、幾つかのコイルについて示す。
第3の実施形態では、複数のコイルを構成する導体パターンの形状が第1の実施形態及び第2の実施形態で示したものと異なる、幾つかのコイルについて示す。
第4の実施形態では、複数のコイルを構成する導体パターンの形状が、これまでに示した実施形態とは異なる、幾つかのコイルについて示す。
図16は、第5の実施形態の別の平面アレイコイルの1つのコイル構造を示す分解平面図である。これは貫通ビア工法で多層基板を製造する場合の1例である。これまでに示した実施形態の例と同様に、多層基板の各層に形成されたコイル導体パターンのみを表している。
第6の実施形態では磁性体シートを備える平面アレイコイルの例を示す。
第7の実施形態では、以上に示した平面アレイコイルを備えるスイッチング電源装置の例を示す。
Vout=D・Vin−( r / N ) I
の関係が成り立つ。したがって、負荷の軽重に応じて並列数Nを制御することで、ほぼ一定の出力電圧Voutが得られる。
L1〜L6…コイル
L11〜L13…コイル
L1a,L1b…コイル部
L2a,L2b…コイル部
L3a,L3b…コイル部
P1…第1端
P2…第2端
Po…出力部
V…ビア
1,1a〜1f…中央導体パターン
2,2a〜2f…コイル状導体パターン
3,3a〜3f…コイル状導体パターン
4a〜4f…導体パターン
10…多層基板
11,12…磁性体シート
20…電力変換回路
21,21a〜21d…スイッチング回路部
22,22a,22b…駆動回路
23…スイッチング制御回路
101,106…平面アレイコイル
101C…比較例の平面アレイコイル
111,112…スイッチング電源装置
Claims (9)
- 複数のコイルが形成された多層基板を備え、
前記複数のコイルそれぞれは、前記多層基板に形成された導体パターンで構成され、かつ前記多層基板の面に配列され、
前記複数のコイルそれぞれは、電流の旋回方向が互いに逆の関係にある2つのコイル部を備え、
前記複数のコイルは、前記2つのコイル部のうち片方のコイル部同士が隣接する状態で配列された、
平面アレイコイル。 - 前記複数のコイルのうち、前記片方のコイル部同士の間隔は、当該間隔の方向での前記コイル部の開口幅以下である、請求項1に記載の平面アレイコイル。
- 前記多層基板に積層するように設けられ、前記多層基板の平面視で前記複数のコイルを覆う磁性体シートを備えた、
請求項1又は2に記載の平面アレイコイル。 - 前記導体パターンは、前記多層基板が備える複数の基材層に形成されたコイル導体パターンと、当該コイル導体パターン同士を層間で接続する層間接続導体とで構成され、
前記複数の基材層に形成されたコイル導体パターンそれぞれは、直線状の中央導体パターンと、当該中央導体パターンを間に挟む両側にそれぞれ形成されたコイル状導体パターンとを含み、
電流経路として連続した、前記中央導体パターン及び前記コイル状導体パターンによって前記2つのコイル部が構成される、
請求項1から3のいずれかに記載の平面アレイコイル。 - 複数のコイルが形成された多層基板を備え、
前記複数のコイルそれぞれは、前記多層基板に形成された導体パターンで構成され、かつ前記多層基板の面に配列され、
前記複数のコイルそれぞれは、2つのコイル部を備え、
前記複数のコイルは、前記2つのコイル部のうち片方のコイル部同士が隣接する状態で配列され、
前記複数のコイルのうち、前記片方のコイル部同士の間隔は、当該間隔の方向での前記コイル部の開口幅以下であり、
前記多層基板に積層するように設けられ、前記多層基板の平面視で前記複数のコイルを覆う磁性体シートを備え、
前記導体パターンは、前記多層基板が備える複数の基材層に形成されたコイル導体パターンと、当該コイル導体パターン同士を層間で接続する層間接続導体とで構成され、
前記複数の基材層に形成されたコイル導体パターンそれぞれは、直線状の中央導体パターンと、当該中央導体パターンを間に挟む両側にそれぞれ形成されたコイル状導体パターンとを含み、
電流経路として連続した、前記中央導体パターン及び前記コイル状導体パターンによって前記2つのコイル部が構成される、
平面アレイコイル。 - 前記コイル状導体パターンは、1ターン未満の環状導体パターンである、請求項4又は5に記載の平面アレイコイル。
- 前記コイル状導体パターンは、1ターン以上の渦巻状導体パターンである、請求項4又は5に記載の平面アレイコイル。
- 前記コイル導体パターンが形成された複数の基材層のうち、最下層と表層とで挟まれる中間層に形成されるコイル導体パターンは、2種のコイル導体パターンで構成され、
前記2種のコイル導体パターンは前記多層基板の積層方向に交互に配置される、
請求項4から7のいずれかに記載の平面アレイコイル。 - 請求項1から8のいずれかに記載の平面アレイコイルと、電力変換回路と、を備え、
前記複数のコイルは、第1端が前記電力変換回路のスイッチング回路部にそれぞれ接続され、第2端が共通の出力部に接続され、
前記スイッチング回路部が、前記複数のコイルに電流をマルチフェーズで通電することで、前記隣接するコイル部のうち並列する部分に流れる電流が同方向となる、
スイッチング電源装置。
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