JP2002299130A

JP2002299130A - 電源用複合素子

Info

Publication number: JP2002299130A
Application number: JP2001102928A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yano; 康司矢野
Original assignee: TDK Lambda Corp
Current assignee: TDK Lambda Corp
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電源装置の小型化を図りつつも、負荷に対し
て大電流を提供する時の電源装置内での電圧降下を抑制
することができる電源用複合素子を提供すること。【解決手段】１つのプリント基板１に、コイル巻線２
５，３０，２９と二次側巻線２５，２７，１６とが同一
の配線層１０となるようにトランス及びコイルを形成す
る。コイルおよび二次側巻線を一つの板形状の導電性材
料から形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ機
器、携帯端末機器、その他の電子機器の電源装置に用い
られる電源用複合素子に係り、特に、低電圧駆動且つ大
電流のマイクロコンピュータなどの負荷に対して安定し
た電圧にて電力を供給することができる電源用複合素子
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電源装置は、入力された電力の電圧や電
流の大きさを変化させるなどの各種の電力変換を行うも
のである。このような電力変換において、電圧や電流を
変換するものとしてトランス素子が用いられる。

【０００３】特に、低電圧駆動且つ大電流のマイクロコ
ンピュータなどに対する電力を生成するために近年多用
されているスイッチング電源装置では、当該トランス素
子の一次側に当該トランスに供給する電力を調整する電
界効果トランジスタなどのスイッチング素子を設け、更
に、当該スイッチングによって発生するスイッチングノ
イズを除去するために二次側に負荷との間にコイル素子
を用いるのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにトランス素子の一次側に電界効果トランジスタを接
続し、二次側にコイル素子を接続した場合、電源装置に
は以下のような相反する課題が生じる。

【０００５】図１０は、従来の電源装置の問題点を説明
するための電源装置の一部斜視図である。

【０００６】この従来の電源装置は、電源装置用のプリ
ント基板８０と、当該プリント基板８０に搭載されたト
ランス素子８１と、当該プリント基板８０に搭載された
コイル素子８２と、を備える。

【０００７】また、トランス素子８１とコイル素子８２
とは、それぞれの端子８３がプリント基板８０上に形成
された配線パターン８４にハンダ付けされることで電気
的に接続されている。

【０００８】そして、このようにトランス素子８１の二
次側にコイル素子８２を配設した場合において大電流に
対応しようとすると、電源装置の許容電圧変動幅（一般
的に基準電圧のプラスマイナス５％）との兼ね合いか
ら、電源装置内での電圧低下を抑制する必要が生じ、ト
ランス素子８１およびコイル素子８２に複数の端子８３
を設け、この複数の端子８３でそれぞれの素子内の回路
と配線パターン８４とを低接触抵抗にて接続するように
しなければならない。

【０００９】特に、出力電圧が１Ｖ程度の超低電圧であ
り、且つ、最大電流が数百ｍＡから数Ａ程度であるよう
な電源装置を構成しようとした場合には、この電源装置
内での電圧降下量を非常に少なく抑制する必要があるた
めに、多数の端子を用いなければならない。その結果、
当該電源仕様よりもゆるい電源仕様（たとえば電源電圧
が５Ｖ程度）の電源装置ほどには小型化することができ
ない。

【００１０】したがって、低消費電力化や小型化を図っ
たマイクロコンピュータを用いたとしても、電源装置が
大型化してしまうので、電子機器の小型化を図ることが
できなくなってしまう。

【００１１】本発明は、電源装置の小型化を図りつつ
も、負荷に対して大電流を提供する時の電源装置内での
電圧降下を抑制することができ、これにより低電圧駆動
且つ大電流のマイクロコンピュータなどの負荷に対して
安定した電圧にて電力を供給することができる電源用複
合素子を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電源用複合素子は、電磁気的に結合され
る一次側巻線と二次側巻線とからなるトランスで当該一
次側巻線に印加された電力を変換し、更に上記二次側巻
線に接続されるコイルにて平滑化する電源用複合素子で
あって、少なくとも２以上の配線層が形成される基板を
備え、上記一次側巻線、上記二次側巻線および上記コイ
ルそれぞれを、当該配線層を用いて形成し、且つ、上記
コイルと上記二次側巻線とは同一の配線層において電気
的に接続されているものである。

【００１３】この構成を採用すれば、二次側巻線とコイ
ルとが直接に接続されているので、これらの回路の間で
の接触抵抗などが無い。したがって、負荷供給電圧の大
電流時の低下を抑制することができ、数Ｖ程度の低い定
電圧源においても大電流に対応することができ、より低
電圧において大電流に対応することができる。

【００１４】しかも、二次側巻線とコイルとが直接に接
続されているので、従来よりも端子数を削減することが
でき、小型化を図ることができる。

【００１５】本発明の電源用複合素子は、前記基板に
は、前記一次側巻線、前記二次側巻線あるいは前記コイ
ルに接続される電気回路素子が搭載されているものであ
る。

【００１６】この構成を採用すれば、高集積化を図るこ
とができる。特に、たとえば、コイルと負荷との間に配
設される各種の電気回路素子を当該基板上に配設するこ
とで、コイルから出力される電力を直接に負荷に供給す
ることができ、二次側巻線から負荷までの間での接触抵
抗などを効果的に抑制することができる。これにより、
より低電圧において大電流に対応することができる。

【００１７】本発明の電源用複合素子は、電磁気的に結
合される一次側巻線と二次側巻線とからなるトランスで
当該一次側巻線に印加された電力を変換し、更に上記二
次側巻線に接続されるコイルにて平滑化する電源用複合
素子であって、上記一次側巻線、上記二次側巻線および
上記コイルそれぞれを、板形状の導電性材料を用いて形
成し、且つ、上記コイルおよび上記二次側巻線は一つの
板形状の導電性材料から形成されているものである。

【００１８】この構成を採用すれば、二次側巻線とコイ
ルとが直接に接続されているので、これらの回路の間で
の接触抵抗などが無い。したがって、負荷供給電圧の大
電流時の低下を抑制することができ、数Ｖ程度の低い定
電圧源においても大電流に対応することができ、より低
電圧において大電流に対応することができる。

【００１９】しかも、二次側巻線とコイルとが直接に接
続されているので、従来よりも端子数を削減することが
でき、小型化を図ることができる。

【００２０】本発明の電源用複合素子は、前記トランス
の周囲及び／又は前記コイルの周囲に磁性材料からなる
コアが配設されているものである。

【００２１】この構成を採用すれば、コア材により一次
側巻線から二次側巻線への電力変換効率を向上させた
り、コイルによる整流効果を高めたりすることができ、
効率などを格段に改善することができる。

【００２２】本発明の電源用複合素子は、前記トランス
の周囲を覆う第一のコアと、前記コイルの周囲を覆う第
二のコアとが別々に配設され、且つ、当該第一のコアは
当該第二のコアよりも透磁率が高いものである。

【００２３】この構成を採用すれば、同一の基板の配線
層を用いて、一次側巻線および二次側巻線からなるトラ
ンスと、コイルとを形成しているにもかかわらず、トラ
ンスの特性とコイルの特性とをそれそれに最適化するこ
とができる。

【００２４】本発明の電源用複合素子は、前記一次側巻
線および前記二次側巻線は、並びに／又は、前記コイル
は、当該多層基板における配線層の積層方向に沿った軸
の周囲に巻きつけられるようにパターン化され、更に、
当該軸位置に貫通孔を開設し、当該貫通孔内には磁性材
料からなるコアを配設するものである。

【００２５】この構成を採用すれば、一次側巻線と二次
側巻線とを、並びに／又は、コイルの巻線同士を、基板
の配線層同士の間隔にて密に結合させることができ、高
性能のトランス及び／又はコイルを形成することができ
る。

【００２６】本発明の電源用複合素子は、前記一次側巻
線、前記二次側巻線および前記コイルは銅からなるもの
である。

【００２７】この構成を採用すれば、一次側巻線および
二次側巻線からなるトランスおよびコイルの内部で発生
する抵抗分を最小限に抑えることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る電源用
複合素子について図に基づいて説明する。

【００２９】実施の形態１．

【００３０】図１は、本発明の実施の形態１による電源
用複合素子を示す斜視図である。また、図２は、図１に
示す電源用複合素子を示す分解斜視図である。

【００３１】この電源用複合素子は、主に、略長方体形
状のプリント基板１と、当該プリント基板１の長尺方向
一端寄りの周囲に配設された磁性材料からなるコアある
いは第一のコアとしてのトランスコア２と、当該プリン
ト基板１の長尺方向他端寄りの周囲に配設された磁性材
料からなるコアあるいは第二のコアとしてのコイルコア
３と、を備える。

【００３２】また、プリント基板１の長尺方向一端部下
面には複数の一次側信号端子４および一次側グランド端
子５が配設され、プリント基板１の長尺方向中央部下面
には二次側信号端子６および複数の二次側グランド端子
７が配設され、更に、プリント基板１の長尺方向他端部
下面には複数のコイル出力端子８が配設されている。電
源用複合素子は、コンデンサなどの他の電源用素子とと
もに、これらの端子４，・・・，８を図示しない電源装
置用のプリント基板にハンダ付けして利用される。

【００３３】プリント基板１は、絶縁材料からなる略長
方体形状の基板としての絶縁性基板９と、絶縁性基板９
の上面に形成される配線層としての上面配線層１０と、
絶縁性基板９の下面に形成される配線層としての下面配
線層１１と、を備える。この上面配線層１０および下面
配線層１１はアルミニウムなどの導電性材料を用いて形
成しても良いが、好ましくは、銅などの抵抗値が低い材
料を用い、これら上面配線層１０および下面配線層１１
を用いて形成されるトランスおよびコイルの内部抵抗値
を抑えるようにするとよい。

【００３４】また、トランスコア２により被覆される部
位（以下、この実施の形態においてトランス回路配線領
域１２と呼ぶ）の中央部には、絶縁性基板９の上面から
下面までを貫通するように貫通孔としてのトランスコア
用貫通孔１３が形成され、コイルコア３により被覆され
る部位（以下、この実施の形態においてコイル回路配線
領域１４と呼ぶ）の中央部には、絶縁性基板９の上面か
ら下面までを貫通するように貫通孔としてのコイルコア
用貫通孔１５が形成されている。

【００３５】そして、この実施の形態では、トランス回
路配線領域１２の上面配線層１０および下面配線層１１
を用いて回路図記号におけるトランスが形成され、コイ
ル回路配線領域１４の上面配線層１０および下面配線層
１１を用いて回路図記号におけるコイルが形成される。

【００３６】図３は、図１のプリント基板１の上面配線
層１０および下面配線層１１を用いた配線パターンの一
例を示す図である。同図において、プリント基板１は、
上記長尺方向一端側が左側となり、上記長尺方向他端側
が左側となる姿勢にて記載されている。また、上側には
上面配線層１０における配線パターンが記載され、下側
には下面配線層１１における配線パターンが記載されて
いる。なお、同図においては、これら上面配線層１０に
おける配線パターンおよび下面配線層１１における配線
パターンは共に、プリント基板１の上方から見た配線パ
ターンとして示されており、下面配線層１１を下側から
見た場合には同図とは上下が逆になって視認される。

【００３７】この配線パターンでは、下面配線層１１
に、複数の一次側信号端子４が共通にハンダ付けなどで
電気的に接続される一次側信号端子接続部１６と、複数
の一次側グランド端子５が共通にハンダ付けなどで電気
的に接続される一次側グランド端子接続部１７と、二次
側信号端子６がハンダ付けなどで電気的に接続される二
次側信号端子接続部１８と、複数の二次側グランド端子
７が共通にハンダ付けなどで電気的に接続される二次側
グランド端子接続部１９と、複数のコイル出力端子８が
共通にハンダ付けなどで電気的に接続されるコイル出力
端子接続部２０と、を備える。

【００３８】また、この配線パターンでは、上面配線層
１０の一端側からトランス回路配線領域１２内までに渡
って一次側上面配線パターン２１が形成され、下面配線
層１１の一端側からトランス回路配線領域１２内までに
渡って一次側下面配線パターン２２が形成されている。
そして、一次側上面配線パターン２１の一端部はコンタ
クトホールやビアホールなどの層間接続導電材２３によ
って一次側グランド端子接続部１７に電気的に接続さ
れ、一次側下面配線パターン２２の一端部は一次側配線
端子接続部１６に電気的に接続され、一次側上面配線パ
ターン２１の他端部と一次側下面配線パターン２２の他
端部とは層間接続導電材２４によって電気的に接続され
ている。また、一次側上面配線パターン２１および一次
側信号配線パターン２２は、トランス回路配線領域１２
内において、トランスコア用貫通孔１３と略同心となる
ような略半円弧形状の曲線に形成されている。

【００３９】次に、この配線パターンでは、上面配線層
１０のトランス回路配線領域１２内からコイル回路配線
領域１４内までに渡って二次側上面配線パターン２５が
形成され、下面配線層１１のトランス回路配線領域１２
内からコイル回路配線領域１４の手前までに渡って二次
側下面配線パターン２６が形成されている。そして、二
次側上面配線パターン２５の一端部と二次側下面配線パ
ターン２６の一端部とは層間接続導電材２７によって電
気的に接続され、二次側上面配線パターン２５の略中央
部と二次側信号端子接続部１８とが層間接続導電材２８
によって電気的に接続され、二次側下面配線パターン２
６の他端部と二次側グランド端子接続部１９とが電気的
に接続されている。また、二次側上面配線パターン２５
および二次側下面配線パターン２６は、トランス回路配
線領域１２内において、トランスコア用貫通孔１３と略
同心となるような略半円弧形状の曲線（半ターン）に形
成されている。

【００４０】更に、この配線パターンでは、下面配線層
１１のコイル回路配線領域１４内から下面配線層１１の
他端側までに渡ってコイル下面配線パターン２９が形成
されている。そして、コイル下面配線パターン２９の一
端部と二次側上面配線パターン２５の他端部とは層間接
続導電材３０によって電気的に接続され、コイル下面配
線パターン２９の他端部とコイル出力端子接続部２０と
が電気的に接続されている。また、二次側上面配線パタ
ーン２５およびコイル下面配線パターン２９は、コイル
回路配線領域１４内において、コイルコア用貫通孔１５
と略同心となるような略円弧形状の曲線（１ターン）に
形成されている。

【００４１】なお、この実施の形態では、一次側上面配
線パターン２１から一次側下面配線パターン２２まで
（以下、これらを総称して一次側配線とよぶ）のターン
数および、二次側上面配線パターン２５から二次側下面
配線パターン２６まで（以下、これらを総称して二次側
配線とよぶ）のターン数を共に半ターンとしているが、
これらのターン数はこれらに限られるものではなく、ト
ランスの電力変換効率やその他の特性に応じて決定され
るのはいうまでもない。同様に、この実施の形態では、
二次側上面配線パターン２５からコイル下面配線パター
ン２９まで（以下、これらを総称してコイルあるいはコ
イル巻線とよぶ）のターン数を１ターンとしているが、
このターン数もこれらに限られるものではなく、コイル
のリアクタンス値やその他の特性に応じて決定されるの
はいうまでもない。

【００４２】また、この実施の形態では、トランス回路
配線領域１２における一次側配線の巻方向と二次側配線
の巻き方向とを逆巻としているが、同一の巻方向として
もよい。

【００４３】次に、この実施の形態では、一次側配線、
二次側配線、コイル巻線の巻形状を円弧形状としている
が、四角辺形状であってもその他の配線形状であっても
構わない。

【００４４】更に、この実施の形態では、トランスコア
２により被覆される領域と同一の領域をトランス回路配
線領域１２とし、この領域１２内で一次側配線および二
次側配線を巻くようにしているが（、別の言い方をすれ
ば、一次側配線および二次側配線が巻かれるトランス回
路配線領域１２をトランスコア２で被覆しているが）、
トランス回路配線領域１２をトランスコア２により被覆
される領域よりも広く設定し、一次側配線および二次側
配線がトランスコア２からはみ出すように巻かれても良
い。コイルコア３とコイル回路配線領域１４との関係に
ついても同様である。

【００４５】そして、このように配線パターンがなされ
た電源用複合素子では、たとえば、一次側信号端子４と
一次側グランド端子５との間に交流電力が印加されて、
一次側信号端子４から一次側信号端子接続部１６、一次
側下面配線パターン２２、層間接続部材２４、一次側上
面配線パターン２１、層間接続部材２３、一次側グラン
ド端子接続部１７へと電流が流れると、一次側配線に近
接する二次側配線では、二次側上面配線パターン２５、
層間接続部材２７、一次側下面配線パターン２６へと向
かう電流が流れる。また、一次側配線を流れる電流によ
ってトランスコア２内に所定の向きの磁束が形成され、
これにより二次側配線により多くの電流が流れるように
なる。

【００４６】また、二次側上面配線パターン２５に流れ
る電流は、コイル出力端子接続部２０から入力され、コ
イル回路配線領域１４を介してトランス回路配線領域１
２に至る電流の流れを生成する。コイル出力端子８と二
次側グランド端子７との間に所定の負荷回路が接続され
ていれば、その負荷回路を上記電流にて動作させること
ができる。

【００４７】トランスコア３は、プリント基板１の下側
に配設され、磁性材料からなる下部トランスコア３１
と、プリント基板１の上側に配設され、磁性材料からな
る上部トランスコア３２と、を備える。そして、下部ト
ランスコア３１および上部トランスコア３２には共に、
それぞれの一対の縁部にプリント基板１を挟み込んだと
きに互いに当接する高さの立設部３３が形成され、且
つ、それぞれの中央部にプリント基板１を挟み込んだと
きにトランスコア用貫通孔１３内において互いに当接す
る高さの心部３４が立設されている。なお、これらの立
設部３３および心部３４は上部トランスコア３２および
下部トランスコア３１のいずれか一方のみに設けるよう
にしてもよい。

【００４８】コイルコア３は、プリント基板１の下側に
配設され、トランスコア２と同様の磁性材料からなる下
部コイルコア３５と、プリント基板１の上側に配設さ
れ、トランスコア２と同様の磁性材料からなる上部コイ
ルコア３６と、を備える。そして、下部コイルコア３５
および上部コイルコア３６には共に、それぞれの一対の
縁部にプリント基板１を挟み込んだときに互いに当接す
る高さの立設部３７が形成され、且つ、それぞれの中央
部にプリント基板９を挟み込んだときに若干の隙間が形
成される高さの心部３８が立設されている。なお、これ
らの立設部３７および心部３８は上部コイルコア３６お
よび下部コイルコア３５のいずれか一方のみに設けるよ
うにしてもよい。

【００４９】このようにコイルコア３の心部３８同士の
間に隙間を設けることで、トランスコア２と同様の磁性
材料を用いつつも、トランスコア２よりも低い透磁率と
することができる。なお、透磁率が低い磁性材料を用い
てもよい。

【００５０】図４は、図１の電源用複合素子を利用した
フォワードコンバータの回路構成を示す回路図である。

【００５１】このフォワードコンバータは、一対の入力
端子の中の一方３９が一次側信号端子４に接続され、他
方４０が電気回路素子としての入力側電界効果トランジ
スタ４１を介して一次側グランド端子５に接続されてい
る。また、一対の入力端子３９，４０の間には、これら
電源用複合素子および入力側電界効果トランジスタ４１
の全体に対して並列接続となるように、電気回路素子と
しての入力コンデンサ４２が接続されている。入力側電
界効果トランジスタ４１は電気回路素子としての一次側
制御回路４３によってオンオフ制御される。

【００５２】出力側では、一対の出力端子の中の一方４
４がコイル出力端子８に接続され、他方４５が電気回路
素子としての出力側第一電界効果トランジスタ４６を介
して二次側グランド端子７に接続されている。また、一
対の出力端子４４，４５の間には、これら電源用複合素
子および出力側電界効果トランジスタ４６の全体に対し
て並列接続となるように、電気回路素子としての出力コ
ンデンサ４７が接続されている。

【００５３】また、二次側信号端子６と他方の出力端子
４５との間には電気回路素子としての出力側第二電界効
果トランジスタ４８が接続されている。この出力側第二
電界効果トランジスタ４８は出力側第一電界効果トラン
ジスタ４６とともに、電気回路素子としての二次側制御
回路４９によって制御される。

【００５４】このような回路では、一次側制御回路４３
による制御によって入力側電界効果トランジスタ４１が
オンオフ動作し、入力コンデンサ４２の両端に入力され
た電力によって一次側巻線に電流が流れる。そして、こ
の一次側巻線に流れる電流の変化に応じて二次側巻線に
も電流が流れ、この電流によって出力コンデンサ４７に
発生した電圧が負荷に印加される。また、負荷に印加さ
れる電圧は一次側制御回路４３にも入力されており、一
次側制御回路４３はこの電圧が所定の電圧になるように
上記オンオフ制御のデューティや周期を制御する。これ
により負荷に所定の電圧を印加することができる。

【００５５】そして、この実施の形態での電源用複合素
子では二次側巻線とコイル巻線とがプリント基板９の配
線層（上面配線層１０）において直接に接続されている
ので、大電流が流れるような場合であっても出力コンデ
ンサ４７や負荷に供給する電圧がドロップし難く、電源
装置の電圧変動幅を効果的に抑制することができる。し
たがって、基準となる出力電圧が１Ｖ程度の超低電圧で
あったとしても、且つ、そのときの最大電流が数百ｍＡ
から数Ａ程度であったとしても、たとえば電圧変動幅プ
ラスマイナス５％などの所定の出力電圧変動仕様を満た
すように電源装置を作りこむことが可能となる。

【００５６】また、二次側巻線に流れる電流はその殆ど
全てがコイル巻線にも流れる。これによりスイッチング
制御での電力変換に伴って発生する高調波成分などが除
去され、品質の良い電力を負荷に供給することができ
る。なお、二次側制御回路４９は、二次側第一電界効果
トランジスタ４６や二次側第二電界効果トランジスタ４
８を制御し、正常時にはこれらダイオード動作させた
り、電力異常時には負荷を切り離したりする制御を行
う。

【００５７】以上のように、この実施の形態では、二次
側巻線とコイル巻線とを二次側上面配線パターン２５に
て直接に接続しているので、これらの回路の間での接触
抵抗などが無く、大電流時の負荷供給電圧の低下を効果
的に抑制することができる。したがって、数Ｖ程度の低
い定電圧源においても数Ａ程度の大電流に対応すること
が可能となり、より低電圧において大電流に対応するこ
とが可能となる。

【００５８】しかも、二次側巻線とコイル巻線とが直接
に接続されているので、これらを接続していた端子を削
減することができ、小型化を図ることができる。

【００５９】他にも、一次側巻線と二次側巻線とが配設
されるトランス回路形成領域１２の周囲にトランスコア
２を配設しているので、トランスコア２により一次側巻
線から二次側巻線への電力変換効率を向上させることが
でき、効率などを格段に改善することができる。同様
に、コイル回路形成領域１４の周囲にコイルコア３を配
設しているので、コイルによる整流効果を高めることが
できる。

【００６０】しかも、コイルコア３とトランスコア２と
を別々に形成しているので、これらを一体に形成した場
合に比べて、これらの間での磁力の周り（干渉）を防止
することができる。特に、このように別々に形成するこ
とで、同一のプリント基板１を用いてトランスの巻線お
よびコイルの巻線を形成しているにもかかわらず、トラ
ンスコア２の方がコイルコアよりも透磁力が高くなるよ
うにトランスの特性とコイルの特性とをそれそれに最適
化することができる。

【００６１】更に、プリント基板１に貫通孔１３，１５
を開設してその内部に磁性材料からなるコア２，３の心
部を挿入すると共に、各巻線はこの貫通孔１３，１５の
周囲に略同心となるように配設しているので、一次側巻
線と二次側巻線とを、並びに、コイルの巻線同士を、基
板の配線層１０，１１同士の間隔にて密に結合させるこ
とができ、高性能のトランス及びコイルを形成すること
ができる。

【００６２】以上の実施の形態は本発明の好適な実施の
形態であるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において
種々の変更は可能である。たとえば、他にも、図５に示
すように、両端部に巻線加工された継ぎ目の無い一枚の
二次側銅板５０を用いるようにしても、トランスの二次
側巻線とコイルとを低抵抗で接続することができ（、言
い換えれば、トランスとコイルとをそれらの間に接触抵
抗を介在させること無く接続することができ）、大電流
時の二次側出力電圧の降下を抑制することができる。

【００６３】この他の電源用複合素子は、二次側銅板５
０の他に、中央部に巻線加工がなされた一次側銅板５１
と、この一次側銅板と二次側銅板との一端部とがトラン
ス樹脂体５２にてモールド加工されている。また、二次
側銅板の両端部および中央部、並びに、一次側銅板の両
端部は、座屈加工されて図示外の電源装置用のプリント
基板にハンダ付けするための端子として利用できるよう
になっている。この構造であれば、プリント基板１と各
端子４，・・・，８との間の接触抵抗をも除去すること
ができ、大電流時の二次側出力電圧の降下を更に抑制す
ることができる。

【００６４】また、当該他の電源用複合素子では、二次
側銅板の他端部もコイル樹脂体５３にてモールド加工さ
れている。なお、このコイル樹脂体５３およびトランス
樹脂体５２の樹脂に磁性材料を混在したり、コイル樹脂
体５３およびトランス樹脂体５２の外周に磁性材料から
なるコアを配設したりしてもよい。

【００６５】また、この実施の形態では、上面および下
面のみに配線層１０，１１が形成されたプリント基板１
を用いてトランスおよびコイルの回路を構成したが、中
間の配線層を有する多層基板を用いてもよいことはいう
までもない。このほうが一次側巻線と二次側巻線との結
合などを密にすることができ、電力変換効率などを高め
ることができる。

【００６６】図６は、多層のプリント基板を用いた場合
の配線パターンの一例を示す図である。この多層のプリ
ント基板には、一次側中層配線パターン５４、二次側中
層配線パターン５５、コイル中層配線パターン５６が形
成される中間配線層５７が追加されている。このように
配線層の数を増やすことで、一次側巻線、二次側巻線、
コイル巻線のそれぞれの巻き数を増やすことができる。
低電圧、大電流の電力を生成するような場合において、
電力変換効率を高めるためには１２層程度の配線層を備
えるプリント基板を用いると良い。

【００６７】図７は、多層のプリント基板を用いた場合
の他の配線パターンの一例を示す図である。この多層の
プリント基板では、一次側巻線と二次側巻線とが同一の
巻方向になっている。また、上面および下面では、１つ
の巻線を複数回まくことはできないが、中間装置におい
ては、一方の巻線を外巻とし且つ他方の巻線を内巻とす
ることで、一次側巻線および二次側巻線を共に複数回巻
くことができる。つまり、配線層が３層以上のプリント
基板を用いることで、効率的に巻数を稼ぐことができ、
実用的な電力変換効率を得ることができる。

【００６８】更に、この実施の形態では、プリント基板
１上に、たとえば電界効果トランジスタ４１，４６，４
８やコンデンサ４２，４７などの一次側巻線、二次側巻
線あるいはコイルに接続される電気回路素子が搭載され
ていないが、これらの素子を搭載しても良い。この場
合、電源装置全体の高集積化を図ることができる。

【００６９】特に、たとえば、コイルと負荷との間に配
設される出力コンデンサ４７などの電気回路素子をプリ
ント基板上に配設することで、コイル出力端子を電源の
出力端子として利用することが可能となり、電源装置の
仕様を更に改善することができる。

【００７０】なお、多層プリント基板は、それ自身が通
常のプリント基板と同様の製造工程にて形成されるもの
であってもよいが、それに限られることはない。たとえ
ば、図８や図９に示すように、別々に形成された１層あ
るいは２層のプリント基板５８を複数枚重ね合わせて形
成しても良い。このとき、配線層同士が向かい合って重
なる場合にはその間に絶縁性の基板５９などを挟み込め
ばよい。これにより、一般的な多層プリント基板よりも
厚みのある配線層を厚膜形成技術などで形成して利用す
ることができ、同一の基板面積においてトランスやコイ
ルの抵抗値を下げることが可能となる。

【００７１】

【発明の効果】本発明では、電源装置の小型化を図りつ
つも、負荷に対して大電流を提供する時の電源装置内で
の電圧降下を抑制することができ、これにより低電圧駆
動且つ大電流のマイクロコンピュータなどの負荷に対し
て安定した電圧にて電力を供給する電源用複合素子を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による電源用複合素子
を示す斜視図である。

【図２】図１に示す電源用複合素子を示す分解斜視図
である。

【図３】図１のプリント基板の配線パターンの一例を
示す図である。

【図４】図１の電源用複合素子を利用したフォワード
コンバータの回路構成を示す回路図である。

【図５】他の電源用複合素子を示す斜視図である。

【図６】多層のプリント基板を用いた場合の配線パタ
ーンの一例を示す図である。

【図７】多層のプリント基板を用いた場合の他の配線
パターンの一例を示す図である。

【図８】多層プリント基板の製造方法の一例を示す図
である。

【図９】多層プリント基板の製造方法の他の例を示す
図である。

【図１０】従来の電源装置の問題点を説明するための
電源装置の一部斜視図である。

【符号の説明】

１プリント基板２トランスコア（コア、第一のコア）３コイルコア（コア、第二のコア）４一次側信号端子５一次側グランド端子６二次側信号端子７二次側グランド端子８コイル出力端子９絶縁性基板（基板）１０上面配線層（配線層）１１下面配線層（配線層）１２トランス回路配線領域１３トランスコア用貫通孔（貫通孔）１４コイル回路配線領域１５コイルコア用貫通孔（貫通孔）１６一次側信号端子接続部１７一次側グランド端子接続部１８二次側信号端子接続部１９二次側グランド端子接続部２０コイル出力端子接続部２１一次側上面配線パターン（一次側巻線）２２一次側下面配線パターン（一次側巻線）２３層間接続導電材２４層間接続導電材（一次側巻線）２５二次側上面配線パターン（二次側巻線、コイル）２６二次側下面配線パターン（二次側巻線）２７層間接続導電材（二次側巻線）２８層間接続導電材２９コイル下面配線パターン（コイル）３０層間接続導電材（コイル）３１下部トランスコア３２上部トランスコア３３立設部３４心部３５下部コイルコア３６上部コイルコア３７立設部３８心部３９，４０入力端子４１入力側電界効果トランジスタ（電気回路素子）４２入力コンデンサ（電気回路素子）４３一次側制御回路（電気回路素子）４４，４５出力端子４６出力側第一電界効果トランジスタ（電気回路素
子）４７出力コンデンサ（電気回路素子）４８出力側第二電界効果トランジスタ（電気回路素
子）４９二次側制御回路（電気回路素子）５０二次側銅板（板形状の導電性材料）５１一次側銅板（板形状の導電性材料）５２トランス樹脂体５３コイル樹脂体５４一次側中層配線パターン５５二次側中層配線パターン５６コイル中層配線パターン５７中間配線層５８プリント基板５９絶縁性の基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E043 AB02 AB03 BA01 5H730 AA15 AS01 AS05 BB23 BB57 DD04 EE02 EE08 EE10 EE13 FD01 FG01 ZZ04 ZZ11 ZZ12 ZZ16 ZZ17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁気的に結合される一次側巻線と二次
側巻線とからなるトランスで当該一次側巻線に印加され
た電力を変換し、更に上記二次側巻線に接続されるコイ
ルにて平滑化する電源用複合素子であって、少なくとも２以上の配線層が形成される基板を備え、上記一次側巻線、上記二次側巻線および上記コイルそれ
ぞれを、当該配線層を用いて形成し、且つ、上記コイルと上記二次側巻線とは同一の配線層に
おいて電気的に接続されていることを特徴とする電源用
複合素子。
【請求項２】前記基板には、前記一次側巻線、前記二
次側巻線あるいは前記コイルに接続される電気回路素子
が搭載されていることを特徴とする請求項１記載の電源
用複合素子。
【請求項３】電磁気的に結合される一次側巻線と二次
側巻線とからなるトランスで当該一次側巻線に印加され
た電力を変換し、更に上記二次側巻線に接続されるコイ
ルにて平滑化する電源用複合素子であって、上記一次側巻線、上記二次側巻線および上記コイルそれ
ぞれを、板形状の導電性材料を用いて形成し、且つ、上記コイルおよび上記二次側巻線は一つの板形状
の導電性材料から形成されていることを特徴とする電源
用複合素子。
【請求項４】前記トランスの周囲及び／又は前記コイ
ルの周囲に磁性材料からなるコアが配設されていること
を特徴とする請求項１から３の中のいずれか１項記載の
電源用複合素子。
【請求項５】前記トランスの周囲を覆う第一のコア
と、前記コイルの周囲を覆う第二のコアとが別々に配設
され、且つ、当該第一のコアは当該第二のコアよりも透磁率が
高いことを特徴とする請求項１または２記載の電源用複
合素子。
【請求項６】前記一次側巻線および前記二次側巻線
は、並びに／又は、前記コイルは、当該多層基板におけ
る配線層の積層方向に沿った軸の周囲に巻きつけられる
ようにパターン化され、更に、当該軸位置に貫通孔を開設し、当該貫通孔内には
磁性材料からなるコアを配設することを特徴とする請求
項１又は２記載の電源用複合素子。
【請求項７】前記一次側巻線、前記二次側巻線および
前記コイルは銅からなることを特徴とする請求項１から
６の中のいずれか１項記載の電源用複合素子。