JP2016009704A - 電源トランスおよび電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランス基板自体の小型化を図りつつ同時に低コスト化を図る電源トランスおよび電源装置を提供する。【解決手段】基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えた電源トランス４２を有し、電源トランス４２は、平面トランスの１次コイル８０ａが設けられた１次基板４０ａと、１次基板４０ａとは別体で構成され、１次コイル８０ａに対向して平面トランスの２次コイル８０ｂが設けられた２次基板４０ｂと、を有し、２次基板４０ｂの複数の層には、２次コイル８０ｂに接続させた２次回路が設けられている。【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、電源トランスおよび電源装置に関する。

例えば、コンピュータやテレビなどの電子機器に適した電源を発生させる電源装置として、ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータなどが知られている。電源装置には、例えば商用交流入力電圧１００Ｖ〜２４０Ｖを低電圧の直流出力電圧に変換する電源トランスが設けられている。電源トランスは、平面状に巻回した１次コイルおよび２次コイルを積層して成る単体のトランス基板を備えて構成されている。

特開２０１１−２５８８７６号公報

電源トランスにおいては、例えば２次コイル用の２次回路をトランス基板に構築することで、電気的絶縁を達成するための沿面距離を不要とし、これにより小型化を図る提案がされている。しかし、単体のトランス基板に２次回路を構築する場合、当該２次回路部分における基板の層数は、１次コイルおよび２次コイルを積層したコイル部分における基板の層数の総和と一致する。換言すると、２次回路部分における基板の層数には、当該２次回路部分を構築するのに必要な層数を超えた余剰部分が含まれる。この場合、余剰部分の製造コストが加算されるため、トランス基板全体の低コスト化には限界がある。

本発明の目的は、トランス基板自体の小型化を図りつつ同時に低コスト化を図る電源トランスおよび電源装置を提供することにある。

実施形態によれば、基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えた電源トランスを有し、電源トランスは、平面トランスの１次コイルが設けられた１次基板と、１次基板とは別体で構成され、１次コイルに対向して平面トランスの２次コイルが設けられた２次基板と、を有し、２次基板の複数の層には、２次コイルに接続させた２次回路が設けられている。

一実施形態に係る電源装置の外観を示す斜視図。 一実施形態に係る電源装置の分解斜視図。 図２と異なる方向から見た一実施形態に係る電源装置の分解斜視図。 一実施形態に係る電源装置の変圧構造を、主回路基板の表面側から見た斜視図。 一実施形態に係る電源装置の変圧構造を、主回路基板の裏面側から見た平面図。 一実施形態に係る電源装置の変圧構造を、出力ケーブル側から見た斜視図。 一実施形態に係る電源装置に設けられた電源トランスの分解斜視図。

以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、例えば、コンピュータやテレビなどの電子機器に適した電源を供給する電源装置１０が示されている。電源装置１０としては、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータなどが知られている。本実施形態では、電源装置１０の一例として、ＡＣ／ＤＣコンバータを想定して説明する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１０は、例えば、商用交流入力電圧１００Ｖ〜２４０Ｖを低電圧の直流出力電圧に変圧する変圧構造を収容したケース１２と、商用交流電源に接続可能な入力コネクタ１４と、電子機器に直流電圧を出力可能な出力ケーブル１６と、を備えている。ケース１２は、例えば合成樹脂材料で形成された上ケース１２ａおよび下ケース１２ｂを有し、分離可能に構成されている。変圧構造は、これら２つのケース１２ａ,１２ｂ相互間に収容されている。

図２および図３には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０の変圧構造の一例が示されている。変圧構造は、１次回路が設けられた主回路基板２０と、商用交流入力電圧を変圧させて直流電圧として出力する電源トランス４２と、当該変圧構造自体を冷却する冷却機構と、を備えている。
以下、「冷却機構」について説明した後、［主回路基板２０］および［電源トランス４２］の順に説明する。

［冷却機構について］
冷却機構として、例えば、中間冷却板金６０、上部冷却板金７０および下部冷却板金７２を備え、これらの冷却板金６０,７０,７２は、伝熱性の高い材料、例えば、銅、アルミニウムなどで形成されている。中間冷却板金６０は、電源トランス４２と主回路基板２０との間に設けられ、電源トランス４２および主回路基板２０を冷却する。上部冷却板金７０は、電源トランス４２と上ケース１２ａとの間に設けられ、電源トランス４２を覆うように構成されている。下部冷却板金７２は、主回路基板２０と下ケース１２ｂとの間に設けられ、主回路基板２０のうち、電源トランス４２が配置される部分を覆うように構成されている。

まず、中間冷却板金６０は、受熱板部６０ａと、受熱板部６０ａの両側から立ち上げられた一対の放熱板部６０ｂと、を備えている。中間冷却板金６０を電源トランス４２と主回路基板２０との間に組み込むと、電源トランス４２と主回路基板２０との間で挟持された受熱板部６０ａが、主回路基板２０を構成する後述の発熱素子（例えば、スイッチング素子３４ａ）に接続されるとともに、一対の放熱板部６０ｂが、電源トランス４２をその両側から覆うように対峙する。

この状態において、主回路基板２０の発熱素子から発生した熱は、受熱板部６０ａから各放熱板部６０ｂを介して外部に放熱される。これにより、全ての発熱素子ないし主回路基板２０、および、電源トランス４２を効率よく冷却することが可能となる。

中間冷却板金６０には、いずれか一方の放熱板部６０ｂに接続部６２が形成されている（図６参照）。接続部６２は、主回路基板２０に構成された図示しないグラウンドに電気的かつ機械的に接続されている。中間冷却板金６０は、接続部６２を介して主回路基板２０に接地されている。

次に、上部冷却板金７０は、略平坦な矩形状を成しており、電源トランス４２の表面全体および主回路基板２０の表面の一部を覆っている。上部冷却板金７０を電源トランス４２と上ケース１２ａとの間に組み込むと、上部冷却板金７０の一部が電源トランス４２に接続される。この状態において、電源トランス４２から発生した熱は、上部冷却板金７０を介して外部に放熱される。これにより、電源トランス４２を効率よく冷却することが可能となる。

そして、下部冷却板金７２は、略平坦な矩形状を成しており、主回路基板２０の裏面全体を覆っている。下部冷却板金７２には、当該下部冷却板金７２に絞り加工を施すことで形成された複数の凸部７４が設けられている。下部冷却板金７２を主回路基板２０と下ケース１２ｂとの間に組み込むと、各凸部７４が主回路基板２０を構成する後述の発熱素子（例えば、スイッチング素子３４ａ、コントロールＩＣ３４ｂ）に接続される。この状態において、主回路基板２０の発熱素子から発生した熱は、下部冷却板金７２を介して外部に放熱される。これにより、主回路基板２０を効率よく冷却することが可能となる。

［主回路基板２０について］
図２ないし図５に示すように、主回路基板２０は、一部に切欠き部２１ａを有するプリント回路基板２１と、プリント回路基板２１に実装された複数の１次側電子部品と、を有している。ここでは、プリント回路基板２１、および、当該プリント回路基板２１に実装された複数の１次側電子部品を含めて“１次回路”と称する。

主回路基板２０の表面において、プリント回路基板２１には、入力コネクタ１４を介して入力された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路２２と、ＡＣ／ＤＣ変換回路２２から生成された直流電圧を高周波の交流電圧に変換するスイッチング回路（ＤＣ／ＡＣ変換回路）２４とが設けられている。

プリント回路基板２１の長手方向の一方側には、入力コネクタ１４が実装されているとともに、当該入力コネクタ１４に隣接して、ヒューズ１９、サーミスタ２３が実装されている。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２２は、入力交流電圧のノイズを低減するチョークコイル２５およびＸコンデンサ２６、交流電圧を整流して直流電圧を生成するブリッジダイオード２７、回路内のノイズを低減するチョークコイル２８、コンデンサ２９、および、整流された直流電圧を平滑化する電解コンデンサ３０を備えている。

これらの１次側電子部品は、電解コンデンサ３０を除いて、プリント回路基板２１の長手方向の一方側に集約させて実装されている。電解コンデンサ３０は、上記した切欠き部２１ａに収容されており、その状態で、プリント回路基板２１に接続されている。

一方、主回路基板２０の裏面において、プリント回路基板２１には、１次側電子部品として、ＡＣ／ＤＣ変換回路２２を構成する複数の半導体素子３２と、スイッチング回路２４を構成する複数の半導体素子３４と、が実装されている。各半導体素子３２は、プリント回路基板２１の長手方向の一方側に集約させて配置され、各半導体素子３４は、プリント回路基板２１の長手方向の他方側に集約させて配置されている。

複数の半導体素子３４は、複数のスイッチング素子３４ａ、および、これら各スイッチング素子３４ａのＯＮ／ＯＦＦタイミングを制御する１個のコントロールＩＣ３４ｂなどの発熱素子を含めて構成されている。スイッチング素子３４ａとしては、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などを用いることができる。図面では一例として、２個のスイッチング素子３４ａが、主回路基板２０の長手方向中央に設けられている。

［電源トランス４２について］
図２ないし図４、図７に示すように、電源トランス４２は、基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えている。平面トランスは、トランス基板４０と、トランス基板４０に構成され、電圧を変化させる変圧部４６と、を備えて構成され、主回路基板２０に対向して配置されている。変圧部４６の機能としては、電圧を上げる機能、および、電圧を下げる機能の双方が含まれる。ここでは一例として、電圧を下げる機能を有する変圧部４６を想定して説明する。

トランス基板４０は、１次コイル８０ａが設けられた薄板状の１次基板４０ａと、１次基板４０ａとは別体で構成され、１次コイル８０ａに対向して２次コイル８０ｂが設けられた薄板状の２次基板４０ｂと、を有している。１次基板４０ａには、その中央部分を長楕円形状に貫通させた１次貫通孔８２ａが１つ形成されている。２次基板４０ｂには、その一方側領域の中央部分を長楕円形状に貫通させた２次貫通孔８２ｂが１つ形成されている。１次貫通孔８２ａおよび２次貫通孔８２ｂは、互いに同一の大きさ、形状を成している。

１次コイル８０ａは、１次貫通孔８２ａの周囲に沿って平面状に巻回させた導体パターンで形成されている。２次コイル８０ｂは、２次貫通孔８２ｂの周囲に沿って平面状に巻回させた導体パターンで形成されている。当該コイル８０ａ,８０ｂの形成方法としては、例えば、貫通孔８２ａ,８２ｂが予め形成された図示しないコア基材を用意する。コア基材の表面に銅によるメッキ処理を施す（第１工程）。銅メッキされたコア基材に対して、所定パターンに沿ってエッチング処理を施す（第２工程）。エッチング処理されたコア基材の表面に絶縁塗装を施す（第３工程）。かかる第１〜第３工程により、第１層の導体パターンが形成される。

第１〜第３工程を複数回繰り返すことで、複数の導体パターンを積層させた多層基板が形成される。これにより、１次コイル８０ａとして必要な層数の導体パターンを積層させた多層基板から成る１次基板４０ａを構成することができる。同様に、２次コイル８０ｂとして必要な層数の導体パターンを積層させた多層基板から成る２次基板４０ｂを構成することができる。なお、本実施形態では、１次コイル８０ａの巻線が配置された層数をＮ１、２次コイル８０ｂの巻線が配置された層数をＮ２、後述する２次回路８６が配置された層数をＮ３とすると、Ｎ１＋Ｎ２＞Ｎ３の関係を満たす。

ここでは、変圧部４６において電圧を下げる場合を想定しており、１次コイル８０ａには、２次コイル８０ｂよりも高い電圧が印加される。このため、１次コイル８０ａの巻数は、２次コイル８０ｂの巻数よりも多くなるように設定される。

変圧部４６は、上記した１次および２次コイル８０ａ,８０ｂと、互いに対向配置させる第１および第２トランスコア４６ａ,４６ｂと、１次および２次コイル８０ａ,８０ｂ相互の電磁干渉を防止するシールド部材８４と、を備えて構成されている。第１および第２トランスコア４６ａ,４６ｂは、例えばフェライトなどの磁性材料で形成することができる。シールド部材８４は、ノイズとなり得る電磁波の影響を回避可能な材料（例えば、銅箔、金属メッシュ、アモルファス系合金など）で形成することができる。

第１トランスコア４６ａは、断面がＥ字形状を成すＥ型コアとして形成されている。すなわち、第１トランスコア４６ａにおいて、第２トランスコア４６ｂに対向する対向面４６ｓの中央には、当該対向面４６ｓから突出させた長楕円形状の凸部４６ｃが設けられている。さらに、当該対向面４６ｓの両側には、凸部４６ｃの突出方向に沿って平行に延出した矩形状の脚部４６ｄが設けられている。凸部４６ｃは、上記した各基板４０ａ,４０ｂの各貫通孔８２ａ,８２ｂと同一形状あるいは僅かに小さい形状を成している。
第２トランスコア４６ｂは、その表面に凹凸の存在しない、断面がＩ字形状を成すＩ型コアとして形成されている。すなわち、第２トランスコア４６ｂにおいて、その輪郭は、矩形状かつ平板状を成している。

シールド部材８４は、１次基板４０ａと２次基板４０ｂとの間に、１次コイル８０ａおよび２次コイル８０ｂの双方に対向して設けられており、１つのシールド貫通孔８４ｈと１つの切欠部８４ｇとを有している。シールド貫通孔８４ｈは、当該ルールド部材８４の中央部分を長楕円形状に貫通させて形成されている。切欠部８４ｇは、当該ルールド部材８４の一部を、その外周からシールド貫通孔８４ｈに亘って連続して切り欠いて形成されている。これにより、シールド部材８４は、Ｃ字形状の輪郭を成す薄板部材あるいは薄膜部材として構成されている。

ここで、各貫通孔８４ｈ,８２ａ,８２ｂが相互に整列するように、シールド部材８４の両側に１次および２次基板４０ａ,４０ｂを配置する。１次基板４０ａの外側に第１トランスコア４６ａを配置する。１次基板４０ａに対向するように、２次基板４０ｂの外側に第２トランスコア４６ｂを配置する。そして、第１トランスコア４６ａの凸部４６ｃを各貫通孔８４ｈ,８２ａ,８２ｂに挿入し、当該凸部４６ｃの先端を第２トランスコア４６ｂに当接させる。これにより、凸部４６ｃおよび一対の脚部４６ｄを介して互いに接続した第１および第２トランスコア４６ａ,４６ｂ相互間に、平面状に巻回した１次および２次コイル８０ａ,８０ｂを積層させた変圧部４６が構成される。

かかる変圧部４６によれば、１次および２次コイル８０ａ,８０ｂは、第１および第２トランスコア４６ａ,４６ｂによって、相互に磁気的に結合された状態となる。上記した１次回路が構成された主回路基板２０で生成された交流電圧が１次コイル８０ａに印加されると、当該変圧部４６における電磁誘導作用によって、２次コイル８０ｂからは、降圧された交流電圧が出力される。２次コイル８０ｂから出力された交流電圧は、当該２次コイル８０ｂに接続させた後述する２次回路８６によって、低電圧の直流電圧に変換される。

さらに、２次基板４０ｂには、上記した２次貫通孔８２ｂが形成された一方側領域とは反対側の領域に、２次回路８６の全部を設けるための他方側領域が設定されている。２次コイル８０ｂに接続させた２次回路８６は、当該他方側領域における２次基板４０ｂに設けられている。

この場合、２次基板４０ｂには、１次コイル８０ａに接続させた１次回路の全部あるいは一部を設けるための領域が設定されていない。換言すると、２次基板４０ｂには、１次回路の全部を設けないようにしてもよいし、あるいは、１次回路の一部を設けるようにしてもよい。２次基板４０ｂに１次回路を全く設けないようにするか、あるいは、一部のみを設けるようにするかは、電源トランス４２およびＡＣ／ＤＣコンバータ（電源装置）１０の使用目的や使用環境に応じて設定される。

２次基板４０ｂの２次回路８６は、変圧部４６から沿面距離を置いて形成された図示しない配線パターン、および、配線パターンに沿って実装された複数の２次側電子部品を含めて構成されている。２次側電子部品としては、例えば、２次基板４０ｂの表面に実装されたダイオード４８、コントロールＩＣ５０、コンデンサ５２、フォトカップラ５４、および、２次基板４０ｂの裏面に実装された複数の半導体素子５６が含まれる。

ダイオード４８は、変圧部４６から出力される交流電圧を整流することで、直流電圧を生成する整流回路を構成している。コンデンサ５２は、生成された直流電圧を平滑化する平滑回路を構成している。平滑回路は、直流電圧を平滑化して出力ケーブル１６に出力する。

コントロールＩＣ５０は、平滑回路から出力された直流電圧を検出し、当該直流電圧に対応する検出信号をフォトカップラ５４に送る。フォトカップラ５４は、コントロールＩＣ５０から出力された検出信号に基づいて発光する発光部と、発光部に対して所定の隙間を介在させて対向配置された受光部と、を有している。受光部は、発光部から発光した光を受光したとき、その検出信号を主回路基板２０のコントロールＩＣ３４ｂに出力する。発光部の入力端子と受光部の出力端子とは、所定の沿面距離だけ互いに離間させて設けられている。フォトカップラ５４の近傍には、スリット５５が形成され、このスリット５５に絶縁板５７が設けられている。

図２および図３に示すように、主回路基板２０には、複数の接続ピン５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆが突設されている。電源トランス４２は、各接続ピンによって支持されている。これにより、電源トランス４２は、主回路基板２０上に僅かな隙間（図６参照）を介して位置決めされている。

さらに、上記した各接続ピンは、電源トランス４２に接触している。これにより、主回路基板２０と電源トランス４２とは、当該各接続ピンを介して電気的に接続されている。例えば、主回路基板２０のスイッチング回路２４の出力端と、電源トランス４２の１次コイル８０ａとは、各接続ピン５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを介して電気的に接続されている。主回路基板２０のコントロールＩＣ３４ｂと、電源トランス４２に設けられたフォトカップラ５４の受光部の出力端子とは、各接続ピン５８ｅ、５８ｆを介して電気的に接続されている。

上記した電源トランス４２を備えたＡＣ／ＤＣコンバータ（電源装置）１０によれば、例えば、１００Ｖの交流電圧が入力コネクタ１４を介して入力された場合、主回路基板２０のＡＣ／ＤＣ変換回路２２は、入力された交流電圧を平滑化して直流電圧に変換する。この直流電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２２からスイッチング回路２４に供給される。スイッチング回路２４は、供給された直流電圧をスイッチングして高周波の交流電圧を生成する。この交流電圧は、スイッチング回路２４から電源トランス４２に供給される。

電源トランス４２において、変圧部４６は、スイッチング回路２４から供給された交流電圧を例えば２０Ｖ程度に降圧する。整流回路は、変圧部４６によって降圧された交流電圧を整流する。平滑回路は、整流回路によって整流された交流電圧を平滑化し、直流電圧として出力ケーブル１６に出力する。

電源トランス４２には、直流出力電圧を一定に保つための制御回路が設けられている。制御回路は、上記したスイッチング回路２４をフィードバック制御し、スイッチングの調整を行う。すなわち、電源トランス４２の直流出力電圧に対応した検出信号を、コントロールＩＣ５０からフォトカップラ５４を介して主回路基板２０のコントロールＩＣ３４ｂにフィードバックする。この検出信号に基づいてコントロールＩＣ３４ｂによりスイッチング素子３４ａのＯＮ／ＯＦＦタイミングを制御し、スイッチングを調整する。これにより、出力ケーブル１６に出力する直流電圧が一定に保たれる。

以上、本実施形態によれば、１次および２次基板４０ａ,４０ｂから成るトランス基板４０のうち、２次回路８６を設けた部分における２次基板４０ｂの小型化ないし薄肉化を実現することができる。

具体的に説明すると、２次基板４０ｂの外見上の厚さ（基板の上端から下端の距離）のうち、２次回路８６を設けた部分における基板層の厚さをＴとすると、当該厚さＴは、２次回路８６が配置された層数Ｎ３と、当該各層の厚みＤ３とを乗算することで算出される。すなわち、Ｔ＝Ｎ３×Ｄ３。
１次基板４０ａの外見上の厚さ（基板の上端から下端の距離）のうち、１次コイル８０ａの巻線が配置された部分における基板層の厚さをＷ１とすると、当該厚さＷ１は、１次コイル８０ａの巻線が配置された層数Ｎ１と、当該各層の厚みＤ１とを乗算することで算出される。すなわち、Ｗ１＝Ｎ１×Ｄ１。
２次基板４０ｂの外見上の厚さ（基板の上端から下端の距離）のうち、２次コイル８０ｂの巻線が配置された部分における基板層の厚さをＷ２とすると、当該厚さＷ２は、２次コイル８０ｂの巻線が配置された層数Ｎ２と、当該各層の厚みＤ２とを乗算することで算出される。すなわち、Ｗ２＝Ｎ２×Ｄ２。

この場合、通常、２次回路８６、並びに、１次コイル８０ａおよび２次コイル８０ｂにおける各層の厚みＤ１,Ｄ２,Ｄ３は、相互に一致する。すなわち、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３。
したがって、本実施形態において、各層の厚みＤ１,Ｄ２,Ｄ３が相互に一致する場合には、上記した厚さＴ,Ｗ１,Ｗ２は、Ｔ＜Ｗ１＋Ｗ２なる関係を満足する。

ここで、１次コイルおよび２次コイルが対向するように積層された１つの基板に２次回路を構築する場合について考察する。１次コイルの巻線が配置された層数をＮ１´、２次コイルの巻線が配置された層数をＮ２´、２次回路が配置された層数をＮ３´とする。

この場合、Ｎ１´＋Ｎ２´≧Ｎ３´なる関係が成立する場合には、当該１つの基板の層数は、１次コイルおよび２次コイルを積層したコイル部分における基板の層数の総和と一致する。また、当該１つの基板において、Ｎ１´＋Ｎ２´＞Ｎ３´なる関係が成立する場合には、２次回路部分における基板の層数には、当該２次回路部分を構築するのに必要な層数を超えた余剰部分が含まれることとなる。そうなると、１次コイル、２次コイルおよび２次回路を１つの基板に設ける仕様では、常に、余剰部分の製造コストが加算されるため、当該基板自体の低コスト化および小型化には限界がある。

これに対して、本実施形態では、トランス基板４０を１次基板４０ａと２次基板４０ｂとに分割し、２次基板４０ｂに２次回路８６を設けるようにしたことで、２次基板４０ｂの厚さＴを、２次回路８６を構築するのに必要な層数、あるいは、２次コイル８０ｂを構築するのに必要な層数に抑えることができる。これにより、本実施形態において、１次コイルの巻線が配置された層数をＮ１、２次コイルの巻線が配置された層数をＮ２、２次回路が配置された層数をＮ３とし、Ｎ１＋Ｎ２＞Ｎ３なる関係を満足する場合、トランス基板４０自体の低コスト化および小型化（コンパクト化）を図ることができる。

さらに、本実施形態によれば、上記した変圧部４６においてのみ、１次基板４０ａと２次基板４０ｂとが重なるように構成したことで、２次基板４０ｂ上に２次回路８６を設けるためのスペースを広く確保することができる。これにより、２次回路８６に対する２次側電子部品の実装効率を飛躍的に向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、２次基板４０ｂ上において、２次コイル８０ｂと２次回路８６とをダイレクトに接続させることができる。これにより、電気的接続についての信頼性を飛躍的に向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、１次コイル８０ａを設けた１次基板４０ｂと、２次コイル８０ｂを設けた２次基板４０ｂとを互いに別体で構成したことで、１次コイル８０ａと２次コイル８０ｂとを別個独立してメンテナンスすることができる。これにより、１次コイルおよび２次コイルが一体として積層されたトランス基板の場合、一方のコイルのみのメンテナンスができないため、メンテナンス費用の低減には限界があるのに対して、本実施形態では、各コイル８０ａ,８０ｂごとのメンテナンスができるため、メンテナンス費用を大幅に低減させることができる。

さらに、本実施形態によれば、シールド部材８４の選択の自由度を向上させることができる。すなわち、１次コイルおよび２次コイルが積層された単体のトランス基板に適用可能なシールド部材は、各コイルと同様にパターン形成することができる薄膜状のものに限られる。これに対して、本実施形態のように、トランス基板４０を１次基板４０ａと２次基板４０ｂとに分割し、その間にシールド部材８４を挟み込むようにしたことで、薄膜状のシールド部材８４（例えば、銅箔、金属メッシュ）のみならず厚膜状のシールド部材８４（例えば、アモルファス合金）も適用することができる。

この場合、電源トランス４２の使用目的や使用環境に応じたシールド部材８４の選択が可能となる。これにより、２次コイル８０ｂから１次コイル８０ａに向けて電磁ノイズが回り込むのを確実に防止することができる。この結果、変圧精度に優れた信頼性の高い電源トランス４２、および、当該電源トランス４２を組み込んだＡＣ／ＤＣコンバータ（電源装置）１０を実現することができる。

なお、上記した一実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。かかる新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該一実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

上記した一実施形態では、２次基板４０ｂの片面側に１次基板４０ａを積層させた電源トランス４２を想定したが、これに代えて、特に図示しないが、２次基板の両面側に１次基板をそれぞれ積層させた電源トランスを適用することもできる。この変形例に係る電源トランスにおいて、双方の１次基板に設けられた１次コイルは、２次コイルを回避した位置に形成されたスルーホールを介して、相互に接続されている。なお、上記した一実施形態と同様に、１次基板と２次基板との間に、１次コイルおよび２次コイルの双方に対向して、電磁干渉を防止するシールド部材を設けてもよい。

１０…ＡＣ／ＤＣコンバータ（電源装置）、１４…入力コネクタ、１６…出力ケーブル、
２０…主回路基板、２２…ＡＣ／ＤＣ変換回路、２４…スイッチング回路、
３４ａ…スイッチング素子、３４ｂ…コントロールＩＣ、４０…トランス基板、
４０ａ…１次基板、４０ｂ…２次基板、４２…電源トランス、４６…変圧部、
４６ａ…第１トランスコア、４６ｂ…第２トランスコア、６０…中間冷却板金、
６０ａ…受熱板部、６０ｂ…放熱板部、７０…上部冷却板金、７２…下部冷却板金、
８０ａ…１次コイル、８０ｂ…２次コイル、８２ａ…１次貫通孔、８２ｂ…２次貫通孔、
８４…シールド部材、８４ｈ…シールド貫通孔、８４ｇ…切欠部

Claims (10)

1. 基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えた電源トランスであって、
   前記平面トランスの１次コイルが設けられた１次基板と、
   前記１次基板とは別体で構成され、前記１次コイルに対向して前記平面トランスの２次コイルが設けられた２次基板と、を有し、
   前記２次基板の複数の層には、前記２次コイルに接続させた２次回路が設けられている電源トランス。
2. 前記１次コイルが配置された層数をＮ１とし、
   前記２次コイルが配置された層数をＮ２とし、
   前記２次回路が配置された層数をＮ３とすると、
   Ｎ１＋Ｎ２＞Ｎ３なる関係を満足する、請求項１に記載の電源トランス。
3. 前記１次コイルおよび前記２次コイルは、それぞれ、平面状に巻回させた導体パターンで形成されている請求項１または２に記載の電源トランス。
4. 前記２次基板には、前記１次コイルに接続させた１次回路の全部あるいは一部を設けるための領域が設定されていない請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電源トランス。
5. 前記１次基板と前記２次基板との間には、前記１次コイルおよび前記２次コイルの双方に対向して、電磁干渉を防止するシールド部材が設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電源トランス。
6. １次回路が設けられた主回路基板と、
   基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えた電源トランスと、を備え、
   前記電源トランスは、
   前記１次回路を接続させた前記平面トランスの１次コイルが設けられた１次基板と、
   前記１次基板とは別体で構成され、前記１次コイルに対向して前記平面トランスの２次コイルが設けられた２次基板と、を有し、
   前記２次基板の複数の層には、前記２次コイルに接続させた２次回路が設けられている電源装置。
7. 前記１次コイルが配置された層数をＮ１とし、
   前記２次コイルが配置された層数をＮ２とし、
   前記２次回路が配置された層数をＮ３とすると、
   Ｎ１＋Ｎ２＞Ｎ３なる関係を満足する、請求項６に記載の電源装置。
8. 前記１次コイルおよび前記２次コイルは、それぞれ、平面状に巻回させた導体パターンで形成されている請求項６または７に記載の電源装置。
9. 前記２次基板には、前記１次コイルに接続させた１次回路の全部あるいは一部を設けるための領域が設定されていない請求項６ないし８のいずれか１項に記載の電源装置。
10. 前記１次基板と前記２次基板との間には、前記１次コイルおよび前記２次コイルの双方に対向して、電磁干渉を防止するシールド部材が設けられている請求項６ないし９のいずれか１項に記載の電源装置。

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