(57)【要約】  本発明は変圧器（２１）に関する。変圧器（２１）の高さを制限するために、それは平面的な一次巻線（３０）と、複数の平面的な二次巻線（３３）とを含む。各二次巻線（３３）は、絶縁された出力（３４，３５）をもたらす。二次巻線（３３）は、一次巻線（３０）によって生成される磁束の一部がそれぞれの二次巻線（３３）を貫通するよう、一次巻線（３０）と平行な平面内に並んで配置される。本発明は、同様に、そのような変圧器（２１）を含む装置（１０，１５）と、そのような変圧器（２１）を製造する方法とに関する。
2009539242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面的な一次巻線と、複数の平面的な二次巻線を含み、各二次巻線は、絶縁された出力をもたらし、前記二次巻線は、前記一次巻線によって生成される磁束の一部が、前記二次巻線のそれぞれを貫通するよう、前記一次巻線と平行な平面内に並んで配置される、変圧器。
【請求項２】
前記第一の複数の平面的な二次巻線に加えて、さらなる複数の平面的な二次巻線を含み、前記さらなる複数の平面的な二次巻線の各二次巻線は、絶縁された出力をもたらし、前記さらなる複数の平面的な二次巻線の前記二次巻線は、前記一次巻線によって生成される磁束の一部が、前記さらなる複数の平面的な二次巻線の各二次巻線を貫通するよう、前記一次巻線及び前記第一の複数の平面的な二次巻線と平行な平面内に並んで配置される、請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記さらなる複数の平面的な二次巻線は、それが前記第一の複数の平面的な二次巻線と比べて変位されるよう配置される、請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
前記一次巻線及び前記複数の二次巻線の少なくとも１つは、基板内で集積される、請求項１に記載の変圧器。
【請求項５】
前記一次巻線及び前記複数の二次巻線の少なくとも１つは、少なくとも１つのプリント回路板内に積層される、請求項１に記載の変圧器。
【請求項６】
少なくとも１つのプリント回路板に積層される磁性芯をさらに含む、請求項５に記載の変圧器。
【請求項７】
請求項１に記載の変圧器を含む装置。
【請求項８】
共振回路をさらに含み、該共振回路は、所定の動作周波数で、前記変圧器の所定の出力負荷と整合する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記共振回路の誘導性の少なくとも一部が、前記複数の二次巻線によって覆われない前記一次巻線の部分によって与えられる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
複数の感知巻線をさらに含み、各感知巻線は、それぞれの二次巻線に磁気的に緊密に結合される、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記感知巻線は、前記二次巻線と平行な平面内に配置される平面的な巻線である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
複数の感知回路をさらに含み、各感知回路は、前記感知巻線の少なくとも１つに接続され、各感知回路は、前記少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、第一の所定の基準電圧を超えるか否か、前記少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、第二の所定の基準電圧に達しないか否かのうちの少なくとも１つを検出するよう構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記二次巻線のそれぞれの出力に接続されるそれぞれの負荷をさらに含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
変圧器を製造する方法であって、
平面的な一次巻線を製造するステップを含み、
複数の平面的な二次巻線を製造するステップを含み、各二次巻線は、絶縁された出力をもたらし、前記二次巻線は、並んで配置され、
前記一次巻線によって生成される磁束の一部が前記二次巻線のそれぞれを貫通するよう、前記複数の二次巻線を前記一次巻線と平行な平面内に配置するステップを含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次巻線と、複数の二次巻線とを有する変圧器に関する。本発明は、同様に、そのような変圧器を含む装置と、そのような変圧器を製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の用途は、幾つかの類似の絶縁された電力出力を必要とする。そのような用途の例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）テレビ（ＴＶ）セットのバックライトモジュールである。
【０００３】
フラットＴＶのために使用されるＬＣＤは、パッシブディスプレイである。従って、それらは、バックライトモジュールによってもたらされる背景照明を必要とする。そのようなバックライトモジュールは、普通、幾つかの蛍光ランプを備える。各蛍光ランプは、フィラメントの形態の２つの電極を含み、各フィラメントは、電源用の２つの接続部を有する。典型的なバックライトモジュールは、全部で１６個のフィラメントと３２個の接続部とを備える８個の蛍光ランプを含む。
【０００４】
ＬＣＤの改良された画像品質は、シーン輝度に依存してバックライトを薄暗くすることによって達成可能であり、それは強化された暗シーンコントラストをもたらす。改良された画像品質が、蛍光ランプを順次的に走査することによってさらに達成可能であり、それはより少ない動作アーチファクトをもたらす。しかしながら、そのような機能を可能にするために、蛍光ランプのフィラメントは、ランプ電流と独立して電力供給されなければならない。これは全てのフィラメントのための共通の電源で達成され得る。しかしながら、ランプの動作中、フィラメント間に電位の差がある。従って、全てのフィラメントは直流電気的に減結合されなければならない。
【０００５】
よって、バックライトモジュールに出力電力をもたらす出力変換装置は、各フィラメント用の別個の二次巻線を備える変圧器を必要とする。
【０００６】
複数の二次巻線出力をもたらす従来的な変圧器は極めて嵩張る。多数の所要接続の故に、特に巻型(coil  former)が大きい。しかしながら、大きな構成部品は、フラットＴＶセットにおける使用には不適当である。大型の変圧器は、幾つかの絶縁された電力出力を必要とする様々な他の用途で等しく問題であり得る。
【０００７】
さらに、一部の用途のために、出力電力は、負荷抵抗と無関係に広範囲になければならない。蛍光ランプのフィラメントの抵抗は、例えば、フィラメントの温度に著しく依存する。加えて、短絡又は開出力の検出を可能にするために、各個々の出力のための故障検出が必要とされ得る。
【０００８】
従来的な変圧器では、全ての電力出力は、同一の磁束に磁性的に結合される。従って、電力出力の状態は、各出力のために一次電圧又は一次電流から独立して検出され得ない。電力整合及び故障検出は、従来的には、各個々の電力出力のためのフィードバックを用いてのみ実現され得る。変圧器の各個別の二次巻線のために、例えば、光学カプラ及び関連整合回路が使用され得る。これは実施が困難であり、高い費用を伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
幾つかの電力出力を用いて電力供給することを必要とする用途のための改良された変圧器を提供することが有利である。そのような改良された変圧器を含む装置を提供することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの懸念の１つ又はそれよりも多くにより良好に対処するために、本発明の第一の特徴において、変圧器は、平面的な一次巻線と、複数の平面的な二次巻線とを含む変圧器が提示される。各二次巻線は、絶縁された出力をもたらす。二次巻線は、さらに、平面的な一次巻線によって生成される磁束の一部が二次巻線のそれぞれを貫通するよう、一次巻線と平行な平面内に並んで配置される。
【００１１】
本発明の第二の特徴では、提案される変圧器を含む装置が提示される。
【００１２】
そのような装置は、例えば、出力変換装置のようなより大きな装置の構成部品であり得る。それはＴＶセットのような最終製品でもあり得る。
【００１３】
本発明の第三の特徴では、変圧器を製造する方法が提示される。本方法は、
−  平面的な一次巻線を製造するステップを含み、
−  複数の平面的な二次巻線を製造するステップを含み、各二次巻線は、絶縁された出力をもたらし、二次巻線は、並んで配置され、
−  一次巻線によって生成される磁束の一部が二次巻線のそれぞれを貫通するよう、複数の二次巻線を一次巻線と平行な平面内に配置するステップを含む。
【００１４】
平面的な一次巻線及び複数の平面的な二次巻線を製造する順序は任意であることが理解されるべきである。それらは単一の処理ステップでさえ製造され得る。
【００１５】
よって、複数の絶縁された出力を備える変圧器が、平面的な装置として構成されること、並びに、これらの出力をもたらすために使用される二次巻線が、並んで配置されることが提案される。
【００１６】
複数の電力出力をもたらす変圧器の高さが著しく減少され得ることが本発明の利点である。結果的に、そのような変圧器を含む如何なる電子回路の並びに如何なる装置のサイズも減少され得る。
【００１７】
例示的な実施態様において、変圧器は、第一の複数の平面的な二次巻線に加えて、さらなる複数の平面的な二次巻線を含む。さらなる複数の平面的な二次巻線の各二次巻線は、絶縁された出力をもたらす。さらなる複数の平面的な二次巻線の二次巻線は、平面的な一次巻線によって生成される磁束の一部が、さらなる複数の平面的な二次巻線の各二次巻線を貫通するよう、平面的な一次巻線及び第一の複数の平面的な二次巻線と平行な平面内に並んで配置される。そのような層状構造は、多数の二次巻線を収容することを可能にする。変圧器のサイズは、平面的な巻線の他の層によって著しく増大されない。第一の複数の平面的な二次巻線は、例えば、平面的な一次巻線とさらなる複数の平面的な二次巻線との間に配置され得るし、或いは、平面的な一次巻線は、第一の複数の平面的な二次巻線とさらなる複数の平面的な二次巻線との間に配置され得る。
【００１８】
例示的な実施態様において、さらなる複数の平面的な二次巻線は、それが第一の複数の平面的な二次巻線と比べて変位されるようさらに配置され得る。第一及び第二の複数の二次巻線を変位することによって、第一層の二次巻線間の地域内の磁束は、第二層内の二次巻線によって使用され得る。結果的に、正確に積み重ねて配置されるよりも良好な、一次巻線と二次巻セントの間の全体的な結合が達成される。より良好な結合は、変圧器のより良好な効率ももたらす。この場合には、二次巻線間の空間は、さらに、それぞれの反対の層の上の二次巻線の内側端部を外側コネクタに接続するトラックを経路指定するために使用され得る。
【００１９】
一般的に、変圧器の巻線は、如何なる種類の技術によって実現され得る。それらは、例えば、銅線によっても作成され得る。
【００２０】
例示的な実施態様において、変圧器の一次巻線及び／又は複数の二次巻線は、基板、例えば、プリント回路板（ＰＣＢ）において実現される。この基板は、可撓でもあり得る。変圧器をＰＣＢ又は積層されたＰＣＢの積重ね内に集積することは、変圧器への外部的な相互接続のための努力を減少する。さもなければ、相互接続は、著しい容量の巻型、よって、変圧器全体を必要とするであろう。例えば、蛍光ランプ用途では、２ｋＶまでの高い始動電圧が、出力間に現れ得る。そのような場合には、相互接続をＰＣＢの内側層内に集積することは、より高密度の経路指定を可能にする。何故ならば、絶縁距離は、表面上並びにＰＣＢ上の構成部品への相互接続のためよりも、ＰＣＢの内側層内でより一層小さいからである。複数の平面谷島基線が並んで配置されなければならないので、ＰＣＢ内の所要の層の数又は全ての変圧器巻線を含むＰＣＢの積重ね内の所要のＰＣＢの数は限定的であり、それは費用効率に寄与する。
【００２１】
変圧器の磁性芯が、例えば、焼結フェライト材料から作成され、然る後に、巻線に取り付けられ得る。しかしながら、代替的に、それはＰＣＢに積層され得る材料からも作成され得る。このようにして、磁性芯は、ＰＣＢの積重ね内に埋設され得るし、追加的なＰＣＢ層が変圧器の上に配置され得る。
【００２２】
例示的な実施態様において、装置は、さらに、共振回路を含む。共振回路は、所定の動作周波数で、変圧器の所定の出力負荷と整合する。この例示的な実施態様では、共振回路の誘導性の少なくとも一部は、複数の二次巻線によって覆われない一次巻線の部分によって与えられ得る。
【００２３】
そのような共振回路は、変圧器が、負荷抵抗と殆ど無関係な一定の電力出力を供給する。もし変圧器の電力出力に接続される負荷が動作の異なる段階の間に著しく異なり得る抵抗を有するならば、これは有用であり得る。
【００２４】
例示的な実施態様において、装置は複数の感知巻線をさらに含む。各感知巻線は、それぞれの二次巻線に磁気的に緊密に結合される。
【００２５】
提案される変圧器を用いるならば、二次巻線は、互いから殆ど分離され得る。これは、接続される負荷における短絡が、関係する二次巻線においてのみ出力電圧を減少するが、隣接する二次巻線においては、誘起電圧を著しく減少しないことを意味する。さらに、電力整合回路が使用される場合には、接続される負荷内の開出力は、増大された誘起電圧をもたらすが、関係する二次巻線においてのみである。従って、誘起電圧、よって、特定の二次巻線を通じる磁束は、接続される負荷の状態にのみ依存する。よって、出力巻線に緊密に磁気的に結合される追加的な感知巻線を導入することは、出力状態の容易な検出を可能にする。
【００２６】
故障の実際の検出は、感知回路によって実現され得る。例示的な実施態様において、装置は、複数の感知回路をさらに含む。各感知回路は、感知巻線の少なくとも１つに接続される。さらに、各感知回路は、少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、開出力を示す第一の所定の基準電圧を超えるか否かを検出するよう構成され得る。代替的に或いは追加的に、各感知回路は、少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、短絡を示す第二の所定の基準電圧に達しないか否かを検出するよう構成され得る。
【００２７】
感知巻線は、二次巻線と平行な平面内に配置される平面的な巻線であり得る。そのような構成を用いるならば、二次巻線と感知巻セントの間の良好な結合が達成され得る。
【００２８】
例示的な実施態様において、装置は、追加的に、複数の負荷を含み、各負荷は、平面的な二次巻線の他の１つの出力に接続される。装置がＴＶセットである場合、負荷は、ＴＶセットのＬＣＤのバックライト用に設けられる蛍光ランプのフィラメントによって与えられ得る。しかしながら、様々な他の用途のためにも同様に変圧器が利用され得ることが理解されるべきである。
【００２９】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照することで明瞭に解明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施態様に従った平坦な変圧器が実施され得る例示的な装置を概略的に示すブロック図である。
【００３１】
本装置は、フラットＴＶセット１０である。それは、ＬＣＤ１１と、バックライトモジュール１２と、出力変換装置１５とを含む。本発明に関連するＴＶセット１０の構成部品のみが描写されていることが理解されるべきである。
【００３２】
ＬＣＤ１１は、従来的なＬＣＤであり得るし、バックライトモジュール１２は、従来的なバックライトモジュールであり得る。バックライトモジュール１２は、４個の蛍光ランプ１３を含み、それらは２つの隣接するランプ１３の間に等距離で互いに平行に配置されている。４個の蛍光ランプ１３は、ＬＣＤ１１のためのバックライトを提供する。各ランプ１３は、２つのフィラメント（図示せず）と、各フィラメント用の２つの端子１４とを含む。よって、バックライトモジュール１２は、全部で１６個の接続部を必要とする。如何なる他の数の蛍光ランプ、例えば、典型的な数の８個の蛍光ランプも同様に使用され得ることが理解されるべきである。
【００３３】
出力変換装置１５は、駆動回路１６と、８個の感知回路１７とを含む。駆動回路１６は、蛍光ランプ１３のフィラメント加熱のために設けられる。それは、本発明の実施態様に従った平坦な変圧器と、電力整合共振回路とを含む。感知回路１７は、バックライトモジュール１２のランプ１３の１つにおける故障、即ち、開出力又は短絡を検出するために設けられる。駆動回路１６及び感知回路１７は、以下により詳細に記載される。
【００３４】
図２は、例示的な駆動回路１６の単純化された回路図である。
【００３５】
駆動回路１６は、２つの切換素子Ｓ１，Ｓ２、例えば、２つのトランジスタの直接接続を含む。直列接続は、Ｕｉｎの直流電圧が印可され得るよう、高電位と接地との間に配置されている。切換素子Ｓ１，Ｓ２の間の接合点は、キャパシタＣｓ、第一インダクタンスＬｓ、及び、第二インダクタンスＬｍを介して、接地に接続されている。キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓは、共振回路を形成する。インダクタンスＬｍは、集積変圧器２１の一次巻線の有効部分である。変圧器２１は、追加的に、８個の二次巻線を含む。これらの二次巻線のうちの２個が、インダクタＬｉ及びＬｊによって図２中に示されている。各二次巻線Ｌｉ，Ｌｊの端子は、バックライトモジュール１２内の蛍光ランプの各フィラメントの端子１４に接続される。フィラメントのうちの２個が、負荷ＲＬｉ及びＲＬｊによって図２中に示されている。
【００３６】
各伝導接続をもたらすために、コントローラ２０が、固定周波数で交互に切換素子Ｓ１，Ｓ２を切り換える。これはインダクタンスＬｍに亘る交流電圧をもたらす。結果として得られる磁束は、インダクタＬｉ，Ｌｊ中に交流電圧を誘起し、交流電圧は、それぞれ接続される負荷ＲＬｉ，Ｒｌｊに印可される。
【００３７】
駆動回路１６は、直流電圧Ｕｉｎを得るために交流線間電圧を整流する整流器のような様々な他の構成部品を含み得ることが理解されるべきである。
【００３８】
本発明の第一実施態様に従った集積変圧器２１の構造が、図３及び図４中に例証されている。
【００３９】
図３は、変圧器２１の巻線配置の概略図である。
【００４０】
駆動回路１６のインダクタンスＬｓ及びＬｍは、変圧器２１の一次巻線である長い線形の平面的な渦巻状の巻線３０によって形成されている。一次巻線３０は、端子３１及び３２を有し、それらは、図２の駆動回路１６において、一方ではキャパシタＣｓに、他方では接地に接続されている。８個のインダクタＬｉ，Ｌｊは、平面的な渦巻状巻線３３によって同一に形成されている。これらの渦巻状巻線３３は、変圧器２１の別個の二次巻線として作用する。各二次巻基線３３は、２つの端子を有し、それらは、図２において、それぞれ負荷ＲＬｉ，ＲＬｊに接続されている。８個の二次巻線３３は、全ての同一サイズである。それらは一次巻線とほぼ同じ高さを有するが、一次巻線３０の１／８未満の長さを有する。それらは、交流電圧が一次巻線３０に印可されるときに引き起こされる磁束の一部が、二次巻線３３のそれぞれを貫通するよう、一次巻線３０の上に並んで配置されている。
【００４１】
図４は、図３の巻線配置を有する変圧器２１の概略的な展開図である。一次巻線３０は、軟磁性芯の第一板４０の上に配置され、二次巻線３３は、一次巻線３０の上に配置され、軟磁性芯の第二板４１が、二次巻線３３の上に配置されている。
【００４２】
４つの層が互いに隣り合って配置されるとき、極めて平坦な変圧器２１が得られることが見られ得る。
【００４３】
軟磁性芯は、板４０，４１として示されている。しかしながら、軟磁性芯は、例えば、フェライト高分子化合物で充填された巻線の傍に平面的なＥ鉄芯又は孔を使用することによって、磁性芯の上半分及び下半分が軟磁性材料で層と接続されるようにも実現され得ることが付記されるべきである。
【００４４】
上述のように、キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓは、共振回路に属する。この共振回路は、変圧器２１が、負荷抵抗とほぼ無関係な一定の電力出力を供給することを保証するために設けられる。
【００４５】
駆動回路１５のこの特性は、蛍光ランプ１３のフィラメントを駆動するために使用されるときに特に有利である。何故ならば、フィラメントの抵抗は、冷たいフィラメントと熱いフィラメントとの間で著しく異なり得るからである。
【００４６】
直列共振回路Ｃｓ，Ｌｓは、無限の誘導性を有するインダクタンスＬｍに直接に接続される。そのような回路は、図５に示されるような電力伝送特性を示す。図５は、パラメータとして全負荷抵抗ＲＬｏａｄを用いて、コントローラ２０によって適用されるＨｚの切換周波数ｆに依存して、全出力電力Ｐを変圧器２１のワットＷで示すグラフである。即ち、別個の曲線が、様々な負荷抵抗のために示されている。
【００４７】
出力電力が極めて減的的な限度でのみ全負荷抵抗に依存する２つの別個の周波数がある。これらの地点は、「一定出力地点」ＣＰＰである。１つのＣＰＰは、共振回路Ｃｓ，Ｌｓの基本共振周波数に近い。一定出力特性を示すのは、それぞれの共振周波数自体ではなく、それに近い地点であることが付記されなければならない。他のＣＰＰが、より高い切換周波数に配置されている。ここで、Ｃｓ及びＬｓの直列インピーダンスは、出力整合が起こるよう典型的な出力抵抗を整合する。この動作地点は、典型的には、より効率的であり、従って、好適であり得る。
【００４８】
よって、駆動回路は、キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓの直列接続が、動作周波数で全出力負荷を整合するよう有利に設計される。即ち、キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓの総インピーダンスは、負荷の平均総インピーダンスと基本的に等しいよう選択される。もし出力負荷ＲＬｉ，ＲＬｊがそれらの抵抗において互いに異なるならば、それらは、キャパシタを二次側（図示せず）で負荷ＲＬｉ，ＲＬｊと直列に或いは並列に加えることによって個別に整合され得る。
【００４９】
直列誘導性Ｌｓを実施するために、一次巻線３０の一定の部分が、二次巻線３３によって覆われなくてもよく、それは変圧器２１の漏れ誘導性をもたらす。図３及び図４の実施態様において、一次巻線３０の２つの端部にある丸い部分は、この所定の漏れ誘導性として、よって、整合インピーダンスとして作用する。
【００５０】
図６は、二次巻線３３の１つのための例示的な感知回路１７の単純化された回路図である。
【００５１】
感知回路１７は、図６ではインダクタＬｄによって示される感知巻線を含む。インダクタＬｄの１つの端子が、ダイオードＤ及びキャパシタＣｉｎを介して接地に接続されている。インダクタＬｄの他の端子は、等しく接地に接続されている。インダクタＬｄによって示される感知巻線は、インダクタＬｉ，Ｌｊによって図１中に示される変圧器２１の二次巻線３３の１つに緊密に磁気的に結合されるよう配置されている。よって、インダクタＬｄは、それぞれのインダクタＬｉ，Ｌｊの故障出力状態、即ち、接続されたフィラメントＲＬｉ，ＲＬｊが短絡又は開出力を引き起こすか否かの容易な検出を可能にする。ダイオードＤは、インダクタＬｄ内に誘起される電圧のための整流器として機能し、キャパシタＣｉｎは、インダクタＬｄ内に誘起される電圧と比例するＤＣ電圧を得るために使用される。
【００５２】
開出力の実際の検出のために、ダイオードＤとキャパシタＣｉｎとの間の接合部は、第一コンパレータとして利用される第一動作増幅器ＯＡ１の非反転入力部に接続されている。その上、供給電圧Ｖ０が、第一抵抗Ｒ１を介して接地に接続されている。この抵抗Ｒ１上の可変タップが、第一コンパレータＯＡ１の反転入力部に接続されている。タップと接地との間の電圧は、キャパシタＣｉｎに亘る電圧の所定の上限を定める第一基準電圧である。キャパシタＣｉｎに亘る電圧がこの上限を超えるならば、開出力がコンパレータＯＡ１によって検出される。この情報は、例えば、監視されるランプ１３の開放回路を表示すために設けられるＬＥＤを活性化することによって、開出力について使用者に通知するために使用され得る。
【００５３】
短絡の実際の検出のために、ダイオードＤとキャパシタＣｉｎとの間の接合部は、第二コンパレータとして利用される第二動作増幅器ＯＡ２の反転入力部にさらに接続されている。供給電圧Ｖ０は、追加的に、第二抵抗Ｒ２２を介して接地に接続されている。この抵抗Ｒ２上の可変タップは、第二コンパレータＯＡ２の非反転入力部に接続されている。タップと接地との間の電圧は、キャパシタＣｉｎに亘る電圧の所定の下限を定める第二基準電圧である。もしキャパシタＣｉｎに亘る電圧がこの下限に達しないならば、短絡がコンパレータＯＡ２によって検出される。この情報は、例えば、監視されるランプ１３内の短絡を表示するために設けられるＬＥＤを活性化することによって、短絡について使用者に通知するために使用され得る。
【００５４】
図１の実施態様では、駆動回路１６の変圧器２１の二次巻線３３のそれぞれについて１つ、８個の感知回路１７が設けられている。しかしながら、構成部品の所要個数を減少し且つ製造プロセスを単純化するために、複数の二次巻線３３を共通に監視することも可能である。具体的には、単一のランプ１３のフィラメントに接続される２つの二次巻線３３が、共通に監視され得る。この場合には、図６中のインダクタＬｄは、ランプ１３毎に１つの感知回路１７だけが必要とされるよう直列に接続される２つの感知巻線を表し得る。
【００５５】
平面的な感知渦巻状巻線を二次巻線の上に配置することによって、感知巻線とそれぞれの二次巻線３３との間の良好な結合が達成され得る。
【００５６】
図７は、図４の構成に由来し且つ追加的に感知巻線と各巻線が集積されるＰＣＢとを含むそのような構成の実施例を示している。図４におけると同一の構成部品のために、同一の参照番号が使用されている。本構成は、軟磁性芯の下方部分４０と、第一ＰＣＢ７０上の一次巻線３０と、第二ＰＣＢ７３上の二次巻線３３と、第三ＰＣＢ７７上の感知巻線７６と、軟磁性芯の上方部分４１とをこの順序で含む、平行な層の積重ねを含む。この感知巻線７６は、それぞれの感知巻線７６が、二次巻線３３の１つの上に積み重なって正確に位置するに至るよう、第二巻線３３と同様に並んで配置されている。
【００５７】
図４の構成と比べると、図７の構成は、変圧器２１の全体サイズに少しだけしか寄与しない１つの追加的なＰＣＢ層７７のみを必要とする。感知巻線７６は第二巻線３３から電気的に絶縁されているので、それらは一次側で感知回路１７に接続され得る。
【００５８】
最後に、図７の変圧器２１を含む出力変換装置１５を製造する方法が、図８のフロー図を参照して記載される。
【００５９】
ステップ８１において、集積された平面的な一次渦巻状巻線３０と所要接続部とを備える第一ＰＣＢ７０が製造される。一次巻線は、例えば、図７に示されるように、長い線形の巻線である。
【００６０】
ステップ８２において、集積された複数の平面的な二次渦巻状巻線３３と所要接続部とを備える第二ＰＣＢ８３が製造される。二次巻線３３は、例えば、図７に示されるように、並んで配置される。
【００６１】
ステップ８３において、集積された複数の平面的な感知渦巻状巻線７６と所要接続部とを備える第三ＰＣＢ７７が製造される。感知巻線７６の数は、第二巻線３３の数に対応し、感知巻線７６は、二次巻線３３がＰＣＢ７３中に配置されるのと同一のＰＣＢ７７中の位置に配置される。
【００６２】
ステップ８４において、駆動回路１６及び８個の感知回路１７の全ての残余の構成部品と所要接続部とを備える第四ＰＣＢが製造される。
【００６３】
１つ又はそれよりも多くのＰＣＢのために利用される基板は、可撓でもあり得る。それは、例えば、Ｆｌｅｘｆｏｉｌ（ＴＭ）のようなポリイミドから作成され得る。
【００６４】
ステップ８５において、磁性芯４０，４１が、ＰＣＢ７０の下方表面と、第四ＰＣＢの下方表面とに積層される。代替的に、磁性芯４０，４１は、第一ＰＣＢの下方表面と、第三ＰＣＢの上方表面とに積層され得る。ＰＣＢ上に磁性芯を積層することは、例えば、フェライト高分子化合物から成る磁性芯を用いて、或いは、Ｍｕｍｅｔａｌ（Ｒ）のような可撓な軟磁性金属を用いて実現され得る。ＰＣＢ上に磁性芯４０，４１を積層することによって、それはＰＣＢ層内に埋設され得る。これは、変圧器２１のために使用されるＰＣＢ７０，７３，７７の上に追加的なＰＣＢ層を配置することを可能にする。
【００６５】
ステップ８６において、第一、第二、第三、及び、第四のＰＣＢは、次に、出力変換装置１５を得るために、この順序で積み重ねられ、共に密接に積層される。積重ねを用いることで、駆動回路１６及び感知回路１７の全ての所要接続部が構築される。
【００６６】
最終的に、ステップ８７において、出力変換装置１５は、ＴＶセット１０の他の構成部品、例えば、電源（図示せず）、及び、バックライトモジュール１２に接続され得る。このステップは、出力変換装置１５の実際の製造に属さないので、それは図８中に破線で表示されている。
【００６７】
表示されたステップの順序は、多くの方法で変更され得ることが付記されなければならない。４個のＰＣＢは、例えば、如何なる順序でも製造され得る。さらに、４個のＰＣＢは、先ず、単一の基板の上で並んで製造されてもよく、次に、それは４つの部分に分離される。よって、ステップ８１乃至８４は、単一ステップでも差込ステップでも実現され得る。その上、磁性芯４０，４１は、構成部品が加えられる前に（ステップ８１又は８４）、それぞれのＰＣＢのための基板の下方表面上に積層されてもよい（ステップ８５）。
【００６８】
全体的に見ると、図１乃至８を参照して示される本発明の例示的な実施態様が、追加的に出力整合及び故障検出を容易にする、平坦な変換器の製造及び使用を可能にすることが明らかになる。
【００６９】
図３、図４、及び、図７に示されるような一次巻線３０及び二次巻線３３の構成は、多くの方法で異なり得ることが理解されるべきであり、それらの一部が以下に示される。
【００７０】
図９に示される第一の代替例において、一次巻線は、やはり、長い線形の平面的な渦巻状巻線９０である。しかしながら、この場合には、１６個の平面的な二次渦巻状巻線９３，９６が設けられている。１６個の二次巻線９３，９６は、一次渦巻状巻線９０の約半分の高さと、一次渦巻状巻線９０の１／８未満の長さとを有する。交流電圧が一次巻線９０に印可されるときに引き起こされる磁束の一部が、各二次巻線９３，９６を貫通するよう、二次巻線９３のうちの８個は、一次巻線９０の長い側の１つの上の第一列に並んで配置され、残余の８個の二次巻線９６は、一次巻線９０の他の長い側の上の第二列に並んで配置されている。
【００７１】
図１０に示される第二の代替例において、一次巻線は、円形の平面的な渦巻状巻線１００である。その場合には、８個の二次巻線１０３は、三角形の平面的な渦巻状巻線として形成され得る。これらの三角形の二次巻線１０３は、各三角形二次巻線１０３が、一次巻線によって形成される円の他のセクタの上に配置されるよう、円の形態に並んで配置される。
【００７２】
第三の代替例は、図３中の構成に由来する。しかしながら、この場合には、８個の平面的な二次渦巻状巻線の第二列が、提示される８個の平面的な二次渦巻状巻線の第一列の上に正確に配置される。例えば、それぞれの２つの二次渦巻状巻線を積み重ねることが可能であり、それは１つのランプ１３に関連付けられる出力をもたらす。
【００７３】
図１１に示される第四の代替例は、第三の代替例の変形である。図１１は、この代替例では別個に使用される層を示している。それは、図３、図９、及び、図１０のような結合層の上面図ではない。一次巻線１１０は、やはり長い線形の平面的な渦巻状巻線１１０である。さらに、１６個の渦巻状巻線１１３，１１６が設けられている。１６個の二次巻線１１３，１１６は、一次渦巻状巻線１１０とほぼ同じ高さと、一次渦巻状巻線の１／８未満の長さとを有する。二次巻線１１３のうちの８個は、一次巻線１１０の中心の右に僅かに変位されて、一次巻線１１０の上の第一層に並んで配置されている。さらなる８個の二次巻線１１６は、一次巻線１１０の中心の左に僅かに変位されて、二次巻線１１３の上の第二層に並んで配置されている。各二次巻線１１６の中心が、最も左側の二次巻線１１６を除き、それぞれ２つの二次巻線１１３の間の中央に位置するに至るよう、二次巻線１１６の第二層は、より明確に変位される。この構造を用いるならば、一次巻線１１０によって生成される磁束は、提示される第三の代替例におけるように正確に積み重ねられる配置される二層の二次巻線を用いるよりも効率的に活用され得る。さらに、この場合には、二次巻線間の空間は、それぞれの他の層の上の巻線の内側端部を外側のコネクタに接続するトラックを経路指定するために使用され得る。
【００７４】
本発明は図面及び前述の記載中に詳細に例証され且つ記載されたが、そのような例証及び記載は、例証的或いは例示的であって、制限的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施態様に限定されない。開示された実施態様に対する変形が、図面、本開示、及び、付属の請求項から、請求される発明を実施する当業者によって理解され且つ実施され得る。請求項中、「含む」という用語は、他の素子又はステップを排除せず、不定冠詞は、複数を排除しない。単一のユニットが、請求項中に引用される幾つかの品目の機能を充足し得る。特定の手段が相互に異なる従属口中に引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照記号も、範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施態様に従った装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の装置の例示的な駆動回路を単純化して示す回路図である。
【図３】図２の駆動回路の変圧器のための第一の例示的な巻線配置を示す概略図である。
【図４】図３の巻線配置を備える変圧器を概略的に示す展開図である。
【図５】パラメートとして負荷抵抗を備える動作周波数の関数として共振出力変換装置の出力電力を示すグラフである。
【図６】図１の装置の例示的な感知回路を単純化して示す回路図である。
【図７】図６の感知回路用の感知巻線と組み合わせられる変圧器を概略的に示す展開図である。
【図８】図１の装置の出力変換装置を製造する方法を示すフロー図である。
【図９】図２の駆動回路の変圧器のための代替的な巻線配置を示す概略図である。
【図１０】図２の駆動回路の変圧器のためのさらなる代替的な巻線配置を示す概略図である。
【図１１】図２の駆動回路の変圧器のためのさらなる代替的な巻線配置を示す概略図である。
【図１】
2009539242.tif 000003
【図２】
2009539242.tif 000004
【図３】
2009539242.tif 000005
【図４】
2009539242.tif 000006
【図５】
2009539242.tif 000007
【図６】
2009539242.tif 000008
【図７】
2009539242.tif 000009
【図８】
2009539242.tif 000010
【図９】
2009539242.tif 000011
【図１０】
2009539242.tif 000012
【図１１】
2009539242.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月2日(2008.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面的な一次巻線と、第一の複数の平面的な二次巻線と、第二の複数の平面的な二次巻線とを含み、各二次巻線は、絶縁された出力をもたらし、前記第一の複数の平面的な二次巻線は、前記一次巻線によって生成される磁束の一部が、前記第一の複数の平面的な二次巻線のそれぞれを貫通するよう、前記一次巻線と平行な平面内に並んで配置され、前記第二の複数の平面的な二次巻線は、前記一次巻線によって生成される磁束の一部が、前記第二の複数の平面的な二次巻線のそれぞれを貫通するよう、前記一次巻線及び前記第一の複数の平面的な二次巻線と平行な平面内に並んで配置され、前記第二の複数の平面的な二次巻線は、前記第一の複数の平面的な二次巻線と比べて変位されるよう構成される、変圧器。
【請求項２】
前記一次巻線及び前記第一の複数の二次巻線の少なくとも１つは、基板内で集積される、請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記一次巻線及び前記第一の複数の二次巻線の少なくとも１つは、少なくとも１つのプリント回路板内に積層される、請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
少なくとも１つのプリント回路板に積層される磁性芯をさらに含む、請求項３に記載の変圧器。
【請求項５】
請求項１に記載の変圧器を含む装置。
【請求項６】
所定の動作周波数で前記変圧器の所定の出力負荷と整合するために、共振回路に接続される駆動回路をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記共振回路の誘導性の少なくとも一部が、前記第一の複数の二次巻線によって覆われない前記一次巻線の部分によって与えられる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
複数の感知巻線をさらに含み、各感知巻線は、それぞれの二次巻線に磁気的に緊密に結合される、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記感知巻線は、前記二次巻線と平行な平面内に配置される平面的な巻線である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
複数の感知回路をさらに含み、各感知回路は、前記感知巻線の少なくとも１つに接続され、各感知回路は、前記少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、第一の所定の基準電圧を超えるか否か、前記少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、第二の所定の基準電圧に達しないか否かのうちの少なくとも１つを検出するよう構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記二次巻線のそれぞれの出力に接続されるそれぞれの負荷をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１２】
変圧器を製造する方法であって、
平面的な一次巻線を製造するステップを含み、
第一の複数の平面的な二次巻線を製造し、第二の複数の平面的な二次巻線を製造するステップを含み、各二次巻線は、絶縁された出力をもたらし、前記第一の複数の二次巻線は、並んで配置され、前記第二の複数の二次巻線は、並んで配置され、
前記一次巻線によって生成される磁束の一部が前記第一の複数の二次巻線のそれぞれを貫通するよう、前記第一の複数の二次巻線を前記一次巻線と平行な平面内に配置し、前記一次巻線によって生成される磁束の一部が前記第二の複数の二次巻線のそれぞれを貫通するよう、前記第二の複数の二次巻線を前記一次巻線及び前記第一の複数の平面的な二次巻線と平行な平面内に配置するステップを含み、
前記第二の複数の平面的な二次巻線が前記第一の複数の平面的な二次巻線に比べて変位されるよう、前記第二の複数の平面的な二次巻線を配置するステップを含む、
方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次巻線と、複数の二次巻線とを有する変圧器に関する。本発明は、同様に、そのような変圧器を含む装置と、そのような変圧器を製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の用途は、幾つかの類似の絶縁された電力出力を必要とする。そのような用途の例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）テレビ（ＴＶ）セットのバックライトモジュールである。
【０００３】
フラットＴＶのために使用されるＬＣＤは、パッシブディスプレイである。従って、それらは、バックライトモジュールによってもたらされる背景照明を必要とする。そのようなバックライトモジュールは、普通、幾つかの蛍光ランプを備える。各蛍光ランプは、フィラメントの形態の２つの電極を含み、各フィラメントは、電源用の２つの接続部を有する。典型的なバックライトモジュールは、全部で１６個のフィラメントと３２個の接続部とを備える８個の蛍光ランプを含む。
【０００４】
ＬＣＤの改良された画像品質は、シーン輝度に依存してバックライトを薄暗くすることによって達成可能であり、それは強化された暗シーンコントラストをもたらす。改良された画像品質が、蛍光ランプを順次的に走査することによってさらに達成可能であり、それはより少ない動作アーチファクトをもたらす。しかしながら、そのような機能を可能にするために、蛍光ランプのフィラメントは、ランプ電流と独立して電力供給されなければならない。これは全てのフィラメントのための共通の電源で達成され得る。しかしながら、ランプの動作中、フィラメント間に電位の差がある。従って、全てのフィラメントは直流電気的に減結合されなければならない。
【０００５】
よって、バックライトモジュールに出力電力をもたらす出力変換装置は、各フィラメント用の別個の二次巻線を備える変圧器を必要とする。
【０００６】
複数の二次巻線出力をもたらす従来的な変圧器は極めて嵩張る。多数の所要接続の故に、特に巻型(coil  former)が大きい。しかしながら、大きな構成部品は、フラットＴＶセットにおける使用には不適当である。大型の変圧器は、幾つかの絶縁された電力出力を必要とする様々な他の用途で等しく問題であり得る。
【０００７】
さらに、一部の用途のために、出力電力は、負荷抵抗と無関係に広範囲になければならない。蛍光ランプのフィラメントの抵抗は、例えば、フィラメントの温度に著しく依存する。加えて、短絡又は開出力の検出を可能にするために、各個々の出力のための故障検出が必要とされ得る。
【０００８】
従来的な変圧器では、全ての電力出力は、同一の磁束に磁性的に結合される。従って、電力出力の状態は、各出力のために一次電圧又は一次電流から独立して検出され得ない。電力整合及び故障検出は、従来的には、各個々の電力出力のためのフィードバックを用いてのみ実現され得る。変圧器の各個別の二次巻線のために、例えば、光学カプラ及び関連整合回路が使用され得る。これは実施が困難であり、高い費用を伴う。
【０００９】
ＵＳ２００５／０１１０６０６は、プリント回路変圧器を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
幾つかの電力出力を用いて電力供給することを必要とする用途のための改良された変圧器を提供することが有利である。そのような改良された変圧器を含む装置を提供することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの懸念の１つ又はそれよりも多くにより良好に対処するために、本発明の第一の特徴において、平面的な一次巻線と、第一の複数の平面的な二次巻線と、第二の複数の平面的な二次巻線とを含む変圧器が提示される。各二次巻線は、絶縁された出力をもたらす。第一の複数の平面的な二次巻線は、平面的な一次巻線によって生成される磁束の一部が第一の複数の平面的な二次巻線のそれぞれを貫通するよう、一次巻線と平行な平面内に並んで配置される。第二の複数の平面的な二次巻線は、一次巻線によって生成される磁束の一部が、第二の複数の平面的な二次巻線のそれぞれを貫通するよう、一次巻線及び第一の複数の平面的な二次巻線と平行な平面内に並んで配置され、第二の複数の平面的な二次巻線は、第一の複数の平面的な二次巻線と比べて変位されるよう構成される。
【００１２】
本発明の第二の特徴では、提案される変圧器を含む装置が提示される。
【００１３】
そのような装置は、例えば、出力変換装置のようなより大きな装置の構成部品であり得る。それはＴＶセットのような最終製品でもあり得る。
【００１４】
本発明の第三の特徴では、変圧器を製造する方法が提示される。本方法は、
−  平面的な一次巻線を製造するステップを含み、
−  第一の複数の平面的な二次巻線を製造し、第二の複数の平面的な二次巻線を製造するステップを含み、各二次巻線は、絶縁された出力をもたらし、第一の複数の二次巻線は、並んで配置され、第二の複数の二次巻線は、並んで配置され、
−  一次巻線によって生成される磁束の一部が第一の複数の二次巻線のそれぞれを貫通するよう、第一の複数の二次巻線を一次巻線と平行な平面内に配置し、一次巻線によって生成される磁束の一部が第二の複数の二次巻線のそれぞれを貫通するよう、第二の複数の二次巻線を一次巻線及び第一の複数の平面的な二次巻線と平行な平面内に配置するステップを含み、
−  第二の複数の平面的な二次巻線が第一の複数の平面的な二次巻線に比べて変位されるよう、第二の複数の平面的な二次巻線を配置するステップを含む。
【００１５】
平面的な一次巻線及び複数の平面的な二次巻線を製造する順序は任意であることが理解されるべきである。それらは単一の処理ステップでさえ製造され得る。
【００１６】
よって、複数の絶縁された出力を備える変圧器が、平面的な装置として構成されること、並びに、これらの出力をもたらすために使用される二次巻線が、並んで配置されることが提案される。
【００１７】
複数の電力出力をもたらす変圧器の高さが著しく減少され得ることが本発明の利点である。結果的に、そのような変圧器を含む如何なる電子回路の並びに如何なる装置のサイズも減少され得る。
【００１８】
そのような層状構造は、多数の二次巻線を収容することを可能にする。変圧器のサイズは、平面的な巻線の他の層によって著しく増大されない。第一の複数の平面的な二次巻線は、例えば、平面的な一次巻線と第二の複数の平面的な二次巻線との間に配置され得るし、或いは、平面的な一次巻線は、第一の複数の平面的な二次巻線と第二の複数の平面的な二次巻線との間に配置され得る。
【００１９】
第一及び第二の複数の二次巻線を変位することによって、第一層の二次巻線間の地域内の磁束は、第二層内の二次巻線によって使用され得る。結果的に、正確に積み重ねて配置されるよりも良好な、一次巻線と二次巻セントの間の全体的な結合が達成される。より良好な結合は、変圧器のより良好な効率ももたらす。この場合には、二次巻線間の空間は、さらに、それぞれの反対の層の上の二次巻線の内側端部を外側コネクタに接続するトラックを経路指定するために使用され得る。
【００２０】
一般的に、変圧器の巻線は、如何なる種類の技術によって実現され得る。それらは、例えば、銅線によっても作成され得る。
【００２１】
例示的な実施態様において、変圧器の一次巻線及び／又は複数の二次巻線は、基板、例えば、プリント回路板（ＰＣＢ）において実現される。この基板は、可撓でもあり得る。変圧器をＰＣＢ又は積層されたＰＣＢの積重ね内に集積することは、変圧器への外部的な相互接続のための努力を減少する。さもなければ、相互接続は、著しい容量の巻型、よって、変圧器全体を必要とするであろう。例えば、蛍光ランプ用途では、２ｋＶまでの高い始動電圧が、出力間に現れ得る。そのような場合には、相互接続をＰＣＢの内側層内に集積することは、より高密度の経路指定を可能にする。何故ならば、絶縁距離は、表面上並びにＰＣＢ上の構成部品への相互接続のためよりも、ＰＣＢの内側層内でより一層小さいからである。複数の平面谷島基線が並んで配置されなければならないので、ＰＣＢ内の所要の層の数又は全ての変圧器巻線を含むＰＣＢの積重ね内の所要のＰＣＢの数は限定的であり、それは費用効率に寄与する。
【００２２】
変圧器の磁性芯が、例えば、焼結フェライト材料から作成され、然る後に、巻線に取り付けられ得る。しかしながら、代替的に、それはＰＣＢに積層され得る材料からも作成され得る。このようにして、磁性芯は、ＰＣＢの積重ね内に埋設され得るし、追加的なＰＣＢ層が変圧器の上に配置され得る。
【００２３】
例示的な実施態様において、装置は、さらに、共振回路に接続される駆動回路を含む。共振回路は、所定の動作周波数で、変圧器の所定の出力負荷と整合する。この例示的な実施態様では、共振回路の誘導性の少なくとも一部は、複数の二次巻線によって覆われない一次巻線の部分によって与えられ得る。
【００２４】
そのような共振回路は、変圧器が、負荷抵抗と殆ど無関係な一定の電力出力を供給する。もし変圧器の電力出力に接続される負荷が動作の異なる段階の間に著しく異なり得る抵抗を有するならば、これは有用であり得る。
【００２５】
例示的な実施態様において、装置は複数の感知巻線をさらに含む。各感知巻線は、それぞれの二次巻線に磁気的に緊密に結合される。
【００２６】
提案される変圧器を用いるならば、二次巻線は、互いから殆ど分離され得る。これは、接続される負荷における短絡が、関係する二次巻線においてのみ出力電圧を減少するが、隣接する二次巻線においては、誘起電圧を著しく減少しないことを意味する。さらに、電力整合回路が使用される場合には、接続される負荷内の開出力は、増大された誘起電圧をもたらすが、関係する二次巻線においてのみである。従って、誘起電圧、よって、特定の二次巻線を通じる磁束は、接続される負荷の状態にのみ依存する。よって、出力巻線に緊密に磁気的に結合される追加的な感知巻線を導入することは、出力状態の容易な検出を可能にする。
【００２７】
故障の実際の検出は、感知回路によって実現され得る。例示的な実施態様において、装置は、複数の感知回路をさらに含む。各感知回路は、感知巻線の少なくとも１つに接続される。さらに、各感知回路は、少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、開出力を示す第一の所定の基準電圧を超えるか否かを検出するよう構成され得る。代替的に或いは追加的に、各感知回路は、少なくとも１つの感知巻線によってもたらされる電圧が、短絡を示す第二の所定の基準電圧に達しないか否かを検出するよう構成され得る。
【００２８】
感知巻線は、二次巻線と平行な平面内に配置される平面的な巻線であり得る。そのような構成を用いるならば、二次巻線と感知巻セントの間の良好な結合が達成され得る。
【００２９】
例示的な実施態様において、装置は、追加的に、複数の負荷を含み、各負荷は、平面的な二次巻線の他の１つの出力に接続される。装置がＴＶセットである場合、負荷は、ＴＶセットのＬＣＤのバックライト用に設けられる蛍光ランプのフィラメントによって与えられ得る。しかしながら、様々な他の用途のためにも同様に変圧器が利用され得ることが理解されるべきである。
【００３０】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照することで明瞭に解明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明の実施態様に従った平坦な変圧器が実施され得る例示的な装置を概略的に示すブロック図である。
【００３２】
本装置は、フラットＴＶセット１０である。それは、ＬＣＤ１１と、バックライトモジュール１２と、出力変換装置１５とを含む。本発明に関連するＴＶセット１０の構成部品のみが描写されていることが理解されるべきである。
【００３３】
ＬＣＤ１１は、従来的なＬＣＤであり得るし、バックライトモジュール１２は、従来的なバックライトモジュールであり得る。バックライトモジュール１２は、４個の蛍光ランプ１３を含み、それらは２つの隣接するランプ１３の間に等距離で互いに平行に配置されている。４個の蛍光ランプ１３は、ＬＣＤ１１のためのバックライトを提供する。各ランプ１３は、２つのフィラメント（図示せず）と、各フィラメント用の２つの端子１４とを含む。よって、バックライトモジュール１２は、全部で１６個の接続部を必要とする。如何なる他の数の蛍光ランプ、例えば、典型的な数の８個の蛍光ランプも同様に使用され得ることが理解されるべきである。
【００３４】
出力変換装置１５は、駆動回路１６と、８個の感知回路１７とを含む。駆動回路１６は、蛍光ランプ１３のフィラメント加熱のために設けられる。それは、本発明の実施態様に従った平坦な変圧器と、電力整合共振回路とを含む。感知回路１７は、バックライトモジュール１２のランプ１３の１つにおける故障、即ち、開出力又は短絡を検出するために設けられる。駆動回路１６及び感知回路１７は、以下により詳細に記載される。
【００３５】
図２は、例示的な駆動回路１６の単純化された回路図である。
【００３６】
駆動回路１６は、２つの切換素子Ｓ１，Ｓ２、例えば、２つのトランジスタの直接接続を含む。直列接続は、Ｕｉｎの直流電圧が印可され得るよう、高電位と接地との間に配置されている。切換素子Ｓ１，Ｓ２の間の接合点は、キャパシタＣｓ、第一インダクタンスＬｓ、及び、第二インダクタンスＬｍを介して、接地に接続されている。キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓは、共振回路を形成する。インダクタンスＬｍは、集積変圧器２１の一次巻線の有効部分である。変圧器２１は、追加的に、８個の二次巻線を含む。これらの二次巻線のうちの２個が、インダクタＬｉ及びＬｊによって図２中に示されている。各二次巻線Ｌｉ，Ｌｊの端子は、バックライトモジュール１２内の蛍光ランプの各フィラメントの端子１４に接続される。フィラメントのうちの２個が、負荷ＲＬｉ及びＲＬｊによって図２中に示されている。
【００３７】
各伝導接続をもたらすために、コントローラ２０が、固定周波数で交互に切換素子Ｓ１，Ｓ２を切り換える。これはインダクタンスＬｍに亘る交流電圧をもたらす。結果として得られる磁束は、インダクタＬｉ，Ｌｊ中に交流電圧を誘起し、交流電圧は、それぞれ接続される負荷ＲＬｉ，Ｒｌｊに印可される。
【００３８】
駆動回路１６は、直流電圧Ｕｉｎを得るために交流線間電圧を整流する整流器のような様々な他の構成部品を含み得ることが理解されるべきである。
【００３９】
本発明の第一実施態様に従った集積変圧器２１の構造が、図３及び図４中に例証されている。
【００４０】
図３は、変圧器２１の巻線配置の概略図である。
【００４１】
駆動回路１６のインダクタンスＬｓ及びＬｍは、変圧器２１の一次巻線である長い線形の平面的な渦巻状の巻線３０によって形成されている。一次巻線３０は、端子３１及び３２を有し、それらは、図２の駆動回路１６において、一方ではキャパシタＣｓに、他方では接地に接続されている。８個のインダクタＬｉ，Ｌｊは、平面的な渦巻状巻線３３によって同一に形成されている。これらの渦巻状巻線３３は、変圧器２１の別個の二次巻線として作用する。各二次巻基線３３は、２つの端子を有し、それらは、図２において、それぞれ負荷ＲＬｉ，ＲＬｊに接続されている。８個の二次巻線３３は、全ての同一サイズである。それらは一次巻線とほぼ同じ高さを有するが、一次巻線３０の１／８未満の長さを有する。それらは、交流電圧が一次巻線３０に印可されるときに引き起こされる磁束の一部が、二次巻線３３のそれぞれを貫通するよう、一次巻線３０の上に並んで配置されている。
【００４２】
図４は、図３の巻線配置を有する変圧器２１の概略的な展開図である。一次巻線３０は、軟磁性芯の第一板４０の上に配置され、二次巻線３３は、一次巻線３０の上に配置され、軟磁性芯の第二板４１が、二次巻線３３の上に配置されている。
【００４３】
４つの層が互いに隣り合って配置されるとき、極めて平坦な変圧器２１が得られることが見られ得る。
【００４４】
軟磁性芯は、板４０，４１として示されている。しかしながら、軟磁性芯は、例えば、フェライト高分子化合物で充填された巻線の傍に平面的なＥ鉄芯又は孔を使用することによって、磁性芯の上半分及び下半分が軟磁性材料で層と接続されるようにも実現され得ることが付記されるべきである。
【００４５】
上述のように、キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓは、共振回路に属する。この共振回路は、変圧器２１が、負荷抵抗とほぼ無関係な一定の電力出力を供給することを保証するために設けられる。
【００４６】
駆動回路１５のこの特性は、蛍光ランプ１３のフィラメントを駆動するために使用されるときに特に有利である。何故ならば、フィラメントの抵抗は、冷たいフィラメントと熱いフィラメントとの間で著しく異なり得るからである。
【００４７】
直列共振回路Ｃｓ，Ｌｓは、無限の誘導性を有するインダクタンスＬｍに直接に接続される。そのような回路は、図５に示されるような電力伝送特性を示す。図５は、パラメータとして全負荷抵抗ＲＬｏａｄを用いて、コントローラ２０によって適用されるＨｚの切換周波数ｆに依存して、全出力電力Ｐを変圧器２１のワットＷで示すグラフである。即ち、別個の曲線が、様々な負荷抵抗のために示されている。
【００４８】
出力電力が極めて減的的な限度でのみ全負荷抵抗に依存する２つの別個の周波数がある。これらの地点は、「一定出力地点」ＣＰＰである。１つのＣＰＰは、共振回路Ｃｓ，Ｌｓの基本共振周波数に近い。一定出力特性を示すのは、それぞれの共振周波数自体ではなく、それに近い地点であることが付記されなければならない。他のＣＰＰが、より高い切換周波数に配置されている。ここで、Ｃｓ及びＬｓの直列インピーダンスは、出力整合が起こるよう典型的な出力抵抗を整合する。この動作地点は、典型的には、より効率的であり、従って、好適であり得る。
【００４９】
よって、駆動回路は、キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓの直列接続が、動作周波数で全出力負荷を整合するよう有利に設計される。即ち、キャパシタＣｓ及びインダクタンスＬｓの総インピーダンスは、負荷の平均総インピーダンスと基本的に等しいよう選択される。もし出力負荷ＲＬｉ，ＲＬｊがそれらの抵抗において互いに異なるならば、それらは、キャパシタを二次側（図示せず）で負荷ＲＬｉ，ＲＬｊと直列に或いは並列に加えることによって個別に整合され得る。
【００５０】
直列誘導性Ｌｓを実施するために、一次巻線３０の一定の部分が、二次巻線３３によって覆われなくてもよく、それは変圧器２１の漏れ誘導性をもたらす。図３及び図４の実施態様において、一次巻線３０の２つの端部にある丸い部分は、この所定の漏れ誘導性として、よって、整合インピーダンスとして作用する。
【００５１】
図６は、二次巻線３３の１つのための例示的な感知回路１７の単純化された回路図である。
【００５２】
感知回路１７は、図６ではインダクタＬｄによって示される感知巻線を含む。インダクタＬｄの１つの端子が、ダイオードＤ及びキャパシタＣｉｎを介して接地に接続されている。インダクタＬｄの他の端子は、等しく接地に接続されている。インダクタＬｄによって示される感知巻線は、インダクタＬｉ，Ｌｊによって図１中に示される変圧器２１の二次巻線３３の１つに緊密に磁気的に結合されるよう配置されている。よって、インダクタＬｄは、それぞれのインダクタＬｉ，Ｌｊの故障出力状態、即ち、接続されたフィラメントＲＬｉ，ＲＬｊが短絡又は開出力を引き起こすか否かの容易な検出を可能にする。ダイオードＤは、インダクタＬｄ内に誘起される電圧のための整流器として機能し、キャパシタＣｉｎは、インダクタＬｄ内に誘起される電圧と比例するＤＣ電圧を得るために使用される。
【００５３】
開出力の実際の検出のために、ダイオードＤとキャパシタＣｉｎとの間の接合部は、第一コンパレータとして利用される第一動作増幅器ＯＡ１の非反転入力部に接続されている。その上、供給電圧Ｖ０が、第一抵抗Ｒ１を介して接地に接続されている。この抵抗Ｒ１上の可変タップが、第一コンパレータＯＡ１の反転入力部に接続されている。タップと接地との間の電圧は、キャパシタＣｉｎに亘る電圧の所定の上限を定める第一基準電圧である。キャパシタＣｉｎに亘る電圧がこの上限を超えるならば、開出力がコンパレータＯＡ１によって検出される。この情報は、例えば、監視されるランプ１３の開放回路を表示すために設けられるＬＥＤを活性化することによって、開出力について使用者に通知するために使用され得る。
【００５４】
短絡の実際の検出のために、ダイオードＤとキャパシタＣｉｎとの間の接合部は、第二コンパレータとして利用される第二動作増幅器ＯＡ２の反転入力部にさらに接続されている。供給電圧Ｖ０は、追加的に、第二抵抗Ｒ２２を介して接地に接続されている。この抵抗Ｒ２上の可変タップは、第二コンパレータＯＡ２の非反転入力部に接続されている。タップと接地との間の電圧は、キャパシタＣｉｎに亘る電圧の所定の下限を定める第二基準電圧である。もしキャパシタＣｉｎに亘る電圧がこの下限に達しないならば、短絡がコンパレータＯＡ２によって検出される。この情報は、例えば、監視されるランプ１３内の短絡を表示するために設けられるＬＥＤを活性化することによって、短絡について使用者に通知するために使用され得る。
【００５５】
図１の実施態様では、駆動回路１６の変圧器２１の二次巻線３３のそれぞれについて１つ、８個の感知回路１７が設けられている。しかしながら、構成部品の所要個数を減少し且つ製造プロセスを単純化するために、複数の二次巻線３３を共通に監視することも可能である。具体的には、単一のランプ１３のフィラメントに接続される２つの二次巻線３３が、共通に監視され得る。この場合には、図６中のインダクタＬｄは、ランプ１３毎に１つの感知回路１７だけが必要とされるよう直列に接続される２つの感知巻線を表し得る。
【００５６】
平面的な感知渦巻状巻線を二次巻線の上に配置することによって、感知巻線とそれぞれの二次巻線３３との間の良好な結合が達成され得る。
【００５７】
図７は、図４の構成に由来し且つ追加的に感知巻線と各巻線が集積されるＰＣＢとを含むそのような構成の実施例を示している。図４におけると同一の構成部品のために、同一の参照番号が使用されている。本構成は、軟磁性芯の下方部分４０と、第一ＰＣＢ７０上の一次巻線３０と、第二ＰＣＢ７３上の二次巻線３３と、第三ＰＣＢ７７上の感知巻線７６と、軟磁性芯の上方部分４１とをこの順序で含む、平行な層の積重ねを含む。この感知巻線７６は、それぞれの感知巻線７６が、二次巻線３３の１つの上に積み重なって正確に位置するに至るよう、第二巻線３３と同様に並んで配置されている。
【００５８】
図４の構成と比べると、図７の構成は、変圧器２１の全体サイズに少しだけしか寄与しない１つの追加的なＰＣＢ層７７のみを必要とする。感知巻線７６は第二巻線３３から電気的に絶縁されているので、それらは一次側で感知回路１７に接続され得る。
【００５９】
最後に、図７の変圧器２１を含む出力変換装置１５を製造する方法が、図８のフロー図を参照して記載される。
【００６０】
ステップ８１において、集積された平面的な一次渦巻状巻線３０と所要接続部とを備える第一ＰＣＢ７０が製造される。一次巻線は、例えば、図７に示されるように、長い線形の巻線である。
【００６１】
ステップ８２において、集積された複数の平面的な二次渦巻状巻線３３と所要接続部とを備える第二ＰＣＢ８３が製造される。二次巻線３３は、例えば、図７に示されるように、並んで配置される。
【００６２】
ステップ８３において、集積された複数の平面的な感知渦巻状巻線７６と所要接続部とを備える第三ＰＣＢ７７が製造される。感知巻線７６の数は、第二巻線３３の数に対応し、感知巻線７６は、二次巻線３３がＰＣＢ７３中に配置されるのと同一のＰＣＢ７７中の位置に配置される。
【００６３】
ステップ８４において、駆動回路１６及び８個の感知回路１７の全ての残余の構成部品と所要接続部とを備える第四ＰＣＢが製造される。
【００６４】
１つ又はそれよりも多くのＰＣＢのために利用される基板は、可撓でもあり得る。それは、例えば、Ｆｌｅｘｆｏｉｌ（ＴＭ）のようなポリイミドから作成され得る。
【００６５】
ステップ８５において、磁性芯４０，４１が、ＰＣＢ７０の下方表面と、第四ＰＣＢの下方表面とに積層される。代替的に、磁性芯４０，４１は、第一ＰＣＢの下方表面と、第三ＰＣＢの上方表面とに積層され得る。ＰＣＢ上に磁性芯を積層することは、例えば、フェライト高分子化合物から成る磁性芯を用いて、或いは、Ｍｕｍｅｔａｌ（Ｒ）のような可撓な軟磁性金属を用いて実現され得る。ＰＣＢ上に磁性芯４０，４１を積層することによって、それはＰＣＢ層内に埋設され得る。これは、変圧器２１のために使用されるＰＣＢ７０，７３，７７の上に追加的なＰＣＢ層を配置することを可能にする。
【００６６】
ステップ８６において、第一、第二、第三、及び、第四のＰＣＢは、次に、出力変換装置１５を得るために、この順序で積み重ねられ、共に密接に積層される。積重ねを用いることで、駆動回路１６及び感知回路１７の全ての所要接続部が構築される。
【００６７】
最終的に、ステップ８７において、出力変換装置１５は、ＴＶセット１０の他の構成部品、例えば、電源（図示せず）、及び、バックライトモジュール１２に接続され得る。このステップは、出力変換装置１５の実際の製造に属さないので、それは図８中に破線で表示されている。
【００６８】
表示されたステップの順序は、多くの方法で変更され得ることが付記されなければならない。４個のＰＣＢは、例えば、如何なる順序でも製造され得る。さらに、４個のＰＣＢは、先ず、単一の基板の上で並んで製造されてもよく、次に、それは４つの部分に分離される。よって、ステップ８１乃至８４は、単一ステップでも差込ステップでも実現され得る。その上、磁性芯４０，４１は、構成部品が加えられる前に（ステップ８１又は８４）、それぞれのＰＣＢのための基板の下方表面上に積層されてもよい（ステップ８５）。
【００６９】
全体的に見ると、図１乃至８を参照して示される本発明の例示的な実施態様が、追加的に出力整合及び故障検出を容易にする、平坦な変換器の製造及び使用を可能にすることが明らかになる。
【００７０】
図３、図４、及び、図７に示されるような一次巻線３０及び二次巻線３３の構成は、多くの方法で異なり得ることが理解されるべきであり、それらの一部が以下に示される。
【００７１】
図９に示される第一の代替例において、一次巻線は、やはり、長い線形の平面的な渦巻状巻線９０である。しかしながら、この場合には、１６個の平面的な二次渦巻状巻線９３，９６が設けられている。１６個の二次巻線９３，９６は、一次渦巻状巻線９０の約半分の高さと、一次渦巻状巻線９０の１／８未満の長さとを有する。交流電圧が一次巻線９０に印可されるときに引き起こされる磁束の一部が、各二次巻線９３，９６を貫通するよう、二次巻線９３のうちの８個は、一次巻線９０の長い側の１つの上の第一列に並んで配置され、残余の８個の二次巻線９６は、一次巻線９０の他の長い側の上の第二列に並んで配置されている。
【００７２】
図１０に示される第二の代替例において、一次巻線は、円形の平面的な渦巻状巻線１００である。その場合には、８個の二次巻線１０３は、三角形の平面的な渦巻状巻線として形成され得る。これらの三角形の二次巻線１０３は、各三角形二次巻線１０３が、一次巻線によって形成される円の他のセクタの上に配置されるよう、円の形態に並んで配置される。
【００７３】
第三の代替例は、図３中の構成に由来する。しかしながら、この場合には、８個の平面的な二次渦巻状巻線の第二列が、提示される８個の平面的な二次渦巻状巻線の第一列の上に正確に配置される。例えば、それぞれの２つの二次渦巻状巻線を積み重ねることが可能であり、それは１つのランプ１３に関連付けられる出力をもたらす。
【００７４】
図１１に示される第四の代替例は、第三の代替例の変形である。図１１は、この代替例では別個に使用される層を示している。それは、図３、図９、及び、図１０のような結合層の上面図ではない。一次巻線１１０は、やはり長い線形の平面的な渦巻状巻線１１０である。さらに、１６個の渦巻状巻線１１３，１１６が設けられている。１６個の二次巻線１１３，１１６は、一次渦巻状巻線１１０とほぼ同じ高さと、一次渦巻状巻線の１／８未満の長さとを有する。二次巻線１１３のうちの８個は、一次巻線１１０の中心の右に僅かに変位されて、一次巻線１１０の上の第一層に並んで配置されている。さらなる８個の二次巻線１１６は、一次巻線１１０の中心の左に僅かに変位されて、二次巻線１１３の上の第二層に並んで配置されている。各二次巻線１１６の中心が、最も左側の二次巻線１１６を除き、それぞれ２つの二次巻線１１３の間の中央に位置するに至るよう、二次巻線１１６の第二層は、より明確に変位される。この構造を用いるならば、一次巻線１１０によって生成される磁束は、提示される第三の代替例におけるように正確に積み重ねられる配置される二層の二次巻線を用いるよりも効率的に活用され得る。さらに、この場合には、二次巻線間の空間は、それぞれの他の層の上の巻線の内側端部を外側のコネクタに接続するトラックを経路指定するために使用され得る。
【００７５】
本発明は図面及び前述の記載中に詳細に例証され且つ記載されたが、そのような例証及び記載は、例証的或いは例示的であって、制限的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施態様に限定されない。開示された実施態様に対する変形が、図面、本開示、及び、付属の請求項から、請求される発明を実施する当業者によって理解され且つ実施され得る。請求項中、「含む」という用語は、他の素子又はステップを排除せず、不定冠詞は、複数を排除しない。単一のユニットが、請求項中に引用される幾つかの品目の機能を充足し得る。特定の手段が相互に異なる従属口中に引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照記号も、範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施態様に従った装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の装置の例示的な駆動回路を単純化して示す回路図である。
【図３】図２の駆動回路の変圧器のための第一の例示的な巻線配置を示す概略図である。
【図４】図３の巻線配置を備える変圧器を概略的に示す展開図である。
【図５】パラメートとして負荷抵抗を備える動作周波数の関数として共振出力変換装置の出力電力を示すグラフである。
【図６】図１の装置の例示的な感知回路を単純化して示す回路図である。
【図７】図６の感知回路用の感知巻線と組み合わせられる変圧器を概略的に示す展開図である。
【図８】図１の装置の出力変換装置を製造する方法を示すフロー図である。
【図９】図２の駆動回路の変圧器のための代替的な巻線配置を示す概略図である。
【図１０】図２の駆動回路の変圧器のためのさらなる代替的な巻線配置を示す概略図である。
【図１１】図２の駆動回路の変圧器のためのさらなる代替的な巻線配置を示す概略図である。
【国際調査報告】
2009539242.tif 000014
2009539242.tif 000015