(57)【要約】【課題】複数のトランスを直列接続する構造を備えながら、形状の自由度が高い電源モジュールを実現する。【解決手段】電源モジュール２００を構成する第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢ、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢの二次側は直列接続されている。第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢと第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢとは、トランス１０１の二次側に接続されるダイオードの極性が逆になるように接続されている。これにより、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢでは二次側の外部接続端子１６２が高電位側となり、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢでは二次側の外部接続端子１６１が高電位側となる。これにより、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの列と第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの列とを同一直線上に配列せずとも、出力側の引き回しが、単純且つ短い構造となる。【選択図】図８
2011239507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ同じ構造からなるトランスを有し、外部に接続する端子の配列パターンが同じ複数のトランスモジュールを備え、各トランスモジュールのトランスの出力端側を直列接続してなる電源モジュールであって、
前記複数のトランスモジュールは、入力電圧を印加する一次側コイルと、出力電圧を出力する二次側コイルと、前記二次側コイルの両端に第１出力端子と第２出力端子とを備え、
第１出力端子に一端が接続して前記二次側コイルの一方端に他端が接続する第１のダイオードと、前記二次側コイルの他方端に一端が接続して第２出力端子に他端が接続する第２のダイオードと、前記二次側コイルの前記第１出力端子側に一端が接続して前記二次側コイルの前記第２出力端子側に他端が接続する第３のダイオードと、前記二次側コイルに直列接続されるコンデンサとを備え、
第１乃至第３のダイオードの極性の方向が一致するように接続し、前記第１出力端子または前記第２出力端子のどちらか一方を前記二次側コイルの高電位側端子として選択する、電源モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電源モジュールであって、
前記第１出力端子と第２出力端子は前記トランスの最大出力電圧より高い絶縁耐圧を有する、電源モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源モジュールであって、
前記複数のトランスモジュールは、前記第１乃至第３のダイオードの極性が互いに反転した第１のトランスモジュールと第２のトランスモジュールとからなり、
前記第１のトランスモジュールのダイオードと前記第２のトランスモジュールのダイオードとの極性の方向が一致するように、前記第１のトランスモジュールのダイオードと前記第２のトランスモジュールとが直列接続されている、電源モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の電源モジュールであって、
前記第１のトランスモジュールの前記一次側コイルに印加する入力電圧の極性と前記第２のトランスモジュールの前記一次側コイルに印加する入力電圧の極性とが逆である、電源モジュール。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の電源モジュールであって、
前記第１のトランスモジュールは、第１出力端子にアノードが接続して前記二次側コイルの一方端にカソードが接続する前記第１のダイオードと、前記二次側コイルの他方端にアノードが接続して第２出力端子にカソードが接続する前記第２のダイオードと、前記二次側コイルの前記第１出力端子側にアノードが接続して前記二次側コイルの前記第２出力端子側にカソードが接続する前記第３のダイオードとを備え、
前記第２のトランスモジュールは、第１出力端子にカソードが接続して前記二次側コイルの一方端にアノードが接続する前記第１のダイオードと、前記二次側コイルの他方端にカソードが接続して第２出力端子にアノードが接続する前記第２のダイオードと、前記二次側コイルの前記第１出力端子側にカソードが接続して前記二次側コイルの前記第２出力端子側にアノードが接続する前記第３のダイオードとを備える、電源モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電源モジュールであって、
前記直列接続された複数のトランスモジュールの二次側に出力される出力電圧を検出して、前記複数のトランスモジュールの一次側に印加する電圧を制御する印加電圧制御手段を、さらに備える電源モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電源モジュールであって、
前記複数のトランスモジュールは、単体の回路基板上に、所定パターンで配列して実装されている、電源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧を昇圧して高圧の出力電圧を得る電源モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の薄型ディスプレイ用に各種の高圧電源モジュールが考案されている。このような薄型ディスプレイに利用される電源モジュールは、例えば特許文献１に示すように、同一種類の複数のトランスを備え、これら複数のトランスの二次側を直列接続することで、高圧の出力を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、複数のトランスを直列接続する場合、輻射ノイズ等の悪影響を回避するため、二次側配線をできる限り短く引き回さなければならない。ここで、複数のトランスは、二次側の入力端子と出力端子との位置関係が同じであるため、特許文献１に示すように、複数のトランスを直線状に配列して配置しなければならない。このため、これら複数のトランスを備える電源モジュールの形状が限られてしまう。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、複数のトランスを備えながら、形状の自由度が高い電源モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、それぞれ同じ構造からなるトランスを有し、外部に接続する端子の配列パターンが同じ複数のトランスモジュールを備え、各トランスモジュールのトランスの出力端側を直列接続してなる電源モジュールに関する。この電源モジュールでは、複数のトランスモジュールは、入力電圧を印加する一次側コイルと、出力電圧を出力する二次側コイルと、二次側コイルの両端に第１出力端子と第２出力端子とを備える。複数のトランスモジュールでは、第１出力端子に一端が接続して二次側コイルの一方端に他端が接続する第１のダイオードと、二次側コイルの他方端に一端が接続して第２出力端子に他端が接続する第２のダイオードと、二次側コイルの第１出力端子側に一端が接続して二次側コイルの第２出力端子側に他端が接続する第３のダイオードと、二次側コイルに直列接続されるコンデンサとを備える。各トランスモジュールは、第１乃至第３のダイオードの極性の方向が一致するように接続し、第１出力端子または第２出力端子のどちらか一方を二次側コイルの高電位側端子として選択して接続される。
【０００７】
この構成では、複数のトランスモジュールの第１出力端子および第２出力端子のいずれかが高電位側端子に選択されることで、複数のトランスモジュールの接続パターンの選択性が向上する。
【０００８】
また、この発明の電源モジュールでは、第１出力端子と第２出力端子はトランスの最大出力電圧より高い絶縁耐圧を有する。
【０００９】
この構成では、上述のような各種の接続パターンを実現する各トランスモジュールの第１出力端子および第２出力端子の具体的な絶縁耐圧について示している。
【００１０】
また、この発明の電源モジュールの複数のトランスモジュールは、第１乃至第３のダイオードの極性が互いに反転した第１のトランスモジュールと第２のトランスモジュールとからなる。第１のトランスモジュールのダイオードと第２のトランスモジュールのダイオードとの極性の方向が一致するように、第１のトランスモジュールのダイオードと第２のトランスモジュールとが直列接続されている。
【００１１】
この構成では、組み合わせるトランスモジュールの具体的な種類の一例を示している。この構成では、それぞれのトランスモジュールが同じ外部接続の端子パターンであっても、第１のトランスモジュールと第２のトランスモジュールとを組み合わせている。これにより、複数のトランスモジュールの出力側を直列接続する場合に、出力側（二次側）の引き回し電極パターンを複雑にすることなく、複数種類の配置パターンを実現できる。
【００１２】
また、この発明の電源モジュールでは、第１のトランスモジュールの一次側コイルに印加する入力電圧の極性と第２のトランスモジュールの一次側コイルに印加する入力電圧の極性とが逆である。
【００１３】
この構成では、上述のような第１のトランスモジュールと第２のトランスモジュールとの組合せを用いた場合の一次側の具体的な配線パターンを示している。これにより、各トランスモジュールのトランスから出力される二次側電圧の極性が、接続方向に沿って一致するので、トランスの接続数に応じた高い出力電圧が得られる。
【００１４】
また、この発明の電源モジュールでは、第１のトランスモジュールは、第１出力端子にアノードが接続して二次側コイルの一方端にカソードが接続する第１のダイオードと、二次側コイルの他方端にアノードが接続して第２出力端子にカソードが接続する第２のダイオードと、二次側コイルの第１出力端子側にアノードが接続して二次側コイルの第２出力端子側にカソードが接続する第３のダイオードとを備える。第２のトランスモジュールは、第１出力端子にカソードが接続して二次側コイルの一方端にアノードが接続する第１のダイオードと、二次側コイルの他方端にカソードが接続して第２出力端子にアノードが接続する第２のダイオードと、二次側コイルの第１出力端子側にカソードが接続して二次側コイルの第２出力端子側にアノードが接続する第３のダイオードとを備える。
【００１５】
この構成では、第１のトランスモジュールと第２のトランスモジュールのより具体的な構成を示している。そして、このように、接続するダイオードの極性を換えるだけで、上述のような各種の配列パターンが可能になる。
【００１６】
また、この発明の電源モジュールでは、直列接続された複数のトランスモジュールの二次側に出力される出力電圧を検出して、複数のトランスモジュールの一次側に印加する電圧を制御する印加電圧制御手段を、さらに備える。
【００１７】
この構成では、出力電圧の制御が可能になる。
【００１８】
また、この発明の電源モジュールでは、複数のトランスモジュールは、単体の回路基板上に、所定パターンで配列して実装されている。
【００１９】
この構成では、電源モジュールの具体的形状を示している。このように単体の回路基板上に各トランスモジュールを実装することで、薄型の電源モジュールが可能になる。その上で、上述の構成により、回路基板を平面した状態での形状を複数種類から選択できるようになる。これにより、薄型の電源モジュールの設計自由度が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、複数のトランスの二次側を直列接続しながらも、出力側の配線を複雑にすることなく、より形状の自由度が高い電源モジュールを実現することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る電源モジュールの第１トランスモジュール１Ｎにおけるトランスと実装済み回路基板とからなる部材の斜視図である。
【図２】第１トランスモジュール１Ｎの等価回路図である。
【図３】第１トランスモジュール１Ｎにおける第１中間組立部材の構成を示す斜視図である。
【図４】第１トランスモジュール１Ｎにおける第２中間組立部材の構成を示す斜視図である。
【図５】第１トランスモジュール１Ｎの外観斜視図である。
【図６】第１の実施形態に係る電源モジュールの第２トランスモジュール１Ｒにおけるトランスと実装済み回路基板とからなる部材の斜視図である。
【図７】第２トランスモジュール１Ｒの等価回路図である。
【図８】第１の実施形態の電源モジュール２００の外観図である。
【図９】第１の実施形態の電源モジュール２００の全体回路構成を示す回路図である。
【図１０】第２の実施形態の電源モジュール２００Ａの全体回路構成を示す回路図である。
【図１１】第３の実施形態で利用する第１トランスモジュール１Ｎ”および第２トランスモジュール１Ｒ”の等価回路図である。
【図１２】第３の実施形態の電源モジュール２００Ａの全体回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１の実施形態に係る電源モジュールについて図を参照して説明する。本実施形態の電源モジュール２００は、具体的な構成は後述するが、第１トランスモジュール１Ｎ（本実施形態では二個）と第２トランスモジュール１Ｒ（本実施形態では二個）とを組み合わせて構成される。第１トランスモジュール１Ｎと第２トランスモジュール１Ｒは、トランス１０１の構造が同じで、二次コイル側の外部への出力端子の構造も同じである。しかしながら、二次コイル側の電気的回路構成が異なる。
【００２３】
（１）第１トランスモジュール１Ｎの構成
第１トランスモジュール１Ｎの構成について説明する。図１は本実施形態に係る電源モジュール２００の第１トランスモジュール１Ｎにおけるトランスと実装済み回路基板とからなる部材の斜視図である。図２は第１トランスモジュール１Ｎの等価回路図である。図３は第１トランスモジュール１Ｎにおける第１中間組立部材の構成を示す斜視図である。図４は第１トランスモジュール１Ｎにおける第２中間組立部材の構成を示す斜視図である。図５は第１トランスモジュール１Ｎの外観斜視図である。
【００２４】
本実施形態の電源モジュールに利用する第１トランスモジュール１Ｎは、電気的機能部材として、図１に示すように、トランス１０１と実装済み回路基板１０２Ｎとを備える。
【００２５】
トランス１０１は、所定形状に巻回された一次側コイルと、該一次側コイルの外層側に積層して巻回された二次側コイルとを備える。これら一次側コイルと二次側コイルとは、図２に示すように、同極性トランスとなるように配設されている。図１では、二次側コイルのみが現れており、一次側コイルは、二次側コイルの内側に配設されている。トランス１０１を構成する一次コイルおよび二次コイルは、空芯の軸に沿った方向から見て略矩形状になるように形成されている。これにより、略矩形状の短辺側を側辺とすればトランス１０１の低背化が可能になる。
【００２６】
トランス１０１の図示していない巻回形状の一次側コイルの両端部は、図１に示すように、二次コイル内から引き出され、外部へ露出可能な形状に形成されている。図１では、入力側端子１１１（本発明の「第１の入力端子」に相当する。）が一次側コイルの一方端であり、入力側端子１１２（本発明の「第２の入力端子」に相当する。）が一次側コイルの他方端である。
【００２７】
トランス１０１の側辺には、空芯の軸に沿った方向に長い回路基板１２０が配設されている。回路基板１２０上にはディスクリート型のコンデンサ素子１２２、ダイオード素子Ｄ１２３Ｎ，１２４Ｎ，１２５Ｎが実装されている。この際、これらのコンデンサ素子１２２、ダイオード素子Ｄ１２３Ｎ，１２４Ｎ，１２５Ｎは、回路基板１２０に形成された電極パターンにより、図２の等価回路に示すようにトランス１０１の二次側コイルと電気的に接続されている。
【００２８】
具体的には、トランス１０１の二次側コイル１０１２の一方端にはダイオード素子Ｄ１２３ＮからなるダイオードＤ３のカソードが接続される。ダイオードＤ３のアノードは、後述するリード端子１６１（本発明の「第１の出力端子」に相当する。）に接続されている。
【００２９】
トランス１０１の二次側コイル１０１２の他方端にはダイオード素子Ｄ１２５ＮからなるダイオードＤ５のアノードが接続される。ダイオードＤ５のカソードは、後述するリード端子１６２（本発明の「第２の出力端子」に相当する。）に接続されている。
【００３０】
トランス１０１の二次コイル１０１２の他方端とダイオードＤ５との間には、コンデンサ素子１２２からなるキャパシタＣ２が直列接続されている。
【００３１】
トランス１０１の二次側コイルの二次側コイル１０１２の一方端と、他方端側のキャパシタＣ２およびダイオードＤ５の接続点との間には、ダイオード素子１２４ＮからなるダイオードＤ４が接続されている。この際、ダイオードＤ４は、二次側コイル１０１２の一方端側がアノードとなり、キャパシタＣ２およびダイオードＤ５の接続点側がカソードとなるように、接続されている。
【００３２】
このような構成により、倍電圧整流回路付きトランスを構成することができる。
【００３３】
図１に示すトランス１０１と実装済み回路基板１０２Ｎとの複合コアモジュールにおけるトランス１０１の空芯を貫通して、トランス１０１の回路基板１２０と反対側をループするように、フェライト１０３が配設されている。
【００３４】
また、図１に示す複合コアモジュールの実装済み回路基板１０２Ｎの実装面側には、図３に示すような側壁部材１０４が配設される。側壁部材１０４の筐体は絶縁性材料により形成されており、壁面の二箇所に、導電端子部材１４１、１４２が露出するように形成されている。導電性部材１４１は、二次側コイル１０１２の一方端側のダイオード素子１２３Ｎ（ダイオードＤ３）のアノードに電気的に接続している。導電性部材１４２は、二次側コイル１０１２の他方端側のダイオード素子１２５Ｎ（ダイオードＤ５）のカソードに電気的に接続している。
【００３５】
これら複合コアモジュール、フェライト１０３、および側壁部材１０４により、第１中間組立体が形成される。この第１中間組立体に対して、図４に示すように、トランス１０１を覆う形状の外装体１０５が配設される。さらに、この第１中間組立体に外装体１０５を配設した第２中間組立体に対して、図５に示すように、外部接続端子１６１，１６２を配設する。この際、外部接続端子１６１が導電端子部材１４１に接続し、外部接続端子１６２が導電端子部材１４２に接続する。
【００３６】
このような構成により、最終的なトランスモジュール１Ｎが形成される。この際、入力端子１１１を入力高電位側とし、入力端子１１２を入力低電位側として、リード端子１６２が高電位側端子となりリード端子１６１が低電位側端子となるトランスモジュール１Ｎを形成することができる。
【００３７】
（２）第２トランスモジュール１Ｒの構成
第２トランスモジュール１Ｒの構成について説明する。図６は本実施形態に係る電源モジュール２００の第２トランスモジュール１Ｒにおけるトランスと実装済み回路基板とからなる部材の斜視図である。図７は第１トランスモジュール１Ｎの等価回路図である。なお、第２トランスモジュール１Ｒは、実装済み回路基板１０２Ｒが第１トランスモジュール１Ｎの実装済み回路基板１０２Ｎと異なるだけであり、他の構成は第１トランスモジュール１Ｎと同じであるので、異なる点のみを説明する。
【００３８】
実装済み回路基板１０２Ｒには、実装済み回路基板１０２Ｎと同様に、ディスクリート型のコンデンサ素子１２２、ダイオード素子Ｄ１２３Ｒ，Ｄ１２４Ｒ，Ｄ１２５Ｒが実装されている。この際、ダイオード素子Ｄ１２３Ｒ，Ｄ１２４Ｒ，Ｄ１２５Ｒは、実装済み回路基板１０２Ｎのダイオード素子Ｄ１２３Ｎ，Ｄ１２４Ｎ，Ｄ１２５Ｎとは逆の特性となるように、実装されている。これにより、コンデンサ素子１２２、ダイオード素子Ｄ１２３Ｒ，Ｄ１２４Ｒ，Ｄ１２５Ｒは、図７の等価回路に示すようにトランス１０１の二次側コイルと電気的に接続されている。
【００３９】
具体的には、トランス１０１の二次側コイル１０１２の一方端にはダイオード素子Ｄ１２３ＲからなるダイオードＤ３のアノードが接続される。ダイオードＤ３のカソードは、後述するリード端子１６１（本発明の「第１の出力端子」に相当する。）に接続されている。
【００４０】
トランス１０１の二次側コイル１０１２の他方端にはダイオード素子Ｄ１２５ＲからなるダイオードＤ５のカソードが接続される。ダイオードＤ５のアノードは、後述するリード端子１６２（本発明の「第２の出力端子」に相当する。）に接続されている。
【００４１】
トランス１０１の二次コイル１０１２の他方端とダイオードＤ５との間には、コンデンサ素子１２２からなるキャパシタＣ２が直列接続されている。
【００４２】
トランス１０１の二次側コイルの二次側コイル１０１２の一方端と、他方端側のキャパシタＣ２およびダイオードＤ５の接続点との間には、ダイオード素子１２４ＲからなるダイオードＤ４が接続されている。この際、ダイオードＤ４は、二次側コイル１０１２の一方端側がカソードとなり、キャパシタＣ２およびダイオードＤ５の接続点側がアノードとなるように、接続されている。
【００４３】
このような構成により、第１トランスモジュール１Ｎとが逆特性の倍電圧整流回路付きトランスを構成することができる。すなわち、入力端子１１１を入力低電位側とし、入力端子１１２を入力高電位側として、リード端子１６２が低電位側端子となりリード端子１６１が高電位側端子となる第２トランスモジュール１Ｒを形成することができる。
【００４４】
第１トランスモジュール１Ｎではリード端子１６２が高電位側端子となり、第２トランスモジュール１Ｒではリード端子１６１が高電位側端子なっている。それぞれの端子はトランスの最大出力電圧よりも高い絶縁耐圧性能を有するように各部分が絶縁距離を持った構成となっているため、接続するダイオードの極性を選択することで、同じ構造からなるトランスを、第１トランスモジュール１Ｎまたは第２トランスモジュール１Ｒとすることができる。
【００４５】
（３）電源モジュール２００の全体構成
［電源モジュール２００の機構説明］
電源モジュール２００の構造について図８を参照して説明する。図８は本実施形態の電源モジュール２００の外観図である。
【００４６】
図８に示すように、電源モジュール２００は、ベース回路基板２０１と、二台の第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢと、二台の第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢと、出力電圧検出回路モジュール２とを備える。なお、図８では、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢ、および、二台の第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢの配置パターンと、これらのトランスモジュールと出力電圧検出回路モジュール２と接続関係のみが明確に分かるように示した図である。したがって、後述の回路構成（図９参照）で説明するフィルタ回路部３、ＰＷＭ制御部４、入力電圧制御部５を構成する各回路素子は、図８では図示を省略している。
【００４７】
第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢは、それぞれの外部接続端子１６１，１６２が形成された側面が、略同一平面上になるように配列して、ベース基板２０１上に実装されている。第１トランスモジュール１ＮＡの外部接続端子１６１と第１トランスモジュール１ＮＢの外部接続端子１６２とが近接して対向するように、配置されている。第１トランスモジュール１ＮＡの外部接続端子１６１と第１トランスモジュール１ＮＢの外部接続端子１６２は導電性リード１３４により接続されている。
【００４８】
第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢも、それぞれの外部接続端子１６１，１６２が形成された側面が、略同一平面上になるように配列して、ベース基板２０１上に実装されている。この際、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢは、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの配設方向と平行に配列され、且つ、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの配設方向と直交する方向に所定間隔離間した位置に配列されている。第２トランスモジュール１ＲＡの外部接続端子１６１と第２トランスモジュール１ＲＢの外部接続端子１６２とが近接して対向するように、配置されている。第２トランスモジュール１ＲＡの外部接続端子１６１と第２トランスモジュール１ＲＢの外部接続端子１６２は導電性リード１３２により接続されている。第２トランスモジュール１ＲＡの外部接続端子１６２は、導電性リード１３１により、図示しないベース基板２０１のグランド電極に接続されている。
【００４９】
第１トランスモジュール１ＮＢの外部接続端子１６１と、第２トランスモジュール１ＲＢの外部接続端子１６１とは、導電性リード１３３により、接続されている。第１トランスモジュール１ＮＢの外部接続端子１６１と第２トランスモジュール１ＲＢの外部接続端子１６１とは、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢおよび第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢのそれぞれの配列方向に直交する方向で隣り合うように配置されている。したがって、導電性リード１３３は、上述の導電性リード１３２，１３４よりも、トランスモジュールの形状分程度長いものの、これらの外部接続端子１６１を、できる限り短い長さで接続している。これにより、第１トランスモジュール１ＮＢと第２トランスモジュール１ＲＢとの間の出力側の配線長を、複雑な構造にすることなく、且つ短くすることができる。
【００５０】
出力電圧検出回路モジュール２は、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの配列方向に沿って、第１トランスモジュール１ＮＡの第１トランスモジュール１ＮＢと反対側に実装れている。第１トランスモジュール１ＮＡの外部接続端子１６２と出力電圧検出回路モジュール２の入力端子は、導電性リード１３５により接続されている。
【００５１】
このような構造からなる電源モジュール２００により、図９に示す等価回路を実現できる。
【００５２】
［電源モジュール２００の回路説明］
図９は本実施形態の電源モジュール２００の全体回路構成を示す回路図である。
【００５３】
概略的な構成は、機構説明時に示したが、電源モジュール２００は、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢ、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢ、出力電圧検出回路モジュール２、フィルタ回路部３、ＰＷＭ制御部４、入力電圧制御部５を備える。
【００５４】
第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢ、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢは、上述のような機構的接続が施されていることで、二次側の出力端子、すなわち各トランスモジュールの外部接続端子１６１，１６２が次に示すように接続される。第２トランスモジュール１ＲＡの外部接続端子１６２はグランド電位に接続されている。第２トランスモジュール１ＲＡの外部接続端子１６１は、第２トランスモジュール１ＲＢの外部接続端子１６２に接続されている。第２トランスモジュール１ＲＢの外部接続端子１６１は、第１トランスモジュール１ＮＢの外部接続端子１６１に接続されている。第１トランスモジュール１ＮＢの外部接続端子１６２は、第１トランスモジュール１ＮＡの外部接続端子１６１に接続されている。第１トランスモジュール１ＮＡの外部接続端子１６２は、出力電圧検出回路モジュール２の入力端子に接続されている。
【００５５】
出力電圧検出回路モジュール２は、信号ラインとグランド電位との間に直列接続された抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２と、抵抗器Ｒ２１に並列接続されたコンデンサＣ２１と、抵抗器Ｒ２２に並列接続されたコンデンサＣ２２と、これら抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２、コンデンサＣ２１，Ｃ２２からなる回路に並列接続されたコンデンサＣ２３とからなる。出力電圧検出回路モジュール２は、出力電圧を分圧した分圧電圧を、フィルタ回路部３に与える。なお、出力電圧検出回路モジュール２は、この回路構成に限るものではなく、高電圧に対する耐性を有し、出力電圧に基づいてＰＷＭ制御用の電圧を得られる回路構成であれば、他の回路構成であってもよい。
【００５６】
フィルタ回路部３は、オペアンプＯＰ１と抵抗器Ｒ３０とコンデンサＣ３０とからなる。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子には分圧電圧が入力され、反転入力端子には、オペアンプＯＰ１の出力が抵抗器Ｒ３０とコンデンサＣ３０との直列回路を介して入力される。この構成により、フィルタ回路部３は、分圧電圧のノイズ成分を除去し、ＰＷＭ制御部４へ出力する。
【００５７】
ＰＷＭ制御部４は、オペアンプＯＰ２とＮＯＴ回路素子とを備える。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子には、ノイズカットされた分圧電圧が入力され、反転入力端子にはＰＷＭ制御用のノコギリ波電圧が入力される。オペアンプＯＰ２は、分圧電圧とノコギリ波電圧とを比較することで、ＰＷＭ制御用電圧を生成し、ＮＯＴ回路素子へ出力する。ＮＯＴ回路素子は、ＰＷＭ制御用電圧を反転して、入力電圧制御部５へ出力する。
【００５８】
入力電圧制御部５は、ＦＥＴスイッチ素子Ｑ１、コンデンサＣ５０、ダイオードＤ５１，Ｄ５２を備える。ＦＥＴスイッチ素子Ｑ１のゲートには上述の反転処理されたＰＷＭ制御用電圧が入力される。ＦＥＴスイッチ素子Ｑ１のソースはグランド電位に接続されている。
【００５９】
ＦＥＴスイッチ素子Ｑ１のドレインは、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの入力側端子１１１に接続されるとともに、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢの入力側端子１１２に接続されている。なお、入力電圧制御部５は、上述の構成に限るものではなく、入力電圧Ｖ１とＰＷＭ制御用電圧に基づいて、各トランスモジュールの一次側への印加電圧を可変できる回路であれば、他の回路構成であってもよい。
【００６０】
ＦＥＴスイッチ素子Ｑ１のドレイン−ソース間には、コンデンサＣ５０とダイオードＤ５１の直列回路が接続されている。ダイオードＤ５１は、アノードがソース（グランド電位）側となるように接続されている。コンデンサＣ５０とダイオードＤ５１のカソードとの接続点は、ダイオードＤ５０を介して入力電圧Ｖ１の＋電位側（グランド電位と反対側）に接続されている。ダイオードＤ５０はアノードがコンデンサＣ５０とダイオードＤ５１のカソードとの接続点側となるように接続されている。
【００６１】
入力電圧Ｖ１の＋電位側は、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの入力側端子１１１に接続されるとともに、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢの入力側端子１１１に接続されている。
【００６２】
このような回路構成により、出力電圧に応じて入力電圧をＰＷＭ制御する電源モジュール２００を構成できる。
【００６３】
さらに、入力電圧Ｖ１および入力電圧制御部５と、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢ、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢとの接続関係が上述のような関係となることで、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢでは、入力側端子１１１が高電位側（Ｖｉｎ（＋））となり、入力側端子１１２が低電位側（Ｖｉ（−））となる。また、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢでは、入力側端子１１１が低電位側（Ｖｉ（−））となり、入力側端子１１２が高電位側（Ｖｉｎ（＋））となる。
【００６４】
これにより、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢでは、外部接続端子１６１が低電位側（Ｖｏｕｔ（−））となり、外部接続端子１６２が高電位側（Ｖｏｕｔ（＋））となる。一方、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢでは、外部接続端子１６１が高電位側（Ｖｏｕｔ（＋））となり、外部接続端子１６２が低電位側（Ｖｏｕｔ（−））となる。
【００６５】
この結果、上述のような外部接続端子１６１，１６２の接続を行うことで、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢの二次側電流の向きと、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢの二次側電流の向きとが一致する。すなわち、各トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢ，１ＲＡ，１ＲＢの二次側電圧（出力電圧）が加算されて出力される。これにより、高電圧の出力電圧を得ることができる。
【００６６】
このように、本実施形態の構成を用いることで、従来のように各トランスモジュールを直線状に配列するという制限を受けることなく、高電圧を出力する電源モジュールを形成することができる。これにより、様々な形状の電源モジュールを実現することができる。
【００６７】
この際、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢと、第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢとは、単に二次側のダイオードの極性を反転させるだけで違いであるので、共通のトランス１０１を用いて、様々な形状の電源モジュール２００を実現することができる。これにより、電源モジュール２００の形状に応じて設計を変更する際に、トランスの形状から設計変更する必要はなく、ダイオードの実装方向と、仕様に応じた回路基板上でのトランスの配置パターンのみを変更すればよく、仕様に応じた電源モジュールを、従来よりも簡易に設計、製造することができる。
【００６８】
なお、上述の例では、第１トランスモジュールが二台、第２トランスモジュールが二台の例を示したが、これらは一例であり、他の個数の組合せであってもよい。例えば、第１トランスモジュールを三台、第２トランスモジュールを一台の組合せにしたり、第１トランスモジュールを二台、第２トランスモジュールを三台の組合せにすることもできる。
【００６９】
また、上述の例では、第１トランスモジュールが第２トランスモジュールよりも高電位側になるように直列接続しているが、逆であってもよい。この場合、第２トランスモジュールの後段に出力電圧検出回路モジュール２が接続される。
【００７０】
次に、第２の実施形態に係る電源モジュールについて、図を参照して説明する。図１０は、本実施形態の電源モジュール２００Ａの全体回路構成を示す回路図である。
【００７１】
図１０に示すように、本実施形態の電源モジュール２００Ａは、第２トランスモジュール１ＲＡ’，１ＲＢ’の一次側の形状が第１の実施形態の電源モジュール２００の第２トランスモジュール１ＲＡ，１ＲＢと異なる。したがって、当該第２トランスモジュール１ＲＡ’，１ＲＢ’の一次側の形状および第２トランスモジュール１ＲＡ’，１ＲＢ’の一次側が実装される回路電極パターン以外は、第１の実施形態の電源モジュール２００と同じである。なお、第１の実施形態の電源モジュール２００と同じ箇所については、説明を省略する。
【００７２】
本実施形態の電源モジュール２００Ａの当該第２トランスモジュール１ＲＡ’，１ＲＢ’のトランス１０１’は、一次側の入力側端子１１１’，１１２’が、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢと逆の位置関係となるように形成されている。そして、ベース回路基板は、第１トランスモジュール１ＮＡ，１ＮＢと、第２トランスモジュール１ＲＡ’，１ＲＢ’とで、入力電圧Ｖ１および入力電圧制御部５に対する接続パターンが同じに形成されている。
【００７３】
このような構造であっても、上述の第１の実施形態と同様の出力電圧が得られる。そして、本実施形態のような構成とすることで、ベース回路基板２０１のトランスモジュールの一次側の回路パターンを単純化できる。
【００７４】
次に、第３の実施形態の電源モジュールについて図を参照して説明する。図１１（Ａ）は本実施形態で利用する第１トランスモジュール１Ｎ”の等価回路図であり、図１１（Ｂ）は本実施形態で利用する第２トランスモジュール１Ｒ”の等価回路図である。図１２は、本実施形態の電源モジュール２００Ｂの全体回路構成を示す回路図である。
【００７５】
図１１，図１２に示すように、本実施形態の第１トランスモジュール１Ｎ”（１ＮＡ”，１ＮＢ”）は、第１の実施形態の第１トランスモジュール１Ｎ（１ＮＡ，１ＮＢ）に対して、二次側コイル１０１２に直列接続するコンデンサＣ２（Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ）が省略されている。そして、二次側コイル１０１２の他方端とダイオードＤ５Ｎ（Ｄ５ＮＡ，Ｄ５ＮＢ）とが直接接続されている。また、二次側コイル１０１２に並列に接続されるダイオードＤ４Ｎ（Ｄ４ＮＡ，Ｄ４ＮＢ）も省略されている。これにより、本実施形態の第１トランスモジュール１Ｎ”（１ＮＡ”，１ＮＢ”）は、トランス１０１の二次側が、ダイオードＤ３Ｎ（Ｄ３ＮＡ，Ｄ３ＮＢ），Ｄ５Ｎ（Ｄ５ＮＡ，Ｄ５ＮＢ）のみから構成される。
【００７６】
また、本実施形態の第２トランスモジュール１Ｒ”（１ＲＡ”，１ＲＢ”）は、第１の実施形態の第２トランスモジュール１Ｒ（１ＲＡ，１ＲＢ）に対して、二次側コイル１０１２に直列接続するコンデンサＣ２（Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ）が省略されている。そして、二次側コイル１０１２の他方端とダイオードＤ５Ｒ（Ｄ５ＲＡ，Ｄ５ＲＢ）とが直接接続されている。また、二次側コイル１０１２に並列に接続されるダイオードＤ４Ｒ（Ｄ４ＲＡ，Ｄ４ＲＢ）も省略されている。これにより、本実施形態の第１トランスモジュール１Ｒ”（１ＲＡ”，１ＲＢ”）は、トランス１０１の二次側が、ダイオードＤ３Ｒ（Ｄ３ＲＡ，Ｄ３ＲＢ），Ｄ５Ｒ（Ｄ５ＲＡ，Ｄ５ＲＢ）のみから構成される。
【００７７】
以上のような構成であっても、第１の実施形態と同様に、より多様な形状の電源モジュールを実現することができる。
【００７８】
この際、本実施形態の第１トランスモジュール１Ｎ”（１ＮＡ”，１ＮＢ”）および第２トランスモジュール１Ｒ”（１ＲＡ”，１ＲＢ”）は、第１の実施形態の第１トランスモジュール１Ｎ（１ＮＡ，１ＮＢ）および第２トランスモジュール１Ｒ（１ＲＡ，１ＲＢ）に対して、図１、図６を参照して分かるように、単に回路基板１２０に実装されたコンデンサ素子１２２を実装せず、コンデンサ素子１２２のランド間を短絡すればよい。また、図１、図６を参照して分かるように、単にダイオード素子１２４Ｎ，１２４Ｒを実装しなければよい。したがって、容易な実装作業の変更で、電源モジュール２００Ｂを実現できる。
【００７９】
なお、第３実施形態の構成を第２の実施形態の組み合わせることもできる。このように、上述の各実施形態を組み合わせれば、容易な実装作業の変更で、より多様な電源モジュールを容易に製造することができる。
【００８０】
また、上述の第１、第２の実施形態では、トランスの二次側のコンデンサを、二次側コイル１０１２の他方端側すなわちダイオードＤ５側に接続する例を示したが、二次側コイル１０１２の一方端側すなわちダイオードＤ３側に接続する構成を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０１，１０１’−トランス、１０１１−一次側コイル、１０１２−二次側コイル、１０２Ｎ−実装済み回路基板、１２０−回路基板、１２２−コンデンサ素子、１２３Ｎ，１２４Ｎ，１２５Ｎ−ダイオード素子、１０３−フェライト、１０４−側壁部材、１１１，１１２−入力側端子、１４１，１４２−導電端子部材、１６１，１６２−外部接続端子、２００−電源モジュール、２０１−ベース回路基板
１Ｎ，１ＮＡ，１ＮＢ，１Ｎ”，１ＮＡ”，１ＮＢ”−第１トランスモジュール、１Ｒ，１ＲＡ，１ＲＢ，１Ｒ’，１ＲＡ’，１ＲＢ’，１Ｒ”，１ＲＡ”，１ＲＢ”−第２トランスモジュール、２−出力電圧検出回路モジュール、３−フィルタ回路部、４−ＰＷＭ制御部、５−入力電圧制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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