(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューナと、このチューナで抽出されたテレビ信号を処理する信号処理部と、この信号処理部で処理された映像信号に基づいて所定の映像を表示する液晶パネルと、この液晶パネルを照明するバックライトと、前記信号処理部で処理された音声信号に基づいて音声を出力する音声出力部と、前記各部へ電圧を供給する電源回路とを備え、
前記電源回路は、交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力が一次巻線に与えられ、二次巻線から前記各部へ供給される複数の電圧が取り出されるトランスと、このトランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、前記二次巻線から取り出される所定の電圧をフィードバックするフィードバック回路と、このフィードバック回路の出力に基づいて前記スイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御回路とを有する多出力型スイッチング電源からなる液晶テレビにおいて、
前記トランスのボビンに巻回される二次巻線のうち、前記フィードバック回路によりフィードバックされる電圧を出力する二次巻線を第１層および第２層に分け、この第１層と第２層との間に、フィードバックされない電圧を出力する二次巻線を巻回し、かつ、前記第１層と第２層の二次巻線を整列巻きとしたことを特徴とする液晶テレビ。
【請求項２】
整流回路の出力が一次巻線に与えられ、二次巻線から複数の電圧が取り出され、取り出された所定の電圧が一次側へフィードバックされ、このフィードバックに基づいて一次巻線に接続されたスイッチング素子の動作が制御される多出力型スイッチング電源用トランスにおいて、
ボビンに巻回される二次巻線のうち、前記フィードバックされる電圧を出力する二次巻線を第１層および第２層に分け、この第１層と第２層との間に、フィードバックされない電圧を出力する二次巻線を巻回したことを特徴とするトランス。
【請求項３】
第１層と第２層の二次巻線を整列巻きとしたことを特徴とする請求項２に記載のトランス。
【請求項４】
交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力が一次巻線に与えられ、二次巻線から複数の電圧が取り出されるトランスと、このトランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、前記二次巻線から取り出される所定の電圧をフィードバックするフィードバック回路と、このフィードバック回路の出力に基づいて前記スイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御回路とを有する多出力型スイッチング電源において、
前記トランスのボビンに巻回される二次巻線のうち、前記フィードバック回路によりフィードバックされる電圧を出力する二次巻線を第１層および第２層に分け、この第１層と第２層との間に、フィードバックされない電圧を出力する二次巻線を巻回し、かつ、前記第１層と第２層の二次巻線を整列巻きとしたことを特徴とする多出力型スイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多出力型スイッチング電源に用いられるトランスの巻線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶テレビにおいては、テレビ各部のそれぞれの電圧仕様に応じた複数の電圧を生成する多出力型スイッチング電源が内蔵されている。一般に、多出力型スイッチング電源は、交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力が一次巻線に与えられ、二次巻線から複数の電圧が取り出されるトランスと、このトランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、二次巻線から取り出される所定の電圧をフィードバックするフィードバック回路と、このフィードバック回路の出力に基づいてスイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御回路とを有している。後掲の特許文献１および特許文献２には、このような多出力型スイッチング電源の例が記載されている。
【０００３】
図４は、多出力型スイッチング電源に用いられる従来のトランス３０の巻線構造を示した概略断面図である。３０ａは巻線が巻回されるボビンであって、このボビン３０ａに、バイアス巻線Ｂ、一次巻線Ｐ１およびＰ２、二次巻線Ｓ１〜Ｓｎが巻回されている。後掲の特許文献３には、スイッチング電源用トランスの巻線構造が記載されている。但し、本文献のスイッチング電源は、多出力型ではない。
【特許文献１】特開２００３−１５３５３０号公報
【特許文献２】特開平１０−３２７５８１号公報
【特許文献３】特開２０００−１８４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多出力型スイッチング電源においては、一次巻線における電圧変動率が大きいために、一次巻線でノイズが発生し、このノイズが二次巻線に影響を与えるという問題がある。このため、図４に示したトランス３０の場合、一次巻線Ｐ１，Ｐ２で発生したノイズにより、二次巻線Ｓ１〜Ｓｎから出力される各電圧が変動してばらつきが大きくなる。また、二次巻線Ｓ１〜Ｓｎのうちで出力電圧の大きな巻線は、コイルの巻数が多いことから、漏れインダクタンスによる電圧誘起が起こりやすく、この電圧誘起によって出力が過大となる場合がある。
【０００５】
この対策として、トランスの一次側や二次側に、ノイズや誘起電圧を抑制するための回路を設ける方法があるが、これでは回路部品が増えてコストアップを招くという問題がある。このため、余分な回路を設けずに、出力電圧の安定化を図ることが望まれるが、上記の特許文献１〜３には、このような課題に対する有効な解決策は記載されていない。特許文献１は、ノイズ対策の技術を開示しているものの、トランスの二次側を短絡するための半導体素子が必須となるため、コストアップは避けられない。特許文献２も、ノイズやリップルを抑制する技術を開示しているが、追加の巻線を必要とするため、コストアップの問題を解消することができない。特許文献３は、低圧入力時の結合度の低下をなくして、電力変換効率を向上させることが狙いであり、上述した課題に対応しうるものではない。また、本文献は一次側の巻線構造に特徴を有するものであって、後述する本発明のように二次側の巻線構造に特徴を有するものではない。
【０００６】
そこで本発明は、余分な回路を必要とせずに、一次巻線のノイズの影響や、漏れインダクタンスによる電圧誘起を抑制し、安定した出力電圧が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るトランスは、整流回路の出力が一次巻線に与えられ、二次巻線から複数の電圧が取り出され、取り出された所定の電圧が一次側へフィードバックされ、このフィードバックに基づいて一次巻線に接続されたスイッチング素子の動作が制御される多出力型スイッチング電源用トランスにおいて、ボビンに巻回される二次巻線のうち、フィードバックされる電圧を出力する二次巻線を第１層および第２層に分け、この第１層と第２層との間に、フィードバックされない電圧を出力する二次巻線を巻回したものである。
【０００８】
また、本発明に係る多出力型スイッチング電源は、交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力が一次巻線に与えられ、二次巻線から複数の電圧が取り出されるトランスと、このトランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、二次巻線から取り出される所定の電圧をフィードバックするフィードバック回路と、このフィードバック回路の出力に基づいてスイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御回路とを有する多出力型スイッチング電源において、トランスのボビンに巻回される二次巻線のうち、フィードバック回路によりフィードバックされる電圧を出力する二次巻線を第１層および第２層に分け、この第１層と第２層との間に、フィードバックされない電圧を出力する二次巻線を巻回し、かつ、第１層と第２層の二次巻線を整列巻きとしたものである。
【０００９】
一次側にフィードバックされる電圧を出力する二次巻線（フィードバックライン）は、他の二次巻線と比較して、フィードバック制御により出力電圧が安定しており、二次巻線の中で最もノイズの少ない巻線である。そこで、この二次巻線をシールド部材として利用することができる。本発明ではこの点に着目し、当該二次巻線を２層にして、その間に他の二次巻線を配置することにより、２層の二次巻線のシールド効果により、他の二次巻線に一次巻線の電圧変動によるノイズが重畳したり、漏れインダクタンスによる電圧誘起が生じたりするのを抑制している。したがって、追加の回路部品を何ら必要とすることなく、トランスの二次巻線の巻回方法を工夫するだけで、二次側のノイズや電圧誘起を抑制し、安定した出力電圧を得ることができる。そして、このように出力電圧が安定する結果、周辺回路においても電圧のばらつきを考慮した設計が不要となり、余裕度が向上する。
【００１０】
本発明においては、第１層と第２層の二次巻線を、整列巻きで巻回することにより、スペース巻きの場合のような巻線間の隙間が生じず、巻線が密着状態で巻回されるので、当該二次巻線によるシールド効果が更に高まり、他の二次巻線におけるノイズや電圧誘起をより有効に抑制することができる。特に、巻数の多い（出力電圧の大きい）二次巻線については、漏れインダクタンスによる電圧誘起が起こりやすいことから、上記のような整列巻きをした２層の二次巻線でシールドすることは効果的である。
【００１１】
本発明に係るトランスおよび多出力型スイッチング電源は、例えば液晶テレビに好適である。液晶テレビは、チューナと、このチューナで抽出されたテレビ信号を処理する信号処理部と、この信号処理部で処理された映像信号に基づいて所定の映像を表示する液晶パネルと、この液晶パネルを照明するバックライトと、信号処理部で処理された音声信号に基づいて音声を出力する音声出力部と、各部へ電圧を供給する電源回路とを備える。電源回路は、交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力が一次巻線に与えられ、二次巻線から各部へ供給される複数の電圧が取り出されるトランスと、このトランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、二次巻線から取り出される所定の電圧をフィードバックするフィードバック回路と、このフィードバック回路の出力に基づいてスイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御回路とを有する。そして、本発明では、トランスのボビンに巻回される二次巻線のうち、フィードバック回路によりフィードバックされる電圧を出力する二次巻線を第１層および第２層に分け、この第１層と第２層との間に、フィードバックされない電圧を出力する二次巻線を巻回し、かつ、第１層と第２層の二次巻線を整列巻きとする。
【００１２】
液晶テレビの場合、チューナ、アンプ、バックライト、液晶パネル、マイクロコンピュータなどの各部へ供給される電圧はそれぞれ異なっており、電源回路において多種の電源電圧が生成されるが、本発明を採用することにより、電源電圧の種類が多くなっても、液晶テレビの各部へ安定した電圧を供給することが可能となり、品質の向上に貢献することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トランスの二次巻線の巻回方法を工夫するだけで、一次巻線のノイズの影響や、漏れインダクタンスによる電圧誘起を抑制することができ、安定した出力電圧を得ることができる。また、余分な回路を必要としないため、コストアップを招くこともなく、安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、多出力型スイッチング電源Ａの一例を示す回路図である。２は電源１の交流電圧を全波整流する整流回路、３は整流回路２の出力が一次巻線Ｐ１，Ｐ２に与えられ、二次巻線Ｓ１〜Ｓｎから複数の電圧Ｖ１〜Ｖｎが取り出されるトランスである。トランス３の二次側には、整流用のダイオードＤ１〜Ｄｎが各二次巻線Ｓ１〜Ｓｎに対して設けられているとともに、平滑用のコンデンサＣ１〜Ｃｎが各二次巻線Ｓ１〜Ｓｎに対して設けられている。Ｑはトランス３の一次巻線Ｐ１，Ｐ２に接続されたスイッチング素子であって、例えばＭＯＳ−ＦＥＴからなる。Ｒはスイッチング素子Ｑと直列に接続された抵抗である。４はスイッチング素子Ｑの動作を制御するスイッチング制御回路、Ｂは発振によりスイッチング素子ＱをＯＮ／ＯＦＦさせるためのバイアス巻線である。５はトランス３の二次巻線Ｓ１〜Ｓｎから取り出される電圧の１つを一次側にフィードバックするフィードバック回路であって、フォトカプラ等から構成されている。このフィードバック回路５の出力は、スイッチング制御回路４に与えられる。ここでは、トランス３の二次巻線Ｓ１の出力電圧Ｖ１が、フィードバック回路５によりフィードバックされるようになっている。
【００１５】
上述した多出力型スイッチング電源Ａの回路自体は、ＲＣＣ（Ringing Choke Converter）型のスイッチングレギュレータからなる公知のものである。自励発振によるスイッチング素子ＱのＯＮ／ＯＦＦ動作によって、一次巻線Ｐ１，Ｐ２に流れる電流が断続され、スイッチング素子ＱがＯＮの期間ではトランス３にエネルギーが蓄積され、スイッチング素子ＱがＯＦＦの期間では蓄積されたエネルギーが二次側へ放出されて、二次巻線Ｓ１〜Ｓｎから複数の電圧Ｖ１〜Ｖｎが取り出される。これらの電圧Ｖ１〜Ｖｎは、各負荷（図示省略）に供給される。電圧Ｖ１はフィードバックされる出力電圧であるため、負荷の変動などによって電圧Ｖ１が変動した場合は、フィードバック回路５を介して一次側へフィードバックがかかり、スイッチング制御回路４がスイッチング素子Ｑのスイッチング動作（周波数またはパルス幅）を制御することにより、出力電圧Ｖ１は一定に維持される。
【００１６】
図２は、本発明に係るトランス３の巻線構造を示した概略断面図である。３ａは巻線が巻回されるボビンであって、このボビン３ａに、図１で示したバイアス巻線Ｂ、一次巻線Ｐ１およびＰ２、二次巻線Ｓ１〜Ｓｎが巻回されている。ここで、二次巻線Ｓ１〜Ｓｎのうち、フィードバックされる電圧Ｖ１を出力する二次巻線Ｓ１は、第１層Ｓ１ａおよび第２層Ｓ１ｂに分かれている。但し、これらの層Ｓ１ａ，Ｓ１ｂは、回路的には図１で示したように、１つの巻線Ｓ１を構成している。そして、第１層Ｓ１ａと第２層Ｓ１ｂとの間に挟まれて、他の二次巻線Ｓ２〜Ｓｎ、すなわちフィードバックされない電圧Ｖ２〜Ｖｎを出力する二次巻線が巻回されている。なお、二次巻線Ｓ１は、第１層Ｓ１ａおよび第２層Ｓ１ｂとも、スペース巻きではなく、整列巻きにより巻回されている。整列巻きは、巻線と巻線との間に間隙を設けずに、巻線同士を密着して巻回する方法である。
【００１７】
このように、フィードバックのかかる二次巻線Ｓ１を２層に分け、この間にフィードバックのかからない他の二次巻線Ｓ２〜Ｓｎを配置することにより、トランス３の二次側におけるノイズや電圧誘起を抑制することができる。この理由を次に説明する。
【００１８】
トランス３において、一次巻線Ｐ１，Ｐ２は、電圧変動率ΔＶ／Δｔが大きいことからノイズを発生しやすく、このノイズが二次巻線の電圧に影響を与える。しかしながら、二次巻線Ｓ１は、前述のフィードバック制御により出力電圧の安定化が図られるため、一次巻線Ｐ１，Ｐ２で発生するノイズの影響や、漏れインダクタンスの影響を受けにくく、電圧変動は極めて小さい。すなわち、二次巻線Ｓ１は、二次巻線の中で最も電気的に安定した巻線である。一方、他の二次巻線Ｓ２〜Ｓｎは、フィードバック制御がかからないため、一次巻線Ｐ１，Ｐ２のノイズの影響を受けて電圧が変動する。また、二次巻線Ｓ２〜Ｓｎでは漏れインダクタンスによる電圧誘起も問題となり、特に、出力電圧の大きな二次巻線は、コイルの巻数が多いことから電圧誘起が起こりやすく、電圧誘起によって出力が過大となる場合がある。そこで、図２のように、二次巻線Ｓ１の第１層Ｓ１ａと第２層Ｓ１ｂによって他の二次巻線Ｓ２〜Ｓｎを挟む構造とすれば、二次巻線Ｓ１の各層Ｓ１ａ，Ｓ１ｂがシールド部材として機能し、そのシールド効果によって、一次巻線Ｐ１，Ｐ２のノイズが他の二次巻線Ｓ２〜Ｓｎに影響するのを抑制できるとともに、漏れインダクタンスに基因する電圧誘起を抑制して電圧変動を小さくすることができる。
【００１９】
この場合、二次巻線Ｓ１の各層Ｓ１ａ，Ｓ１ｂは整列巻きで巻回されているので、スペース巻きの場合のような巻線間の隙間が生じず、二次巻線Ｓ１は密着状態でボビン３ａに巻回される。この結果、二次巻線Ｓ１によるシールド効果が一層高められ、他の二次巻線Ｓ２〜Ｓｎにおけるノイズや電圧誘起をより有効に抑制することができる。特に、巻数の多い二次巻線については、漏れインダクタンスによる電圧誘起が起こりやすいことから、上記のような整列巻きをした２層の二次巻線Ｓ１でシールドすることは効果的である。
【００２０】
このようにして、上記実施形態においては、トランス３の二次巻線の巻線構造を工夫することで、フィードバックのかからない二次巻線Ｓ２〜Ｓｎにおけるノイズや電圧誘起を抑制して、変動の少ない出力電圧を取り出すことができる。したがって、特別な回路を設けなくても安定した電圧を得ることができ、コストアップを招くことなく安価に実現できる。そして、このように出力電圧が安定する結果、周辺回路においても電圧のばらつきを考慮した設計が不要となり、余裕度が向上する。
【００２１】
図３は、本発明が適用される液晶テレビ５０の一例を示した概略ブロック図である。５１は放送電波を受信するアンテナ、５２はアンテナ５１で受信した放送電波から所定のチャンネルのテレビ信号を抽出するチューナ、５３はチューナ５２で抽出されたテレビ信号を処理する信号処理部、５４は信号処理部５３に備わるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）である。マイコン５４はテレビ信号の処理以外にも種々の処理を行なうが、便宜上、信号処理部５３の一部として図示してある。５５はテレビに内蔵されているＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ブロック、５６はＤＶＤブロック５５に備わるマイコンである。ＤＶＤブロック５５には、ＤＶＤの取込みや排出を行なうディスクローダ、ＤＶＤに対して情報の読取りや書込みを行なう記録再生回路、再生信号や記録信号を処理する信号処理回路なども備わっている（図示省略）。５７は信号処理部５３およびＤＶＤブロック５５で処理された映像信号に基づいて所定の映像を表示する液晶パネル、５８はこの液晶パネル５７を照明するバックライト、５９は信号処理部５３およびＤＶＤブロック５５で処理された音声信号に基づいて音声を出力する音声出力部である。音声出力部５９は、アンプやスピーカ等から構成される。６０は各部へ電圧を供給する電源回路であって、図１に示した多出力型スイッチング電源Ａを備えており、電源トランスとして図２に示したトランス３を用いている。
【００２２】
図３において破線で示したように、電源回路６０からは多種の電源電圧が液晶テレビ５０の各部へ供給される。ここに示したのはあくまで一例であるが、チューナ５２へは４０Ｖ、ＤＶＤブロック５５へは４．５Ｖ、マイコン５４，５６へは７．５Ｖ、音声出力部５９へは１２Ｖ、バックライト５８へは１３Ｖ、液晶パネル５７へは−８Ｖがそれぞれ供給される。このように、各部の電圧仕様が異なっていることから、電源回路６０では、多種の電源電圧が多出力型スイッチング電源Ａにより生成されるが、電源トランスに本発明のトランス３を用いることにより、電源電圧の種類が多くなっても、液晶テレビ５０の各部へ安定した電圧を供給することが可能となり、品質の向上に貢献することができる。
【００２３】
図３の例について言えば、液晶パネル５７の画面の明るさを一定に保つ必要性から、バックライト５８用の電源電圧１３Ｖに対してフィードバック制御による安定化が図られており、この電圧１３Ｖを出力する二次巻線（図１ではＳ１）によって、図２の第１層Ｓ１ａおよび第２層Ｓ１ｂが構成される。そして、これらの各層Ｓ１ａ，Ｓ１ｂの間に、他の電圧を出力する二次巻線（図１ではＳ２〜Ｓｎ）が巻回される。この結果、巻数の最も多い４０Ｖの電圧を出力する二次巻線であっても、上記２層のシールド効果により、ノイズや電圧誘起による電圧変動が小さくなり、チューナ５２の駆動電圧のばらつきが少なくなって、安定した選局動作を行なうことができる。
【００２４】
上述した実施形態では、二次巻線Ｓ１の第１層Ｓ１ａと第２層Ｓ１ｂとの間に、複数の二次巻線Ｓ２〜Ｓｎを巻回した例を挙げたが、トランス３の二次側から取り出す電圧の数に応じて、第１層Ｓ１ａと第２層Ｓ１ｂとの間に巻回する二次巻線は単数であってもよい。
【００２５】
また、上記実施形態においては、液晶テレビ５０としてＤＶＤブロック５５を内蔵したものを例に挙げたが、液晶テレビ５０はＤＶＤブロックを内蔵しないものであってもよい。
【００２６】
また、上記実施形態においては、本発明のトランス３および多出力型スイッチング電源Ａを液晶テレビ５０に用いた例を挙げたが、本発明は液晶テレビのほかに、ＣＲＴ式テレビやプラズマディスプレイ式テレビにも適用することができ、さらには、テレビ以外にも、ディスク記録再生装置やプロジェクタなどの各種電気機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】多出力型スイッチング電源の一例を示す回路図である。
【図２】本発明に係るトランスの巻線構造を示した概略断面図である。
【図３】本発明が適用される液晶テレビの一例を示した概略ブロック図である。
【図４】従来のトランスの巻線構造を示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
２    整流回路
３    トランス
４    スイッチング制御回路
５    フィードバック回路
Ａ    多出力型スイッチング電源
Ｑ    スイッチング素子
Ｐ１，Ｐ２  一次巻線
Ｓ１〜Ｓｎ  二次巻線
Ｓ１ａ  第１層
Ｓ１ｂ  第２層
５０  液晶テレビ
５２  チューナ
５３  信号処理部
５５  ＤＶＤブロック
５７  液晶パネル
５８  バックライト
５９  音声出力部
６０  電源回路
【図１】
0004650151.tif 000002
【図２】
0004650151.tif 000003
【図３】
0004650151.tif 000004
【図４】
0004650151.tif 000005