(57)【要約】【課題】  スイッチング時に発生するスイッチングノイズのエネルギーを効率的に回生してスイッチングノイズを小さくすることができると共に損失を減らすことができるトランス、及び該トランスを含むトランス装置を提供する。【解決手段】  トランス４０は、一次側の空芯コイル６０と、二次側のボビン５０とを備えている。空芯コイル６０は、一次巻線からなる径の小さな第１の空芯コイル６０ａが、三次巻線からなる径の大きな第２の空芯コイル６０ｂの内側に挿入されて形成される。ボビン５０は、第１の筒状部５２と、複数の鍔を有し、第１の筒状部５２より径の大きい第２の筒状部５４とが同心状に配置されて形成されている。第２の筒状部５４の外周であって上方から第１〜第３段目のセクションには二次巻線６２が巻回されている。最下段のセクションには、二次巻線６２から出力された電圧を検出するための検出巻線６４が巻回されている。トランス４０は、ボビン５０の第１の筒状部５２と第２の筒状部５４との間の空隙５３に上記空芯コイル６０が挿入されて形成される。【選択図】  図１
2005327980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筒状部と該第１の筒状部より径の大きい第２の筒状部とを同心状に配置して形成したボビンと、
前記第１の筒状部と前記第２の筒状部との間の空隙に挿入されると共に、一次巻線及び三次巻線から形成された空芯コイルと、
前記第２の筒状部の外周に巻回された二次巻線と、
を備えたトランス。
【請求項２】
前記一次巻線及び前記三次巻線は、同一の線径で、かつ同一の巻数である請求項１記載のトランス。
【請求項３】
前記空芯コイルは、前記一次巻線からなる第１の空芯コイルと、前記三次巻線からなり前記第１の空芯コイルとは径が異なる第２の空芯コイルとを備え、該第１の空芯コイル及び該第２の空芯コイルのうち径が小さいほうの空芯コイルを径が大きいほうの空芯コイルの内部に挿入して形成されている請求項１または請求項２記載のトランス。
【請求項４】
前記空芯コイルは、前記一次巻線及び前記三次巻線を同時に巻回して形成されている請求項１または請求項２記載のトランス。
【請求項５】
前記第２の筒状部の前記二次巻線が巻回された部分とは異なる部分に四次巻線を巻回した請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のトランス。
【請求項６】
前記四次巻線は、前記二次巻線から出力された電圧を検出するための検出巻線である請求項５記載のトランス。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のトランスと、
前記二次巻線に接続され、前記二次巻線から出力された電圧を整流する整流部と、
ケース部材と、
を備え、
前記トランスと前記整流部とが共に前記ケース部材に収容された状態で樹脂含浸されたトランス装置。
【請求項８】
前記一次巻線及び前記三次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記三次巻線が同極性となるように前記一次巻線の一端と前記三次巻線の一端とを接続し、
前記一次巻線の一端に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、
前記一次巻線の他端に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、
前記三次巻線の他端に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記三次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、
前記一次巻線の一端に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子と、
を更に設けた請求項７記載のトランス装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のトランスを含むトランス装置であって、
前記一次巻線及び前記三次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記三次巻線が同極性となるように前記一次巻線の一端と前記三次巻線の一端とを接続し、
前記一次巻線の一端に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、
前記一次巻線の他端に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、
前記三次巻線の他端に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記三次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、
前記一次巻線の一端に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子と、
を備えたトランス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランス及びトランス装置に関し、特に高圧電源装置等に用いられるトランス及びトランス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高圧電源装置等に用いられるトランスとして様々なものが提案されているが、特に、部品コストを低減し、巻線間の結合度を向上させることができるトランスとしては、図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるようなトランスが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
図示されるように、このトランス３０は、第１の筒状部２１ａと、第１の筒状部２１ａより直径が大きい第２の筒状部２１ｂを有するボビン２１を備えている。ボビン２１の第２の筒状部２１ｂには二次巻線３１と二次巻線３１に生じた電圧を検出するための検出巻線３２とが隣接して巻回されている。そして、ボビン２１の第１の筒状部２１ａと第２の筒状部２１ｂの間の空隙２１ｇには、一次巻線からなる空芯コイル２４が挿入される。検出巻線３２の端部は端子２３に接続される。
【特許文献１】特開２００１−３３２４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧電源装置等に上記従来のトランス３０を含む自励発振回路を用いた場合には、トランス３０のインダクタンスや巻線間容量に頼って発振することになるため、回路に接続される負荷が極端に重いと、インダクタンス値が変化してしまい発振できない（電源の起動ができない）場合がある。従って、自励発振回路は、負荷変動範囲が広い、電子写真装置の最終転写用の電源装置等には不適格である。
【０００５】
このため、電子写真装置の高圧電源装置には他励発振回路が広く用いられている。他励発振回路は、外部から強制的に発振を行うため、起動不良が発生することはないが、強制的にスイッチング素子をオンオフさせることにより、スイッチングノイズが発生する、という問題がある。このスイッチングノイズにより高い電圧が瞬間的に発生すると、スイッチング素子を破壊してしまうおそれがあるため、何らかの手段でこのスイッチングノイズのエネルギーを小さくする必要がある。
【０００６】
スイッチングノイズを小さくするため、一次巻線間にコンデンサ及び抵抗からなるスナバ回路を接続することも考えられるが、抵抗で無駄にエネルギーを消費することとなるため、損失が大きくなり、回路効率が著しく低下する。また、スナバ回路に用いる抵抗も、大きなエネルギーに耐えうるものを接続する必要があり、高コスト化、大型化を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、スイッチング時に発生するスイッチングノイズのエネルギーを効率的に回生してスイッチングノイズを小さくすると共に損失を減らすことができるトランス、及び該トランスを含むトランス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のトランスは、第１の筒状部と該第１の筒状部より径の大きい第２の筒状部とを同心状に配置して形成したボビンと、前記第１の筒状部と前記第２の筒状部との間の空隙に挿入されると共に、一次巻線及び三次巻線から形成された空芯コイルと、前記第２の筒状部の外周に巻回された二次巻線と、を備えている。
【０００９】
すなわち、本発明のトランスは、ボビン（二次側）と、空芯コイル（一次側）と、二次巻線とを備えている。ボビンは、第１の筒状部と第１の筒状部より径が大きい第２の筒状部とを同心状に配置して形成したものである。二次巻線は第２の筒状部の外周に巻回されている。空芯コイルは、一次巻線及び三次巻線から形成され、第１の筒状部と第２の筒状部との間の空隙に挿入されている。
【００１０】
このように、一次側の空芯コイルを一次巻線と三次巻線とにより形成したため、例えば、このトランスをスイッチング素子により動作する電源回路等に用いる場合には、スイッチング時に発生するスイッチングノイズを、三次巻線を用いて入力側（一次側）に回生することが可能になり、損失を増やすことなくノイズの発生を抑えることが可能になる。また、抵抗を用いてスイッチングノイズを抑えるように構成せずともノイズを低減することができるため、大電力に耐えうる抵抗は不要となり、回路全体としてコストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、通常、一次側の巻線（一次巻線及び三次巻線）は二次側の巻線よりも巻数が少ない。従って、空芯コイルを巻数の少ない一次側の巻線で形成することにより、第１の筒状部と第２の筒状部との間の空隙を小さくすることができ、トランスを小型化できる。
【００１２】
また、上記構成により一次巻線と二次巻線とが同心状に配置されることになるため、巻線間の結合度が高くなる。
【００１３】
なお、上記第１の筒状部、第２の筒状部、及び空芯コイルの形状は、円筒状であってもよいし、角筒状であってもよい。
【００１４】
上記トランスにおいて、前記一次巻線及び前記三次巻線は、同一の線径で、かつ同一の巻数であることが好ましい。
【００１５】
このような構成により、一次巻線で生じたスイッチングノイズのエネルギーと三次巻線で回生するエネルギーの電圧が同一になるため、効率よくエネルギーを回生できる。
【００１６】
前記空芯コイルは、前記一次巻線からなる第１の空芯コイルと、前記三次巻線からなり前記第１の空芯コイルとは径が異なる第２の空芯コイルとを備え、該第１の空芯コイル及び該第２の空芯コイルのうち径が小さいほうの空芯コイルを径が大きいほうの空芯コイルの内部に挿入して形成されていてもよい。
【００１７】
このように、径の異なる２つの空芯コイルを組み合わせることにより、簡単にかつ手間をかけることなく上記空芯コイルを形成することができる。
【００１８】
また、２つの空芯コイルを組み合わせるのではなく、前記空芯コイルを、前記一次巻線及び前記三次巻線を同時に巻回して形成するようにしてもよい。
【００１９】
ここで、同時に巻回する、とは、所謂バイファイラ巻を行うことをいう。このような巻き方で空芯コイルを形成すれば、一次巻線と三次巻線の結合性を向上させることができる。これにより、例えば、このトランスをスイッチング素子により動作する電源回路に用いる場合において、スイッチングノイズのエネルギーを三次巻線に効率よく伝達することができ、その分、回生エネルギーを大きくすることができるため、回路の損失を減らすことができる。また、二つの巻線を同時に巻回して空芯コイルを形成することによって、巻線間の間隔を取る必要がなくなるため、上記第１の筒状部と第２の筒状部との間の空隙を小さくすることができ、トランスを小型化することができる。
【００２０】
前記第２の筒状部の前記二次巻線が巻回された部分とは異なる部分に四次巻線を巻回してもよい。このとき、前記四次巻線は、前記二次巻線から出力された電圧を検出するための検出巻線とすることができる。
【００２１】
このように、二次巻線から出力された電圧を検出するための検出巻線（四次巻線）をボビンに設けることによって、電圧検出が低圧側で可能になる。本トランスを電源回路に用いた場合、四次巻線による電圧の検出結果を電源の制御機構にフィードバックして、何らかの制御に利用することができる。また、電源回路にオペアンプなどの比較演算素子を追加してフィードバック制御系を形成すれば負荷の変動に左右されない定電圧制御も可能になる。
【００２２】
また、本発明のトランスにおいて、接続端子はボビンにしか設けられないため、四次巻線をボビンに巻回すことにより、四次巻線の巻回し後、その端部を容易に接続端子に接続することが可能になる。すなわち、短時間にかつ自動で巻線巻きができるようになり、製造コストを抑えることができる。また、四次巻線を二次巻線が巻回されるボビンと同じボビンに巻回することにより、一次巻線と二次巻線の位置関係と、一次巻線と四次巻線の位置関係とが同じになるため、二次巻線から出力された電圧を精度高く検出することが可能となる。
【００２３】
本発明の第１のトランス装置は、上記トランスと、前記二次巻線に接続され、前記二次巻線から出力された電圧を整流する整流部と、ケース部材と、を備え、前記トランスと前記整流部とが共に前記ケース部材に収容された状態で樹脂含浸されたものである。
【００２４】
上記トランスを整流部とともに樹脂含浸（モールド）することで、高圧部の絶縁性を強化することができる。
【００２５】
また、上記第１のトランス装置に、前記一次巻線及び前記三次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記三次巻線が同極性となるように前記一次巻線の一端と前記三次巻線の一端とを接続し、前記一次巻線の一端に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、前記一次巻線の他端に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、前記三次巻線の他端に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記三次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、前記一次巻線の一端に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子と、を更に設けることもできる。
【００２６】
本発明の第２のトランス装置は、上記トランスを含むトランス装置であって、前記一次巻線及び前記三次巻線に電流が流れたときに前記一次巻線及び前記三次巻線が同極性となるように前記一次巻線の一端と前記三次巻線の一端とを接続し、前記一次巻線の一端に接続されて、外部から入力される信号に応じて前記一次巻線に印加する電圧を変化させる電圧制御素子と、前記一次巻線の他端に接続されて、外部から入力されるクロックによりオンオフされるスイッチング素子と、前記三次巻線の他端に接続されて、前記スイッチング素子がオフしたときに前記三次巻線に生じるスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向を規制するための規制素子と、前記一次巻線の一端に接続されて、前記回生されたスイッチングノイズのエネルギーを蓄電するための蓄電素子と、を備えたものである。
【００２７】
このように、上記第１、第２のトランス装置が、他励回路（外部からクロックを受け強制的に発振する回路）として構成されることにより、出力側の負荷の重さに関わらず安定して起動でき、起動不良を防止することができる。
【００２８】
また、上記第１、第２のトランス装置では、三次巻線の端部に接続された規制素子により、三次巻線に生じたスイッチングノイズのエネルギーを回生するように電流方向が規制され、蓄電素子に蓄積される。蓄積されたエネルギーは、次にスイッチング素子がオンした時にトランスの一次巻線の励磁に使用される。このように、三次巻線、蓄電素子、規制素子により、スイッチング時に発生するスイッチングノイズのエネルギーを効率的に回生することができ、スイッチングノイズを小さくすると共に、損失を減らすことができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によれば、一次巻線及びスイッチングノイズを回生する三次巻線からなる空芯コイルを、二次巻線を巻回したボビンに挿入してトランスを構成したたため、スイッチング時に発生するスイッチングノイズのエネルギーを効率的に回生することができ、スイッチングノイズを小さくすると共に、損失を減らすことができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３１】
［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係るトランス４０の分解斜視図である。
【００３２】
トランス４０は、一次側の空芯コイル６０と、二次側のボビン５０とを備えている。
【００３３】
空芯コイル６０は、一次巻線からなる径の小さな第１の空芯コイル６０ａが、三次巻線からなる径の大きな第２の空芯コイル６０ｂの内側に挿入されて形成される。このように、径の異なる２つの空芯コイルを組み合わせることにより、簡単にかつ手間をかけることなく一次側の空芯コイル６０を形成することができる。なお、第１及び第２の空芯コイル６０ａ、６０ｂは、芯となる筒状のものに巻線を巻回し、巻回後に芯を外すことによって容易に作ることができる。
【００３４】
ボビン５０は、第１の筒状部５２と、複数の鍔を有し、第１の筒状部５２より径の大きい第２の筒状部５４とが同心状に配置されて形成されている。第２の筒状部５４の外周であって上方から第１〜第３段目のセクションには二次巻線６２が巻回され、二次巻線６２の端部は第２の筒状部５４の鍔の一部に設けられた一対の接続端子５６ａ、５６ｂに接続されている（図１において、接続端子５６ｂはボビン５０の裏側に位置するため、図示されていない。）。また、第２の筒状部５４の外周であって最下段のセクションには、二次巻線６２から出力された電圧を検出するための検出巻線６４が巻回されている。該検出巻線６４の端部は、ボビン５０の下部に設けられた一対の接続端子５８ａ、５８ｂに接続されている。
【００３５】
トランス４０は、ボビン５０の第１の筒状部５２と第２の筒状部５４との間の空隙５３に空芯コイル６０が挿入されて形成される。空芯コイル６０が該空隙５３に挿入された状態で、空芯コイル６０を構成する第１の空芯コイル（一次巻線）６０ａの端部が、ボビン５０の下部に設けられた一対の接続端子５５ａ、５５ｂに接続される（図１において、接続端子５５ｂはボビン５０の奥側に位置するため、図示されていない。）。また、空芯コイル６０を構成する第２の空芯コイル（三次巻線）６０ｂの端部は、ボビン５０の下部に設けられた一対の接続端子５７ａ、５７ｂに接続される（図１において、接続端子５７ｂはボビン５０の奥側に位置するため、図示されていない。）。
【００３６】
なお、接続端子５６ａ、５６ｂには、二次巻線６２の端部が接続されると共に、二次巻線６２から出力された電圧を整流するためのフィルタ回路７０（図２及び図３参照）が接続される。なお、ボビン５０に接続端子５６ａ、５６ｂを設けずに、二次巻線６２を直接フィルタ回路７０の端子に接続する構成とすることもできる。ただし、二次巻線６２をボビン５０にフルオートで巻回する場合には、ボビン５０に二次巻線６２を接続するための接続端子を設けた構成が好ましい。
【００３７】
上記のようにトランス４０を構成することにより、空芯コイル（一次巻線）６０ａと二次巻線６２とが同心状に配置されることになるため、巻線間の結合度を高くすることができる。更に、検出巻線６４が、二次巻線６２が巻回される二次側のボビン５０に巻回されることで、一次巻線６０ａと二次巻線６２の位置関係と、一次巻線６０ａと検出巻線６４の位置関係が同一となり、二次巻線６２から出力される電圧に比例した電圧を精度高く検出巻線６４から出力させることができる。これにより、二次巻線６２から出力された電圧を精度高く検出することが可能となる。
【００３８】
図２は、上記トランス４０を含んで構成されたトランス装置６８の分解斜視図である。図示されるようにトランス４０の接続端子５６ａ、５６ｂにフィルタ回路７０を接続し、ケース部材４７下面の図示されない開口部からケース部材４７内に収容する。その後ケース部材４７内を（トランス４０の貫通孔をふさがないように）エポキシ樹脂やシリコン等により真空含浸する。ケース部材４７には出力端子９０が設けられている。この出力端子９０は、トランス４０から出力され、フィルタ回路７０で整流された高電圧を出力するための端子である。
【００３９】
ケース部材４７の上面には、ケース部材４７に収容されたトランス４０の第１の筒状部５２の内側にコアを挿入するための開口部（不図示）が設けられている。更にまた、ケース部材４７の上下面には、コア案内部４７ａ、４７ｂが相互に対向するように設けられている。トランス４０がケース部材４７に収容された状態で、コ字状のコア部材４５ａの一方の端部が、コア案内部４７ａに沿って上面の開口部から第１の筒状部５２の内側に挿入されるとともに、他方の端部がケース部材４７の外部に配される。同様に、コ字状のコア部材４５ｂの一方の端部が、コア案内部４７ｂに沿って下面の開口部から第２の筒状部５４の内側に挿入されるとともに、他方の端部がケース部材４７の外部に配される。
【００４０】
これにより、コア部材４５ａの両端とコア部材４５ｂの両端とが、第１の筒状部５２の内側及びケース部材４７の外部において相互に対向して接合され、第１の筒状部５２を貫通する部分を有した環状コアが形成される。
【００４１】
図３はフィルタ回路７０の構成の一例を示した図である。図示されるように、フィルタ回路７０は、ダイオード７１、７２、コンデンサ７３、７４、及び抵抗７５を含んで構成された周知の全波倍電圧整流回路であり、二次巻線６２と出力端子９０との間に配設される。トランス４０の二次巻線６２の一端はダイオード７１、７２の接続点に接続され、二次巻線６２の他端はコンデンサ７３、７４の接続点に接続される。
【００４２】
このような構成により、二次巻線６２から出力された電圧の極性に応じて、ダイオード７１及びコンデンサ７３と、ダイオード７２及びコンデンサ７４とで、交互に電流が流れるため、二次巻線６２から出力された電圧が倍電圧整流されて出力端子９０から出力される。
【００４３】
なお、整流用のフィルタ回路７０は、このような全波倍電圧整流回路に限定されず、例えば、半端整流回路であってもよいし、ｎ倍電圧整流回路であってもよい。
【００４４】
このように、上記トランス４０をフィルタ回路７０と共に真空樹脂含浸（モールド）してトランス装置６８を構成することにより、高い絶縁性が確保される。これにより、トランス装置６８の小型化が可能になる。
【００４５】
図４は、トランス４０（トランス装置６８）を含んで構成された電源回路の一例を示した図である。なお、トランス４０を構成する第１の空芯コイル（一次巻線）６０ａ、二次巻線６２、第２の空芯コイル（三次巻線）６０ｂ、及び検出巻線６４の各端部は、上述したようにボビン５０に設けられた接続端子５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ、５８ａ、５８ｂの各々に接続されるため、各々の巻線は該接続端子を介して回路中の他の配線や素子に接続されるが、以下では、各巻線の接続関係を明確にするため、該接続端子を省略して説明する。
【００４６】
図示されるように、この電源回路において、トランス４０の一次巻線６０ａの一端には、直列にスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ８２が接続されている。このＭＯＳＦＥＴ８２には、外部コントローラからクロックが入力されるクロック入力端子７８が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ８２には、該クロック入力端子７８に入力されたクロックが抵抗８３ａ、８３ｂによって分圧されて与えられる。ＭＯＳＦＥＴ８２は、該クロックに応じてオン／オフし、一次巻線６０ａへの通電及び遮断を行う。なお、スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、例えば、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等、公知の半導体素子を適用することができる。
【００４７】
一次巻線６０ａの他端には、トランジスタ８０のエミッタ、及びコンデンサ８５が接続されている。また、一次巻線６０ａ及び三次巻線６０ｂは、電流が流れたときに（より具体的には双方の巻線の巻回方向に対して同方向に電流が流れたときに）、同極性となるように接続されている。すなわち、一次巻線６０ａの他端には、三次巻線６０ｂの一端であって、上記一次巻線６０ａの一端と同一極性の端部が接続されている。
【００４８】
トランジスタ８０のコレクタには電源電圧Vccを供給する電源端子７６が接続されている。電圧制御素子としてのトランジスタ８０のベースには、制御電圧端子７７が抵抗８１を介して接続されている。制御電圧端子７７には外部コントローラから出力された制御電圧Vcontが電圧を制御するための信号として印加される。制御電圧Vcontを０Vから電源電圧Vccまでの間で変化させれば、トランジスタ８０のベースに印加される電圧が変化するため、それに応じて一次巻線６０ａに印加される電圧（入力電圧Vin）が制御される。
【００４９】
トランス４０の二次巻線６２には、フィルタ回路７０を介して出力端子９０が接続されている。フィルタ回路７０の構成は、上述したとおりである。
【００５０】
三次巻線６０ｂの他端（一次巻線６０ａの端部が接続されていない方の端部）には、ダイオード８４のカソードが接続され、ダイオード８４のアノードは接地されている。このダイオード８４により電流方向が規制される。
【００５１】
検出巻線６４には、ダイオード８６及びコンデンサ８７により構成されたフィルタ回路を介して検出端子７９が接続されている。検出巻線６４からは、二次巻線６２から出力された電圧に比例した電圧が出力される。
【００５２】
なお、図示される一点鎖線で囲まれた部分１００は、樹脂含浸される部分を示している。
【００５３】
このように構成された電源回路では、外部コントローラからクロックが入力されて、ＭＯＳＦＥＴ８２がオンすることにより、制御電圧Vcontに応じた入力電圧Vinが一次巻線６０ａに印加され、トランス４０には該入力電圧Vinに応じた電力が蓄積される。ＭＯＳＦＥＴ８２がオフすることにより、トランス４０に蓄積された電力が二次巻線６２から出力され、フィルタ回路７０により整流されながら出力端子９０に出力される。
【００５４】
具体的には、一次巻線６０ａの巻数をNp、二次巻線６２の巻数をNsとすると、二次巻線６２から出力される電圧Voutは、Vout=(Ns/Np)*Vinとなる。この出力電圧Voutがフィルタ回路７０により倍電圧整流されて出力端子９０に出力される。出力端子９０には不図示の負荷が接続され、出力端子９０から出力された電圧は該負荷に供給される。
【００５５】
このように、この電源回路は、他励発振回路（外部からクロックを受け強制的に発振する回路）として構成されているため、出力側の負荷の重さに関わらず安定して起動でき、自励発振回路で頻発する起動不良を防止することができる。
【００５６】
また、検出巻線６４から出力された電圧は、上記フィルタ回路により整流された後、抵抗８８ａ、８８ｂにより分圧されてモニタ電圧Vmonとして検出端子７９に出力される。このモニタ電圧Vmonに応じて、例えば、制御電圧Vcontを調整することができる。
【００５７】
この電源回路では、三次巻線６０ｂ、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路により、スイッチング時に発生するノイズ（スイッチングノイズ）のエネルギーを回生することができる。
【００５８】
以下、この回路の回生動作について説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は、図４に示された電源回路の中から、三次巻線６０ｂ、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路付近を抽出して示した回路図である。まず、ＭＯＳＦＥＴ８２がオンすると、図５（Ａ）の太線の部分では矢印で示される方向に電流が流れる。次に、ＭＯＳＦＥＴ８２がオフすると、トランス４０に逆起電力が生じる。このとき、大半のエネルギーは二次巻線６２に伝達されるが、一部は一次巻線６０ａにスイッチングノイズとして現れてしまう。このスイッチングノイズのエネルギーは、三次巻線６０ｂに伝達される。三次巻線６０ｂに接続されたダイオード８４により、図５（Ｂ）の太線の部分では電流方向が矢印で示される方向に規制されるため、エネルギーは三次巻線６０ｂからコンデンサ８５方向に流れて、コンデンサ８５に蓄積される。蓄積されたエネルギーは、次にＭＯＳＦＥＴ８２がオンした時にトランジスタ８０側から流れてくる電流とともに、トランス４０の励磁に使用される（図５（Ａ）の点線矢印）。
【００５９】
なお、スイッチングノイズのエネルギーを回生するための上記回路（三次巻線６０ｂ、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路）が電源回路に設けられていない場合には、スイッチングノイズにより一次巻線６０ａに高い電圧が発生して、スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ８２を破壊してしまうおそれがある。また、一次巻線６０ａに生じたスイッチングノイズは検出巻線６４にも影響するため、ノイズレベルが大きいと検出巻線６４の出力の精度が低下してしまう。
【００６０】
スイッチングノイズを吸収するために、一次巻線６０ａにコンデンサと抵抗から構成されるスナバ回路を設けることもできるが、スナバ回路は、ノイズ成分を抵抗で損失させることによりスイッチングノイズのレベルを低下させる回路であるため、スイッチングロスが増加するという欠点がある。
【００６１】
従って、本実施の形態で示すように、電源回路に、三次巻線６０ｂ、ダイオード８４、及びコンデンサ８５で形成される回路を設けることにより、損失を減らすことなくスイッチングノイズのエネルギーを回生してノイズレベルを低下させることができる。
【００６２】
なお、上記電源回路を構成するトランス４０において、空芯コイル６０を形成する一次巻線６０ａ及び三次巻線６０ｂは同一の線径で、かつ同一の巻数であることが好ましい。このような構成により、一次巻線６０ａで生じたスイッチングノイズのエネルギーと三次巻線６０ｂで回生するエネルギーの電圧が同一になるため、効率よくエネルギーを回生できる。
【００６３】
なお、上記電源回路は他励回路であるため、出力端子９０に接続される負荷が変動しても起動不良は発生しないが、出力側に流れる電流は変動するため制御電圧Vcontに対して出力電圧Voutが一定にならず変動してしまう、という問題がある。
【００６４】
図６は、負荷変動によらず常に制御電圧Vcontに応じた電圧が出力されるように構成された定電圧回路の一例を示した図である。なお、図６において、図４と同一もしくは同等の部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
この定電圧回路では、トランジスタ８０のベースと制御電圧端子７７との間にオペアンプ９１が設けられる。オペアンプ９１の出力端子は、抵抗８１を介してトランジスタ８０のベースに接続されると共に、抵抗９３、コンデンサ９２を介してオペアンプ９１の−入力端に接続される。また、オペアンプ９１の−入力端子には、ダイオード８６及びコンデンサ８７により構成されたフィルタ回路、及び抵抗８８ａ、８８ｂ、９９を介して検出巻線６４が接続される。オペアンプ９１の＋入力端子には、抵抗９６及びコンデンサ９７から構成されるローパスフィルタ回路を介して制御電圧端子７７が接続される。なお、ローパスフィルタ回路は、ここでは、ノイズを吸収すると共に、外部コントローラから出力されたデジタルの制御電圧をアナログで供給する場合の整流を行うために設けられている。
【００６６】
このオペアンプ９１において、＋入力端子に入力された制御電圧Vcontと、−入力端子に入力された検出巻線６４からの出力電圧とが比較され、双方が等しくなるように制御される。このため、出力端子９０に接続される負荷の重さが変動することにより出力側に流れる電流が変化しても、制御電圧Vcontに応じた出力電圧Voutが得られる。
【００６７】
また、本低電圧回路において、コンデンサ９４及び抵抗９５から構成されるスナバ回路が一次巻線６０ａに並列に設けられている。このスナバ回路は、三次巻線６０ｂでは回生しきれないスイッチングノイズを吸収する。なお、大半のスイッチングノイズは三次巻線６０ｂを含む上記回路により回生されるため、スナバ回路を設けても大きな損失は発生しない。
【００６８】
さらにまた、トランジスタ８０のベース−エミッタ間には、ダイオード９８が設けられている。具体的には、トランジスタ８０のベースにダイオード９８のカソードが接続され、エミッタにダイオード９８のアノードが接続されている。このダイオード９８は、エミッタからベースへの逆バイアスがトランジスタ８０に印加されないようにするために設けられている。例えば、トランス４０から高圧出力されているときに、制御電圧Vcontをオフする（０Ｖにする）と、トランジスタ８０のベースは０Ｖに制御されるが、しばらくの間はスイッチングノイズのエネルギーを回生するためのコンデンサ８５に電荷が残留するため、この間にベース−エミッタ間の電位差によりエミッタからベース方向に電流が流れてしまう（逆バイアスが印加される）可能性がある。ここでは、ベース−エミッタ間にダイオード９８を設けることにより、逆バイアスの印加を防止している。
【００６９】
このような回路構成によれば、スイッチングノイズのエネルギーを効率的に回生できるだけでなく、出力側に接続された負荷の変動によらず常に制御電圧Vcontに応じた電圧を出力することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、空芯コイル６０を構成する２つの空芯コイルのうち、径が小さいほうの空芯コイルを一次巻線で形成し、径が大きいほうの空芯コイルを三次巻線で形成したが、逆に、径が小さいほうの空芯コイルを三次巻線で形成し、径が大きいほうの空芯コイルを一次巻線で形成するようにしてもよい。
【００７１】
［第２の実施の形態］
図７は、本実施の形態に係るトランス４１の分解斜視図である。図７において、図１と同一もしくは同等の部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態のトランス４１も、第１の実施の形態と同様に、二次側のボビン５０の第１の筒状部５２と第２の筒状部５４との間の空隙５３に一次側の空芯コイル６１が挿入されて形成される。
【００７３】
二次側のボビン５０の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００７４】
空芯コイル６１は、図８に示されるように、一次巻線６１ａと三次巻線６１ｂの二本の巻線が同時に巻回されて（所謂バイファイラ巻で）形成されている。
【００７５】
本実施の形態のトランス４１を、第１の実施の形態の図２に示したようにフィルタ回路７０と共にケース部材４７に収容して樹脂含浸し、これにより形成されたトランス装置を図５及び図７に示した回路に用いることができる。このような回路によっても、上述と同様の効果が得られる。
【００７６】
また、本実施の形態のように、トランス４１の空芯コイル６１をバイファイラ巻で形成することによって、一次巻線６１ａと三次巻線６１ｂの結合性をより向上させることができる。これにより、スイッチングノイズのエネルギーを三次巻線６１ｂに効率よく伝達することができ、その分、回生エネルギーを大きくすることができるため、回路の損失を減らすことができる。また、２つの巻線で別々に２つの空芯コイルを作りそれらを組み合わせて一次側の空芯コイルを形成する場合には巻線間の間隔を取る必要があるが、本実施の形態のトランスでは、その間隔を取る必要がなくなるため、ボビン５０の第１の筒状部５２と第２の筒状部５４との間の空隙を小さくすることができ、トランスを小型化することができる。
【００７７】
以上、様々な実施の形態を説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で様々な設計上の変更を行うことができる。
【００７８】
例えば、上述した第１及び第２の実施の形態のトランスでは、ボビン５０の第２の筒状部５４の上方から第１〜第３段目のセクションには二次巻線６２が巻回され、第２の筒状部５４の最下段のセクションに検出巻線６４が巻回されているが、本発明はこれに限定されず、各巻線が第２の筒状部５４の上記とは異なる他の部分に巻回されていてもよい。
【００７９】
また、上述した第１及び第２の実施の形態では、断面が角形の第１の筒状部５２、第２の筒状部５４、及び空芯コイル６０を用いてトランスを構成しているが、断面が円形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１の実施の形態に係るトランスの分解斜視図である。
【図２】トランスを含んで構成されたトランス装置の分解斜視図である。
【図３】トランス装置に設けられるフィルタ回路の構成の一例を示した図である。
【図４】トランスを含んで構成された電源回路の一例を示した図である。
【図５】図４に示された電源回路の中から、スイッチングノイズを回生するための三次巻線、ダイオード、及びコンデンサで形成される回路付近を抽出して示した回路図であり、（Ａ）は、ＭＯＳＦＥＴがオンしたときの電流方向を示し、（Ｂ）は、オフしたときの電流方向を示している。
【図６】トランスを含み、負荷変動によらず常に制御電圧Vcontに応じた電圧が出力されるように構成された定電圧回路の一例を示した図である。
【図７】第２の実施の形態に係るトランスの分解斜視図である。
【図８】バイファイラ巻を説明した図である。
【図９】（Ａ）は、従来のトランスの構成例を示した斜視図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
４０、４１  トランス
４７  ケース部材
５０  ボビン
５２  第１の筒状部
５３  空隙
５４  第２の筒状部
６０、６１  空芯コイル
６０ａ、６１ａ  一次巻線
６０ｂ、６１ｂ  三次巻線
６２  二次巻線
６４  検出巻線
６８  トランス装置
７０  フィルタ回路
８０  トランジスタ
８２  ＭＯＳＦＥＴ
８４  ダイオード
８５  コンデンサ
【図１】
2005327980.tif 000003
【図２】
2005327980.tif 000004
【図３】
2005327980.tif 000005
【図４】
2005327980.tif 000006
【図５】
2005327980.tif 000007
【図６】
2005327980.tif 000008
【図７】
2005327980.tif 000009
【図８】
2005327980.tif 000010
【図９】
2005327980.tif 000011