(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型かつ小型軽量で、信頼性が高く、高性能で低コストの、両極性またはマルチ電圧の出力が可能な電源装置、およびこれを用いたパワーモジュールを提供する。【解決手段】電源トランス５０は、多層プリント基板３０に配置された一次側コイルパターンおよび２つの二次側コイルパターンと、一次側および二次側コイルパターンと電磁結合するコア部材とで構成される。コア部材は、多層プリント基板３０に設けられた貫通穴に取り付けられる。一次側コイルパターンおよび二次側コイルパターンは、貫通穴の周りを巻回するように、多層プリント基板３０の異なる導体層にそれぞれ設けられる。二次側コイルパターンには、両者の接続点から分岐したコモン端子が設けられる。コモン端子および二次側コイルパターンの端子によって第１出力回路が形成され、コモン端子および二次側コイルパターンの端子によって第２出力回路が形成される。【選択図】図１
2013215053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体層および電気絶縁層が交互に積層された多層プリント基板に、電源トランスを搭載した電源装置であって、
前記電源トランスは、多層プリント基板に配置された一次側コイルパターンおよび少なくとも１つ以上の二次側コイルパターンと、一次側および二次側コイルパターンと電磁結合するコア部材とで構成され、
前記コア部材は、前記多層プリント基板に設けられた貫通穴に取り付けられ、
前記一次側コイルパターンおよび前記二次側コイルパターンは、前記貫通穴の周りを巻回するように、前記多層プリント基板の異なる導体層にそれぞれ設けられ、
前記二次側コイルパターンには、途中から分岐したコモン端子が設けられ、該コモン端子および二次側コイルパターンの第１端によって第１出力回路が形成され、該コモン端子および二次側コイルパターンの第２端によって第２出力回路が形成されていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
２本の平行パターンが前記貫通穴の周りに巻回され、
平行パターンの始端が共通接続されてコモン端子が設けられ、該コモン端子と平行パターンの一方とで第１出力回路が形成され、該コモン端子と平行パターンの他方とで第２出力回路が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記コア部材は、環状のコア部材であって、前記多層プリント基板に設けられた第１および第２貫通穴に取り付けられ、
第１の一次側コイルパターンおよび第１の二次側コイルパターンが、第１貫通穴の周りを巻回するように、前記多層プリント基板の異なる導体層にそれぞれ設けられ、
第１の二次側コイルパターンには、途中から分岐した第１コモン端子が設けられ、第１コモン端子および第１の二次側コイルパターンの第１端によって第１出力回路が形成され、第１コモン端子および第１の二次側コイルパターンの第２端によって第２出力回路が形成され、
第２の一次側コイルパターンおよび第２の二次側コイルパターンが、第２貫通穴の周りを巻回するように、前記多層プリント基板の異なる導体層にそれぞれ設けられ、
第２の二次側コイルパターンには、途中から分岐した第２コモン端子が設けられ、第２コモン端子および第２の二次側コイルパターンの第１端によって第３出力回路が形成され、第２コモン端子および第２の二次側コイルパターンの第２端によって第４出力回路が形成され、
第１の一次側コイルパターンは、第１貫通穴の周りを第１回転方向に巻回され、
第２の一次側コイルパターンは、第２貫通穴の周りを第１回転方向とは反対の第２回転方向に巻回され、
第１の一次側コイルパターンおよび第２の一次側コイルパターンは、互いに直列接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
複数のパワー半導体素子と、
各パワー半導体素子を駆動するための複数の素子駆動回路と、
各素子駆動回路に電力を供給するための請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置とを備えることを特徴とするパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に電源トランスを搭載した電源装置およびこれを用いたパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのパワー半導体素子を搭載したパワーモジュールの場合（特許文献１参照）、複数のパワー半導体素子を駆動制御するための複数の制御回路の電源回路において、複数のパワー半導体素子を独立制御するために複数の絶縁電源が必要である。そのため、単一のコ字状コアとプリント基板に配置された一次側および二次側コイルパターンからなる単一の電源トランスを複数採用して、各巻線回路から各制御回路への絶縁された電圧を分配している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１３２１４（図４、図５、図６）
【特許文献２】特許第３６２０４１５号公報（図４）
【特許文献３】特開２００１−１５６２５２号公報（図１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、パワー半導体素子の高速駆動や、スレッショルド電圧の低いパワー半導体素子の安定駆動のために、ゲート電圧に逆バイアス電圧を印加することによって、スイッチング速度の高速化、ノイズ耐量の増加を図ることができる。そのため、電源トランスに正電圧を出力するコイルパターンとは別に、逆バイアス電圧を作るための二次側コイルパターンを追加する必要がある。
【０００５】
しかし、二次側に逆バイアス電圧を作るためのコイルパターンを追加する場合、コイルパターンを多層プリント基板の別の配線層に配置するため、プリント基板の層数を増やしたり、別に電源トランスを追加配置しなければならず、基材と製造工程の増加により高コストになる。
【０００６】
さらに、一次側コイルパターンと二次側コイルパターンとの距離が長くなるため磁気結合が悪化し、リーケージインダクタンスの増加、レギュレーションの悪化などの問題が出てくる。
【０００７】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決するため、薄型かつ小型軽量で、信頼性が高く、高性能で低コストの、両極性またはマルチ電圧の出力が可能な電源装置、およびこれを用いたパワーモジュールを提供することである。
【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、本発明は、導体層および電気絶縁層が交互に積層された多層プリント基板に、電源トランスを搭載した電源装置であって、
前記電源トランスは、多層プリント基板に配置された一次側コイルパターンおよび少なくとも１つ以上の二次側コイルパターンと、一次側および二次側コイルパターンと電磁結合するコア部材とで構成され、
前記コア部材は、前記多層プリント基板に設けられた貫通穴に取り付けられ、
前記一次側コイルパターンおよび前記二次側コイルパターンは、前記貫通穴の周りを巻回するように、前記多層プリント基板の異なる導体層にそれぞれ設けられ、
前記二次側コイルパターンには、途中から分岐したコモン端子が設けられ、該コモン端子および二次側コイルパターンの第１端によって第１出力回路が形成され、該コモン端子および二次側コイルパターンの第２端によって第２出力回路が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電源トランスの一次側および二次側コイルをプリント基板のコイルパターンで構成することにより、トランスの薄型化、小型軽量化が図られる。
【００１０】
また、二次側コイルパターンの途中から分岐したコモン端子を設けることによって、２つの出力回路を構成できるため、両極性またはマルチ電圧の出力を容易に実現できる。
【００１１】
また、一次側コイルパターンおよび二次側コイルパターンを同じ貫通穴の周りに巻回することによって、両方のコイルパターンを接近して配置できるため、磁気結合が向上して、エネルギー効率が改善される。また、一次側コイルパターンと２つの出力回路との結合バランスも均等にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電源装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る電源装置の一例を示す回路図である。
【図３】図１に示した電源トランスの一次側コイルパターンのレイアウトの一例を示す平面図である。
【図４】二次側コイルパターンのレイアウトの一例を示す平面図である。
【図５】図１のＡ−Ａ線に沿った電源トランスの断面図である。
【図６】二次側回路を両極性の整流回路として構成した例を示す回路図である。
【図７】二次側回路をマルチ電圧出力の整流回路として構成した例を示す回路図である。
【図８】二次側コイルパターンのレイアウトの他の例を示す平面図である。
【図９】二次側コイルパターンのレイアウトのさらに他の例を示す平面図である。
【図１０】図９のレイアウトが適用可能な電源装置の一例を示す回路図である。
【図１１】図９に示す電源トランスを図１０の電源装置に適用したときの二次側回路である。
【図１２】二次側コイルパターンのレイアウトのさらに他の例を示す平面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、一次側コイルパターンのレイアウトの他の例を示す平面図であり、図１３（ｂ）は、二次側コイルパターンのレイアウトのさらに他の例を示す平面図である。
【図１４】図１３（ａ）（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った電源トランスの断面図である。
【図１５】本発明に係るパワーモジュールの一例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る電源装置の一例を示す概略斜視図である。電源装置は、導体層および電気絶縁層が交互に積層された多層プリント基板３０と、多層プリント基板３０上に搭載された電源トランス５０とを備える。図１では２つの電源トランス５０を例示しているが、１つまたは３つ以上の電源トランス５０を搭載することも可能である。
【００１４】
多層プリント基板３０には、電源トランス５０の両側に一次側回路Ｐと二次側回路Ｓがそれぞれ設けられる。電源トランス５０の一次巻線および二次巻線は、多層プリント基板の導体層にコイルパターンとして形成される。一次側回路Ｐには、電源トランス５０の一次側コイルパターンと接続される駆動回路３６が設けられ、例えば、発振回路３７、ＭＯＳＦＥＴ３８、バイパスコンデンサ３９などの各種回路素子が搭載される。二次側回路Ｓには、電源トランス５０の二次側コイルパターンと接続される整流出力回路４１が設けられ、例えば、整流ダイオード４２、平滑コンデンサ４３などの各種回路素子が搭載される。一次側回路Ｐと二次側回路Ｓは電源トランス５０によって電気的に絶縁される。駆動回路３６は外部電源（不図示）と接続されている。
【００１５】
図２は、本発明に係る電源装置の一例を示す回路図である。外部電源の正極Ｖｉｎ＋に接続される正ラインと外部電源の負極Ｖｉｎ−に接続される負ラインとの間には、バイパスコンデンサ３９と、発振回路３７と、ＭＯＳＦＥＴ３８および各電源トランス５０の一次側コイルパターン５１の多段並列回路とが接続される。なお、本実施形態では各電源トランス５０を並列接続としているが、直列接続、または直列並列が混在した接続でもかまわない。
【００１６】
各電源トランス５０の二次側コイルパターン５２，５３には、個別の整流出力回路４１が接続される。各整流出力回路４１は、整流ダイオード４２と平滑コンデンサ４３を備える。
【００１７】
発振回路３７は、所定の周期および所定のデューティ比を持つパルスを発生する。ＭＯＳＦＥＴ３８は、発振回路３７からのパルスに応じて、各電源トランス５０の一次側コイルパターン５１に流れる電流をパルス状にスイッチングする。各電源トランス５０の一次側コイルパターン５１には、外部電源電圧と同じ電圧が印加され、各電源トランス５０は、一次側コイルパターン５１と二次側コイルパターン５２，５３の巻線比に応じた電圧に変換し、各整流出力回路４１に供給する。各整流出力回路４１で得られた直流電圧は外部に供給される。なお、バイパスコンデンサ３９は、パルス状の電流がノイズとなって外部へ漏出するのを防止している。
【００１８】
図３は、図１に示した電源トランス５０の一次側コイルパターン５１のレイアウトの一例を示す平面図である。図４は、二次側コイルパターン５２，５３のレイアウトの一例を示す平面図である。図５は、図１のＡ−Ａ線に沿った電源トランス５０の断面図である。
【００１９】
図５に示すように、多層プリント基板３０は、上から下へ向かって電気絶縁層、導体層ＭＡ、電気絶縁層、導体層ＭＢ、電気絶縁層という順に積層されている。電源トランス５０は、多層プリント基板３０の導体層ＭＡに配置された一次側コイルパターン５１と、多層プリント基板３０の導体層ＭＢに配置された二次側コイルパターン５２，５３と、一次側コイルパターン５１および二次側コイルパターン５２、５３と電磁結合するコア部材７１とで構成される。
【００２０】
コア部材７１は、例えば、Ｅ字状の分割コアに予め二分されており、多層プリント基板３０には、Ｅ字状の分割コアに対応して３つの貫通穴３１が形成されており、多層プリント基板３０の両面側から各分割コアを貫通穴３１に装着すると、分割コアを一体化したコア部材７１が完成する。
【００２１】
一次側コイルパターン５１は、図３に示すように、中央の貫通穴３１を取り囲むように導体層ＭＡ内に形成される。一次側コイルパターン５１の外端は、端子ＰＡとして引き出される。一次側コイルパターン５１の内端は、スルーホール３２を介して別の導体層を通じて端子ＰＢとして引き出される。
【００２２】
二次側コイルパターン５２は、図４に示すように、中央の貫通穴３１を取り囲むように導体層ＭＢ内に形成される。二次側コイルパターン５２の内端は、スルーホール３２を介して別の導体層を通じて端子ＳＡとして引き出される。二次側コイルパターン５２の外端は、コモン端子ＳＣとして引き出される。二次側コイルパターン５３は、二次側コイルパターン５２の外端にある接続点３４から分岐して、二次側コイルパターン５２と同じ貫通穴３１を中心として二次側コイルパターン５２の外周を取り囲むように巻回される。二次側コイルパターン５３の外端は、端子ＳＢとして引き出される。こうして二次側コイルパターン５２の端子ＳＡおよびコモン端子ＳＣによって第１出力回路が形成される。また、二次側コイルパターン５３の端子ＳＢおよびコモン端子ＳＣによって第２出力回路が形成される。
【００２３】
コア部材７１は、２つの貫通穴３１を通る閉じた磁気回路を構成している。そのため、一次側コイルパターン５１に電流が流れると電磁誘導により磁界が発生し、発生した磁界はコア部材７１を通過して、二次側コイルパターン５２，５３に電流を生じさせる。
【００２４】
これにより、二次側コイルパターン５２，５３は、同じ貫通穴３１を中心として巻回し、共通の導体層ＭＢ内に配置できる。そのため、二次側コイルパターン５２，５３の二次側回路Ｓを、例えば、図６のような両極性の整流回路として構成することが可能になり、二次側コイルパターン５２，５３のコモン端子ＳＣをグランド電位とした正負２つの出力が得られる。この場合、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのゲート電源として使用すれば、ゲート電圧に逆バイアス電圧を印加することが可能になり、高速駆動やしきい値電圧の低いパワー半導体に対して有効な電源装置を実現できる。代替として、二次側コイルパターン５２，５３の二次側回路Ｓを、例えば、図７のようなマルチ電圧出力の整流回路として構成することも可能であり、二次側コイルパターン５２の端子ＳＡをグランド電位とした正の２出力電圧が得られる。
【００２５】
図３〜図５に示した構成では、一次側コイルパターン５１と二次側コイルパターン５２，５３をより近い配置、同じ距離で結合することができるため、一次側コイルパターン５１と二次側コイルパターン５２，５３の結合バランスを同等にすることができ、二次側コイルパターン５２、５３の出力バランスを同等にすることができる。また、電源トランスの数を増やすことなく、安定した複数の電圧出力が容易に得られる。さらに、巻線がプリント基板のパターンコイルによって構成されるため、製造ばらつきは小さくなる。さらに、１つのコアで複数の出力が得られるため、部品点数を低減でき、信頼性の高い電源トランスを安価に製作できる。また、複数の電源回路が必要な場合、実装面積を著しく縮小することができる。
【００２６】
一次側コイルパターン５１は、多層プリント基板３０の最外層に配置してもよいが、多層プリント基板３０の内層に配置することが好ましい。これにより一次側コイルパターン５１、二次側コイルパターン５２，５３間だけでなく、コア部材７１との間にも電気絶縁層が介在するため、コイル間の絶縁耐圧だけでなく、コア−コイル間の絶縁耐圧も高く確保できる。２次コイルパターン５２，５３も同様に多層プリント基板３０の最外層に配置してもよいが、多層プリント基板３０の内層に配置することが好ましい。これによりコイル間の絶縁耐圧およびコア−コイル間の絶縁耐圧をより改善できる。
【００２７】
図８は、二次側コイルパターン５２，５３のレイアウトの他の例を示す平面図である。二次側コイルパターン５２，５３の接続点３４には、スルーホール３２を介して引き出し線３３を設けている。こうした構成により、外側にある二次側コイルパターン５３の巻線数を増やすこともできる。
【００２８】
図９は、二次側コイルパターン５２，５３のレイアウトのさらに他の例を示す平面図である。ここでは、多層プリント基板３０の二次側コイルパターン５３は、二次側コイルパターン５２の外端にある接続点３４から分岐して、二次側コイルパターン５２とは逆方向に、二次側コイルパターン５２の外周を取り囲むように巻回している。
【００２９】
図１０は、図９のレイアウトが適用可能な電源装置の一例を示す回路図である。外部電源の正極Ｖｉｎ＋に接続される正ラインと外部電源の負極Ｖｉｎ−に接続される負ラインとの間には、バイパスコンデンサ３９ａ，３９ｂの直列回路と、発振回路３７ａ，３７ｂと、ＭＯＳＦＥＴ３８ａ，３８ｂの直列回路と接続される。各電源トランス５０の一次側コイルパターン５１の多段並列回路の第１端子は、ＭＯＳＦＥＴ３８ａ，３８ｂの接続点と接続され、多段並列回路の第２端子は、バイパスコンデンサ３９ａ，３９ｂの接続点と接続される。
【００３０】
各電源トランス５０の二次側コイルパターン５２，５３には、個別の整流出力回路４１が接続される。各整流出力回路４１は、整流ダイオード４２と平滑コンデンサ４３を備える。発振回路３７ａ，３７ｂは、所定の周期および所定のデューティ比を持ち、互いに逆位相のパルスを発生する。ＭＯＳＦＥＴ３８ａ，３８ｂは、発振回路３７ａ，３７ｂからの逆位相パルスに応じて交互にスイッチングし、各電源トランス５０の一次側コイルパターン５１に流れる電流をパルス状にスイッチングする。各電源トランス５０の一次側コイルパターン５１には、バイパスコンデンサ３９ａ，３９ｂによって分圧された電圧が、ＭＯＳＦＥＴ３８ａ，３８ｂの交互スイッチングにより正負電圧となって、一次側コイルパターン５１に印加される。各電源トランス５０は、一次側コイルパターン５１と二次側コイルパターン５２、５３の巻線比に応じた電圧に変換し、各整流出力回路４１に供給する。各整流出力回路４１で得られた正負の直流電圧は外部に供給される。なお、バイパスコンデンサ３９は、パルス状の電流がノイズとなって外部へ漏出するのを防止している。
【００３１】
図１１は、図９に示す電源トランスを図１０の電源装置に適用したときの二次側回路である。二次側コイルパターン５２，５３は互いに逆方向に巻回されているため、電源トランスに両極性の正負パルス電圧が印加された場合でも、コア部材７１の直流偏磁を防ぐことができる。図１１では、二次側コイルパターン５２，５３の二次側回路Ｓを、図６と同様に、両極性の整流回路として構成した場合を示したが、図７と同様に、マルチ電圧出力の整流回路として構成することも可能である。また、図８と同様に、スルーホール３２を介して引き出し線３３を設けることによって、外側にある二次側コイルパターン５３の巻線数を増やすことも可能である。
【００３２】
また、二次側コイルパターン５２，５３のパターン幅を広く設計することにより、多層プリント基板３０のパターンの投影面積を拡大することができるため、例えば、パワーモジュールの電源としてパワーモジュールに多層プリント基板３０を重ねて使用した場合、大電流を流すパワー半導体素子から放射される輻射ノイズを遮蔽するシールド板として機能させることができる。そのため、シールド板を省略、あるいは使用するシールド板の量を削減できる。
【００３３】
実施の形態２．
図１２は、二次側コイルパターン５２，５３のレイアウトのさらに他の例を示す平面図である。二次側コイルパターン５２，５３は、２本の平行パターンとして中央の貫通穴３１の周りに巻回される。二次側コイルパターン５２，５３の始端は共通接続され、スルーホール３２を介して引き出し線３３が設けられ、コモン端子ＳＣとして引き出される。平行パターンの一方は、二次側コイルパターン５２として機能し、その外端は、端子ＳＡとして引き出される。平行パターンの他方は、二次側コイルパターン５３として機能し、その外端は、端子ＳＢとして引き出される。こうして二次側コイルパターン５２の端子ＳＡおよびコモン端子ＳＣによって第１出力回路が形成される。また、二次側コイルパターン５３の端子ＳＢおよびコモン端子ＳＣによって第２出力回路が形成される。こうして得られた第１および第２出力回路は、図６と同様に両極性の整流回路として構成することが可能であり、あるいは、図７と同様にマルチ電圧出力の整流回路として構成することも可能である。
【００３４】
こうした構成により、実施の形態２と同様の効果が得られるとともに、二次側コイルパターン５２，５３の巻線数が同一になるため、高信頼性で、基板の部品実装密度の高い電源装置が実現できる。
【００３５】
また、図１２では２本の平行パターンを使用した場合を示したが、３本以上の平行パターンを使用して、マルチ電圧出力の整流回路として構成することも可能である。
【００３６】
実施の形態３．
図１３（ａ）は、一次側コイルパターン５１のレイアウトの他の例を示す平面図であり、図１３（ｂ）は、二次側コイルパターン５２，５３のレイアウトのさらに他の例を示す平面図である。図１４は、図１３（ａ）（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った電源トランス５０の断面図である。
【００３７】
図１４に示すように、多層プリント基板３０は、上から下へ向かって電気絶縁層、導体層ＭＡ、電気絶縁層、導体層ＭＢ、電気絶縁層という順に積層されている。電源トランス５０は、多層プリント基板３０の導体層ＭＡに配置された一次側コイルパターン５１と、多層プリント基板３０の導体層ＭＢに配置された二次側コイルパターン５２，５３と、一次側コイルパターン５１および二次側コイルパターン５２、５３と電磁結合するコア部材７１とで構成される。
【００３８】
本実施形態では、コア部材７１は、例えば、コ字状の分割コアに予め二分されており、多層プリント基板３０には、コ字状の分割コアに対応して２つの貫通穴３１が形成されており、多層プリント基板３０の両面側から各分割コアを貫通穴３１に装着すると、分割コアを一体化した環状のコア部材７１が完成する。
【００３９】
一次側コイルパターン５１は、図１３（ａ）に示すように、その大部分が導体層ＭＡ内に形成されており、左方の貫通穴３１を取り囲むように第１回転方向（例えば、時計回り）に巻回されたコイルパターン５１ａと、右方の貫通穴３１を取り囲むように、第１回転方向とは反対の第２回転方向（例えば、反時計回り）に巻回されたコイルパターン５１ｂとが直列接続されて構成される。コイルパターン５１ａの外端は、端子ＰＡとして引き出される。コイルパターン５１ａの内端は、スルーホール３２およびジャンパ線を介してコイルパターン５１ｂの外端と接続される。コイルパターン５１ｂの内端は、スルーホールおよびジャンパ線を介して端子ＰＢとして引き出される。
【００４０】
左方の二次側コイルパターン５２は、図１３（ｂ）に示すように、その大部分が導体層ＭＢ内に形成されており、図９と同様に、左方の貫通穴３１を取り囲むように第１回転方向（例えば、時計回り）に巻回している。二次側コイルパターン５２の内端は、スルーホール３２を介して別の導体層を通じて端子ＳＡとして引き出される。二次側コイルパターン５２の外端は、コモン端子ＳＣとして引き出される。二次側コイルパターン５３は、二次側コイルパターン５２の外端にある接続点３４から分岐して、第１回転方向とは反対の第２回転方向（例えば、反時計回り）に二次側コイルパターン５２の外周を取り囲むように巻回される。二次側コイルパターン５３の外端は、端子ＳＢとして引き出される。こうして左方の二次側コイルパターン５２の端子ＳＡおよびコモン端子ＳＣによって第１出力回路が形成される。また、左方の二次側コイルパターン５３の端子ＳＢおよびコモン端子ＳＣによって第２出力回路が形成される。
【００４１】
右方の二次側コイルパターン５２は、左方と同じパターン形状を有しており、図１３（ｂ）に示すように、その大部分が導体層ＭＢ内に形成されており、図９と同様に、左方の貫通穴３１を取り囲むように第１回転方向（例えば、時計回り）に巻回している。二次側コイルパターン５２の内端は、スルーホール３２を介して別の導体層を通じて端子ＳＡとして引き出される。二次側コイルパターン５２の外端は、コモン端子ＳＣとして引き出される。二次側コイルパターン５３は、二次側コイルパターン５２の外端にある接続点３４から分岐して、第１回転方向とは反対の第２回転方向（例えば、反時計回り）に二次側コイルパターン５２の外周を取り囲むように巻回される。二次側コイルパターン５３の外端は、端子ＳＢとして引き出される。こうして右方の二次側コイルパターン５２の端子ＳＡおよびコモン端子ＳＣによって第３出力回路が形成される。また、右方の二次側コイルパターン５３の端子ＳＢおよびコモン端子ＳＣによって第４出力回路が形成される。
【００４２】
こうした構成では、一次側コイルパターン５１は、２つの貫通穴３１の周りにそれぞれ２分割されたコイルパターン５１ａ，５１ａが互いに逆巻きで直列接続されて構成されるため、パワー半導体などからの放射ノイズが互いに逆向きの一次側コイルパターンを通ると、コイルパターンのノイズ電流が打ち消しあう方向に流れるため、ノイズ耐量を増加させることができる。また、二次側回路では、多層プリント基板３０の同じ導体層ＭＢにおいて４つの出力回路を形成することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図１５は、本発明に係るパワーモジュールの一例を示す分解斜視図である。パワーモジュールは、ベース基板４と、多層プリント基板３０と、ケース部材２０などを備える。
【００４４】
ベース基板４は、放熱性能の優れた電気絶縁層の上に配線パターンが形成され、例えば、アルミニウム基板、セラミック基板などで構成される。ベース基板４には、複数のパワー半導体素子、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)５と、複数のダイオード６と、複数の接続端子１３などが搭載される。ベース基板４は、通常、外部のヒートシンク（不図示）に搭載される。
【００４５】
ケース部材２０は、ベース基板４および多層プリント基板３０を所定の間隔で保持するために、ベース基板４の周囲を取り囲むように設けられる。
【００４６】
多層プリント基板３０には、ＩＧＢＴ５を個別に駆動するための複数のＩＧＢＴ駆動回路と、各駆動回路に対して個別に電力を供給するための複数の駆動用電源回路などが搭載され、図１５に示すように、例えば、発振回路３７、ＭＯＳＦＥＴ３８、バイパスコンデンサ３９、整流出力回路４１、駆動回路３６、トランジスタ４５、電源トランス５０などの各種回路素子が搭載される。
【００４７】
ベース基板４には、多数の接続端子１３が立設しており、多層プリント基板３０をケース部材２０に収納した状態でベース基板４の配線パターンと多層プリント基板３０の配線パターンとを電気接続するために用いられる。
【００４８】
ケース部材２０には、多数のモジュール端子２１が配置され、外部回路と電気接続するために用いられる。
【００４９】
なお、図１５では、内部構造を説明するために多層プリント基板３０を上方に取り外した様子を示しているが、実際の多層プリント基板３０は、ケース部材２０の内部に収納されるとともに、ベース基板４と多層プリント基板３０との間の内部空間および多層プリント基板３０の上面側には樹脂封止材２５が注入されて、モジュール全体がモールド封止される。
【００５０】
このパワーモジュールの電源トランス５０として、実施の形態１〜３で説明した本発明に係る電源装置を採用することによって、パワーモジュールの小型化、薄型化が可能になる。
【００５１】
また、多層プリント基板３０に高耐熱仕様のものを採用し、電源トランス５０を使用することで、はんだ付け箇所を必要としない構成であるため、はんだクラックによる不良が発生せず、高温モジュール内でも使用可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
４  ベース基板、  ５  ＩＧＢＴ、  ６  ダイオード、  １３  接続端子、
２０  ケース部材、  ２１  モジュール端子、  ２５  樹脂封止材
３０  多層プリント基板、  ３１  貫通穴、  ３２  スルーホール、
３３  引き出し線、  ３４  接続点、  ３６  駆動回路、
３７  発振回路、  ３８  ＭＯＳＦＥＴ、  ３９  バイパスコンデンサ、
４１  整流出力回路、  ４２  整流ダイオード、  ４３  平滑コンデンサ
４５  トランジスタ、  ５０  電源トランス、  ５１  一次側コイルパターン、
５２，５３  二次側コイルパターン、  ７１  コア部材、
ＭＡ，ＭＢ  導体層、  Ｐ  一次側回路、  ＰＡ，ＰＢ  端子、
Ｓ  二次側回路、  ＳＡ，ＳＢ  端子、  ＳＣ  コモン端子。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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