(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、
前記トランスの一次側に接続され、前記トランスに供給する直流をスイッチングしてパルス状信号にするスイッチング素子を有する入力回路と、
前記トランスの二次側に接続され、前記トランスから出力されたパルス状信号を整流、平滑する第１の整流・平滑回路と、
前記トランスの二次側に接続され、前記トランスから出力されたパルス状信号を整流、平滑する第２の整流・平滑回路と、
前記第２の整流・平滑回路の出力電圧と基準電圧との誤差を検出し、該誤差に応じたリセット信号を出力する制御回路と、
前記制御回路から出力されたリセット信号に基いて、前記第２の整流・平滑回路の出力電圧を一定化するように、前記第２の整流・平滑回路に入力される電力を制御する可飽和リアクトルを含む磁気増幅器とを具備し、
前記磁気増幅器および前記制御回路は、前記トランスが実装されている主基板とは別の従基板に実装されており、かつ前記従基板は前記主基板に実装されていることを特徴とする多出力直流安定化電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の多出力直流安定化電源装置において、
前記可飽和リアクトルは、その磁路方向の面が前記従基板の基板面に対して平行となるように実装されていることを特徴とする多出力直流安定化電源装置。
【請求項３】
請求項１記載の多出力直流安定化電源装置において、
前記可飽和リアクトルは、その磁路方向の一方の面が前記従基板の基板面と接するように、前記従基板に装着されたトロイダル形状の可飽和コアと、前記可飽和コアによる磁路と略直交するように設けられた電流路とを具備し、かつ前記電流路の一部が前記従基板に設けられた導体回路で構成されていることを特徴とする多出力直流安定化電源装置。
【請求項４】
請求項３記載の多出力直流安定化電源装置において、
前記可飽和リアクトルの電流路は、前記従基板の裏面側に設けられた導体回路と、前記可飽和コアによる磁路を跨ぐように前記従基板に装着され、前記導体回路と電気的に接続された平板導体とにより構成されていることを特徴とする多出力直流安定化電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可飽和リアクトルを用いて出力電圧を制御する磁気増幅器式のコンバータ装置を用いた多出力直流安定化電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源または直流電源から安定化直流電圧を得る直流安定化電源装置としては、出力電圧の多出力化への対応および高信頼性化等を図る上で、出力制御に可飽和リアクトルを用いた磁気増幅器式のコンバータ装置を使用したものが増えつつある。
【０００３】
上述した磁気増幅器式コンバータ装置を用いた直流安定化電源装置は、直流電源から供給された直流電力、または交流電源から供給された交流電力を整流、平滑して得た直流電力を、メイントランスの一次側に接続されたスイッチング素子によりスイッチングしてパルス状信号とし、このパルス状信号をメイントランスを介してその二次側に供給すると共に、磁気増幅器としての可飽和リアクトルを通して整流・平滑回路に送り、この整流・平滑回路（出力回路）でパルス状信号を整流、平滑して直流電圧を出力するものである。
【０００４】
この際、制御回路で出力回路の出力電圧と基準電圧とを比較してその誤差を検出し、当該誤差に応じたリセット電流を可飽和リアクトルに流して磁束リセット量を制御することによって、整流・平滑回路（出力回路）から出力される直流電圧を一定化している。磁気増幅器の制御回路は、基準電圧を生成して出力電圧と比較するシャントレギュレータ、抵抗、リセット電流を出力する制御トランジスタ等により構成されている。
【０００５】
ところで、従来の磁気増幅器式コンバータ装置においては、図１０に示すように、メイントランスＴが実装されている主基板１上に、磁気増幅器としての可飽和リアクトルＳＲや、磁気増幅器の制御回路を構成するシャントレギュレータＩＣ、抵抗Ｒ、制御トランジスタＱ等を実装している。また、可飽和リアクトルＳＲには、通常、絶縁コーティング等を施した可飽和コアに銅線を巻回したものや可飽和コアに絶縁被覆銅線を巻線したもので用いられている。
【０００６】
ここで、可飽和コアとしては一般的に導電性の軟磁性体からなるリング状のトロイダルコアが使用されており、このような可飽和コアに巻線を施して可飽和リアクトルを作製しているため、上述したように巻線に絶縁被覆銅線を用いたり、あるいは可飽和コア自体を絶縁コーティングや絶縁ケース等で絶縁被覆する必要がある。
【０００７】
また、絶縁被覆銅線を使用する場合には、絶縁被覆により線径が増大した銅線を所定量巻回するために、それに応じた空芯部径を有する可飽和コアを使用しなければならない。一方、絶縁コーティングや絶縁ケースを使用する場合には、絶縁コーティングした後、あるいは絶縁ケースに挿入した後に巻線を施すため、これら絶縁コーティングや絶縁ケースには巻線作業に耐え得る機械的強度を満足する程度の厚さが必要となる。
【０００８】
上述した巻線構造や可飽和コアの絶縁被覆等に起因して、可飽和リアクトルは他の制御部品に比べ、全体の寸法が大きいという難点を有している。加えて、比較的大きな電流を流す必要がある場合には、巻線径を太くしなければならず、より一層可飽和リアクトルは大型化してしまう。このようなことから、上述した従来の主基板１上に可飽和リアクトルＳＲ、シャントレギュレータＩＣ、抵抗Ｒ、制御トランジスタＱ等を平面的に実装する方式では、特に可飽和リアクトルＳＲにより実装面積が増大し、結果としてコンバータ装置の大型化、ひいては直流安定化電源装置の大型化を招いている。
【０００９】
また、上述したようなリング状のトロイダルコアからなる可飽和コアに巻線を施した可飽和リアクトルは、その構造に起因して、図１０に示したように主基板１上にリング状のトロイダルコアが立設する（リング状コアの側面が主基板１に対して略垂直となる）ように実装しなければならない。このため、従来の実装方式では可飽和コアと主基板との接触面積が極めて小さく、可飽和リアクトルで発生した熱の逃げ場が少ないという難点がある。このようなことから、従来の可飽和リアクトルを用いたコンバータ装置、さらには直流安定化電源装置は、熱安定性が低いという問題を有している。
【００１０】
さらに、比較的大きな電流を流す必要がある場合には、巻線径を太くしなければならない。このため、可飽和コアに巻線を施す際に生じる応力が大きくなり、可飽和リアクトルの磁気特性に悪影響を及したり、さらには変形が生じたり、最悪の場合には巻線を施すことができないというような問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のコンバータ装置においては、他の制御部品に比べて部品寸法が大きい可飽和リアクトルに起因して、平面実装方式では実装面積が増大すると共に、実装空間を効率よく利用することができず、その結果としてコンバータ装置の大型化、ひいては直流安定化電源装置の大型化を招いていた。
【００１２】
また、従来の可飽和リアクトルを用いた平面実装方式では、可飽和リアクトルで発生した熱を効率よく放散することができず、このために従来のコンバータ装置、さらには直流安定化電源装置は熱安定性が低いという問題を有していた。さらに、比較的大きな電流を流す必要がある場合には、巻線径を太くしなければならず、このために巻線応力が増大して、可飽和リアクトルの磁気特性に悪影響を及したり、さらには変形や最悪巻線ができないというような問題があった。
【００１３】
上述したような問題はコンバータ装置に限らず、可飽和リアクトルのようにトロイダルコア等の磁気コアを有する磁気部品を用いた各種制御装置においても生じている。
【００１４】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、可飽和リアクトルやその周辺部品の実装効率を高めることによって、小型化を達成したコンバータ装置およびそれを用いた多出力直流安定化電源装置を提供することを目的としている。また本発明の他の目的は、可飽和リアクトルからの放熱効率を改善することにより、熱安定性を高めたコンバータ装置およびそれを用いた多出力直流安定化電源装置、さらには比較的大きな電流への対応を図ったコンバータ装置およびそれを用いた多出力直流安定化電源装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の多出力直流安定化電源装置は、請求項１に記載したように、トランスと、前記トランスの一次側に接続され、前記トランスに供給する直流をスイッチングしてパルス状信号にするスイッチング素子を有する入力回路と、前記トランスの二次側に接続され、前記トランスから出力されたパルス状信号を整流、平滑する第１の整流・平滑回路と、前記トランスの二次側に接続され、前記トランスから出力されたパルス状信号を整流、平滑する第２の整流・平滑回路と、前記第２の整流・平滑回路の出力電圧と基準電圧との誤差を検出し、該誤差に応じたリセット信号を出力する制御回路と、前記制御回路から出力されたリセット信号に基いて、前記第２の整流・平滑回路の出力電圧を一定化するように、前記第２の整流・平滑回路に入力される電力を制御する可飽和リアクトルを含む磁気増幅器とを具備し、前記磁気増幅器および前記制御回路は、前記トランスが実装されている主基板とは別の従基板に実装されており、かつ前記従基板は前記主基板に実装されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の多出力直流安定化電源装置は、さらに請求項２に記載したように、前記可飽和リアクトルは、その磁路方向の面が前記従基板の基板面に対して平行となるように実装されていることを特徴としている。またさらに、請求項３に記載したように、前記可飽和リアクトルは、その磁路方向の一方の面が前記従基板の基板面と接するように、前記従基板に装着されたトロイダル形状の可飽和コアと、前記可飽和コアによる磁路と略直交するように設けられた電流路とを具備し、かつ前記電流路の一部が前記従基板に設けられた導体回路で構成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、上記した請求項３記載の多出力直流安定化電源装置は、さらに請求項４に記載したように、前記可飽和リアクトルの電流路は、前記従基板の裏面側に設けられた導体回路と、前記可飽和コアによる磁路を跨ぐように前記従基板に装着され、前記導体回路と電気的に接続された平板導体とにより構成されていることを特徴としている。
【００２０】
本発明の多出力直流安定化電源装置においては、磁気増幅器としての可飽和リアクトルとその制御回路を主基板とは別の従基板に実装し、この従基板を主基板に実装しているため、従来の平面のみであった実装スペースを、縦型にして高さ方向の実装スペースを有効に利用することが可能となる。また、従基板に可飽和リアクトルとその制御回路を一括実装して一体化しているため、実装が極めて簡単になる共に、実装面積も低減することができる。これらによって、コンバータ装置およびそれを用いた多出力直流安定化電源装置の小型化を達成することが可能となる。
【００２１】
また、請求項２記載の多出力直流安定化電源装置においては、可飽和リアクトルをその磁路方向の面が従基板の基板面に対して平行となるように実装しているため、可飽和リアクトルから基板への放熱面積を大幅に増やすことができる。従って、可飽和リアクトルで生じた熱を基板に効率よく逃がすことが可能となり、コンバータ装置およびそれを用いた多出力直流安定化電源装置の熱安定性を高めることができる。
【００２２】
請求項３記載の多出力直流安定化電源装置においては、可飽和リアクトルを構成する可飽和コアの一方の面が基板面と接するように従基板に装着していると共に、可飽和リアクトルの電流路の一部を従基板に設けられた導体回路で構成しており、さらに請求項４記載の多出力直流安定化電源装置においては、可飽和リアクトルの電流路を上記導体回路とそれに電気的に接続された平板導体とで構成しているため、可飽和リアクトルを小型化することができる。これによって、実装面積をより一層低減することが可能となる。さらに、導体回路と平板導体で電流路を構成することによって、電流容量が稼げると同時に表面積が増えるため、発熱の低下と放熱効果の増大を実現することができる。また、比較的大きな電流に対しても容易に対応することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明を多出力コンバータ装置（以下、単にコンバータ装置と記す）およびそれを用いた多出力直流安定化電源装置（以下、単に安定化電源装置と記す）に適用した一実施形態の構成を示す回路図である。
【００２５】
同図に示すように、この実施形態の安定化電源装置は、メイントランスＴと、メイントランスＴの一次巻線Ｌｐに接続された入力回路１１と、メイントランスＴの共通の二次巻線Ｌｓの両端に各々接続された第１の出力回路（第１の整流・平滑回路）１２および第２の出力回路（第２の整流・平滑回路）１３とを有している。なお、第２の出力回路１３はこの実施形態のコンバータ装置により構成されているものである。
【００２６】
入力回路１１は、入力された交流を全波整流して直流に変換する 4つのダイオードから構成されるブリッジ回路１４と、全波整流後の直流を平滑化するコンデンサＣ１と、メイントランスＴの一次巻線Ｌｐに供給する直流電力を高周波でスイッチングしてパルス状信号にするトランジスタ等のスイッチング素子Ｑとから構成され、スイッチング素子Ｑの一定周期におけるパルスＯＮ幅（デューティ比）を制御するＰＷＭ制御回路１５と接続されている。
【００２７】
第１の出力回路（主出力回路）１２は、メイントランスＴの二次巻線Ｌｓに出力されたパルス状信号を整流、平滑して、例えば5Vの直流電圧を得る整流ダイオードＤ１、Ｄ２、チョークコイルＬ１およびコンデンサＣ２と、ノイズを低減するための可飽和リアクトルＳＲ01とから構成されている。そして、この第１の出力回路１２には、その出力電圧と内部の基準電圧とを比較して誤差信号を出力するコンパレータ１６と、コンパレータ１６の誤差信号をＰＷＭ制御回路１５に帰還するフォトカプラ１７等が接続されている。このように、第１の出力回路１２からの出力電圧はＰＷＭ制御される。
【００２８】
第２の出力回路（従出力回路）１３は、この実施形態のコンバータ装置を構成するものであって、メイントランスＴの二次巻線Ｌｓに出力されたパルス状信号に対してリアクタンスとして働き、パルス状信号の入力制御を行う磁気増幅器としての可飽和リアクトルＳＲを介し、入力制御されたパルス状信号を整流、平滑して、例えば3.3Vの直流電圧を得るダイオードＤ３、Ｄ４、チョークコイルＬ２およびコンデンサＣ３と、ノイズを低減するための可飽和リアクトルＳＲ02とから構成されている。この第２の出力回路１３には、その出力電圧と内部の基準電圧との誤差を検出し、この誤差に応じたリセット信号（例えばリセット電流）を、抵抗Ｒ１および逆流防止用のダイオードＤ５を通じて可飽和リアクトルＳＲに供給する制御回路１８が接続されている。
【００２９】
上述したコンバータ装置および安定化電源装置の具体的な構成は、図２に示すように、磁気増幅器としての可飽和リアクトルＳＲと抵抗Ｒ１およびダイオードＤ５を含む制御回路１８とを、従基板に一括実装して一体化部品（磁気増幅器部品）１９とし、これをメイントランスＴが実装された主基板１に搭載（実装）している。すなわち、図３および図４の回路図に示されるように、可飽和リアクトルＳＲ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ５および制御回路１８は、一体化部品１９として第２の出力回路１３に組込まれている。なお、図３はこの実施形態のコンバータ装置の構成を示す回路図、図４はそれに用いられた一体化部品１９の構成を示す回路図である。
【００３０】
図４に示すように、制御回路１８は主として、基準電圧を生成するシャントレギュレータＩＣ１１および、この基準電圧と出力電圧との差に基いてリセット電流を可飽和リアクトルＳＲに帰還させる制御トランジスタＱ１１等から構成されている。なお、基準電圧を得る手段としてはツェナーダイオードを使用することも可能である。
【００３１】
一体化部品１９は、磁気増幅器としての可飽和リアクトルＳＲの両端（メイントランスＴの出力側とダイオードＤ３側）の端子ｔ1 、ｔ2 と、出力電圧を検出するプラス・マイナス 2本の端子ｔ3 、ｔ4 の計 4本のリード端子を有する。例えば、リード端子ｔ2 、ｔ3 間に外部抵抗を接続することで、リセット電流を変えることができる。さらに、リード端子ｔ3 、ｔ4 間に抵抗を設けて出力調整したり、可飽和リアクトルの負担を軽減することができる。
【００３２】
さらに、一体化部品１９は、樹脂モールドもしくは樹脂ケースで覆うことが好ましい。これにより、絶縁性を向上させることができると共に、温度分布の均一化を図ることが可能となる。なお、一体化部品１９は図２に示したピン実装部品に限らず、面実装部品として用いることも可能である。ただし、実装面積の低減および実装空間の効率利用を図る上で、ピン実装部品とすることが好ましい。
【００３３】
上述したコンバータ装置および安定化電源装置においては、磁気増幅器としての可飽和リアクトルＳＲ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ５および制御回路１８を、予め従基板に一括実装して一体化部品１９とし、これを主基板１に実装しているために、磁気増幅器とその制御回路の実装が極めて容易となる。そして、上述した各部品を実装した従基板が主基板１に対して垂直配置されるように、一体化部品１９を主基板１に対して実装することによって、従来の平面のみであって実装スペースを、縦型にして高さ方向の実装スペースを有効に利用することが可能となり、磁気増幅器やその制御回路の実装面積を大幅に低減することができる。従って、コンバータ装置および直流安定化電源装置の小型化を達成することが可能となる。
【００３４】
この実施形態のコンバータ装置および安定化電源装置の動作は以下の通りである。すなわち、入力回路１１に入力された交流は、ブリッジ回路１４にて全波整流されて直流に変換された後、コンデンサＣ１にて平滑化される。この直流はスイッチング素子Ｑの高周波スイッチングによりパルス状信号となって、メイントランスＴの一次巻線Ｌｐに供給され、二次巻線Ｌｓに変圧されたパルス状信号となって出力される。
【００３５】
第１の出力回路１２は、メイントランスＴより出力されたパルス状信号をダイオードＤ１、Ｄ２にて全波整流後、チョークコイルＬ１およびコンデンサＣ２にて整流、平滑化して、例えば5Vの直流電圧を負荷に供給する。ここで、第１の出力回路１２の出力電圧は抵抗Ｒ２、Ｒ３に分圧されてコンパレータ１６に入力される。コンパレータ１６は検出された出力電圧と内部の基準電圧とを比較し、その誤差信号をフォトカプラ１７を通じてＰＷＭ制御回路１５に帰還する。ＰＷＭ制御回路１５は誤差信号に基いて、スイッチング素子Ｑに供給する駆動パルス信号のパルスＯＮ幅（デューティ比）を制御する。これによって、第１の出力回路１２の出力電圧の安定化制御が実行される。
【００３６】
一方、第２の出力回路１３において、メイントランスＴより出力されたパルス状信号のうち、一方のダイオードＤ３を導通するパルス状信号は可飽和リアクトルＳＲによりパルス幅が制御された後、他方のダイオードＤ４を導通するパルス状信号と共に、チョークコイルＬ２およびコンデンサＣ３にて平滑化され、例えば3.3Vの直流電圧となって負荷に与えられる。ここで、第２の出力回路１３の出力電圧は、制御回路１８にて内部の基準電圧と比較され、その誤差信号は抵抗Ｒ１および逆流防止用のダイオードＤ５を通じて、リセット電流として可飽和リアクトルＳＲに送られる。
【００３７】
可飽和リアクトルＳＲは、リセット電流によりスイッチング素子ＱがＯＦＦの期間に飽和前の状態まで磁化され、スイッチング素子ＱがＯＮした後のメイントランスＴの二次巻線Ｌｓからのパルス状信号の流れ込みを磁化の度合いに応じた時間だけ阻止する。上記時間が経過すると、メイントランスＴの二次巻線Ｌｓからのパルス状信号により可飽和リアクトルＳＲは飽和し、インダクタンスが減少してパルス状信号をダイオードＤ３に通過させる。このように可飽和リアクトルＳＲに流すリセット電流を制御してダイオードＤ３を導通するパルス状信号の阻止時間を制御することにより、第２の出力回路１３の出力電圧が制御される。すなわち、可飽和リアクトルＳＲは制御回路１８からのリセット電流により磁束リセット量が制御され、この磁束リセット量に応じて二次巻線Ｌｓからのパルス状信号の流れ込み量、すなわち出力電圧が制御される。
【００３８】
なお、第１の出力電圧の定電圧制御はＰＷＭ制御に限らず、他のどのような方式であってもよし、一次側のスイッチング駆動方式に関しても自励・他励を問わない。さらに、本発明はフォワード方式に限らず、フライバック方式やＲ．Ｃ．Ｃ方式等にも適用可能である。この場合、平滑回路のチョークコイルが不要になるだけで、磁気増幅器とその周辺回路、すなわち一体化部品１９の構成は変更する必要がない。
【００４０】
次に、一体化部品１９の具体的な構成について、図５ないし図７を参照して説明する。これらの図に示すように、磁気増幅器としての可飽和リアクトル（ＳＲ）２０は、その磁路方向に沿った面が従基板２１の基板面に対して平行となるように実装されている。これにより、可飽和リアクトル２０から従基板２１への放熱面積を大幅に増やすことができる。
【００４１】
ここで、可飽和リアクトル２０は、トロイダル形状の可飽和コア（リング状磁気コア）２２と、この磁気コア２２による磁路と略直交するように設けられた電流路とから構成されており、これらのうち可飽和コア２２は磁路方向に沿った一方の平面、すなわちリングコアの一方の側面が従基板２１の基板面と接するように装着されている。電流路は、従基板２１の裏面側の導体回路２３と、可飽和コア２２による磁路を跨ぐように、従基板２１の表面側に装着され、上記裏面側の導体回路２３と電気的に接続された平板導体２４とによって構成されている。
【００４２】
すなわち、裏面側に所定の導体回路２３が形成された従基板２１上に、トロイダル形状を有する可飽和コア２２を直接装着し、この可飽和コア２２に対してその磁路を跨ぐように断面コ字状とした扇状の平板導体２４を被せる。断面コ字状の平板導体２４は、その両端部に接続部２４ａをそれぞれ有しており、これら接続部２４ａが裏面側に達するように従基板２１に装着され、これら接続部２４ａと裏面側の導体回路２３とが半田付け等で電気的に接続されている。導体回路２３と平板導体２４とは、導体回路２３の入・出力端２３ａ、２３ｂに対して直列となるように接続されている。導体回路２３の入・出力端２３ａ、２３ｂにはそれぞれリード端子ｔ1 、ｔ2 として、リードピン２５、２６が接続されている。可飽和コア２２には、低損失、高角形比のアモルファス磁性合金、例えばＣｏ基アモルファス合金を使用することが好ましい。これにより、発熱量および電圧降下を低減することができる。また、可飽和コア２２を従基板２１に固定し、絶縁距離を保つように平板導体２４を装着する場合、これらの間に絶縁被膜等を介在させる必要はなく、可飽和リアクトル２０をより小型化することができる。なお、可飽和コア２２を平板導体２４で固定する場合には、これらの少なくとも一方に絶縁層を設ければよい。
【００４３】
また、従基板２１としては両面実装のプリント基板が好適であるが、セラミック基板やアルミ基板等を使用してもよく、このような場合にはより一層放熱性を高めることができる。さらに、一体化部品１９にヒートシンク等を取り付けてもよい。
【００４４】
上述したように、トロイダル形状の可飽和コア２２に対して、導体回路２３と平板導体２４とで電流路を形成する、すなわち巻線を施すことによって、一般的な銅線等を巻き付けて巻線を施したコイルに比べて、表面実装が極めて容易となるだけでなく、可飽和リアクトル２０の小型化および薄型化が図れる。従って、可飽和リアクトル２０自体の実装面積を低減することが可能となる。
【００４５】
そして、可飽和コア２２を従基板２１の基板面と接するように装着することが可能となるため、従来方式に比べて基板に対する設置面積が増加し、可飽和リアクトル２０で生じた熱を効率よく従基板２１に逃がすことができる。また、電流路と可飽和コア２２とが直接接しないようにすればその影響もない。さらに、電流路の一部を平板導体２４で構成することにより、電流容量が稼げると同時に、表面積が増えるため、発熱の低下と放熱効果の増大を実現することができる。これらによって、可飽和リアクトル２０からの放熱効率を大幅に高めることができるため、可飽和リアクトル２０をするコンバータ装置、およびそれを用いた安定化電源装置の熱安定性、ひいては熱安定性に基く信頼性を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、電流路を導体回路２３と平板導体２４とで構成することによって、従来方式のように巻線応力の増大等を招くことなく、比較的大きな電流を流す場合に対しても容易に対応することができる。従って、このような場合にも可飽和リアクトル２０の性能低下等を招くことがないため、コンバータ装置およびそれを用いた安定化電源装置の安定性や効率等を高めることが可能となる。さらに、平板導体２４の形状等によっては、実装の自動化等も可能となる。
【００４７】
従基板２１の他の部分には、抵抗Ｒ１および逆流防止用のダイオードＤ５を含む制御回路１８が実装されている。図５において、２７はシャントレギュレータ（ＩＣ１１）、２８は制御トランジスタ（Ｑ１１）である。これらシャントレギュレータ２７や制御トランジスタ２８等を有する制御回路１８には、リード端子ｔ3 、ｔ4 として、リードピン２９、３０が接続されている。
【００４８】
ここで、可飽和リアクトル２０とシャントレギュレータ２７とは、従基板２１の両端に設置することが好ましい。このように、シャントレギュレータ２７を発熱量の比較的大きい可飽和リアクトル２０から離して設置することによって、シャントレギュレータ２７への熱の影響を少なくすることができる。従って、より一層出力電圧の安定性を高めることができる。なお、制御回路１８中の基準電圧を得る手段として、ツェナーダイオードを使用する場合においても、定電圧ダイオードとトランジスタの温度係数に影響するため、可飽和リアクトルからの距離をとることが望ましい。
【００４９】
そして、上述した各部品が実装された従基板２１を、例えば樹脂モールドや樹脂ケースで一体的に覆うことによって、磁気増幅器としての可飽和リアクトル２０とその周辺部品を一体化した一体化部品１９が構成されている。このような一体化部品１９を、前述したようにメイントランスＴが実装された主基板１に搭載（実装）することによって、コンバータ装置およびそれを用いた安定化電源装置が構成されている。
【００５０】
【実施例】
次に、本発明の実施例およびそのに評価結果について述べる。
【００５１】
図１、図３および図４に回路構成を示した多出力のコンバータ装置およびそれを用いた安定化電源装置を作製した。具体的には、145kHz動作の 2出力スイッチング電源を使用し、出力は5Vおよび3.3Vとした。本発明のコンバータ装置は3.3Vの出力の制御を行うものとした。5V側出力は一次側にフィードバックし、一次側のスイッチング素子にてΡＷＭ制御を行う構成とした。定格電流は、5Vは 1.5〜 10A、3.3Vは 0〜 10Aとした。
【００５２】
磁気増幅器部品としての一体化部品１９は、図５、図６および図７に示したように、可飽和コア２２としてＣｏ基アモルファス合金を使用したトロイダルコアを使用し、これに薄い絶縁層を塗布した後に平板導体２４で固定して作製した。可飽和コアには外径12mm、内径 8mm、高さ 4.5mmのトロイダルコアを用い、その表面に薄い絶縁層を設けて使用した。平板導体２４は 6ターンに設定し、 0.8mm厚の銅板を扇状（約55゜）に加工したものを 6個用意した。これらを可飽和コア２２を固定するように実装し、半田付けした。実装は面実装対応の部品を採用して両面実装とした。
【００５３】
従基板２１には 1.6mmのプリント基板（ガラスエポキシ基板）を採用した。大きさは横35mm×縦21mmで、部品実装後の高さはコア部が一番高く 9mmであった。従って、実装体積は 6.6cm3 であった。これに対して、従来方式による場合、同形状の可飽和コアを樹脂ケースに入れ、線径 1mmのワイヤを 2本パラレルで 6ターン施すと、可飽和リアクトルのみで高さ12mmとなる。実装時は外径が高さ寸法となり19mmとなる。その結果、実装スペースとしては11cm3 となった。このように、この実施例の可飽和リアクトルおよびそれを用いた一体化部品は、実装スペースを有効活用しており、高密度実装さらには装置の小型化が達成されていることを確認した。
【００５４】
また、この実施例の安定化電源装置を動作させたところ、電圧精度は図８に示すように±1%以内の高精度が達成されていることを確認した。図８では可飽和性のフェライトコアを使用した場合と比較したが、フェライト材では 0〜 10Aの範囲において、無負荷では電圧が跳ね上がり、定格負荷では規定の3.3Vを大きく下まわり、8Aまでしか定格が得られなかった。これは、高角形比のアモルファスコアを採用したことによる。直流角形比はフェライト85％対し、本実施アモルファスは93％であった。
【００５５】
そして、この実施例の安定化電源装置と上記した従来方式の可飽和リアクトルを用いた安定化電源装置（従来例）とを使用して、可飽和リアクトル部（リード端子ｔ1 −ｔ2 間）に直流電流を流した時の温度上昇を測定した。その結果を図９に示す。図９から明らかなように、実施例の安定化電源装置によれば、 10A時に従来装置に対して 325の温度低減が認められた。従来の巻線では断面積が 1.7mm2 であるのに対し、この実施例の平板導体の平均断面積は 3mm2 と約 2倍の容量を有している。また、平板導体が固定されるので、巻線間容量等のばらつきも少なくすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンバータ装置および直流安定化電源装置によれば、装置構成が極めて簡単になると共に、装置の小型化を図ることが可能となる。さらに、可飽和リアクトルによる発熱量の低減や放熱性の改善等を図ることができるため、コンバータ装置および直流安定化電源装置の熱安定性およびそれに基く信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を多出力コンバータ装置およびそれを用いた多出力直流安定化電源装置に適用した一実施形態の構成を示す回路図である
【図２】  図１に示すコンバータ装置および直流安定化電源装置の具体的な構成例を模式的に示す図である。
【図３】  図１に示す実施形態のコンバータ装置の回路図である。
【図４】  図３に示すコンバータ装置に用いた一体化部品の構成を示す回路図である
【図５】  一体化部品の構成例を示す図である
【図６】  図５に示す一体化部品に用いた可飽和リアクトルの要部構成を示す斜視図である。
【図７】  図５に示す一体化部品に用いた可飽和リアクトルの構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
【図８】  本発明の実施例による直流安定化電源装置の制御特性をフェライトコアを用いた場合と比較して示す図である。
【図９】  本発明の実施例による直流安定化電源装置の温度上昇特性を従来例と比較して示す図である。
【図１０】  従来の安定化電源装置の要部を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１………主基板
１１……入力回路
１３……第２の出力回路
１８……制御回路
１９……一体化部品
２０……可飽和リアクトル（ＳＲ）
２１……従基板
２２……可飽和コア
２３……導体回路
２４……平板導体
Ｔ………メイントランス
Ｑ………スイッチング素子
【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】
0003809000.tif 000007
【図７】
0003809000.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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