(57)【要約】  変圧器装置は、磁気的に結合された１次巻線と２次巻線を含む。変圧器装置はまた、１次巻線の端子と２次巻線の端子との間にリンクを提供するように回路化される補償装置を含む。補償装置は、１次巻線および２次巻線を通る磁束の変化により、補償装置に電圧を誘導するように構成される。補償装置は、ＤＣ電流を遮断し、誘導電圧によって生じる電流を流すように構成される少なくとも１つの結合コンデンサを含む。補償装置は、誘導電圧によって生じる電流を使用して、１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量によって生じる電流を少なくとも部分的に補償するように構成される。
2020537821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器装置であって、
１次巻線と２次巻線と補償装置とを備え、
前記１次巻線および前記２次巻線は磁気的に結合され、
前記補償装置は、前記１次巻線の端子と前記２次巻線の端子との間にリンクを提供するように回路化され、
前記補償装置は、前記１次巻線および前記２次巻線を通る磁束の変化が、前記補償装置に電圧を誘導するように構成され、
前記補償装置は、直流を遮断し、誘導された前記電圧によって生じる電流を流すように構成される少なくとも１つの結合コンデンサを有し、
前記補償装置は、前記１次巻線と前記２次巻線との間の巻線間容量によって生じる電流を少なくとも部分的に補償するように構成される、
変圧器装置。
【請求項２】
前記巻線は、平面変圧器の一部である、
請求項１に記載の変圧器装置。
【請求項３】
前記１次巻線および／または前記２次巻線は中央タップされる、
請求項１または請求項２に記載の変圧器装置。
【請求項４】
前記中央タップは基準電位ノードである、
請求項３に記載の変圧器装置。
【請求項５】
前記１次巻線および前記２次巻線は、少なくとも一巻きの少なくとも１つのコイルを有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項６】
前記１次巻線および前記２次巻線は、多層構造の異なる層に配置される複数のコイルを有し、巻線を形成する前記異なるコイルは、磁束導体の周りに延びる、
請求項５に記載の変圧器装置。
【請求項７】
前記１次巻線および前記２次巻線は、前記磁束を誘導するように構成されるＥコアを使用して結合される、
請求項１から６のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項８】
前記補償装置によって提供される前記リンクは、前記１次巻線の端子と前記２次巻線の端子との間のＤＣ遮断ＡＣリンクである、
請求項１から７のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項９】
前記補償装置は、結合コンデンサと直列のワイヤを有する、
請求項１から８のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項１０】
前記補償装置の前記ワイヤは、コイルが配置される平面に垂直な前記１次巻線の前記コイルの投影に完全に配置される少なくとも半分の巻線を有する、
請求項９に記載の変圧器装置。
【請求項１１】
前記ワイヤは、前記１次巻線および前記２次巻線を通る磁束の前記変化が、前記ワイヤの両端間に電圧を誘導するように巻き付けられる、
請求項９または１０に記載の変圧器装置。
【請求項１２】
前記ワイヤは、前記１次巻線および前記２次巻線が配置される磁気コアを少なくとも部分的に囲むように配置される、
請求項９から１１のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項１３】
前記補償装置の前記ワイヤの前記巻線の方向は、前記補償装置の誘導された前記電圧によって生じる前記電流の極性が、前記１次巻線と前記２次巻線との間の巻線間容量によって生じる前記電流の前記極性とは反対になるように構成される、
請求項１０に記載の変圧器装置。
【請求項１４】
前記補償装置の前記結合コンデンサは、前記補償装置に誘導される前記電圧によって生じ、前記２次巻線に供給される電流が、巻線間コンデンサによって生じる前記電流の大きさの少なくとも５０％の大きさを備えるように、選択される容量を有する、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項１５】
前記補償装置の一方は、前記１次巻線の端子に結合され、前記補償装置の他方の側は、前記２次巻線の端子に結合される、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項１６】
前記補償装置の前記結合コンデンサは、前記結合コンデンサと前記２次巻線の前記端子との間の距離が、前記結合コンデンサと前記１次巻線の前記端子との間の距離より小さくなるように配置される、
請求項１５に記載の変圧器装置。
【請求項１７】
前記１次巻線および前記２次巻線は、Ｅコアの中央脚の周りに配置され、プリント回路基板上に配置されるコイルにより形成され、前記補償装置は、少なくとも前記中央脚と他の脚の１つとの間のスペースを通って延びるワイヤと、前記補償装置の前記１次巻線への接続と、前記補償装置の前記２次巻線への接続を有し、前記Ｅコアの両側に隣接して配置されて、前記補償装置は、少なくとも１つの結合コンデンサを含むプリント回路基板上の単一のワイヤトレースを有する、
請求項１から１６のいずれか一項に記載の変圧器装置。
【請求項１８】
回路装置であって、
１次回路の一部である１次巻線と、
２次回路の一部である２次巻線とを備え、
前記１次巻線および前記２次巻線は磁気的に結合され、
補償装置を備え、
前記補償装置は、前記１次回路の基準電位ノードと前記２次回路の基準電位ノードとの間にリンクを提供するように回路化され、
前記補償装置は、前記１次巻線および前記２次巻線を通る磁束の変化が、前記補償装置に電圧を誘導するように構成され、
前記補償装置は、ＤＣ電流を遮断し、誘導された前記電圧よって生じる電流を流すように構成される少なくとも１つの結合コンデンサを有し、
前記補償装置は、前記１次巻線と前記２次巻線との間の巻線間容量によって生じる電流を少なくとも部分的に補償するように構成される、
回路装置。
【請求項１９】
変圧器装置を動作させる方法であって、
１次巻線および２次巻線は磁気的に結合され、
補償装置は、前記１次巻線の端子と前記２次巻線の端子との間にリンクを提供し、
前記１次巻線および前記２次巻線を通る磁束の変化が、前記補償装置に電圧を誘導し、
前記補償装置は、ＤＣ電流を遮断し、誘導された前記電圧によって生じる電流を流す少なくとも１つの結合コンデンサを有し、
前記補償装置は、前記１次巻線と前記２次巻線との間の巻線間容量によって生じる電流を部分的に補償する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、転送装置、回路装置および変圧器装置を動作させる方法に関する。本発明による実施形態は、平面変圧器のコモンモードノイズキャンセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
平面変圧器は、ＤＣ／ＤＣ（ＤＣは直流を意味する）電力変換に使用され、レベル変換、エネルギー伝達または電気絶縁の目的を提供する。平面変圧器では、巻線は銅トレースとして実現され、必要な巻線を形成する。巻線は、ＰＣＢ（プリント回路基板）絶縁材によって分離される。動作中、巻線は電圧レベルを交互にする。１次巻線と２次巻線の近接により、変圧器の入力と出力との間に容量結合が生じる。これにより、ＡＣ（ＡＣは交流を意味する）電流が生成される。これは、変圧器の１次側と２次側との間のコモンモードノイズと見なされる。コモンモードノイズは、２次側電源回路の性能を低下させる。
【０００３】
したがって、コモンモードノイズの低減、効率、コスト間のバランスをより良くする概念を得ることが望まれる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明による実施形態は、１次巻線および２次巻線を含む変圧器装置に関する。１次巻線と２次巻線は磁気的に結合される。変圧器装置は補償装置も含む。補償装置は１次巻線の端子と２次巻線の端子との間にリンク（これは、例えば、ＡＣリンクまたは、例えば、ＤＣ遮断ＡＣリンクであり得る）を提供するように回路化される（回路化は配置または構成されると理解することもできる）。変圧器装置の補償装置は、１次巻線および２次巻線を通る磁束の変化が補償装置に電圧を誘導するように構成される（例えば、ワイヤに沿って）。補償装置は、ＤＣ電流を遮断し（例えば、１次巻線の端子と２次巻線の端子との間、またはリンクに沿って）、誘導電圧によって生じる電流（例えば、２次巻線の端子に向かって流れる電流）を流すように構成される少なくとも１つの結合コンデンサ（例えば直列接続である）も含む。補償装置は、誘導電圧によって生じる電流を使用して、１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量によって生じる寄生電流（それぞれ、コモンモードノイズ）を少なくとも部分的に補償するように構成される。
【０００５】
したがって、コンポーネントの数や変圧器のサイズを大幅に増やすことなく、コモンモードノイズを大幅に削減できる。
【０００６】
本実施形態は、１次巻線の端子と２次巻線の端子との間にＡＣリンクを提供し、１次巻線および２次巻線を通る共通磁束の変化の影響を受ける補償装置を使用して、１次巻線と２次巻線との間の寄生容量結合によって生じるコモンモードノイズを打ち消すことが効率的であり、何故なら補償装置内に誘導される電圧によって生じ、結合コンデンサを流れる電流は、１次巻線と２次巻線との間の寄生結合によって生じる電流を打ち消すように調整できるためであるという考えに基づく。したがって、補償装置を流れる電流は、１次巻線と２次巻線との間の寄生容量によって生じる電流を少なくとも部分的に補償するため、２次側のコモンモード歪みを効果的に低減する。第１巻線の端子と第２巻線の端子との間に延びる導体と直列結合コンデンサを含むそのような補償装置で生じる電流の位相は、コモンモード歪みを低減するのによく適していることがわかった。例えば、補償装置に誘導される電圧の位相は、通常、１次巻線に印加される入力電圧と固定（またはほぼ固定）の位相関係にあり、直列結合コンデンサは、補償装置により２次巻線の端子に注入される電流は、１次巻線と２次巻線との間の寄生容量によって生じる電流と比較すると、実質的に１８０度位相がずれているという効果がある。補償装置によって注入（または提供）される電流の絶対値は、例えば、結合コンデンサの容量値を適切に選択することにより、高精度で調整できる（例えば、結合コンデンサによって注入される電流の絶対値は、寄生容量によって生じる電流と３０％以下、または２０％以下だけ異なるように設定できる）。したがって、多くの場合スペースを消費するか、損失および効率に悪影響を与えるコモンモード歪みを低減するための代替概念はもはや必要ない。
【０００７】
対応する変圧器装置は、変圧器の動作中に、磁束の変化が補償装置の導体（例えば、ＰＣＢの銅トレースを使用して実装され得るワイヤなど）に沿って電圧を誘導するという洞察に基づいている。磁束の変化は、１次巻線（１次巻線セットとも呼ばれる）の電圧変化に関連している。したがって、誘導ワイヤ電圧（例えば、補償装置に誘導される電圧）は、入力電圧の変化（または入力電圧）に対して正確な位相および振幅の関係を持ち、一方、巻線間結合によりコモンモードノイズが発生している。ワイヤ誘導電圧（例えば、補償装置に誘導される電圧）は、追加のコンデンサを介してＡＣ電流として２次グラウンド側に供給される。言い換えれば、ワイヤ誘導電圧によって生じるＡＣ電流は、ＡＣ電流として追加のコンデンサを介して２次グラウンド側に供給され得る。
【０００８】
ワイヤ誘導電圧の極性（これは、ワイヤが延びる経路によって決定され得、例えば、ワイヤが変圧器のコアの上部コアまたは下部コア半分のどちらにルーティングされるかの決定に依存し得、または、例えば、ワイヤが時計回りまたは反時計回りに巻かれている設計によって決定され得る）およびキャンセルコンデンサが適切に選択される場合、これらの手段によって総コモンモードノイズを（少なくとも部分的に）キャンセルできる。
【０００９】
実際のコア磁束の変化（例えば、補償装置による）を検出することの良い点は、どの負荷条件で変圧器が動作していても、これが１次電圧変化の正確なコピーであることである。例えば、補償装置に誘導される電圧は、１次電圧の正確な（おそらくスケーリングされた）コピーであり得る。したがって、本発明による装置は、結合コンデンサを介して２次巻線に結合された電流を使用して、寄生容量によって誘導される電流を補償することを可能にする。したがって、１次巻線と２次巻線との間の寄生容量を最小限に抑える必要はなかった。したがって、本発明による解決策は、従来の解決策よりも優れている。
【００１０】
例えば、容量結合を回避するために、レイアウト設計段階で巻線間容量が低減されることが当技術分野で述べられている。これは、スペースを広げるか、１次巻線と２次巻線との間の断面を小さくすることで実現できる。一般に、これにより、利用可能なコア容積内の銅の使用率が低下する。これにより、銅トレース抵抗が増加し、電力損失（ＤＣＲ）が大きくなるか、ターゲットの電力機能を実現するためにより大きなコアサイズが必要になる。提案された発明は、ＰＣＢ変圧器の層スペースを広げたり、レイアウト中に１次断面から２次断面への特別な処理を必要としない。これにより、利用可能な変圧器コア容積を完全に活用できる。
【００１１】
コイルの設計によってコモンモードノイズを低減できない場合、対応するコンデンサを備えたコモンモードチョークのようなコモンモードフィルタリング要素を追加するのが最新技術である。このアプローチでは、回路のスペースとコストを高める追加のコンポーネントが必要である。提案された発明により、外部フィルタリング回路を回避または削減することができる。最初のプロトタイプ製造後に、実際のコモンモードノイズの挙動を調整できる。
【００１２】
要約すると、発明された変圧器装置はコモンモードノイズを大幅に低減でき、１次巻線と２次巻線との間の分離の要件を緩和でき、変圧器装置のレイアウトを同じ効率の既存の変圧器より小さくできるため、コストを削減できることに留意されたい。
【００１３】
変圧器装置の好ましい実施形態では、巻線は平面変圧器の一部である。これは、巻線のコイルが、例えば、平面層または複数の平面層にあり、変圧器が多層変圧器である場合、コイルを備えた１より多くの平面層を含むことを意味する。したがって、変圧器装置は非常に小さくすることができる。さらに、巻線間の寄生容量結合は、通常、平面コンデンサでは比較的大きいため、補償装置の使用は、そのような平面コンデンサで特に有利である。また、補償装置は、例えば、補償装置の導体として平面層上のトレースを使用するなど、そのような平面コンデンサに小さな労力で実装され得る。
【００１４】
変圧器装置の好ましい実施形態では、１次巻線および／または２次巻線は中央タップされる。中央タップは、例えば、変圧器の巻線に沿った中間点に作られた接点であり得る。ただし、中央タップは必ずしも中間点にあり得るとは限らず、一端に近い場合がある。変圧器装置は、例えば、多層１次巻線および／または多層２次巻線を有することができる。この設計では、例えば、コイルの半分は巻線の第１端子と中央タップに接続され、他の層のコイルの残りの半分は巻線の第２端子と中央タップに接続される。これには、巻線に少なくとも３つの端子のみを提供できるという利点があり、これは、変圧器の１次巻線を駆動したり、変圧器の２次巻線から出力電圧を引き出したりするのに役立ち得る。中央タップを使用すると、対称回路を設計できる場合がある。例えば、補償装置は、１次巻線の中央タップと２次巻線の中央タップとの間で回路化することができ、したがって、１次および２次巻線の中央タップの電位間の動的な電位シフトを回避するのに役立ち得る。
【００１５】
変圧器装置の好ましい実施形態では、中央タップは基準電位ノードである。  したがって、例えば、入力電圧は、磁束方向の変化をもたらす１次巻線の第１端子と第２端子に交互に印加され得る（例えば、入力側の基準電位に対して異なる極性の入力電圧がない）。また、１次側基準電位と２次側基準電位は、互いに独立または浮遊し得ることに留意されたい。したがって、補償装置は、例えば、寄生容量結合によって生じる電流を打ち消す電流を提供することにより、１次側基準電位と２次側基準電位との間の動的シフトを低減するのに役立ち得る。
【００１６】
変圧器装置の好ましい実施形態では、１次巻線および２次巻線は、少なくとも一巻きを備えた少なくとも一つのコイルを有する。１次巻線または２次巻線の巻線は、例えば、１より多くの層を有することができる。そのような設計では、巻線は、例えば各層に１つのコイルを持ち、各コイルは少なくとも一巻き（例えば、３６０°の１つの曲線、３６０°の１つの螺旋、または１つの長方形の巻線を意味する）を有することができる。
【００１７】
変圧器装置の好ましい実施形態では、１次巻線および２次巻線は、多層構造の異なる層に配置される複数のコイルを含み、巻線を形成する異なるコイルは磁束導体の周りに延びる。多層構造は、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含むことができる。この場合、ＰＣＢは、絶縁材として、または巻線のコイルの基板として機能する。本実施形態によれば、巻線（例えば、１次巻線および／または２次巻線）のコイルは、互いの上に配置され得、その結果、コストを削減できるより小さな変圧器装置が得られる。さらに、補償装置の導体は、例えば、ＰＣＢ構造上にも配置され得、例えば、磁束導体の周りに少なくとも部分的に延び得る。従って、磁束導体（例えば、磁気コア）が磁束を集中させることにより、１次巻線および２次巻線、ならびに補償装置をＰＣＢ上にコスト効率の良い方法で統合できる（補償装置は、磁束導体に集中した磁束が補償装置内に電圧を誘導するように設計される）。
【００１８】
変圧器装置の好ましい実施形態では、１次巻線および２次巻線は、磁束を誘導するように構成されるＥコアを使用して結合される。このレイアウトによれば、例えば、１次巻線および／または２次巻線は、Ｅコアの中央脚の周りに配置され得る。したがって、１次巻線によって誘導される磁束は２次巻線を流れ、そこに電圧を誘導できる。この誘導電圧により、２次巻線に電流が流れる。Ｅコアは、例えばフェライトコアであり得る。また、補償装置は、適切な位相または極性の電圧が補償装置に誘導されるように配置され得る。Ｅコアが使用される場合、補償装置のワイヤは、例えば、Ｅコアのギャップの少なくとも１つを通して配置され得、ワイヤの実際の位置は、誘導電圧の極性と大きさを決定し得る。したがって、変圧器装置のサイズを効率的に使用でき、１次巻線と補償装置との間の強い結合磁気結合は、誘導電圧の適切な位相を取得するのに役立つＥコアを使用して実現できる。
【００１９】
本発明による好ましい実施形態では、補償装置によって提供されるリンクは、変圧器装置の１次巻線の端子と２次巻線の端子との間のＤＣ遮断ＡＣリンク（ＤＣは直流として理解され、ＡＣは交流として理解される）である。補償装置は磁束内に配置されるため、交流が（誘導電圧に応答して）補償装置内に誘導され得、これは、１次巻線の端子から２次巻線の端子まで、ＤＣ遮断ＡＣリンクを流れ得る。１次巻線の端子および／または２次巻線の端子は、中央タップであり得る。したがって、補償装置に誘導されるこの交流は、１次巻線と２次巻線との間の容量結合によって生じる寄生電流を打ち消すことができ、通常は寄生容量によって生じる２次巻線の電位のシフト（「コモンモード歪み」）を打ち消すことができる。一方、ＤＣ電流を遮断することにより、２次巻線は１次巻線に対して「浮遊する」ことができ、それにより２次巻線に接続された回路は変圧器装置の１次側で決定される固定電位に結合しない。
【００２０】
本発明による好ましい実施形態では、変圧器装置の補償装置は、コンデンサと直列のワイヤを含む。補償装置の原始的な例は、コンデンサと直列のワイヤである。本実施形態によれば、コンデンサは、直流を遮断し、交流を伝達（流し）させ、交流は、変圧器装置の１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量によって生じる寄生電流を少なくとも部分的に補償できる。ワイヤは非常に低コストで実装され得、ワイヤに誘導される電圧を調整するために柔軟に配置され得る。
【００２１】
本発明による実施形態では、変圧器装置の補償装置のワイヤは、少なくとも半分の巻線を含み、これは、コイルが配置される平面に垂直な（１次巻線の軸の方向に）１次巻線のコイルの投影に完全に配置される。１次巻線の軸の方向は、中心磁束の方向でもあり得る。この設計では、変圧器装置の１次巻線および２次巻線のすべてのコイルに同じ磁束が流れ得る。この構造では、層間のシフトも必要ない。したがって、変圧器コイルの表面全体が使用されるので、より高い効率が達成される。さらに、構造はスペース効率に優れている。
【００２２】
例えば、本発明は、巻線間レイアウト容量によって生成されるコモンモード電流を補償する。これは、結合コンデンサと組み合わせて、変圧器コアの半分を通る専用のワイヤルーティングによって実現される。結合コンデンサと直列のこのワイヤは、１次ＤＣ端子と２次ＤＣ端子との間にＡＣリンクを作成する。
【００２３】
本発明による実施形態では、変圧器装置の補償装置のワイヤは、１次巻線および２次巻線を通る磁束の変化がワイヤの両端間に電圧を誘導するように巻き付けられる。この電圧から生じる電流は、コモンモードノイズを少なくとも部分的に補償できる。
【００２４】
本発明による好ましい実施形態では、変圧器装置の補償装置のワイヤは、１次巻線および２次巻線が配置される磁気コアを少なくとも部分的に囲むように配置される。本実施形態によれば、磁気コア内の磁束は、磁気コアの周りに配置されるワイヤに沿って電圧を誘導する。誘導電圧から生じる電流は、例えば、寄生電流を補償できる。また、変圧器装置はスペース効率が非常に高く、補償回路の磁束とワイヤとの間に良好な結合がある。
【００２５】
本発明による好ましい実施形態では、変圧器装置の補償装置のワイヤの巻線の方向は、補償装置の誘導電圧によって生じる電流の極性が、１次巻線と２次巻線との間の巻線間によって生じる電流の極性とは反対になるように構成される。例えば、補償装置のワイヤの巻線は時計回りまたは反時計回りにすることができ、それにより２つの異なる極性を実現することができる。極性は、誘導電圧によって生じる電流が１次巻線から２次巻線に流れるか、２次巻線から１次巻線に流れるかを定義する。適切な設計により、優れた補償効果を実現できる。
【００２６】
本発明による好ましい実施形態では、変圧器装置の補償装置のコンデンサは補償装置に誘導される電圧によって生じ、２次巻線に供給される電流が、巻線間コンデンサによって生じる電流の大きさの少なくとも５０％の大きさを含むように選択される容量を有する。補償装置によって２次巻線に電流が供給されるので、コモンモードノイズは少なくとも部分的に抑制できる。補償装置に誘導される電圧によって生じる電流は、巻線間コンデンサによって生じる電流とは反対である。したがって、コモンモードノイズとしても知られる寄生電流は、少なくとも部分的に補償できる。
【００２７】
本発明による好ましい実施形態では、変圧器装置の補償装置の一方は１次巻線の基準ノードに結合され、補償装置の他方の側は２次巻線の基準ノードに結合される。したがって、補償装置は、１次巻線と２次巻線との間にリンクを形成する。基準ノードは、例えば、グランドであり得る。
【００２８】
本発明による好ましい実施形態では、変圧器装置の補償装置のコンデンサは、例えば、コンデンサと２次巻線の基準ノードとの間の距離がコンデンサと１次巻線の基準ノードとの間の距離より小さくなるように配置される。したがって、２次側の分離を改善することができる。
【００２９】
本発明による別の実施形態は、１次回路の一部である１次巻線と、２次回路の一部である２次巻線とを含む回路装置である。１次巻線と２次巻線は磁気的に結合される。回路装置は補償装置も含む。補償装置は、１次回路の基準電位ノードと２次回路の基準電位ノードとの間にＡＣリンクを提供するように回路化される（配置または構成されると理解することもできる）（リンクは電気的に接続されており、１次巻線は１次ＤＣ端子として理解でき、２次巻線は２次ＤＣ端子としても理解できる）。補償装置は、１次巻線および２次巻線を通る磁束の変化が補償装置に電圧を誘導する（例えば、ワイヤに沿って）ように構成される。補償装置は、ＤＣ電流（１次巻線と２次巻線との間）を遮断し、誘導電圧（例えば、２次回路の基準電位ノードに向かって流れる電流）によって生じる電流（ＡＣ電流）を流すように構成される少なくとも１つの結合コンデンサも含む。補償装置は、１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量によって生じる（寄生）電流を、（誘導電圧によって生じる電流を使用して）少なくとも部分的に補償するように構成される。１次巻線は１次回路としても理解でき、２次巻線は２次回路としても理解できる。この回路は、補償装置に誘導される電圧が寄生容量によって生じる電流と位相がずれた補償電流を生じさせるので、コモンモード歪みを良好に抑制する。
【００３０】
本発明による別の実施形態は、変圧器装置を動作させる方法を作り出す。この方法は、動作中の変圧器装置の１次巻線と２次巻線の磁気結合を含む。この方法はまた、補償装置が１次巻線の端子と２次巻線の端子との間にリンクを提供する段階を含む。次の段階では、１次巻線および２次巻線を通る磁束の変化により、補償装置に電圧を誘導する。補償装置は、ＤＣ電流を遮断し、誘導電圧によって生じる電流を流す少なくとも１つの結合コンデンサを含む。この方法は、補償装置が１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量によって生じる電流を部分的に補償する別の段階を含む。
【００３１】
この方法は、上記の変圧器装置および／または回路装置と同じ考慮事項に基づいている。
【００３２】
ちなみに、この方法は、すべての特徴と機能で完了することができ、これらは、変圧器装置および／または回路装置に関しても説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに一般に本発明の原理を示すことに重点が置かれている。以下の説明では、本発明の様々な実施形態が以下の図面を参照して説明される。
【図１】本発明の実施形態による変圧器装置の概略図を示す。
【図２】本発明の別の実施形態による変圧器装置の概略図を示す。
【図３】本発明の別の実施形態による変圧器装置の補償装置の詳細図を示す。
【図４】本発明の別の実施形態による変圧器装置の詳細図を示す。
【図５】本発明の別の実施形態による変圧器装置の断面の概略図を示す。
【図６ａ】本発明の別の実施形態による変圧器装置による信号を備える図を示す。
【図６ｂ】本発明の別の実施形態による変圧器装置による信号を備える図を示す。
【図７】従来の平面変圧器の概略図を示す。
【図８】トレースをシフトすることによるオーバーラップの従来の減少の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
１）図１による変圧器装置
図１は、本発明の一実施形態による変圧器装置１００の概略図を示す。
【００３５】
変圧器装置１００は、好ましくは（任意）１次巻線１１０と２次巻線１２０を含む。１次巻線１１０および２次巻線１２０は、例えば、磁気的に結合される（例えば、共通磁束１３０を使用して）。変圧器装置１００はまた、１次巻線１１０の端子１１２と２次巻線１２０の端子１２２との間にリンク（例えば、ＡＣリンク、またはＤＣ遮断ＡＣリンク）を提供するように配置される補償装置１４０を含む。１次ＤＣ端子とも呼ばれ得る（ＤＣは直流を意味する）１次巻線１１２の端子と、２次ＤＣ端子とも呼ばれ得る（ＤＣは直流を意味する）２次巻線１２２の端子との間に補償装置１４０によって提供される電気リンク（ＡＣリンク）がある。補償装置１４０は、１次巻線１１０および２次巻線１２０を通る磁束１３０の変化が補償装置１４０に（例えばワイヤ１４２に沿って）電圧を誘導するように構成される。変圧器装置１００の補償装置１４０は、例えば、少なくとも１つの、例えば１次巻線１１０の端子１１２と２次巻線１２０の端子１２２との間、またはリンクに沿ったＤＣ電流を遮断し、誘導電圧によって生じる電流１４６（例えば、２次巻線の端子１２２に向かって流れる補償電流１４６）を流すように構成される直列接続された結合コンデンサ１４４を含む。補償装置１４０は、誘導電圧によって生じる電流１４６を使用して、１次巻線１１０と２次巻線１２０との間の巻線間容量１５２によって生じる寄生電流１５０を少なくとも部分的に補償するように構成される。
【００３６】
したがって、補償装置１４０を備えた変圧器装置１００は、寄生電流１５０を補償できる場合、１次巻線１１０と２次巻線１２０との間のエネルギーの伝達においてより効率的であり得ることがわかり得る（例えば、コモンモード歪みを低減するための他の非効率的な手段が不要になるため）。本実施形態によれば、補償装置１４０は、寄生電流１５０も補償し得る従来使用の外部フィルタと比較して非常に小さくすることができる。寄生電流１５０を補償し得る電流１４６は適切な設計により正確に調整できるので、変圧器装置１００は、誘導電流１４６で寄生電流１５０を抑制する点で、最新技術よりも正確であり得る。
【００３７】
したがって、変圧器装置１００は、１次巻線１１０と２次巻線１２０との間の結合において非常に効率的である。補償装置１４０は非常に小さく構成できるので、変圧器装置１００はコストを削減することもできる。変圧器装置１００は、本明細書で説明するすべての特徴および機能を個別にまたは組み合わせて任意選択的に補完することができる。
【００３８】
２）図２による変圧器装置
図２は、本発明の一実施形態による変圧器装置２００の概略図を示す。
【００３９】
変圧器装置２００は、磁気的に結合された１次巻線２１０と２次巻線２２０を含む。変圧器装置２００は、１次巻線の端子２１２と２次巻線の端子２２２との間にリンク（ＡＣリンクまたはＤＣ遮断ＡＣリンク）を提供するように構成される補償装置２３０も含む。変圧器装置２００では、１次巻線２１２の端子は、例えば、中央タップであり、２次巻線２２２の端子も、例えば、中央タップである。本実施形態によれば、中央タップ２１２および２２２は、それぞれ１次側および２次側の基準電位ノードである。１次側の基準電位ノードは、例えば、グランドと見なすことができる。本実施形態によれば、１次巻線２１０は第１端子２１４と第２端子２１６を含み、変圧器装置２００の２次巻線２２０は第１端子２２４と第２端子２２６を含む。変圧器装置２００は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータの一部であり得る。この場合、第１端子２１４はプッシュ端子であり得、第２端子２１６はプル端子であり得る。本実施形態によれば、変圧器装置２００は、例えば対称プッシュプル回路の一部であり得る１次巻線２１０を有する。１次巻線２１０の第１端子２１４および第２端子２１６は交互にオンおよびオフに切り替えられ（電源電圧に結合され）、変圧器の１次巻線の電流を周期的に反転させる。変圧器装置２００の１次巻線２１０および２次巻線２２０は、例えば、少なくとも一巻きを有する少なくとも１つのコイル２１８および２２８を有する（この場合、一巻きは、例えば、３６０°螺旋または３６０°曲線、または長方形の巻線であり得る）。本実施形態による変圧器装置２００は、例えば、多層平面変圧器とすることができる。この場合、例えば、１次巻線２１０および２次巻線２２０は各々、多層構造（ＰＣＢ）の異なる層に配置される複数のコイル２１８ａから２１８ｊおよび２２８ａから２２８ｈを含み、異なるコイル２１８ａから２１８ｊおよび２２８ａから２２８ｈは、磁束導体の周りに延びる巻線を形成する。言い換えれば、参照番号２１９ａで象徴的に示される１次巻線２１０の第１部分は、例えば、コイル２１８ａ〜２１８ｅの並列回路によって実際に実装され、また、参照番号２１９ｂで象徴的に示される１次巻線２１０の第２部分は、コイル２１８ｆから２１８ｊの並列回路によって実際に実装され、参照番号２２９ａで象徴的に示される２次巻線２２０の第１部分は、コイル２２８ａ〜２２８ｄの並列回路によって実際に実施され、参照番号２２９ｂで象徴的に示される２次巻線２２０の第２部分は、コイル２２８ｅから２２８ｈの並列回路によって実際に実装される。また、例えば、この図に示されるよりも少ないまたは多い巻線あたりのコイルは、並列回路に実装され得ることが可能である。
【００４０】
変圧器装置２００は、本発明の本実施形態によれば、１次巻線２１０および２次巻線２２０を通る磁束の変化が補償装置２３０に電圧を誘導する（例えば、ワイヤに沿って２３２）ように構成される補償装置２３０も含む。補償装置は、例えば、１次巻線２１２の端子と２次巻線２２２の端子との間、またはリンク２３０に沿ってＤＣ電流（ＤＣ電流は直流を意味する）を遮断し、誘導電圧によって生じる電流２３６（例えば、２次巻線２２２の端子に向かう補償電流２３６）を流すように構成される少なくとも１つの（直列接続された）結合コンデンサ２３４を含む。変圧器装置２００の補償装置２３０は、例えば、誘導電圧によって生じる電流２３６を使用して、１次巻線２１０と２次巻線２２０との間の巻線間容量２４２によって生じる寄生電流２４０を少なくとも部分的に補償するように構成される。電流２３６（Ｉｃｏｍｐ）は、補償電流とも呼ばれ得る。補償装置２３０は、例えば、コンデンサ２３４と直列のワイヤ２３２である（または含む）。１次巻線２１０および２次巻線２２０は、例えば、磁気コア２５０によって結合され得る。そのようなコア２５０は、例えば、１次巻線２１０および２次巻線２２０が中央脚の周りに巻かれているｅコアであり得る。
【００４１】
以下において、変圧器装置２００の動作が説明される。１次巻線２１０と２次巻線２２０との間には、例えば、寄生巻線間容量２４２が生じ得る。この巻線間容量２４２は、例えば、１次巻線２１０の単一コイル２１８ａから２１８ｊと２次巻線２２０の単一コイル２２８ａから２２８ｈとの間のすべての可能な寄生巻線間容量を結合する。巻線間容量２４２のため、寄生（ＡＣ）電流２４０が１次巻線２１０と２次巻線２２０との間に流れる。寄生電流２４０は、例えば、コモンモードノイズとしても理解され、２次巻線の電位の望ましくないシフトを引き起こす可能性がある。この望ましくない電位シフトは、例えば、補償装置２３０によって少なくとも部分的に抑制され得る。結合コンデンサ２３４は、例えば、補償装置で生じる補償電流２３６（補償装置２３０のワイヤの誘導電圧によって生じる）は、寄生電流２４０の少なくとも５０％の値と、寄生電流２４０の極性とは反対の極性を有するように選択することができる。この補償電流２３６は、例えば、寄生電流２４０を抑制し、そのため、変圧器装置の効率を改善することができる。一方、結合コンデンサ２３４でＤＣ電流を遮断することにより、２次巻線は１次巻線に対して「浮遊する」ことができ、それにより２次巻線に接続された回路が、変圧器装置の１次側によって決定される固定電位に結合しない。
【００４２】
変圧器装置２００は、本明細書で説明されるすべての特徴および機能を個別にまたは組み合わせて任意選択的に補完することができる。
【００４３】
３）図３による変圧器装置
図３は、本発明の実施形態による変圧器装置３００の概略図を示す。変圧器装置３００は、例えば、１次巻線と２次巻線を含む。１次巻線および２次巻線のコイルは、ＰＣＢプリント回路基板上に配置される。図３では、多層平面変圧器の上面３１０のみを見ることができ、これは本発明の一例であり、絶縁層の表面を示す。１次巻線のコイルは層間接続（ビア）３２０ａから３２０ｃを有し、２次巻線のコイルは層間接続（ビア）３２０ｄから３２０ｆを有する。層間接続３２０ａから３２０ｆは、例えば、めっきされたスルーホールである。例えば、上面３１０上に、補償装置３３０が配置される。補償装置３３０は、１次巻線の端子３４０と２次巻線の端子３５０との間にリンク（ＡＣリンク、またはＤＣ遮断ＡＣリンク）を提供するように回路化される。補償装置は、例えば、変圧器装置３００の１次巻線および２次巻線を通る磁束の変化が補償装置３３０に（例えば、ワイヤ３３２に沿って）電圧を誘導するように構成される。補償装置３３０のワイヤ３３２は、例えば、変圧器装置３００の１次巻線の延在方向（ｘ１、ｙ１）に垂直な投影に完全に（または少なくとも部分的に）配置される少なくとも半分の巻線を含む。言い換えれば、補償装置３３０のワイヤ３３２は、例えば、少なくとも半分の巻線を含み、これは、１次巻線（コイルが配置される平面）に垂直な（軸の方向の）１次巻線のコイルの投影に完全に（または少なくとも部分的に）配置される。ワイヤ３３２は、例えば、変圧器装置３００の１次巻線および２次巻線を通る磁束の変化がワイヤ３３２の両端間に電圧を誘導するように巻き付けられる。ワイヤ３３２は、例えば、１次巻線および２次巻線が配置される磁気コア３６０を少なくとも部分的に囲むようにも配置され得る。補償装置３３０のワイヤ３３２の巻線の方向は、例えば、補償装置３３０の誘導電圧によって生じる電流３３４の極性が、１次巻線と２次巻線との間の巻線間容量によって生じる電流の極性とは反対になるように構成される。極性は、例えば、ワイヤの半分の巻線の方向で変えることができる。図３では、ワイヤ３３２は、例えば、反時計回りに配置される（ワイヤ３３２は、変圧器コアの下半分にある）。例えば、ワイヤの半分の巻線が時計回りに配置される場合（ワイヤ３３２は変圧器コアの上半分にある）、異なる極性を実現できる。補償装置３３０は、例えば、コンデンサ３３６と直列のワイヤ３３２である。補償装置３３０のコンデンサ３３６は、例えば、補償装置３３０に誘導される電圧によって生じ、２次巻線に供給される電流３３４が、巻線間コンデンサによって生じる電流の大きさの少なくとも５０％である大きさを含むように選択される容量を有する。補償装置３３０の一方は、例えば、１次巻線の基準ノード３４０に結合され、補償装置３３０の他方の側は、２次巻線の基準ノード３５０に結合される。補償装置３３０のコンデンサ３３６は、例えば、コンデンサ３３６と２次巻線の基準ノード３５０との間の距離が、コンデンサ３３６と１次巻線の基準ノード３４０との間の距離より小さくなるように配置される。
【００４４】
以下に、ジオメトリの例を示す。ここで、（変圧器装置３００の）平面変圧器は、例えば、Ｅコアを使用すると仮定される。したがって、プリント回路基板は、例えば、プリント回路基板の部分３１４ａおよび３１４ｂを間に挟んで互いに隣り合って配置される、Ｅコアの脚用の３つの長方形のカットアウト３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃを含む。Ｅコアの第１脚（第１カットアウト３１２ａ）とＥコアの第２脚（中央脚、第２カットアウト３１２ｂ）との間のプリント回路基板の第１部分３１４ａは、プリント回路基板の１次側（または、一般に、第１側）から（変圧器の観点から見た場合）プリント回路基板の２次側（または、一般に、２次側）（変圧器の観点から見た場合）まで延びる。同様に、Ｅコアの第２脚（中央脚、第２カットアウト３１２ｂ）とＥコアの第３脚（第３カットアウト３１２ｃ）との間にあるプリント回路基板の第２部分３１４ｂは、プリント回路基板の１次側からプリント回路基板の２次側まで延びる。
【００４５】
１次巻線の端子（例えば端子３４０）は、プリント回路基板の１次側に配置される。２次巻線の端子（例えば端子３５０）は、プリント回路基板の２次側に配置される。
【００４６】
ワイヤ３３２は、第１脚に隣接（または第１脚のカットアウト３１２ａに隣接）するプリント回路基板の１次側に配置される１次巻線の端子３４０から第３脚に隣接（または第３脚のカットアウト３１２ｃに隣接）するプリント回路基板の２次側に配置される２次巻線の端子３５０に向かって延びる。ワイヤ３３２は、プリント回路基板の１次側で、１次巻線の端子３４０から、プリント回路基板の第２部分３１４ｂに隣接するプリント回路基板の１次側で、屈曲点に向かって延びる。屈曲点の後、ワイヤ３３２は、プリント回路基板の第２部分３１４ｂを介してプリント回路基板の２次側に向かって延びる。プリント回路基板の２次側で、ワイヤ３３２はチップコンデンサ３３６を介して２次巻線の端子３５０に結合される。したがって、ワイヤ３３２は、少なくともほぼＬ字形を含み、そのため、少なくともほぼ長方形の巻線の半分に対応する。
【００４７】
ワイヤ３３２は、専用の（好ましくは絶縁された）ワイヤを使用して、あるいは、プリント回路基板上に構造化されたワイヤトレースを使用して実装され得る。
【００４８】
巻線またはコイルは、例えば、中央カットアウト３１２ｂ（Ｅコアの中央脚用）の周囲、好ましくは多層プリント回路基板の内層に配置される。
【００４９】
変圧器装置３００は、本明細書に記載されるすべての特徴および機能を個別にまたは組み合わせて任意選択的に補完することができる。
【００５０】
任意選択的に、結合コンデンサ３３６は、プリント回路基板の１次側、またはプリント回路基板の第１部分３１４ａ、またはプリント回路基板の第２部分３１４ｂにさえ配置され得る。
【００５１】
また、ワイヤ３３２は、任意選択的に、中央カットアウト３１２ｂ（カットオフ）の周りに１回または複数回巻かれることができ、これにより、ワイヤ３３２に誘導される電圧が増加する。
【００５２】
さらに、ワイヤ３３２は、第１部分３１４ａに沿ってルーティングすることもでき、これにより、ワイヤ３３２に誘導される電圧の符号が変化する。
【００５３】
当然、別のタイプのコアも使用できる。
【００５４】
４）図４による変圧器装置
図４は、磁束を誘導するように構成されるＥコア４１０を備えた本発明の一実施形態による変圧器装置４００の概略図を示す。
【００５５】
変圧器装置４００は、図３で説明したカットオフに実装されたＥコアを備えた図３の変圧器装置３００を表す。
【００５６】
Ｅコア４１０は、留め具４１２により平面多層変圧器に取り付けられる。Ｅコア４１０は、変圧器装置４００の１次巻線と２次巻線との間の結合を増加させる。変圧器装置４００の１次巻線および２次巻線は、Ｅコア４１０の中央脚の周りに配置され、例えば、ＰＣＢ（プリント回路基板）上に配置されるコイルによって形成される。変圧器装置４００はまた、例えば、少なくともＥコア４１０の中央脚と他の脚の１つとの間のスペース（またはギャップ）を通って延びるワイヤ４２２を含む補償装置４２０を含む。補償装置４２０は、１次巻線への接続４３０および２次巻線への接続４４０を形成する。これらの接続４３０および４４０は、例えば、Ｅコア４１０の対向する側の隣に隣接して（例えば、プリント回路基板の１次側または第１側、およびプリント回路基板の２次側または第２側に）配置される。変圧器装置４００の補償装置４２０は、例えば、ＰＣＢ（巻かれない）上の単一のワイヤトレース４２２と、少なくとも１つのコンデンサ４２４とを含む。
【００５７】
変圧器装置４００は、本明細書で説明されるすべての特徴および機能を個別にまたは組み合わせて任意選択的に補完することができる。
【００５８】
５）図５による変圧器装置
図５は、本発明の実施形態による変圧器装置５００の概略図（斜視図）を示す。変圧器装置５００は、例えば、磁気的に結合された５３０である１次巻線５１０ａと５１０ｂならびに２次巻線５２０ａと５２０ｂを含む。変圧器装置５００は、例えば、絶縁層５６０ａから５６０ｅを有する平面多層変圧器であり、それらは、プリント回路基板の導電層５１０ａ、５１０ｂ、５２０ａおよび５２０ｂの間に配置される（導電性ＰＣＢ層５１０ａ、５１０ｂ、５２０ａおよび５２０ｂは（各々）少なくとも一巻きのコイルを含む）。１次巻線５１０ａおよび５１０ｂは中央タップ５１２を有し、２次巻線５２０ａおよび５２０ｂは、例えば中央タップ５２２を有する。中央タップ５１２および５２２は、例えば、１次側および２次側基準電位ノードであり得る。１次巻線５１０ａおよび５１０ｂは、１次巻線の第１端子５１４と１次巻線の第２端子５１６も有する。２次巻線５２０ａおよび５２０ｂは、例えば、２次巻線５２４の第１端子と２次巻線５２６の第２端子も有する。本実施形態による変圧器装置５００は、１次巻線５１２の端子と２次巻線５２２の端子との間にリンクを提供するように配置される補償装置５４０も含む。補償装置５４０は、例えば、１次巻線および２次巻線を通る磁束５３０の変化が補償装置５４０に（例えば、ワイヤ５４２に沿って）電圧を誘導するように構成される。補償装置５４０は、例えば、１次巻線５１２の端子と２次巻線５２２の端子との間のＤＣ電流を遮断し、誘導電圧によって生じる電流５４６（例えば、２次巻線５２２の端子に向かって流れる補償電流５４６）を流すように構成される少なくとも１つの（直列接続された）結合コンデンサ５４４も含む。補償装置は、例えば、誘導電圧によって生じる電流５４６を使用して、１次巻線５１０ａおよび５１０ｂと２次巻線５２０ａおよび５２０ｂとの間で巻線間容量５５２によって生じる寄生電流５５０を少なくとも部分的に補償するようにも構成され得る。１次巻線５１０ａおよび５１０ｂ、ならびに２次巻線５２０ａおよび５２０ｂは、例えば、磁気Ｅコア５７０によって結合され、Ｅコアの中央脚の周りに巻かれる。Ｅコアは、例えばフェライトコアであり得る。
【００５９】
変圧器装置５００は、本明細書で説明されるすべての特徴および機能を個別にまたは組み合わせて任意選択的に補完することができる。
【００６０】
６）図６ａおよび６ｂによるコモンモードノイズ
図６ａおよび６ｂは、同様の変圧器装置のコモンモードノイズ信号を示す。図６ａおよび図６ｂの両方は、横軸に時間を、縦軸に電圧（ｍＶ）を示す（縦軸は、例えば、５０オームの抵抗に対する１次側の基準電位と２次側の基準電位との間の電位差である）。図６ａでは、コモンモードノイズ信号は補償装置なしで記録され、図６ｂでは、コモンモードノイズは補償装置ありで記録される。補償装置は、キャンセル回路とも呼ばれ得る。図６ａでは、５０Ω（オーム）の抵抗で１２２ｍＶｐｋｐｋ（ｍＶピークツーピーク）の平均電圧６１０を測定することができた。このデータから、２．４４ｍＡｐｋｐｋ（ｍＡピークツーピーク）の寄生電流を計算できる。この寄生電流は、コモンモードノイズとしても理解される。図６ｂでは、１５ｍＶｐｋｐｋの平均電圧６２０が５０Ωの抵抗で記録される。このデータを使用して、０．３０ｍＡｐｋｐｋの寄生電流を計算できる。この計算されたデータは、補償装置によって（有効な）コモンモードノイズが減少することを示す。これは、８倍の補償装置のための改善を意味する。
【００６１】
したがって、本発明による変圧器装置は、従来の解決策よりも明らかに優れていることが分かり得る。
【００６２】
７）図７による平面変圧器
図７は、Ｗｉｋｉｐｅｄｉａに示される従来の平面変圧器の概略図を示す。平面変圧器は、ＰＣＢ（印刷可能回路基板）７１０で構成される。ＰＣＢ上には、第１端子７１４と第２端子７１６を備えた巻線７１２がある。Ｅコア７２０およびＩコア７３０、ならびに２つのクランプ７４０ａおよび７４０ｂも示される。
【００６３】
そのような装置は、本明細書に記載の補償装置によって補足される本発明による実施形態で使用できる。
【００６４】
８）図８による平面トレースによるオーバーラップ
図８は、トレースをシフトすることでオーバーラップを減らす概念を示しており、ｈｔｔｐ：／／ｅｐｒｉｎｔｓ．ｑｕｔ．ｅｄｕ．ａｕ／４３４６６／１／Ｎｅｄａ＿Ｓｈａｈａｂｉ＿Ｇｈａｈｆａｒｏｋｈｉ＿Ｔｈｅｓｉｓ．ｐｄｆから取られている。図８のａでは、２つの非シフト平面トラック間の有効な共通表面領域が見られ得る。図８のｂでは、２つのシフトされた平面トラック間の有効な共通表面領域が見られ得る。
【００６５】
そのような概念は、寄生容量を減らすために従来のアプローチで使用できるが、この概念は領域（コスト）および／または損失を増加させる。本発明による実施形態では、隣接する平面トラックをシフトする概念を使用できるが、補償装置は寄生容量の有害な効果を補償するのに役立つため、必要ではない。
【００６６】
９．結論
以下に、本発明によるいくつかの概念を説明する。このセクションで説明する概念は、個別に使用したり、他の実施形態に関して説明された特徴および機能と、および特許請求の範囲に記載された特徴および機能と組み合わせて採用され得ることにここでは留意されたい。
【００６７】
また、このセクションで説明される特徴、機能、および詳細は、他のセクションまたは特許請求の範囲で説明される実施形態に、個別におよび組み合わせて任意選択的に追加することができる。
【００６８】
以下では、本発明の実施形態によって解決される問題について説明する。
【００６９】
例えば、本発明の実施形態は、レイアウト中のＰＣＢ変圧器の層スペースの増加または１次断面から２次断面の特別な取り扱いを必要としない。実施形態は、利用可能な変圧器コア容積を完全に利用することを可能にする。外部フィルタリング回路を回避または削減できる。実施形態により、最初のプロトタイプ製造後に実際のコモンモードノイズ挙動を調整することが可能になる。
【００７０】
以下において、本発明による実施形態の構造および動作の説明が提供される。
【００７１】
一実施形態は、巻線間レイアウト容量によって生成されるコモンモード電流を補償する。これは、例えばＦＶＩ  ＬＰ１コモンモードキャンセル回路図を表示する図２に示すように、変圧器コアの半分を通る専用ワイヤルーティングと結合コンデンサの組み合わせによって実現される。
【００７２】
結合コンデンサと直列のこのワイヤは、１次ＤＣ端子と２次ＤＣ端子との間にＡＣリンクを作成する。
【００７３】
例えば、図３はコモンモードキャンセルワイヤの物理ルーティングを示し、図４はフェライトコアで囲まれたキャンセルワイヤを示す。
【００７４】
例えば、変圧器のＡＣ動作中、磁束の変化により、半分の巻線に沿って電圧を誘導する。磁束の変化は、１次巻線セットの電圧変化に関連している。したがって、例えば、誘導ワイヤ電圧は、入力電圧の変化に対して正確な位相および振幅の関係を有するが、一方で、これは巻線間結合によってコモンモードノイズを発生させる。ワイヤ誘導電圧は、追加のコンデンサを介してＡＣ電流として２次グラウンド側に供給される。極性（コアの上半分または下半分のワイヤ）とキャンセルコンデンサが適切に選択される場合、この手段によって総コモンモードノイズがキャンセルされる。
【００７５】
実際のコア磁束の変化を検出することの良い点は、どの負荷条件で変圧器が動作していても、これが１次電圧変化の正確なコピーであることである。
【００７６】
例として、ＦＶＩ−１６の実装と結果をご覧ください。
・初期コモンモードノイズは１２２ｍＶｐｋｐｋ／５０Ｏｈｍ＝２．４４ｍＡｐｋｐｋであった
・ワイヤと１．６ｎＦで約１５ｍＶｐｋｐｋ／５０Ｏｈｍ＝０．３０ｍＡｐｋｐｋ
【００７７】
これは、８倍の改善を意味する。
【００７８】
例えば、図６ａはキャンセル回路なしのＦＶＩ−１６のコモンモードノイズの例を示し、図６ｂはキャンセル回路付きのＦＶＩ−１６のコモンモードノイズの例を示す。
【００７９】
結論として、本発明による変圧器装置は、従来の解決策よりも明らかに優れていることがわかり得る。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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