開關(guān)電源裝置以及照明裝置制造方法
開關(guān)電源裝置以及照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能降低發(fā)射電磁雜音開關(guān)電源裝置和照明裝置。實施方式的開關(guān)電源裝置具備：具有第1電感器和與第1電感器磁耦合的第2電感器的變壓器；具有第2電感器感應(yīng)出的電壓施加的控制端子并在導(dǎo)通時向第1電感器供給電流的開關(guān)元件；與開關(guān)元件串聯(lián)連接并限制流向第1電感器的電流的電流控制元件；以及與電流控制元件串聯(lián)連接且在開關(guān)元件斷開時流有電流的整流元件。當(dāng)?shù)?電感器的電流在增加時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)?電感器的電流在減少時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件斷開的電壓。第1電感器的一端與第2電感器的一端通過配線相連接，該配線包含第1電感器的一端與第2電感器的一端之間的電流路徑。
【專利說明】開關(guān)電源裝置以及照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實施方式涉及開關(guān)電源裝置以及照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為照明裝置等的電源，有開關(guān)電源裝置。開關(guān)電源裝置是在從輸入電力中得到期望的輸出電力的電力轉(zhuǎn)換裝置中，為了轉(zhuǎn)換、調(diào)整電力而使用了開關(guān)元件的電源裝置。其中，包含將直流電轉(zhuǎn)換為其它直流電的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
[0003]由于可以在由硅半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件難以進行的超過500kHz的高頻率上進行開關(guān)操作，所以作為使用于開關(guān)電源裝置的開關(guān)元件，由寬禁帶化合物半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件受到矚目。
[0004]這里，寬禁帶半導(dǎo)體是指，帶隙比帶隙約為1.4eV的砷化鎵(GaAs)寬的半導(dǎo)體。例如，包含帶隙為1.5eV以上的半導(dǎo)體，例如磷化鎵(GaP，帶隙約2.3eV)、氮化鎵(GaN，帶隙約3.4eV)、金剛石(C，帶隙約5.27eV)、氮化鋁(A1N，帶隙約5.9eV)、碳化硅(SiC)等。
[0005]利用高頻率下的開關(guān)操作，能夠期待開關(guān)電源裝置的小型化。這是因為能使構(gòu)成輸出濾波器的電感器、電容器小型化。另一方面，也會發(fā)射高頻率的電磁雜音。一般，頻率越升高，EMC (Electro Magnetic Compatibility,電磁兼容性)對策越困難，因此期望降低電磁雜音的發(fā)射的技術(shù)。
[0006]專利文獻I JP特開2012 - 034569號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明想要解決的問題是提供能降低發(fā)射電磁雜音的開關(guān)電源裝置以及使用該開關(guān)電源裝置的照明裝置。
[0008]本發(fā)明實施方式的開關(guān)電源裝置具備:具有第I電感器和與第I電感器磁耦合的第2電感器的變壓器；具有第2電感器感應(yīng)的電壓施加的控制端子并在導(dǎo)通時向第I電感器供給電流的開關(guān)元件；與開關(guān)元件串聯(lián)連接并限制流向第I電感器的電流的電流控制元件；以及與電流控制元件串聯(lián)連接且在開關(guān)元件斷開時流有電流的整流元件。當(dāng)?shù)贗電感器的電流在增加時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器的電流在減少時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件斷開的電壓。第I電感器的一端與第2電感器的一端通過配線相連接，該配線包含在第I電感器的一端與第2電感器的一端之間的電流路徑。配線形成于變壓器的投影面內(nèi)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠提供能降低發(fā)射電磁雜音的開關(guān)電源裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是例示包含第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的照明裝置的電路圖。
[0011]圖2是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0012]圖3a、圖3b及圖3c是例示第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的示意性俯視圖。
[0013]圖4是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0014]圖5是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0015]圖6是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的示意性俯視圖。
[0016]圖7是例示第3實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0017]圖8是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0018]圖中:1:照明裝置，2:直流電源，3:開關(guān)電源裝置，4:照明負載，5:高電位輸入端子，6:低電位輸入端子，7:高電位輸出端子，8:低電位輸出端子，9:商用交流電源，10:橋式整流電路，11:輸入濾波電容器，12:開關(guān)元件，13:電流控制元件，14:整流元件，15:電容器，16:輸出濾波電容器，17:變壓器，18 --第I電感器，19:第2電感器，20:圓柱形磁芯，21:基板,22:端子,23:端子,24:端子,25:端子，26a:焊盤，26b:焊盤，26c:焊盤，27a:焊盤，27b:焊盤，27c:焊盤，28a:焊盤，28b:焊盤，28c:焊盤，29a:焊盤，29b:焊盤，29c:焊盤，30a:配線圖案，30b:配線圖案，30c:配線圖案，31:開關(guān)電源裝置，32:變壓器，33:第I電感器，34:第2電感器，35:圓柱形磁芯，36:基板，37:端子，38:端子，39:端子，40:端子，41:焊盤，42:焊盤，43:焊盤，44:焊盤，45:配線圖案，46:開關(guān)電源裝置，47:變壓器，48 --第I電感器，49 --第2電感器，50:圓柱形磁芯，51:基板，52:端子，53:端子，54:端子，55:二極管。
【具體實施方式】
[0019]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】實施方式。在以下的說明中，對同一部件標注同一符號，對已說明過的部件適當(dāng)?shù)厥÷云湔f明。
[0020](第I實施方式)
[0021]圖1是例示包含第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的照明裝置的電路圖。
[0022]照明裝置I具備:轉(zhuǎn)換直流電源2的輸出電壓的開關(guān)電源裝置3、成為開關(guān)電源裝置3的負載電路的照明負載4。直流電源2例如具有交流電源和整流電路，用整流電路對交流電源的交流電壓進行整流而輸出直流電壓。在圖1中，作為直流電源2例示了將商用交流電源9的交流電壓通過橋式整流電路10進行整流，而輸出直流電壓的電源。照明負載4具有例如發(fā)光二極管(Light-emitting d1de:LED)作為照明光源。
[0023]開關(guān)電源裝置3具有:開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14、輸入濾波電容器U、電容器15、輸出濾波電容器16、變壓器17。變壓器17包含磁耦合的第I電感器18和第2電感器19、二極管55。
[0024]開關(guān)元件12是正常導(dǎo)通晶體管，例如為由氮化鎵(GaN)等氮化物半導(dǎo)體形成的高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor:HEMT)。電流控制元件13是具有恒定電流特性的元件或電路，例如是作為由恒定電流二極管或氮化鎵(GaN)等的氮化物半導(dǎo)體形成的高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor:HEMT)的正常導(dǎo)通晶體管。整流元件14例如為硅二極管、具有正向電壓降較小的特性的肖特基勢壘型二極管等。
[0025]直流電源2的輸出輸入于高電位輸入端子5和低電位輸入端子6之間。開關(guān)兀件12的漏極與高電位輸入端子5連接，開關(guān)元件12的源極在電流控制元件13為二極管時與陽極連接。電流控制元件13的陰極與整流元件14的陰極連接，整流元件14的陽極與低電位輸入端子6連接。二極管55的陽極與開關(guān)元件12的柵極連接，二極管55的陰極與整流元件14的陰極連接。
[0026]第I電感器18的一端和第2電感器19的一端與整流元件14的陰極連接。第I電感器18的另一端與高電位輸出端子7連接，第2電感器19的另一端經(jīng)由電容器15與開關(guān)元件12的柵極連接。第2電感器19連接成，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在增加時,感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。
[0027]低電位輸入端子6和低電位輸出端子8在開關(guān)電源裝置3內(nèi)部連接。輸入濾波電容器11連接在高電位輸入端子5與低電位輸入端子6之間，輸出濾波電容器16連接在高電位輸出端子7與低電位輸出端子8之間。在聞電位輸出端子7與低電位輸出端子8之間連接有成為負載的照明負載4。
[0028]參照圖2說明變壓器17。
[0029]圖2是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0030]作為變壓器17，例示了在圓柱形磁芯上卷繞了導(dǎo)線的形式的變壓器。圓柱形磁芯20在基板21上配置在垂直方向。基板21上附設(shè)有端子22、23、24、25。電感器18、19的繞線分別以相同方向卷繞在圓柱形磁芯20上。電感器18的線頭與端子22連接，線尾與端子23連接。電感器19的線頭與端子25連接，線尾與端子24連接。端子22、23、24、25向基板21的底面?zhèn)妊由臁?br> [0031]說明上述形式的變壓器17的配線。
[0032]如圖1中已述，第I電感器18的一端與第2電感器19的一端連接，并還與整流元件14的陰極連接。此外，需要將第2電感器19連接成，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在增加時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。
[0033]這里，第I電感器18的線頭的端子22與整流元件14的陰極連接，第I電感器18的線尾的端子23與高電位輸出端子7連接。在這種情況下，通過將第2電感器19的線頭的端子25連接于電容器15，將第2電感器19的線尾的端子24連接于第I電感器19的線頭的端子22，感應(yīng)出上述的極性的電壓。
[0034]參照圖3a、圖3b及圖3c說明變壓器17的安裝基板上的配線圖案。
[0035]圖3a、圖3b及圖3c是例示第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的不意俯視圖。
[0036]在圖3a、圖3b及圖3c中示出了設(shè)于安裝基板上的、用于安裝變壓器17的部分的焊盤、焊盤之間的配線。焊盤26a、26b、26c是與第I電感器18的線頭的端子22對應(yīng)的焊盤。焊盤27a、27b、27c是與第I電感器18的線尾的端子23對應(yīng)的焊盤。焊盤28a、28b、28c是與第2電感器19的線尾的端子24對應(yīng)的焊盤。焊盤29a、29b、29c是與第2電感器19的線頭的端子25對應(yīng)的焊盤。
[0037]焊盤26a與焊盤28a通過配線圖案30a連接。焊盤26b與焊盤28b通過配線圖案30b連接。焊盤26c與焊盤28c通過配線圖案30c連接。這些焊盤與變壓器17的端子通過錫焊等方法連接。即，向變壓器17的基板21的背面?zhèn)妊由斓亩俗?2、23、24、25與設(shè)于安裝基板的焊盤26a、27a、28a、29a...等適當(dāng)連接。如此，第I電感器18的端子22和第2電感器19的端子24電連接。在此省略了除此以外的配線圖案。另外，在圖3a、圖3b及圖3c中以虛線示出的四邊形部分表示變壓器17的基板21的外緣，與變壓器17的投影面對應(yīng)。
[0038]圖3a示出以傾斜的直線狀的配線圖案連接的具體例。根據(jù)該具體例，能在焊盤之間以最短距離連接。
[0039]圖3b示出大致直線狀的配線圖案的具體例。根據(jù)該具體例，即使受到一些制約而無法制作最短配線圖案，只要在變壓器17的投影面內(nèi)將焊盤互相連接，也能得到同樣的效果O
[0040]圖3c示出了在確保用于確保與焊盤29c、27c的絕緣的間隔的同時以最大面配線的具體例。在圖3a?圖3c所示的任意一個具體例中，配線圖案均布線為包含電流在焊盤之間直線性流過的路徑，包含以較短距離連接焊盤之間的電流路徑。
[0041]返回圖1，說明開關(guān)電源裝置3的動作。
[0042]首先，說明電流控制元件13。
[0043]電流控制元件13上設(shè)定有電流限制值。如果流過電流控制元件13的電流到達該電流限制值，電流控制元件13變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)。如果超過該限制值繼續(xù)增加，則電流控制元件13的內(nèi)部電阻急劇增加。其結(jié)果，電流控制元件13端子之間的電壓也急劇上升。根據(jù)上述電流控制元件13的動作，在以下的(I)?(6)中說明開關(guān)電源裝置3的動作。
[0044](I)當(dāng)直流電源2的輸出電壓施加于高電位輸入端子5與低電位輸入端子6之間時，由于開關(guān)元件12為正常導(dǎo)通型的元件，所以處于導(dǎo)通狀態(tài)。于是，電流在高電位輸入端子5、開關(guān)兀件12、電流控制兀件13、第I電感器18、輸出濾波電容器16、低電位輸入端子6的路徑上流通，輸出濾波電容器16被充電。在第I電感器18上蓄積電磁能。
[0045](2)由于開關(guān)元件12導(dǎo)通，所以在整流元件14的兩端施加開關(guān)電源裝置3的輸入電壓。因為向反方向施加電壓，所以整流元件14成為非導(dǎo)通的狀態(tài)。
[0046](3)流過第I電感器18的電流隨著時間的經(jīng)過而增加。第2電感器19與第I電感器18磁耦合，所以第2電感器19上感應(yīng)出使作為耦合電容器進行工作的電容器15側(cè)變?yōu)楦唠娢坏臉O性的電動勢。經(jīng)過電容器15向開關(guān)元件12的柵極供給相對于源極為正的電位，開關(guān)元件12維持導(dǎo)通的狀態(tài)。此時，通過二極管55，能將相對于電流控制元件13的陽極的開關(guān)元件12的柵極電位的上限值設(shè)為二極管的正向電壓降以下，能夠保護開關(guān)元件12的柵極、源極。
[0047](4)如果流過第I電感器18的電流超過電流控制元件13的電流限制值，則電流控制元件13的端子間電壓急劇上升。開關(guān)元件12的柵極和源極間的電壓大幅偏移向負側(cè)，開關(guān)元件12斷開。
[0048](5)第I電感器18上產(chǎn)生逆電動勢。在正向上施加電壓，所以整流元件14成為導(dǎo)通狀態(tài)。電流在整流元件14、第I電感器18、輸出濾波電容器16的路徑上繼續(xù)流動。為了放出電磁能，第I電感器18的電流減少。由第2電感器19感應(yīng)出的負的電壓維持，開關(guān)元件12繼續(xù)保持斷開的狀態(tài)。
[0049](6)如果蓄積于第I電感器18的電磁能變?yōu)榱悖瑒t流過第I電感器18的電流也變?yōu)榱?。電動勢的方向再次反轉(zhuǎn)，在第2電感器19上感應(yīng)出使電容器15側(cè)成為高電位的電動勢。開關(guān)元件12的柵極供給有高于源極的電壓，開關(guān)元件12導(dǎo)通?；氐缴鲜?I)的狀態(tài)。
[0050]以后，重復(fù)(I)?(6)。將輸入電壓進行轉(zhuǎn)換，供給作為負載的照明負載4。開關(guān)電源裝置3作為降壓轉(zhuǎn)換器而動作。但是，本實施方式不限于此，開關(guān)電源裝置也可以是升壓型、升降壓型。
[0051]伴隨開關(guān)元件12的導(dǎo)通、斷開，開關(guān)元件12的源極電位發(fā)生變動。該變動的幅度成為與開關(guān)電源裝置3的輸入電壓接近的值。與開關(guān)元件12的源極端子連接的電流控制元件13、整流元件14的陰極端子、第I電感器18的端子22、第2電感器19的端子24以及連接它們的配線圖案的電位也同樣大幅變動。
[0052]這些部分作為天線進行動作，有時發(fā)射與開關(guān)兀件12的開關(guān)頻率相等頻率的電磁雜音。為了減小該發(fā)射電磁雜音，需要將作為天線而工作的部分封入在窄范圍內(nèi)。為了使開關(guān)電源裝置3小型化，有時將開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14集成在一個IC封裝中而使用。此時，由于電流控制元件13與整流元件14的連接點引出至IC封裝的端子，所以將該端子與第I電感器18的端子22、第2電感器19的端子24的配線圖案容納于窄范圍內(nèi)為佳。
[0053]為了實現(xiàn)此，在本實施方式中，如同之前根據(jù)圖3a、圖3b及圖3c進行的敘述，縮短第I電感器18與第2電感器19之間的配線。此外，在圖3a、圖3b及圖3c例示的具體例中，由于配線圖案30a、30b、30c配置在變壓器17的投影面內(nèi)，所以成為被變壓器17覆蓋的形式。變壓器17還起到電磁屏蔽件的作用。
[0054]接下來，說明第I實施方式的效果。
[0055]根據(jù)本實施方式，通過在變壓器17的投影面內(nèi)將第I電感器18與第2電感器19之間的配線設(shè)置成直線，能夠減小作為天線而工作的部分。所以，具有能降低發(fā)射電磁雜音這樣的效果。由于變壓器17作為電磁屏蔽件而工作，所以具有能進一步降低發(fā)射電磁雜音的效果。在圖3a及圖3b所示的具體例中，配線圖案30a、30b形成于變壓器17的投影面的內(nèi)側(cè)，所以能得到特別良好的電磁屏蔽的效果。
[0056](第2實施方式)
[0057]圖4是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0058]開關(guān)電源裝置31具有開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14、輸入濾波電容器11、電容器15、輸出濾波電容器16、變壓器32。變壓器32包含:磁稱合的第I電感器33和第2電感器34、二極管55。
[0059]第I電感器33的一端和第2電感器34的一端與整流元件14的陰極連接。第I電感器33的另一端與高電位輸出端子7連接，第2電感器34的另一端經(jīng)由電容器15與開關(guān)元件12的柵極連接。第2電感器34連接成當(dāng)?shù)贗電感器33的電流在增加時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器33的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。除此以外的要素能夠設(shè)為與圖1的開關(guān)電源裝置3相同。
[0060]參照圖5說明變壓器32。
[0061]圖5是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0062]作為變壓器32，例示了與如圖2所示的變壓器相同地在圓柱形磁芯上卷繞了導(dǎo)線的形式的變壓器。圓柱形磁芯35在基板36上配置在垂直方向?；?6上附設(shè)有端子37、38、39、40。電感器33、34的繞線分別以相同方向卷繞在圓柱形磁芯35上。電感器33的線頭與端子37連接，線尾與端子38連接。電感器34的線頭與端子39連接，線尾與端子40連接。
[0063]參照圖1的變壓器17的例子，第I電感器33的線頭的端子37與整流元件14的陰極連接，第I電感器33的線尾的端子38與高電位輸出端子7連接。在這種情況下，將第2電感器34的線頭的端子39連接于電容器15，第2電感器34的線尾的端子40與第I電感器33的線頭的端子37連接。
[0064]圖6是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的示意性俯視圖。
[0065]在圖6中示出了設(shè)于基板上的安裝變壓器17的部分的焊盤和焊盤之間的配線。焊盤41與第I電感器33的線頭的端子37對應(yīng)，焊盤42與第I電感器33的線尾的端子38對應(yīng)，焊盤43與第2電感器34的線頭的端子39對應(yīng)，焊盤44與第2電感器34的線尾的端子40對應(yīng)。焊盤41與焊盤44通過配線圖案45連接。這些焊盤與變壓器的端子通過錫焊等方式連接。如此，第I電感器33的端子37與第2電感器34的端子40電連接。除此以外的配線圖案省略。另外，在圖6中，以虛線表示的四邊形部分表示變壓器32的基板36的外緣，與變壓器32的投影面對應(yīng)。
[0066]焊盤41與焊盤44在變壓器32的投影面內(nèi)通過直線狀的配線圖案(配線)45以最短距離連接。配線圖案45成為被變壓器32覆蓋的形式。此外，配線圖案45不超出變壓器32的投影面。
[0067]開關(guān)電源裝置31的動作與圖1的開關(guān)電源裝置3的動作相同。
[0068]接下來，說明第2實施方式的效果。
[0069]根據(jù)本實施方式，通過將第I電感器33與第2電感器34之間的配線圖案45在變壓器32的投影面內(nèi)設(shè)為直線，能使作為天線而工作的部分變小。此外，配線圖案45形成為不超出變壓器32的投影面。所以，具有能降低發(fā)射電磁雜音這樣的效果。由于變壓器32作為電磁屏蔽件而工作，所以具有能進一步降低發(fā)射電磁雜音的效果。
[0070](第3實施方式)
[0071]圖7是例示第3實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0072]開關(guān)電源裝置46具有開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14、輸入濾波電容器11、電容器15、輸出濾波電容器16、變壓器47。變壓器47包含:磁耦合的第I電感器48和第2電感器49、二極管55。
[0073]第I電感器48的一端和第2電感器49的一端在變壓器47的內(nèi)部連接，而且與整流元件14的陰極連接。第I電感器48的另一端與高電位輸出端子7連接，第2電感器49的另一端經(jīng)由電容器15與開關(guān)元件12的柵極連接。第2電感器49連接成當(dāng)?shù)贗電感器48的電流在增加時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器48的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。除此以外的要素能夠設(shè)為與圖1的開關(guān)電源裝置3相同。
[0074]參照圖8說明變壓器47。
[0075]圖8是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0076]作為變壓器47，例示了與如圖2所示的變壓器相同地在圓柱形磁芯上卷繞了導(dǎo)線的形式的變壓器。圓柱形磁芯50在基板51上配置在垂直方向。基板51上附設(shè)有端子52、53、54。電感器48、49的繞線分別以相同方向卷繞在圓柱形磁芯50上。電感器48的線頭與端子52連接，線尾與端子53連接。電感器49的線頭與端子54連接，線尾與端子52連接。
[0077]這樣，變壓器47的第I電感器48的線頭與第2電感器49的線尾連接到同一端子52。即，第I電感器48與第2電感器49在變壓器47的內(nèi)部連接。除此以外的變壓器47的端子的連接與圖4的變壓器32相同，第I電感器48的線尾的端子53與高電位輸出端子7連接，第2電感器49的線頭的端子54與電容器15連接。
[0078]在變壓器外部不存在第I電感器48與第2電感器49之間的配線圖案。另一方面，在圖3a、圖3b及圖3c、圖6的實施方式中，配線圖案30a、30b、30c、45存在于安裝基板之上。向開關(guān)元件12的柵極供給的驅(qū)動電流流過這些配線圖案。該驅(qū)動電流在配線周邊產(chǎn)生磁場。與其交鏈的其它的配線圖案上發(fā)生渦電流，損失增加。為了防止這種情況，需要減少安裝基板上的流有驅(qū)動電流的配線。在圖7的實施例中，不存在該配線圖案，所以不發(fā)生由來于此的渦電流。開關(guān)電源裝置46的動作與圖1的開關(guān)電源裝置3的動作相同。
[0079]接下來，說明第3實施方式的效果。
[0080]根據(jù)本實施方式，通過在變壓器47內(nèi)進行第I電感器48與第2電感器49之間的連接，能夠減小作為天線工作的部分。所以，能得到能降低發(fā)射電磁雜音的效果。由于在安裝基板上不存在連接第I電感器48與第2電感器49的配線圖案，所以不產(chǎn)生由來于此的渦電流損失，還能得到能使開關(guān)電源裝置46高效率化的效果。
[0081]以上，參照具體例，說明了實施方式，但不限定于，能進行各種變形。
[0082]例如，開關(guān)元件12、電流控制元件13以及整流元件14不限于GaN系HEMT。例如，也可以是在半導(dǎo)體基板上用碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石等的具有寬禁帶的半導(dǎo)體(寬禁帶半導(dǎo)體)形成的半導(dǎo)體元件。這里，寬禁帶半導(dǎo)體是指，具有帶隙比帶隙約為1.4eV的砷化鎵(GaAs)寬的半導(dǎo)體。例如，包含帶隙為1.5eV以上的半導(dǎo)體，例如磷化鎵(GaP，帶隙約2.3eV)、氮化鎵(GaN，帶隙約3.4eV)、金剛石(C，帶隙約5.27eV)、氮化鋁(A1N，帶隙約5.9eV)、碳化娃(SiC)等。
[0083]另外，照明負載4不限于LED,例如，也可以是有機EL (Electro-Luminescence)或OLED (Organic Light-emitting d1de)等。
[0084]以上，參照具體例，說明了本發(fā)明的實施方式。但是，實施方式不只限于這些具體例。即，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)這些具體例實施的適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變更只要具備實施方式的特征，則均包含于實施方式的范圍內(nèi)。上述各具體例所具備的各要素及其配置、材料、條件、形狀、尺寸等不應(yīng)限定于例示，能夠進行適當(dāng)變更。
[0085]此外，上述各實施方式所具備的各要素，只要在技術(shù)上有可能，則均可以將它們組合，而將它們組合而成的方式，只要包含實施方式的特征，均包含于實施方式的范圍內(nèi)。另夕卜，在本發(fā)明的思想范疇內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到各種變更例以及修改例，而這些變更例以及修改例也屬于本發(fā)明的范圍。
[0086]以上說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式是作為例子而提示的，并不意味著對發(fā)明的范圍進行限定。這些新的實施方式能夠以其它各種方式進行實施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種省略、置換、改變。這些實施方式及其變形均包含于發(fā)明的范圍及要旨中，并且包含于權(quán)利要求所記載的發(fā)明及與其等同的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)裝置，具備: 變壓器，具有第I電感器和與所述第I電感器磁耦合的第2電感器； 開關(guān)元件，具有所述第2電感器感應(yīng)出的電壓施加的控制端子，并在導(dǎo)通時向所述第I電感器供給電流； 電流控制元件，與所述開關(guān)元件串聯(lián)連接，并限制流向所述第I電感器的電流；以及 整流元件，與所述電流控制元件串聯(lián)連接，并在所述開關(guān)元件斷開時流有電流， 當(dāng)所述第I電感器的電流在增加時，所述第2電感器感應(yīng)出使所述開關(guān)元件導(dǎo)通的電壓， 當(dāng)所述第I電感器的電流在減少時，所述第2電感器感應(yīng)出使所述開關(guān)元件斷開的電壓， 所述第I電感器的一端與所述第2電感器的一端通過配線相連接，該配線包含所述第I電感器的一端與所述第2電感器的一端之間的電流路徑， 所述配線形成在所述變壓器的投影面的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其中， 所述變壓器具有:向所述變壓器的背面?zhèn)妊由觳⑶疫B接有所述第I電感器的所述一端的第I端子；以及 向所述變壓器的背面?zhèn)妊由觳⑶疫B接有所述第2電感器的所述一端的第2端子。
3.一種照明裝置，具備: 權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源裝置；和 成為所述開關(guān)電源裝置的負載電路的照明負載。
【文檔編號】H02M3/335GK104467399SQ201410104037
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】高橋雄治 申請人:東芝照明技術(shù)株式會社
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能降低發(fā)射電磁雜音開關(guān)電源裝置和照明裝置。實施方式的開關(guān)電源裝置具備：具有第1電感器和與第1電感器磁耦合的第2電感器的變壓器；具有第2電感器感應(yīng)出的電壓施加的控制端子并在導(dǎo)通時向第1電感器供給電流的開關(guān)元件；與開關(guān)元件串聯(lián)連接并限制流向第1電感器的電流的電流控制元件；以及與電流控制元件串聯(lián)連接且在開關(guān)元件斷開時流有電流的整流元件。當(dāng)?shù)?電感器的電流在增加時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)?電感器的電流在減少時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件斷開的電壓。第1電感器的一端與第2電感器的一端通過配線相連接，該配線包含第1電感器的一端與第2電感器的一端之間的電流路徑。
【專利說明】開關(guān)電源裝置以及照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實施方式涉及開關(guān)電源裝置以及照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為照明裝置等的電源，有開關(guān)電源裝置。開關(guān)電源裝置是在從輸入電力中得到期望的輸出電力的電力轉(zhuǎn)換裝置中，為了轉(zhuǎn)換、調(diào)整電力而使用了開關(guān)元件的電源裝置。其中，包含將直流電轉(zhuǎn)換為其它直流電的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
[0003]由于可以在由硅半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件難以進行的超過500kHz的高頻率上進行開關(guān)操作，所以作為使用于開關(guān)電源裝置的開關(guān)元件，由寬禁帶化合物半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件受到矚目。
[0004]這里，寬禁帶半導(dǎo)體是指，帶隙比帶隙約為1.4eV的砷化鎵(GaAs)寬的半導(dǎo)體。例如，包含帶隙為1.5eV以上的半導(dǎo)體，例如磷化鎵(GaP，帶隙約2.3eV)、氮化鎵(GaN，帶隙約3.4eV)、金剛石(C，帶隙約5.27eV)、氮化鋁(A1N，帶隙約5.9eV)、碳化硅(SiC)等。
[0005]利用高頻率下的開關(guān)操作，能夠期待開關(guān)電源裝置的小型化。這是因為能使構(gòu)成輸出濾波器的電感器、電容器小型化。另一方面，也會發(fā)射高頻率的電磁雜音。一般，頻率越升高，EMC (Electro Magnetic Compatibility,電磁兼容性)對策越困難，因此期望降低電磁雜音的發(fā)射的技術(shù)。
[0006]專利文獻I JP特開2012 - 034569號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明想要解決的問題是提供能降低發(fā)射電磁雜音的開關(guān)電源裝置以及使用該開關(guān)電源裝置的照明裝置。
[0008]本發(fā)明實施方式的開關(guān)電源裝置具備:具有第I電感器和與第I電感器磁耦合的第2電感器的變壓器；具有第2電感器感應(yīng)的電壓施加的控制端子并在導(dǎo)通時向第I電感器供給電流的開關(guān)元件；與開關(guān)元件串聯(lián)連接并限制流向第I電感器的電流的電流控制元件；以及與電流控制元件串聯(lián)連接且在開關(guān)元件斷開時流有電流的整流元件。當(dāng)?shù)贗電感器的電流在增加時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器的電流在減少時，由第2電感器感應(yīng)出使開關(guān)元件斷開的電壓。第I電感器的一端與第2電感器的一端通過配線相連接，該配線包含在第I電感器的一端與第2電感器的一端之間的電流路徑。配線形成于變壓器的投影面內(nèi)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠提供能降低發(fā)射電磁雜音的開關(guān)電源裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是例示包含第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的照明裝置的電路圖。
[0011]圖2是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0012]圖3a、圖3b及圖3c是例示第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的示意性俯視圖。
[0013]圖4是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0014]圖5是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0015]圖6是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的示意性俯視圖。
[0016]圖7是例示第3實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0017]圖8是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0018]圖中:1:照明裝置，2:直流電源，3:開關(guān)電源裝置，4:照明負載，5:高電位輸入端子，6:低電位輸入端子，7:高電位輸出端子，8:低電位輸出端子，9:商用交流電源，10:橋式整流電路，11:輸入濾波電容器，12:開關(guān)元件，13:電流控制元件，14:整流元件，15:電容器，16:輸出濾波電容器，17:變壓器，18 --第I電感器，19:第2電感器，20:圓柱形磁芯，21:基板,22:端子,23:端子,24:端子,25:端子，26a:焊盤，26b:焊盤，26c:焊盤，27a:焊盤，27b:焊盤，27c:焊盤，28a:焊盤，28b:焊盤，28c:焊盤，29a:焊盤，29b:焊盤，29c:焊盤，30a:配線圖案，30b:配線圖案，30c:配線圖案，31:開關(guān)電源裝置，32:變壓器，33:第I電感器，34:第2電感器，35:圓柱形磁芯，36:基板，37:端子，38:端子，39:端子，40:端子，41:焊盤，42:焊盤，43:焊盤，44:焊盤，45:配線圖案，46:開關(guān)電源裝置，47:變壓器，48 --第I電感器，49 --第2電感器，50:圓柱形磁芯，51:基板，52:端子，53:端子，54:端子，55:二極管。
【具體實施方式】
[0019]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】實施方式。在以下的說明中，對同一部件標注同一符號，對已說明過的部件適當(dāng)?shù)厥÷云湔f明。
[0020](第I實施方式)
[0021]圖1是例示包含第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的照明裝置的電路圖。
[0022]照明裝置I具備:轉(zhuǎn)換直流電源2的輸出電壓的開關(guān)電源裝置3、成為開關(guān)電源裝置3的負載電路的照明負載4。直流電源2例如具有交流電源和整流電路，用整流電路對交流電源的交流電壓進行整流而輸出直流電壓。在圖1中，作為直流電源2例示了將商用交流電源9的交流電壓通過橋式整流電路10進行整流，而輸出直流電壓的電源。照明負載4具有例如發(fā)光二極管(Light-emitting d1de:LED)作為照明光源。
[0023]開關(guān)電源裝置3具有:開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14、輸入濾波電容器U、電容器15、輸出濾波電容器16、變壓器17。變壓器17包含磁耦合的第I電感器18和第2電感器19、二極管55。
[0024]開關(guān)元件12是正常導(dǎo)通晶體管，例如為由氮化鎵(GaN)等氮化物半導(dǎo)體形成的高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor:HEMT)。電流控制元件13是具有恒定電流特性的元件或電路，例如是作為由恒定電流二極管或氮化鎵(GaN)等的氮化物半導(dǎo)體形成的高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor:HEMT)的正常導(dǎo)通晶體管。整流元件14例如為硅二極管、具有正向電壓降較小的特性的肖特基勢壘型二極管等。
[0025]直流電源2的輸出輸入于高電位輸入端子5和低電位輸入端子6之間。開關(guān)兀件12的漏極與高電位輸入端子5連接，開關(guān)元件12的源極在電流控制元件13為二極管時與陽極連接。電流控制元件13的陰極與整流元件14的陰極連接，整流元件14的陽極與低電位輸入端子6連接。二極管55的陽極與開關(guān)元件12的柵極連接，二極管55的陰極與整流元件14的陰極連接。
[0026]第I電感器18的一端和第2電感器19的一端與整流元件14的陰極連接。第I電感器18的另一端與高電位輸出端子7連接，第2電感器19的另一端經(jīng)由電容器15與開關(guān)元件12的柵極連接。第2電感器19連接成，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在增加時,感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。
[0027]低電位輸入端子6和低電位輸出端子8在開關(guān)電源裝置3內(nèi)部連接。輸入濾波電容器11連接在高電位輸入端子5與低電位輸入端子6之間，輸出濾波電容器16連接在高電位輸出端子7與低電位輸出端子8之間。在聞電位輸出端子7與低電位輸出端子8之間連接有成為負載的照明負載4。
[0028]參照圖2說明變壓器17。
[0029]圖2是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0030]作為變壓器17，例示了在圓柱形磁芯上卷繞了導(dǎo)線的形式的變壓器。圓柱形磁芯20在基板21上配置在垂直方向。基板21上附設(shè)有端子22、23、24、25。電感器18、19的繞線分別以相同方向卷繞在圓柱形磁芯20上。電感器18的線頭與端子22連接，線尾與端子23連接。電感器19的線頭與端子25連接，線尾與端子24連接。端子22、23、24、25向基板21的底面?zhèn)妊由臁?br> [0031]說明上述形式的變壓器17的配線。
[0032]如圖1中已述，第I電感器18的一端與第2電感器19的一端連接，并還與整流元件14的陰極連接。此外，需要將第2電感器19連接成，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在增加時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器18的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。
[0033]這里，第I電感器18的線頭的端子22與整流元件14的陰極連接，第I電感器18的線尾的端子23與高電位輸出端子7連接。在這種情況下，通過將第2電感器19的線頭的端子25連接于電容器15，將第2電感器19的線尾的端子24連接于第I電感器19的線頭的端子22，感應(yīng)出上述的極性的電壓。
[0034]參照圖3a、圖3b及圖3c說明變壓器17的安裝基板上的配線圖案。
[0035]圖3a、圖3b及圖3c是例示第I實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的不意俯視圖。
[0036]在圖3a、圖3b及圖3c中示出了設(shè)于安裝基板上的、用于安裝變壓器17的部分的焊盤、焊盤之間的配線。焊盤26a、26b、26c是與第I電感器18的線頭的端子22對應(yīng)的焊盤。焊盤27a、27b、27c是與第I電感器18的線尾的端子23對應(yīng)的焊盤。焊盤28a、28b、28c是與第2電感器19的線尾的端子24對應(yīng)的焊盤。焊盤29a、29b、29c是與第2電感器19的線頭的端子25對應(yīng)的焊盤。
[0037]焊盤26a與焊盤28a通過配線圖案30a連接。焊盤26b與焊盤28b通過配線圖案30b連接。焊盤26c與焊盤28c通過配線圖案30c連接。這些焊盤與變壓器17的端子通過錫焊等方法連接。即，向變壓器17的基板21的背面?zhèn)妊由斓亩俗?2、23、24、25與設(shè)于安裝基板的焊盤26a、27a、28a、29a...等適當(dāng)連接。如此，第I電感器18的端子22和第2電感器19的端子24電連接。在此省略了除此以外的配線圖案。另外，在圖3a、圖3b及圖3c中以虛線示出的四邊形部分表示變壓器17的基板21的外緣，與變壓器17的投影面對應(yīng)。
[0038]圖3a示出以傾斜的直線狀的配線圖案連接的具體例。根據(jù)該具體例，能在焊盤之間以最短距離連接。
[0039]圖3b示出大致直線狀的配線圖案的具體例。根據(jù)該具體例，即使受到一些制約而無法制作最短配線圖案，只要在變壓器17的投影面內(nèi)將焊盤互相連接，也能得到同樣的效果O
[0040]圖3c示出了在確保用于確保與焊盤29c、27c的絕緣的間隔的同時以最大面配線的具體例。在圖3a?圖3c所示的任意一個具體例中，配線圖案均布線為包含電流在焊盤之間直線性流過的路徑，包含以較短距離連接焊盤之間的電流路徑。
[0041]返回圖1，說明開關(guān)電源裝置3的動作。
[0042]首先，說明電流控制元件13。
[0043]電流控制元件13上設(shè)定有電流限制值。如果流過電流控制元件13的電流到達該電流限制值，電流控制元件13變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)。如果超過該限制值繼續(xù)增加，則電流控制元件13的內(nèi)部電阻急劇增加。其結(jié)果，電流控制元件13端子之間的電壓也急劇上升。根據(jù)上述電流控制元件13的動作，在以下的(I)?(6)中說明開關(guān)電源裝置3的動作。
[0044](I)當(dāng)直流電源2的輸出電壓施加于高電位輸入端子5與低電位輸入端子6之間時，由于開關(guān)元件12為正常導(dǎo)通型的元件，所以處于導(dǎo)通狀態(tài)。于是，電流在高電位輸入端子5、開關(guān)兀件12、電流控制兀件13、第I電感器18、輸出濾波電容器16、低電位輸入端子6的路徑上流通，輸出濾波電容器16被充電。在第I電感器18上蓄積電磁能。
[0045](2)由于開關(guān)元件12導(dǎo)通，所以在整流元件14的兩端施加開關(guān)電源裝置3的輸入電壓。因為向反方向施加電壓，所以整流元件14成為非導(dǎo)通的狀態(tài)。
[0046](3)流過第I電感器18的電流隨著時間的經(jīng)過而增加。第2電感器19與第I電感器18磁耦合，所以第2電感器19上感應(yīng)出使作為耦合電容器進行工作的電容器15側(cè)變?yōu)楦唠娢坏臉O性的電動勢。經(jīng)過電容器15向開關(guān)元件12的柵極供給相對于源極為正的電位，開關(guān)元件12維持導(dǎo)通的狀態(tài)。此時，通過二極管55，能將相對于電流控制元件13的陽極的開關(guān)元件12的柵極電位的上限值設(shè)為二極管的正向電壓降以下，能夠保護開關(guān)元件12的柵極、源極。
[0047](4)如果流過第I電感器18的電流超過電流控制元件13的電流限制值，則電流控制元件13的端子間電壓急劇上升。開關(guān)元件12的柵極和源極間的電壓大幅偏移向負側(cè)，開關(guān)元件12斷開。
[0048](5)第I電感器18上產(chǎn)生逆電動勢。在正向上施加電壓，所以整流元件14成為導(dǎo)通狀態(tài)。電流在整流元件14、第I電感器18、輸出濾波電容器16的路徑上繼續(xù)流動。為了放出電磁能，第I電感器18的電流減少。由第2電感器19感應(yīng)出的負的電壓維持，開關(guān)元件12繼續(xù)保持斷開的狀態(tài)。
[0049](6)如果蓄積于第I電感器18的電磁能變?yōu)榱悖瑒t流過第I電感器18的電流也變?yōu)榱?。電動勢的方向再次反轉(zhuǎn)，在第2電感器19上感應(yīng)出使電容器15側(cè)成為高電位的電動勢。開關(guān)元件12的柵極供給有高于源極的電壓，開關(guān)元件12導(dǎo)通?；氐缴鲜?I)的狀態(tài)。
[0050]以后，重復(fù)(I)?(6)。將輸入電壓進行轉(zhuǎn)換，供給作為負載的照明負載4。開關(guān)電源裝置3作為降壓轉(zhuǎn)換器而動作。但是，本實施方式不限于此，開關(guān)電源裝置也可以是升壓型、升降壓型。
[0051]伴隨開關(guān)元件12的導(dǎo)通、斷開，開關(guān)元件12的源極電位發(fā)生變動。該變動的幅度成為與開關(guān)電源裝置3的輸入電壓接近的值。與開關(guān)元件12的源極端子連接的電流控制元件13、整流元件14的陰極端子、第I電感器18的端子22、第2電感器19的端子24以及連接它們的配線圖案的電位也同樣大幅變動。
[0052]這些部分作為天線進行動作，有時發(fā)射與開關(guān)兀件12的開關(guān)頻率相等頻率的電磁雜音。為了減小該發(fā)射電磁雜音，需要將作為天線而工作的部分封入在窄范圍內(nèi)。為了使開關(guān)電源裝置3小型化，有時將開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14集成在一個IC封裝中而使用。此時，由于電流控制元件13與整流元件14的連接點引出至IC封裝的端子，所以將該端子與第I電感器18的端子22、第2電感器19的端子24的配線圖案容納于窄范圍內(nèi)為佳。
[0053]為了實現(xiàn)此，在本實施方式中，如同之前根據(jù)圖3a、圖3b及圖3c進行的敘述，縮短第I電感器18與第2電感器19之間的配線。此外，在圖3a、圖3b及圖3c例示的具體例中，由于配線圖案30a、30b、30c配置在變壓器17的投影面內(nèi)，所以成為被變壓器17覆蓋的形式。變壓器17還起到電磁屏蔽件的作用。
[0054]接下來，說明第I實施方式的效果。
[0055]根據(jù)本實施方式，通過在變壓器17的投影面內(nèi)將第I電感器18與第2電感器19之間的配線設(shè)置成直線，能夠減小作為天線而工作的部分。所以，具有能降低發(fā)射電磁雜音這樣的效果。由于變壓器17作為電磁屏蔽件而工作，所以具有能進一步降低發(fā)射電磁雜音的效果。在圖3a及圖3b所示的具體例中，配線圖案30a、30b形成于變壓器17的投影面的內(nèi)側(cè)，所以能得到特別良好的電磁屏蔽的效果。
[0056](第2實施方式)
[0057]圖4是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0058]開關(guān)電源裝置31具有開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14、輸入濾波電容器11、電容器15、輸出濾波電容器16、變壓器32。變壓器32包含:磁稱合的第I電感器33和第2電感器34、二極管55。
[0059]第I電感器33的一端和第2電感器34的一端與整流元件14的陰極連接。第I電感器33的另一端與高電位輸出端子7連接，第2電感器34的另一端經(jīng)由電容器15與開關(guān)元件12的柵極連接。第2電感器34連接成當(dāng)?shù)贗電感器33的電流在增加時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器33的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。除此以外的要素能夠設(shè)為與圖1的開關(guān)電源裝置3相同。
[0060]參照圖5說明變壓器32。
[0061]圖5是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0062]作為變壓器32，例示了與如圖2所示的變壓器相同地在圓柱形磁芯上卷繞了導(dǎo)線的形式的變壓器。圓柱形磁芯35在基板36上配置在垂直方向?；?6上附設(shè)有端子37、38、39、40。電感器33、34的繞線分別以相同方向卷繞在圓柱形磁芯35上。電感器33的線頭與端子37連接，線尾與端子38連接。電感器34的線頭與端子39連接，線尾與端子40連接。
[0063]參照圖1的變壓器17的例子，第I電感器33的線頭的端子37與整流元件14的陰極連接，第I電感器33的線尾的端子38與高電位輸出端子7連接。在這種情況下，將第2電感器34的線頭的端子39連接于電容器15，第2電感器34的線尾的端子40與第I電感器33的線頭的端子37連接。
[0064]圖6是例示第2實施方式中的開關(guān)電源裝置的基板上的配線圖案的示意性俯視圖。
[0065]在圖6中示出了設(shè)于基板上的安裝變壓器17的部分的焊盤和焊盤之間的配線。焊盤41與第I電感器33的線頭的端子37對應(yīng)，焊盤42與第I電感器33的線尾的端子38對應(yīng)，焊盤43與第2電感器34的線頭的端子39對應(yīng)，焊盤44與第2電感器34的線尾的端子40對應(yīng)。焊盤41與焊盤44通過配線圖案45連接。這些焊盤與變壓器的端子通過錫焊等方式連接。如此，第I電感器33的端子37與第2電感器34的端子40電連接。除此以外的配線圖案省略。另外，在圖6中，以虛線表示的四邊形部分表示變壓器32的基板36的外緣，與變壓器32的投影面對應(yīng)。
[0066]焊盤41與焊盤44在變壓器32的投影面內(nèi)通過直線狀的配線圖案(配線)45以最短距離連接。配線圖案45成為被變壓器32覆蓋的形式。此外，配線圖案45不超出變壓器32的投影面。
[0067]開關(guān)電源裝置31的動作與圖1的開關(guān)電源裝置3的動作相同。
[0068]接下來，說明第2實施方式的效果。
[0069]根據(jù)本實施方式，通過將第I電感器33與第2電感器34之間的配線圖案45在變壓器32的投影面內(nèi)設(shè)為直線，能使作為天線而工作的部分變小。此外，配線圖案45形成為不超出變壓器32的投影面。所以，具有能降低發(fā)射電磁雜音這樣的效果。由于變壓器32作為電磁屏蔽件而工作，所以具有能進一步降低發(fā)射電磁雜音的效果。
[0070](第3實施方式)
[0071]圖7是例示第3實施方式中的開關(guān)電源裝置的電路圖。
[0072]開關(guān)電源裝置46具有開關(guān)元件12、電流控制元件13、整流元件14、輸入濾波電容器11、電容器15、輸出濾波電容器16、變壓器47。變壓器47包含:磁耦合的第I電感器48和第2電感器49、二極管55。
[0073]第I電感器48的一端和第2電感器49的一端在變壓器47的內(nèi)部連接，而且與整流元件14的陰極連接。第I電感器48的另一端與高電位輸出端子7連接，第2電感器49的另一端經(jīng)由電容器15與開關(guān)元件12的柵極連接。第2電感器49連接成當(dāng)?shù)贗電感器48的電流在增加時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12導(dǎo)通的電壓，當(dāng)?shù)贗電感器48的電流在減少時，感應(yīng)出使開關(guān)元件12斷開的電壓。除此以外的要素能夠設(shè)為與圖1的開關(guān)電源裝置3相同。
[0074]參照圖8說明變壓器47。
[0075]圖8是說明變壓器的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
[0076]作為變壓器47，例示了與如圖2所示的變壓器相同地在圓柱形磁芯上卷繞了導(dǎo)線的形式的變壓器。圓柱形磁芯50在基板51上配置在垂直方向。基板51上附設(shè)有端子52、53、54。電感器48、49的繞線分別以相同方向卷繞在圓柱形磁芯50上。電感器48的線頭與端子52連接，線尾與端子53連接。電感器49的線頭與端子54連接，線尾與端子52連接。
[0077]這樣，變壓器47的第I電感器48的線頭與第2電感器49的線尾連接到同一端子52。即，第I電感器48與第2電感器49在變壓器47的內(nèi)部連接。除此以外的變壓器47的端子的連接與圖4的變壓器32相同，第I電感器48的線尾的端子53與高電位輸出端子7連接，第2電感器49的線頭的端子54與電容器15連接。
[0078]在變壓器外部不存在第I電感器48與第2電感器49之間的配線圖案。另一方面，在圖3a、圖3b及圖3c、圖6的實施方式中，配線圖案30a、30b、30c、45存在于安裝基板之上。向開關(guān)元件12的柵極供給的驅(qū)動電流流過這些配線圖案。該驅(qū)動電流在配線周邊產(chǎn)生磁場。與其交鏈的其它的配線圖案上發(fā)生渦電流，損失增加。為了防止這種情況，需要減少安裝基板上的流有驅(qū)動電流的配線。在圖7的實施例中，不存在該配線圖案，所以不發(fā)生由來于此的渦電流。開關(guān)電源裝置46的動作與圖1的開關(guān)電源裝置3的動作相同。
[0079]接下來，說明第3實施方式的效果。
[0080]根據(jù)本實施方式，通過在變壓器47內(nèi)進行第I電感器48與第2電感器49之間的連接，能夠減小作為天線工作的部分。所以，能得到能降低發(fā)射電磁雜音的效果。由于在安裝基板上不存在連接第I電感器48與第2電感器49的配線圖案，所以不產(chǎn)生由來于此的渦電流損失，還能得到能使開關(guān)電源裝置46高效率化的效果。
[0081]以上，參照具體例，說明了實施方式，但不限定于，能進行各種變形。
[0082]例如，開關(guān)元件12、電流控制元件13以及整流元件14不限于GaN系HEMT。例如，也可以是在半導(dǎo)體基板上用碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石等的具有寬禁帶的半導(dǎo)體(寬禁帶半導(dǎo)體)形成的半導(dǎo)體元件。這里，寬禁帶半導(dǎo)體是指，具有帶隙比帶隙約為1.4eV的砷化鎵(GaAs)寬的半導(dǎo)體。例如，包含帶隙為1.5eV以上的半導(dǎo)體，例如磷化鎵(GaP，帶隙約2.3eV)、氮化鎵(GaN，帶隙約3.4eV)、金剛石(C，帶隙約5.27eV)、氮化鋁(A1N，帶隙約5.9eV)、碳化娃(SiC)等。
[0083]另外，照明負載4不限于LED,例如，也可以是有機EL (Electro-Luminescence)或OLED (Organic Light-emitting d1de)等。
[0084]以上，參照具體例，說明了本發(fā)明的實施方式。但是，實施方式不只限于這些具體例。即，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)這些具體例實施的適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變更只要具備實施方式的特征，則均包含于實施方式的范圍內(nèi)。上述各具體例所具備的各要素及其配置、材料、條件、形狀、尺寸等不應(yīng)限定于例示，能夠進行適當(dāng)變更。
[0085]此外，上述各實施方式所具備的各要素，只要在技術(shù)上有可能，則均可以將它們組合，而將它們組合而成的方式，只要包含實施方式的特征，均包含于實施方式的范圍內(nèi)。另夕卜，在本發(fā)明的思想范疇內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到各種變更例以及修改例，而這些變更例以及修改例也屬于本發(fā)明的范圍。
[0086]以上說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式是作為例子而提示的，并不意味著對發(fā)明的范圍進行限定。這些新的實施方式能夠以其它各種方式進行實施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種省略、置換、改變。這些實施方式及其變形均包含于發(fā)明的范圍及要旨中，并且包含于權(quán)利要求所記載的發(fā)明及與其等同的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)裝置，具備: 變壓器，具有第I電感器和與所述第I電感器磁耦合的第2電感器； 開關(guān)元件，具有所述第2電感器感應(yīng)出的電壓施加的控制端子，并在導(dǎo)通時向所述第I電感器供給電流； 電流控制元件，與所述開關(guān)元件串聯(lián)連接，并限制流向所述第I電感器的電流；以及 整流元件，與所述電流控制元件串聯(lián)連接，并在所述開關(guān)元件斷開時流有電流， 當(dāng)所述第I電感器的電流在增加時，所述第2電感器感應(yīng)出使所述開關(guān)元件導(dǎo)通的電壓， 當(dāng)所述第I電感器的電流在減少時，所述第2電感器感應(yīng)出使所述開關(guān)元件斷開的電壓， 所述第I電感器的一端與所述第2電感器的一端通過配線相連接，該配線包含所述第I電感器的一端與所述第2電感器的一端之間的電流路徑， 所述配線形成在所述變壓器的投影面的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其中， 所述變壓器具有:向所述變壓器的背面?zhèn)妊由觳⑶疫B接有所述第I電感器的所述一端的第I端子；以及 向所述變壓器的背面?zhèn)妊由觳⑶疫B接有所述第2電感器的所述一端的第2端子。
3.一種照明裝置，具備: 權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源裝置；和 成為所述開關(guān)電源裝置的負載電路的照明負載。
【文檔編號】H02M3/335GK104467399SQ201410104037
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】高橋雄治 申請人:東芝照明技術(shù)株式會社
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