[发明专利]变压器以及开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有磁芯和导电构件的变压器以及具备这样的变压器的开关电源装置。

背景技术

向来，作为开关电源装置就有各种DC-DC变换器被提出供实用。其多数是利用连接于电力变换变压器(变压元件)的初级侧绕组的开关电路(逆变器电路)的开关转换动作将直流输入电压加以开关转换，在电力变换变压器(变压器)的次级侧绕组取出开关转换输出(逆变器输出)的方式。伴随开关电路的开关转换动作，次级侧绕组上出现的电压经过整流电路整流后，由平滑电路(即滤波电路)变换为直流后输出。

这种开关电源装置中，上述变压器的磁芯采用例如E型芯(EE芯、EI芯等)或U型芯(UU芯、UI芯等；例如参照专利文献1)等。其中，E型芯的情况下，导体通过中央脚与两外脚之间卷绕绕组以包围中央，与此相对，在U型芯的情况下，导体通过两脚以及脚的内侧卷绕绕组。因此U型芯两脚的脚间隔大约为E型芯的中央脚与两个外脚之间的脚间隔的大约2倍。

专利文献1：日本特开2008-253113号公报

在这里，磁芯采用上述专利文献1那样的U型芯的变压器，与采用E型芯的情况相比，能够扩大次级侧绕组的散热路径，因此能够降低绕组的温度。因而可以不使多个逆变器电路和变压器等并联运行就能够作为开关电源装置全体处理大电流。

但是在使用这样的U型芯的情况下，与使用E型芯的情况相比，上部芯和下部芯的厚度大，难于谋求降低芯部的高度。这是因为在U型芯的情况下，磁通容易集中于内侧尺寸的部分，因此在使芯的宽度与E型芯相等的情况下，为了降低磁通密度，有必要加大芯的厚度。

又，在U型芯的情况下，如上所述有必要将脚的间隔做得大，因此在作为热沉构件的基板方向上散热路径受到限制的情况下，从上部芯的中央部到致冷剂的散热路径的热阻有变高的倾向。因此上部芯的中央部的温度容易偏高。在这里，一旦芯部温度达到高温，饱和磁通密度变小，达到磁饱和，造成开关元件破坏，或促进材料劣化，特别是在绝缘变压器的情况下，绝缘材料劣化以至于绝缘破坏，因此事关产品的寿命和产品的安全。从而，为了降低芯损同时降低热阻，有必要进一步加大芯的尺寸，减小磁通密度和热阻。这关系到装置的大型化和成本的增加。

这样做，在使用已有的E型芯和U型芯的变压器的情况下，降低其高度(小型化)与扩大散热路径难于同时实现，因此谋求提高可靠性同时谋求降低成本也是困难的，还需要改善。

发明内容

本发明是鉴于上述存在问题而作出的，其目的在于，提供能够提高可靠性同时谋求降低成本的变压器以及开关电源装置。

本发明的第1变压器，具备：具有相互相对的两个基体部和在这两个基体部的对向面内相互交叉的两条直线上逐对配置，将两个基体部相互连结的4个脚部的磁芯、具有各脚部个别贯通的4个贯通孔，构成卷绕所述脚部的第1绕组的第1导电构件、以及具有各脚部个别贯通的4个贯通孔，构成卷绕所述脚部的第2绕组的第2导电构件。又卷绕第1绕组和第2绕组，利用流过所述第1或第2绕组的电流在所述4个脚部以及两个基体部的内部形成磁路，4个脚部中，一条对角线上的两个脚部的各内部发生的磁通都向着第1方向，同时另一条对角线上的两个脚部的各内部发生的磁通的方向都向着与所述第1方向相反的第2方向。

本发明的第1开关电源装置，是对从输入端子对输入的输入电压进行变压，生成输出电压，从输出端子对输出的开关电源装置，具备：在所述输入端子对侧配置的开关电路、在所述输出端子对侧配置的整流电路、以及配置于所述开关电路与整流电路之间的上述本发明的第1变压器。在这里，上述第1绕组配置于上述开关电路侧，上述第2绕组配置于上述整流电路侧。在该开关电源装置中，从输入端子对输入的输入电压在开关电路中被开关转换(switching)，生成交流电压。然后该交流电压用变压器变压，变压后的交流电压利用整流电路整流，以此从输出端子输出输出电压。

在本发明的第1变压器和第1开关电源装置中，卷绕第1和第2绕组，使得4个脚部中，一条对角线上的两个脚部的各内部发生的磁通都向着第1方向，同时另一条对角线上的两个脚部的各内部发生的磁通的方向都向着与所述第1方向相反的第2方向。借助于此，在4个脚部以及两个基体部的内部形成分别单方向(即一个方向)通过4个脚部中相邻的两个脚部以及两个基体部的4个磁路。从而，与U型芯的情况相比，通过使磁路分散，降低了磁芯的磁通密度，因此降低了芯损。而且与E型芯的情况相比，散热途径扩大了，因此磁芯本身的冷却同时还有第1和第2绕组的冷却变得容易了。