力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータ
【課題】より少ない部品点数かつ簡易な構成で、効果的にノイズを遮断する力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータとを提供することを目的とする。
【解決手段】重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有する力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルとする。また、ボビンの巻回中心が閉ループである力率改善回路の昇圧用コイルとする。また、等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となる力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルとする。
【解決手段】重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有する力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルとする。また、ボビンの巻回中心が閉ループである力率改善回路の昇圧用コイルとする。また、等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となる力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータとに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンバータのトランジスタＱ１がスイッチング動作を行う場合等に、そのオンオフ動作によってノイズが生じ、生じたノイズによって機器が所望の動作を行えない懸念があった。このため、一般にコンバータ等には、別途ノイズフィルタを付加した回路構成とすることが知られている。
【０００３】
また、スイッチング素子やその他の素子から発生するノイズによる影響を受けないような力率改善回路を提供することを目的として、交流電源を電源とし、整流器と、チョークコイルと、トランジスタと、力率制御回路とを使用して出力電圧を昇圧、平滑する力率改善回路において、整流器にスイッチング可能な駆動部を備え、機器の動作状態に応じて当該駆動部を動作させる力率改善回路が提案されている。
【０００４】
また、力率改善回路の整流器ＤＳに駆動部を設けて能動的に整流器ＤＳを制御することで、ノイズによる影響を受けない構成とした力率改善回路が、例えば下記特許文献１に開示されている。これによれば、機器の安定性や故障の原因について、改善された力率改善回路を提供できることが記載されている。
【０００５】
また、また電子機器から発生するノイズが、商用電源へ流出しないように低減するノイズフィルタは、例えば下記特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０３３０３７号公報
【特許文献２】特開平０６−０７７７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の力率改善回路においては、ノイズが商用電源等へ流出しないように、ノイズフィルタを別途設ける必要があった。このため、部品点数が増大するとともに回路全体が大型化し、コストも増大することとなっていた。
【０００８】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、より少ない部品点数かつ簡易な構成で、効果的にノイズを遮断する力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、好ましくはボビンの巻回中心が閉ループであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは巻き始めと巻き終わりとが、ボビンの同一箇所であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくはボビンが、巻き始めと巻き終わりとの間の巻き線を物理的に分離する分離帯を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは分離帯が、巻き線の巻き始め箇所に具備されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは分離帯が、巻き線の巻き終わり箇所に具備されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のＡＣ−ＤＣコンバータは、上述の昇圧用トロイダルコイルを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有し、ボビンはＥ−Ｉ型コアに架装されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、好ましくは等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、さらに好ましくは巻き始めと巻き終わりとが、Ｅ型コアの中央芯の対向する端であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、さらに好ましくはＥ型コアの中央芯に架装されるボビンが、巻き線の巻き始めと巻き終わりとを物理的に分離する分離帯を備え、分離帯によって分離された各ブロックごとに巻き線が折り返して巻回されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のＡＣ−ＤＣコンバータは、上述したいずれかの昇圧用コイルを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、より少ない部品点数かつ簡易な構成で、効果的にノイズを遮断する力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータとを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一の実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータの構成概要を説明する回路図である。
【図２】（ａ）がドーナツ状のボビンの周囲に巻き線を巻回させながらボビンの円環に沿って巻き線を折り返して巻いた状態を説明する図であり、（ｂ）がドーナツ状のボビンの巻き線の構成を説明する縦断面図である。
【図３】昇圧用コイルの平面視と等価回路を説明する図である。
【図４】スイッチング周波数に対する昇圧用コイルのインピーダンスを説明する図である。
【図５】巻き線を重ね巻きとされた昇圧用コイルの構造概要を説明する図である。
【図６】昇圧用コイルの平面視と等価回路を説明する図である。
【図７】スイッチング周波数に対する昇圧用コイルのインピーダンスを説明する図である。
【図８】（ａ）は、第二の実施形態の昇圧用コイルの構造概要を説明する図であり、（ｂ）は、第三の実施形態の昇圧用コイルの構造概要を説明する図である。
【図９】Ｅ型コアに巻き線を巻回し、Ｉ型コアと合わせて昇圧用コイルを形成した構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施形態で説明する力率改善回路の昇圧用コイルは、ＡＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルとして整流器の出力側に配置される。このため、相当の高電圧が印加されることとなるので、高電圧での使用に耐えうる程度の比較的大きなインダクタンス値が必要とされる。
【００２５】
昇圧用コイルに大きなインダクタンス値を付与するためには、インダクタンス値に相当する比較的大きな巻き数のリアクトルコイルとする必要がある。昇圧用コイルの巻き数を増大させれば、一方で巻き線間の寄生浮遊容量が増大することとなる。特に、コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分とが、同一方向に重畳または積層された重ね巻きである場合には寄生浮遊容量が大きな値となる。
【００２６】
昇圧用コイルの寄生浮遊容量が増大すれば、その共振周波数（ｆ０）が比較的小さな値となるので、昇圧用コイルの出力側から入力側、すなわち商用電源側へとノイズが容易に伝搬される傾向が生じる。このようにして伝搬されるノイズは、典型的にはスイッチングノイズであって、力率改善回路の出力側に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータやスイッチング素子のオンオフ動作が発生源となる。
【００２７】
スイッチング素子のオンオフ動作により生じる高周波ノイズはＥＭＣ伝導ノイズ（無線妨害電波）等として規制されており、例えば国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）におけるＣＩＳＰＲ２２等が知られている。ＣＩＳＩＰＲ２２等の電波規制に適合させるために、従来、ノイズフィルタ等を別途付加的に設ける力率改善回路が一般的であった。
【００２８】
実施形態で説明する力率改善回路の昇圧用コイルは、コイル巻き線の巻き方を、典型的には巻き始めと巻き終わりとで同一巻回方向へ重畳させずに、折り返し巻きとする。これにより、力率改善回路の昇圧用コイルは、折り返し点で中間接続された複数の比較的小さな値の浮遊容量の直列接続となる等価回路と見なせることとなる。また、直列接続である浮遊容量の合成値は、比較的より小さな容量値となる。
【００２９】
従って、実施形態で説明する力率改善回路の昇圧用コイルは、寄生浮遊容量の値が小さくなるので、そのインピーダンス（ＺＬ）が最大値となる並列共振点（ｆ０）を比較的高周波側にシフトさせることができる。このため、力率改善回路の昇圧用コイルを透過し伝搬されることが可能な高周波ノイズの周波数は、さらに高周波側へとシフトすることとなり、典型的には１０ＫＨｚ〜３０ＭＨｚのＥＭＣ規制領域の範囲外とすることができる。
【００３０】
また、力率改善回路のリアクトルコイルの巻き線方式を折り返し巻きとすることで、リアクトルコイルの寄生浮遊容量を低減し、入力側へのスイッチングノイズの伝搬を低減させることができるので、入力雑音端子電圧を低減させることができる。
【００３１】
（第一の実施形態）
図１は、実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータ１０００の構成概要を説明する回路図である。図１に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、商用電源１０１０と整流器１０２０と力率改善回路１１００とを備える。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、追加的にＤＣ−ＤＣコンバータ１０７０を備えることができる。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、スイッチング電源として用いることができる。
【００３２】
力率改善回路１１００は、昇圧用コイル１０３０とスイッチング素子１０４０と整流ダイオード１０５０と平滑コンデンサ１０６０とを備える。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、力率改善回路１１００のスイッチング素子１０４０に対してフィードバック制御をする比較回路等を追加的に備えることができる。
【００３３】
また、図１において、商用電源１０１０が、例えば交流の９０Ｖ乃至２６４Ｖである場合には、昇圧用コイル１０３０の電圧が直流の３７３Ｖ程度となるように構成してもよい。このようにＡＣ−ＤＣコンバータ１０００の交流から直流への変換機能に伴い、昇圧用コイル１０３０には比較的高い電圧が印加される。また、力率改善回路１１００は、好ましくは力率が１に近づけるように、すなわち高周波電流と電圧とを共に正弦波とするような回路パラメータが選択され設計される。
【００３４】
図２は、昇圧用コイル１０３０の構成概要を説明する概念図である。図２（ａ）がドーナツ状のボビン１０３１の周囲に巻き線１０３２（１），１０３２（２），１０３２（３）（以下、適宜巻き線１０３２と総称する）を巻回させながら、ボビン１０３１の円環に沿って巻き線１０３２を折り返して巻いた状態を説明する図であり、図２（ｂ）がドーナツ状のボビン１０３１への巻き線１０３２の構成を説明する縦断面図である。
【００３５】
図２から理解されるように、ボビン１０３１に直接巻かれる第一層の巻き線１０３２（１）の巻回進行方向が反時計方向であるのに対して、第一層の巻き線１０３２（１）の上に重畳して巻かれる巻き線１０３２（２）の巻回進行方向は時計方向であり逆方向である。
【００３６】
また、第二層の巻き線１０３２（２）の巻回進行方向が時計方向であるのに対して、第二層の巻き線１０３２（２）の上に重畳して巻かれる巻き線１０３２（３）の巻回進行方向は反時計方向であり逆方向である。
【００３７】
ここで、第一層の巻き線１０３２（１）と第二層の巻き線１０３２（２）と第三層の巻き線１０３２（３）とは、ドーナツ状のボビン１０３１の横断面においては、同一巻き付け方向に巻かれている。すなわち、第一層の巻き線１０３２（１）と第二層の巻き線１０３２（２）と第三層の巻き線１０３２（３）とは、ボビン１０３１に対して同じ巻回方向に巻かれながら、途中で巻回の進行方向が折り返され逆向きとされることで連続して巻回された状態となる。
【００３８】
図３は、昇圧用コイル１０３０の平面視と等価回路とを説明する図である。図３（ａ）に示すように、昇圧用コイル１０３０は、リング状のボビン１０３１の周を形成する中心軸に対して巻き線１０３２を巻回されながら、リング表面全体に亘って巻き線層を構成するように巻回されて形成される。また、第一層の巻回が完了すれば折り返して順次複数の層だけ積層するように巻回される。
【００３９】
この場合に図３（ａ）から理解されるように、巻き線１０３２の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとは、ボビン１０３１全体を有効に利用して巻回数を増大させてインダクタンス値を獲得する観点から、同一箇所としてもよい。
【００４０】
また、図３（ａ）において、巻き始め部位Ａからの巻回の進行方向を時計方向にした場合には、ボビン１０３１全体に対して第一層の巻回が完了すると、巻き始め部位Ａに重畳してこれを乗り越えて時計方向に巻回進行させず、巻き始め部位Ａの直前で巻回方向を折り返して反時計方向の巻回方向として第二層を形成する。
【００４１】
さらに、ボビン１０３１全体に対して第二層の巻回が完了すると、巻き始め部位Ａに重畳して乗り越えて反時計方向に巻回進行させず、巻き始め部位Ａの直前で再び巻回方向を折り返して時計方向の巻回方向とする。このように、巻き線１０３２を順次折り返して任意の複数層だけ積層させる。図３（ａ）においては、二回折り返してボビン１０３１に三層積層された巻き線１０３２を備える昇圧用コイル１０３０を示したが、積層数は任意とすることができる。
【００４２】
たとえば、高電圧に耐えられるインダクタンス値とするために、昇圧用コイル１０３０の巻回数をより大きくする場合がある。このような場合には、ボビン１０３１の上に積層される巻き線１０３２は、その積層数がより増大することとなる。昇圧用コイル１０３０は、巻き線１０３２の折り返し回数を、これに対応して増大させることができる。ただし、寄生浮遊容量をより低減させる観点からは、巻き線１０３２の層数が一層のみであることが好ましい。
【００４３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す昇圧用コイル１０３０の等価回路を説明する図である。図３（ｂ）から理解されるように、実施形態の昇圧用コイル１０３０の等価回路においては、第一層の巻き線１０３２（１）と第二層の巻き線１０３２（２）との間の浮遊容量２１０と、第二層の巻き線１０３２（２）と第三層の巻き線１０３２（３）との間の浮遊容量２２０とが、直列化（シリーズ化）されることとなる。ここで、浮遊容量２１０，２２０は、各々比較的小さな値となる。
【００４４】
また、図３（ｂ）に示す等価回路においては、浮遊容量２１０と浮遊容量２２０との接続箇所は、インダクタンスＬの中点に電気的に接続される。また、図３（ｂ）から理解されるように、昇圧用コイル１０３０全体として、合成された浮遊容量Ｃの容量値が低減される効果が得られる。
【００４５】
また、図４は、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル１０３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明する図である。グラフ３２０が、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル１０３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明し、グラフ３１０が高調波ノイズのスイッチングノイズ周波数（ｆ）に対するインピーダンス特性を説明している。
【００４６】
図４において、斜線で示した領域は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等で生じたスイッチングノイズが、昇圧用コイル１０３０のインダクタンスＬで遮断されることなく整流器１０２０及び商用電源１０１０側へと伝搬される（すなわちノイズ電流（ＩＮ）が生じる）ノイズ伝搬領域３３０である。
【００４７】
図４から理解できるように、昇圧用コイル１０３０の並列共振周波数（ｆ０）は、浮遊容量Ｃの低減に伴い比較的大きくなり、典型的には３０ＭＨｚよりも大きくなる。また、昇圧用コイル１０３０の並列共振周波数（ｆ０）の増大に伴い、昇圧用コイル１０３０を介して商用電源１０１０側へ伝搬されるノイズ伝搬領域３３０は、より高周波側へとシフトする。
【００４８】
これにより、ＥＭＣ規制領域内のスイッチングノイズは、昇圧用コイル１０３０のインダクタンスＬで遮断等される（すなわちノイズ電流（ＩＮ）が低減される）こととなるので、別途のノイズフィルタ等を追加的に設けてノイズをカットする必要性が低減される。従って、部品点数を低減した低コストで小型・軽量なＡＣ−ＤＣコンバータ１０００を実現することができる。
【００４９】
ここで、比較のために図５乃至図７を用いて、巻き線５３２を折り返し巻きとせずに同一巻回進行方向への重ね巻きとする場合の昇圧用コイル５３０について簡単に説明する。
【００５０】
図５は、巻き線５３２（１），５３２（２），５３２（３）（以下、適宜巻き線５３２と総称する）を順次重ね巻きとされた昇圧用コイル５３０の構造概要を説明する図である。図５（ａ）がドーナツ状のボビン５３１の周囲に巻き線５３２を巻回させながら、ボビン５３１の円環に沿って巻き線５３２を同一巻回進行方向に重畳して巻回した状態を説明する図であり、図５（ｂ）がドーナツ状のボビン５３１への巻き線５３２の巻回構成を説明する断面図である。
【００５１】
図５において、昇圧用コイル５３０は、第一層の巻き線５３２（１）に重畳して同一巻回進行方向に第二層の巻き線５３２（２）が巻回され、さらに第二層の巻き線５３２（２）に重畳して同一巻回進行方向に第三層の巻き線５３２（３）が巻回されている。
【００５２】
また、図６は、昇圧用コイル５３０の平面視と等価回路とを説明する図である。図６（ａ）から理解されるように、昇圧用コイル５３０は巻き線５３２の巻き始め部位Ａに対して同一巻回進行方向に複数回重畳してボビン５３１に巻回されて、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとが一致するように巻回される。このため、昇圧用コイル５３０の等価回路においては、図６（ｂ）に示すように、単一の浮遊容量Ｃが比較的大きな値となる。
【００５３】
昇圧用コイル５３０は寄生浮遊容量Ｃが比較的大きな値であるので、そのインピーダンス（ＺＬ＝１／（２πｆＣ））は、比較的小さくなる。また、その共振周波数（ｆ０＝１／（２π√（ＬＣ））も比較的小さな値となる。このため、昇圧用コイル５３０のインピーダンス特性は図７に示すような特性となり、比較的大きなノイズ電流（ＩＮ＝ＶＮ／ＺＬ）が生じることとなる。
【００５４】
図７は、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル５３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明する図である。グラフ７２０が、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル５３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明し、グラフ７１０が高調波ノイズのスイッチングノイズ周波数（ｆ）に対するインピーダンス特性を説明している。
【００５５】
図７において、斜線で示した領域は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等で生じたスイッチングノイズが、昇圧用コイル５３０のインダクタンスＬで遮断されることなく入力側へと伝搬される（すなわちノイズ電流（ＩＮ）が生じる）ノイズ伝搬領域７３０である。
【００５６】
一方、図２乃至図４で説明した折り返し巻きとされた昇圧用コイル１０３０においては、寄生浮遊容量が比較的小さな値の浮遊容量２１０と浮遊容量２２０との合成値となる。このため各々の容量値をＣ１とＣ２とすれば、昇圧用コイル１０３０のインピーダンスＺ（Ｃ１＋Ｃ２）＝１／（２πｆ（１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））））は、比較的大きな値となる。
【００５７】
また、昇圧用コイル１０３０の並列共振周波数（ｆ０＝１／（２π√（Ｌ（１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））））））は、比較的大きな値となり、そのノイズ電流（ＩＮ＝ＶＮ／Ｚ（Ｃ１＋Ｃ２））は比較的小さな値となる。なお、ＶＮはスイッチングノイズとしてＤＣ−ＤＣコンバータ等から昇圧用コイル１０３０に印加されるノイズ電圧値である。
【００５８】
このように、昇圧用コイル１０３０は、昇圧用コイル５３０に対して巻回数を同一としてインダクタンスＬを同一値とした場合においても、より大きなインピーダンス値となるので、サージ電圧等のスイッチングノイズを低減させることができる。さらに、昇圧用コイル１０３０を透過するノイズ伝搬領域３３０は、比較的高周波領域であるので、そのエネルギーが比較的小さいということにおいても環境上好ましい。
【００５９】
（第二の実施形態）
図８（ａ）は、第二の実施形態の昇圧用コイル１０３０（２）の構造概要を説明する図である。図８（ａ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（２）は、巻き線１０３２（２）の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとを分離する仕切り部材８１０を備える。仕切り部材８１０は、ボビン１０３１（２）に一体的に設けられてもよいし、後付けにより嵌め込むようにしてもよい。
【００６０】
昇圧用コイル１０３０（２）は、仕切り部材８１０で折り返すことができるので、より確実に同一巻回方向への重畳を回避させたコイルとできる。また、巻き線１０３２（２）の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとが確実に分離されるので、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとの間が同一方向に重畳されて巻回される虞を低減できるので好ましい。
【００６１】
（第三の実施形態）
図８（ｂ）は、第三の実施形態の昇圧用コイル１０３０（３）の構造概要を説明する図である。図８（ｂ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（３）は、巻き線１０３２（３）の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとを分離する仕切り部材８１０（１），８１０（２）を備える。
【００６２】
図８（ｂ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（３）は、ドーナツ形状のボビン１０３１（３）に半分ずつ分割して巻回されている。そして分割された各々の巻回部分は、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとで、仕切り部材８１０（１），８１０（２）により空間的に分離される。
【００６３】
また、仕切り部材８１０（１），８１０（２）は、ボビン１０３１（３）に一体的に設けられてもよいし、後付けにより嵌め込むようにしてもよい。
【００６４】
昇圧用コイル１０３０（３）は、仕切り部材８１０（１），８１０（２）により空間的に分離された各分割部分において、任意の回数だけ巻き線１０３２（３）を折り返し巻きとすることができる。このため、寄生容量がさらに低減されるとともに、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとにおいて、同一方向への重畳巻きを確実に回避できるので好ましい。
【００６５】
（第四の実施形態）
図９は、Ｅ型コア９１０に巻き線１０３２（４）を巻回し、Ｉ型コア９２０と合わせて昇圧用コイル１０３０（４）を形成した構成概要を説明する図である。図９（ａ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（４）は、Ｅ型コア９１０の中央芯９１５を３分割する二つの仕切り部材８１０（３）を備える。
【００６６】
二つの仕切り部材８１０（３）により、中央芯９１５はＷ１，Ｗ２，Ｗ３の幅に３分割されるので、分割された各部位において、各々巻き線１０３２（４）を折り返し巻きとすることが可能となる。
【００６７】
また、分割された各部位間における巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとが仕切り部材８１０（３）により確実かつ容易に分離されるので、同一方向への重畳された巻回を確実に回避することができる。
【００６８】
また、図９（ｂ）は、昇圧用コイル１０３０（４）の等価回路を説明する図である。昇圧用コイルは、三つの比較的小さな寄生容量が直列接続された等価回路であるので、昇圧用コイル１０３０（４）全体としての寄生容量はより小さな値となり好ましい。昇圧用コイル１０３０（４）は、上述した三分割巻きに限定されることはなく、任意の数の分割巻きとしてかつ各々任意の巻回数とすることができる。
【００６９】
また、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の幅と各分割部分でのそれぞれの巻回数とを適宜最適化することで、寄生容量が理論上最小値となるような、昇圧用コイル１０３０（４）としてもよい。この場合においても、昇圧用コイル１０３０（４）は、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の幅の各分割部分において、同一巻回進行方向に重畳して巻回されることはなく、重畳方向で上下に隣接する層を形成する巻き線１０３２（４）間においては、その巻回進行方向が逆向きとなる。
【００７０】
上述した各実施形態において、昇圧用コイル１０３０は、実施形態で説明したドーナツ形状やＥ−Ｉ型形状に限られることはなく、矩形状であってもよく半円形状、扇形等任意の形状とすることができる。また、昇圧用コイル１０３０は、コイルへの巻き線方式を折り返し巻きとすることにより、ノイズフィルタ等の追加的回路を要することなく、雑音端子電圧についての規格を充足する程度に入力側へのノイズ伝搬を遮断することができる。
【００７１】
また、昇圧用コイル１０３０は、簡易な構成で容易にＥＭＣノイズを低減できるので、環境に与える負荷も低減できる。また、昇圧用コイル１０３０は典型的には昇圧用トロイダルコイルであって、小型・軽量な回路構成とできるので、基板等への実装効率を向上させることができる。
【００７２】
上述した各実施形態においては、巻き線１０３２をボビン１０３１等に巻回させるものとして説明したが、巻き線１０３２をボビン１０３１等に巻回させることに限られず、コア等に直接巻回させてもよい。すなわち、巻き線１０３２の巻回進行向きが積層方向の隣接する上下巻き線間で逆向きとなる折り返し巻きとなっていればよいのであって、昇圧用コイル１０３０として機能するものであれば、巻き線１０３２を巻く対象物の素材・形状等や巻き線１０３２の材質・太さ等を限定するものではない。
【００７３】
また、上述した各実施形態で説明した昇圧用コイル１０３０等は、各実施形態での説明に限定されることはなく、自明な範囲で任意にその構成や材質、形状・構造・組み合わせ等を変更して用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ＡＣ−ＤＣコンバータや力率改善回路等を含めスイッチング電源一般に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
２１０，２２０・・浮遊容量、１０００・・ＡＣ−ＤＣコンバータ、１０１０・・商用電源、１０２０・・整流器、１０３０・・昇圧用コイル、１０３１・・ボビン、１０３２・・巻き線、１０４０・・スイッチング素子、１０５０・・整流ダイオード、１０６０・・平滑コンデンサ、１０７０・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、１１００・・力率改善回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータとに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンバータのトランジスタＱ１がスイッチング動作を行う場合等に、そのオンオフ動作によってノイズが生じ、生じたノイズによって機器が所望の動作を行えない懸念があった。このため、一般にコンバータ等には、別途ノイズフィルタを付加した回路構成とすることが知られている。
【０００３】
また、スイッチング素子やその他の素子から発生するノイズによる影響を受けないような力率改善回路を提供することを目的として、交流電源を電源とし、整流器と、チョークコイルと、トランジスタと、力率制御回路とを使用して出力電圧を昇圧、平滑する力率改善回路において、整流器にスイッチング可能な駆動部を備え、機器の動作状態に応じて当該駆動部を動作させる力率改善回路が提案されている。
【０００４】
また、力率改善回路の整流器ＤＳに駆動部を設けて能動的に整流器ＤＳを制御することで、ノイズによる影響を受けない構成とした力率改善回路が、例えば下記特許文献１に開示されている。これによれば、機器の安定性や故障の原因について、改善された力率改善回路を提供できることが記載されている。
【０００５】
また、また電子機器から発生するノイズが、商用電源へ流出しないように低減するノイズフィルタは、例えば下記特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０３３０３７号公報
【特許文献２】特開平０６−０７７７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の力率改善回路においては、ノイズが商用電源等へ流出しないように、ノイズフィルタを別途設ける必要があった。このため、部品点数が増大するとともに回路全体が大型化し、コストも増大することとなっていた。
【０００８】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、より少ない部品点数かつ簡易な構成で、効果的にノイズを遮断する力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、好ましくはボビンの巻回中心が閉ループであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは巻き始めと巻き終わりとが、ボビンの同一箇所であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくはボビンが、巻き始めと巻き終わりとの間の巻き線を物理的に分離する分離帯を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは分離帯が、巻き線の巻き始め箇所に具備されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルは、さらに好ましくは分離帯が、巻き線の巻き終わり箇所に具備されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のＡＣ−ＤＣコンバータは、上述の昇圧用トロイダルコイルを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有し、ボビンはＥ−Ｉ型コアに架装されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、好ましくは等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、さらに好ましくは巻き始めと巻き終わりとが、Ｅ型コアの中央芯の対向する端であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の力率改善回路の昇圧用コイルは、さらに好ましくはＥ型コアの中央芯に架装されるボビンが、巻き線の巻き始めと巻き終わりとを物理的に分離する分離帯を備え、分離帯によって分離された各ブロックごとに巻き線が折り返して巻回されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のＡＣ−ＤＣコンバータは、上述したいずれかの昇圧用コイルを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、より少ない部品点数かつ簡易な構成で、効果的にノイズを遮断する力率改善回路の昇圧用コイルとそれを備えるＡＣ−ＤＣコンバータとを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一の実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータの構成概要を説明する回路図である。
【図２】（ａ）がドーナツ状のボビンの周囲に巻き線を巻回させながらボビンの円環に沿って巻き線を折り返して巻いた状態を説明する図であり、（ｂ）がドーナツ状のボビンの巻き線の構成を説明する縦断面図である。
【図３】昇圧用コイルの平面視と等価回路を説明する図である。
【図４】スイッチング周波数に対する昇圧用コイルのインピーダンスを説明する図である。
【図５】巻き線を重ね巻きとされた昇圧用コイルの構造概要を説明する図である。
【図６】昇圧用コイルの平面視と等価回路を説明する図である。
【図７】スイッチング周波数に対する昇圧用コイルのインピーダンスを説明する図である。
【図８】（ａ）は、第二の実施形態の昇圧用コイルの構造概要を説明する図であり、（ｂ）は、第三の実施形態の昇圧用コイルの構造概要を説明する図である。
【図９】Ｅ型コアに巻き線を巻回し、Ｉ型コアと合わせて昇圧用コイルを形成した構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施形態で説明する力率改善回路の昇圧用コイルは、ＡＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルとして整流器の出力側に配置される。このため、相当の高電圧が印加されることとなるので、高電圧での使用に耐えうる程度の比較的大きなインダクタンス値が必要とされる。
【００２５】
昇圧用コイルに大きなインダクタンス値を付与するためには、インダクタンス値に相当する比較的大きな巻き数のリアクトルコイルとする必要がある。昇圧用コイルの巻き数を増大させれば、一方で巻き線間の寄生浮遊容量が増大することとなる。特に、コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分とが、同一方向に重畳または積層された重ね巻きである場合には寄生浮遊容量が大きな値となる。
【００２６】
昇圧用コイルの寄生浮遊容量が増大すれば、その共振周波数（ｆ０）が比較的小さな値となるので、昇圧用コイルの出力側から入力側、すなわち商用電源側へとノイズが容易に伝搬される傾向が生じる。このようにして伝搬されるノイズは、典型的にはスイッチングノイズであって、力率改善回路の出力側に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータやスイッチング素子のオンオフ動作が発生源となる。
【００２７】
スイッチング素子のオンオフ動作により生じる高周波ノイズはＥＭＣ伝導ノイズ（無線妨害電波）等として規制されており、例えば国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）におけるＣＩＳＰＲ２２等が知られている。ＣＩＳＩＰＲ２２等の電波規制に適合させるために、従来、ノイズフィルタ等を別途付加的に設ける力率改善回路が一般的であった。
【００２８】
実施形態で説明する力率改善回路の昇圧用コイルは、コイル巻き線の巻き方を、典型的には巻き始めと巻き終わりとで同一巻回方向へ重畳させずに、折り返し巻きとする。これにより、力率改善回路の昇圧用コイルは、折り返し点で中間接続された複数の比較的小さな値の浮遊容量の直列接続となる等価回路と見なせることとなる。また、直列接続である浮遊容量の合成値は、比較的より小さな容量値となる。
【００２９】
従って、実施形態で説明する力率改善回路の昇圧用コイルは、寄生浮遊容量の値が小さくなるので、そのインピーダンス（ＺＬ）が最大値となる並列共振点（ｆ０）を比較的高周波側にシフトさせることができる。このため、力率改善回路の昇圧用コイルを透過し伝搬されることが可能な高周波ノイズの周波数は、さらに高周波側へとシフトすることとなり、典型的には１０ＫＨｚ〜３０ＭＨｚのＥＭＣ規制領域の範囲外とすることができる。
【００３０】
また、力率改善回路のリアクトルコイルの巻き線方式を折り返し巻きとすることで、リアクトルコイルの寄生浮遊容量を低減し、入力側へのスイッチングノイズの伝搬を低減させることができるので、入力雑音端子電圧を低減させることができる。
【００３１】
（第一の実施形態）
図１は、実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータ１０００の構成概要を説明する回路図である。図１に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、商用電源１０１０と整流器１０２０と力率改善回路１１００とを備える。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、追加的にＤＣ−ＤＣコンバータ１０７０を備えることができる。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、スイッチング電源として用いることができる。
【００３２】
力率改善回路１１００は、昇圧用コイル１０３０とスイッチング素子１０４０と整流ダイオード１０５０と平滑コンデンサ１０６０とを備える。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０００は、力率改善回路１１００のスイッチング素子１０４０に対してフィードバック制御をする比較回路等を追加的に備えることができる。
【００３３】
また、図１において、商用電源１０１０が、例えば交流の９０Ｖ乃至２６４Ｖである場合には、昇圧用コイル１０３０の電圧が直流の３７３Ｖ程度となるように構成してもよい。このようにＡＣ−ＤＣコンバータ１０００の交流から直流への変換機能に伴い、昇圧用コイル１０３０には比較的高い電圧が印加される。また、力率改善回路１１００は、好ましくは力率が１に近づけるように、すなわち高周波電流と電圧とを共に正弦波とするような回路パラメータが選択され設計される。
【００３４】
図２は、昇圧用コイル１０３０の構成概要を説明する概念図である。図２（ａ）がドーナツ状のボビン１０３１の周囲に巻き線１０３２（１），１０３２（２），１０３２（３）（以下、適宜巻き線１０３２と総称する）を巻回させながら、ボビン１０３１の円環に沿って巻き線１０３２を折り返して巻いた状態を説明する図であり、図２（ｂ）がドーナツ状のボビン１０３１への巻き線１０３２の構成を説明する縦断面図である。
【００３５】
図２から理解されるように、ボビン１０３１に直接巻かれる第一層の巻き線１０３２（１）の巻回進行方向が反時計方向であるのに対して、第一層の巻き線１０３２（１）の上に重畳して巻かれる巻き線１０３２（２）の巻回進行方向は時計方向であり逆方向である。
【００３６】
また、第二層の巻き線１０３２（２）の巻回進行方向が時計方向であるのに対して、第二層の巻き線１０３２（２）の上に重畳して巻かれる巻き線１０３２（３）の巻回進行方向は反時計方向であり逆方向である。
【００３７】
ここで、第一層の巻き線１０３２（１）と第二層の巻き線１０３２（２）と第三層の巻き線１０３２（３）とは、ドーナツ状のボビン１０３１の横断面においては、同一巻き付け方向に巻かれている。すなわち、第一層の巻き線１０３２（１）と第二層の巻き線１０３２（２）と第三層の巻き線１０３２（３）とは、ボビン１０３１に対して同じ巻回方向に巻かれながら、途中で巻回の進行方向が折り返され逆向きとされることで連続して巻回された状態となる。
【００３８】
図３は、昇圧用コイル１０３０の平面視と等価回路とを説明する図である。図３（ａ）に示すように、昇圧用コイル１０３０は、リング状のボビン１０３１の周を形成する中心軸に対して巻き線１０３２を巻回されながら、リング表面全体に亘って巻き線層を構成するように巻回されて形成される。また、第一層の巻回が完了すれば折り返して順次複数の層だけ積層するように巻回される。
【００３９】
この場合に図３（ａ）から理解されるように、巻き線１０３２の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとは、ボビン１０３１全体を有効に利用して巻回数を増大させてインダクタンス値を獲得する観点から、同一箇所としてもよい。
【００４０】
また、図３（ａ）において、巻き始め部位Ａからの巻回の進行方向を時計方向にした場合には、ボビン１０３１全体に対して第一層の巻回が完了すると、巻き始め部位Ａに重畳してこれを乗り越えて時計方向に巻回進行させず、巻き始め部位Ａの直前で巻回方向を折り返して反時計方向の巻回方向として第二層を形成する。
【００４１】
さらに、ボビン１０３１全体に対して第二層の巻回が完了すると、巻き始め部位Ａに重畳して乗り越えて反時計方向に巻回進行させず、巻き始め部位Ａの直前で再び巻回方向を折り返して時計方向の巻回方向とする。このように、巻き線１０３２を順次折り返して任意の複数層だけ積層させる。図３（ａ）においては、二回折り返してボビン１０３１に三層積層された巻き線１０３２を備える昇圧用コイル１０３０を示したが、積層数は任意とすることができる。
【００４２】
たとえば、高電圧に耐えられるインダクタンス値とするために、昇圧用コイル１０３０の巻回数をより大きくする場合がある。このような場合には、ボビン１０３１の上に積層される巻き線１０３２は、その積層数がより増大することとなる。昇圧用コイル１０３０は、巻き線１０３２の折り返し回数を、これに対応して増大させることができる。ただし、寄生浮遊容量をより低減させる観点からは、巻き線１０３２の層数が一層のみであることが好ましい。
【００４３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す昇圧用コイル１０３０の等価回路を説明する図である。図３（ｂ）から理解されるように、実施形態の昇圧用コイル１０３０の等価回路においては、第一層の巻き線１０３２（１）と第二層の巻き線１０３２（２）との間の浮遊容量２１０と、第二層の巻き線１０３２（２）と第三層の巻き線１０３２（３）との間の浮遊容量２２０とが、直列化（シリーズ化）されることとなる。ここで、浮遊容量２１０，２２０は、各々比較的小さな値となる。
【００４４】
また、図３（ｂ）に示す等価回路においては、浮遊容量２１０と浮遊容量２２０との接続箇所は、インダクタンスＬの中点に電気的に接続される。また、図３（ｂ）から理解されるように、昇圧用コイル１０３０全体として、合成された浮遊容量Ｃの容量値が低減される効果が得られる。
【００４５】
また、図４は、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル１０３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明する図である。グラフ３２０が、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル１０３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明し、グラフ３１０が高調波ノイズのスイッチングノイズ周波数（ｆ）に対するインピーダンス特性を説明している。
【００４６】
図４において、斜線で示した領域は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等で生じたスイッチングノイズが、昇圧用コイル１０３０のインダクタンスＬで遮断されることなく整流器１０２０及び商用電源１０１０側へと伝搬される（すなわちノイズ電流（ＩＮ）が生じる）ノイズ伝搬領域３３０である。
【００４７】
図４から理解できるように、昇圧用コイル１０３０の並列共振周波数（ｆ０）は、浮遊容量Ｃの低減に伴い比較的大きくなり、典型的には３０ＭＨｚよりも大きくなる。また、昇圧用コイル１０３０の並列共振周波数（ｆ０）の増大に伴い、昇圧用コイル１０３０を介して商用電源１０１０側へ伝搬されるノイズ伝搬領域３３０は、より高周波側へとシフトする。
【００４８】
これにより、ＥＭＣ規制領域内のスイッチングノイズは、昇圧用コイル１０３０のインダクタンスＬで遮断等される（すなわちノイズ電流（ＩＮ）が低減される）こととなるので、別途のノイズフィルタ等を追加的に設けてノイズをカットする必要性が低減される。従って、部品点数を低減した低コストで小型・軽量なＡＣ−ＤＣコンバータ１０００を実現することができる。
【００４９】
ここで、比較のために図５乃至図７を用いて、巻き線５３２を折り返し巻きとせずに同一巻回進行方向への重ね巻きとする場合の昇圧用コイル５３０について簡単に説明する。
【００５０】
図５は、巻き線５３２（１），５３２（２），５３２（３）（以下、適宜巻き線５３２と総称する）を順次重ね巻きとされた昇圧用コイル５３０の構造概要を説明する図である。図５（ａ）がドーナツ状のボビン５３１の周囲に巻き線５３２を巻回させながら、ボビン５３１の円環に沿って巻き線５３２を同一巻回進行方向に重畳して巻回した状態を説明する図であり、図５（ｂ）がドーナツ状のボビン５３１への巻き線５３２の巻回構成を説明する断面図である。
【００５１】
図５において、昇圧用コイル５３０は、第一層の巻き線５３２（１）に重畳して同一巻回進行方向に第二層の巻き線５３２（２）が巻回され、さらに第二層の巻き線５３２（２）に重畳して同一巻回進行方向に第三層の巻き線５３２（３）が巻回されている。
【００５２】
また、図６は、昇圧用コイル５３０の平面視と等価回路とを説明する図である。図６（ａ）から理解されるように、昇圧用コイル５３０は巻き線５３２の巻き始め部位Ａに対して同一巻回進行方向に複数回重畳してボビン５３１に巻回されて、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとが一致するように巻回される。このため、昇圧用コイル５３０の等価回路においては、図６（ｂ）に示すように、単一の浮遊容量Ｃが比較的大きな値となる。
【００５３】
昇圧用コイル５３０は寄生浮遊容量Ｃが比較的大きな値であるので、そのインピーダンス（ＺＬ＝１／（２πｆＣ））は、比較的小さくなる。また、その共振周波数（ｆ０＝１／（２π√（ＬＣ））も比較的小さな値となる。このため、昇圧用コイル５３０のインピーダンス特性は図７に示すような特性となり、比較的大きなノイズ電流（ＩＮ＝ＶＮ／ＺＬ）が生じることとなる。
【００５４】
図７は、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル５３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明する図である。グラフ７２０が、スイッチングノイズ周波数（ｆ）に対する昇圧用コイル５３０のインピーダンス（ＺＬ）を説明し、グラフ７１０が高調波ノイズのスイッチングノイズ周波数（ｆ）に対するインピーダンス特性を説明している。
【００５５】
図７において、斜線で示した領域は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等で生じたスイッチングノイズが、昇圧用コイル５３０のインダクタンスＬで遮断されることなく入力側へと伝搬される（すなわちノイズ電流（ＩＮ）が生じる）ノイズ伝搬領域７３０である。
【００５６】
一方、図２乃至図４で説明した折り返し巻きとされた昇圧用コイル１０３０においては、寄生浮遊容量が比較的小さな値の浮遊容量２１０と浮遊容量２２０との合成値となる。このため各々の容量値をＣ１とＣ２とすれば、昇圧用コイル１０３０のインピーダンスＺ（Ｃ１＋Ｃ２）＝１／（２πｆ（１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））））は、比較的大きな値となる。
【００５７】
また、昇圧用コイル１０３０の並列共振周波数（ｆ０＝１／（２π√（Ｌ（１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））））））は、比較的大きな値となり、そのノイズ電流（ＩＮ＝ＶＮ／Ｚ（Ｃ１＋Ｃ２））は比較的小さな値となる。なお、ＶＮはスイッチングノイズとしてＤＣ−ＤＣコンバータ等から昇圧用コイル１０３０に印加されるノイズ電圧値である。
【００５８】
このように、昇圧用コイル１０３０は、昇圧用コイル５３０に対して巻回数を同一としてインダクタンスＬを同一値とした場合においても、より大きなインピーダンス値となるので、サージ電圧等のスイッチングノイズを低減させることができる。さらに、昇圧用コイル１０３０を透過するノイズ伝搬領域３３０は、比較的高周波領域であるので、そのエネルギーが比較的小さいということにおいても環境上好ましい。
【００５９】
（第二の実施形態）
図８（ａ）は、第二の実施形態の昇圧用コイル１０３０（２）の構造概要を説明する図である。図８（ａ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（２）は、巻き線１０３２（２）の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとを分離する仕切り部材８１０を備える。仕切り部材８１０は、ボビン１０３１（２）に一体的に設けられてもよいし、後付けにより嵌め込むようにしてもよい。
【００６０】
昇圧用コイル１０３０（２）は、仕切り部材８１０で折り返すことができるので、より確実に同一巻回方向への重畳を回避させたコイルとできる。また、巻き線１０３２（２）の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとが確実に分離されるので、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとの間が同一方向に重畳されて巻回される虞を低減できるので好ましい。
【００６１】
（第三の実施形態）
図８（ｂ）は、第三の実施形態の昇圧用コイル１０３０（３）の構造概要を説明する図である。図８（ｂ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（３）は、巻き線１０３２（３）の巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとを分離する仕切り部材８１０（１），８１０（２）を備える。
【００６２】
図８（ｂ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（３）は、ドーナツ形状のボビン１０３１（３）に半分ずつ分割して巻回されている。そして分割された各々の巻回部分は、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとで、仕切り部材８１０（１），８１０（２）により空間的に分離される。
【００６３】
また、仕切り部材８１０（１），８１０（２）は、ボビン１０３１（３）に一体的に設けられてもよいし、後付けにより嵌め込むようにしてもよい。
【００６４】
昇圧用コイル１０３０（３）は、仕切り部材８１０（１），８１０（２）により空間的に分離された各分割部分において、任意の回数だけ巻き線１０３２（３）を折り返し巻きとすることができる。このため、寄生容量がさらに低減されるとともに、巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとにおいて、同一方向への重畳巻きを確実に回避できるので好ましい。
【００６５】
（第四の実施形態）
図９は、Ｅ型コア９１０に巻き線１０３２（４）を巻回し、Ｉ型コア９２０と合わせて昇圧用コイル１０３０（４）を形成した構成概要を説明する図である。図９（ａ）に示すように、昇圧用コイル１０３０（４）は、Ｅ型コア９１０の中央芯９１５を３分割する二つの仕切り部材８１０（３）を備える。
【００６６】
二つの仕切り部材８１０（３）により、中央芯９１５はＷ１，Ｗ２，Ｗ３の幅に３分割されるので、分割された各部位において、各々巻き線１０３２（４）を折り返し巻きとすることが可能となる。
【００６７】
また、分割された各部位間における巻き始め部位Ａと巻き終わり部位Ｂとが仕切り部材８１０（３）により確実かつ容易に分離されるので、同一方向への重畳された巻回を確実に回避することができる。
【００６８】
また、図９（ｂ）は、昇圧用コイル１０３０（４）の等価回路を説明する図である。昇圧用コイルは、三つの比較的小さな寄生容量が直列接続された等価回路であるので、昇圧用コイル１０３０（４）全体としての寄生容量はより小さな値となり好ましい。昇圧用コイル１０３０（４）は、上述した三分割巻きに限定されることはなく、任意の数の分割巻きとしてかつ各々任意の巻回数とすることができる。
【００６９】
また、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の幅と各分割部分でのそれぞれの巻回数とを適宜最適化することで、寄生容量が理論上最小値となるような、昇圧用コイル１０３０（４）としてもよい。この場合においても、昇圧用コイル１０３０（４）は、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の幅の各分割部分において、同一巻回進行方向に重畳して巻回されることはなく、重畳方向で上下に隣接する層を形成する巻き線１０３２（４）間においては、その巻回進行方向が逆向きとなる。
【００７０】
上述した各実施形態において、昇圧用コイル１０３０は、実施形態で説明したドーナツ形状やＥ−Ｉ型形状に限られることはなく、矩形状であってもよく半円形状、扇形等任意の形状とすることができる。また、昇圧用コイル１０３０は、コイルへの巻き線方式を折り返し巻きとすることにより、ノイズフィルタ等の追加的回路を要することなく、雑音端子電圧についての規格を充足する程度に入力側へのノイズ伝搬を遮断することができる。
【００７１】
また、昇圧用コイル１０３０は、簡易な構成で容易にＥＭＣノイズを低減できるので、環境に与える負荷も低減できる。また、昇圧用コイル１０３０は典型的には昇圧用トロイダルコイルであって、小型・軽量な回路構成とできるので、基板等への実装効率を向上させることができる。
【００７２】
上述した各実施形態においては、巻き線１０３２をボビン１０３１等に巻回させるものとして説明したが、巻き線１０３２をボビン１０３１等に巻回させることに限られず、コア等に直接巻回させてもよい。すなわち、巻き線１０３２の巻回進行向きが積層方向の隣接する上下巻き線間で逆向きとなる折り返し巻きとなっていればよいのであって、昇圧用コイル１０３０として機能するものであれば、巻き線１０３２を巻く対象物の素材・形状等や巻き線１０３２の材質・太さ等を限定するものではない。
【００７３】
また、上述した各実施形態で説明した昇圧用コイル１０３０等は、各実施形態での説明に限定されることはなく、自明な範囲で任意にその構成や材質、形状・構造・組み合わせ等を変更して用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ＡＣ−ＤＣコンバータや力率改善回路等を含めスイッチング電源一般に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
２１０，２２０・・浮遊容量、１０００・・ＡＣ−ＤＣコンバータ、１０１０・・商用電源、１０２０・・整流器、１０３０・・昇圧用コイル、１０３１・・ボビン、１０３２・・巻き線、１０４０・・スイッチング素子、１０５０・・整流ダイオード、１０６０・・平滑コンデンサ、１０７０・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、１１００・・力率改善回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有する
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項２】
請求項１に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記ボビンの巻回中心が閉ループである
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となる
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
巻き始めと巻き終わりとが、前記ボビンの同一箇所である
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記ボビンは、巻き始めと巻き終わりとの間の巻き線を物理的に分離する分離帯を備える
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項６】
請求項５に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記分離帯は、前記巻き線の巻き始め箇所に具備される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記分離帯は、前記巻き線の巻き終わり箇所に具備される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の昇圧用トロイダルコイルを備える
ことを特徴とするＡＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項９】
重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有し、前記ボビンはＥ−Ｉ型コアに架装される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１０】
請求項９に記載の昇圧用コイルにおいて、
等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となる
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の昇圧用コイルにおいて、
前記巻き始めと巻き終わりとが、Ｅ型コアの中央芯の対向する端である
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の昇圧用コイルにおいて、
前記Ｅ型コアの中央芯に架装されるボビンは、巻き線の巻き始めと巻き終わりとを物理的に分離する分離帯を備え、前記分離帯によって分離された各ブロックごとに巻き線が折り返して巻回される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一項に記載の昇圧用コイルを備える
ことを特徴とするＡＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項１】
重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有する
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項２】
請求項１に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記ボビンの巻回中心が閉ループである
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となる
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
巻き始めと巻き終わりとが、前記ボビンの同一箇所である
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記ボビンは、巻き始めと巻き終わりとの間の巻き線を物理的に分離する分離帯を備える
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項６】
請求項５に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記分離帯は、前記巻き線の巻き始め箇所に具備される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の昇圧用トロイダルコイルにおいて、
前記分離帯は、前記巻き線の巻き終わり箇所に具備される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用トロイダルコイル。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の昇圧用トロイダルコイルを備える
ことを特徴とするＡＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項９】
重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有し、前記ボビンはＥ−Ｉ型コアに架装される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１０】
請求項９に記載の昇圧用コイルにおいて、
等価回路で特性表記した場合に、巻き始めと巻き終わりと間における巻き線間の浮遊容量が直列状態となる
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の昇圧用コイルにおいて、
前記巻き始めと巻き終わりとが、Ｅ型コアの中央芯の対向する端である
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の昇圧用コイルにおいて、
前記Ｅ型コアの中央芯に架装されるボビンは、巻き線の巻き始めと巻き終わりとを物理的に分離する分離帯を備え、前記分離帯によって分離された各ブロックごとに巻き線が折り返して巻回される
ことを特徴とする力率改善回路の昇圧用コイル。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一項に記載の昇圧用コイルを備える
ことを特徴とするＡＣ−ＤＣコンバータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２１０７５３（Ｐ２０１１−２１０７５３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３９３１（Ｐ２０１０−７３９３１）
【出願日】平成２２年３月２７日（２０１０．３．２７）
【出願人】（０００２３７６６２）富士通テレコムネットワークス株式会社 (682)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２７日（２０１０．３．２７）
【出願人】（０００２３７６６２）富士通テレコムネットワークス株式会社 (682)
【Ｆターム（参考）】
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