スイッチング電源が抱える発熱の課題を解決！クールトランス

スイッチング電源で発熱が発生する理由

発熱＝エネルギー損失

　・入力した電気エネルギーのうち、出力に使われなかった分が熱にかわったモノ
　　・入力電力 (P_IN) = 出力電力 (P_OUT) ＋ 損失 (P_LOSS)
　・スイッチング電源は 半導体やトランスを使ってエネルギーを高速に制御しているため、
　　理想通りにエネルギーを移動できなかった分が損失となり、それが発熱として現れています

高周波数化・高出力化により発熱が増大する背景

　・高周波化 → 1秒あたりの損失回数が増える
　・高出力化 → 1回あたりの損失が増える

トランスにおける主な発熱要因

　・銅損 … 巻線による発熱 (巻線に電流が流れる限り、必ず発熱)
　・鉄損 … コアによる発熱 (ヒステリシス損、渦電流損)

発熱が引き起こす問題

発熱を抑えることで得られるメリット

• 同一サイズで出力向上
• (または) 電源の小型化・軽量化
• 発熱対策部品の減によるコストダウン
• 長寿命化の実現

スイッチング電源が抱える発熱の課題を解決！クールトランス

コンセプト：Cool-Trans とは何か

発熱は避けられない前提に立ち、熱の流れを制御することでトランス温度を下げる

スイッチング電源用トランスは高周波化・高出力化により巻線やコアでの発熱そのものを “0(ゼロ)” にすることはできません

クールトランスは『発熱量を無理にへらそうとするのではなく、発生した熱を効率よく外へ逃がす構造を作る』

という発想に基づいています

その為、着目したのが “従来は絶縁・保持として扱われてきたボビン” になります

一般的なトランスとの違い

【従来トランス(のボビン)の考え方】

一般的なスイッチングトランスのボビンは、以下2つの様に “機械的・電気的役割” が主でした

• 巻線をささえる
• 絶縁距離を確保する

【クールトランス】

• ボビンを “熱を受け取り、外へ渡す部品” として再定義
• 材料を変えることなく 独自形状のボビン を採用
• 巻線・コアで発生した熱を → ボビンへ → 周囲 (大気) へと熱伝達経路を意図的に形成

クールトランスの特徴：発熱低減を主目的とした設計思想

・2023年4月 特許庁 登録
　　意匠に係わる物品：トランス用ボビン
　　登録番号：第1742493号

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　・コンセプト　　　　　 → 発熱を前提に、熱の流れを制御するトランス
　・一般トランスとの違い → ボビンを “保持部品” から “放熱経路” へ進化
　・設計思想　　　　　　 → 材料を変えず、形状で熱抵抗を下げ、電源全体を冷やす

Cool-Trans が実現する “5℃以上の温度低減”

・実測で確認された温度低減効果
　・通常のトランス と クールトランス を実装したスイッチング電源を用意し
　　同条件、同環境にて温度上昇試験を実施
　　入力電圧 (V_IN)  ：単相AC100V
　　出力電圧 (V_OUT)：DC24V
　　出力電流 (I_OUT)  : 2.0A

　・通電開始から温度上昇が飽和した100分後の結果にて、
　　　トランスで最も自己発熱温度が高い “巻線(WIRE)” で 5℃以上の低減を確認
　　　また、トランスを構成しているコアとボビン、あわせて
　　　トランスを実装している基板周辺も 2.4℃～8.7℃ の低減を確認できました

よくある質問