JP2003174780A - Pfc回路ユニット - Google Patents
Pfc回路ユニットInfo
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Abstract
損してもその半導体のみを交換して修理が可能なPFC
回路ユニットを提供する。 【解決手段】 プリント基板4上にはスペーサ5を介し
て断面L字状の放熱板6が取りつけられており、放熱板
6の垂直面には絶縁シート7を介してIGBTT2,T
3が取付けられ、FRD D1は裏向けに取付けられ、
放熱板6は放熱板11に熱結合され、放熱板6の水平部
分は、プリント基板4上に取り付けられた保護回路部品
や雑音対策部品などの背の高い部品を避けるためにコ字
状にくり抜かれてれている。プリント基板4はの裏面に
は外部回路と接続するためのタブ端子9が取付けられて
いる。
Description
トに関し、特に、民生用の電気製品たとえばルームエア
コンディショナや冷蔵庫や洗濯機などで応用されるディ
スクリート半導体を使用するPFC(Power Fa
ctor Correction=力率改善を行うアク
ティブフィルタ)回路の半導体実装方法に関する。
ルギー化のためにDCモータの採用が増加してきてい
る。このためには商用電源からDC電源を得る必要があ
る。商用電源からDC電源を作るときに、ダイオードブ
リッジと平滑コンデンサによる全波整流回路のみの回路
構成では、入力電流波形が正弦波形にならず歪んでしま
い、高調波を発生してしまう。この高調波は、各国で規
制の対象となっており、高調波を低く抑えるためには、
入力電流波形を商用電源電圧波形に同期した正弦波に近
づける必要がある。この高調波を低減させるために、力
率改善を行うアクティブフィルタ方式のPFC回路を全
波整流回路に組み込むことが一般に実施されている。
ミ絶縁基板に表面実装用の半導体素子を実装したPFC
回路モジュールが一般的である。このようなPFC回路
モジュールにおいては、アルミ絶縁基板に表面実装タイ
プの半導体素子を実装する場合と、アルミ絶縁基板に半
導体チップをダイボンディング実装する場合があり、半
導体チップを使用する場合は、チップ間またはチップと
電極間がワイヤーボンディングで接続される。
済みのアルミ絶縁基板を樹脂ケースに取り付け、アルミ
絶縁基板のアルミ部分を放熱板に接触するように樹脂ケ
ースにネジ穴が開いた構造になっている。すなわち、半
導体素子から発生する熱はアルミ絶縁基板に伝搬し、さ
らに放熱板に伝搬して冷却される構造になっている。
装面の半導体素子と裏面のアルミ板とが絶縁されている
ので絶縁シートを必要としない。PFC回路モジュール
は、モジュール内部にPFC制御回路を含み、エポキシ
樹脂を充填したものが多く、外部回路との接続は上部に
タブ端子があり、ファストン端子で配線するものが多
い。
路モジュールは、アルミ絶縁基板や樹脂ケースを使用し
ているので、コスト高になるという問題がある。また、
アクティブフィルタからなるPFC回路は、一般にそれ
自体から高い雑音を発生する回路であり、PFC回路モ
ジュールの場合は、種々の用途に対応するための標準化
設計がなされているので、雑音対策は製品ごとにモジュ
ールの外部で行うことが多かった。したがって、雑音発
生源での対策ではないので効率のよい対策が困難であっ
た。
GBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)が破損
した場合、高価なモジュールごと破棄せねばならなかっ
た。
スクリート半導体を使用し、半導体が破損してもその半
導体のみを交換して修理が可能なPFC回路ユニットを
提供することである。
ート半導体をプリント基板に実装し、そのディスクリー
ト半導体を比較的大きな第1の放熱板に接触せしめて冷
却するPFC回路ユニットにおいて、ディスクリート半
導体はスイッチングトランジスタと、高速整流ダイオー
ドとを含み、高速整流ダイオードを裏向けてスイッチン
グトランジスタと同一平面の第2の放熱板に配置するこ
とを特徴とする。
ト半導体が破損しても、破損したディスクリート半導体
を交換するだけで修理が可能となる。
ングトランジスタと第2の放熱板との間には、絶縁シー
トが配置されることを特徴とする。
ングトランジスタを介して、第2の放熱板と比較的大き
な第1の放熱板とを熱的に結合させることを特徴とす
る。
アングル部材からなり、その垂直面に高速整流ダイオー
ドおよびスイッチングトランジスタが取付けられること
を特徴とする。
基板上に配置され、該プリント基板上の部品を避けるた
めにくり抜かれていることを特徴とする。
と接続するための端子が配置されることを特徴とする。
用されるPFC回路ユニットの基本的な構成を示す回路
図である。図1において、交流電源1からの交流電圧
は、ダイオードブリッジDBによって直流電圧に整流さ
れ、ダイオードブリッジDBと平滑コンデンサC1との
間に接続されたPFC回路ユニット2に与えられる。P
FC回路ユニット2は力率改善制御回路20と、コンデ
ンサC21,C22と、抵抗R1と、IGBT T1
と、FRD D1(Fast Recovery Di
ode:高速整流ダイオード)と、外付されるチョーク
コイルLとを含む。
の入力端子T+,T−間に接続され、コンデンサC22
は出力端子P,N間に接続され、端子L1は端子T+に
接続されるとともにチョークコイルLの一端に接続さ
れ、端子L2にはチョークコイルLの他端とIGBT
T1のコレクタCとFRD D1のアノードAが接続さ
れる。IGBT T1のゲートGには力率改善制御回路
20からスイッチング信号が与えられる。IGBT T
1のエミッタEは端子Nに接続され、FRD D1のカ
ソードKは端子Pに接続される。端子T−と端子Nとの
間には抵抗R1が接続される。
において、力率改善制御回路20からたとえば20kH
zのスイッチング信号がIGBT T1に与えられる
と、IGBT T1がスイッチング動作し、ONデュー
ティを制御することにより、入力電流波形を商用電源電
圧波形に同期した正弦波に近づける。
図であり、図3はPFCユニットの外観図であり、図4
(a)はTO−247パッケージの正面図であり、
(b)は側面図である。
BT T2,T3を並列に設けた以外は図1の回路構成
とほぼ同じである。そして、タブ端子T+は全波整流用
のダイオードブリッジの+端子と接続され、T−端子は
同じく全波整流用ダイオードの−端子と接続される。外
部配線用のタブ端子Pは平滑用電解コンデンサの+端子
と接続され、タブ端子Nは同じく平滑用コンデンサの−
端子と接続される。チョークコイルLはタブ端子L1,
L2から外部に引き出され、別途製品の適当な場所に取
付けられる。
組み立てられている。プリント基板4上にはスペーサ5
を介して断面L字状の第2の放熱板6が取りつけられて
おり、放熱板6の垂直面には絶縁シート7を介してIG
BT T2,T3とFRDD1とが取付けられている。
IGBT T2,T3とFRD D1がディスクリート
半導体素子で、たとえば素子パッケージがTO−220
または図4(a),(b)に示すようなTO−247に
封止されている場合、フルモールド品でない限り、放熱
板6と接触する素子の面の電極が露出しており、通常I
GBTはコレクタ電極が露出し、FRDはカソード電極
が露出している。
コレクタCと、FRD D1のカソードKは電気的に同
極にならないので、直接導電性の放熱板6に接触させる
と電気的に短絡してしまう。この対応のため熱伝導の良
好な絶縁シート7が必要になる。この実施形態では、デ
ィスクリート半導体素子のIGBT T2,T3とFR
D D1のうち、どちらかというと発熱量の少ないFR
D D1を裏向けに実装することにより、PFC回路ユ
ニットをフラットな放熱板に取付けたとき、絶縁シート
の取り付け忘れや破れなどがあってもPFC回路が短絡
することはない。
ットを図3(a)一点鎖線で示す比較的大きな第1の放
熱板11に固定するためのネジ穴8…が形成されてい
る。なお、放熱板11とPFCユニットの間にはたとえ
ば絶縁シート7と同様の絶縁シート10を挟み込む形で
ネジ止めされる。
に取り付けられた保護回路部品や雑音対策部品などの背
の高い部品を避けるためにコ字状にくり抜かれてれてい
る。プリント基板4は両面スルーホール基板で構成され
ており、前記背の高い部品が実装されている面とは逆の
裏面には外部回路と接続するためのタブ端子9が取付け
られている。このタブ端子9に図示しないファストン端
子を挿入接続することにより、放熱板の高温部に配線材
が触れることがなく、安全な配線を達成できる。
続は、たいていのものが比較的大きな放熱板に対して垂
直方向にタブ端子が出ており、そのタブ端子へファスト
ン端子によって接続するようにされており、放熱板から
配線の折れ曲がり部分までの高さがたとえば60mm近
くの寸法を必要としたが、この実施形態では、ファスト
ン端子の出ていく方向が比較的大きな放熱板11に対し
て垂直方向であるので、放熱板11から配線の折れ曲が
り部分までの高さをたとえば50mm以下にして実装す
ることも可能となり、放熱板11との接触面積も小さく
することができ、高さおよび面積ともに省スペースを図
れる。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
整流ダイオードを裏向けてスイッチングトランジスタと
同一平面の第2の放熱板に配置することにより、ディス
クリート半導体が破損しても、破損したディスクリート
半導体を交換するだけで修理が可能となる。
ルミ絶縁基板や樹脂ケースを使用しているので、コスト
高になったのに対して、同じ機能を安価に実現できる。
また、PFCモジュールに比べて雑音対策部品がPFC
回路そのものに実装可能であり、発生源での対策が可能
となる。
路ユニットの基本的な構成を示す回路図である。
である。
あり、(b)は側面図である。
基板、5 スペーサ、6,11 放熱板、7,10 絶
縁シート、8 ネジ穴、9 タブ端子、20力率改善制
御回路、T1〜T3 IGBT、D1 FRD、C1
平滑コンデンサ、C21,C22 コンデンサ、DB
ダイオードブリッジ、L チョークコイル。
Claims (6)
- 【請求項1】 ディスクリート半導体をプリント基板に
実装し、そのディスクリート半導体を比較的大きな第1
の放熱板に接触せしめて冷却するPFC回路ユニットに
おいて、 前記ディスクリート半導体はスイッチングトランジスタ
と、高速整流ダイオードとを含み、 前記高速整流ダイオードを裏向けて前記スイッチングト
ランジスタと同一平面の第2の放熱板に配置することを
特徴とする、PFC回路ユニット。 - 【請求項2】 前記高速整流ダイオードおよび前記スイ
ッチングトランジスタと前記第2の放熱板との間には、
絶縁シートが配置されることを特徴とする請求項1に記
載のPFC回路ユニット。 - 【請求項3】 前記高速整流ダイオードおよび前記スイ
ッチングトランジスタを介して、前記第2の放熱板と前
記比較的大きな第1の放熱板とを熱的に結合させること
を特徴とする、請求項1または2に記載のPFC回路ユ
ニット。 - 【請求項4】 前記第2の放熱板は、断面L字形状のア
ングル部材からなり、その垂直面に前記高速整流ダイオ
ードおよび前記スイッチングトランジスタが取付けられ
ることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記
載のPFC回路ユニット。 - 【請求項5】 前記アングル部材の水平面は前記プリン
ト基板上に配置され、該水平面が該プリント基板上の部
品を避けるためにくり抜かれていることを特徴とする、
請求項4に記載のPFC回路ユニット。 - 【請求項6】 前記プリント基板の裏面には外部回路と
接続するための端子が配置されることを特徴とする、請
求項5に記載のPFC回路ユニット。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001370295A JP3837064B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | Pfc回路ユニット |
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Publications (2)
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JP3837064B2 JP3837064B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=19179539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2012160623A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 三菱電機株式会社 | 駆動装置一体型回転電機 |
JP2021102013A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-15 | 株式会社藤商事 | 遊技機 |
-
2001
- 2001-12-04 JP JP2001370295A patent/JP3837064B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN103548246A (zh) * | 2011-05-20 | 2014-01-29 | 三菱电机株式会社 | 驱动装置一体型旋转电机 |
JPWO2012160623A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2014-07-31 | 三菱電機株式会社 | 駆動装置一体型回転電機 |
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