JP2005184883A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に電源装置に使用するトランスにおける入出力の接続に関するものである。 The present invention particularly relates to input / output connections in a transformer used in a power supply apparatus.
従来、この種の電源装置は、図6に示されるような構成を有していた。 Conventionally, this type of power supply device has a configuration as shown in FIG.
図6は従来の電源装置の正面図である。 FIG. 6 is a front view of a conventional power supply device.
図において、1はトランスであり、このトランス1には、トランスの入出力端子2を有し、プリント配線板3に半田付けし装着されている。また同一プリント配線板上には、入力コネクタ4、一次側コンデンサ5、一次側半導体6も装着されており、入力コネクタ4から電力を供給しトランス1にエネルギーを伝えている。
In the figure,
他方のプリント配線板3には、二次側半導体7、二次側コンデンサ8、出力コネクタ9が装着されており、出力に電力を供給している。またトランス1と二次側半導体7は接続コネクタ10、リード線11にて接続されている。本例では一次側半導体6、二次側半導体7、各々が放熱板12を有している。
On the other printed wiring board 3, a
そして各々のプリント配線板3は、スペーサ13、ねじ14にて、筐体15に装着されている。以上のような構成により、省スペースのなか、2枚のプリント配線板を利用し電源装置が構成されていた。
Each printed wiring board 3 is attached to the
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1、2が知られている。
しかしながら、上記従来の構成では、トランスから一度プリント配線板に接続されたあと、放熱板を必要とする半導体に接続されるため整流平滑の配線長が長くなり、配線インピーダンスにより、トランスの両端にリンギング電圧としてスイッチングノイズが発生し、電流が高速でON・OFFできないという問題点を有していた。 However, in the above-mentioned conventional configuration, the length of the rectifying / smoothing wiring becomes longer because the transformer is connected to the printed wiring board once and then connected to a semiconductor that requires a heat sink, and ringing occurs at both ends of the transformer due to the wiring impedance. There was a problem that switching noise was generated as a voltage and the current could not be turned ON / OFF at high speed.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、低ノイズ、かつ、より高速に電流をON・OFFさせることができるトランスまたはコイルおよび電源装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a transformer or a coil and a power supply device that can turn on / off current at a higher speed with lower noise.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、トランスまたはコイルを装着する配線板と前記トランスまたはコイルを装着しない配線板を少なくとも1枚以上有する電源装置において、トランスまたはコイルの入出力端子を双方の配線板に直接接続することを特徴とする電源装置の構成を有しており、これにより、トランスから整流平滑回路への配線長が短くなるので、配線インピーダンスを最小にすることができ、不要な配線インピーダンスにより、トランスの両端にリンギング電圧としてスイッチングノイズが発生することを防止できるため、電流を高速でON・OFFすることができるという作用効果が得られる。 According to the first aspect of the present invention, in particular, in a power supply device having at least one wiring board on which a transformer or a coil is mounted and at least one wiring board on which the transformer or coil is not mounted, input / output terminals of the transformer or coil are provided. It has a configuration of a power supply device characterized by being directly connected to both wiring boards, thereby shortening the wiring length from the transformer to the rectifying and smoothing circuit, so that the wiring impedance can be minimized, Since unnecessary wiring impedance can prevent the occurrence of switching noise as a ringing voltage at both ends of the transformer, an effect of being able to turn on and off the current at high speed can be obtained.
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1の構成に加えて、特に、トランスまたはコイルの入出力端子の少なくともどちらか一方を、プリント配線板に装着されたコネクタを介して接続したものであり、これにより、半田作業が少なくなるため、作業性が大幅に改善される。また接続接点部に弾力性があるため振動に対しても強くなる。
The invention according to claim 2 of the present invention, in addition to the configuration of
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1の構成に加えて、特に、少なくとも1個の配線板に放熱を必要とする部品を実装し、他の配線板に放熱を必要としない部品を実装したものであり、これにより、発熱に弱い部品を発熱する配線板から分離実装した状態で配線インピーダンスを最小にすることができ、熱の伝導を低減できるという作用効果が得られる。
The invention according to claim 3 of the present invention, in addition to the configuration of
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項3の発明に加えて、特に、放熱を必要とする部品を実装した一方の配線板に設けられた放熱板と筐体を面対向するように取り付けたものであり、トランス、半導体の発熱を筐体に伝熱できることとなり、発熱部品の温度を大幅に低減できる。この結果、発熱に弱いコンデンサへの熱的影響が皆無となり、高耐熱コンデンサを使用する必要もなくなり、低コスト化が図れる。また、コンデンサ寿命の短縮という問題も解消できるという作用効果が得られる。
The invention according to
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1の構成に加えて、特に、並列して使用するコンデンサの両端を接続する配線パターンの中間にトランスまたはコイルおよび半導体からの配線を接続するためのラウンドを設けたものであり、これにより2個のコンデンサに均等、かつ低インピーダンスで配線することができるという作用効果が得られる。
The invention according to claim 5 of the present invention is such that, in addition to the configuration of
本発明は、トランスまたはコイルを装着する配線板と前記トランスまたはコイルを装着しない配線板を少なくとも1枚以上有する電源装置において、トランスまたはコイルの入出力端子を双方の配線板に直接接続することを特徴としたものであり、配線長をより短くすることができ、配線インピーダンスを抑えることにより、スイッチングノイズの発生を抑制することが可能となり、より高速で電流をON・OFFさせることができるという効果を奏するものである。 In the power supply apparatus having at least one wiring board on which a transformer or a coil is mounted and at least one wiring board on which the transformer or coil is not mounted, the input / output terminals of the transformer or the coil are directly connected to both wiring boards. The feature is that the wiring length can be further shortened, and by suppressing the wiring impedance, the occurrence of switching noise can be suppressed, and the current can be turned ON / OFF at a higher speed. It plays.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜2に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second aspects of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
図1は本発明の実施の形態1における電源装置の正面図である。
FIG. 1 is a front view of a power supply device according to
図において、1はトランスであり、このトランス1には、トランスの入力端子2を有し、プリント配線板3に半田付けし装着されている。また同一プリント配線板上には、入力コネクタ4、一次側コンデンサ5、一次側半導体6も装着されており、入力コネクタ4から電力を供給しトランス1にエネルギーを伝えている。
In the figure,
他方のプリント配線板3には、二次側半導体7、二次側コンデンサ8、出力コネクタ9が装着されており、出力に電力を供給している。
On the other printed wiring board 3, a
また、トランス1にはトランスの実装面と反対側に突出する出力端子16を有する。この出力端子16を介して、二次側半導体7に最短で接続することを可能にしている。このことにより、配線長が短くなるため、従来トランスの両端にリンギング電圧として発生していたスイッチングノイズを450Vppから300Vppまで低減することができ、より高速で電流をON・OFFさせることができるという効果が生まれた。本実施の形態における実験ではスイッチング周波数を66kHzから、100kHzまで高速化することができた。
Further, the
また、図1における出力端子16とプリント配線板の接続は半田付けにて可能であるが、本例のようにプリント配線板3に装着されたコネクタ17に出力端子16を挿入すれば、半田作業が少なくなり、作業性が大幅に改善される。また、接続接点部に弾力性があるため、振動に対しても強くなる。
1 can be connected to the printed wiring board by soldering. However, if the
本例では一次側半導体6、二次側半導体7、各々が放熱板12を有している。そして各々のプリント配線板3は、スペーサ13、ねじ14にて、筐体15に装着されている。また従来例図6のようにリード線を有しないため、組み立て性がよくなるという効果もある。
In this example, the
なお本実施の形態1においてトランスと表現している部分はすべてコイルという表現に置き換えてもその効果は得られるものである。 It should be noted that the effect can be obtained even if all the parts expressed as transformers in the first embodiment are replaced with the expression of coils.
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項3〜4に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the invention according to the third to fourth aspects of the present invention will be described using the second embodiment.
図2は本発明の実施の形態2における正面図、図3はトランスおよびそれを装着する配線板の上面図、図4は同実施の形態における電源装置の上面図である。 2 is a front view of the second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a top view of a transformer and a wiring board on which the transformer is mounted, and FIG. 4 is a top view of a power supply device in the same embodiment.
なお、実施の形態1の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。
In addition, about the thing which has the structure similar to the structure of
図2において、実施の形態1と相違する点は、放熱板21、絶縁物22、配線23からなる一方の配線板に、放熱を必要とするトランス1、一次側半導体6、二次側半導体7を装着している点である。
In FIG. 2, the difference from the first embodiment is that a
ここで使用した配線板は、絶縁物22の片面に銅などの金属でできた板状の配線23を一体成形し、反対面にアルミニウムなどの金属でできた放熱板21を貼り付け一体構造にした高放熱機能を有するものを用いて構成している。
In the wiring board used here, a plate-
本実施の形態におけるトランス1は、コンデンサ5,8を装着するプリント配線板3に直接接続する入力端子24と出力端子25および、半導体7を装着する配線板に接続する出力端子26を有する。
The
なお、本実施の形態では半導体6,7は配線23,29に装着された後、配線23,29を直角に切り起こすことによりプリント配線板3に接続する構造をとっている。
In this embodiment, after the
また熱に対して弱いコンデンサ5,8を発熱物であるトランス1、半導体6,7からプリント配線板3を介して隔離することにより、トランス1の発熱をコンデンサ5,8に伝わることを阻止できた。
Further, by isolating the
また、従来トランス、半導体、コンデンサを順次配置することしかできなかったが、本発明の立体構造で三次元的に配置することが可能となり、本発明のトランスからの配線を任意の配線板に持っていくこととあわせ、従来例図6にそって設計した場合と比べトランスから二次側のコンデンサまでの配線長を9cmから3cmに短縮することができ、配線インピーダンスを最小にすることが可能となった。 In addition, the conventional transformer, semiconductor, and capacitor could only be arranged sequentially, but the three-dimensional structure of the present invention enables three-dimensional arrangement, and the wiring from the transformer of the present invention is held on an arbitrary wiring board. Along with this, the wiring length from the transformer to the secondary capacitor can be shortened from 9 cm to 3 cm as compared with the conventional design shown in FIG. 6, and the wiring impedance can be minimized. became.
本構成ではトランス出力端子26から二次側半導体7に接続され配線29を介してプリント配線板3に接続され、その位置から二次側コンデンサ8のリード28に最短で接続されていることがわかる。同様にトランス出力端子25から直接プリント配線板3に接続され、その位置から二次側コンデンサ8のリード27に接続されている。
In this configuration, it is understood that the
図3において、図2に示される発熱部品を搭載した配線板21,22,23を上面から見た図を示す。
3 shows a top view of the
一次側半導体6は配線23に装着され、配線23の端部は直角に曲げられている。また二次側半導体7は配線29,30に装着され、配線29もまた端部を直角に曲げられている。また配線30にはトランス出力端子26が半田付けされている。
The
破線で記載している二次側コンデンサ8は理解をしやすくするために他方のプリント配線板3における同部品の位置を便宜上示したもので実際に本配線板22に装着されているものではない。また本説明では配線23を曲げる構成にしているが、放熱が必要な部品を装着できかつ他方のプリント配線板3にコネクタ、端子などを通じて接続することが可能であれば配線板の構成に関係なく効果を得ることができる。
The
また、放熱板21は筐体15にねじなどを使用して取り付けられ、半導体6,7およびトランス1の発熱を効率よく筐体15に伝える動作をしている。プリント配線板に放熱板を取り付けた従来の場合半導体の温度上昇は19Kであったが、本実施の形態を適用した実験では7Kまで低減することができた。さらには筐体の外に内部発熱を放散させることにも効果があった。従来例図6に示される例では発熱物と同一面でかつ近接してコンデンサ5を装着することになり、コンデンサ5がその発熱の影響を受けることから、高耐熱のコンデンサの使用を余儀なくされコストが増大する。また熱によりコンデンサの寿命を短縮するというデメリットもあったが、本実施の形態によれば、放熱板21と筐体15は面対向するように取り付けられているため、トランス1、半導体6,7の発熱を筐体15に伝熱できることとなり、発熱部品の温度を大幅に低減できる。この結果、発熱に弱いコンデンサへの熱的影響が皆無となり、高耐熱コンデンサを使用する必要もなくなり、低コスト化が図れる。また、寿命の短縮という問題も解消されることになる。
Further, the
図4において、プリント配線板3に長方形の切り抜き41を設けトランス1の一部を突出させている。このことでトランスの高さに関係なく配線板3と配線板22の距離を短縮することが可能となる。またトランス1の高さが問題にならないときには切り抜き41は無くても問題ない。
In FIG. 4, a
一次側コンデンサ5と一番近接するところからコンデンサに配線する端子を設ければ、トランス入力端子24および一次側半導体からの配線23の距離を容易に短縮できることが可能となる。
Providing a terminal for wiring to the capacitor from the position closest to the primary side capacitor 5 makes it possible to easily reduce the distance between the
(実施の形態3)
以下、実施の形態3を用いて、本発明の特に請求項5に記載の発明について説明する。
(Embodiment 3)
The third aspect of the present invention will be described below with reference to the third embodiment.
図5は本発明の実施の形態3における配線パターン図を示している。図5に示す配線パターン図としては、並列して使用するコンデンサ8の両端を接続する配線パターン51の中間にトランスまたはコイルおよび半導体からの配線を接続するためのラウンド52を設けたものである。このラウンド52と2個の二次側コンデンサ8のラウンド53は近距離でかつ同一距離で配線されており、従来配線インピーダンスの違いから一方のコンデンサに多く高周波電流が流れ高周波電流による発熱が一方に集中するという欠点を解決することができる。また、2個のコンデンサに同等に配線インピーダンスを低減できるためコンデンサから外部に出て行くリップル電流を低減することもできる。
FIG. 5 shows a wiring pattern diagram according to the third embodiment of the present invention. In the wiring pattern diagram shown in FIG. 5, a round 52 for connecting wiring from a transformer or a coil and a semiconductor is provided in the middle of a
以上、本発明の実施の形態3によれば、2個のコンデンサに均等、かつ低インピーダンスで配線することができるという作用効果が得られる。 As described above, according to the third embodiment of the present invention, it is possible to obtain an effect that wiring can be performed with equal and low impedance to two capacitors.
なお、二次側コンデンサを利用し説明しているが一次側コンデンサについても同様である。 In addition, although it demonstrated using the secondary side capacitor | condenser, it is the same also about a primary side capacitor | condenser.
本発明にかかる電源装置は、トランス、コイル周辺の配線インピーダンスを低減する構造を有するもので、特にノイズ、発熱の低減を必要とする電源装置等に有用である。 The power supply device according to the present invention has a structure that reduces the wiring impedance around the transformer and the coil, and is particularly useful for a power supply device that needs to reduce noise and heat generation.
1 トランス
2 トランスの入出力端子
3 プリント配線板
4 入力コネクタ
5 一次側コンデンサ
6 一次側半導体
7 二次側半導体
8 二次側コンデンサ
9 出力コネクタ
10 接続コネクタ
11 リード線
12 放熱板
13 スペーサ
14 ねじ
15 筐体
16 本発明のトランスの出力端子
17 コネクタ
21 放熱板
22 絶縁物
23 配線
24 本発明の実施の形態2におけるトランスの入力端子
25 本発明の実施の形態2におけるトランスの出力端子
26 本発明の実施の形態2におけるトランスの他方の出力端子
27 コンデンサ8のリード
28 コンデンサ8の他方のリード
29 配線
30 トランスと半導体を接続する配線
41 プリント配線板3に設けられた切り抜き
51 本発明の実施の形態3におけるプリント配線板のパターン
52 他方の配線板またはトランスからの配線を半田付けするためのラウンド
53 コンデンサ8のリードを半田付けするためのラウンド
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