JP2007060882A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷回路搭載ボードに多大な制約をかけず、必要とする複数種の電源電圧を安定供給する。
【解決手段】 負荷回路搭載ボード１１は、複数の負荷領域Ａ１〜Ａ４に区分され、別々の電源電圧が要求されるものとする。電源ボード１２には、上記負荷領域Ａ１〜Ａ４に対向する位置にＤＣ／ＤＣコンバータＢ１〜Ｂ４が配置され、マザーボード１３から主電源電圧を受けて負荷領域Ａ１〜Ａ４から要求される複数種の電源電圧を生成する。上記負荷回路搭載ボード１１及び電源ボード１２には、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１〜Ｂ４で生成される電源電圧を負荷回路搭載ボード１１の負荷領域Ａ１〜Ａ４に直接的に供給するためのコネクタＣ１−Ｄ１〜Ｃ４−Ｄ４が装着され、各ボード１１，１２のコネクタＣ−Ｄ間を連結することで個々のＤＣ／ＤＣコンバータＢ１〜Ｂ４で生成される電源電圧が負荷領域Ａ１〜Ａ４にピンポイントで供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路基板となるボード上に配置され、動作上安定な複数種の電源電圧を必要とする負荷回路に電源を供給する電源装置に関する。

例えばオンボード型演算処理装置等の電子機器にあっては、回路基板となるボード上に多数の信号処理用ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）回路が配置されるが、個々のＤＳＰ回路は仕様に応じて必要とする電源電圧が異なる。このように、ボード上の負荷回路に複数種の電源電圧を供給する従来の方法としては、１つの入力電圧源から複数の出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを負荷回路搭載ボードとは別のボード上に形成し、マザーボードなどを経由して負荷回路搭載ボードに電源電圧を供給する第１の方法と、ＤＣ／ＤＣコンバータを電源電圧別に用意して負荷回路搭載ボードに直接実装する第２の方法（例えば特許文献１参照）が知られている。

しかしながら、第１の方法では、マザーボードなどを経由して電源電圧を供給するため、その間のコネクタや配線パターンの抵抗分で必然的に電圧が低下してしまう。この電圧低下分を補償するため、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を要求電圧より高めに設定しておく必要があった。また、コネクタに入出力ピンが割り当てられるため、回路が還流状になり、その結果、配線パターンが細くなったり、コネクタから遠い箇所に対する供給電圧が不安定になったりしていた。さらに、負荷回路の過渡応答に追随できるようにするため、負荷回路近傍に大きなコンデンサを必要とした。

一方、第２の方法では、負荷回路に直接ＤＣ／ＤＣコンバータを実装するため、電源供給効率、電圧安定化に優れているが、ＤＣ／ＤＣコンバータの実装面積が大きくなり、負荷回路搭載ボードの小型化を実現できない。また、負荷回路搭載ボード内で入力電圧ラインと出力電圧ラインが混在するため、部品の実装が難しくなる。その結果、回路のノイズが大きくなって、余分なフィルタを配置する必要に迫られていた。
特開２００２−２９００８７号公報

以上述べたように、ボード上の複数の電源電圧を必要とする負荷回路に対し、従来の複数種の電圧の要求に応える電源装置では、（１）負荷回路までの電圧低下を補正しなければならない、（２）負荷回路近傍に過渡応答用にコンデンサが必要である、（３）負荷回路搭載ボードをコンパクトに出来ない、（４）回路実装が難しくノイズ対策回路が必要である、などの対応策が必要であり、供給電圧の安定性と実装の容易性を共に満足させることが困難であった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、負荷回路搭載ボードに対して多大な制約をかけることなく、負荷回路が必要とする複数種の電源電圧を安定供給することのできる電源装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の電源装置は、互いに異なる電源電圧を要する複数の負荷領域に区分される負荷回路搭載ボードに対して電源電圧を供給する電源装置において、前記複数の負荷領域に対向する位置にそれぞれの負荷領域が要求する電源電圧を生成する電圧源を配置してなる電源ボードと、前記電源ボードの複数の電圧源で生成される電源電圧を前記負荷回路搭載ボードの対応する負荷領域にピンポイントで供給するための接続手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明の電源装置は、互いに異なる電源電圧を要する複数の領域に区分される負荷領域を対向して設けられた２枚の負荷回路搭載ボードと、前記２枚の負荷回路搭載ボードの間に配置され、前記負荷回路搭載ボードの前記負荷領域に、その負荷領域が要する電源電圧を供給する電圧源を対応する位置に配設された電源ボードと、この電源ボードの前記電圧源で生成される前記電源電圧を、前記負荷回路搭載ボードの対応する負荷領域に直接供給するための電源供給手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、負荷回路搭載ボードに対して多大な制約をかけることなく、負荷回路が必要とする複数種の電源電圧を安定供給することのできる電源装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係る電源装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、１１は負荷回路搭載ボード、１２は本発明に係る電源ボードであり、両者はマザーボード１３上に対向するように配置される。

ここで、負荷回路搭載ボード１１は、負荷領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に区分され、各領域ではそれぞれ５Ｖ、１．８Ｖ、１．２Ｖ、３．３Ｖの電源電圧が要求されるものとする。これに対し、電源ボード１２には、上記負荷領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に対向する位置に、それぞれ要求電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が配置される。

これらのコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４には、マザーボード１３から主電源電圧を受けて５ＶＡ、１．８Ｖ、１．２Ｖ、３．３Ｖの電源電圧を生成する。上記負荷回路搭載ボード１１及び電源ボード１２には、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で生成される電源電圧を負荷回路搭載ボード１１の負荷領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に直接的に供給するためのコネクタＣ１−Ｄ１，Ｃ２−Ｄ２，Ｃ３−Ｄ３，Ｃ４−Ｄ４が装着される。

すなわち、上記構成による電源装置では、各ボード１１，１２のコネクタＣ−Ｄ間を連結することで個々のＤＣ／ＤＣコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で生成される電源電圧が負荷領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４にピンポイントで供給される。尚、コネクタＣ−Ｄはボード間の間隔を固定するためのスペーサとしても機能する。

この構成によれば、電源ボードへの主電源電圧の供給はマザーボード１３からコネクタ１４にて行われ、電源ボード１２に実装されているＤＣ／ＤＣコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４へ均等に電圧を供給できる配置となっている。

電源ボード１２から負荷領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４への電圧供給は、負荷回路の部品実装が有利になるよう、負荷回路搭載ボード１１及び電源ボード１２の外周付近に配置した接続用コネクタＣ１−Ｄ１，Ｃ２−Ｄ２，Ｃ３−Ｄ３，Ｃ４−Ｄ４で行われる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４がボード１２上で分散配置されるので、以下のような効果が得られる。

（１）ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の実装範囲が重ならないため、相互干渉が低減され、各出力電圧の性能が向上する。

（２）部品実装が放射状の一方向となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ単品で回路実装がクローズし易くなる。

（３）ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を構成する半導体などの発熱部品が外周付近に配置されるので、放熱設計が容易になる。

（４）負荷回路搭載ボード１１のレイアウトに合わせて個々のＤＣ／ＤＣコンバータを適切に配置することができる。

以上述べたように本発明に係る電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータを負荷回路搭載ボード１１とは別構成の電源ボード１２に実装配置し、各種電源電圧の供給をコネクタを介して負荷領域近傍に直接的に供給するようにしている。このため、従来の構成と比較すると、（１）負荷回路までの電圧低下を補正する必要が無くなり、（２）負荷回路近傍に必要であった過渡応答用にコンデンサが不要となる、（３）負荷回路搭載ボードをコンパクトにできる、（４）回路実装が容易となりノイズ対策回路も搭載可能となる、などの対応策が実現され、これにより供給電圧の安定性と実装の容易性を共に満足させることが可能となる。

上記実施形態では、ボード１１，１２間の連結にマザーボード１３を利用する場合について説明したが、マザーボード１３は必ずしも必須ではなく、例えばマザーボードレスとして、電源ボード１２にはコードで電源を供給するようにしてもよい。

また、電源ボードには、両面にＤＣ／ＤＣコンバータを搭載可能であることから、１枚の電源ボードでその両側に配置される負荷回路搭載ボードそれぞれに複数種の電源電圧を供給することも可能である。次に、このような本発明の他の実施形態について図２を用いて説明する。

２１ａ，２１ｂは負荷回路搭載ボードであり、この間に電源ボード２２が配置される。これらの負荷回路搭載ボード２１ａ，２１ｂ，電源ボード２２は、その一端面において、マザーボード２３のコネクタ２４に接続されている。中間に配置されている電源ボード２２の後述するＤＣ／ＤＣコンバータには、例えば５Ｖの直流が供給される。

負荷回路搭載ボード２１ａ，２１ｂの電源ボード２２に対向する面には、各直流電源が必要な回路が集められて配置されている。これらの回路は例えば、比較的高電力の回路は負荷回路搭載ボード２１ａ，２１ｂの周辺になるように配置される。

例えば、２．５Ｖ電源を必要とする負荷回路（以下２．５Ｖ負荷領域という。以下同様）２５ａは、負荷回路搭載ボード２１ａの上方に配設され、１．２Ｖ負荷領域２６ａはこの負荷回路搭載ボード２１ａの中央に近い位置に配設される。

また、負荷回路搭載ボード２１ｂの上端部に近い位置には、１．８Ｖ負荷領域２７ａが配設され、その下に１．５Ｖ負荷領域２８ａが配設され、下端部に近い位置には５Ｖ負荷領域２９ａが配設されている。

そして、これらの回路には各々、電源ボード２２の対応するコネクタに接続されるためのコネクタ２５ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが設けられている。

一方、電源ボード２２の両面には、上記負荷回路搭載ボード２１ａ，２１ｂの各回路に対応する位置に、５Ｖを各直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２５ｃ，２６ｃ，２７ｃ，２８ｃ，２９ｃが設けられており、各々のＤＣ／ＤＣコンバータには負荷回路搭載ボードの各回路のコネクタに接続するためのコネクタ２５ｄ，２６ｄ，２７ｄ，２８ｄ，２９ｄが設けられている。

このような構造の負荷回路搭載ボード２１ａ，２１ｂを矢印３０の方向に動かすことによって、これらボードの各コネクタと電源ボードの各コネクタが接続され、各負荷回路領域に所望の直流電圧が直接、供給されることになる。

この実施形態に示したように、必要な電力が高い負荷領域を負荷回路搭載ボードの周囲におくことにより、熱により影響を小さくすることが可能となる。

上記実施形態では、上下方向でのみ各負荷回路領域を考慮したが、左右方向についても必要電源電圧を考慮して負荷回路領域を配置することも可能である。

またこの実施形態によれば、電源ボードの両面にＤＣ／ＤＣコンバータを配設することができるので、負荷回路搭載ボードの各負荷回路領域に効率的に電源を供給することが可能となる。

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係る電源装置の一実施形態を示す概略構成図。 本発明に係る電源装置の他の実施形態の概略構成を示す断面図。

符号の説明

１１，２１ａ，２１ｂ・・・負荷回路搭載ボード、
１２，２２・・・電源ボード、
１３，２３・・・マザーボード、
２５ａ・・・２．５Ｖ負荷領域、
２６ａ・・・１．２Ｖ負荷領域、
２７ａ・・・１．８Ｖ負荷領域、
２８ａ・・・１．５Ｖ負荷領域、
２９ａ・・・５Ｖ負荷領域、
１４，２４，２５ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂ，２５ｄ，２６ｄ，２７ｄ，２８ｄ，２９ｄ，Ｃ１−Ｄ１，Ｃ２−Ｄ２，Ｃ３−Ｄ３，Ｃ４−Ｄ４・・・コネクタ、
２５ｃ，２６ｃ，２７ｃ，２８ｃ，２９ｃ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４・・・負荷領域。

Claims (4)

1. 互いに異なる電源電圧を要する複数の負荷領域に区分される負荷回路搭載ボードに対して電源電圧を供給する電源装置において、
   前記複数の負荷領域に対向する位置にそれぞれの負荷領域が要求する電源電圧を生成する電圧源を配置してなる電源ボードと、
   前記電源ボードの複数の電圧源で生成される電源電圧を前記負荷回路搭載ボードの対応する負荷領域にピンポイントで供給するための接続手段とを具備することを特徴とする電源装置。
2. 前記負荷回路搭載ボードと前記電源ボードをマザーボード上に対向配置することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記電源ボードには、両面に電圧源を配置して、両側に配置される負荷回路搭載ボードにそれぞれ複数種の電源電圧を供給することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 互いに異なる電源電圧を要する複数の領域に区分される負荷領域を対向して設けられた２枚の負荷回路搭載ボードと、
   前記２枚の負荷回路搭載ボードの間に配置され、前記負荷回路搭載ボードの前記負荷領域に、その負荷領域が要する電源電圧を供給する電圧源を対応する位置に配設された電源ボードと、
   この電源ボードの前記電圧源で生成される前記電源電圧を、前記負荷回路搭載ボードの対応する負荷領域に直接供給するための電源供給手段とを具備することを特徴とする電源装置。

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