JP2010003972A - 電源モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型で外部装置への取り付けが容易な電源モジュールを提供する。
【解決手段】ヒートシンク１３と、ヒートシンク１３の両面側にそれぞれ配置された電源回路１，２と、電源回路１，２と外部装置とを接続するための入出力コネクタ１４とを備え、入出力コネクタ１４は、取付金具１５によりヒートシンク１３に固定され、配線１６，１７により、電源回路１，２が実装されたプリント基板５，７に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング電源等の電源モジュールに関する。

従来、スイッチング電源等の電源回路を有する電源モジュールにおいて、電源回路を構成する電子部品のうち発熱する電子部品を冷却するために、ヒートシンクが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

１つの電源モジュールに２つの電源回路を設ける場合、ヒートシンクの両面に電源回路を実装することにより小型化を図っている。図２は、従来の２つの電源回路を備えた電源モジュールの構成の一例を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

図２に示す電源モジュールは、入力される電力の電力変換を行うスイッチング電源の電源回路１，２と、アルミニウム等の熱伝導率が高く放熱効果の良好な金属からなる板状のヒートシンク３とを備える。

電源回路１は、電源回路１の動作を制御する制御回路１１と、電力変換を行う素子等の発熱する電子部品からなる発熱回路１２とを備える。

制御回路１１は、ヒートシンク３の表面３ａ側にスペーサ４を介して配置されたプリント基板５の表面５ａ上に実装されている。

発熱回路１２は、プリント基板５にリードフレーム（図示せず）により接続されるとともに、ヒートシンク３の表面３ａ上に配置され、ヒートシンク３により冷却されるようになっている。

プリント基板５の表面５ａ上には、電源回路１と外部装置とを接続するための入出力コネクタ６が半田付けされている。

電源回路２は、ヒートシンク３の裏面３ｂ側に配置され、電源回路１と同様の構成であり、ヒートシンク３の裏面３ｂ側にスペーサ４を介して配置されたプリント基板７の表面７ａ上に実装された制御回路２１と、ヒートシンク３の裏面３ｂ上に配置された発熱回路２２とを備える。プリント基板７の表面７ａ上には、入出力コネクタ８が半田付けされている。

このような電源モジュールは、入出力コネクタ６，８を外部装置のマザーボードに設けられたコネクタに差し込むことにより、外部装置に取り付けられる。そして、外部装置から入出力コネクタ６，８を介して入力される電力を電源回路１，２により所望の電力に変換して、外部装置に出力する。
特開２００５−１４２２９２号公報

上述のように、２つの電源回路１，２を備える電源モジュールにおいては、それぞれに対応する２つの入出力コネクタ６，８が設けられていた。電源モジュールには小型化の要求があるが、制御回路１１，２１および発熱回路１２，２２を構成する部品が小型化されても、それらの部品に比べて入出力コネクタ６，８が大きいため、電源モジュール全体の小型化が困難であった。

また、２つの入出力コネクタ６，８の位置出しが困難であり、外部装置側のコネクタとの間に位置ずれが生じて、電源モジュールの外部装置への取り付けができなくなることがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、小型で外部装置への取り付けが容易な電源モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電源モジュールは、外部装置から入力される電力の電力変換を行う第１および第２の電源回路と、前記第１および第２の電源回路で発生する熱を吸収して放熱する板状のヒートシンクと、前記第１および第２の電源回路と前記外部装置とを接続する入出力コネクタとを備え、前記第１の電源回路は、前記ヒートシンクの一方面側に配置された第１のプリント基板の前記ヒートシンクに対向する面の反対側の面である表面上に実装され、前記第１の電源回路の動作を制御する前記第１の制御回路と、前記第１のプリント基板に接続されるとともに前記ヒートシンクの前記一方面上に熱的に接合された、発熱する電子部品を含む第１の発熱回路とを有し、前記第２の電源回路は、前記ヒートシンクの他方面側に配置された第２のプリント基板の前記ヒートシンクに対向する面の反対側の面である表面上に実装され、前記第２の電源回路の動作を制御する前記第２の制御回路と、前記第２のプリント基板に接続されるとともに前記ヒートシンクの前記他方面上に熱的に接合された、発熱する電子部品を含む第２の発熱回路とを有し、前記入出力コネクタは、前記ヒートシンクに取付金具を介して固定され、前記第１のプリント基板に第１の配線により接続されるとともに前記第２のプリント基板に第２の配線により接続されていることを特徴とする。

また、本発明の電源モジュールに係る前記第１の配線または前記第２の配線が、前記ヒートシンクに設けられた配線用穴を介して前記ヒートシンクの両面間を貫通していることを特徴とする。

また、本発明の電源モジュールに係る前記入出力コネクタは、前記ヒートシンクの前記一方面および前記他方面に直交する方向において、前記第１の制御回路の前記第１のプリント基板の表面からの最高点と前記第２の制御回路の前記第２のプリント基板の表面からの最高点との間に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、小型で外部装置への取り付けが容易な電源モジュールを提供することができる。

以下、本発明の電源モジュールを実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源モジュールの構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。なお、図１において、図２に示した従来の電源モジュールと同様の構成要素には同一の符号を付している。

図１に示すように本実施の形態に係る電源モジュールは、入力される電力の電力変換を行うスイッチング電源の電源回路１，２と、アルミニウム等の熱伝導率が高く放熱効果の良好な金属からなる板状のヒートシンク１３と、電源回路１，２と外部装置とを接続するための入出力コネクタ１４とを備える。

電源回路１は、電源回路１の動作を制御する制御回路１１と、電力変換を行う素子等の発熱する電子部品からなる発熱回路１２とを備える。

制御回路１１は、コンデンサや抵抗等の部品から構成される比較的発熱量の小さい回路であり、ヒートシンク１３の表面１３ａ側にスペーサ４を介して配置されたプリント基板５の表面５ａ上に実装されている。

発熱回路１２は、直流電力を別の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ等を含み、プリント基板５にリードフレーム（図示せず）により接続されるとともに、ヒートシンク１３の表面１３ａ上に熱的に接合されて配置されている。

電源回路２は、ヒートシンク１３の裏面１３ｂ側に配置され、電源回路１と同様の構成であり、ヒートシンク１３の裏面１３ｂ側にスペーサ４を介して配置されたプリント基板７の表面７ａ上に実装された制御回路２１と、ヒートシンク１３の裏面１３ｂ上に配置された発熱回路２２とを備える。

ヒートシンク１３は、発熱回路１２，２２で発生する熱を吸収して放熱する。ヒートシンク１３には、図示上側の一辺に沿って断面略Ｌ字形状の取付金具１５が固定され、この取付金具１５に入出力コネクタ１４が固定されている。

入出力コネクタ１４および取付金具１５は、ヒートシンク１３の表面１３ａおよび裏面１３ｂに直交する方向（図１（ｂ）の図示左右方向）において、制御回路１１の表面１１ａと制御回路２１の表面２１ａとの間から外側に突出せず、表面１１ａ，２１ａ間に入るように配置されている。

ここで、制御回路１１の表面１１ａは、制御回路１１を構成する部品のうちプリント基板５の表面５ａからの高さが最も高い部品における最高点を含み、プリント基板５の表面５ａおよびヒートシンク１３の表面１３ａに略平行な平面とする。制御回路２１の表面２１ａについても同様である。

入出力コネクタ１４は、配線１６，１７によりプリント基板５，７にそれぞれ接続されており、この入出力コネクタ１４を介して電源回路１，２と外部装置との間で電力等の入出力が行われる。

ヒートシンク１３には、配線用穴１３１が設けられており、この配線用穴１３１により、入出力コネクタ１４からヒートシンク１３の両面側への配線が可能となっている。図示例では、配線１７が配線用穴１３１を介してヒートシンク１３の表面１３ａ側から裏面１３ｂ側へ貫通し、入出力コネクタ１４とプリント基板７とを接続している。

なお、取付金具１５のヒートシンク１３との接合部分には、配線用穴１３１を避けるように切り欠き部１５１が設けられている。

上記のように構成された電源モジュールは、入出力コネクタ１４を外部装置のマザーボードに設けられたコネクタに差し込むことにより、外部装置に取り付けられる。そして、外部装置から入出力コネクタ１４を介して入力される電力を電源回路１，２により所望の電力に変換して、外部装置に出力する。電源回路１，２の動作中に発熱回路１２，２２発生する熱は、ヒートシンク１３により吸収されて放熱される。

上記説明のように本実施の形態では、入出力コネクタ１４をヒートシンク１３に固定し、配線用穴１３１を設けてヒートシンク１３の両面側への配線を可能とすることで、１つの入出力コネクタ１４により電源回路１，２と外部装置とを接続する。そして、入出力コネクタ１４を、制御回路１１の表面１１ａと制御回路２１の表面２１ａとの間から外側に突出しないように配置することで、電源モジュールの厚さが表面１１ａ，２１ａ間の間隔ｔとなるので、図２に示す従来例のように２つの電源回路１，２のそれぞれに対応する２つの入出力コネクタ６，８をプリント基板５，７に取り付ける場合に比べて、電源モジュールの厚さを小さく抑え、小型化することができる。

また、入出力コネクタ１４がヒートシンク１３と一体化されているので、機械的な剛性を確保することができるとともに、入出力コネクタ１４の位置出しが容易となる。これにより、外部装置側のコネクタとの間の位置ずれの発生を抑制し、電源モジュールの外部装置への取り付けが容易となる。

なお、本発明は上記実施の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、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の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。

本発明の実施の形態に係る電源モジュールの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 従来の２つの電源回路を備えた電源モジュールの構成の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１，２ 電源回路
３，１３ ヒートシンク
５，７ プリント基板
６，８，１４ 入出力コネクタ
１１，２１ 制御回路
１２，２２ 発熱回路
１６，１７ 配線
１３１ 配線用穴

Claims (3)

1. 外部装置から入力される電力の電力変換を行う第１および第２の電源回路と、
   前記第１および第２の電源回路で発生する熱を吸収して放熱する板状のヒートシンクと、
   前記第１および第２の電源回路と前記外部装置とを接続する入出力コネクタとを備え、
   前記第１の電源回路は、
   前記ヒートシンクの一方面側に配置された第１のプリント基板の前記ヒートシンクに対向する面の反対側の面である表面上に実装され、前記第１の電源回路の動作を制御する前記第１の制御回路と、
   前記第１のプリント基板に接続されるとともに前記ヒートシンクの前記一方面上に熱的に接合された、発熱する電子部品を含む第１の発熱回路とを有し、
   前記第２の電源回路は、
   前記ヒートシンクの他方面側に配置された第２のプリント基板の前記ヒートシンクに対向する面の反対側の面である表面上に実装され、前記第２の電源回路の動作を制御する前記第２の制御回路と、
   前記第２のプリント基板に接続されるとともに前記ヒートシンクの前記他方面上に熱的に接合された、発熱する電子部品を含む第２の発熱回路とを有し、
   前記入出力コネクタは、前記ヒートシンクに取付金具を介して固定され、前記第１のプリント基板に第１の配線により接続されるとともに前記第２のプリント基板に第２の配線により接続されていることを特徴とする電源モジュール。
2. 前記第１の配線または前記第２の配線が、前記ヒートシンクに設けられた配線用穴を介して前記ヒートシンクの両面間を貫通していることを特徴とする請求項１に記載の電源モジュール。
3. 前記入出力コネクタは、前記ヒートシンクの前記一方面および前記他方面に直交する方向において、前記第１の制御回路の前記第１のプリント基板の表面からの最高点と前記第２の制御回路の前記第２のプリント基板の表面からの最高点との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源モジュール。

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