JP2011009436A - 回路基板およびこれを用いた放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な装置構成で、自立型部品の温度を容易にかつ高精度に検出することができる回路基板を提供する。
【解決手段】配線パターン5を備えた配線基板1と、前記配線基板上に実装された発熱部品2の温度を検知するための温度検知素子3と、前記配線パターン5上に搭載される発熱部品2とを具備し、前記配線パターンが前記発熱部品2の少なくとも一つのリード端子2aから前記温度検知素子の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターン4を構成する。
【選択図】図1
【解決手段】配線パターン5を備えた配線基板1と、前記配線基板上に実装された発熱部品2の温度を検知するための温度検知素子3と、前記配線パターン5上に搭載される発熱部品2とを具備し、前記配線パターンが前記発熱部品2の少なくとも一つのリード端子2aから前記温度検知素子の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターン4を構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、プリント基板などの回路基板上に実装された発熱部品の温度検知構造に関するものである。
従来、発熱部品の温度を検知し過熱状態を検出する方法として、例えばリード型サーミスタやリード型温度プロテクタを使用する方法がある。その構造は、プリント配線板101上に形成された発熱する半導体部品102やトランス、チョーク類などに、テープやチューブなどを用いて温度検知素子103を発熱部品に取り付ける構造であり、その取り付けた素子で過熱温度を検知していた。(図28(a)および(b)参照)
また、発熱する自立型半導体部品に放熱板が取り付けてある構造の場合には、その放熱板200に設けられた固定ネジ穴201を介して半導体素子102を取り付け、その半導体素子102の近傍に別の固定ネジ穴を介して温度検知素子103、例えばリード型サーミスタやリード型温度プロテクタを固定ネジによって固定し半導体部品の過熱温度を検知していた。(図29参照)
上記の方法では、温度検知素子を取り付けるという工程が必要になり、製造工数が増え、またリード型サーミスタやリード型温度プロテクタはチップ温度素子に比べ高価である問題があり、例えば特許文献1に記載されているような半導体部品の過熱温度検知構造が提案されている。
この従来の温度検知素子取り付け構造は、過熱温度検知を必要とする半導体部品をプリント配線板上に面実装し、その近傍又は半導体部品が実装されたプリント配線板の裏面に温度検知素子チップサーミスタを取り付け、面実装半導体部品の銅ベースから配線パターンに伝導する熱を検知することで過熱温度検知を行い、製造工数を減らし、安価なチップサーミスタを使用できる構造にしていた。
また、温度検知される部品が自立型半導体部品の場合は、自立型半導体部品を放熱板に固定ネジで取り付け、リード型サーミスタやリード型温度プロテクタよりも安価なチップサーミスタを使用し、チップサーミスタが実装されたチップサーミスタ専用のプリント配線板を自立半導体部品近傍に固定ネジで取り付ける構造とし、自立型半導体部品の熱を放熱板とサーミスタ基板を介してチップサーミスタに熱を伝え過熱温度を検知するという方法がとられていた。
したがって、リード型サーミスタを放熱板に取り付ける工数は変わらないが、リード型サーミスタよりも安価なチップサーミスタを使用できるという効果があった。
したがって、リード型サーミスタを放熱板に取り付ける工数は変わらないが、リード型サーミスタよりも安価なチップサーミスタを使用できるという効果があった。
しかしながら、自立型の半導体部品やトランスなどの過熱温度を検知するためにはリード型温度検知素子を半導体素子やトランスにテープTなどで巻きつける、あるいは、自立型半導体部品に放熱板が取り付けてある場合は、放熱板200にリード型の温度検知素子または、チップサーミスタ基板を固定ネジで取り付けるという工程が必要になり、製造工程数が増えるという問題がある。
更に特許文献1では、過熱温度検知を必要とする半導体部品やトランス、チョーク類が面実装部品である必要があり、面実装部品以外では特許文献1の構造では所望の効果を得難いという問題もあった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、簡単な装置構成で、自立型部品の温度を容易にかつ高精度に検出することができる回路基板を提供することを目的とする。
そこで本発明の回路基板は、配線パターンを備えた配線基板と、前記配線基板上に実装された温度検知素子と、前記配線パターン上に搭載される発熱部品とを具備し、前記配線パターンが前記発熱部品の少なくとも一つのリード端子から前記温度検知素子の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターンを構成する。
この構成によれば、放熱板に温度検知素子や発熱部品と取り付けるのではなく、配線基板上に温度検知素子を直接実装し、発熱部品からこの温度検知素子の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターンを配置する構成をとるため、実装が容易でかつ温度検知素子近傍迄熱伝導部パターンで、熱を伝送するため、熱的な損失を防ぎ、高精度に温度検出を行うことができる。
この構成によれば、放熱板に温度検知素子や発熱部品と取り付けるのではなく、配線基板上に温度検知素子を直接実装し、発熱部品からこの温度検知素子の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターンを配置する構成をとるため、実装が容易でかつ温度検知素子近傍迄熱伝導部パターンで、熱を伝送するため、熱的な損失を防ぎ、高精度に温度検出を行うことができる。
また本発明は、上記回路基板において、前記温度検知素子が前記配線パターン上に面実装されたものを含む。
この構成によれば、チップサーミスタなどの温度検知素子が配線パターン上に面実装されているため、熱接触性が良好で、高感度の温度検出が実現される。
この構成によれば、チップサーミスタなどの温度検知素子が配線パターン上に面実装されているため、熱接触性が良好で、高感度の温度検出が実現される。
また本発明は、上記回路基板において、前記熱伝導部パターンは、前記温度検知素子を囲むパターン配置を構成するものを含む。
この構成によれば、温度検知素子を囲むように熱伝導部パターンを配置しているため、より、高速で温度検出を行うことができる。
この構成によれば、温度検知素子を囲むように熱伝導部パターンを配置しているため、より、高速で温度検出を行うことができる。
また本発明は、上記回路基板において、前記熱伝導部パターンは発熱部品を含む主回路と電気的に分離された配線パターンであるものを含む。
この構成によれば、メイン電流が流れない様に電気的に分離されているため、メイン電流を流れるスイッチング電流の大小にかかわらずノイズの影響を抑制しつつ、熱伝導部パターンを発熱部品に直接接続させることができ、温度検知素子までより効率よく熱伝送を実現することができる。従って高精度の温度検出が可能となり、温度検知素子の誤検知を防止することができる。
この構成によれば、メイン電流が流れない様に電気的に分離されているため、メイン電流を流れるスイッチング電流の大小にかかわらずノイズの影響を抑制しつつ、熱伝導部パターンを発熱部品に直接接続させることができ、温度検知素子までより効率よく熱伝送を実現することができる。従って高精度の温度検出が可能となり、温度検知素子の誤検知を防止することができる。
また本発明は、上記回路基板において、前記熱伝導部パターンは、前記温度検知素子の実装面側と異なる面側に配置された配線パターンであるものを含む。
この構成によれば、温度検知素子により近接した位置まで熱伝導部パターンを配置することができ、より効率よく温度検知素子まで熱伝送を実現することができる。また、配線パターンと異なる材料を用いてより熱伝導性の良好な熱伝導部パターンを形成することも可能である。
この構成によれば、温度検知素子により近接した位置まで熱伝導部パターンを配置することができ、より効率よく温度検知素子まで熱伝送を実現することができる。また、配線パターンと異なる材料を用いてより熱伝導性の良好な熱伝導部パターンを形成することも可能である。
また本発明は、上記回路基板において、前記熱伝導部パターンは、前記発熱部品のリード端子と前記温度検知素子とに直接接続されるものを含む。
この構成によれば、発熱部品のリード端子と温度検知素子とが直接接続されるため、より高感度の温度検出が可能となる。
この構成によれば、発熱部品のリード端子と温度検知素子とが直接接続されるため、より高感度の温度検出が可能となる。
また本発明は、上記回路基板において、前記熱伝導部パターンはGND電位に接続されるものを含む。
この構成によれば、発熱部品のリード端子と温度検知素子とを熱伝導部パターンを介して直接接続することで、電気的に接続されても、GND電位に接続しておくことで、ノイズの影響を小さくすることができ、より高感度の温度検出が可能となる。
この構成によれば、発熱部品のリード端子と温度検知素子とを熱伝導部パターンを介して直接接続することで、電気的に接続されても、GND電位に接続しておくことで、ノイズの影響を小さくすることができ、より高感度の温度検出が可能となる。
また本発明は、上記回路基板において、前記発熱部品は、自立型半導体部品のリード端子であり、前記リード端子の挿通穴を囲むように熱伝導部パターンが形成されたものを含む。
この構成によれば、より効率よく熱伝送を行うことができる。
この構成によれば、より効率よく熱伝送を行うことができる。
また本発明は、上記回路基板において、前記温度検知素子の出力に、フィルタ回路を介して接続された温度検出回路を具備したものを含む。
この構成によれば、ノイズによる誤動作を低減することができる。
この構成によれば、ノイズによる誤動作を低減することができる。
また本発明は、上記回路基板において、前記温度検知素子はチップサーミスタであり、前記熱伝導部パターンは帯状導体であるものを含む。
この構成によれば、極めて安価で小型化を図ることができる。
この構成によれば、極めて安価で小型化を図ることができる。
また本発明の放電灯点灯装置は、上記回路基板を用いた点灯回路と、前記点灯回路に接続された光源とを備える。
この構成によれば、簡単な構成で高精度の過熱温度検出を得ることができ、信頼性の高い放電灯点灯装置を実現することができる。
この構成によれば、簡単な構成で高精度の過熱温度検出を得ることができ、信頼性の高い放電灯点灯装置を実現することができる。
以上説明してきたように本発明の回路基板によれば、放熱板に温度検知素子と発熱部品とを取り付けるのではなく、配線基板上に温度検知素子を直接実装し、発熱部品からこの温度検知素子の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターンを配置する構成をとるため、実装が容易でかつ温度検知素子近傍迄熱伝導部パターンで、熱を伝送するため、熱的な損失を防ぎ、高精度に温度検出を行うことができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路基板を用いた回路モジュールは、放電灯点灯回路の温度検出に用いられるものであり、図1(a)および(b)に示すように、配線パターンを備えた配線基板としてのプリント配線板1と、前記発熱部品の温度を検出するための温度検知素子としてのチップサーミスタ3と、この配線パターン上に搭載される発熱部品としてのトランジスタなどの自立型半導体部品2とを具備し、この配線パターンが自立型半導体部品2の少なくとも一つのリード端子からチップサーミスタ3の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターンとしての導電パターン4を構成する。図1(a)はこの回路モジュールの要部を示す断面図、図1(b)は上面図である。
すなわち、図1(a)および(b)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面(図1(a)に示す断面図における上面)に面実装されたチップサーミスタ3から構成され、プリント配線板1と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(たとえばFETチップがダイボンド実装されているヒートスプレッダーのドレイン端子のリード)が銅箔から成る熱伝導部パターンを構成する導電パターン4と半田結合され、銅箔から成る配線パターンとしての導電パターン5は、チップサーミスタ3と半田結合される。ここでは、回路を構成する配線パターンと熱伝導部のパターンとは同一層である銅箔で構成されるため、同時に形成することができる。
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路基板を用いた回路モジュールは、放電灯点灯回路の温度検出に用いられるものであり、図1(a)および(b)に示すように、配線パターンを備えた配線基板としてのプリント配線板1と、前記発熱部品の温度を検出するための温度検知素子としてのチップサーミスタ3と、この配線パターン上に搭載される発熱部品としてのトランジスタなどの自立型半導体部品2とを具備し、この配線パターンが自立型半導体部品2の少なくとも一つのリード端子からチップサーミスタ3の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターンとしての導電パターン4を構成する。図1(a)はこの回路モジュールの要部を示す断面図、図1(b)は上面図である。
すなわち、図1(a)および(b)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面(図1(a)に示す断面図における上面)に面実装されたチップサーミスタ3から構成され、プリント配線板1と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(たとえばFETチップがダイボンド実装されているヒートスプレッダーのドレイン端子のリード)が銅箔から成る熱伝導部パターンを構成する導電パターン4と半田結合され、銅箔から成る配線パターンとしての導電パターン5は、チップサーミスタ3と半田結合される。ここでは、回路を構成する配線パターンと熱伝導部のパターンとは同一層である銅箔で構成されるため、同時に形成することができる。
導電パターン4は、自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2aの熱をチップサーミスタ3に伝導するため、チップサーミスタ3の近傍に配線する。導電パターン5は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。導電パターン4と導電パターン5は同電位ではないので、図中では最低必要な絶縁距離を確保してチップサーミスタ3を配置している。
プリント配線板1に実装された自立型半導体部品2は、プリント配線板1の上面、下面を使って回路を構成する部品と接続されるが導電パターンは図から省略する。
自立型半導体部品2の温度が高くなると、銅ベースからなるリード端子2aを伝って導電パターン4に熱が伝導される。その熱はプリント配線板1を伝ってチップサーミスタ3に伝導される。図2に自立型半導体部品2とチップサーミスタ3の温度の関係を示す。自立半導体部品2の温度カーブS1が上昇すると、チップサーミスタ3の温度も温度カーブS2のように上昇する。
例えば、自立半導体部品2の温度が110℃になった時の温度を検出するようにした場合、自立半導体部品2の温度が110℃のときチップサーミスタ3との温度差ΔT1を引いた温度K1℃を過熱検知温度としておけば、自立型半導体部品2の温度が110℃になったことを検知することができる。
上述のように自立型半導体部品2の温度が銅ベースのリード端子2aに伝導される熱をプリント配線板1の導電パターン4を使ってチップサーミスタ3の近傍に設置することで、自立半導体部品2の温度を検知することができるので、温度検知部品を自立型半導体部品2にチューブなどで巻きつけるか、又はディスクリート半導体に放熱板が取り付けてある場合は、その放熱板に温度検知素子を固定ネジで取り付けるという工程が不必要になり製造コストを減らすことができる。
上述したように温度測定対象の発熱部品の近傍に温度検知素子としてチップサーミスタ3を設置し、温度検知を行うための温度検知回路を図3に示す。温度検知回路16は、制御回路電源E2とチップサーミスタ3と抵抗R1と温度判別回路17で構成され、温度判別回路17は、コンパレータやマイクロコンピュータで構成される。チップサーミスタ3の温度が変化すると、抵抗R1とチップサーミスタ3の分圧電圧が変化する。その電圧変化を検知して温度検知対象部品の過熱温度を検知する。
このチップサーミスタ3の温度変化を電圧で検出する素子、例えばマイクロコンピュータやコンパレータがチップサーミスタ3よりプリント配線板上での配置が離れ、その検出する配線パターンが長くなる場合がある。配線パターンが長くなることで周囲のスイッチングノイズの影響を受けやすくなり温度判別回路17が誤検出する場合がある。その対策として、図4のように温度判別回路17近傍に高周波ノイズを除去するローパスフィルター18を設置することでスイッチングノイズの影響による誤動作を防ぐことができる。さらに、チップサーミスタ設置側の近傍にローパスフィルター19を設置することで、検出素子の近傍でスイッチングノイズの影響による誤動作を防ぐことができ、プリント配線板上の配置に関係なく、より精度のよい温度検知対象部品の過熱温度検出ができる。
(回路構成)
ところで、上記回路モジュールを備えた放電灯装置の回路図を図5に示す。この放電灯装置は直流電源E1(交流電源を整流して得た直流電源でも良い)と、スイッチング素子Q1とダイオードD1とチョークコイルL1とコンデンサC1から成り直流電源E1からの出力を所望の電圧に降圧して出力する降圧チョッパ回路20と、スイッチング素子Q2〜Q5から成り降圧チョッパ回路20からの出力を所望の周波数の交流電圧に変換するインバータ回路21と、スイッチング素子Q1〜Q5を制御する制御回路22と、放電灯Laを始動させるための高電圧を発生させる始動回路23とから構成される。抵抗R9はスイッチング素子Q1に流れる電流を検出するための電流検出抵抗である。なお、降圧チョッパ回路20、インバータ回路21、制御回路22、始動回路23は周知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
ところで、上記回路モジュールを備えた放電灯装置の回路図を図5に示す。この放電灯装置は直流電源E1(交流電源を整流して得た直流電源でも良い)と、スイッチング素子Q1とダイオードD1とチョークコイルL1とコンデンサC1から成り直流電源E1からの出力を所望の電圧に降圧して出力する降圧チョッパ回路20と、スイッチング素子Q2〜Q5から成り降圧チョッパ回路20からの出力を所望の周波数の交流電圧に変換するインバータ回路21と、スイッチング素子Q1〜Q5を制御する制御回路22と、放電灯Laを始動させるための高電圧を発生させる始動回路23とから構成される。抵抗R9はスイッチング素子Q1に流れる電流を検出するための電流検出抵抗である。なお、降圧チョッパ回路20、インバータ回路21、制御回路22、始動回路23は周知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
温度検知回路16は、図4で説明した温度検知回路である。この温度検知回路16が放電灯点灯装置の過熱し易い部品に装着される。
本発明を放電灯点灯装置に用いることで、何らかの異常により放電灯が破損し過剰な出力となってメイン回路の発熱部品が高温になった場合、温度判別回路17の入力電圧が過熱温度電圧になった場合は、スイッチング素子Q1を制御するOUT1の出力を停止し、放電灯装置の動作を停止させ、過熱温度になった部品の温度を下げる。
上記回路の場合、動作時に発熱する部品は、スイッチング素子Q1〜Q5、ダイオードD1、チョークコイルL1、抵抗R9であるので、これらの部品の近傍に温度検知素子を配置する。個々に温度検知素子を配置してもよいし、許容温度が同程度の部品に対しては、上記素子(部品)に配置した熱伝導部パターンの他端を同一の温度検知素子に導くようにしてもよい。また素子毎に温度検知素子を配するようにしてもよい。このようにして、自立型部品の過熱温度を検出し、点灯制御をおこなうことができる。
また、熱伝導部パターンとしては、回路を構成する配線パターン上にさらに熱伝導性の良好な膜を形成してもよい。
さらにまた、前記実施の形態では温度検知素子を面実装したが、面実装に限定されることなく、リード端子で実装してもよい。
また、熱伝導部パターンとしては、回路を構成する配線パターン上にさらに熱伝導性の良好な膜を形成してもよい。
さらにまた、前記実施の形態では温度検知素子を面実装したが、面実装に限定されることなく、リード端子で実装してもよい。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図6(a)および(b)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図6の断面図における下面)に面実装された実装構造をもつものである。実施の形態1の回路モジュールとの違いは、プリント配線板1の配線パターンを構成する導電パターン5が片面に設けられており、温度を検知される自立型半導体部品2が導電パターン5の形成面に対向する裏面側に装着されている点である。図6(a)は断面図、図6(b)は下面図である。ここで、温度検知素子としてのチップサーミスタ3の実装面と銅箔から成る熱伝導部を構成する導電パターン4がプリント配線板1の下面に配置された実装構造であり、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面に配置しても実施の形態1と同じ効果が得られ、片面基板においても温度検知が可能となるので、プリント配線板1を構成するプリント基板が安価になり、低コストでシステムを提案できる。
以下、本発明の実施の形態2について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図6(a)および(b)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図6の断面図における下面)に面実装された実装構造をもつものである。実施の形態1の回路モジュールとの違いは、プリント配線板1の配線パターンを構成する導電パターン5が片面に設けられており、温度を検知される自立型半導体部品2が導電パターン5の形成面に対向する裏面側に装着されている点である。図6(a)は断面図、図6(b)は下面図である。ここで、温度検知素子としてのチップサーミスタ3の実装面と銅箔から成る熱伝導部を構成する導電パターン4がプリント配線板1の下面に配置された実装構造であり、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面に配置しても実施の形態1と同じ効果が得られ、片面基板においても温度検知が可能となるので、プリント配線板1を構成するプリント基板が安価になり、低コストでシステムを提案できる。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図7(a)および(b)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図7(a)に示す断面図における下面)に面実装された実装構造であり、実施の形態1、2との違いは、自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)と半田接続された銅箔から成る導電パターン4がチップサーミスタ3を囲むように配線されていることである。
以下、本発明の実施の形態3について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図7(a)および(b)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図7(a)に示す断面図における下面)に面実装された実装構造であり、実施の形態1、2との違いは、自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)と半田接続された銅箔から成る導電パターン4がチップサーミスタ3を囲むように配線されていることである。
導電パターン4をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線すれば、リード2aから伝導される熱伝導率が上がり温度差ΔT1が小さくなる。なぜなら、銅はプリント配線板を構成する樹脂などと比べ、102〜103程度熱伝達率が高いためである。したがって、自立半導体部品2の温度にチップサーミスタ3の温度が近づき、自立型半導体部品2の温度を検知し易くすることができる。
また、チップサーミスタ3がプリント配線板の上面に配置された場合も同じように導電パターン4を配線すれば同じ効果が得られることは説明するまでもない。
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図8に示すように、温度検知素子としてのチップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、この温度検知素子で温度検知される部品がトランス8など巻線部品の温度を検知する場合を示す図である。
以下、本発明の実施の形態4について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図8に示すように、温度検知素子としてのチップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、この温度検知素子で温度検知される部品がトランス8など巻線部品の温度を検知する場合を示す図である。
導電パターン4は、巻線と接続されたトランス8の端子8aとプリント配線板1に半田結合され、巻線で発生した熱を端子8aから熱伝導部を構成する導電パターン4を介して、チップサーミスタ3に熱を伝導するように配線されている。図8はこの回路モジュールの上面図である。図8では、導電パターン4をチップサーミスタの回りを囲むように配線しており、端子8aから伝導される熱伝導率が上がりトランス8の温度を検知し易くしている。
導電パターン5は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。導電パターン4と導電パターン5は同電位ではないので、最低必要な絶縁距離を確保してチップサーミスタ3を配置されている。
プリント配線板1に実装されたトランス8は、プリント配線板1の上面、下面を使って回路を構成する部品と接続されるが導電パターンは図から省略し、温度検知方法についても、温度検知される部品以外は実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
トランス8の巻線温度を検出する端子は、大電流が流れるメイン巻線端子で検出することは説明するまでもない。
したがって、トランスなどチョーク類の過熱温度を検知する場合でも、温度検知素子をテープなどで巻きつけるという工程が不必要になり、製造コストの削減と安価なチップサーミスタが使用することができる。また、チップサーミスタ3がプリント配線板1の下面に配置された場合も同様に導電パターン4を配線すれば同じ効果が得られることは説明するまでもない。
(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態5について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態5の回路モジュールは、図9で示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、上記実施の形態1、2、3、4との違いは、温度検知される部品がリード型抵抗9の温度を検知している点と、サーミスタに熱を伝える熱伝導部としての導電パターン4を、破線で示すメイン電流が流れる経路から分岐して配置した点である。
以下、本発明の実施の形態5について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態5の回路モジュールは、図9で示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、上記実施の形態1、2、3、4との違いは、温度検知される部品がリード型抵抗9の温度を検知している点と、サーミスタに熱を伝える熱伝導部としての導電パターン4を、破線で示すメイン電流が流れる経路から分岐して配置した点である。
熱伝導部を構成する導電パターン4は、リード型抵抗9のリード端子9aとプリント配線板1に半田結合され、リード型抵抗9で発生した熱をリード端子9aから導電パターン4を介して、チップサーミスタ3に熱を伝導するように配線する。更にチップサーミスタの回りを囲むように導電パターン4を配線すれば、端子8aから伝導される熱伝導率が上がりリード型抵抗9の温度を検知し易くするこことができる。
導電パターン5は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。導電パターン4と導電パターン5は同電位ではないので、最低必要な絶縁距離を確保してチップサーミスタ3を配置する。
プリント配線板1に実装されたリード型抵抗9は、プリント配線板1の上面、下面を使って回路を構成する部品と接続されるが導電パターンは図から省略し、温度検知方法についても、温度検知される部品が変わっただけで実施例1と同じなので省略する。
したがって、リード型抵抗の過熱温度検知する場合、温度検知素子をテープなので巻きつけるという工程が不必要になり、製造コストの削減と安価なチップサーミスタが使用することができる。また、リード型抵抗が縦型実装構造の場合でも同じように温度検出でき、チップサーミスタ3にはメイン電流が流れる経路から分岐された導電パターンを近接配置することで、大電流が流れるメイン回路からの電磁界ノイズの影響を受けにくくし、誤動作を防止するという効果も奏する。また、チップサーミスタ3がプリント配線板の下面に配置された場合も同じように導電パターン4を配線すれば同じ効果が得られることは説明するまでもない。
(実施の形態6)
以下、本発明の実施の形態6について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図10(a)乃至(c)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面(図10(a)の断面図における上面)に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造である。図10(a)はこの回路モジュールの断面図、図10(b)は上面図、図10(c)は下面図である。
この回路モジュールは、プリント配線板1と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成るメイン電流用の導電パターン6と半田結合され、導電パターン7は自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2aと半田接続する。実施の形態3、4、5、6との違いは、メイン電流用導電パターン6と分岐しチップサーミスタ3が実装されている裏面側(図10(a)の断面図における下面)に熱伝達用の導電パターンを7配置することである。
以下、本発明の実施の形態6について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図10(a)乃至(c)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面(図10(a)の断面図における上面)に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造である。図10(a)はこの回路モジュールの断面図、図10(b)は上面図、図10(c)は下面図である。
この回路モジュールは、プリント配線板1と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成るメイン電流用の導電パターン6と半田結合され、導電パターン7は自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2aと半田接続する。実施の形態3、4、5、6との違いは、メイン電流用導電パターン6と分岐しチップサーミスタ3が実装されている裏面側(図10(a)の断面図における下面)に熱伝達用の導電パターンを7配置することである。
プリント配線板1に実装された自立型半導体部品2は、プリント配線板1の上面、下面を使って回路を構成する部品と接続されるがその銅箔から成る導電パターンは図から省略する。
導電パターン5は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。導電パターン6、7と導電パターン5は同電位ではないので、最低必要な絶縁距離を確保してチップサーミスタ3を配置する。
上述のようにチップサーミスタ3の反対面側(図10(a)の断面図における下面)に導電パターン7を配置することで、自立型半導体部品2の温度が高くなると、銅ベースからなるリード2aを伝って導電パターン7の熱がチップサーミスタ3の下面から伝導されるので、実施の形態1で示した図2の温度カーブS2に近い温度カーブで上昇し、同じ効果を得ることができる。また、チップサーミスタ3の底面積より大きく配置することにより、より精度良く発熱部品の温度を検出することが可能となる。
したがって、チップサーミスタ3の近傍に熱を伝導する導電パターンの配線スペースが無い場合、チップサーミスタ3の下面に導電パターン7を配置することで、温度カーブS2のように自立型半導体部品2の温度が検知できるのでプリント配線板の設計が容易になり、且つメイン電流用の導電パターン6と分岐した導電パターン7の熱伝導で温度検出ができ、スイッチングノイズの影響によるチップサーミスタの誤検出も防ぐことが出来きる。また、図示しないが、前述のチップサーミスタ3下面の導電パターン7は、製造時の電気的検査(いわゆるインサーキットテスタ)のピンを接触させるパターンと兼用することも可能である。
(実施の形態7)
以下、本発明の実施の形態7について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図11(a)乃至(c)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図11(a)の断面図における下面)に面実装された実装構造である。図11(a)はこの回路モジュールの断面図、図11(b)は上面図、図11(c)は下面図である。
実施の形態6との違いは、チップサーミスタ3の実装面と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)の熱をチップサーミスタ3に熱を伝導する導電パターン7がプリント配線板1の上面(図11(a)の断面図における上面)に配置された点以外は実施の形態6と同様であるため詳細な説明は省略する。
以下、本発明の実施の形態7について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図11(a)乃至(c)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図11(a)の断面図における下面)に面実装された実装構造である。図11(a)はこの回路モジュールの断面図、図11(b)は上面図、図11(c)は下面図である。
実施の形態6との違いは、チップサーミスタ3の実装面と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)の熱をチップサーミスタ3に熱を伝導する導電パターン7がプリント配線板1の上面(図11(a)の断面図における上面)に配置された点以外は実施の形態6と同様であるため詳細な説明は省略する。
したがって、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面に配置しても実施の形態6と同じ効果が得られ、チップサーミスタ3の配置面がどちらでも温度検知が可能となるので、部品配置におけるプリント基板設計が容易になる。
(実施の形態8)
以下、本発明の実施の形態8について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図12(a)および(b)で示すように、温度検知される部品を自立型半導体部品2からトランス8に代えた以外は実施の形態6と同じであり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。図12(a)はこの回路モジュールの断面図、図12(b)は上面図である。
以下、本発明の実施の形態8について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図12(a)および(b)で示すように、温度検知される部品を自立型半導体部品2からトランス8に代えた以外は実施の形態6と同じであり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。図12(a)はこの回路モジュールの断面図、図12(b)は上面図である。
(実施の形態9)
以下、本発明の実施の形態9について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図13(a)および(b)で示すように、温度検知される部品をリード型抵抗(抵抗素子)9とした以外は実施の形態6と同じであり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。図13(a)はこの回路モジュールの断面図、図13(b)は上面図である。リード型抵抗9の一方の端子9aを導電パターン7に接続しており、下面に面実装されたチップサーミスタ3に熱を伝導するものである。
以下、本発明の実施の形態9について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図13(a)および(b)で示すように、温度検知される部品をリード型抵抗(抵抗素子)9とした以外は実施の形態6と同じであり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。図13(a)はこの回路モジュールの断面図、図13(b)は上面図である。リード型抵抗9の一方の端子9aを導電パターン7に接続しており、下面に面実装されたチップサーミスタ3に熱を伝導するものである。
また、チップサーミスタ3の配置面がプリント配線板の下面に面実装された場合も同じように、チップサーミスタ3に熱を伝導する導電パターン7をメイン電流パターンと分岐してチップサーミスタ3の裏面に配置すれば、チップサーミスタ3がプリント配線板の上面に面実装された場合と同じ効果を得られ、チップサーミスタ3の配置面がどちらでも温度検知が可能となるので、部品配置におけるプリント基板設計が容易になる。また、リード型抵抗9が縦型実装構造の場合でも同じように温度検出できることは説明するまでもない。縦型実装の場合、リード線が短い方のパターンの温度を検出するよう構成する方が検出する温度のΔTが小さくなるので望ましい。
なお、上述で述べた実施の形態1〜9は自立型半導体部品2やトランス8などのチョーク類、リード型抵抗9などで説明したが、発熱部品の金属リードと接続する導電パターンを熱伝導用として使用すれば上述以外の部品であっても同じ効果を得られることは説明するまでもない。また、上述まで、最も発熱部品の熱伝達率が良い端子をもって説明してきたが、他の端子、例えばFETであればソース端子をもってしても同様の効果を得ることができる。
(実施の形態10)
以下、本発明の実施の形態10について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図14(a)および(b)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面(図14(a)に示す断面図における上面)に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造であって、プリント配線板1と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成る導電パターン10とチップサーミスタ3の片側電極と半田結合される。銅箔から成る導電パターン11はチップサーミスタ3のもう1つの電極と半田結合される。実施の形態1との違いは、チップサーミスタ3が半導体部品2の銅ベースからなるリード2aと半田結合された導電パターン10と直接接続されていることである。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。
以下、本発明の実施の形態10について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図14(a)および(b)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面(図14(a)に示す断面図における上面)に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造であって、プリント配線板1と自立型半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成る導電パターン10とチップサーミスタ3の片側電極と半田結合される。銅箔から成る導電パターン11はチップサーミスタ3のもう1つの電極と半田結合される。実施の形態1との違いは、チップサーミスタ3が半導体部品2の銅ベースからなるリード2aと半田結合された導電パターン10と直接接続されていることである。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。
プリント配線板1に実装された自立型半導体部品2は、プリント配線板1の上面、下面を使って回路を構成する部品と接続されるがその銅箔から成る導電パターンは図から省略する。
自立型半導体部品2の温度が高くなると、銅ベースからなるリード2aを伝って導電パターン10に熱が伝導される。その熱は実施の形態1〜9のようにプリント配線板1を介さずに直接チップサーミスタ3に熱が伝導されるため、図2の温度カーブS3は、温度カーブS2より自立型半導体部品2に近い温度で上昇する。したがって△T1>△T2となるので更に自立型半導体部品2の温度と近い温度を検知することができ、他の部品の温度影響を受けにくい設計となり実施の形態1〜9よりも温度検知の精度が上がる効果がある。
(実施の形態11)
以下、本発明の実施の形態11について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態11の回路モジュールは、図15(a)および(b)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図15(a)の断面図における下面)に面実装された実装構造をもつものである。本実施の形態11の回路モジュールと実施の形態10との違いは、チップサーミスタ3の実装面と銅箔から成る導電パターン10がプリント配線板1の下面に配置された実装構造である点である。図15(a)はこの回路モジュールの断面図、図15(b)は下面図である。
本実施の形態によれば、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面に配置しても実施の形態10と同じ効果が得られ、片面基板においても温度検知が可能となるので、プリント配線板が安価になり、低コストでシステムを提案できる。
以下、本発明の実施の形態11について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態11の回路モジュールは、図15(a)および(b)に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面(図15(a)の断面図における下面)に面実装された実装構造をもつものである。本実施の形態11の回路モジュールと実施の形態10との違いは、チップサーミスタ3の実装面と銅箔から成る導電パターン10がプリント配線板1の下面に配置された実装構造である点である。図15(a)はこの回路モジュールの断面図、図15(b)は下面図である。
本実施の形態によれば、チップサーミスタ3をプリント配線板1の下面に配置しても実施の形態10と同じ効果が得られ、片面基板においても温度検知が可能となるので、プリント配線板が安価になり、低コストでシステムを提案できる。
(実施の形態12)
以下、本発明の実施の形態12について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図16(a)および(b)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の下面(図16の断面図における下面)に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造をもつものである。図16(a)はこの回路モジュールの断面図、図16(b)は下面図である。
プリント配線板1と自立半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成る導電パターン10とチップサーミスタ3の片側電極と半田結合される。銅箔から成る導電パターン11はチップサーミスタ3のもう1つの電極と半田結合される。実施の形態10、11との違いは、チップサーミスタ3が半導体部品2の銅ベースからなるリード2aと半田結合された導電パターン10がチップサーミスタ3の回りを囲むように配線されていることである。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線であり、図3の温度検知回路に接続される。
以下、本発明の実施の形態12について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図16(a)および(b)に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の下面(図16の断面図における下面)に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造をもつものである。図16(a)はこの回路モジュールの断面図、図16(b)は下面図である。
プリント配線板1と自立半導体部品2の銅ベースからなるリード2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成る導電パターン10とチップサーミスタ3の片側電極と半田結合される。銅箔から成る導電パターン11はチップサーミスタ3のもう1つの電極と半田結合される。実施の形態10、11との違いは、チップサーミスタ3が半導体部品2の銅ベースからなるリード2aと半田結合された導電パターン10がチップサーミスタ3の回りを囲むように配線されていることである。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線であり、図3の温度検知回路に接続される。
導電パターン10をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線すれば、リード2aから伝導される熱伝導率が上がり温度差ΔT2が小さくなる。したがって、自立半導体部品2の温度にチップサーミスタ3の温度が近づき、実施の形態10、11よりも自立半導体部品2の温度を検知し易くすることができる。
また、チップサーミスタ3がプリント配線板の上面に配置された場合も同じように導電パターン10を配線すれば同じ効果が得られることは説明するまでもない。
(実施の形態13)
以下、本発明の実施の形態13について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図17に上面図を示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、チップサーミスタ3がトランス8の巻線と接続された端子8aと半田結合された導電パターン10と直接接続され、導電パターン10をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線し、端子8aから伝導される熱伝導率が上がりトランス8の温度を検知し易くしている。温度検知される部品とチップサーミスタ3の配置面以外は実施の形態12と同様であり温度検知方法及び詳細な説明と効果は省略する。ここで実線は熱伝導を示し、破線はメイン電流を示す。
以下、本発明の実施の形態13について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図17に上面図を示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、チップサーミスタ3がトランス8の巻線と接続された端子8aと半田結合された導電パターン10と直接接続され、導電パターン10をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線し、端子8aから伝導される熱伝導率が上がりトランス8の温度を検知し易くしている。温度検知される部品とチップサーミスタ3の配置面以外は実施の形態12と同様であり温度検知方法及び詳細な説明と効果は省略する。ここで実線は熱伝導を示し、破線はメイン電流を示す。
また、チップサーミスタ3がプリント配線板の下面に配置された場合も同じように伝導パターン10を配線することで同じ効果が得られることは説明するまでもない。
(実施の形態14)
以下、本発明の第14の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図18に上面図を示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、チップサーミスタ3がリード型抵抗9のリード端子9aと半田結合された導電パターン10と直接接続され、導電パターン10をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線し、リード端子9aから伝導される熱伝導率が上がりリード型抵抗9の温度を検知し易くしている。温度検知される部品とチップサーミスタ3の配置面以外は実施の形態12と同じであり温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。ここで実線は熱伝導を示し、破線はメイン電流を示す。
以下、本発明の第14の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態の回路モジュールは、図18に上面図を示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、チップサーミスタ3がリード型抵抗9のリード端子9aと半田結合された導電パターン10と直接接続され、導電パターン10をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線し、リード端子9aから伝導される熱伝導率が上がりリード型抵抗9の温度を検知し易くしている。温度検知される部品とチップサーミスタ3の配置面以外は実施の形態12と同じであり温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。ここで実線は熱伝導を示し、破線はメイン電流を示す。
また、チップサーミスタ3がプリント配線板の下面に配置された場合も同じように伝導パターン10を配線すれば同じ効果が得られ、リード型抵抗9が縦型実装構造の場合でも同じように温度検出できることは説明するまでもない。
(実施の形態15)
以下、本発明の実施の形態15について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図19に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造である。実施の形態12、13、14との違いは、自立半導体部品2の銅ベースからなるリード端子2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成るメイン電流用の導電パターン12と半田結合され、導電パターン13は、メイン電流用の導電パターン12と分岐してチップサーミスタ3の片側電極と半田結合され接続されていることである。図19では導電パターン13をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線しており、リード端子2aから伝導される熱伝導率が更に上がり自立型半導体部品2の温度を検知し易くしている。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。
以下、本発明の実施の形態15について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図19に示すように、プリント配線板1とプリント配線板1に自立型で実装されたトランジスタやダイオード等の自立型半導体部品2とプリント配線板1の上面に面実装されたチップサーミスタ3から成るプリント配線板1の実装構造である。実施の形態12、13、14との違いは、自立半導体部品2の銅ベースからなるリード端子2a(ここではFETのドレインで説明)が銅箔から成るメイン電流用の導電パターン12と半田結合され、導電パターン13は、メイン電流用の導電パターン12と分岐してチップサーミスタ3の片側電極と半田結合され接続されていることである。図19では導電パターン13をチップサーミスタ3の回りを囲むように配線しており、リード端子2aから伝導される熱伝導率が更に上がり自立型半導体部品2の温度を検知し易くしている。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。
チップサーミスタ3に熱伝導する導電パターンを分岐した以外は実施の形態12、13、14と同様であるため温度検知方法及び図の詳細な説明は省略する。
したがって、チップサーミスタ3と自立型半導体部品2の熱を伝達する導電パターン13は、メイン電流用の導電パターン12と分岐しているので、メイン電流パターンのスイッチング電流の大小に関わらずノイズの影響を小さくでき、チップサーミスタの誤検出を防ぐことが可能となる。
また、チップサーミスタ3の配置面がプリント配線板1の下面に面実装された場合も同じように、チップサーミスタ3に熱を伝導する熱伝導部としての導電パターン13をチップサーミスタ3に分岐して直接接続すれば、チップサーミスタ3がプリント配線板1の上面に面実装された場合と同じ効果を得られ、チップサーミスタ3の配置面がどちらでも温度検知が可能となるので、部品配置におけるプリント基板設計が容易になる。先に説明した実施の形態6の回路モジュールでは、プリント配線板1の上面/下面でメイン電流の流れる導電パターン12と温度検出用の導電パターン13とを分岐していたが、本実施の形態のように同一面、基板下面(上面)でメイン電流の流れる導電パターン12と分岐して設けられた温度検出用の導電パターン13により、基板上面(下面)に実装されたチップサーミスタに温度を伝える構成をとることも可能である。
(実施の形態16)
以下、本発明の実施の形態16について図面を参照しつつ用いて説明する。本実施の形態16は、図20に示すように、温度検知される部品としてトランス8を用いる場合であり、トランス8の巻線の両端に設けられたメイン電流の流れる導電パターン12と分岐して設けられた温度検出用の導電パターン13で、基板上面(下面)に実装されたチップサーミスタ3に温度を伝える構成をとることも可能である。以外は実施の形態15と同様であり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。
以下、本発明の実施の形態16について図面を参照しつつ用いて説明する。本実施の形態16は、図20に示すように、温度検知される部品としてトランス8を用いる場合であり、トランス8の巻線の両端に設けられたメイン電流の流れる導電パターン12と分岐して設けられた温度検出用の導電パターン13で、基板上面(下面)に実装されたチップサーミスタ3に温度を伝える構成をとることも可能である。以外は実施の形態15と同様であり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。
(実施の形態17)
以下、本発明の実施の形態17について図面を参照しつつ用いて説明する。本実施の形態17は、図21に示すように、温度検知される部品としてリード型抵抗9を用いる場合であり、リード型抵抗9の両端子に設けられたメイン電流の流れる導電パターン12と分岐して設けられた温度検出用の導電パターン13で、基板上面(下面)に実装されたチップサーミスタ3に温度を伝える構成をとっている。以外は実施の形態15と同様であり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。
以下、本発明の実施の形態17について図面を参照しつつ用いて説明する。本実施の形態17は、図21に示すように、温度検知される部品としてリード型抵抗9を用いる場合であり、リード型抵抗9の両端子に設けられたメイン電流の流れる導電パターン12と分岐して設けられた温度検出用の導電パターン13で、基板上面(下面)に実装されたチップサーミスタ3に温度を伝える構成をとっている。以外は実施の形態15と同様であり、温度検知方法及び図の詳細な説明と効果は省略する。
また、チップサーミスタ3の配置面がプリント配線板の下面に面実装された場合も同じように、チップサーミスタ3に熱を伝導する導電パターン7をメイン電流パターンと分岐し、チップサーミスタ3に直接接続すれば、チップサーミスタ3がプリント配線板1の上面に面実装された場合と同じ効果を得られ、チップサーミスタ3の配置面がどちらでも温度検知が可能となるので、部品配置におけるプリント基板設計が容易になる。また、リード型抵抗9が縦型実装構造の場合でも同じように温度検出できることは説明するまでもない。
(実施の形態18)
以下、本発明の実施の形態18について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図22に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、リード型抵抗9のリード端子9aと半田結合されたメイン電流用の導電GNDパターン14と半田接続され、導電GNDパターン14と分岐した導電GNDパターン15とチップサーミスタ3が直接接合されている。導電GNDパターン15は、チップサーミスタ3を囲むように配置し、リード型抵抗9のリード端子9aから伝導される熱伝導率を上げている。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。実施の形態15、16、17との違いは、チップサーミスタ3と直接接続する導電パターンがGND電位であることである。チップサーミスタ3を安定したGND電位で接地することで、メイン電流パターンのスイッチング電流の大小に関わらずノイズの影響を小さくすることができ、実施の形態15、16、17よりもチップサーミスタの誤検出を更に防ぐことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態18について図面を用いて説明する。例えば本実施の形態の回路モジュールは、図22に示すように、チップサーミスタ3をプリント配線板1の上面に面実装された実装構造であり、リード型抵抗9のリード端子9aと半田結合されたメイン電流用の導電GNDパターン14と半田接続され、導電GNDパターン14と分岐した導電GNDパターン15とチップサーミスタ3が直接接合されている。導電GNDパターン15は、チップサーミスタ3を囲むように配置し、リード型抵抗9のリード端子9aから伝導される熱伝導率を上げている。導電パターン11は、チップサーミスタ3が温度によって変化する電圧変動を検知するための配線である。実施の形態15、16、17との違いは、チップサーミスタ3と直接接続する導電パターンがGND電位であることである。チップサーミスタ3を安定したGND電位で接地することで、メイン電流パターンのスイッチング電流の大小に関わらずノイズの影響を小さくすることができ、実施の形態15、16、17よりもチップサーミスタの誤検出を更に防ぐことが可能となる。
また、実施の形態1乃至17で述べた、チップサーミスタ3に熱を伝導する導電パターンが、GND電位であれば上記で述べた効果があることは説明するまでもない。本実施の形態では説明の都合上、銅ベースのリード端子やパターンで3方向を囲むといった例で説明してきたが、前記実施の形態に限定されることなく、異常時発熱する実装部品のパターン近傍にチップサーミスタなどの温度検知素子を用いて異常温度上昇を検出するものに適用可能である。
なお、上述した実施の形態10乃至18は、自立型半導体部品2やトランス8などのチョーク類、リード型抵抗9などで説明したが、発熱部品の金属リードなどのリード端子とチップサーミスタ3などの温度検知素子を直接接続できる導電パターンがあれば上述以外の部品にも適用可能であることはいうまでもない。また、発熱部品の金属リードとチップサーミスタ3とが直接接続されている、あるいは間接的に熱伝達されている(基板を介して)場合も同様の効果を奏することは言うまでもない。
(実施の形態19)
また、回路構成についても、前記実施の形態1で示したものに限定されることなく、適宜変更可能である。
例えば、図5に示した前記実施の形態1の回路モジュールを用いた放電灯点灯装置にローパスフィルター18、19を追加してもよい。この回路図を図23に示す。温度検知回路動作については上記で述べたので説明を省略する。
この構成によれば前記実施の形態1の回路モジュールを用いた放電灯点灯装置に加え、ノイズの低減を図ることができる。たとえば回路モジュールが高周波回路である場合には、熱伝導部を構成する配線パターンを信号線に沿って配置し、GND導電パターンとすることで、更なるノイズの低減を図ることができる。
この構成は前記実施の形態1乃至18の回路モジュールのいずれにも適用可能である。
また、回路構成についても、前記実施の形態1で示したものに限定されることなく、適宜変更可能である。
例えば、図5に示した前記実施の形態1の回路モジュールを用いた放電灯点灯装置にローパスフィルター18、19を追加してもよい。この回路図を図23に示す。温度検知回路動作については上記で述べたので説明を省略する。
この構成によれば前記実施の形態1の回路モジュールを用いた放電灯点灯装置に加え、ノイズの低減を図ることができる。たとえば回路モジュールが高周波回路である場合には、熱伝導部を構成する配線パターンを信号線に沿って配置し、GND導電パターンとすることで、更なるノイズの低減を図ることができる。
この構成は前記実施の形態1乃至18の回路モジュールのいずれにも適用可能である。
(実施の形態20)
また、放電灯点灯装置の他の回路構成を図24に示す。この放電灯点灯装置の回路は、図24のインバータ回路21を除いて、降圧チョッパ回路20から出力を直接始動回路23に印加するものである。この回路の場合には、スイッチング素子Q1とダイオードD1とチョークコイルL1、抵抗R9が発熱する部品に当たり、これらの部品を上記実施の形態1〜18の実装構造及び温度検出回路を用いることで、自立型部品の過熱温度を検出することができる。
また、放電灯点灯装置の他の回路構成を図24に示す。この放電灯点灯装置の回路は、図24のインバータ回路21を除いて、降圧チョッパ回路20から出力を直接始動回路23に印加するものである。この回路の場合には、スイッチング素子Q1とダイオードD1とチョークコイルL1、抵抗R9が発熱する部品に当たり、これらの部品を上記実施の形態1〜18の実装構造及び温度検出回路を用いることで、自立型部品の過熱温度を検出することができる。
また、図25の温度検知回路16にローパスフィルター18、19を追加した回路図を図26に示す。図24に示した温度検知回路にローパスフィルター18、19が追加された内容であり詳細な説明と効果は上記に述べたので省略する。ここでは、回路の簡易化のためローパスフィルター18はコンデンサのみで記載されている。
(実施の形態21)
また、放電灯装置の他の回路構成を図26に示す。この放電灯点灯装置は、上述で説明した放電灯回路の前段に、交流電源ACから入力された交流電源を直流電源に変換する直流電源回路25を備えるようにしてもよい。ここでは直流電源回路25が放電灯回路24に接続される。放電灯回路24はこの直流電源回路25の出力を電源として放電灯Laを点灯させる構成となり、図5、23、24、25で述べた放電灯回路と接続される。
また、放電灯装置の他の回路構成を図26に示す。この放電灯点灯装置は、上述で説明した放電灯回路の前段に、交流電源ACから入力された交流電源を直流電源に変換する直流電源回路25を備えるようにしてもよい。ここでは直流電源回路25が放電灯回路24に接続される。放電灯回路24はこの直流電源回路25の出力を電源として放電灯Laを点灯させる構成となり、図5、23、24、25で述べた放電灯回路と接続される。
直流電源回路25は、交流電源ACから入力された交流電流を全波整流するダイオードブリッジDB1とスイッチング素子Q6と抵抗R9(ここでは、図5、23、24、25以降の先に説明した抵抗R9も含め前述のリード型抵抗9と同一部品をさす)とチョークコイルL2とダイオードD2とコンデンサC2で構成された昇圧チョッパ回路である。スイッチング素子Q2が制御回路26によりオンオフ駆動され、コンデンサC2の電圧がある一定の直流電圧値になるように出力される。また制御回路26は直流電源回路25と接続された放電灯回路も制御するが、上記で説明しているので省略する。なお、直流電源回路25は周知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
温度検知回路16は、実施の形態19で述べた温度検知回路である。ローパスフィルター18、19を追加した回路を使用した場合は、上記で説明しているので説明を省略する。図中では抵抗R9近傍にチップサーミスタ3を接続し異常温度上昇を検出している。温度判別回路17の入力電圧が過熱温度電圧になった場合は、放電灯回路24内、すなわち上記で説明した降圧チョッパ回路20のスイッチング素子Q1を制御するOUT1の出力を停止し、放電灯装置の動作を停止させることが可能であり、また、直流電源回路25のスイッチング素子Q6を制御するOUT2の出力を停止し昇圧動作を停止させ、過熱温度になった部品の温度を下げることもできる。
直流電源回路25が動作時に発熱する部品は、スイッチング素子Q6、ダイオードD2、チョークコイルL2、抵抗R9、ダイオードブリッジDB2であるので、これらの部品を上記実施の形態1〜19の実装構造及び温度検出回路を用いた回路モジュールを用いることで、自立型部品の過熱温度を検出することもできる。
(実施の形態22)
また、放電灯装置の他の回路構成を図27に示す。この放電灯装置は、放電灯Laに交流電力を供給して点灯させるものであり、交流電源ACから入力された交流電力を直流電力に変換する直流電源回路25と放電灯Laとともに共振回路を構成し直流電源回路25を電源として放電灯Laに交流電力を供給するインバータ回路27とを備える。
また、放電灯装置の他の回路構成を図27に示す。この放電灯装置は、放電灯Laに交流電力を供給して点灯させるものであり、交流電源ACから入力された交流電力を直流電力に変換する直流電源回路25と放電灯Laとともに共振回路を構成し直流電源回路25を電源として放電灯Laに交流電力を供給するインバータ回路27とを備える。
直流電源回路25は上記で述べたので説明を省略する。インバータ回路27はコンデンサC2の両端間に接続された2個のスイッチング素子Q7、Q8と、ローサイドのスイッチング素子Q8の両端間に放電灯Laに直列に接続された共振用のインダクタL3と、放電灯Laの両端間に接続された予熱兼共振用のコンデンサC4を備える。またスイッチング素子Q7、8の接続点と共振用のインダクタL3との間には、直流カット用のコンデンサC3が接続されている。制御回路28は、スイッチング素子Q6をオンオフ駆動し、コンデンサC2の電圧がある一定の直流電圧値になるように制御し、スイッチング素子Q7、8は交互にオンオフ駆動し、そのオンオフの周波数とインダクタL3、コンデンサC4並びに放電灯Laが構成する共振回路の共振周波数との関係に応じた交流電力が放電灯Laに供給されるように制御される。直流電源回路25、インバータ回路27は周知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
度検知回路16は、実施の形態19で述べた温度検知回路である。ローパスフィルター18、19を追加した回路を使用した場合は、上記で説明しているので省略する。温度判別回路17の入力電圧が過熱温度電圧になった場合は、例えばインバータ回路27内のスイッチング素子Q7を制御するOUT3の出力を停止、またはスイッチング素子Q8を制御するOUT4を停止することで、放電灯装置の動作を停止させることも可能であり、また、直流電源回25のスイッチング素Q6を制御するOUT2の出力を停止し昇圧動作を停止させ、過熱温度になった部品の温度を下げることができる。
図27の放電灯回路の場合、動作時に発熱する部品は、スイッチング素子Q6、Q7、Q8ダイオードD2、チョークコイルL2、L3、抵抗R9、ダイオードブリッジDB2であるので、これらの部品を上記実施の形態1〜19の実装構造及び温度検出回路を用いた回路モジュールを用いることで、自立型部品の過熱温度を検出することができる。
1 プリント配線板
2 自立型半導体部品
2a リード端子
3 温度検知素子(チップサーミスタ)
4 熱伝導部パターン(導電パターン)
5 配線パターン(導電パターン)
11 (電圧変動を検知するための)導電パターン
12 (メイン電流用)導電パターン
13 (熱伝導用)導電パターン
16 温度検知回路
17 温度判別回路
18、19 ローパスフィルター
24 放電灯回路
25 直流電源回路
2 自立型半導体部品
2a リード端子
3 温度検知素子(チップサーミスタ)
4 熱伝導部パターン(導電パターン)
5 配線パターン(導電パターン)
11 (電圧変動を検知するための)導電パターン
12 (メイン電流用)導電パターン
13 (熱伝導用)導電パターン
16 温度検知回路
17 温度判別回路
18、19 ローパスフィルター
24 放電灯回路
25 直流電源回路
Claims (11)
- 配線パターンを備えた配線基板と、
前記配線基板上に実装された温度検知素子と、
前記配線パターン上に搭載される発熱部品とを具備し、
前記配線パターンが前記発熱部品の少なくとも一つのリード端子から前記温度検知素子の近傍に熱を伝送する熱伝導部パターンを構成する回路基板。 - 請求項1に記載の回路基板であって、
前記温度検知素子は前記配線パターン上に面実装された回路基板。 - 請求項2に記載の回路基板であって、
前記熱伝導部パターンは、前記温度検知素子を囲むパターン配置を構成する回路基板。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の回路基板であって、
前記熱伝導部パターンは、発熱部品を含む主回路と電気的に分離された配線パターンである回路基板。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の回路基板であって、
前記熱伝導部パターンは、前記温度検知素子の実装面側と異なる面側に配置された配線パターンである回路基板。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の回路基板であって、
前記熱伝導部パターンは、前記発熱部品のリード端子と前記温度検知素子とに直接接続される回路基板。 - 請求項6記載の回路基板であって、
前記熱伝導部パターンはGND電位に接続される回路基板。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の回路基板であって、
前記発熱部品は、自立型半導体部品のリード端子であり、前記リード端子の挿通穴を囲むように熱伝導部パターンが形成された回路基板。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の回路基板であって、
前記温度検知素子の出力に、フィルタ回路を介して接続された温度検出回路を具備した回路基板。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の回路基板であって、
前記温度検知素子はチップサーミスタである回路基板。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の回路基板を用いた点灯回路と、前記点灯回路に接続された光源とを備えた放電灯点灯装置。
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- 2009-06-25 JP JP2009151096A patent/JP2011009436A/ja active Pending
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