JP2015231267A - Switching power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスイッチング電源装置に関し、特に、スイッチング素子をオン/オフさせて第1の直流電圧を第2の直流電圧に変換するスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a switching power supply device that converts a first DC voltage into a second DC voltage by turning on / off a switching element.
たとえば特許文献1には、スイッチング素子、還流ダイオード、リアクトル、およびスイッチング素子をオン/オフさせる制御回路を備え、第1の直流電圧を降圧して第2の直流電圧を生成するスイッチング電源装置が開示されている。制御回路は、第1の直流電圧によって駆動される。 For example, Patent Document 1 discloses a switching power supply device that includes a switching element, a freewheeling diode, a reactor, and a control circuit that turns on / off the switching element, and generates a second DC voltage by stepping down the first DC voltage. Has been. The control circuit is driven by the first DC voltage.
また特許文献2には、トランスの1次巻線をリアクトルとして使用するスイッチング電源装置が開示されている。このスイッチング電源では、起動回路によって制御回路が起動された後に、トランスの2次巻線から制御回路に電力が供給されて制御回路が定常動作する。 Patent Document 2 discloses a switching power supply device that uses a primary winding of a transformer as a reactor. In this switching power supply, after the control circuit is activated by the activation circuit, power is supplied to the control circuit from the secondary winding of the transformer, and the control circuit operates in a steady manner.
また特許文献3には、交流電圧を第1の直流電圧に変換するAC/DCコンバータと、第1の直流電圧を第2の直流電圧に変換するDC/DCコンバータと、ヒートシンクとを備えたスイッチング電源装置が開示されている。ヒートシンクは、AC/DCコンバータのスイッチング素子とDC/DCコンバータのスイッチング素子とに共通に設けられ、2つのスイッチング素子で発生する熱を放散させる。
Further,
特許文献2のスイッチング電源装置において、たとえば出力端子間が短絡した場合、トランスの2次巻線の電圧が制御回路の定常動作に必要とされる電圧よりも低下し、起動回路によって制御回路が間欠的に動作される。通常、起動回路は起動時の瞬間的な電流のみを流すように設計されているので、制御回路を繰り返し動作させると起動回路を構成する回路部品が発熱し、破壊される恐れがある。この対策として起動回路用のヒートシンクを別途設けることが考えられるが、装置の大型化、高コスト化を招くという問題がある。 In the switching power supply device of Patent Document 2, for example, when the output terminals are short-circuited, the voltage of the secondary winding of the transformer is lower than the voltage required for the steady operation of the control circuit, and the control circuit is intermittently operated by the starting circuit. Are operated. Normally, the startup circuit is designed so that only an instantaneous current at the time of startup flows. Therefore, if the control circuit is operated repeatedly, circuit components constituting the startup circuit may generate heat and be destroyed. As a countermeasure against this, it is conceivable to separately provide a heat sink for the starting circuit, but there is a problem that the apparatus is increased in size and cost.
それゆえに、この発明の主たる目的は、回路部品が熱によって破壊されることを防止することが可能で、小型で低コストのスイッチング電源装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a small-sized and low-cost switching power supply apparatus that can prevent circuit components from being destroyed by heat.
この発明に係るスイッチング電源装置は、第1のスイッチング素子、還流ダイオード、第1のリアクトル、および第1のスイッチング素子をオン/オフさせる制御回路を含み、入力端子に与えられた第1の直流電圧を第2の直流電圧に変換して出力端子に出力するチョッパ回路と、スイッチング電源装置のうちの互いに排他的に発熱する第1および第2の回路部品に共通に設けられ、第1および第2の回路部品を冷却するヒートシンクとを備えたものである。 A switching power supply device according to the present invention includes a first switching element, a free wheel diode, a first reactor, and a control circuit for turning on / off the first switching element, and a first DC voltage applied to an input terminal Is provided in common to the chopper circuit that converts the first DC voltage into the second DC voltage and outputs it to the output terminal, and the first and second circuit components that generate heat exclusively from each other in the switching power supply device. And a heat sink for cooling the circuit components.
この発明に係るスイッチング電源装置では、互いに排他的に発熱する第1および第2の回路部品に共通に1つのヒートシンクを設けたので、回路部品が熱によって破壊されることを防止することができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。 In the switching power supply device according to the present invention, since one heat sink is provided in common to the first and second circuit components that generate heat exclusively from each other, the circuit components can be prevented from being destroyed by heat, It is possible to reduce the size and cost of the apparatus.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1によるスイッチング電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図1において、このスイッチング電源装置は、入力端子T1,T2、出力端子T3,T4、入力コンデンサ1、NチャネルMOSトランジスタ2(第1のスイッチング素子)、還流ダイオード3、リアクトル4(第1のリアクトル)、リアクトル5(第2のリアクトル)、整流ダイオード6、出力コンデンサ7、起動回路8、IC用電源供給回路9(電源回路)、スイッチング制御IC10(制御回路)、およびゲート駆動回路11を備える。
[Embodiment 1]
1 is a circuit block diagram showing a configuration of a switching power supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 1, this switching power supply device includes input terminals T1 and T2, output terminals T3 and T4, an input capacitor 1, an N-channel MOS transistor 2 (first switching element), a
入力端子T1,T2は、それぞれ直流電源12の正極および負極に接続される。直流電源12は、入力端子T1,T2間に直流電圧Viを出力する。出力端子T3,T4間には負荷13が接続される。入力端子T2および出力端子T4は互いに接続されている。NチャネルMOSトランジスタ2、還流ダイオード3、リアクトル4、スイッチング制御IC10、およびゲート駆動回路11は、入力端子T1,T2間に与えられた直流電圧Vi(第1の直流電圧)を降圧して所望の直流電圧Vo(第2の直流電圧)を生成し、その直流電圧Voを出力端子T3,T4間に出力する降圧チョッパ回路を構成する。負荷13は、スイッチング電源装置の出力電圧Voによって駆動される。
Input terminals T1 and T2 are connected to the positive electrode and the negative electrode of
入力コンデンサ1は、入力端子T1,T2間に接続され、入力された直流電圧Viを安定化させる。NチャネルMOSトランジスタ2のドレインは入力端子T1に接続される。NチャネルMOSトランジスタ2は寄生ダイオード2aを含む。寄生ダイオード2aのアノードおよびカソードは、それぞれNチャネルMOSトランジスタ2のソースおよびドレインに接続されている。
The input capacitor 1 is connected between the input terminals T1 and T2, and stabilizes the input DC voltage Vi. The drain of the N channel MOS transistor 2 is connected to the input terminal T1. N channel MOS transistor 2 includes a
還流ダイオード3のアノードは入力端子T2および出力端子T4に接続され、そのカソードはNチャネルMOSトランジスタ2のソースに接続される。リアクトル4の一方端子はNチャネルMOSトランジスタ2のソースに接続され、その他方端子は出力端子T3に接続されている。
The anode of the
リアクトル5は、リアクトル4と電磁結合している。たとえば、トランスの1次巻線および2次巻線をそれぞれリアクトル4,5として使用してもよい。リアクトル5の一方端子は入力端子T2に接続され、その他方端子は整流ダイオード6のアノードに接続される。整流ダイオード6のカソードは、IC用電源供給回路9の入力端子に接続される。リアクトル5の端子間電圧は、整流ダイオード6によって整流されてIC用電源供給回路9の入力端子に与えられる。 The reactor 5 is electromagnetically coupled to the reactor 4. For example, a primary winding and a secondary winding of a transformer may be used as the reactors 4 and 5, respectively. One terminal of the reactor 5 is connected to the input terminal T 2, and the other terminal is connected to the anode of the rectifier diode 6. The cathode of the rectifier diode 6 is connected to the input terminal of the IC power supply circuit 9. The voltage between the terminals of the reactor 5 is rectified by the rectifier diode 6 and applied to the input terminal of the IC power supply circuit 9.
起動回路8は、入力端子T1,T2間に与えられた直流電圧Viに基づいて電源電圧VCC1を生成し、その電源電圧VCC1をスイッチング制御ICの電源端子10aに与える。IC用電源供給回路9は、リアクトル5からダイオード6を介して与えられた電力に基づいて電源電圧VCC2を生成し、その電源電圧VCC2をスイッチング制御IC10の電源端子10bに与える。起動時では電源電圧VCC1は電源電圧VCC2よりも高く、定常動作時には電源電圧VCC2が電源電圧VCC1よりも高くなる。
The
なお、リアクトル5およびダイオード6によって生成される電圧が十分に安定しており、スイッチング制御IC10の電源電圧として使用可能である場合は、IC用電源供給回路9を削除し、整流ダイオード6のカソードをスイッチング制御IC10の電源端子10bに直接接続してもよい。
When the voltage generated by the reactor 5 and the diode 6 is sufficiently stable and can be used as the power supply voltage of the
スイッチング制御IC10は、電源電圧VCC1とVCC2のうちの高い方の電源電圧によって駆動され、ゲート駆動回路11を介してNチャネルMOSトランジスタ2のゲートに制御信号CNTを与え、出力端子T3,T4間の直流電圧Voが目標電圧になるように、NチャネルMOSトランジスタ2をオン/オフさせる。出力コンデンサ7は、出力端子T3,T4間に接続され、出力端子T3,T4間の直流電圧Voを安定化させる。
The
次に、このスイッチング電源装置の動作について説明する。入力端子T1,T2間に直流電圧Viが印加されると、起動回路8に電力が供給されて電源電圧VCC1が生成される。起動回路8により生成された電源電圧VCC1がスイッチング制御IC10の起動電圧に達すると、スイッチング制御IC10が制御信号CNTの出力を開始する。
Next, the operation of this switching power supply device will be described. When the DC voltage Vi is applied between the input terminals T1 and T2, power is supplied to the
制御信号CNTが「H」レベルにされると、NチャネルMOSトランジスタ2がオンし、直流電源12の正極からNチャネルMOSトランジスタ2、リアクトル4、および出力コンデンサ7と負荷13の並列接続体を介して直流電源12の負極に至る経路で電流が流れる。これにより、出力コンデンサ7が充電されるとともにリアクトル4に電磁エネルギーが蓄えられる。
When control signal CNT is set to “H” level, N-channel MOS transistor 2 is turned on, from the positive electrode of
制御信号CNTが「L」レベルにされると、NチャネルMOSトランジスタ2がオフし、リアクトル4に蓄えられていた電磁エネルギーが放出されて、リアクトル4の他方端子(出力端子T3側の端子)から、出力コンデンサ7と負荷13の並列接続体、および還流ダイオード3を介してリアクトル4の一方端子(入力端子T1側の端子)に至る経路で電流が流れる。このような経路で電流が流れる状態は一般に還流と呼ばれる。今回、還流の経路を形成する回路部品として還流ダイオード3を用いて説明するが、回路の高効率化を目的として外部からの制御信号によってオン/オフが切り替わるスイッチング素子を用いることもある。
When the control signal CNT is set to the “L” level, the N-channel MOS transistor 2 is turned off, the electromagnetic energy stored in the reactor 4 is released, and the other terminal (terminal on the output terminal T3 side) of the reactor 4 is released. In addition, a current flows through a path connecting the parallel connection body of the output capacitor 7 and the
制御信号CNTは一定周波数の信号であり、各周期毎に「H」レベルの期間と「L」レベルの期間とが設けられる。各周期において「H」レベルにされる時間と1周期の時間との比はデューティ比と呼ばれる。デューティ比を大きくすると出力電圧Voが上昇し、デューティ比を小さくすると出力電圧Voが低下する。したがって、デューティ比を調整することにより、出力電圧Voを所望の目標電圧に調整することができる。ただし、Vo≦Viである。 The control signal CNT is a signal having a constant frequency, and an “H” level period and an “L” level period are provided for each period. The ratio between the time of “H” level in each cycle and the time of one cycle is called the duty ratio. Increasing the duty ratio increases the output voltage Vo, and decreasing the duty ratio decreases the output voltage Vo. Therefore, the output voltage Vo can be adjusted to a desired target voltage by adjusting the duty ratio. However, Vo ≦ Vi.
また、制御信号CNTによってNチャネルMOSトランジスタ2がオン/オフされ、リアクトル4に流れる電流が増減すると、リアクトル5の端子間に交流電圧が発生する。リアクトル5の端子間に生じた交流電圧は整流ダイオード6によって整流され、IC用電源供給回路9によってスイッチング制御IC10の電源電圧VCC2に変換される。
Further, when the N channel MOS transistor 2 is turned on / off by the control signal CNT and the current flowing through the reactor 4 increases or decreases, an AC voltage is generated between the terminals of the reactor 5. The AC voltage generated between the terminals of the reactor 5 is rectified by the rectifier diode 6 and converted into the power supply voltage VCC2 of the switching
このとき、IC用電源供給回路9で生成される電源電圧VCC2を起動回路8で生成される電源電圧VCC1よりも高く設定することにより、起動回路8の出力を停止することが可能となっている。起動回路8への電流の逆流が懸念される場合は、起動回路8の出力ノードとスイッチング制御IC10の電源端子10aの間にダイオードを挿入してもかまわない。
At this time, by setting the power supply voltage VCC2 generated by the IC power supply circuit 9 higher than the power supply voltage VCC1 generated by the
図2は、起動回路8の構成を示す回路図である。図2において、起動回路8は、定電圧回路であって、抵抗素子21,22、NチャネルMOSトランジスタ23(第2のスイッチング素子)、およびツェナーダイオード24を含む。抵抗素子21,22の一方端子はともに入力端子T1に接続され、それらの他方端子はそれぞれNチャネルMOSトランジスタ23のゲートおよびドレインに接続される。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the starting
NチャネルMOSトランジスタ23のソースは、起動回路8の出力ノード8aに接続される。NチャネルMOSトランジスタ23は寄生ダイオード23aを含む。寄生ダイオード23aのアノードおよびカソードは、それぞれNチャネルMOSトランジスタ23のソースおよびドレインに接続されている。ツェナーダイオード24のアノードは入力端子T2に接続され、そのカソードはNチャネルMOSトランジスタ23のゲートに接続される。
The source of N
ツェナーダイオード24のツェナー電圧が出力ノード8aの電圧とNチャネルMOSトランジスタ23のしきい値電圧との和の電圧よりも高い場合は、トランジスタ23がオンし、入力端子T1から抵抗素子22およびトランジスタ23を介して出力ノード8aに電流が流れる。ツェナーダイオード24のツェナー電圧が出力ノード8aの電圧とNチャネルMOSトランジスタ23のしきい値電圧との和の電圧よりも低い場合は、トランジスタ23がオフする。
When the Zener voltage of the
スイッチング制御IC10の電源端子10a,10bはスイッチング制御IC10の内部で導通している。IC用電源供給回路9の出力電圧VCC2が起動回路8の出力電圧VCC1よりも高くなると、起動回路8のNチャネルMOSトランジスタ23のゲート−ソース間電圧がNチャネルMOSトランジスタ23のしきい値電圧よりも小さくなり、NチャネルMOSトランジスタ23がオフする。このため、VCC1>VCC2となる起動時では、スイッチング制御IC10はVCC1によって駆動され、VCC2>VCC1となる定常動作時ではスイッチング制御IC10はVCC2によって駆動される。
The
起動回路8の出力電圧VCC1は、ツェナーダイオード24のツェナー電圧によって決まり、最大出力電流は抵抗素子22によって制限されている。通常、スイッチング制御IC10の電源端子10aには電圧安定化コンデンサが接続されている。入力端子T1,T2間に直流電圧Viが印加されてから、スイッチング制御IC10が起動するまでの時間は、電圧安定化コンデンサの容量値と抵抗素子22の抵抗値との時定数によって決まる。
The output voltage VCC1 of the starting
スイッチング制御IC10の起動時間を短くしたい場合は、電圧安定化コンデンサの容量値を小さくするか、抵抗素子22の抵抗値を小さくして、起動回路8が供給できる最大電流を大きくする。NチャネルMOSトランジスタ23の損失は、トランジスタ23に流れる電流と、トランジスタ23のドレインおよびソース間に印加される電圧との積であるので、抵抗素子22の抵抗値を小さくして起動時間を短くする場合、NチャネルMOSトランジスタ23の発熱量が大きくなるためヒートシンクが必要になる。
In order to shorten the startup time of the switching
また、起動回路8の出力ノード8aと入力端子T2とが短絡した場合、起動回路8が供給し得る最大電流がトランジスタ23に流れ続けるので、トランジスタ23にヒートシンクを取り付けて熱的に保護することが望ましい。しかし近年、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化が要求されているので、安易にヒートシンクを取り付けることはできない。そこで、本実施の形態1の目的は、ヒートシンクの数を増やすことなく起動回路8のNチャネルMOSトランジスタ23に熱的保護を施すことである。
Further, when the
図3に示すように、本実施の形態1では、NチャネルMOSトランジスタ2,23に共通に1つのヒートシンク30が設けられている。NチャネルMOSトランジスタ2,23のパッケージは、それぞれネジ31,32によってヒートシンク30に固定されている。ヒートシンク30は、熱伝導率の高い金属(たとえば、アルミニウム、銅)で形成されている。トランジスタ2,23で発生した熱は、ヒートシンクに伝導し、ヒートシンクから空気中に放散される。
As shown in FIG. 3, in the first embodiment, one
起動回路8の出力電圧がスイッチング制御IC10の起動電圧よりも低い期間や、起動回路8の出力ノード8aが入力端子T1と短絡した場合は、制御信号CNTは「L」レベルに固定されているので、NチャネルMOSトランジスタ2には電流が流れず、NチャネルMOSトランジスタ2は発熱しない。
Since the output voltage of the starting
その一方で、ツェナーダイオード24のツェナー電圧が出力ノード8aの電圧とNチャネルMOSトランジスタ23のしきい値電圧との和の電圧よりも高い場合は、起動回路8のNチャネルMOSトランジスタ23がオンし、NチャネルMOSトランジスタ23に電流が流れてNチャネルMOSトランジスタ23が発熱する。
On the other hand, when the Zener voltage of
これに対して定常動作時は、制御信号CNTが「H」レベルになる期間と「L」レベルになる期間とが交互に繰り返され、NチャネルMOSトランジスタ2がオン/オフを繰り返される。このため、NチャネルMOSトランジスタ2に電流が間欠的に流れてNチャネルMOSトランジスタ2が発熱する。 On the other hand, during the steady operation, the period during which the control signal CNT is at the “H” level and the period at which the control signal CNT is at the “L” level are alternately repeated, and the N-channel MOS transistor 2 is repeatedly turned on / off. As a result, current intermittently flows in N channel MOS transistor 2 and N channel MOS transistor 2 generates heat.
その一方で、NチャネルMOSトランジスタ23は、IC用電源供給回路9の出力電圧VCC2が起動回路8の出力電圧VCC1よりも高く設定されているので、NチャネルMOSトランジスタ23のゲート−ソース間電圧がしきい値電圧以下になり、NチャネルMOSトランジスタ23がオフして発熱しない。
On the other hand, since the output voltage VCC2 of the IC power supply circuit 9 is set higher than the output voltage VCC1 of the starting
つまり、NチャネルMOSトランジスタ2とNチャネルMOSトランジスタ23は、互いに排他的に発熱する。そのため、ヒートシンク30は起動時にはNチャネルMOSトランジスタ23の放熱器として働き、定常動作時にはNチャネルMOSトランジスタ2の放熱器として働く。
That is, the N channel MOS transistor 2 and the N
NチャネルMOSトランジスタ2とNチャネルMOSトランジスタ23に個別にヒートシンクを取り付ける場合、NチャネルMOSトランジスタ2の最大発熱量を許容するヒートシンクと、NチャネルMOSトランジスタ23の最大発熱量を許容するヒートシンクとを設ける必要がある。
When heat sinks are individually attached to the N channel MOS transistor 2 and the N
これに対して本実施の形態1では、NチャネルMOSトランジスタ2の最大発熱量とNチャネルMOSトランジスタ23の最大発熱量との大きい方の発熱量を許容するようにヒートシンク30を設計する。このため、NチャネルMOSトランジスタ2,23の個々にヒートシンクを取り付ける場合に比べて、ヒートシンク数の削減、装置寸法の小型化、低コスト化が可能になる。
On the other hand, in the first embodiment, the
また、NチャネルMOSトランジスタ2およびNチャネルMOSトランジスタ23は排他的に発熱するので、発熱していない方のNチャネルMOSトランジスタのパッケージが放熱器の一部として作用する。このため、ヒートシンク30単体より放熱性が向上する。
Since N channel MOS transistor 2 and N
また、NチャネルMOSトランジスタ23を熱保護することによりNチャネルMOSトランジスタ23の許容電流が増えるので、起動回路8の出力電流を大きくすることができ、スイッチング制御IC10が起動するまでの時間を短縮することができる。
Further, since the allowable current of the N
なお、本実施の形態1では、2つのNチャネルMOSトランジスタ2,23で1つのヒートシンク30を共用する場合について説明したが、これに限るものではなく、最大発熱時の動作条件が異なる組み合わせであればどのような組み合わせであっても構わない。
In the first embodiment, the case where two N-
たとえば、還流ダイオード3とNチャネルMOSトランジスタ23で1つのヒートシンク30を共用してもよいし、整流ダイオード6とNチャネルMOSトランジスタ23で1つのヒートシンク30を共用してもよい。
For example, one
また、IC用電源供給回路9を図2で示した定電圧回路で構成し、起動回路8のNチャネルMOSトランジスタ23とIC電源供給回路9のNチャネルMOSトランジスタ23とで1つのヒートシンク30を共用してもよい。
Further, the IC power supply circuit 9 is constituted by the constant voltage circuit shown in FIG. 2, and the N
また、1つのヒートシンク30に共通に取り付ける回路部品の数は2個に限らず、3個以上の複数個でも良い。
Further, the number of circuit components commonly attached to one
[実施の形態2]
図4は、この発明の実施の形態2によるスイッチング電源装置の要部を示す回路図であって、図2と対比される図である。図4を参照して、このスイッチング電源装置が実施の形態1のスイッチング電源装置と異なる点は、起動回路8が起動回路35で置換されている点である。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a circuit diagram showing the main part of the switching power supply device according to Embodiment 2 of the present invention, which is compared with FIG. Referring to FIG. 4, this switching power supply device is different from the switching power supply device of the first embodiment in that starting
起動回路35は、起動回路8の抵抗素子22とNチャネルMOSトランジスタ23の接続順序を変更したものであり、定電流回路となっている。トランジスタ23のドレインは入力端子T1に接続され、そのソースは抵抗素子22を介して出力ノード8aに接続される。
The
入力端子T1,T2間に直流電圧Viが印加されると、入力端子T1から抵抗素子21およびツェナーダイオード24を介して入力端子T2に電流が流れる。これにより、ツェナーダイオード24のカソード−アノード間にツェナー電圧が発生し、NチャネルMOSトランジスタ23のゲートに「H」レベルが入力されてトランジスタ23がオンする。
When a DC voltage Vi is applied between the input terminals T1 and T2, a current flows from the input terminal T1 to the input terminal T2 via the
起動回路35の出力電圧はツェナーダイオード24のツェナー電圧によって決定され、最大出力電流はツェナーダイオード24に発生するツェナー電圧からNチャネルMOSトランジスタ23のゲート−ソース間電圧を引いた電圧を抵抗素子22の抵抗値で除算した値となる。NチャネルMOSトランジスタ23のドレインは、入力端子T1とNチャネルMOSトランジスタ2のドレインに接続されている。他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。
The output voltage of the
この実施の形態2では、NチャネルMOSトランジスタ2のドレインとNチャネルMOSトランジスタ23のドレインの電位が等しいので、ヒートシンク30に取り付ける回路部品(すなわちNチャネルMOSトランジスタ2と23)の絶縁を考慮する必要がない。たとえば、フルモールド(絶縁)されていないパッケージのNチャネルMOSトランジスタ2,23を用いることができ、設計の簡易化を図ることができ、部品選択の幅が広がる。
In the second embodiment, since the potentials of the drains of N channel MOS transistor 2 and N
また、一般的にフルモールドされているパッケージに比べて、フルモールドされていないパッケージでは、パッケージおよび空気間の熱抵抗が小さく、さらに絶縁を考慮する必要がないので、放熱シートよりも熱抵抗が小さなグリスを用いて回路部品をヒートシンク30に取り付けることができる。このため、ヒートシンク30を小型化することができる。
In general, a package that is not fully molded has a lower thermal resistance between the package and the air than a fully molded package, and further there is no need to consider insulation. Circuit components can be attached to the
[実施の形態3]
図5は、この発明の実施の形態3によるスイッチング電源装置の要部を示す図であって、図3と対比される図である。図5を参照して、このスイッチング電源装置が実施の形態1のスイッチング電源装置と異なる点は、ヒートシンク30が除去され、NチャネルMOSトランジスタ2とNチャネルMOSトランジスタ23とが背中合わせの状態で固定ネジ36によって互いに固定されている点である。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a diagram showing a main part of a switching power supply device according to
NチャネルMOSトランジスタ2とNチャネルMOSトランジスタ23は互いに排他的に発熱するので、NチャネルMOSトランジスタ2が発熱しているときはNチャネルMOSトランジスタ23が放熱器として働き、NチャネルMOSトランジスタ23が発熱しているときはNチャネルMOSトランジスタ2が放熱器として働く。他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。
Since N channel MOS transistor 2 and N
この実施の形態3では、NチャネルMOSトランジスタ2とNチャネルMOSトランジスタ23の一方が発熱している場合に他方をヒートシンクとして使用するので、トランジスタ2,23の各々を単体で実装した場合よりも、トランジスタ2,23を効果的に冷却することができ、許容可能な熱損失を大きくすることができる。
In the third embodiment, when one of the N-channel MOS transistor 2 and the N-
また、起動回路8を図2に示した定電圧回路で構成した場合は、NチャネルMOSトランジスタ2とチャネルMOSトランジスタ23と固定ネジ36とを絶縁する必要がある。
When the starting
一方、起動回路8を図4に示した定電流回路で構成した場合は、NチャネルMOSトランジスタ2とチャネルMOSトランジスタ23のドレインの電位が等しいので、それらの絶縁を考慮する必要がない。このため、一般的に放熱シートと比べて熱抵抗が小さいグリスを塗布してトランジスタ2,23同士を固定することができ、許容可能な熱損失をさらに大きくすることができる。
On the other hand, when the starting
[実施の形態4]
図6は、この発明の実施の形態4によるスイッチング電源装置の要部を示す図である。図6において、NチャネルMOSトランジスタ2,23のパッケージがプリント基板40上の共通のパターン41に接する面積が最も大きくなるように、NチャネルMOSトランジスタ2,23がプリント基板40に実装されている。パターン41は、熱伝導性の高い金属(たとえば、アルミニウム、銅)で形成されている。
[Embodiment 4]
FIG. 6 is a diagram showing a main part of a switching power supply device according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 6, the N
パターン41を厚くすることにより、NチャネルMOSトランジスタ2,23で発生した熱がパターン41に伝導し易くなる。また、パターン41を広くすることにより、NチャネルMOSトランジスタ2,23からパターン41に伝導した熱の放熱性が向上し、パターン41が放熱器として機能する。
By making the
NチャネルMOSトランジスタ2とNチャネルMOSトランジスタ23は上述の通り排他的に発熱するので、放熱を目的として個々にパターンに接続するよりもパターンの合計面積が小さくなり、その結果、プリント基板40の小型化が可能になる。
Since the N-channel MOS transistor 2 and the N-
なお、図2に示した定電圧回路で構成された起動回路8を使用する場合は、NチャネルMOSトランジスタ2,23のパッケージはフルモールド(絶縁)されている必要がある。一方、図4に示した定電流回路で構成された起動回路35を使用する場合は、NチャネルMOSトランジスタ2,23のドレインの電位が等しいので、トランジスタ2,23のパッケージが絶縁されている必要はなく、部品選定の幅が広くなる。
In the case of using the
今回開示された実施の形態はすべての点で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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
T1,T2 入力端子、T3,T4 出力端子、1 入力コンデンサ、2,23 NチャネルMOSトランジスタ、3 還流ダイオード、4,5 リアクトル、6 整流ダイオード、7 出力コンデンサ、8,35 起動回路、9 IC用電源供給回路、10 スイッチング制御IC、11 ゲート駆動回路、12 直流電源、13 負荷、21,22 抵抗素子、24 ツェナーダイオード、30 ヒートシンク、31,32,36 ネジ、40 プリント基板、41 パターン。 T1, T2 input terminal, T3, T4 output terminal, 1 input capacitor, 2,23 N-channel MOS transistor, 3 freewheeling diode, 4,5 reactor, 6 rectifier diode, 7 output capacitor, 8,35 start-up circuit, 9 for IC Power supply circuit, 10 switching control IC, 11 gate drive circuit, 12 DC power supply, 13 load, 21, 22 resistance element, 24 Zener diode, 30 heat sink, 31, 32, 36 screw, 40 printed circuit board, 41 pattern.
Claims (6)
第1のスイッチング素子、還流ダイオード、第1のリアクトル、および前記第1のスイッチング素子をオン/オフさせる制御回路を含み、入力端子に与えられた第1の直流電圧を第2の直流電圧に変換して出力端子に出力するチョッパ回路と、
前記スイッチング電源装置のうちの互いに排他的に発熱する第1および第2の回路部品に共通に設けられ、前記第1および第2の回路部品を冷却するヒートシンクとを備える、スイッチング電源装置。 A switching power supply,
A first switching element, a free-wheeling diode, a first reactor, and a control circuit for turning on / off the first switching element, and converts the first DC voltage applied to the input terminal into a second DC voltage A chopper circuit that outputs to the output terminal,
A switching power supply comprising a heat sink that is provided in common to the first and second circuit components that generate heat exclusively from each other of the switching power supply, and that cools the first and second circuit components.
前記第1のリアクトルと電磁結合される第2のリアクトルを含み、前記第2のリアクトルの端子間電圧に基づいて前記制御回路を定常動作させるための第2の電源電圧を生成する電源回路とを備え、
前記第1の回路部品は前記制御回路の起動時に発熱し、
前記第2の回路部品は前記制御回路の定常動作時に発熱する、請求項1に記載のスイッチング電源装置。 A start circuit for generating a first power supply voltage for starting the control circuit based on the first DC voltage;
A power supply circuit that includes a second reactor that is electromagnetically coupled to the first reactor, and that generates a second power supply voltage for causing the control circuit to operate steadily based on a voltage across the terminals of the second reactor. Prepared,
The first circuit component generates heat when the control circuit is activated,
The switching power supply device according to claim 1, wherein the second circuit component generates heat during a steady operation of the control circuit.
前記第1の回路部品は前記第2のスイッチング素子であり、前記第2の回路部品は前記第1のスイッチング素子である、請求項2に記載のスイッチング電源装置。 The startup circuit includes a resistance element and a second switching element connected in series between the input terminal and a power supply terminal of the control circuit,
The switching power supply device according to claim 2, wherein the first circuit component is the second switching element, and the second circuit component is the first switching element.
前記第1および第2のスイッチング素子の一方端子は互いに接続されており、
前記第1の回路部品は前記第2のスイッチング素子であり、前記第2の回路部品は前記第1のスイッチング素子である、請求項2に記載のスイッチング電源装置。 The startup circuit includes a second switching element and a resistance element connected in series between the input terminal and a power supply terminal of the control circuit,
One terminals of the first and second switching elements are connected to each other;
The switching power supply device according to claim 2, wherein the first circuit component is the second switching element, and the second circuit component is the first switching element.
前記第1および第2の回路部品のうちの一方の回路部品が発熱するときは他方の回路部品が前記ヒートシンクとして働く、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 The first and second circuit components are in contact with each other;
The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein when one of the first and second circuit components generates heat, the other circuit component serves as the heat sink. .
前記パターンが前記ヒートシンクとして働く、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 The first and second circuit components are mounted on a printed circuit board pattern;
The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the pattern serves as the heat sink.
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