JP2016119395A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、1又は複数の発熱部品を備える電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device including one or a plurality of heat generating components.
DC/DCコンバータなどの電源装置は、回路基板、回路基板に実装されるFET及びダイオード等のスイッチング素子等の発熱部品、あるいはトランス又はチョークコイル等の発熱部品を有する。電源装置の信頼性を向上させるためには、このような発熱部品の放熱対策が重要である。 A power supply device such as a DC / DC converter has a heat generating component such as a circuit board, a switching element such as an FET and a diode mounted on the circuit substrate, or a heat generating component such as a transformer or a choke coil. In order to improve the reliability of the power supply device, it is important to take measures against heat radiation of such heat generating components.
例えば、配線基板に実装された発熱部品を含んで構成されるコンポーネントキャリアと、コンポーネントキャリアに熱伝達可能に取り付けられるヒートシンク、ヒートシンクを表面に露出させて配線基板及びコンポーネントキャリアを収容するケースとを備える車両用電子制御装置が開示されている(特許文献1参照)。 For example, a component carrier configured to include a heat generating component mounted on a wiring board, a heat sink attached to the component carrier so as to be able to transfer heat, and a case for accommodating the wiring board and the component carrier by exposing the heat sink to the surface An electronic control device for a vehicle is disclosed (see Patent Document 1).
しかし、特許文献1の装置にあっては、ケースは、ヒートシンクを露出させるための開口部を有しているだけであり、発熱部品の放熱対策にはほとんど寄与していない。一方、回路基板に実装された発熱部品の放熱対策にケースを用いることも考えられるが、発熱部品の形状や大きさは種々存在するため、一部の発熱部品をケースで放熱することができたとしても、形状や大きさの異なる他の発熱部品の放熱対策には不十分である。また、スイッチング素子などの発熱部品から発生するノイズについては考慮されていない。
However, in the apparatus of
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ノイズを低減しつつ発熱部品の放熱を向上させることができる電源装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the power supply device which can improve the thermal radiation of a heat-emitting component, reducing a noise.
本発明の実施の形態に係る電源装置は、1又は複数の発熱部品を実装した基板と、該基板を固定する固定部材と、該固定部材に取付けられ、前記基板を覆う蓋部とを備える電源装置であって、前記蓋部と前記発熱部品との間に電磁シールド部を備える。 A power supply device according to an embodiment of the present invention includes a substrate on which one or a plurality of heat generating components are mounted, a fixing member that fixes the substrate, and a lid that is attached to the fixing member and covers the substrate. It is an apparatus, Comprising: An electromagnetic shielding part is provided between the said cover part and the said heat-emitting component.
本発明によれば、ノイズを低減しつつ発熱部品の放熱を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the heat dissipation of the heat-generating component while reducing noise.
[本願発明の実施形態の説明]
(1)本発明の実施の形態に係る電源装置は、1又は複数の発熱部品を実装した基板と、該基板を固定する固定部材と、該固定部材に取付けられ、前記基板を覆う蓋部とを備える電源装置であって、前記蓋部と前記発熱部品との間に電磁シールド部を備える。
[Description of Embodiment of Present Invention]
(1) A power supply device according to an embodiment of the present invention includes a substrate on which one or more heat generating components are mounted, a fixing member that fixes the substrate, a lid that is attached to the fixing member and covers the substrate. A power supply device comprising: an electromagnetic shield part between the lid part and the heat generating component.
電源装置は、1又は複数の発熱部品を実装した基板と、基板を固定する固定部材と、固定部材に取付けられ、基板を覆う蓋部とを備える。発熱部品は、例えば、FET又はダイオード等のスイッチング素子、あるいはトランス又はチョークコイル等の部品である。電源装置は、蓋部と発熱部品との間に電磁シールド部を備える。電磁シールド部は、1又は複数の発熱部品を覆うように構成することができる。蓋部を固定部材に取付けた場合、蓋部は、電磁シールド部を介して発熱部品と熱伝導的に接触させることができる。また、電磁シールド部は、蓋部と発熱部品との間に備えられているので、発熱部品から発生するノイズ(例えば、スイッチングによる高周波ノイズ)を遮蔽して外部へ漏洩することを抑制し、ノイズを低減することができる。さらに、発熱部品は、電磁シールド部を介して蓋部に熱伝導的に接触することになるので、蓋部(特に蓋部全体)を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。 The power supply device includes a substrate on which one or a plurality of heat generating components are mounted, a fixing member that fixes the substrate, and a lid that is attached to the fixing member and covers the substrate. The heat generating component is, for example, a switching element such as an FET or a diode, or a component such as a transformer or a choke coil. The power supply device includes an electromagnetic shield portion between the lid portion and the heat generating component. The electromagnetic shield part can be configured to cover one or a plurality of heat generating components. When the lid portion is attached to the fixing member, the lid portion can be brought into thermal contact with the heat-generating component via the electromagnetic shield portion. Moreover, since the electromagnetic shield part is provided between the cover part and the heat-generating component, noise generated from the heat-generating component (for example, high-frequency noise due to switching) is shielded and leaked to the outside. Can be reduced. Furthermore, since the heat generating component comes into thermal contact with the lid portion via the electromagnetic shield portion, heat from the heat generating component can be released to the outside using the lid portion (particularly the entire lid portion). The heat dissipation of the heat generating component can be improved.
(2)本発明の実施の形態に係る電源装置は、前記複数の発熱部品は、前記基板の表面からの離隔寸法が異なり、前記電磁シールド部は、前記複数の発熱部品の前記基板の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する。 (2) In the power supply device according to the embodiment of the present invention, the plurality of heat generating components have different separation dimensions from the surface of the substrate, and the electromagnetic shield portion is formed from the surface of the substrate of the plurality of heat generating components. It has a different thickness according to the separation dimension.
複数の発熱部品は、基板の表面からの離隔寸法が異なり、電磁シールド部は、複数の発熱部品の基板の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する。例えば、発熱部品の基板面からの高さ寸法が比較的大きい場合には、電磁シールド部の厚みを小さくし、発熱部品の基板面からの高さ寸法が比較的小さい場合には、電磁シールド部の厚みを大きくする。これにより、1又は複数の発熱部品は、形状や大きさ(特に基板面からの高さ寸法)に関わらず、電磁シールド部でノイズを低減することができるとともに、蓋部と基板表面との離隔寸法を所要の寸法にすることができるので、発熱部品の形状や大きさに関わらず共通の蓋部を用いることができ、部品の共通化を図ることができる。 The plurality of heat generating components have different separation distances from the surface of the substrate, and the electromagnetic shield portion has a different thickness according to the distance between the plurality of heat generation components from the surface of the substrate. For example, when the height dimension of the heat-generating component from the board surface is relatively large, the thickness of the electromagnetic shield part is reduced. When the height dimension of the heat-generating part from the board surface is relatively small, the electromagnetic shield part Increase the thickness. As a result, one or a plurality of heat-generating components can reduce noise at the electromagnetic shield part regardless of the shape and size (particularly the height dimension from the substrate surface), and the separation between the lid part and the substrate surface. Since a dimension can be made into a required dimension, a common cover part can be used irrespective of the shape and size of a heat-emitting component, and common use of components can be achieved.
また、発熱部品の基板面からの高さ寸法に関わらず、電磁シールド部を介して発熱部品と蓋部とを熱伝導的に接触させることができるので、蓋部(特に蓋部全体)を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。 In addition, regardless of the height dimension of the heat generating component from the substrate surface, the heat generating component and the lid can be brought into heat conductive contact via the electromagnetic shield, so the cover (particularly the entire cover) is used. Thus, heat from the heat generating component can be released to the outside, and heat dissipation of the heat generating component can be improved.
(3)本発明の実施の形態に係る電源装置は、前記発熱部品と前記電磁シールド部とは離隔してあり、前記発熱部品と前記電磁シールド部との間に弾性を有する絶縁シートを備え、前記絶縁シートの厚みは、前記発熱部品及び前記電磁シールド部の離隔寸法より大きい。 (3) In the power supply device according to the embodiment of the present invention, the heat generating component and the electromagnetic shield portion are separated from each other, and an insulating sheet having elasticity is provided between the heat generating component and the electromagnetic shield portion. The thickness of the insulating sheet is larger than the distance between the heat generating component and the electromagnetic shield part.
発熱部品と電磁シールド部とは離隔してあり、発熱部品と電磁シールド部との間に弾性を有する絶縁シートを備える。そして、絶縁シートの厚みは、発熱部品及び電磁シールド部の離隔寸法より大きい。発熱部品及び電磁シールド部の離隔寸法より厚みが厚い絶縁シートを、発熱部品と電磁シールド部との間に装着した場合、弾性を有する絶縁シートは、発熱部品及び電磁シールド部で押圧される。これにより、発熱部品と蓋部との間の接触圧力を増加させることができ、熱抵抗を小さくして放熱効果をさらに向上させることができる。 The heat generating component and the electromagnetic shield portion are separated from each other, and an insulating sheet having elasticity is provided between the heat generating component and the electromagnetic shield portion. And the thickness of an insulating sheet is larger than the separation dimension of a heat-emitting component and an electromagnetic shielding part. When an insulating sheet having a thickness larger than the distance between the heat generating component and the electromagnetic shield portion is mounted between the heat generating component and the electromagnetic shield portion, the elastic insulating sheet is pressed by the heat generating component and the electromagnetic shield portion. Thereby, the contact pressure between a heat-emitting component and a cover part can be increased, thermal resistance can be reduced, and the heat dissipation effect can be further improved.
(4)本発明の実施の形態に係る電源装置は、前記蓋部と前記電磁シールド部との間に放熱部を備える。 (4) The power supply device according to the embodiment of the present invention includes a heat radiating portion between the lid portion and the electromagnetic shield portion.
蓋部と電磁シールド部との間に放熱部を備える。放熱部は、例えば、金属シート、絶縁シートなどを用いることができる。これにより、電磁シールド部から蓋部への放熱効果を高めることができる。 A heat radiating portion is provided between the lid portion and the electromagnetic shield portion. For example, a metal sheet, an insulating sheet, or the like can be used for the heat dissipation unit. Thereby, the heat dissipation effect from an electromagnetic shielding part to a cover part can be heightened.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の電源装置100の回路構成の一例を示す説明図である。以下、本実施の形態の電源装置100として、DC/DCコンバータを例に挙げて説明するが、本実施の形態は、DC/DCコンバータに限定されるものではなく、発熱部品を有するものであれば、他の電源装置、あるいは電気機器又は電子装置にも適用することができる。すなわち、本実施の形態の電源装置には、発熱部品を有する電気機器、電子装置も含まれる。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a circuit configuration of the
図1において、符号1は入力端子を示し、符号2は出力端子を示す。電源装置100は、入力端子1に入力される比較的高圧の直流電圧を比較的低圧の直流電圧に変換し、出力端子2から出力する。
In FIG. 1,
電源装置100は、キャパシタ11、4つのFET10、FET10のスイッチングを制御する制御部12、トランス13、2つのダイオード14、コイル(チョークコイルとも称する)15、キャパシタ16などを備える。各FET10、各ダイオード14、トランス13及びコイル15などが発熱部品である。また、トランス13の入力側を一次側と称し、出力側を二次側と称する。トランス13は、入力側と出力側とが電気的に絶縁されており、一次側と二次側とを電気的に絶縁する。
The
制御部12が所要のスイッチング周波数で各FET10のオン/オフを制御することにより、トランス13の一次側の巻線には、交流が発生する。トランス13により降圧された交流は、ダイオード14で整流され、コイル15及びキャパシタ16により平滑されて出力端子2を介して直流が出力される。
When the
図2は本実施の形態の電源装置100の構造の第1実施例を示す要部断面図である。図2において、符号20は、固定部材としての金属製の筐体20である。なお、筐体20は、所要の強度を確保できる場合には、放熱特性を有する合成樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂などを用いてもよい。筐体20の両端部には、それぞれ不図示の絶縁部を介して入力端子1、出力端子2を設けてある。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part showing a first example of the structure of the
基板31には、発熱部品としてのFET10及びダイオード14などを実装してある。また、基板31には、比較的発熱量が少ない他の電子部品311を実装してある。基板31の実装面と反対側の面にはバスバー32を配置してある。バスバー32は、例えば、金属製であり、FET10及びダイオード14の金属製のケースが取り付けられている。バスバー32と筐体20との間には、絶縁シート33を介在してある。なお、FET10、ダイオード14を基板31上に固定する場合には、バスバー32を省略してもよい。基板31、バスバー32及び絶縁シート33は筐体20に固定してある。
The
筐体20の表面には、トランス13、コイル15を装着してある。なお、トランス13、コイル15を基板31上に実装するようにしてもよい。
A
蓋部としてのカバー40は、金属製であり、基板31、トランス13、コイル15、入力端子1、出力端子2などを覆うことができる。なお、カバー40は、放熱特性を有する合成樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂などを用いてもよい。カバー40は、螺子62を締め付けることにより筐体20に取付けることができる。カバー40の筐体20への取付け方法は、螺子62に限定されるものではなく、カバー40を筐体20に嵌め込むようにしてもよく、嵌合させるようにしてもよい。
The
カバー40とFET10との間には電磁シールド部51を設けてある。また、カバー40とダイオード14との間には電磁シールド部52を設けてある。電磁シールド部51は、個々のFET10を個別に覆うように構成してもよく、複数のFET10を1つに纏めて覆うように構成してもよい。また、電磁シールド部52は、個々のダイオード14を個別に覆うように構成してもよく、複数のダイオード14を1つに纏めて覆うように構成してもよい。すなわち、電磁シールド部51、52は、1又は複数の発熱部品を覆うように構成することができる。
An
カバー40を筐体20に取付けた場合、カバー40は、電磁シールド部51、52を介してFET10及びダイオード14と熱伝導的に接触させることができる。また、電磁シールド部51、52は、カバー40とFET10及びダイオード14との間に備えられているので、FET10及びダイオード14から発生するノイズ(例えば、スイッチングによる高周波ノイズ)を遮蔽して外部へ漏洩することを抑制し、ノイズを低減することができる。さらに、FET10及びダイオード14は、電磁シールド部51、52を介してカバー40に熱伝導的に接触することになるので、カバー40(特にカバー40全体)を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。
When the
トランス13とカバー40との間には、絶縁シート36を設けてあり、コイル15とカバー40との間には、絶縁シート38を設けてある。絶縁シート35〜38は、電源装置100の一次側と二次側とを絶縁する機能を有する。
An insulating
また、複数の発熱部品は、基板31の表面からの離隔寸法が異なり、電磁シールド部51、52は、複数の発熱部品の基板31の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する。
Further, the plurality of heat generating components have different separation dimensions from the surface of the
図2に示すように、FET10の基板31の表面からの高さ寸法をh1とし、ダイオード14の基板31の表面からの高さ寸法をh2とし、h1>h2であるとする。この場合、FET10に対する電磁シールド部51の厚み(より正確には、電磁シールド部51のカバー40と絶縁シート35との間の厚み)をt1とし、ダイオード14に対する電磁シールド部52の厚み(より正確には、電磁シールド部52のカバー40と絶縁シート37との間の厚み)をt2とすると、t1<t2となる。
As shown in FIG. 2, assume that the height dimension of the
すなわち、発熱部品の基板31の表面からの高さ寸法が比較的大きい場合には、電磁シールド部の厚みを小さくし、発熱部品の基板31の表面からの高さ寸法が比較的小さい場合には、電磁シールド部の厚みを大きくする。これにより、1又は複数の発熱部品は、形状や大きさ(特に基板面からの高さ寸法)に関わらず、電磁シールド部51、52でノイズを低減することができるとともに、カバー40と基板31の表面との離隔寸法を所要の寸法にすることができる。図2の例では、(t1+h1)=(t2+h2)となるように電磁シールド部の厚みを調整しているので、発熱部品の形状や大きさに関わらず共通のカバー40(例えば、カバー40の天板を平板状にすることができる)を用いることができ、部品の共通化を図ることができる。
That is, when the height dimension of the heat generating component from the surface of the
また、発熱部品の基板31の表面からの高さ寸法に関わらず、電磁シールド部を介して発熱部品とカバー40とを熱伝導的に接触させることができるので、カバー40(特にカバー40全体)を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。
In addition, the heat generating component and the
図3は本実施の形態の電源装置100のカバー40と電磁シールド部51との固定例を示す模式図であり、図4は本実施の形態の電源装置100の電磁シールド部51の構造の一例を示す横断面図である。図4において、符号101は、FET10の接続端子であり、接続端子101は、基板31上の回路パターン(不図示)に電気的に接続されている。図3及び図4では、電磁シールド部51のみを例示しているが、電磁シールド部52のカバー40への固定方法も同様である。図3及び図4に示すように、電磁シールド51は、一面が開口した箱状をなし、基板31に実装されたFET10を周囲及び上側から覆うように、FET10を内部に収容することができる構造をなす。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of fixing the
電磁シールド部51は、カバー40に設けられた挿通孔(不図示)に螺子61を挿通して電磁シールド部51の螺子孔に螺合させることにより、カバー40に固定することができる。電磁シールド部51、52が固定されたカバー40を筐体20に固定することにより、カバー40で発熱部品を押し付けて、発熱部品の熱を、絶縁シート35〜38、電磁シールド部51、52などを介してカバー40へ伝導させることができ、カバー40全体で放熱することができる。
The
また、電磁シールド部51、52は、それぞれFET10、ダイオード14の周囲を覆うので、放熱と同時に外部にノイズが漏洩することを抑制することができる。
Moreover, since the
図5は本実施の形態の電源装置100の電磁シールド部51付近の要部断面図である。図5に示すように、発熱部品としてのFET10と電磁シールド部51とは適長だけ離隔(符号dで示す寸法)してあり、FET10と電磁シールド部51との間に弾性を有する絶縁シート35を備える。そして、絶縁シート35の厚み(符号tで示す寸法)は、FET10及び電磁シールド部51の離隔寸法dより大きい。FET10び電磁シールド部51の離隔寸法dより厚みが厚い絶縁シート35を、FET10と電磁シールド部51との間に装着した場合、弾性を有する絶縁シート35は、FET10及び電磁シールド部51で押圧される。これにより、FET10と電磁シールド部51との間の接触圧力を増加させることができ、熱抵抗を小さくして放熱効果をさらに向上させることができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part in the vicinity of the
図6は本実施の形態の電源装置100の構造の第2実施例を示す要部断面図である。図2に例示した第1実施例との違いは、放熱部53、54を備える点である。図6に示すように、第2実施例では、カバー40と電磁シールド部51との間に放熱部53を装着してあり、カバー40と電磁シールド部52との間に放熱部54を装着してある。放熱部53、54は、例えば、金属シート、絶縁シートなどを用いることができる。これにより、電磁シールド部51、52からカバー40への放熱効果を高めることができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part showing a second example of the structure of the
上述のように、本実施の形態によれば、発熱部品の放熱経路として、筐体20だけでなく、カバー40も放熱経路とすることができるので、放熱効果を向上させることができ、電源装置全体の小型化を図ることができる。また、発熱部品のうち、スイッチング素子のようにノイズの発生源となる部品を電磁シールド部で覆うとともに、電磁シールド部をカバー40に熱伝導的に固定してあるので、ノイズ低減ととともに放熱対策も行うことができる。また、基板31又は筐体20に装着される発熱部品の高さ寸法が異なる場合であっても、電磁シールドの厚みを発熱部品の高さ寸法に応じて異ならせることで、所要の発熱部品とカバー40とを熱伝導的に接触させることができ、所要の発熱部品すべての放熱対策をカバー40で実現することができる。また、各発熱部品はカバー40と熱伝導的に接触させることにより、放熱面積を大きくすることができる。さらに、カバー40を、例えば、天板が平板状のような簡易な形状とすることができ、共通化することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, since not only the
以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、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及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。 The embodiments and examples disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. .
1 入力端子
2 出力端子
10 FET(発熱部品)
11、16 キャパシタ
12 制御部
13 トランス(発熱部品)
14 ダイオード(発熱部品)
15 コイル(発熱部品)
20 筐体(固定部材)
31 基板
32 バスバー
33 絶縁シート
35、36、37、38 絶縁シート
40 カバー(蓋部)
51、52 電磁シールド部
53、54 放熱部
1
11, 16
14 Diode (heat generation component)
15 Coil (Heat generation part)
20 Housing (fixing member)
31
51, 52
Claims (4)
前記蓋部と前記発熱部品との間に電磁シールド部を備える電源装置。 A power supply device comprising: a substrate on which one or a plurality of heat generating components are mounted; a fixing member that fixes the substrate; and a lid that is attached to the fixing member and covers the substrate,
A power supply apparatus comprising an electromagnetic shield part between the lid part and the heat generating component.
前記電磁シールド部は、
前記複数の発熱部品の前記基板の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する請求項1に記載の電源装置。 The plurality of heat generating components have different separation dimensions from the surface of the substrate,
The electromagnetic shield part is
2. The power supply device according to claim 1, wherein the plurality of heat generating components have different thicknesses according to a separation dimension from a surface of the substrate.
前記発熱部品と前記電磁シールド部との間に弾性を有する絶縁シートを備え、
前記絶縁シートの厚みは、前記発熱部品及び前記電磁シールド部の離隔寸法より大きい請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 The heat generating component and the electromagnetic shield part are separated from each other,
An insulating sheet having elasticity between the heat-generating component and the electromagnetic shield part;
3. The power supply device according to claim 1, wherein a thickness of the insulating sheet is larger than a distance between the heat generating component and the electromagnetic shield part.
The power supply device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat radiating portion between the lid portion and the electromagnetic shield portion.
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