JP2017169431A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に関し、特に、交流電圧を直流電圧に変換する電源装置、および、直流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換する電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device that converts an AC voltage into a DC voltage, and a power supply device that converts a DC voltage into a DC voltage of a different level.
電子機器に直流電圧を供給するために、商用電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する電源装置や、バッテリーなどから供給された直流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換する電源装置が使用される。このような電源装置として、スイッチング素子の状態を高速に切り替えて、入力電圧(交流電圧または直流電圧)を所望レベルの直流電圧に変換するスイッチング電源装置が広く利用されている。 In order to supply DC voltage to electronic devices, a power supply device that converts AC voltage supplied from commercial power supply to DC voltage, or a power supply device that converts DC voltage supplied from a battery to a different level of DC voltage is used. Is done. As such a power supply device, a switching power supply device that switches the state of a switching element at high speed and converts an input voltage (AC voltage or DC voltage) to a DC voltage of a desired level is widely used.
スイッチング電源装置では、スイッチング素子が高速で動作するので、高周波ノイズが発生する。スイッチング電源装置で発生するノイズは、2本の電源配線を逆方向に伝搬するノーマルモードノイズと、2本の電源配線を同方向に伝搬するコモンモードノイズとに分けられる。これらのノイズを抑制するために、スイッチング電源装置の入力側と出力側には、コイルやコンデンサなどのフィルタ部品が設けられる。 In the switching power supply device, since the switching element operates at a high speed, high frequency noise is generated. Noise generated in the switching power supply device is classified into normal mode noise that propagates in two power supply lines in the opposite direction and common mode noise that propagates in two power supply lines in the same direction. In order to suppress these noises, filter parts such as coils and capacitors are provided on the input side and output side of the switching power supply device.
以下、スイッチング電源装置で発生するコモンモードノイズについて検討する。コモンモードノイズは、ノイズ電流が大地を経由して流れることにより発生する。スイッチング電源装置と大地間のノイズ電流は、スイッチング電源の筐体や電力を供給する負荷線と大地との間に形成されるコンデンサを介して流れる。このため、コモンモードノイズを抑制するためには、ノイズ電流をスイッチング電源装置の外部に出さないようにする必要がある。コモンモードノイズを抑制するために、スイッチング電源装置には、Yコンデンサ(Yキャパシタ、ラインバイパスコンデンサとも呼ばれる)やコモンモードチョークコイルなどが設けられる。 In the following, the common mode noise generated in the switching power supply will be examined. Common mode noise is generated when noise current flows through the ground. The noise current between the switching power supply and the ground flows through a capacitor formed between the casing of the switching power supply and a load line for supplying power and the ground. For this reason, in order to suppress common mode noise, it is necessary to prevent the noise current from being output to the outside of the switching power supply device. In order to suppress common mode noise, the switching power supply device is provided with a Y capacitor (also called a Y capacitor or a line bypass capacitor), a common mode choke coil, or the like.
本願発明に関連して特許文献1には、図32に示す電源装置が記載されている。図32に示す電源装置では、DC/DCコンバータ121の入力側にコンデンサC1、C2、C11、C12とチョークコイルL1が設けられ、DC/DCコンバータ121の出力側にコンデンサC3、C4、C13、C14とチョークコイルL2が設けられる。コンデンサC1、C2の接続点とコンデンサC3、C4の接続点は、板金ケース122(フレームグランド)に接続される。コンデンサC11、C12の接続点とコンデンサC13、C14の接続点は、メタルプレート123に接続される。
In relation to the present invention,
上述したように、スイッチング電源装置には、ノイズを抑制するためにフィルタ部品が設けられる。しかしながら、フィルタ部品を設けると、スイッチング電源装置のコストがその分だけ高くなる。また、フィルタ部品は回路基板上である程度の面積を占めるので、フィルタ部品の個数が多くなると、回路基板の面積が増加する。このようにスイッチング電源装置には、ノイズ対策を行うと、コストが上昇し、小型化や薄型化できなくなるという問題がある。 As described above, the switching power supply device is provided with a filter component in order to suppress noise. However, if the filter component is provided, the cost of the switching power supply device increases accordingly. Further, since the filter component occupies a certain area on the circuit board, the area of the circuit board increases as the number of filter components increases. As described above, the switching power supply device has a problem that if noise countermeasures are taken, the cost increases, and it becomes impossible to reduce the size and thickness.
一般に、金属導体(例えば、金属製の筐体や、回路基板上に形成された配線)には、予期しない寄生インダクタンスが発生する。図32に示す電源装置では、コンデンサC1、C2の接続点とコンデンサC3、C4の接続点が離れているので、板金ケース122に大きな寄生インダクタンス124が発生する(図33を参照)。また、コンデンサC11、C12の接続点とコンデンサC13、C14の接続点も離れているので、メタルプレート123にも大きな寄生インダクタンス125が発生する。寄生インダクタンス124、125にノイズ電流が流れると、出力側のフレームグランド(コンデンサC3、C4の接続点)の電位が入力側のフレームグランド(コンデンサC1、C2の接続点)の電位に対して変動し、コモンモードノイズが発生する。図32に示す電源装置においてコモンモードノイズに対する追加の対策を行うと、コストや回路量が増加する。
In general, an unexpected parasitic inductance is generated in a metal conductor (for example, a metal housing or wiring formed on a circuit board). In the power supply device shown in FIG. 32, since the connection points of the capacitors C1 and C2 and the connection points of the capacitors C3 and C4 are separated, a large
それ故に、本発明は、コストや回路量を増加させずにコモンモードノイズを抑制できる電源装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply device that can suppress common mode noise without increasing cost and circuit amount.
第1の発明は、第1および第2端子から入力された電圧を変換し、変換後の電圧を第3および第4端子から出力する電源装置であって、
回路基板上に配置され、電圧を変換するコンバータと、
一方の端子が、前記第1〜第4端子と前記コンバータとを接続する第1〜第4電源配線にそれぞれ接続された第1〜第4コンデンサとを備え、
前記第1〜第4コンデンサは、前記回路基板上に近接して配置されており、
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、電気的に接続されていることを特徴とする。
A first invention is a power supply device that converts a voltage input from the first and second terminals and outputs the converted voltage from the third and fourth terminals,
A converter arranged on the circuit board and converting the voltage;
One terminal includes first to fourth capacitors respectively connected to first to fourth power supply wirings connecting the first to fourth terminals and the converter,
The first to fourth capacitors are arranged close to the circuit board,
The other terminals of the first to fourth capacitors are electrically connected.
第2の発明は、第1の発明において、
前記回路基板は、両面に配線を形成可能な両面基板であり、
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、前記回路基板に形成された接続配線に接続されていることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The circuit board is a double-sided board capable of forming wiring on both sides,
The other terminal of the first to fourth capacitors is connected to a connection wiring formed on the circuit board.
第3の発明は、第2の発明において、
前記接続配線は、前記回路基板の一方の面だけに形成されていることを特徴とする。
According to a third invention, in the second invention,
The connection wiring is formed only on one surface of the circuit board.
第4の発明は、第3の発明において、
前記回路基板は、金属製の筐体に収納され、前記接続配線の配置位置に形成された貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記筐体に固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする。
According to a fourth invention, in the third invention,
The circuit board is housed in a metal housing, has a through hole formed at the position of the connection wiring, and a screw inserted into the through hole is formed with a female screw at one end. The other end is screwed to a metal support fixed to the housing.
第5の発明は、第3の発明において、
ヒートシンクをさらに備え、
前記回路基板は、前記接続配線の配置位置に形成された貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記ヒートシンクに固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする。
According to a fifth invention, in the third invention,
A heat sink,
The circuit board has a through hole formed at an arrangement position of the connection wiring, a female screw is formed at one end using a screw inserted into the through hole, and the other end is fixed to the heat sink. It is characterized by being screwed to a metal post.
第6の発明は、第2または第3の発明において、
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、前記回路基板に形成された1個の接続配線に共通に接続されていることを特徴とする。
A sixth invention is the second or third invention, wherein
The other terminals of the first to fourth capacitors are commonly connected to one connection wiring formed on the circuit board.
第7の発明は、第2の発明において、
前記接続配線は、前記回路基板の一方の面に形成された第1接続配線と、前記回路基板の他方の面に前記第1接続配線との間で重なり部分を有するように形成された第2接続配線とを含むことを特徴とする。
According to a seventh invention, in the second invention,
The connection wiring is formed so as to have an overlapping portion between the first connection wiring formed on one surface of the circuit board and the first connection wiring on the other surface of the circuit board. Connection wiring.
第8の発明は、第7の発明において、
前記第1および第2接続配線は、前記重なり部分に形成されたスルーホールを用いて電気的に接続されていることを特徴とする。
In an eighth aspect based on the seventh aspect,
The first and second connection wirings are electrically connected using a through hole formed in the overlapping portion.
第9の発明は、第7の発明において、
前記回路基板は、金属製の筐体に収納され、前記重なり部分に形成された貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記筐体に固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする。
According to a ninth invention, in the seventh invention,
The circuit board is housed in a metal housing and has a through hole formed in the overlapping portion. A screw inserted into the through hole is used to form a female screw at one end and the other end at the other end. It is screwed to a metal support fixed to the casing.
第10の発明は、第7の発明において、
ヒートシンクをさらに備え、
前記回路基板は、前記重なり部分に形成された貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記ヒートシンクに固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする。
In a tenth aspect based on the seventh aspect,
A heat sink,
The circuit board has a through hole formed in the overlapping portion, and a screw inserted into the through hole is formed with a female screw at one end and the other end fixed to the heat sink. It is characterized by being screwed to the column.
第11の発明は、第1の発明において、
前記回路基板は、片面に配線を形成可能な片面基板であり、
前記第1および第2コンデンサの他方の端子は、前記回路基板に形成された第1接続配線に接続され、
前記第3および第4コンデンサの他方の端子は、前記回路基板に形成された第2接続配線に接続されていることを特徴とする。
In an eleventh aspect based on the first aspect,
The circuit board is a single-sided board capable of forming wiring on one side,
The other terminals of the first and second capacitors are connected to a first connection wiring formed on the circuit board,
The other terminal of the third and fourth capacitors is connected to a second connection wiring formed on the circuit board.
第12の発明は、第11の発明において、
前記回路基板は、金属製の筐体に収納され、前記第1および第2接続配線の配置位置にそれぞれ貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記筐体に固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする。
In a twelfth aspect based on the eleventh aspect,
The circuit board is housed in a metal housing, has a through hole at each of the first and second connection wiring positions, and has a female screw at one end using a screw inserted into the through hole. The other end is screwed to a metal column fixed to the housing.
第13の発明は、第11の発明において、
ヒートシンクをさらに備え、
前記回路基板は、前記第1および第2接続配線の配置位置にそれぞれ貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記ヒートシンクに固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする。
In a thirteenth aspect based on the eleventh aspect,
A heat sink,
The circuit board has through holes at the arrangement positions of the first and second connection wirings, and a female screw is formed at one end using a screw inserted into the through hole, and the other end is formed on the heat sink. It is characterized by being screwed to a fixed metal post.
第14の発明は、第11の発明において、
前記第1および第2接続配線は、二重絶縁された空中配線を用いて電気的に接続されていることを特徴とする。
In a fourteenth aspect based on the eleventh aspect,
The first and second connection wirings are electrically connected using a double insulated aerial wiring.
第15の発明は、第1の発明において、
前記回路基板には、前記第1〜第4コンデンサの他方の端子を接続するために1本以上の接続配線が形成されており、
前記第1〜第4電源配線と前記接続配線は、前記回路基板上に安全規格を満たす距離を空けて配置されていることを特徴とする。
In a fifteenth aspect based on the first aspect,
In the circuit board, one or more connection wirings are formed to connect the other terminals of the first to fourth capacitors,
The first to fourth power supply wires and the connection wires are arranged on the circuit board with a distance satisfying safety standards.
第16の発明は、第15の発明において、
前記第1および第2コンデンサは、それぞれ、1個のコンデンサで構成されていることを特徴とする。
In a fifteenth aspect based on the fifteenth aspect,
Each of the first and second capacitors is composed of a single capacitor.
第17の発明は、第15の発明において、
前記第1および第2コンデンサは、それぞれ、直列に接続された2個のコンデンサで構成されていることを特徴とする。
In a fifteenth aspect based on the fifteenth aspect,
Each of the first and second capacitors is composed of two capacitors connected in series.
第18の発明は、第15の発明において、
前記第1コンデンサは、共通コンデンサを含めて、直列に接続された2個のコンデンサで構成され、
前記第2コンデンサは、前記共通コンデンサを含めて、直列に接続された2個のコンデンサで構成されていることを特徴とする。
In an eighteenth aspect based on the fifteenth aspect,
The first capacitor includes two capacitors connected in series, including a common capacitor,
The second capacitor includes two capacitors connected in series including the common capacitor.
第19の発明は、第1の発明において、
前記第1および第2電源配線上に設けられた第1コモンモードチョークコイルと、
前記第3および第4電源配線上に設けられた第2コモンモードチョークコイルとをさらに備え、
前記第1および第2コモンモードチョークコイルは、少なくとも一組の端子の位置を揃えて配置されていることを特徴とする。
In a nineteenth aspect based on the first aspect,
A first common mode choke coil provided on the first and second power supply wirings;
A second common mode choke coil provided on the third and fourth power supply wirings,
The first and second common mode choke coils are characterized in that at least one pair of terminals are arranged at the same position.
第20の発明は、第19の発明において、
前記第1コモンモードチョークコイルは前記回路基板上に配置され、
前記第2コモンモードチョークコイルは、強化絶縁用のテープによって覆われ、二重絶縁された空中配線に接続された状態で前記回路基板の外部に設けられていることを特徴とする。
In a twentieth aspect based on the nineteenth aspect,
The first common mode choke coil is disposed on the circuit board;
The second common mode choke coil is covered with a reinforced insulating tape and is provided outside the circuit board in a state of being connected to a double insulated air wiring.
第21の発明は、第1の発明において、
前記第1および第2電源配線上に設けられた第1コモンモードチョークコイルと、
前記第3および第4電源配線上に設けられた第2コモンモードチョークコイルとをさらに備え、
前記第1および第2電源配線のうち前記第2コモンモードチョークコイルの配置位置に対応する部分を第1部分、前記第3および第4電源配線のうち前記第1コモンモードチョークコイルの配置位置に対応する部分を第2部分としたとき、前記第1コモンモードチョークコイルと前記第1部分、および、前記第2コモンモードチョークコイルと前記第2部分の少なくとも一方は、電気的にシールドされていることを特徴とする。
In a twenty-first aspect based on the first aspect,
A first common mode choke coil provided on the first and second power supply wirings;
A second common mode choke coil provided on the third and fourth power supply wirings,
A portion of the first and second power supply wirings corresponding to the arrangement position of the second common mode choke coil is a first portion, and a part of the third and fourth power supply wirings is an arrangement position of the first common mode choke coil. When the corresponding portion is the second portion, at least one of the first common mode choke coil and the first portion and the second common mode choke coil and the second portion is electrically shielded. It is characterized by that.
第22の発明は、第1の発明において、
前記第1および第2電源配線上に設けられ、前記回路基板上に配置されたコモンモードチョークコイルをさらに備え、
前記回路基板は、前記第3および前記第4電源配線と前記コモンモードチョークコイルとの間にスリットを有することを特徴とする。
In a twenty-second aspect based on the first aspect,
A common mode choke coil provided on the first and second power supply lines and disposed on the circuit board;
The circuit board has a slit between the third and fourth power supply wires and the common mode choke coil.
第23の発明は、第1の発明において、
前記回路基板は、金属製の筐体に収納され、
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、前記筐体に電気的に接続されていることを特徴とする。
A twenty-third invention is the first invention, wherein
The circuit board is housed in a metal casing,
The other terminals of the first to fourth capacitors are electrically connected to the casing.
第24の発明は、第1の発明において、
ヒートシンクをさらに備え、
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、前記ヒートシンクに電気的に接続されていることを特徴とする。
A twenty-fourth invention is the first invention, in the first invention,
A heat sink,
The other terminals of the first to fourth capacitors are electrically connected to the heat sink.
第25の発明は、第1〜第24のいずれかの発明において、
前記第1〜第4コンデンサは、前記回路基板上に平面位置で前記コンバータの同じ側に配置されていることを特徴とする。
In a twenty-fifth invention according to any one of the first to twenty-fourth inventions,
The first to fourth capacitors are arranged on the same side of the converter in a planar position on the circuit board.
第26の発明は、第1の発明において、
前記コンバータは、交流電圧を直流電圧に変換することを特徴とする。
In a twenty-sixth aspect based on the first aspect,
The converter converts an AC voltage into a DC voltage.
第27の発明は、第1の発明において、
前記コンバータは、直流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換することを特徴とする。
The twenty-seventh invention is the first invention, in which
The converter converts a DC voltage into a DC voltage of a different level.
上記第1の発明によれば、第1および第2コンデンサの接続点と第3および第4コンデンサの接続点とを電気的に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を抑制することができる。また、第1〜第4コンデンサを近接して配置することにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を容易に低コストで電気的に接続すると共に、2個の接続点間に発生する寄生インダクタンスを減らし、コモンモードノイズを抑制することができる。したがって、コストや回路量を増加させずにコモンモードノイズを抑制することができる。 According to the first aspect of the invention, by electrically connecting the connection point of the first and second capacitors and the connection point of the third and fourth capacitors, the fluctuation of the potential at the two connection points is suppressed. be able to. In addition, by arranging the first to fourth capacitors close to each other, the other terminals of the first to fourth capacitors can be easily electrically connected at low cost, and a parasitic generated between the two connection points. Inductance can be reduced and common mode noise can be suppressed. Therefore, common mode noise can be suppressed without increasing cost and circuit amount.
上記第2の発明によれば、両面基板を用いて電源装置を小型化すると共に、両面基板に形成された接続配線を用いて、第1〜第4コンデンサの他方の端子を容易に低コストで電気的に接続することができる。 According to the second aspect of the invention, the power supply device is miniaturized using the double-sided board, and the other terminals of the first to fourth capacitors can be easily and low-cost using the connection wiring formed on the double-sided board. Can be electrically connected.
上記第3の発明によれば、両面基板の一方の面に形成された接続配線に第1〜第4コンデンサの他方の端子を接続することにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を容易に低コストで電気的に接続することができる。 According to the third aspect, the other terminals of the first to fourth capacitors can be easily connected by connecting the other terminals of the first to fourth capacitors to the connection wiring formed on one surface of the double-sided board. Can be electrically connected at low cost.
上記第4または第5の発明によれば、接続配線の配置位置において回路基板を筐体(またはヒートシンク)に固着された支柱にネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を筐体に電気的に接続することができる。このように2個の接続点を大きなサイズと安定した電位を有する筐体(またはヒートシンク)に電気的に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を効果的に抑制し、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。 According to the fourth or fifth invention, the other terminals of the first to fourth capacitors are screwed to the support post fixed to the housing (or heat sink) at the arrangement position of the connection wiring. It can be electrically connected to the housing. Thus, by electrically connecting the two connection points to a housing (or heat sink) having a large size and a stable potential, fluctuations in potential at the two connection points are effectively suppressed, and the common mode Noise can be effectively suppressed.
上記第6の発明によれば、回路基板に形成された1個の接続配線に第1〜第4コンデンサの他方の端子を接続することにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を容易に低コストで電気的に接続することができる。 According to the sixth invention, the other terminals of the first to fourth capacitors can be easily connected by connecting the other terminals of the first to fourth capacitors to one connection wiring formed on the circuit board. Electrical connection can be made at low cost.
上記第7の発明によれば、両面基板の両面に重なり部分を有するように形成された第1および第2接続配線に第1〜第4コンデンサの他方の端子を接続することにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を容易に低コストで電気的に接続することができる。 According to the seventh aspect, by connecting the other terminals of the first to fourth capacitors to the first and second connection wires formed so as to have overlapping portions on both surfaces of the double-sided substrate, The other terminal of the fourth capacitor can be easily electrically connected at low cost.
上記第8の発明によれば、スルーホールを用いて第1および第2接続配線を電気的に接続することにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を容易に電気的に接続することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the other terminals of the first to fourth capacitors can be easily electrically connected by electrically connecting the first and second connection wires using the through holes. it can.
上記第9または第10の発明によれば、第1および第2接続配線の重なり部分において回路基板を筐体(またはヒートシンク)に固着された支柱にネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を筐体(またはヒートシンク)に電気的に接続することができる。これにより、上記第4の発明と同じ効果を奏することができる。 According to the ninth or tenth aspect of the present invention, the circuit board is screwed to the support fixed to the housing (or the heat sink) at the overlapping portion of the first and second connection wirings, whereby the first to fourth capacitors The other terminal can be electrically connected to the housing (or heat sink). As a result, the same effects as those of the fourth invention can be obtained.
上記第11の発明によれば、片面基板に形成された第1および第2接続配線に第1〜第4コンデンサの他方の端子を接続することにより、第1および第2接続配線を電気的に接続して、第1〜第4コンデンサの他方の端子を電気的に接続することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the first and second connection wires are electrically connected by connecting the other terminals of the first to fourth capacitors to the first and second connection wires formed on the single-sided substrate. By connecting, the other terminals of the first to fourth capacitors can be electrically connected.
上記第12または第13の発明によれば、第1および第2接続配線の配置位置において回路基板を筐体(またはヒートシンク)に固着された支柱にネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を筐体(またはヒートシンク)に電気的に接続することができる。これにより、上記第4の発明と同じ効果を奏することができる。 According to the twelfth or thirteenth aspect of the present invention, the circuit board is screwed to the support fixed to the housing (or the heat sink) at the position where the first and second connection wirings are arranged, whereby the first to fourth capacitors The other terminal can be electrically connected to the housing (or heat sink). As a result, the same effects as those of the fourth invention can be obtained.
上記第14の発明によれば、空中配線を用いて第1および第2接続配線を電気的に接続することにより、第1〜第4コンデンサの他方の端子を電気的に接続することができる。 According to the fourteenth aspect of the invention, the other terminals of the first to fourth capacitors can be electrically connected by electrically connecting the first and second connection wirings using the aerial wiring.
上記第15の発明によれば、電源配線と接続配線を回路基板上に所定の距離を空けて配置することにより、安全規格に準拠する電源装置を提供することができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, the power supply device conforming to the safety standard can be provided by arranging the power supply wiring and the connection wiring at a predetermined distance on the circuit board.
上記第16〜第18の発明によれば、安全規格に準拠して各種の構成を有する第1および第2コンデンサを備えた電源装置を提供することができる。 According to the sixteenth to eighteenth aspects of the present invention, it is possible to provide a power supply device including the first and second capacitors having various configurations in accordance with safety standards.
上記第19の発明によれば、2個のコモンモードチョークコイルを端子の位置を揃えて配置することにより、一方の電源配線に重畳しているノイズによって他方の電源配線にノイズが発生することを防止することができる。 According to the nineteenth aspect of the present invention, by arranging two common mode choke coils with their terminals aligned, noise is generated in the other power supply wiring due to noise superimposed on one power supply wiring. Can be prevented.
上記第20の発明によれば、2個のコモンモードチョークコイルの一方を回路基板上に、他方を回路基板の外部に設けることにより、回路基板のサイズを増加させずに、2個のコモンモードチョークコイルを端子の位置を揃えて配置することができる。 According to the twentieth aspect of the invention, by providing one of the two common mode choke coils on the circuit board and the other outside the circuit board, the two common mode choke coils are not increased in size without increasing the size of the circuit board. The choke coil can be arranged with the terminal positions aligned.
上記第21の発明によれば、一方のコモンモードチョークコイルとこれに接続される2本の電源配線の一部とを電気的にシールドすることにより、一方の電源配線に重畳しているノイズによって他方の電源配線にノイズが発生することを防止することができる。 According to the twenty-first aspect, by electrically shielding one common mode choke coil and a part of the two power supply wires connected to the common mode choke coil, noise is superimposed on the one power supply wire. It is possible to prevent noise from occurring in the other power supply wiring.
上記第22の発明によれば、回路基板上で第3および第4電源配線とコモンモードチョークコイルとの間にスリットを設けることにより、回路基板のサイズを増加させずに、第3および第4電源配線から十分な沿面距離を空けてコモンモードチョークコイルを配置することができる。 According to the twenty-second aspect of the invention, the slits are provided between the third and fourth power supply wirings and the common mode choke coil on the circuit board, so that the size of the circuit board can be increased without increasing the size of the circuit board. The common mode choke coil can be arranged with a sufficient creepage distance from the power supply wiring.
上記第23または第24の発明によれば、2個の接続点を大きなサイズと安定した電位を有する筐体(またはヒートシンク)に電気的に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を効果的に抑制し、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。 According to the twenty-third or twenty-fourth invention, the two connection points are electrically connected to a casing (or a heat sink) having a large size and a stable potential, thereby changing the potential of the two connection points. Can be effectively suppressed, and common mode noise can be effectively suppressed.
上記第25の発明によれば、第1〜第4コンデンサをコンバータの同じ側に配置することにより、第1および第2コンデンサの接続点と第3および第4コンデンサの接続点を近接させて、2個の接続点間に発生する寄生インダクタンスを減らし、コモンモードノイズを抑制することができる。 According to the twenty-fifth aspect, by arranging the first to fourth capacitors on the same side of the converter, the connection point of the first and second capacitors and the connection point of the third and fourth capacitors are brought close to each other, Parasitic inductance generated between two connection points can be reduced, and common mode noise can be suppressed.
上記第26の発明によれば、入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する電源装置について、上記第1の発明と同じ効果を奏することができる。 According to the twenty-sixth aspect of the invention, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved with respect to the power supply device that converts the input alternating voltage into a direct-current voltage and outputs it.
上記第27の発明によれば、入力された直流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換して出力する電源装置について、上記第1の発明と同じ効果を奏することができる。 According to the twenty-seventh aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved with respect to the power supply apparatus that converts the input direct-current voltage into a different level of direct-current voltage and outputs it.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電源装置の回路図である。図1に示す電源装置1は、コンバータ10、コンデンサ11〜14、コモンモードチョークコイル15、16、入力端子A1、A2、および、出力端子A3、A4を備えている。コンバータ10、コンデンサ11〜14、および、コモンモードチョークコイル15、16は、回路基板17上に実装される。回路基板17は、両面に配線を形成可能な両面基板である。回路基板17は、金属製の筐体18に収納され、筐体18によってシールドされる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device according to the first embodiment of the present invention. The
電源装置1は、入力端子A1、A2から入力された電圧を変換し、変換後の電圧を出力端子A3、A4から出力する。電源装置1の入力側には交流電源101が接続され、電源装置1の出力側には負荷102が接続される。入力端子A1、A2はそれぞれ交流電源101の2個の端子に接続され、出力端子A3、A4はそれぞれ負荷102の2個の端子に接続される。電源装置1は、交流電源101から供給された交流電圧を所定レベルの直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を負荷102に印加する。
The
コンバータ10は、ダイオードブリッジ、スイッチング素子、トランス、電解コンデンサ(いずれも図示せず)などを含む絶縁型のAC/DCコンバータである。コンバータ10は、1次側端子B1、B2と2次側端子B3、B4を有する。コンバータ10は、1次側端子B1、B2から入力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を2次側端子B3、B4から出力する。入力端子A1、A2はそれぞれ1次側端子B1、B2に接続され、出力端子A3、A4はそれぞれ2次側端子B3、B4に接続される。
The
入力端子A1、A2と出力端子A3、A4は、4本の電源配線を用いてコンバータ10に接続される。入力端子A1と1次側端子B1は、L配線(ライブライン)21を用いて接続される。入力端子A2と1次側端子B2は、N配線(ニュートラルライン)22を用いて接続される。出力端子A3と2次側端子B3は、P配線(プラス側ライン)23を用いて接続される。出力端子A4と2次側端子B4は、G配線(グランドライン)24を用いて接続される。L配線21とN配線22は交流用電源配線であり、P配線23とG配線24は直流用電源配線である。
Input terminals A1 and A2 and output terminals A3 and A4 are connected to
コンデンサ11〜14とコモンモードチョークコイル15、16は、コンバータ10におけるノイズを抑制するために設けられる。コンデンサ11、12は直列に接続され、L配線21とN配線22の間に設けられる。コンデンサ13、14は直列に接続され、P配線23とG配線24の間に設けられる。コンデンサ11〜14の一方の端子は、それぞれ、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24に接続される。コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点は、接続配線(詳細は後述)を用いて接続される。このようにコンデンサ11〜14の他方の端子は、接続配線を用いて電気的に接続される。コンデンサ11〜14は、Yコンデンサとして機能する。
コモンモードチョークコイル15は、第1〜第4端子と、第1および第2端子の間に設けられたコイルと、第3および第4端子の間に設けられたコイルとを有する。コモンモードチョークコイル15は、L配線21とN配線22の上で、コンデンサ11、12よりもコンバータ10に近い側に設けられる。コモンモードチョークコイル15の第1〜第4端子は、それぞれ、入力端子A1、1次側端子B1、入力端子A2、および、1次側端子B2に接続される。L配線21は、コンデンサ11と接続するために、入力端子A1とコモンモードチョークコイル15の第1端子との間で分岐する。N配線22は、コンデンサ12と接続するために、入力端子A2とコモンモードチョークコイル15の第3端子との間で分岐する。
The common
コモンモードチョークコイル16は、コモンモードチョークコイル15と同様に、4個の端子と2個のコイルを有する。コモンモードチョークコイル16は、P配線23とG配線24の上で、コンデンサ13、14よりもコンバータ10に近い側に設けられる。コモンモードチョークコイル16の第1〜第4端子は、それぞれ、2次側端子B3、出力端子A3、2次側端子B4、および、出力端子A4に接続される。P配線23は、コンデンサ13と接続するために、コモンモードチョークコイル16の第2端子と出力端子A3との間で分岐する。G配線24は、コンデンサ14と接続するために、コモンモードチョークコイル16の第4端子と出力端子A4との間で分岐する。
Similar to the common
図面においてコモンモードチョークコイル15、16に付された黒丸印は、コイルの巻き始め側を示す。コモンモードチョークコイル15は、入力端子A1、A2側がコイルの巻き始め側となるように設けられる。コモンモードチョークコイル16は、コンバータ10の2次側端子B3、B4側がコイルの巻き始め側となるように設けられる。
In the drawing, the black circles attached to the common mode choke coils 15 and 16 indicate the winding start side of the coils. The common
図2は、回路基板17の一部を示す平面図である。図2には、回路基板17の表面(おもてめん)に形成されたパターンと、回路基板17の裏面に形成されたパターンとが記載されている。裏面に形成されたパターンは、表面に形成されたパターンの後方に記載されている。また、2種類のパターンの平面位置が同じ場合には、裏面に形成されたパターンは本来の位置から右または上に少しずらした位置に記載されている。図2において、参照符号11〜14を付した長方形はコンデンサ11〜14の配置位置を表し、小円は電子部品の端子(足)を挿入するためのスルーホールを表す。入力端子A1、A2と出力端子A3、A4は図2に示す部分の左側に位置し、コンバータ10は図2に示す部分の右側に位置する。
FIG. 2 is a plan view showing a part of the
L配線21とP配線23は回路基板17の表面に形成され、N配線22とG配線24は回路基板17の裏面に形成される。4本の電源配線は、いずれも、所定方向(図2では水平方向)に延伸する主要部と、主要部から分岐する分岐部とを有する。L配線21の主要部とN配線22の主要部は同じ平面位置に形成され、P配線23の主要部とG配線24の主要部は同じ平面位置に形成される。
The
コンデンサ11〜14の一方の端子は、それぞれ、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24の分岐部に接続される。回路基板17の表面には、4個の端部を有する接続配線31(H型のパターン)が形成される。コンデンサ11〜14の他方の端子は、それぞれ、接続配線31の4個の端部に接続される。これにより、コンデンサ11〜14の他方の端子は、電気的に接続される。
One terminals of the
コンデンサ11〜14の配置位置には、以下の特徴がある。コンデンサ11〜14は、回路基板17上に近接して配置されている。コンデンサ11〜14は、回路基板17上に平面位置でコンバータ10の同じ側(図1では左側)に配置されている。コンデンサ11〜14は、コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点が平面位置でコンバータ10の同じ側に位置するように配置されている。コンデンサ11〜14は、コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点が近接するように配置されている。本発明の電源装置(電源装置1、および、後述する各種の電源装置)は、いずれも、これらの特徴を有する。これらの特徴を有する電源装置によれば、コストや回路量を増加させずにコモンモードノイズを効果的に抑制することができる(詳細は後述)。
The arrangement positions of the
電子機器を安全に使用するために、電子機器の種類に応じた安全規格が、IEC(International Electrotechnical Commission :国際電気標準会議)などによって制定されている。例えば、IEC60950は情報技術機器の安全規格であり、IEC60065はオーディオ、ビデオ、および、類似の電子機器の安全規格である。これらの安全規格に準拠する電源装置1では、多くの場合、コンデンサ11、12には安全規格認定品を用いる必要がある。コンデンサ13、14については、安全規格認定品を用いる必要がある場合と、通常品(安全規格認定品ではないもの)を用いてもよい場合とがある。通常品を用いる場合には、回路基板上での占有面積が小さいチップコンデンサを用いることができる。
In order to use electronic devices safely, safety standards corresponding to the types of electronic devices have been established by IEC (International Electrotechnical Commission). For example, IEC 60950 is a safety standard for information technology equipment, and IEC 60065 is a safety standard for audio, video, and similar electronic equipment. In the
図3は、安全規格に準拠したYコンデンサの接続形態の例を示す図である。ここでは、2本の交流用電源配線W1、W2の間に直列に接続されたYコンデンサを設け、コンデンサの接続点Ncをフレームグランドに接続する場合を考える。例えば、交流用電源配線W1、W2とフレームグランドとの間に全体で1000pF相当のYコンデンサを挿入する場合を想定する。IEC60950では、交流用電源配線W1、W2と接続点Ncの間に470pFの容量を有するコンデンサを1個ずつ設ければよい(図3(a))。IEC60065では、安全性を高めるために、交流用電源配線W1、W2と接続点Ncの間に1000pFの容量を有するコンデンサを2個ずつ設ける必要がある(図3(b))。IEC60065では、部品点数を減らすために、1000pFの容量を有する2個のコンデンサと2000pFの容量を有する1個のコンデンサを図3(c)に示す形態に接続した回路を用いることもできる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the connection form of the Y capacitor compliant with the safety standard. Here, a case is considered in which a Y capacitor connected in series is provided between the two AC power supply wires W1 and W2, and the connection point Nc of the capacitor is connected to the frame ground. For example, it is assumed that a Y capacitor equivalent to 1000 pF is inserted between the AC power supply wires W1 and W2 and the frame ground as a whole. In IEC60950, one capacitor having a capacitance of 470 pF may be provided between the AC power supply wires W1 and W2 and the connection point Nc one by one (FIG. 3A). In IEC 60065, in order to increase safety, it is necessary to provide two capacitors each having a capacity of 1000 pF between the AC power supply wirings W1 and W2 and the connection point Nc (FIG. 3B). In IEC 60065, in order to reduce the number of parts, a circuit in which two capacitors having a capacity of 1000 pF and one capacitor having a capacity of 2000 pF are connected in the form shown in FIG. 3C can be used.
4本の電源配線21〜24と接続配線31は、電源装置1の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。具体的には、2本の交流用電源配線間の距離d1、2本の直流用電源配線間の距離d2、交流用電源配線と直流用電源配線の間の距離d3、および、接続配線31と他の配線の間の距離d4は、安全規格を満たすように決定される。例えばIEC60065に準拠する電源装置1では、距離d1は3mm以上、距離d2は1mm以上、距離d3は7mm以上、距離d4は3.5mm以上に決定される。
The four power supply wirings 21 to 24 and the
電源装置1では、コンデンサ11〜14の接続点は、筐体18(利用者が触れる部分)に電気的に接続されていない。このため、IEC60065に準拠する場合でも、図3(a)に示す接続形態を用いることができる。ただし、この場合、コンデンサ11、12だけでなく、コンデンサ13、14にも安全規格認定品を用いる必要がある。
In the
図2では、コンデンサ11、12を対称な位置に配置し、コンデンサ13、14も対称な位置に配置することが好ましい。具体的には、L配線21とN配線22では分岐部の長さが等しく、P配線23とG配線24でも分岐部の長さが等しいことが好ましい。
In FIG. 2, it is preferable that the
電源装置1では、コンデンサ11〜14の他端は、電気的に接続されている。すなわち、コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点とは、電気的に接続されている。このため、2個の接続点を電気的に接続しない場合と比べて、2個の接続点の電位の変動を抑制することができる。また、コンデンサ11〜14は、回路基板17上に近接して平面位置でコンバータ10の同じ側に配置されている。このため、2個の接続点間に発生する寄生インダクタンスを減らし、コモンモードノイズを抑制することができる。また、コンデンサ11〜14の他方の端子は、接続配線31を用いて電気的に接続されている。回路基板17に接続配線31を形成しても、電源装置1のコストや回路量はほとんど増加しない。したがって、本実施形態に係る電源装置1によれば、コストや回路量を増加させずにコモンモードノイズを抑制することができる。
In the
以上に示すように、本実施形態に係る電源装置1は、第1および第2端子(入力端子A1、A2)から入力された交流電圧を変換し、変換後の直流電圧を第3および第4端子(出力端子A3、A4)から出力する。電源装置1は、回路基板17上に配置され、電圧を変換するコンバータ10と、一方の端子が、第1〜第4端子とコンバータ10とを接続する第1〜第4電源配線(L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24)に接続された第1〜第4コンデンサ11〜14とを備えている。第1〜第4コンデンサ11〜14は回路基板17上に近接して配置されており、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子は電気的に接続されている。第1〜第4コンデンサ11〜14は、回路基板17上に平面位置でコンバータ10の同じ側に配置されている。
As described above, the
このように第1および第2コンデンサ11、12の接続点と第3および第4コンデンサ13、14の接続点とを電気的に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を抑制することができる。また、第1〜第4コンデンサ11〜14を近接して配置することにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を容易に低コストで電気的に接続すると共に、2個の接続点間に発生する寄生インダクタンスを減らし、コモンモードノイズを抑制することができる。したがって、本実施形態に係る電源装置1によれば、コストや回路量を増加させずにコモンモードノイズを抑制することができる。
In this way, by electrically connecting the connection point of the first and
また、回路基板17は両面に配線を形成可能な両面基板であり、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子は、回路基板17の一方の面(表面)だけに形成された1個の接続配線31に接続されている。したがって、両面基板を用いて電源装置1を小型化すると共に、両面基板の一方の面に形成された1個の接続配線31に第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を接続することにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を容易に低コストで電気的に接続することができる。
In addition, the
また、回路基板17には、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を接続するために接続配線31が形成されており、第1〜第4電源配線と接続配線31は、回路基板17上に安全規格を満たす距離を空けて配置されている。これにより、安全規格に準拠する電源装置1を提供することができる。また、第1および第2コンデンサ11、12は、それぞれ、1個のコンデンサで構成されている。これにより、安全規格に準拠した構成を有する第1および第2コンデンサ11、12を備えた電源装置1を提供することができる。また、コンバータ10は、交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータである。したがって、入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する電源装置1について、上記の効果を奏することができる。
The
本実施形態に係る電源装置1については、以下の変形例を構成することができる。図4は、第1変形例に係る電源装置の回路図である。図4に示す電源装置2は、電源装置1において、コンデンサ11、12をそれぞれ直列に接続された2個のコンデンサに置換したものである。電源装置2では、図3(b)に示す接続形態が用いられる。
About the
図5は、電源装置2の回路基板17の一部を示す平面図である。以下、回路基板の平面図では、コモンモードチョークコイル15、16の記載を省略することがある。図5に示すように、回路基板17の表面には、L配線21とP配線23に加えて、4個の端部を有する接続配線31(H型のパターン)と接続配線32、33(長方形のパターン)とが形成される。
FIG. 5 is a plan view showing a part of the
コンデンサ11a、12a、13、14の一方の端子は、それぞれ、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24の分岐部に接続される。コンデンサ11a、12aの他方の端子は、それぞれ、接続配線32、33の一端に接続される。コンデンサ11b、12bの一方の端子は、それぞれ、接続配線32、33の他端に接続される。コンデンサ11b、12b、13、14の他方の端子は、それぞれ、接続配線31の4個の端部に接続される。これにより、コンデンサ11b、12b、13、14の他方の端子は、電気的に接続される。
One terminal of each of the
4本の電源配線21〜24と接続配線31〜33は、電源装置2の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。例えば、IEC60065に準拠する電源装置2では、接続配線32と他の配線の間の距離d4は、3.5mm以上に決定される。
The four power supply wirings 21 to 24 and the connection wirings 31 to 33 are arranged with a distance satisfying the safety standard corresponding to the application of the
第1変形例では、直列に接続された2個のコンデンサ11a、11bが第1コンデンサに相当し、直列に接続された2個のコンデンサ12a、12bが第2コンデンサに相当する。このように第1変形例では、第1および第2コンデンサは、それぞれ、直列に接続された2個のコンデンサで構成されている。第1変形例に係る電源装置2によれば、第1の実施形態に係る電源装置1と同じ効果を奏することができる。また、安全規格に準拠し、第1の実施形態とは異なる構成を有する第1および第2コンデンサを備えた電源装置2を提供することができる。
In the first modification, the two
図6は、第2変形例に係る電源装置の回路図である。図6に示す電源装置3は、電源装置1において、コンデンサ11、12を3個のコンデンサ11a、11b、12bに置換したものである。電源装置3では、図3(c)に示す接続形態が用いられる。また、コンデンサ13、14は、安全規格認定品ではない通常品のチップコンデンサである。
FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device according to a second modification. A
図7は、電源装置3の回路基板17の一部を示す平面図である。図7に示すように、回路基板17の表面には、L配線21とP配線23に加えて、3個の端部を有する接続配線34(Y型のパターン)と接続配線35(長方形のパターン)とが形成される。回路基板17の裏面には、N配線22とG配線24に加えて、接続配線41(長方形のパターン)が形成される。
FIG. 7 is a plan view showing a part of the
コンデンサ11a、12a、13、14の一方の端子は、それぞれ、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24の分岐部に接続される。コンデンサ11aの他方の端子、コンデンサ12aの他方の端子、および、コンデンサ11bの一方の端子は、それぞれ、接続配線34の3個の端部に接続される。コンデンサ11bの他方の端子は、接続配線35の一端に接続される。コンデンサ13の他方の端子は、接続配線35の他端に接続される。コンデンサ14の他方の端子は、接続配線41の一端に接続される。接続配線35、41は、平面位置で重なり部分を有するように形成される。接続配線35、41の重なり部分には、1個以上のスルーホール51が形成される。接続配線35、41は、スルーホール51によって電気的に接続される。これにより、コンデンサ11b、13、14の他方の端子は、電気的に接続される。
One terminal of each of the
4本の電源配線21〜24と接続配線34、35は、電源装置3の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。例えばIEC60065に準拠する電源装置3では、2本の交流用電源配線間の距離d1は3mm以上、接続配線34と他の配線の間の距離d4は3.5mm以上に決定される。
The four
第2変形例では、接続配線は、回路基板17の一方の面(表面)に形成された第1接続配線35と、回路基板17の他方の面(裏面)に第1接続配線35との間で重なり部分を有するように形成された第2接続配線41とを含んでいる。第1および第2接続配線35、41は、重なり部分に形成されたスルーホール51を用いて電気的に接続されている。これにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を容易に電気的に接続することができる。
In the second modification, the connection wiring is between the
第2変形例では、直列に接続された2個のコンデンサ11a、11bが第1コンデンサに相当し、直列に接続された2個のコンデンサ11b、12aが第2コンデンサに相当し、コンデンサ11bが共通コンデンサに相当する。このように第3変形例では、第1コンデンサ11は、共通コンデンサ11bを含めて、直列に接続された2個のコンデンサ11a、11bで構成され、第2コンデンサ12は、共通コンデンサ11bを含めて、直列に接続された2個のコンデンサ11b、12aで構成されている。第2変形例に係る電源装置3によれば、第1の実施形態に係る電源装置1と同じ効果を奏することができる。また、安全規格に準拠し、第1の実施形態および第1変形例とは異なる構成を有する第1および第2コンデンサを備えた電源装置3を提供することができる。
In the second modification, the two
第3変形例に係る電源装置は、図1に示す電源装置1と同じ構成を有する。ただし、コンデンサ13、14は、通常品のチップコンデンサである。図8は、第3変形例に係る回路基板17の一部を示す平面図である。図8に示すように、回路基板17の表面には、L配線21とP配線23に加えて、3個の端部を有する接続配線36(Y型のパターン)が形成される。回路基板17の裏面には、N配線22とG配線24に加えて、接続配線41(長方形のパターン)が形成される。
The power supply device according to the third modification has the same configuration as the
コンデンサ13は回路基板17の表面に実装され、コンデンサ14は回路基板の裏面に実装される。コンデンサ13、14は、同じ平面位置に実装される。コンデンサ11〜14の一方の端子は、それぞれ、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24の分岐部に接続される。コンデンサ11〜13の他方の端子は、それぞれ、接続配線36の3個の端部に接続される。コンデンサ14の他方の端子は、接続配線41の一端に接続される。接続配線36、41は、平面位置で重なり部分を有するように形成される。接続配線36、41の重なり部分には、1個以上のスルーホール52が形成される。接続配線36、41は、スルーホール52によって電気的に接続される。これにより、コンデンサ11〜14の他方の端子は、電気的に接続される。
The
第4変形例に係る電源装置は、図1に示す電源装置1と同じ構成を有する。ただし、コンデンサ11〜14は、通常品のチップコンデンサである。第4変形例では、例えば、交流電源101が大地に対して絶縁されているなどの理由により、安全規格に準拠する必要がない電源装置を想定する。図9は、第4変形例に係る回路基板17の一部を示す平面図である。図9に示すように、回路基板17の表面には、L配線21とP配線23に加えて、接続配線37(長方形のパターン)が形成される。回路基板17の裏面には、N配線22とG配線24に加えて、接続配線42(長方形のパターン)が形成される。接続配線37、42は、同じ平面位置に形成される。
The power supply device according to the fourth modification has the same configuration as the
コンデンサ11、13は回路基板17の表面に実装され、コンデンサ12、14は回路基板17の裏面に実装される。コンデンサ11、13は、それぞれ、コンデンサ12、14と同じ平面位置に実装される。コンデンサ11〜14の一方の端子は、それぞれ、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24の分岐部に接続される。コンデンサ11〜14の他方の端子は、それぞれ、接続配線37の一端、接続配線42の一端、接続配線37の他端、および、接続配線42の他端に接続される。接続配線37、42の配置位置には、1個以上のスルーホール53が形成される。接続配線37、42は、スルーホール53によって電気的に接続される。これにより、コンデンサ11〜14の他方の端子は、電気的に接続される。
The
第4変形例では、絶縁性を保証するために、回路基板17の厚さは安全規格を満たすように決定される。例えば、回路基板17の厚さは0.4mm以上に決定される。図9では、L配線21とN配線22では分岐部の長さが等しいことが好ましく、P配線23とG配線24でも分岐部の長さが等しいことが好ましい。
In the fourth modification, the thickness of the
第3変形例では、回路基板17の表面に形成された接続配線36と回路基板17の裏面に形成された接続配線41とが、スルーホール52を用いて電気的に接続されている。この場合、接続配線36、41とスルーホール52は、回路基板17の両面に形成された1個の接続配線とみなすことができる。したがって、第3変形例では、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子は、回路基板17の両面に形成された1個の接続配線に接続されている。同様の理由により、第4変形例でも、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子は、回路基板17の両面に形成された1個の接続配線に接続されている。
In the third modification, the
なお、第1の実施形態およびその変形例に係る電源装置において、L配線21の主要部とN配線22の主要部を異なる平面位置に配置してもよく、P配線23の主要部とG配線24の主要部を異なる平面位置に配置してもよい。また、L配線21とP配線23を回路基板17の裏面に配置し、N配線22とG配線24を回路基板17の表面に配置してもよい。また、接続配線が回路基板17の一方の面だけに形成されている場合には、当該接続配線を回路基板17の反対側の面に形成してもよい。接続配線が回路基板17の両面に形成されている場合には、接続配線を形成する面を逆にしてもよい。これらの点は、後述する両面基板を含む電源装置でも同様である。また、図示したようにコンデンサの端子を接続できる限り、接続配線の形状は任意でよい。この点は、後述するすべての電源装置でも同様である。また、回路基板17の両面に形成された接続配線を電気的に接続するために、回路基板17に貫通孔(内面が導体で覆われていなくてもよい)を形成し、形成した貫通孔に金属製のピンを挿入し、回路基板17の裏面ではリフローはんだ付けを行い、回路基板17の表面でははんだ付けを行ってもよい。
In the power supply device according to the first embodiment and the modification thereof, the main part of the
図2に示す接続配線31はH型のパターンであるが、接続配線31は例えばX型のパターンでもよい。電源装置の構成に合わせて、寄生インダクタンスが小さくなるように接続配線の形状を決定すればよい。また、以上に述べた電源装置では両面基板を用いることとしたが、これに代えて、3層以上に配線を形成可能な多層基板(例えば、4層基板)を用いてもよい。多層基板を用いる場合には、例えば、L配線21などを内層パターンに形成してもよい。多層基板を用いる場合には、上述したように、各層間を0.4mm以上の絶縁層で分離し、各層のパターンやスルーホールを安全規格を満たす距離を空けて配置すればよい。
Although the
IEC60065やIEC60950に準拠する電源装置における安全距離の例を示したが、電源装置における安全距離は例示した数値に限定されるものではない。また、安全規格は改訂されることがある。安全規格が改定された場合には、改訂後の安全規格に準拠して電源装置を設計すればよい。また、図3では、Yコンデンサの容量の例を示したが、電源装置に含まれるYコンデンサの容量値は例示した数値に限定されるものではない。Yコンデンサを経由して流れる高周波電流は感電事故の原因になるので、Yコンデンサの容量値を人が感電しない範囲内で決定する必要がある。また、以上に述べた電源装置では、Yコンデンサとして安全規格認定品のリードタイプを用いることしたが、これに代えて安全規格認定品のチップタイプを用いてもよい。この場合、L配線21に接続されるコンデンサ11とN配線22に接続されるコンデンサ12とを回路基板の表面と裏面で同じ平面位置に配置してもよい。
Although the example of the safe distance in the power supply device based on IEC60065 and IEC60950 was shown, the safe distance in a power supply device is not limited to the illustrated numerical value. Safety standards may be revised. When the safety standard is revised, the power supply device may be designed in accordance with the revised safety standard. Moreover, although the example of the capacity | capacitance of a Y capacitor was shown in FIG. 3, the capacity value of the Y capacitor contained in a power supply device is not limited to the illustrated numerical value. Since the high-frequency current flowing through the Y capacitor causes an electric shock accident, it is necessary to determine the capacitance value of the Y capacitor within a range in which a person does not get an electric shock. In the power supply device described above, the lead type of the safety standard certified product is used as the Y capacitor, but a chip type of the safety standard certified product may be used instead. In this case, the
(第2の実施形態)
図10は、本発明の第2の実施形態に係る電源装置の回路図である。図10に示す電源装置4は、図1に示す電源装置1において、コンデンサ11〜14の接続点を筐体18(フレームグランド)に接続したものである。図11は、電源装置4の断面図である。図12は、電源装置4の回路基板17の一部を示す平面図である。図12に示すように、コンデンサ11〜14、4本の電源配線21〜24、および、接続配線31は、第1の実施形態(図2)と同様に接続される。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram of a power supply device according to the second embodiment of the present invention. The power supply device 4 shown in FIG. 10 is obtained by connecting the connection points of the
回路基板17において接続配線31の配置位置には、ネジ61を通すための貫通孔62が形成される。貫通孔62の内面は、導体で覆われていてもよく、導体で覆われていなくてもよい。貫通孔62に対応する位置には、金属製の支柱63が設けられる。支柱63の一端(図11では上端)は、貫通孔62の近傍(図11では直下)に位置する。支柱63の他端は、回路基板17を収納する筐体18に固着される。
In the
支柱63の一端には、雌ネジが形成される。ネジ61は、貫通孔62に挿入され、支柱63の一端に形成された雌ネジと螺合する。ネジ61は回路基板17の表面に形成された接続配線31と支柱63に接触し、支柱63は筐体18に接触する。したがって、接続配線31とコンデンサ11〜14の他方の端子は、筐体18に電気的に接続される。
A female screw is formed at one end of the
4本の電源配線21〜24と接続配線31は、電源装置4の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。電源装置4では、コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点は、利用者が触れる筐体18に電気的に接続されている。この点を考慮して、例えば、IEC60950に準拠する電源装置4では、交流用電源配線と接続配線31の間の距離d5は7mm以上、直流用電源配線と接続配線31の間の距離d6は1mm以上に決定される。電源装置4では、コンデンサ13、14には通常品を用いることができる。
The four power supply wirings 21 to 24 and the
以上に示すように、本実施形態に係る電源装置2では、回路基板17は、金属製の筐体18に収納され、接続配線31の配置位置に形成された貫通孔62を有し、貫通孔62に挿入されたネジ61を用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が筐体18に固着された金属製の支柱63にネジ留めされている。このように接続配線31の配置位置において回路基板17を筐体18に固着された支柱63にネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を筐体18に電気的に接続することができる。コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点とを大きなサイズと安定した電位を有する筐体18に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を効果的に抑制し、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。
As described above, in the
なお、電源装置4では、接続配線31を回路基板17の裏面に形成してもよい。この場合でも、接続配線31は支柱63の一端に接触するので、接続配線31とコンデンサ11〜14の他方の端子は、筐体18に電気的に接続される。
In the power supply device 4, the
本実施形態に係る電源装置4については、以下の変形例を構成することができる。図13は、変形例に係る電源装置の回路図である。図13に示す電源装置5は、図6に示す電源装置3において、コンデンサ11b、13、14の接続点を筐体18に接続したものである。図14は、電源装置5の回路基板17の一部を示す平面図である。図14に示すように、コンデンサ11〜14、4本の電源配線21〜24、および、接続配線34、35、41は、第1の実施形態の第2変形例(図7)と同様に接続される。ただし、回路基板17には、接続配線35、41を電気的に接続するためのスルーホールは形成されない。
About the power supply device 4 which concerns on this embodiment, the following modifications can be comprised. FIG. 13 is a circuit diagram of a power supply device according to a modification. The
回路基板17において接続配線35、41の重なり部分には、スルーホールに代えて、貫通孔(図示せず)が形成される。第2の実施形態と同様に、ネジ61は、貫通孔に挿入され、支柱(図示せず)の一端に形成された雌ネジと螺合する。ネジ61は、回路基板17の表面に形成された接続配線35と支柱に接触する。支柱は、筐体18に固着されると共に、回路基板17の裏面に形成された接続配線41と接触する。したがって、接続配線35、41とコンデンサ11b、13、14の他方の端子は、筐体18に電気的に接続される。なお、図14では、コンデンサ11a、12aを対称な位置に配置することが好ましい。具体的には、L配線21とN配線22では分岐部の長さが等しいことが好ましい。
In the
本変形例に係る電源装置5では、回路基板17は、金属製の筐体18に収納され、第1および第2接続配線35、41の重なり部分に形成された貫通孔を有し、貫通孔に挿入されたネジ61を用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が筐体18に固着された金属製の支柱にネジ留めされている。このように第1および第2接続配線35、41の重なり部分において回路基板17を筐体18に固着された支柱にネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を筐体18に電気的に接続することができる。コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点とを大きなサイズと安定した電位を有する筐体18に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を効果的に抑制し、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。
In the
なお、第1の実施形態の第1変形例に係る電源装置2において、接続配線31の配置位置において回路基板17を支柱にネジ留めすることにより、コンデンサ11b、12b、13、14の他方の端子を筐体18に電気的に接続してもよい。また、第1の実施形態の第3変形例(第4変形例)に係る電源装置において、接続配線36、41(接続配線37、42)の配置位置において回路基板17を支柱にネジ留めすることにより、コンデンサ11〜14の接続点を筐体18に接続してもよい。
In the
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る電源装置は、図10に示す電源装置4と同じ構成を有する。本実施形態では、回路基板として、片面(裏面)にだけ配線を形成可能な片面基板が使用される。図15は、本実施形態に係る電源装置の断面図である。図15において、回路基板19は片面基板である。図16は、本実施形態に係る回路基板19の一部を示す平面図である。図16に示すように、回路基板19の裏面には、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24に加えて、接続配線43、44(長方形のパターン)が形成される。コンデンサ11〜14の一方の端子は、それぞれ、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24の分岐部に接続される。コンデンサ11〜14の他方の端子は、それぞれ、接続配線43の一端、接続配線43の他端、接続配線44の一端、および、接続配線44の他端に接続される。
(Third embodiment)
The power supply device according to the third embodiment of the present invention has the same configuration as the power supply device 4 shown in FIG. In this embodiment, a single-sided substrate that can form wiring only on one side (back side) is used as the circuit board. FIG. 15 is a cross-sectional view of the power supply device according to the present embodiment. In FIG. 15, the
回路基板19において接続配線43、44の配置位置には、それぞれ、貫通孔62a、62bが形成される。貫通孔62a、62bに対応する位置には、それぞれ、金属製の支柱63a、63bが設けられる。ネジ61aは、貫通孔62aに挿入され、支柱63aの一端に形成された雌ネジと螺合する。支柱63aは、回路基板19の裏面に形成された接続配線43と接触する。ネジ61bは、貫通孔62bに挿入され、支柱63bの一端に形成された雌ネジと螺合する。支柱63bは、回路基板19の裏面に形成された接続配線44と接触する。したがって、接続配線44、45とコンデンサ11〜14の他方の端子は、筐体18に電気的に接続される。
In the
4本の電源配線21〜24と接続配線43、44は、本実施形態に係る電源装置の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。例えばIEC60065に準拠する電源装置では、2本の交流用電源配線間の距離d1は3mm以上、交流用電源配線と直流用電源配線の距離d3は7mm以上、接続配線44と他の配線の間の距離d4は7mm以上に決定される。
The four
以上に示すように、本実施形態に係る電源装置では、回路基板19は、片面に配線を形成可能な片面基板である。第1および第2コンデンサ11、12の他方の端子は、回路基板19に形成された第1接続配線43に接続され、第3および第4コンデンサ13、14の他方の端子は、回路基板19に形成された第2接続配線44に接続される。回路基板19は、金属製の筐体18に収納され、第1および第2接続配線43、44の配置位置にそれぞれ貫通孔62a、62bを有し、貫通孔62a、62bに挿入されたネジ61a、61bを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が筐体に固着された金属製の支柱63a、63bにネジ留めされている。このように片面基板に形成された第1および第2接続配線43、44に第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を接続し、第1および第2接続配線43、44の配置位置において回路基板19を筐体18に固着された支柱63a、63bにネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を筐体18に電気的に接続することができる。また、コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点とを大きなサイズと安定した電位を有する筐体18に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を効果的に抑制し、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。
As described above, in the power supply device according to the present embodiment, the
本実施形態に係る電源装置については、以下の変形例を構成することができる。第1変形例に係る電源装置は、図4に示す電源装置2において、コンデンサ11b、12b、13、14の接続点を筐体18に接続した構成を有する。図17は、第1変形例に係る回路基板の一部を示す平面図である。図17に示すように、回路基板19の裏面には、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24に加えて、接続配線43〜46(長方形のパターン)が形成される。なお、G配線24および接続配線44の形状、並びに、コンデンサ13、14の配置位置は図16と同じであるので、図17ではG配線24、接続配線44、および、コンデンサ13、14の記載を省略する。
About the power supply device which concerns on this embodiment, the following modifications can be comprised. The power supply device according to the first modification has a configuration in which the connection points of the
コンデンサ11a、12aの一端は、それぞれ、L配線21、および、N配線22の分岐部に接続される。コンデンサ11a、12aの他端は、それぞれ、接続配線45、46の一端に接続される。コンデンサ11b、12bの一端は、それぞれ、接続配線45、46の他端に接続される。コンデンサ11b、12bの他端は、それぞれ、接続配線43の一端および他端に接続される。回路基板19において接続配線43、44の配置位置には、それぞれ、貫通孔(図示せず)が形成される。2個の貫通孔に対応する位置には、それぞれ、金属製の支柱(図示せず)が設けられる。接続配線43、44の配置位置において回路基板19を支柱にネジ留めすることにより、接続配線43、44は筐体18に電気的に接続される。これにより、コンデンサ11b、12a、13、14の他方の端子は、筐体18に電気的に接続される。
One ends of the
4本の電源配線21〜24と接続配線43〜46は、第1変形例に係る電源装置の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。例えばIEC60065に準拠する電源装置では、交流用電源配線と直流用電源配線の距離d3は7mm以上、接続配線43〜46と他の配線の間の距離d4は3.5mm以上に決定される。
The four
第2変形例に係る電源装置は、図13に示す電源装置5と同じ構成を有する。図18は、第2変形例に係る回路基板の一部を示す平面図である。図18に示すように、回路基板19の裏面には、L配線21、N配線22、P配線23、および、G配線24に加えて、接続配線44、48(長方形のパターン)と3個の端部を有する接続配線47(T型のパターン)とが形成される。図18でも、図17と同様の理由により、G配線24、接続配線44、および、コンデンサ13、14の記載を省略する。
The power supply device according to the second modification has the same configuration as the
コンデンサ11a、12aの一端は、それぞれ、L配線21、および、N配線22の分岐部に接続される。コンデンサ11a、12aの他端とコンデンサ11bの一端は、それぞれ、接続配線47の3個の端部に接続される。回路基板19において接続配線44、48の配置位置には、貫通孔(図示せず)が形成される。2個の貫通孔に対応する位置には、それぞれ、金属製の支柱(図示せず)が設けられる。接続配線44、48の配置位置において回路基板19を支柱にネジ留めすることにより、接続配線44、48とコンデンサ11b、13、14の他方の端子は、筐体18に電気的に接続される。
One ends of the
4本の電源配線21〜24と接続配線44、47、48は、第2変形例に係る電源装置の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。例えばIEC60065に準拠する電源装置では、接続配線47と他の配線の間の距離d4は3.5mm以上、接続配線48と交流用電源配線との距離d7は7mm以上に決定される。
The four power supply wirings 21 to 24 and the
第3変形例に係る電源装置は、図1に示す電源装置1と同じ構成を有する。図19は、第3変形例に係る電源装置の断面図である。図20は、第3変形例に係る回路基板19の一部を示す平面図である。第3変形例では、接続配線43、44は、空中配線64を用いて電気的に接続される。回路基板19において接続配線43、44の配置位置には、それぞれ、1個以上のスルーホール54a、54bが形成される。空中配線64の一端は、スルーホール54aの裏面側導体部(ランド)に接続される。空中配線64の他端は、スルーホール54bの裏面側導体部に接続される。空中配線の端部をスルーホールの裏面側導体部に接続するときには、空中配線の端部の被覆を剥き、内部の導線をスルーホールに通して、はんだ付けを行う。一般に、1次側の領域内に2次側の配線を通過させるためには、配線を強化絶縁する必要がある。そこで、空中配線64には、二重絶縁線が使用される。接続配線43、44は二重絶縁された空中配線64を用いて電気的に接続され、コンデンサ11〜14の他方の端子は筐体18に電気的に接続される。
The power supply device according to the third modification has the same configuration as the
4本の電源配線21〜24と接続配線43、44は、第3変形例に係る電源装置の用途に応じた安全規格を満たす距離を空けて配置される。例えばIEC60065に準拠する電源装置では、2本の交流用電源配線間の距離d1は3mm以上、交流用電源配線と直流用電源配線の距離d3は7mm以上、接続配線44と他の配線の間の距離d4は3.5mm以上に決定される。
The four
第3変形例に係る電源装置では、第1および第2接続配線43、44は、二重絶縁された空中配線64を用いて電気的に接続されている。これにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を電気的に接続することができる。
In the power supply device according to the third modification, the first and
なお、図19では、二重絶縁された空中配線64を回路基板19の裏面(コンデンサ11〜14と反対側の面)に実装しているが、これに代えて回路基板19の表面(コンデンサ11〜14と同じ側の面)に実装してもよい。また、二重絶縁された空中配線64として、強化絶縁に対応できる樹脂製のチューブに被覆されていない黄銅線(単体の黄銅線)を通したジャンパ線を用いてもよい。
In FIG. 19, the double insulated
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る電源装置は、図1に示す電源装置1と同じ構成を有する。本実施形態に係る電源装置は、コモンモードチョークコイル15、16の配置に特徴を有する。図21は、本実施形態に係る回路基板17の一部を示す平面図である。図21に示すように、本実施形態では、コモンモードチョークコイル15、16は、第1〜第4端子の位置を揃えて配置されている。
(Fourth embodiment)
The power supply device according to the fourth embodiment of the present invention has the same configuration as the
図22は、比較例に係る電源装置の回路基板の一部を示す平面図である。コンバータがコモンモードチョークコイル111、112の右側に配置されている場合、コモンモードチョークコイル111、112の右側に接続された電源配線にはノイズが重畳している。図22では、コモンモードチョークコイル111、112は、第1〜第4端子の位置を揃えて配置されていない。このため、コモンモードチョークコイル111の右側に接続されており、ノイズが重畳している電源配線のQ1部と、コモンモードチョークコイル112の左側に接続されており、ノイズが重畳していない電源配線のQ2部とがライン結合する。この結果、コモンモードチョークコイル111の右側に接続された電源配線のQ1部に重畳しているノイズが、コモンモードチョークコイル112の左側に接続された電源配線のQ2部に飛び込む。
FIG. 22 is a plan view illustrating a part of the circuit board of the power supply device according to the comparative example. When the converter is disposed on the right side of the common mode choke coils 111 and 112, noise is superimposed on the power supply wiring connected to the right side of the common mode choke coils 111 and 112. In FIG. 22, the common mode choke coils 111 and 112 are not arranged with the positions of the first to fourth terminals aligned. For this reason, it is connected to the right side of the common
本実施形態に係る電源装置によれば、コモンモードチョークコイル15、16を端子の位置を揃えて配置することにより、コモンモードチョークコイル15、16に接続された電源配線の間でのノイズの飛び込みを防止することができる。なお、コモンモードチョークコイル15、16の間で第1および第2端子の間の距離(第3および第4端子の間の距離)が同じ場合には、コモンモードチョークコイル15、16は第1〜第4端子の位置を揃えて配置すればよい。コモンモードチョークコイル15、16の間で第1および第2端子の間の距離(第3および第4端子の間の距離)が異なる場合には、コモンモードチョークコイル15、16は少なくとも一組の端子(第1および第3端子、または、第2および第4端子)の位置を揃えて配置すればよい。 According to the power supply device according to the present embodiment, the common mode choke coils 15 and 16 are arranged with their terminals positioned so that noise jumps between the power supply wires connected to the common mode choke coils 15 and 16. Can be prevented. When the distance between the first and second terminals (the distance between the third and fourth terminals) is the same between the common mode choke coils 15 and 16, the common mode choke coils 15 and 16 are the first ones. -The 4th terminal should just be arranged and arranged. When the distance between the first and second terminals (the distance between the third and fourth terminals) is different between the common mode choke coils 15 and 16, the common mode choke coils 15 and 16 are at least one set. The terminals (first and third terminals, or second and fourth terminals) may be aligned.
以上に示すように、本実施形態に係る電源装置は、第1および第2電源配線(L配線21とN配線22)上に設けられた第1コモンモードチョークコイル15と、第3および第4電源配線(P配線23とG配線24)上に設けられた第2コモンモードチョークコイル16とを備えている。第1および第2コモンモードチョークコイル15、16は、少なくとも一組の端子の位置を揃えて配置されている。このように2個のコモンモードチョークコイル15、16を端子の位置を揃えて配置することにより、一方の電源配線に重畳しているノイズによって他方の電源配線にノイズが発生することを防止することができる。
As described above, the power supply device according to the present embodiment includes the first common
本実施形態に係る電源装置については、図23に示す変形例を構成することができる。図23は、変形例に係る電源装置の断面図である。本変形例では、コモンモードチョークコイル16は、強化絶縁を行うためのテープ65で覆われている。コモンモードチョークコイル16の第1〜第4端子は、二重絶縁された空中配線66に接続される。空中配線66の一端は、コンバータ10に含まれる2次側電解コンデンサ67の両端に接続される。空中配線66の他端は、コンデンサ13、14の他方の端子に接続される。このようにしてコモンモードチョークコイル16は、回路基板19の外部で、コモンモードチョークコイル15の直下またはその近傍に配置される。
The power supply device according to the present embodiment can be configured as a modification shown in FIG. FIG. 23 is a cross-sectional view of a power supply device according to a modification. In this modification, the common
本変形例に係る電源装置では、第1コモンモードチョークコイル15は回路基板17上に配置され、第2コモンモードチョークコイル16は、強化絶縁用のテープ65によって覆われ、二重絶縁された空中配線66に接続された状態で回路基板19の外部に設けられている。このように2個のコモンモードチョークコイル15、16の一方を回路基板19上に、他方を回路基板19の外部に設けることにより、回路基板19のサイズを増加させずに、2個のコモンモードチョークコイル15、16を端子の位置を揃えて配置することができる。これにより、第4の実施形態に係る電源装置と同様に、一方の電源配線に重畳しているノイズによって他方の電源配線にノイズが発生することを防止することができる。
In the power supply device according to this modification, the first common
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る電源装置は、図1に示す電源装置1と同じ構成を有する。図24は、本実施形態に係る回路基板17の一部を示す平面図である。図24に示すように、コモンモードチョークコイル15、16は、第1〜第4端子の位置を揃えて配置されていない。これに代えて、コモンモードチョークコイル16と、P配線23およびG配線24のうちコモンモードチョークコイル15の配置位置に対応する部分とは、シールド部材68を用いて電気的にシールドされている。シールド部材68は、安定した電位を有する節点(例えば、筐体18)に接続される。これにより、第4の実施形態に係る電源装置と同様に、一方の電源配線に重畳しているノイズによって他方の電源配線にノイズが発生することを防止することができる。
(Fifth embodiment)
The power supply device according to the fifth embodiment of the present invention has the same configuration as the
なお、コモンモードチョークコイル16と、P配線23およびG配線24の一部とを電気的にシールドすることに代えて、コモンモードチョークコイル15と、L配線21およびN配線22のうちコモンモードチョークコイル16の配置位置に対応する部分とを電気的にシールドしてもよい。
Instead of electrically shielding the common
本実施形態に係る電源装置では、第1および第2電源配線(L配線21とN配線22)のうち第2コモンモードチョークコイル16の配置位置に対応する部分を第1部分、第3および第4電源配線(P配線23とG配線24)のうち第1コモンモードチョークコイル15の配置位置に対応する部分を第2部分としたとき、第1コモンモードチョークコイル15と第1部分、および、第2コモンモードチョークコイル16と第2部分の少なくとも一方は、電気的にシールドされている。このように一方のコモンモードチョークコイルとこれに接続される2本の電源配線の一部とを電気的にシールドすることにより、一方の電源配線に重畳しているノイズによって他方の電源配線にノイズが発生することを防止することができる。
In the power supply device according to the present embodiment, the portion corresponding to the arrangement position of the second common
(第6の実施形態)
図25は、本発明の第6の実施形態に係る電源装置の回路図である。図25に示す電源装置6は、第1の実施形態に係る電源装置1(図1)からコモンモードチョークコイル16を削除した構成を有する。図26は、本実施形態に係る回路基板17の一部を示す平面図である。コンデンサ11〜14は、第1の実施形態と同様に、4本の電源配線21〜24と接続配線31に接続される。コモンモードチョークコイル15は、L配線21とN配線22の上で、コンデンサ11、12よりもコンバータ10に近い側に設けられる。P配線23とG配線24の上には、コモンモードチョークコイルは設けられていない。
(Sixth embodiment)
FIG. 25 is a circuit diagram of a power supply device according to the sixth embodiment of the present invention. The
交流用電源配線と直流用電源配線の間の距離d3は、安全規格を満たすように決定される。距離d3は、例えば、7mm以上に決定される。そこで、コモンモードチョークコイル15の第3および第4端子とP配線23およびG配線24との間の沿面距離が決定した値以上になるように、回路基板17上でコモンモードチョークコイル15とP配線23およびG配線24との間にスリット69を設ける。スリット69の幅は、例えば1mm以上とする。これにより、P配線23およびG配線24から十分な沿面距離を空けてコモンモードチョークコイル15を配置することができる。
The distance d3 between the AC power supply wiring and the DC power supply wiring is determined so as to satisfy the safety standard. The distance d3 is determined to be 7 mm or more, for example. Therefore, the common
本実施形態に係る電源装置は、第1および第2電源配線(L配線21とN配線22)上に設けられ、回路基板17上に配置されたコモンモードチョークコイル15を備えている。回路基板17は、第3および第4電源配線(P配線23とG配線24)とコモンモードチョークコイル15との間にスリット69を有する。これにより、回路基板17のサイズを増加させずに、第3および第4電源配線から十分な沿面距離を空けてコモンモードチョークコイル15を配置することができる。
The power supply device according to the present embodiment includes a common
(第7の実施形態)
図27は、本発明の第7の実施形態に係る電源装置の回路図である。図27に示す電源装置7は、第1の実施形態に係る電源装置1において、コンバータ10をコンバータ70に置換したものである。コンバータ70は、スイッチング素子、トランス、電解コンデンサ(いずれも図示せず)などを含む絶縁型のDC/DCコンバータである。コンバータ70は、1次側端子B1、B2から入力された直流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を2次側端子B3、B4から出力する。
(Seventh embodiment)
FIG. 27 is a circuit diagram of a power supply device according to the seventh embodiment of the present invention. A
電源装置7は、入力端子A1、A2から入力された電圧を変換し、変換後の電圧を出力端子A3、A4から出力する。電源装置7の入力側には直流電源103が接続され、電源装置1の出力側には負荷102が接続される。入力端子A1、A2はそれぞれ直流電源103の2個の端子に接続され、出力端子A3、A4はそれぞれ負荷102の2個の端子に接続される。電源装置7は、直流電源103から供給された交流電圧を所定レベルの直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を負荷102に印加する。
The
第1の実施形態に係る電源装置1と本実施形態に係る電源装置7との間では、コンバータの機能や回路構成、コンデンサ11〜14とコモンモードチョークコイル15、16の性能、および、安全性を確保するための設計条件は異なるが、コモンモードノイズ対策として同じ回路を用いることができる。
Between the
本実施形態に係る電源装置7では、コンバータ70は、直流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換するDC/DCコンバータである。したがって、入力された直流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換して出力する電源装置7について、第1の実施形態に係る電源装置1と同じ効果を奏することができる。
In the
(第8の実施形態)
図28は、本発明の第8の実施形態に係る電源装置の回路図である。図28に示す電源装置8は、図10に示す電源装置4において、コンデンサ11〜14の接続点を筐体ではなく、ヒートシンク81に接続したものである。ヒートシンク81は、アルミニウムなどの金属で形成された放熱用の部材である。図29は、電源装置8の断面図である。電源装置8でも、コンデンサ11〜14、4本の電源配線21〜24、および、接続配線31は、図12に示すように接続される。
(Eighth embodiment)
FIG. 28 is a circuit diagram of a power supply device according to the eighth embodiment of the present invention. The power supply device 8 shown in FIG. 28 is obtained by connecting the connection points of the
コンバータ10は、1個以上のパワーデバイス82を含んでいる。ヒートシンク81は、回路基板17と同程度以上の面積を有するベース部分83と、パワーデバイス82を実装するための突起部84とを有する。ベース部分83と突起部84は、1個の金属材料を切削することにより一体に形成されてもよい。あるいは、ベース部分83と突起部84を別々に形成し、突起部84をベース部分83に取り付けてもよい。
回路基板17は、接続配線31の配置位置に貫通孔62を有し、貫通孔62に挿入されたネジ61を用いて、一端に雌ネジが形成された金属製の支柱63にネジ留めされる。支柱63の他端は、筐体ではなく、ヒートシンク81のベース部分83に固着される。ネジ61は接続配線31と支柱63に接触し、支柱63はヒートシンク81のベース部分83に接触する。したがって、接続配線31とコンデンサ11〜14の他方の端子は、ヒートシンク81に電気的に接続される。
The
パワーデバイス82を突起部84に固定するために、パワーデバイス82のパッケージは貫通孔85を有し、突起部84には雌ネジを有する穴86が形成される。パワーデバイス82は、貫通孔85と穴86に挿入されたネジ87を用いて突起部84にネジ留めされる。回路基板17をヒートシンク81の上方に固定した後にパワーデバイス82を突起部84にネジ留めするために、回路基板17において貫通孔85と穴86の上方部分にはネジ87の頭部よりも大きい貫通孔88が形成される。なお、図29では、パワーデバイス82をヒートシンク81の突起部84に固定するためにネジ留めを行うこととしたが、これに代えてクリップ留めを行ってもよい。
In order to fix the
以上に示すように、本実施形態に係る電源装置8は、ヒートシンク81を備えている。回路基板17は、接続配線31の配置位置に形成された貫通孔62を有し、貫通孔62に挿入されたネジ61を用いて、一端に雌ネジが形成され、他端がヒートシンク81に固着された金属製の支柱63にネジ留めされている。このように接続配線31の配置位置において回路基板17をヒートシンク81に固着された支柱63にネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子をヒートシンク81に電気的に接続することができる。コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点とを大きなサイズと安定した電位を有するヒートシンク81に接続することにより、2個の接続点の電位の変動を効果的に抑制し、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。
As described above, the power supply device 8 according to this embodiment includes the
本実施形態に係る電源装置8については、以下の変形例を構成することができる。第1変形例に係る電源装置(図示せず)は、図13および図14に示す電源装置5において、コンデンサ11b、13、14の接続点を筐体ではなく、ヒートシンクに接続したものである。第1変形例に係る電源装置は、ヒートシンクを備えている。回路基板17は、第1および第2接続配線35、41の重なり部分に形成された貫通孔を有し、貫通孔に挿入されたネジ61を用いて、一端に雌ネジが形成され、他端がヒートシンクに固着された金属製の支柱にネジ留めされている。このように第1および第2接続配線35、41の重なり部分において回路基板17をヒートシンクに固着された支柱にネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子をヒートシンクに電気的に接続することができる。これにより、電源装置5と同様の効果を奏することができる。
About the power supply device 8 which concerns on this embodiment, the following modifications can be comprised. The power supply device (not shown) according to the first modification is obtained by connecting the connection points of the
第2変形例に係る電源装置(図示せず)は、図15および図16に示す第3の実施形態に係る電源装置において、コンデンサ11、12の接続点とコンデンサ13、14の接続点とを筐体ではなく、ヒートシンクに接続したものである。第2変形例に係る電源装置は、ヒートシンクを備えている。回路基板19は、第1および第2接続配線43、44の配置位置にそれぞれ貫通孔62a、62bを有し、貫通孔62a、62bに挿入されたネジ61a、61bを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端がヒートシンクに固着された金属製の支柱63a、63bにネジ留めされている。このように片面基板に形成された第1および第2接続配線43、44に第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子を接続し、第1および第2接続配線43、44の配置位置において回路基板19をヒートシンクに固着された支柱63a、63bにネジ留めすることにより、第1〜第4コンデンサ11〜14の他方の端子をヒートシンクに電気的に接続することができる。これにより、第3の実施形態に係る電源装置と同様の効果を奏することができる。
The power supply device (not shown) according to the second modification is the same as the power supply device according to the third embodiment shown in FIGS. 15 and 16 except that the connection points of the
(第9の実施形態)
図30は、本発明の第9の実施形態に係る電源装置の回路図である。図31に示す電源装置9は、図10に示す電源装置4にヒートシンク91を追加したものである。ヒートシンク91は、筐体18に固着される。コンデンサ11〜14の接続点は筐体18に電気的に接続されるので、ヒートシンク91の電位はコンデンサ11〜14の接続点の電位と等しい。図31は、電源装置9の断面図である。電源装置9でも、コンデンサ11〜14、4本の電源配線21〜24、および、接続配線31は、図12に示すように接続される。
(Ninth embodiment)
FIG. 30 is a circuit diagram of a power supply device according to the ninth embodiment of the present invention. The
電源装置4と同様に、回路基板17はネジ61を用いて支柱63にネジ留めされ、支柱63の他端は筐体18に固着される。これにより、接続配線31とコンデンサ11〜14の他方の端子は、筐体18に電気的に接続される。パワーデバイス82をヒートシンク91に固定するために、パワーデバイス82のパッケージは貫通孔85を有し、ヒートシンク91には雌ネジを有する穴92が形成される。パワーデバイス82は、貫通孔85と穴92に挿入されたネジ87を用いてヒートシンク91にネジ留めされる。
Similar to the power supply device 4, the
ヒートシンク91が固着された筐体18は、ヒートシンク機能を有する。このようにコンデンサ11〜14の接続点をヒートシンク機能を有する筐体18に接続した電源装置9によれば、電源装置4と同様の効果を奏することができる。なお、本実施形態に係る電源装置9についても、図13および図14に示す電源装置5にヒートシンクを追加した変形例や、図15および図16に示す第3の実施形態に係る電源装置にヒートシンクを追加した変形例を構成することができる。
The
なお、以上に述べた各実施形態およびその変形例に係る電源装置の特徴をその性質に反しない限り任意に組み合わせて、各種の電源装置を構成することができる。例えば、第1の実施形態に係る電源装置1以外の電源装置が、第4〜第9の実施形態に係る電源装置の特徴を有していてもよい。また、ここまで、コモンモードノイズを抑制するために、Yコンデンサとして機能するコンデンサ11〜14を備えた電源装置について説明してきたが、コンデンサ11〜14に加えて、Xコンデンサとして機能するコンデンサを備えた電源装置を構成してもよい。Xコンデンサを設けることにより、ノーマルモードノイズを抑制することができる。
It should be noted that various power supply devices can be configured by arbitrarily combining the features of the power supply devices according to the above-described embodiments and modifications thereof as long as they do not contradict their properties. For example, a power supply device other than the
1〜9…電源装置
10、70…コンバータ
11〜14…コンデンサ
15、16…コモンモードチョークコイル
17、19…回路基板
18…筐体
21…L配線
22…N配線
23…P配線
24…G配線
31〜37、41〜48…接続配線
51〜54…スルーホール
61、87…ネジ
62、85、88…貫通孔
63…支柱
64、66…空中配線
65…テープ
67…2次側電解コンデンサ
68…シールド部材
69…スリット
81、91…ヒートシンク
82…パワーデバイス
83…ベース部分
84…突起部
86、92…穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-9 ...
Claims (27)
回路基板上に配置され、電圧を変換するコンバータと、
一方の端子が、前記第1〜第4端子と前記コンバータとを接続する第1〜第4電源配線にそれぞれ接続された第1〜第4コンデンサとを備え、
前記第1〜第4コンデンサは、前記回路基板上に近接して配置されており、
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、電気的に接続されていることを特徴とする、電源装置。 A power supply device that converts a voltage input from the first and second terminals and outputs the converted voltage from the third and fourth terminals,
A converter arranged on the circuit board and converting the voltage;
One terminal includes first to fourth capacitors respectively connected to first to fourth power supply wirings connecting the first to fourth terminals and the converter,
The first to fourth capacitors are arranged close to the circuit board,
The other terminal of said 1st-4th capacitor | condenser is electrically connected, The power supply device characterized by the above-mentioned.
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、前記回路基板に形成された接続配線に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 The circuit board is a double-sided board capable of forming wiring on both sides,
The power supply device according to claim 1, wherein the other terminals of the first to fourth capacitors are connected to a connection wiring formed on the circuit board.
前記回路基板は、前記接続配線の配置位置に形成された貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記ヒートシンクに固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする、請求項3に記載の電源装置。 A heat sink,
The circuit board has a through hole formed at an arrangement position of the connection wiring, a female screw is formed at one end using a screw inserted into the through hole, and the other end is fixed to the heat sink. The power supply device according to claim 3, wherein the power supply device is screwed to a metal column.
前記回路基板は、前記重なり部分に形成された貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記ヒートシンクに固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする、請求項7に記載の電源装置。 A heat sink,
The circuit board has a through hole formed in the overlapping portion, and a screw inserted into the through hole is formed with a female screw at one end and the other end fixed to the heat sink. The power supply device according to claim 7, wherein the power supply device is screwed to the support column.
前記第1および第2コンデンサの他方の端子は、前記回路基板に形成された第1接続配線に接続され、
前記第3および第4コンデンサの他方の端子は、前記回路基板に形成された第2接続配線に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 The circuit board is a single-sided board capable of forming wiring on one side,
The other terminals of the first and second capacitors are connected to a first connection wiring formed on the circuit board,
2. The power supply device according to claim 1, wherein the other terminals of the third and fourth capacitors are connected to a second connection wiring formed on the circuit board.
前記回路基板は、前記第1および第2接続配線の配置位置にそれぞれ貫通孔を有し、前記貫通孔に挿入されたネジを用いて、一端に雌ネジが形成され、他端が前記ヒートシンクに固着された金属製の支柱にネジ留めされていることを特徴とする、請求項11に記載の電源装置。 A heat sink,
The circuit board has through holes at the arrangement positions of the first and second connection wirings, and a female screw is formed at one end using a screw inserted into the through hole, and the other end is formed on the heat sink. The power supply device according to claim 11, wherein the power supply device is screwed to a fixed metal post.
前記第1〜第4電源配線と前記接続配線は、前記回路基板上に安全規格を満たす距離を空けて配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 In the circuit board, one or more connection wirings are formed to connect the other terminals of the first to fourth capacitors,
2. The power supply device according to claim 1, wherein the first to fourth power supply wirings and the connection wiring are arranged on the circuit board with a distance satisfying a safety standard.
前記第2コンデンサは、前記共通コンデンサを含めて、直列に接続された2個のコンデンサで構成されていることを特徴とする、請求項15に記載の電源装置。 The first capacitor includes two capacitors connected in series, including a common capacitor,
The power supply device according to claim 15, wherein the second capacitor includes two capacitors connected in series including the common capacitor.
前記第3および第4電源配線上に設けられた第2コモンモードチョークコイルとをさらに備え、
前記第1および第2コモンモードチョークコイルは、少なくとも一組の端子の位置を揃えて配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 A first common mode choke coil provided on the first and second power supply wirings;
A second common mode choke coil provided on the third and fourth power supply wirings,
2. The power supply device according to claim 1, wherein the first and second common mode choke coils are arranged such that positions of at least one pair of terminals are aligned.
前記第2コモンモードチョークコイルは、強化絶縁用のテープによって覆われ、二重絶縁された空中配線に接続された状態で前記回路基板の外部に設けられていることを特徴とする、請求項19に記載の電源装置。 The first common mode choke coil is disposed on the circuit board;
The second common mode choke coil is provided outside the circuit board in a state of being covered with a reinforced insulating tape and connected to a double insulated air wiring. The power supply device described in 1.
前記第3および第4電源配線上に設けられた第2コモンモードチョークコイルとをさらに備え、
前記第1および第2電源配線のうち前記第2コモンモードチョークコイルの配置位置に対応する部分を第1部分、前記第3および第4電源配線のうち前記第1コモンモードチョークコイルの配置位置に対応する部分を第2部分としたとき、前記第1コモンモードチョークコイルと前記第1部分、および、前記第2コモンモードチョークコイルと前記第2部分の少なくとも一方は、電気的にシールドされていることを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 A first common mode choke coil provided on the first and second power supply wirings;
A second common mode choke coil provided on the third and fourth power supply wirings,
A portion of the first and second power supply wirings corresponding to the arrangement position of the second common mode choke coil is a first portion, and a part of the third and fourth power supply wirings is an arrangement position of the first common mode choke coil. When the corresponding portion is the second portion, at least one of the first common mode choke coil and the first portion and the second common mode choke coil and the second portion is electrically shielded. The power supply device according to claim 1, wherein:
前記回路基板は、前記第3および前記第4電源配線と前記コモンモードチョークコイルとの間にスリットを有することを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 A common mode choke coil provided on the first and second power supply lines and disposed on the circuit board;
2. The power supply device according to claim 1, wherein the circuit board has a slit between the third and fourth power supply wirings and the common mode choke coil. 3.
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、前記筐体に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 The circuit board is housed in a metal casing,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the other terminals of the first to fourth capacitors are electrically connected to the casing.
前記第1〜第4コンデンサの他方の端子は、前記ヒートシンクに電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 A heat sink,
The power supply device according to claim 1, wherein the other terminals of the first to fourth capacitors are electrically connected to the heat sink.
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