JP2810452B2 - Switching power supply - Google Patents
Switching power supplyInfo
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- JP2810452B2 JP2810452B2 JP1283314A JP28331489A JP2810452B2 JP 2810452 B2 JP2810452 B2 JP 2810452B2 JP 1283314 A JP1283314 A JP 1283314A JP 28331489 A JP28331489 A JP 28331489A JP 2810452 B2 JP2810452 B2 JP 2810452B2
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
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- Filters And Equalizers (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は小型薄型化を実現したスイッチング電源装置
に関する。The present invention relates to a switching power supply device that is small and thin.
(ロ)従来の技術 スイッチング電源は第18図に示すように、商用交流電
源を直接整流平滑回路(111)で直流に変換し、発振回
路(121)からの高周波例えば100KHz〜500KHzのパルス
でスイッチングトランジスタ(131)をスイッチング
し、スイッチングトランジスタ(131)のコレクタ負荷
であるフェライトトランス(141)の2次側より出力電
圧を得るものである。2次側の出力電圧は2次側の整流
電圧の変動を誤差増幅器(151)で検出し、この出力を
ホトカブラを介してパルス幅変調回路(161)に印加
し、発振器(121)からの高周波基準パルスをパルス幅
変調させて安定化のフィードバック制御系を形成してい
る。(B) Conventional technology As shown in Fig. 18, a switching power supply directly converts a commercial AC power supply into a direct current by a rectifying and smoothing circuit (111), and switches by a high frequency, for example, a pulse of 100KHz to 500KHz from an oscillation circuit (121). The transistor (131) is switched, and an output voltage is obtained from a secondary side of a ferrite transformer (141) which is a collector load of the switching transistor (131). The output voltage of the secondary side is detected by a variation of the rectified voltage on the secondary side by an error amplifier (151), and the output is applied to a pulse width modulation circuit (161) via a photocabler. The reference pulse is pulse width modulated to form a stabilizing feedback control system.
かかるスイッチング電源は、従来の低周波トランスを
小型軽量の高周波トランス(141)に置換でき、電源装
置の小型軽量化に大いに寄与するのである。この様なス
イッチング電源は、例えば実公昭62−19107号公報(H02
M 3/335)に記載されている。Such a switching power supply can replace a conventional low-frequency transformer with a small and lightweight high-frequency transformer (141), which greatly contributes to a reduction in the size and weight of the power supply device. Such a switching power supply is disclosed, for example, in Japanese Utility Model Publication No. 62-19107 (H02).
M 3/335).
しかしながらスイッチング電源にはスイッチングノイ
ズを発生させる宿命があり、このノイズが商用交流電源
ACラインに重畳して他の機器に影響を及ぼさないよう何
らかのノイズ対策が不可欠となる。この対策として、ス
イッチング周波数およびその高調波を除去するためにノ
イズフィルタとなるチョークコイルを電源回路に挿入す
る。However, switching power supplies are destined to generate switching noise, and this noise is
Some sort of noise countermeasure is indispensable so that it does not affect other equipment by superimposing it on the AC line. As a countermeasure, a choke coil serving as a noise filter is inserted into the power supply circuit to remove the switching frequency and its harmonics.
一般的ノイズフィルタの回路は、第18図に示すように
商用交流電源(101)と整流平滑回路(111)との間に挿
入される。Lはコモンモードチョークコイルであり、C1
はノーマルモードノイズ低減用コンデンサであり、C2,C
3はコモンモードおよびノーマルモードの両モードのノ
イズ低減用コンデンサである。The circuit of a general noise filter is inserted between a commercial AC power supply (101) and a rectifying / smoothing circuit (111) as shown in FIG. L is a common mode choke coil, C1
Is a normal mode noise reduction capacitor, C2, C
Reference numeral 3 denotes a capacitor for reducing noise in both the common mode and the normal mode.
小型のコモンモードチョークコイルとしては、例えば
特開昭62−53013号公報(H03H 7/09)等で示されてい
る。A small common mode choke coil is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-53013 (H03H 7/09).
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来より既製のチョークコイルは、い
ずれもある程度の厚みを有し、表面実装を要するハイブ
リッド型集積回路には不向きである難点があった。その
ため、ダイオードブリッジ回路以降の後段回路のみを小
型薄型化したもの、または前記後段回路と前記ダイオー
ドブリッジ回路等の前段回路の一部を1パッケージ化し
たものは実現可能であったが、前記ノイズフィルタを収
納できないので、スイッチング電源回路全てを1パッケ
ージ化したものは存在しなかった。従って、前記ノイズ
フィルタが外付けとなるので、電子機器の小型薄型化の
要求を十分に満足できない欠点があった。(C) Problems to be Solved by the Invention However, conventional choke coils each have a certain thickness, and have a drawback that they are not suitable for hybrid integrated circuits requiring surface mounting. For this reason, it has been possible to realize a circuit in which only the subsequent circuit after the diode bridge circuit is reduced in size and thickness or a circuit in which the latter circuit and a part of the preceding circuit such as the diode bridge circuit are integrated into one package. Therefore, there is no switching power supply circuit in which all the switching power supply circuits are packaged in one package. Therefore, since the noise filter is provided externally, there is a drawback that the demand for a smaller and thinner electronic device cannot be sufficiently satisfied.
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は上記従来の欠点に鑑み成されたもので、ノイ
ズフィルタ回路を構成するデータフィルタ(11)を、前
記前段回路の薄型パルストランス(14)やチョークコイ
ル(16)の厚みと同程度に小型薄型化し、前記前段回路
と前記後段回路を構成する全ての回路部品を同一絶縁金
属基板(1)上に集積化し且つ金属製の固定部材を介し
て金属製のケース材を用いて前段回路と後段回路を密封
してスイッチング電源装置の小型薄型化を実現するもの
である。(D) Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional drawbacks, and the data filter (11) constituting the noise filter circuit is replaced with the thin pulse transformer (14) or choke of the preceding stage circuit. The circuit is reduced in size and thickness to about the same as the thickness of the coil (16), and all the circuit components constituting the former-stage circuit and the latter-stage circuit are integrated on the same insulated metal substrate (1), and the metal is fixed via a metal fixing member. The first and second circuits are hermetically sealed using a case material made of the same, thereby realizing a small and thin switching power supply device.
(ホ)作用 本発明によれば、ノイズフィルタ回路用電子部品のデ
ータフィルタ(11)を薄型化することによって他のパル
ストランス(14)、チョークコイル(16)、第1の平滑
コンデンサ(12)、ノイズフィルタ(9)等の従来から
薄型であった部品との高さをそろえることができ、その
ためノイズフィルタ回路をも同一基板上に収納できる。
従ってスイッチング電源装置全体を小型薄型化できる。(E) Function According to the present invention, another pulse transformer (14), a choke coil (16), and a first smoothing capacitor (12) are obtained by thinning the data filter (11) of the electronic component for the noise filter circuit. In addition, the height of a conventionally thin component such as the noise filter (9) can be made uniform, so that the noise filter circuit can be housed on the same substrate.
Therefore, the entire switching power supply device can be reduced in size and thickness.
更に本発明では金属製の固定部材を介してケース材で
前段および後段回路が完全に密封されているので完全シ
ールドされた構造を有す。Further, the present invention has a completely shielded structure because the front and rear circuits are completely sealed by the case material via the metal fixing member.
更に本発明では基板の周端辺に固定部材が配置されて
いるため基板の反を防止できる。Further, in the present invention, since the fixing member is arranged on the peripheral edge of the substrate, the substrate can be prevented from being bent.
(ヘ)実施例 本発明のスイッチング電源装置は、第1図に示す如
く、比較的大型の絶縁基板(1)と、その絶縁基板
(1)上に形成された所望形状の導電路(2)に搭載さ
れた複数の電子部品より成る前段回路(6)および後段
回路(7)と、前段回路(6)および後段回路(7)を
完全に密封するケース材(19)とから構成されている。(F) Embodiment As shown in FIG. 1, the switching power supply of the present invention comprises a relatively large insulating substrate (1) and a conductive path (2) having a desired shape formed on the insulating substrate (1). A front circuit (6) and a rear circuit (7) composed of a plurality of electronic components mounted on the first circuit, and a case material (19) for completely sealing the front circuit (6) and the rear circuit (7). .
絶縁基板(1)(以下基板という)は20cm×30cmサイ
ズの比較的大型の基板が用いられる。基板(1)として
は例えば、フェノール基板、ガラスエポキシ基板あるい
は絶縁処理された金属基板が用いられる。本実施例では
熱放散性の優れた金属製のアルミニウム基板が用いら
れ、その表面には周知の陽極酸化技術によって酸化アル
ミニウム膜がコーティングされている。本実施例で用い
られる基板(1)の厚みは放熱を考慮して1mm〜4mmの比
較的肉厚の基板が選択して用いられている。As the insulating substrate (1) (hereinafter referred to as a substrate), a relatively large substrate having a size of 20 cm × 30 cm is used. As the substrate (1), for example, a phenol substrate, a glass epoxy substrate, or an insulated metal substrate is used. In this embodiment, a metal aluminum substrate having excellent heat dissipation is used, and the surface thereof is coated with an aluminum oxide film by a known anodic oxidation technique. The thickness of the substrate (1) used in the present embodiment is selected from a relatively thick substrate of 1 mm to 4 mm in consideration of heat radiation.
基板(1)の一主面には10〜70μ厚のエポキシあるい
はポリイミド等の絶縁樹脂層(図示しない)が貼着さ
れ、更にその絶縁樹脂上には10〜105μ厚の銅箔(図示
しない)が絶縁樹脂層と同時にローラーあるいはホット
プレス等の手段により貼着されている。なお、基板
(1)上に貼着される銅箔は基板(1)の全域に亘って
一定の厚みを有するかもしくは部分的に銅箔の厚みを異
ならしめて貼着する様に設計される。本実施例では比較
的大きな電流容量および作業性を考慮するし基板(1)
全域に亘って70μの銅箔が貼着されているものとする。An insulating resin layer (not shown) of 10 to 70 μ thick epoxy or polyimide is adhered to one main surface of the substrate (1), and a 10 to 105 μ thick copper foil (not shown) is further formed on the insulating resin. Are attached together with the insulating resin layer by means such as a roller or a hot press. The copper foil to be adhered on the substrate (1) is designed to have a constant thickness over the entire area of the substrate (1) or to be adhered by partially varying the thickness of the copper foil. In this embodiment, a relatively large current capacity and workability are taken into consideration, and the substrate (1) is used.
It is assumed that a copper foil of 70 μm is adhered over the entire area.
基板(1)の一主面上に設けられた銅箔表面上にはス
クリーン印刷によって所望形状の導電路を露出してレジ
ストでマスクされ、貴金属(金、銀、白金)メッキ層が
銅箔表面にメッキされる。然る後、レジストを除去して
貴金属メッキ層をマスクして銅箔のエッチングを行い所
望の導電路(2)が形成される。On the copper foil surface provided on one main surface of the substrate (1), a conductive path of a desired shape is exposed by screen printing and masked with a resist, and a noble metal (gold, silver, platinum) plating layer is coated on the copper foil surface. Is plated. Thereafter, the resist is removed, the noble metal plating layer is masked, and the copper foil is etched to form a desired conductive path (2).
導電路(2)上には複数の電子部品が搭載され交流電
源を整流する前段回路(6)と、その前段回路(6)に
よって整流された電源を所定の出力電源に変換する後段
回路(7)が同一平面上に形成されている。A pre-stage circuit (6) on which a plurality of electronic components are mounted on the conductive path (2) to rectify the AC power, and a post-stage circuit (7) for converting the power rectified by the pre-stage circuit (6) to a predetermined output power. ) Are formed on the same plane.
前段回路(6)を構成する主な電子部品は、コンデン
サ(8)と、このコンデンサ(8)とLC共振フィルタ回
路を構成してスイッチング部分の10K〜500Kの比較的低
い周波数のノイズを除去するためのノイズフィルタ
(9)と、交流電源を直流電源に整流する整流回路(1
0)とから構成されている。The main electronic components constituting the pre-stage circuit (6) are a capacitor (8), and a capacitor (8) and an LC resonance filter circuit are formed to remove relatively low frequency noise of 10K to 500K in a switching portion. Filter (9) and a rectifier circuit (1) for rectifying AC power to DC power.
0).
以下に前段回路(6)の各主部品について説明する。 Hereinafter, each main component of the preceding circuit (6) will be described.
コンデンサ(8)は第1図からは明らかでないが16mm
×25mm×8mmの直方体形状であり、コンデンサ(8)の
端子が導電路(2)に半田で接続される。The capacitor (8) is not clear from FIG.
It has a rectangular parallelepiped shape of × 25 mm × 8 mm, and the terminals of the capacitor (8) are connected to the conductive path (2) by soldering.
ノイズフィルタ(9)は第2図および第3図に示す如
く、絶縁導体(9a)をスパイラル状に巻回し絶縁薄板
(9b)(9c)で挾持され且つその中央部付近で帯状にフ
ェライト(9d)を配置して形成される。その形状は32mm
×50mm×9mmの扁平直方体形状であり、4コーナに設け
られた端子(9e)が導電路(2)に半田で接続される。As shown in FIGS. 2 and 3, the noise filter (9) is formed by spirally winding an insulated conductor (9a), sandwiched by insulating thin plates (9b) and (9c), and forming a band of ferrite (9d) near the center thereof. ) Is formed. Its shape is 32mm
It has a flat rectangular parallelepiped shape of × 50 mm × 9 mm, and terminals (9e) provided at four corners are connected to the conductive path (2) by soldering.
整流回路(10)は周知の如く、ダイオード部品がブリ
ッジ構成をなす様に導電路(2)と半田で接続される。As is well known, the rectifier circuit (10) is soldered to the conductive path (2) so that the diode components form a bridge configuration.
次に後段回路(7)を構成する主な電子部品はノイズ
フィルタ(9)で除去されない外来ノイズを含む高周波
および低周波のノイズを除去するデータフィルタ(11)
と、整流回路(10)で整流された直流電源を平滑する第
1の平滑コンデンサ(12)と、パルストランス(14)の
1次巻線に流れる電流をスイッチングコントロールする
スイッチングIC(13)と、1次巻線および2次巻線を備
えたパルストランス(14)と、パルストランス(14)よ
り変換された2次巻線側の出力を整流する整流ダイオー
ド(15)と、パルストランス(14)から出力された励磁
電流を蓄積し外部の負荷へエネルギーを放出するチョー
クコイル(16)と、チョークコイル(16)を介してリッ
プル成分を含んだリップル電流を平滑する第2の平滑コ
ンデンサ(20)とから構成されている。Next, the main electronic components constituting the post-stage circuit (7) are data filters (11) for removing high-frequency and low-frequency noises including external noises not removed by the noise filter (9).
A first smoothing capacitor (12) for smoothing the DC power rectified by the rectifier circuit (10), a switching IC (13) for switching and controlling the current flowing through the primary winding of the pulse transformer (14), A pulse transformer (14) having a primary winding and a secondary winding, a rectifier diode (15) for rectifying an output on the secondary winding side converted by the pulse transformer (14), and a pulse transformer (14) Choke coil (16) for accumulating the exciting current output from the controller and releasing energy to an external load, and a second smoothing capacitor (20) for smoothing a ripple current including a ripple component via the choke coil (16) It is composed of
以下に後段回路(7)の各主部品について説明する。 Hereinafter, each main component of the subsequent circuit (7) will be described.
本発明で最大の特徴とするところはデータフィルタ
(11)である。以下にそのデータフィルタ(11)につい
て詳述に説明する。The most significant feature of the present invention is the data filter (11). Hereinafter, the data filter (11) will be described in detail.
第4図はデータフィルタ(11)の上面図であり、第5
図は扁平フェライトコアの側面図であり、第6図A,Bは
絶縁被覆した導体の上面図およびその断面図である。FIG. 4 is a top view of the data filter (11), and FIG.
The figure is a side view of a flat ferrite core, and FIGS. 6A and 6B are a top view and a cross-sectional view of a conductor coated with insulation.
データフィルタ(11)は、扁平フェライトコア(11
a)と、絶縁被覆した複数本の箔状導体(11b)とで構成
されている。The data filter (11) is a flat ferrite core (11
a) and a plurality of foil-shaped conductors (11b) coated with insulation.
扁平フェライトコア(11a)は、同一特性を有する均
一のフェライト材料(例えば日本フェライト社のGP−
7)を焼成して形成される。形状は扁平で直方体であ
り、貫通孔(11c)は薄い側面に直交するように延在さ
れている。貫通孔(11c)は1以上形成されるが、電源
ラインに挿入される用途から2個離間して設けられるの
が通常である。従って図面では貫通孔(11c)を2個有
する扁平フェライトコア(11a)が示されている。この
図面を参照すると、フェライトコア(11a)は46mm×30m
m×8mmの扁平直方体形状であり、貫通孔(11c)は46mm
×8mmの側面から対向面まで直線状に延在され、8mmの厚
みの中央に位置している。貫通孔(11c)の断面は13mm
×0.6mmであり、両貫通孔(11c)(11c)間は8mmほど離
している。この貫通孔(11c)は4mmの厚みのフェライト
板に0.3mmの深さの溝を形成したのち、2枚のフェライ
ト板を貼り合わせて形成される。The flat ferrite core (11a) is made of a uniform ferrite material having the same characteristics (eg, Nippon Ferrite GP-
7) is formed by firing. The shape is flat and rectangular parallelepiped, and the through hole (11c) extends so as to be orthogonal to the thin side surface. Although one or more through-holes (11c) are formed, two or more through-holes (11c) are usually provided apart from each other in order to be inserted into a power supply line. Therefore, in the drawing, a flat ferrite core (11a) having two through holes (11c) is shown. Referring to this drawing, the ferrite core (11a) is 46mm x 30m
m × 8mm flat rectangular parallelepiped shape, 46mm through hole (11c)
It extends linearly from the side surface of × 8 mm to the opposing surface, and is located at the center of the thickness of 8 mm. The cross section of the through hole (11c) is 13mm
× 0.6 mm, and the distance between both through holes (11c) (11c) is about 8 mm. This through hole (11c) is formed by forming a groove of 0.3 mm depth in a 4 mm thick ferrite plate and then bonding two ferrite plates together.
複数本の導体(11b)は、錫メッキ軟銅平角線(11e)
を複数本平行に延在させ、ポリエステル(11f)でサン
ドイッチして接着して形成されている。錫メッキ軟銅平
角線(11e)は1つの導体(11b)当り4本とし、厚み0.
1mmで幅1.27mmのものを用い、線間ピッチは2.54mmに配
置した。従って導体(11b)の仕上がり厚はポリエステ
ル(11f)を加えて、0.43mmになっている。Multiple conductors (11b) are tinned annealed copper flat wire (11e)
Are extended in parallel, sandwiched and adhered with polyester (11f). The number of tin-plated annealed copper rectangular wires (11e) is four per conductor (11b), and the thickness is 0.
1 mm and 1.27 mm width were used, and the line pitch was arranged at 2.54 mm. Therefore, the finished thickness of the conductor (11b) is 0.43 mm including the polyester (11f).
この導体(11b)は貫通孔(11c)に1枚ずつ挿入さ
れ、導体(11b)の両端はフェライトコア(11a)より突
出している。さらに導体(11b)端部の錫メッキ軟銅平
角線(11e)は露出されており、データフィルタと他の
回路との接続に用いられる。The conductor (11b) is inserted one by one into the through hole (11c), and both ends of the conductor (11b) protrude from the ferrite core (11a). Furthermore, the tin-plated annealed copper flat wire (11e) at the end of the conductor (11b) is exposed and used for connecting the data filter to other circuits.
次にこのデータフィルタ(11)の等価回路図を第7図
に示す。このデータフィルタ(11)は導体(11b)とフ
ェライトコア(11a)間で形成されるL成分とポリエス
テル(11f)を誘電体層として導体(11b)とフェライト
コア(11a)間で形成されるC成分とを有する。しかも
このC成分はL成分とフェライトグランド(FG)間に挿
入されるため、コモンモードノイズ低減用コンデンサと
しての働きを有する。本実施例ではこのL成分は約2μ
H、C成分は5〜25PFを得ている。Next, FIG. 7 shows an equivalent circuit diagram of the data filter (11). This data filter (11) uses a polyester (11f) and an L component formed between the conductor (11b) and the ferrite core (11a) as a dielectric layer to form a C formed between the conductor (11b) and the ferrite core (11a). And components. Moreover, since the C component is inserted between the L component and the ferrite ground (FG), it has a function as a common mode noise reduction capacitor. In this embodiment, the L component is about 2 μm.
H and C components have obtained 5 to 25 PF.
さらに第8図および第9図に本発明によるデータフィ
ルタの特性を示す。第8図は第4図に具体的に説明した
データフィルタ(11)のインダクタンスの周波数特性を
示し、インダクタンスは約3MHzまで平担に約2μHであ
り、10MHzでも約0.7μHを有している。一方、第9図は
同様にインピーダンスの周波数特性であり、約3MHzより
急峻に立ち上がっている。この結果、このデータフィル
タ(11)は50Hz〜約20MHzの広帯域に渡ってフィルタ効
果を有し、スイッチング周波数500KHzのスイッチング電
源においても500KHzとその高調波のスイッチングノイズ
を確実に除去できる。8 and 9 show the characteristics of the data filter according to the present invention. FIG. 8 shows the frequency characteristic of the inductance of the data filter (11) specifically described in FIG. 4. The inductance is approximately 2 μH up to approximately 3 MHz, and has approximately 0.7 μH even at 10 MHz. On the other hand, FIG. 9 shows the frequency characteristic of the impedance, which rises sharply from about 3 MHz. As a result, the data filter (11) has a filter effect over a wide band of 50 Hz to about 20 MHz, and can reliably remove switching noise of 500 KHz and its harmonics even in a switching power supply having a switching frequency of 500 KHz.
ところで、このデータフィルタ(11)を基板(1)上
に搭載する場合は導体(11b)の先端部と導電路(2)
とを半田で固着することで行われる。更に述べると、導
体(11b)は電源ラインとなる導電路(2)間を接続す
る様にデータフィルタ(11)が面実装されることにな
る。尚、データフィルタ(11)の高さは、ノイズフィル
タ(9)、第1の平滑コンデンサ(12)、パルストラン
ス(14)、チョークコイル(16)等が実現可能な高さと
ほぼ同じ高さに設定されている。When the data filter (11) is mounted on the substrate (1), the tip of the conductor (11b) and the conductive path (2)
Is fixed by soldering. More specifically, the data filter (11) is surface-mounted so that the conductor (11b) connects between the conductive paths (2) serving as power supply lines. The height of the data filter (11) should be approximately the same as the height that can be realized by the noise filter (9), the first smoothing capacitor (12), the pulse transformer (14), the choke coil (16), and the like. Is set.
第1の平滑コンデンサ(12)は70mm×100mm×6mmサイ
ズの薄型の電解コンデンサが用いられ上述した導体(11
b)で近傍の導電路(2)と接続される。更に述べると
第1の平滑コンデンサ(12)は第10図に示す如く、コン
デンサ(12a)上面には接続ピン(図示しない)が上方
に向いて設けられている。コンデンサ(12a)上には接
続ピンと対応するスルーホールを有した絶縁板(12b)
が配置される。絶縁板(12b)の上面にはスルーホール
から延在された接続用の導電パターン(12c)が形成さ
れている。スルーホールに半田が被覆されるとコンデン
サ(12)と導体パターン(12c)とが電気的に一体化さ
れ導電路(2)と接続する接続用の導体パターン(12
c)が上面側に配置されることになる。As the first smoothing capacitor (12), a thin electrolytic capacitor having a size of 70 mm × 100 mm × 6 mm is used.
In b), it is connected to the nearby conductive path (2). More specifically, as shown in FIG. 10, the first smoothing capacitor (12) has a connection pin (not shown) provided on the upper surface of the capacitor (12a) facing upward. Insulation plate (12b) with through holes corresponding to the connection pins on the capacitor (12a)
Is arranged. A conductive pattern (12c) for connection extending from the through hole is formed on the upper surface of the insulating plate (12b). When the through-hole is covered with solder, the capacitor (12) and the conductor pattern (12c) are electrically integrated and connected to the conductive path (2).
c) will be arranged on the upper surface side.
スイッチングIC(13)は第11図に示す如く、絶縁処理
されたアルミニウム基板(13a)上にエポキシあるいは
ポリイミド等の絶縁樹脂層(13b)を介して所望形状に
形成された導電路(13c)上にパワートランジスタ(13
d)、トランジスタ、チップ抵抗、およびチップコンデ
ンサ等の複数の回路素子(13e)が固着されて構成され
る。アルミニウム基板(13a)上に搭載されたパワート
ランジスタ(13d)および複数の回路素子(13e)はエポ
キシ系の樹脂(13f)によって被覆処理されている。本
実施例で用いられるアルミニウム基板(13a)は30mm×6
0mmのサイズを有している。また、基板(13a)の一周端
部には外部リードが導出されている。As shown in FIG. 11, the switching IC (13) has a conductive path (13c) formed in a desired shape on an insulated aluminum substrate (13a) via an insulating resin layer (13b) such as epoxy or polyimide. Power transistor (13
d), a plurality of circuit elements (13e) such as transistors, chip resistors, and chip capacitors are fixed. The power transistor (13d) and the plurality of circuit elements (13e) mounted on the aluminum substrate (13a) are coated with an epoxy resin (13f). The aluminum substrate (13a) used in this example is 30 mm x 6
It has a size of 0mm. Further, external leads are led out from one peripheral end of the substrate (13a).
スイッチングIC(13)は最っとも発熱を有するもので
あり、基板(1)上に搭載する場合はその発熱の熱分散
を考慮して基板(1)の略中央付近に搭載する様に設計
される。The switching IC (13) generates the most heat, and when mounted on the board (1), it is designed to be mounted near the center of the board (1) in consideration of the heat distribution of the heat. You.
スイッチングIC(13)を基板(1)に搭載する場合
は、第11図の如く、基板(1)上にスイッチングIC(1
3)の相対向する周端辺より突出する導体(13g)を設け
ておき、Z型の取付金具(13h)でスイッチングIC(1
3)の周端辺を固定し導体(13g)と金具(13h)とを半
田付けして一体化する。即ち、スイッチングIC(13)は
別工程であらかじめ形成されており、基板(1)上に平
面的に搭載した後にスイッチングIC(13)の外部リード
と導電路(2)を半田で接続する。When the switching IC (13) is mounted on the board (1), as shown in FIG. 11, the switching IC (1) is mounted on the board (1).
A conductor (13g) protruding from the opposing peripheral edges of 3) is provided, and the switching IC (1h) is mounted with a Z-shaped mounting bracket (13h).
Fix the peripheral edge of 3), solder the conductor (13g) and the bracket (13h) and integrate them. That is, the switching IC (13) is formed in advance in a separate process, and after mounting on the substrate (1) in a plane, the external leads of the switching IC (13) and the conductive path (2) are connected by soldering.
基板(1)の略中央部に配置されたスイッチングIC
(13)の隣接する周辺には後述するパルストランス(1
4)およびチョークコイル(16)等のある程度発熱を有
する部品が配置され各部品の発熱を基板を用いて効率よ
く放熱される様に設計されている。Switching IC located approximately in the center of the board (1)
In the vicinity of (13), a pulse transformer (1
Parts having a certain degree of heat generation, such as 4) and a choke coil (16), are arranged so that heat generated by each part is efficiently radiated using a substrate.
パルストランス(14)は第12図および第13図に示す如
く、蛇腹状に形成された金属箔(14a)と絶縁層(図示
しない)を複数層に積層しフェライトコア(14b)で挾
持する様に形成される。即ち、金属箔(14a)は1次巻
線用(14a′)、2次巻線用(14a″)およびスイッチン
グIC(13)の補助電源の補助巻線(14a)の夫々の巻
線が絶縁層を介して形成され、夫々の巻線から接続用端
子(14b′)(14b″)(14b)が導出され所定の導電
路(2)と接続される。図中からはあきらかではないが
このパルストランス(14)のサイズは30mm×60mm×8mm
の扁平直方体形状である。As shown in FIGS. 12 and 13, the pulse transformer (14) is formed by laminating a metal foil (14a) formed in a bellows shape and an insulating layer (not shown) in a plurality of layers and sandwiching them by a ferrite core (14b). Formed. That is, the metal foil (14a) is insulated from the primary winding (14a '), the secondary winding (14a "), and the auxiliary winding (14a) of the auxiliary power supply of the switching IC (13). The connection terminals (14b ′), (14b ″), and (14b) are formed from the respective windings and are connected to a predetermined conductive path (2). Although it is not clear from the figure, the size of this pulse transformer (14) is 30mm x 60mm x 8mm
In the shape of a flat rectangular parallelepiped.
整流ダイオード(15)はパルストランス(14)の出力
を整流するものであるだけでよいため通常の電子部品ダ
イオードが用いられる。Since the rectifier diode (15) only needs to rectify the output of the pulse transformer (14), a normal electronic component diode is used.
チョークコイル(16)は第14図および第15図に示す如
く、パルストランス(14)と同様に蛇腹状に形成された
金属箔(16a)と絶縁層(図示しない)を複数層に積層
しフェライトコア(16b)で挾持する様に形成される。
金属箔(16a)の両端には接続用端子(16c)が導出され
所定の導電路(2)と接続される。チョークコイル(1
6)の大きさは図中から明らかでないが25mm×60mm×8mm
の扁平直方体形状である。As shown in FIGS. 14 and 15, the choke coil (16) is formed by laminating a metal foil (16a) formed in a bellows shape and an insulating layer (not shown) in a plurality of layers, like the pulse transformer (14). It is formed so as to be clamped by the core (16b).
Connection terminals (16c) are led out from both ends of the metal foil (16a) and connected to a predetermined conductive path (2). Choke coil (1
The size of 6) is not clear from the figure, but 25mm x 60mm x 8mm
In the shape of a flat rectangular parallelepiped.
第2の平滑コンデンサ(20)はダイオード(15)と同
様に小型の部品より構成されている。The second smoothing capacitor (20) is composed of small components like the diode (15).
ところで、前段回路(6)および後段回路(7)が形
成された基板(1)上にはAC入力を行う外部コネクタ
(17)が接続される。An external connector (17) for performing AC input is connected to the substrate (1) on which the former-stage circuit (6) and the latter-stage circuit (7) are formed.
外部コネクタ(17)はエポキシ樹脂等の絶縁樹脂板
(17c)で形成され、基板(1)に固着する固着領域(1
7a)と外部回路と接続されるコネクタ領域(17b)とを
有している。固着領域(17a)の周端辺には複数のスル
ーホール(17d)が形成されており、そのスルーホール
(17d)を複数個含む様にその両面には導体(17e)(17
e′)が形成されている。この導体(17e)(17e′)が
延在されるコネクタ領域(17b)上には各導体(17e)
(17e′)から延在された複数の接続端子(17f)(17
f′)が形成されている。接続端子(17f)は交流電源用
の端子であり、接続端子(17f′)はフレームグランド
(アース)用のグランド端子である。The external connector (17) is formed of an insulating resin plate (17c) such as an epoxy resin, and has a fixing region (1) fixed to the substrate (1).
7a) and a connector area (17b) connected to an external circuit. A plurality of through holes (17d) are formed on the peripheral edge of the fixing region (17a), and conductors (17e) (17) are formed on both surfaces so as to include a plurality of the through holes (17d).
e ′) is formed. Each conductor (17e) is placed on the connector area (17b) where the conductors (17e) and (17e ') extend.
(17e ') and a plurality of connection terminals (17f) (17
f ′) is formed. The connection terminal (17f) is a terminal for AC power supply, and the connection terminal (17f ') is a ground terminal for frame ground (earth).
外部コネクタ(17)を基板(1)上に固着する場合コ
ネクタ領域(17b)を突出する様に配置して半田で固着
する。このとき、半田は毛細管現象でスルーホール(17
d)内に充填されるので基板(1)と外部コネクタ(1
7)は少ないスペースで強固に固着されることになる。
この様に本発明の外部コネクタ(17)を用いれば金属基
板(1)にコネクタ端子を容易にしかも少ないスペース
で強固に固着することができる。When the external connector (17) is fixed on the substrate (1), the connector area (17b) is arranged so as to protrude and fixed by soldering. At this time, the solder becomes a through hole (17
d) The board (1) and external connector (1
7) is firmly fixed in a small space.
As described above, by using the external connector (17) of the present invention, the connector terminal can be easily and firmly fixed to the metal substrate (1) in a small space.
一方、外部コネクタ(17)が固着された基板(1)の
反対の周端部には図示されないが外部の負荷へ出力電源
を供給するリード線が固着されている。On the other hand, a lead wire (not shown) for supplying output power to an external load is fixed to the opposite peripheral end of the substrate (1) to which the external connector (17) is fixed.
ところで、上述した基板(1)は固定部材(18)を介
してケース材(19)と一体化される。By the way, the above-mentioned substrate (1) is integrated with the case material (19) via the fixing member (18).
第1図Bは本実施例で用いられる固定部材(18)を示
す斜視図である。本実施例の固定部材(18)はアルミニ
ウム製の固定部材(18a)と樹脂製の固定部材(18b)の
2種類を組合せて用いられる。FIG. 1B is a perspective view showing a fixing member (18) used in this embodiment. The fixing member (18) of the present embodiment is used by combining two types of a fixing member (18a) made of aluminum and a fixing member (18b) made of resin.
夫々の固定部材(18a)(18b)は基板(1)が大型サ
イズであるために発生するそりを防止するために基板
(1)の周端辺に配置される。このとき、アルミニウム
製の固定部材(18a)は外部コネクタ(17)および外部
リード線が固着されていない方へ配置され、樹脂製の固
定部材(18b)は外部コネクタ(17)およびリード線が
配置される方へ配置される。夫々の周端辺に配置された
夫々の固定部材(18a)(18b)は各コーナ部においてネ
ジ(18c)で一体化される。また、夫々の固定部材(18
a)(1b)の所望位置には固定用の貫通孔(18d)が形成
され、基板(1)とネジ(図示しない)で固定される。Each of the fixing members (18a) and (18b) is disposed on the peripheral edge of the substrate (1) in order to prevent warpage caused by the large size of the substrate (1). At this time, the aluminum fixing member (18a) is arranged to the side where the external connector (17) and the external lead are not fixed, and the resin fixing member (18b) is arranged to the external connector (17) and the lead. Will be placed in the direction to be. The respective fixing members (18a) and (18b) arranged on the respective peripheral edges are integrated at each corner with screws (18c). In addition, each fixing member (18
a) A through hole (18d) for fixing is formed at a desired position of (1b), and is fixed to the substrate (1) with screws (not shown).
このとき、アルミニウム製の固定部材(18a)が配置
される基板(1)上にはアース用の導電路(2a)が形成
されており、基板(1)とネジ(図示しない)止めする
際にアース用導電路(2a)と導通される。At this time, a conductive path (2a) for grounding is formed on the substrate (1) on which the fixing member (18a) made of aluminum is disposed, and when the substrate (1) is screwed to the substrate (1) (not shown). Conducted with the ground conductive path (2a).
一方、樹脂製の固定部材(18b)は外部コネクタ(1
7)およびリード線を基板(1)と挾持するかたちとな
り外部コネクタ(17)およびリード線の剥離を防止する
役目を行う。On the other hand, the resin fixing member (18b) is connected to the external connector (1
7) The lead wire is held between the board (1) and the external connector (17) to prevent peeling of the lead wire.
基板(1)の周端辺に夫々の固定部材(18a)(18b)
を固定した後、第1図Cに示す如く、金属製のケース材
(19)を固定することで薄型のスイッチング電源装置が
完成される。Each fixing member (18a) (18b) on the peripheral edge of the substrate (1)
Then, as shown in FIG. 1C, a thin switching power supply device is completed by fixing a metal case member (19).
ケース材(19)と夫々の固定部材(18a)(18b)は金
属製のネジ(図示しない)によって固定される。The case member (19) and the respective fixing members (18a) and (18b) are fixed by metal screws (not shown).
この結果、基板(1)上に形成されたアース用導電路
(2a)は金属製の固定部材(18a)を介してケース材(1
9)と導通し同電位となりシールド効果を備えることに
なる。As a result, the ground conductive path (2a) formed on the substrate (1) is connected to the case material (1) via the metal fixing member (18a).
9) and becomes the same potential, thus providing a shielding effect.
また、基板(1)上で発熱した熱は基板(1)で放熱
されると共に金属製の固定部材(18a)を伝導してケー
ス材(19)で更にその熱が放出される。即ち、基板
(1)とケース材(19)との両面で放熱が行える。Further, the heat generated on the substrate (1) is radiated by the substrate (1) and conducted through the metal fixing member (18a) to be further released by the case member (19). That is, heat can be dissipated on both the substrate (1) and the case material (19).
本発明では基板(1)上に搭載された全ての部品の高
さが10mm以下としたことで前記回路(6)と後段回路
(7)を実装した電源ユニットを超薄型で対応すること
ができる。しかも上述した如く、放熱のための専用のフ
ィンを不必要で実現することが可能となった。In the present invention, the height of all the components mounted on the substrate (1) is 10 mm or less, so that the power supply unit on which the circuit (6) and the subsequent circuit (7) are mounted can be made ultra-thin. it can. Moreover, as described above, it is possible to realize a fin dedicated for heat dissipation unnecessary.
以下に本発明を用いたコンピュータ用の電源のスイッ
チング電源回路について具体例を示す。Hereinafter, a specific example of a switching power supply circuit of a power supply for a computer using the present invention will be described.
第16図はスイッチングレギュレータの回路図を示す。
商用交流電源ACは、先ずコンデンサ(31)とノイズフィ
ルタ(32)とで構成する第1のフィルタ回路(33)を通
り、ダイオードD1〜D4から成るブリッジ回路(34)によ
り整流され、続いてデータフィルタ(35)とコンデンサ
(36)(37)(38)から成る第2のフィルタ回路(39)
に印加される。第1のフィルタ回路(33)はコンデンサ
(31)のコンダクタンスCとノイズフィルタ(32)のイ
ンダクタンスLにより比較的狭い帯域幅の周波数特性し
か得られないので、50KHz〜500KHzの低周波ノイズを除
去できるよう、また第2のフィルタ回路(39)はデータ
フィルタ(35)により比較的広い帯域幅の周波数特性が
得られるので、コンデンサ(36)(37)(38)により1M
Hz〜30MHzの高周波ノイズを除去するように夫々の素子
の値が決められている。尚、第2のフィルタ回路(39)
をブリッジ回路(34)より商用交流電源AC側に配置して
も回路的には何ら支障無い。(40)はフレームグランド
である。FIG. 16 shows a circuit diagram of the switching regulator.
AC voltage AC is first through the capacitor first filter circuit constituting de (31) and a noise filter (32) (33), is rectified by the bridge circuit (34) comprising a diode D 1 to D 4, followed A second filter circuit (39) comprising a data filter (35) and capacitors (36) (37) (38)
Is applied to The first filter circuit (33) can obtain only a frequency characteristic of a relatively narrow bandwidth due to the conductance C of the capacitor (31) and the inductance L of the noise filter (32), so that low frequency noise of 50 KHz to 500 KHz can be removed. As described above, the second filter circuit (39) can obtain frequency characteristics of a relatively wide bandwidth by the data filter (35).
The value of each element is determined so as to remove high frequency noise of 30 Hz to 30 MHz. The second filter circuit (39)
Even if it is arranged on the commercial AC power supply AC side from the bridge circuit (34), there is no problem in terms of circuit. (40) is a frame ground.
ブリッジ回路(34)により全波整流された電源装置は
平滑コンデンサ(41)により平滑化され、その直流電圧
はパルストランス(42)の1次巻線側を介してスイッチ
ングトランジスタ(43)のソースに印加されている。ス
イッチングトランジスタ(43)のゲートには発振回路
(44)の高周波例えば100KHz〜500KHzのパルスがパルス
幅変調回路(45)でパルス変調されて印加されており、
この信号によってスイッチングトランジスタ(43)がス
イッチングされる。(46)はスイッチングトランジスタ
(43)に流れる電流を検出し、パルス幅変調回路(45)
によってトランジスタに流れる電流を制限しつつ電源を
過負荷から保護する為のカレントトランス、(48)はパ
ルストランス(42)のフライバック電圧からスイッチン
グトランジスタ(43)を保護する為のスナバ回路であ
る。The power supply device full-wave rectified by the bridge circuit (34) is smoothed by the smoothing capacitor (41), and its DC voltage is supplied to the source of the switching transistor (43) via the primary winding of the pulse transformer (42). Has been applied. The high frequency of the oscillation circuit (44), for example, a pulse of 100 kHz to 500 kHz is pulse-modulated by the pulse width modulation circuit (45) and applied to the gate of the switching transistor (43).
The switching transistor (43) is switched by this signal. (46) detects the current flowing through the switching transistor (43) and generates a pulse width modulation circuit (45)
A current transformer (48) protects the switching transistor (43) from the flyback voltage of the pulse transformer (42) while limiting the current flowing through the transistor while protecting the power supply from overload.
スイッチングトランジスタ(43)のON時、パルストラ
ンス(42)の1次巻線側に前記直流電圧が入力されるこ
とによってパルストランス(42)の2次巻線側に誘起さ
れる電圧は、整流ダイオードD5で整流され、チョークコ
イル(48)とコンデンサ(49)から成る出力フィルタ
(50)で平滑されることにより直流に変換されて出力電
圧OUTとして出力される。スイッチングトランジスタ(4
3)のOFF時、チョークコイル(48)に蓄積されたエネル
ギーは、ダイオードD5と出力フィルタ(50)により直流
に変換されて出力電圧OUTとして供給される。When the switching transistor (43) is ON, the voltage induced on the secondary winding side of the pulse transformer (42) due to the input of the DC voltage to the primary winding side of the pulse transformer (42) is a rectifier diode. rectified by D 5, and output is converted into a DC as an output voltage OUT by being smoothed by an output filter (50) comprising a choke coil (48) and capacitor (49). Switching transistor (4
When OFF 3), the energy accumulated in the choke coil (48) is provided as an output voltage OUT it is converted to DC by the diode D 5 and the output filter (50).
出力電圧OUTは、電圧の安定化を行うための誤差検出
回路(51)と、内部機器を過電圧から保護するための過
電圧検出回路(52)に同時に印加される。誤差検出回路
(51)は、基準電圧を作るツェナーダイオード(53)お
よび抵抗R1と、ホトカプラのホトダイオード(54)を駆
動するためのトランジスタ(55)と、トランジスタ(5
5)をバイアスするための抵抗R2,R3とから成り、トラン
ジスタ(55)はベースに印加された電圧が増大しツェナ
ーダイオード(53)の基準電圧より大きくなるとホトダ
イオード(54)に電流を流して発光させる。ホトカプラ
の受光部(56)はホトダイオード(54)と光的に結合さ
れており、ホトダイオード(54)の発光量が増すに従っ
て導通状態になり、パルス幅変調回路(45)を制御して
スイッチングトランジスタ(43)のベースに印加される
パルス幅を狭くし、スイッチング期間を短くすることに
より出力電圧OUTを減少させる様に働く。一方出力電圧
が減少してトランジスタ(55)のベース電圧が低下する
と、ホトダイオード(54)の発光量が減少し、パルス幅
変調回路(45)は前述と逆の動作をし、出力電圧OUTを
上昇させるように働く。このように出力電圧OUTをホト
カプラでパルス幅変調回路(45)に帰還することによっ
て電圧の安定化がなされる。過電圧保護回路(52)は、
基準電圧を作るツェナーダイオード(57)と、ホトサイ
リスタのホトダイオード(58)とから成り、ツェナーダ
イオード(57)は出力電圧OUTがその基準電圧を超える
と導通してホトダイオード(58)に電流を流し、ホトダ
イオード(58)を発光させる。ホトサイリスタの受光部
(59)はホトダイオード(58)の発光によって導通状態
となり、電流電圧発生回路(60)に作用してスイッチン
グIC(61)の各回路への電源供給を停止し、スイッチン
グレギュレータ回路の動作を停止する。このように出力
電圧OUTをホトサイリスタで帰還することにより、出力
電圧OUTが異常値になった場合に内部機器を過電圧から
保護する。The output voltage OUT is simultaneously applied to an error detection circuit (51) for stabilizing the voltage and an overvoltage detection circuit (52) for protecting internal devices from overvoltage. Error detection circuit (51) includes a zener diode (53) and a resistor R 1 to create a reference voltage, a transistor (55) for driving the photodiode (54) of the photo-coupler, transistor (5
5) consists of resistors R 2 and R 3 for biasing the transistor (55). When the voltage applied to the base of the transistor (55) increases and exceeds the reference voltage of the zener diode (53), a current flows through the photodiode (54). To emit light. The light receiving section (56) of the photocoupler is optically coupled to the photodiode (54), and becomes conductive as the light emission amount of the photodiode (54) increases, and controls the switching transistor (45) by controlling the pulse width modulation circuit (45). 43) It works to reduce the output voltage OUT by narrowing the pulse width applied to the base and shortening the switching period. On the other hand, when the output voltage decreases and the base voltage of the transistor (55) decreases, the light emission amount of the photodiode (54) decreases, and the pulse width modulation circuit (45) operates in the opposite manner as described above to increase the output voltage OUT. Work to let. In this manner, the voltage is stabilized by feeding back the output voltage OUT to the pulse width modulation circuit (45) by the photocoupler. The overvoltage protection circuit (52)
It consists of a Zener diode (57) that produces a reference voltage, and a photodiode (58) of a photothyristor. The Zener diode (57) conducts when the output voltage OUT exceeds the reference voltage, and passes a current to the photodiode (58). The photodiode (58) emits light. The light receiving part (59) of the photothyristor is turned on by the light emission of the photodiode (58) and acts on the current / voltage generating circuit (60) to stop supplying power to each circuit of the switching IC (61). Stop the operation of. By feeding back the output voltage OUT by the photothyristor in this way, the internal device is protected from overvoltage when the output voltage OUT becomes an abnormal value.
以上の動作を行うことで商用交流電源を所定の出力を
有す直流電源に変換することができコンピュータシステ
ムの電源ユニット部として用いられる。By performing the above operation, a commercial AC power supply can be converted to a DC power supply having a predetermined output, and the DC power supply is used as a power supply unit of a computer system.
第17図は第16図で示したスイッチングレギュレータ回
路を本実施例の基板(1)上に実装した場合を示す平面
図であり、実装される各部品の符号は第16図の回路図で
示した符号と同一にしてある。FIG. 17 is a plan view showing a case where the switching regulator circuit shown in FIG. 16 is mounted on the substrate (1) of the present embodiment, and the reference numerals of the mounted components are shown in the circuit diagram of FIG. The same reference numerals are used.
第17図に示す如く、基板(1)の周端辺および中央部
にはアース用の導電路(2a)が形成されている。中央部
のアース用導電路(2a)は前段回路(6)と後段回路
(7)を仕切る様にパターンニングされている。前段回
路(6)および後段回路(7)が形成される基板(1)
上の導電路(2)は各部品が接続されている。即ち、
(17)は外部コネクタ、(31)はコンデンサ、(32)は
ノイズフィルタ、(34)は整流回路、(35)はデータフ
ィルタ、(41)は平滑コンデンサ、(46)はカレントト
ランス、(61)はスイッチングIC、(42)はパルストラ
ンス、(48)はチョークコイル、(49)はコンデンサで
ある。As shown in FIG. 17, a grounding conductive path (2a) is formed at the peripheral edge and the center of the substrate (1). The ground conductive path (2a) at the center is patterned so as to separate the former circuit (6) and the latter circuit (7). Substrate (1) on which first-stage circuit (6) and second-stage circuit (7) are formed
Each component is connected to the upper conductive path (2). That is,
(17) is an external connector, (31) is a capacitor, (32) is a noise filter, (34) is a rectifier circuit, (35) is a data filter, (41) is a smoothing capacitor, (46) is a current transformer, (61) ) Is a switching IC, (42) is a pulse transformer, (48) is a choke coil, and (49) is a capacitor.
第17図から明らかな如く、基板(1)の略中央部にも
っとも発熱を有するスイッチングIC(61)が配置され、
その隣接する周辺にはある程度発熱を有するパルストラ
ンス(42)およびチョークコイル(48)が配置されてい
る。更に薄型データフィルタ(35)は電源ライン間に配
置されている。As is clear from FIG. 17, a switching IC (61) having the highest heat generation is arranged at a substantially central portion of the substrate (1).
A pulse transformer (42) and a choke coil (48), which generate heat to some extent, are arranged adjacent to the periphery. Further, the thin data filter (35) is arranged between the power supply lines.
この基板(1)には第1図BおよびCに示した固定部
材とケース材とが用いられて完全封止が行われスイッチ
ング電源装置が実現される。The substrate (1) is completely sealed by using the fixing member and the case material shown in FIGS. 1B and 1C to realize a switching power supply device.
本実施例では後段回路(7)にデータフィルタ(11)
が配置されているが、前段回路(6)側にデータフィル
タ(11)を配置することも可能である。In the present embodiment, the data filter (11) is added to the post-stage circuit (7).
Are arranged, but it is also possible to arrange a data filter (11) on the pre-stage circuit (6) side.
(ト)発明の効果 以上に説明した通り、本発明によれば、ノイズフィル
タ回路を構成するデータフィルタ(11)をも小型薄型化
し、スイッチングレギュレータ回路の前段回路と後段回
路を全て同一絶縁金属基板上に集積化し、金属製の固定
部材を介して金属製のケース材によって前段および後段
回路とがケース材と基板によって完全に封止された状態
となる。更に詳述すると、基板とケースは固定部材を介
して導通されているためシールド効果を有し外部ノイズ
を遮断することができる利点を有する。(G) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the data filter (11) constituting the noise filter circuit is also reduced in size and thickness, and the former circuit and the latter circuit of the switching regulator circuit are all made of the same insulated metal substrate. The front and rear circuits are completely sealed by the case material and the board by the metal case material via the metal fixing member. More specifically, since the substrate and the case are electrically connected via the fixing member, they have an advantage that they have a shielding effect and can block external noise.
更に本発明を用いることにより、小型薄型化を実現し
たスイッチング電源装置を実現できる利点を有する。そ
のため電子機器の小型化に一層寄与できる利点を有す
る。Further, by using the present invention, there is an advantage that a switching power supply device that is small and thin can be realized. Therefore, there is an advantage that it can further contribute to downsizing of the electronic device.
更に、全ての回路構成部品を放熱性良好なる金属基板
上に表面実装され且つ金属製の固定部材を介して金属製
のケース材で封止された構造となることにより、基板よ
り発熱した熱が固定部材を伝導してケース材表面で放熱
されることになる。即ち、基板とケース材との両面で放
熱板となるため放熱フィン等の放熱のための専用部材を
全く必要とせず超薄型のスペースでも十分に配置ができ
ると共に十分放熱効果が期待できる。Further, all the circuit components are surface-mounted on a metal substrate having good heat dissipation and are sealed with a metal case material via a metal fixing member, so that heat generated from the substrate is reduced. The heat is conducted on the surface of the case material by conducting the fixing member. In other words, since both sides of the substrate and the case material serve as heat radiating plates, no special members for radiating heat, such as heat radiating fins, are required at all.
第1図乃至第17図は本発明を説明するための図であり、
第1図A乃至第1図Cは本発明のスイッチング電源装置
を示す斜視図、第2図と第3図は夫々ノイズフィルタ
(9)を示す平面図と側面図、第4図と第5図は夫々デ
ータフィルタ(11)を示す平面図と側面図、第6図Aと
第6図Bは夫々データフィルタ(11)の箔状導体(11
b)を示す平面図と側面図、第7図はデータフィルタ(1
1)の等価回路を示す回路図、第8図と第9図はデータ
フィルタ(11)の周波数特性を示す特性図、第10図は第
1の平滑コンデンサ(12)を示す斜視図、第11図はスイ
ッチングIC(13)を示す断面図、第12図と第13図は夫々
パルストランス(14)を示す平面図と側面図、第14図と
第15図は夫々チョークコイル(16)を示す平面図と側面
図、第16図はスイッチングレギュレータの回路図、第17
図は金属基板(1)上の導電路(2)パターンと主要部
品の配置を示すための平面図である。 第18図は従来例を説明するための回路図である。 (1)……金属基板、(9)……ノイズフィルタ、(1
1)……データフィルタ、(13)……スイッチングIC、
(14)……パルストランス、(16)……チョークコイ
ル。1 to 17 are views for explaining the present invention,
1A to 1C are perspective views showing a switching power supply of the present invention, FIGS. 2 and 3 are plan and side views showing a noise filter (9), respectively, and FIGS. 4 and 5 respectively. 6A and 6B are a plan view and a side view showing the data filter (11), respectively. FIGS.
b) is a plan view and a side view, and FIG. 7 is a data filter (1).
8 and 9 are characteristic diagrams showing the frequency characteristics of the data filter (11), FIG. 10 is a perspective view showing the first smoothing capacitor (12), and FIG. The figures are cross-sectional views showing a switching IC (13), FIGS. 12 and 13 are plan and side views respectively showing a pulse transformer (14), and FIGS. 14 and 15 show choke coils (16), respectively. Top view and side view, Fig. 16 is the circuit diagram of the switching regulator, Fig. 17
The figure is a plan view showing the conductive path (2) pattern on the metal substrate (1) and the arrangement of the main components. FIG. 18 is a circuit diagram for explaining a conventional example. (1) ... metal substrate, (9) ... noise filter, (1
1) Data filter, (13) Switching IC,
(14) ... Pulse transformer, (16) ... Choke coil.
フロントページの続き (72)発明者 瀧澤 健一 群馬県山田郡大間々町大間々414―1 東京アイシー株式会社内 (72)発明者 野口 正人 群馬県山田郡大間々町大間々414―1 東京アイシー株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−163995(JP,A) 実開 昭58−3011(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 3/28 H05K 7/14 H05K 7/20 H05K 9/00Continuing on the front page (72) Inventor Kenichi Takizawa Gunma Prefecture, Yamada-gun, Oma-machi, Oma 414-1 Tokyo Icy Corporation (72) Inventor Masato Noguchi Gunma, Yamada-gun, Yamada-gun, Oma-machi Oma 414-1 Tokyo Icy Corporation (56 References JP-A-2-163995 (JP, A) JP-A-58-3011 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02M 3/28 H05K 7/14 H05K 7/20 H05K 9/00
Claims (7)
ズを除去するノイズフィルタとを有した前段回路と、 スイッチング動作を行うスイッチング回路と前記スイッ
チング回路の負荷となるパルストランスとを有した後段
回路とを備え、 前記前段回路および後段回路を同一絶縁金属基板上に搭
載したスイッチング電源装置において、 前記基板の少なくとも一側辺周端部に金属製の固定部材
を配置し、金属製のケース材で前記前段および後段回路
を密封封止したことを特徴とするスイッチング電源装
置。1. A pre-stage circuit having a rectifier circuit connected to a commercial AC power supply and a noise filter for removing noise, a post-stage having a switching circuit for performing a switching operation, and a pulse transformer serving as a load of the switching circuit. A switching power supply device, comprising: a first circuit and a second circuit mounted on the same insulated metal substrate; and a metal fixing member disposed on a peripheral edge of at least one side of the substrate. Wherein the first and second stage circuits are hermetically sealed.
する側辺端部に配置され、他の相対向する側辺端部には
絶縁製の固定部材が配置されることを特徴とする請求項
1記載のスイッチング電源装置。2. The method according to claim 1, wherein the metal fixing member is disposed at an opposite side edge of the substrate, and an insulating fixing member is disposed at another opposing side edge. The switching power supply device according to claim 1.
貫通孔を設けたことを特徴とする請求項1記載のスイッ
チング電源装置。3. The switching power supply according to claim 1, wherein a plurality of through holes for fixing are provided in the metal fixing member.
板上にアース用の導電路を配置したことを特徴とする請
求項1記載のスイッチング電源装置。4. The switching power supply according to claim 1, wherein a grounding conductive path is disposed on the substrate on which the metal fixing member is disposed.
の複数の貫通孔を用いて前記基板と前記ケース材を一体
化し、前記前段および後段回路を密封封止することを特
徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。5. The method according to claim 1, wherein the substrate and the case material are integrated using a plurality of fixing through holes provided in the metal fixing member, and the first and second circuits are hermetically sealed. The switching power supply device according to claim 1.
ニュウム基板を用いたことを特徴とする請求項1記載の
スイッチング電源装置。6. The switching power supply device according to claim 1, wherein the insulating metal substrate is an insulated aluminum substrate.
銅箔が用いられたことを特徴とする請求項1記載のスイ
ッチング電源装置。7. The switching power supply device according to claim 1, wherein said conductive path formed on said insulating metal substrate is made of copper foil.
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-
1989
- 1989-10-30 JP JP1283314A patent/JP2810452B2/en not_active Expired - Lifetime
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