JP3180974U - Dc−dcコンバータ - Google Patents
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Abstract
【課題】フィルタ部におけるフィルタ効率の低下を抑制することのできるDC−DCコンバータを提供する。
【解決手段】DC−DCコンバータは、絶縁基板31の両面に金属板からなる第1導体パターン32及び第2導体パターン33を形成した両面基板30を備えている。そして、トランス20と、整流回路部Aと、平滑回路部Bと、フィルタ部Cとを両面基板30を用いて構成している。
【選択図】図2
【解決手段】DC−DCコンバータは、絶縁基板31の両面に金属板からなる第1導体パターン32及び第2導体パターン33を形成した両面基板30を備えている。そして、トランス20と、整流回路部Aと、平滑回路部Bと、フィルタ部Cとを両面基板30を用いて構成している。
【選択図】図2
Description
本考案は、トランスと、整流回路部と、平滑回路部と、フィルタ部とを備えるDC−DCコンバータに関する。
特許文献1に開示される電力変換装置は、整流ダイオードによる整流回路又は半導体素子により構成される回生制御可能コンバータ等の順変換器と、順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、直流を所望の周波数の交流に変換する高周波スィツチング素子で構成された電圧型のインバータによる逆変換器の主回路電装品を備えている。上記主回路電装品は冷却フィンベース上に配置され、その主回路電装品の上に大電流基板が固定されている。大電流基板の一面には、主回路電装品の端子相互間を接続する主回路導体が形成されている。
ところで、特許文献1の電力変換装置にはフィルタ部は設けられていない。特許文献1の電力変換装置にフィルタ部を設ける場合、フィルタ部を構成する部材を大電流基板に接続することが考えられる。しかしながら、フィルタ部を単純に大電流基板に接続すると、フィルタ部と大電流基板との接続によってL(インダクタンス)が大きくなってフィルタ部のフィルタ効率が低下してしまう。
本考案の目的は、フィルタ部におけるフィルタ効率の低下を抑制することのできるDC−DCコンバータを提供する。
上記の目的を達成するためのDC−DCコンバータは、絶縁基板の両面に金属板からなる導体パターンを形成した両面基板を備え、トランスと、整流回路部と、平滑回路部と、フィルタ部とを前記両面基板を用いて構成したことを要旨とする。
上記構成によれば、フィルタ部が平板状に形成されることによって、フィルタ部を構成するコンデンサに対して近い位置にグランドをもってくることができる。これにより、コンデンサ−グランド間のインダクタンスが小さくなって、フィルタ部のフィルタ効果が高められる。
前記平滑回路部を構成するコイル、及び前記フィルタ部を構成するコイルを前記導体パターンにより形成したことが好ましい。
前記トランスの一次側巻線及び二次側巻線を前記導体パターンにより形成し、前記整流回路部、前記平滑回路部、及び前記フィルタ部を構成する配線部分の少なくとも一部を前記導体パターンにより形成することが好ましい。
前記トランスの一次側巻線及び二次側巻線を前記導体パターンにより形成し、前記整流回路部、前記平滑回路部、及び前記フィルタ部を構成する配線部分の少なくとも一部を前記導体パターンにより形成することが好ましい。
前記トランスの一次側は、絶縁された状態で放熱部材に熱的に接続されていることが好ましい。
本考案によれば、フィルタ部におけるフィルタ効率の低下を抑制することができる。
以下、本考案を具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1に示すように、DC−DCコンバータ10は、第1回路基板11と、第2回路基板12とを備えている。第1回路基板11及び第2回路基板12はコネクタ等の接続構成を介して互いに接続されている。
図1に示すように、DC−DCコンバータ10は、第1回路基板11と、第2回路基板12とを備えている。第1回路基板11及び第2回路基板12はコネクタ等の接続構成を介して互いに接続されている。
第1回路基板11には、トランス20と、ダイオード21,22と、平滑コイル23と、平滑コンデンサ24と、フィルタコイル25と、フィルタコンデンサ26とが設けられている。第2回路基板12には、トランス20の一次側に接続されるスイッチング素子27と、駆動回路28とが設けられている。
第1回路基板11において、ダイオード21,22は整流回路部Aを構成している。平滑コイル23及び平滑コンデンサ24は、平滑回路部BとしてのLC平滑回路を構成している。フィルタコイル25及びフィルタコンデンサ26はフィルタ部CとしてのLCフィルタ回路を構成している。
駆動回路28を用いてスイッチング素子27をスイッチングすることにより、外部から入力される直流電流から、トランス20の二次側において、ダイオード21,22、平滑コイル23、平滑コンデンサ24、フィルタコイル25、及びフィルタコンデンサ26を介して、変換された電力が出力される。また、トランス20の二次側の電圧と出力電圧がモニタされ、モニタ信号が駆動回路28にフィードバックされる。
次に、第1回路基板11の構成について説明する。
図2及び3に示すように、第1回路基板11は、絶縁基板31と、絶縁基板31の第1面に形成される第1導体パターン32と、絶縁基板31の第2面に形成される第2導体パターン33とからなる両面基板30を備えている。そして、両面基板30の各導体パターン上に、整流回路部A、平滑回路部B、フィルタ部Cを構成する電子部品が搭載されている。
図2及び3に示すように、第1回路基板11は、絶縁基板31と、絶縁基板31の第1面に形成される第1導体パターン32と、絶縁基板31の第2面に形成される第2導体パターン33とからなる両面基板30を備えている。そして、両面基板30の各導体パターン上に、整流回路部A、平滑回路部B、フィルタ部Cを構成する電子部品が搭載されている。
第1導体パターン32及び第2導体パターン33は、所定の形状にパターニングされた金属板から構成されるものであり、金属板から所定のパターン形状をプレスにて打ち抜くこと(プレス加工)によって成形されている。金属板の厚さは、好ましくは0.4〜2.0mmであり、より好ましくは0.5〜1.0mmである。
図2に示すように、第1導体パターン32には、トランス20の二次側巻線を構成する1ターンの平面コイル部32a、及び平滑コイル23を構成する1ターンの平面コイル部32bが形成されている。また、第1導体パターン32には、整流回路部A、及び平滑回路部Bを構成する配線部分が形成されている。
第2導体パターン33には、トランスの一次側巻線を構成する2ターンの平面コイル部33a、フィルタコイルを構成する1ターンの平面コイル部33bが設けられている。また、第2導体パターン33には、フィルタ部Cを構成する配線部分が形成されている。なお、図2においては、第2導体パターン33における平面コイル部33a,33bのみを一点鎖線で示している。
図3に示すように、第2導体パターン33には、絶縁基板31に設けられる貫通孔31a内に挿入されて、絶縁基板31の第1面側へ膨出する膨出部33cが設けられている。膨出部33cは、その上部が平面状に形成されるとともに、その上面が第1導体パターン32の上面と同一平面上に位置するように形成されている。そして、膨出部33cはダイオード21,22を搭載するための部位であるとともに、整流回路部Aを構成する配線部分となっている。
図2に示すように、両面基板30の第1面側において、整流回路部Aを構成するダイオード21,22は、第1導体パターン32の表面、及び第2導体パターン33の膨出部33cの表面に跨るようにして搭載されている。平滑コンデンサ24、及びフィルタコンデンサ26は、第1導体パターン32の表面に搭載されている。
また、両面基板30には、磁性コア40〜42が取り付けられている。磁性コア40はトランス20のコアであって、一次側巻線を構成する平面コイル部33a、及び二次側巻線を構成する平面コイル部32aの中心部と周囲とに位置するように取り付けられている。磁性コア41は、平滑コイル23のコアであって、平面コイル部32bの中心部と周囲とに位置するように取り付けられている。磁性コア42は、フィルタコイル25のコアであって、平面コイル部33bの中心部と周囲とに位置するように取り付けられている。
そして、図1の回路図に示すとおりに電流が流れるように、第1導体パターン32間及び第2導体パターン33間、並びに第1導体パターン32と第2導体パターン33との間には、各導体パターン間を接続するジャンパ線やスルーホール等の接続部(図示略)が適宜、設けられている。
また、図4に示すように、第1回路基板11におけるトランス20の一次側、即ち、第2導体パターン33の平面コイル部33aの下面には、放熱部材43が熱的に接続された状態で接合されている。そして、トランス20の巻線である平面コイル部32a,33aに発生した熱を放熱部材43へ逃がすように構成している。なお、第2導体パターン33と放熱部材43との間には、シリコン製シート(図示略)が介在されており、第2導体パターン33と放熱部材43とは電気的に絶縁された状態で接合されている。
次に、本実施形態のDC−DCコンバータ10の作用を説明する。
本実施形態のDC−DCコンバータ10では、両面基板30を用いてフィルタ部Cを構成している。つまり、両面基板30に形成される第2導体パターン33の一部を用いてフィルタコイル25を構成している。そして、平板状に形成される両面基板30上にフィルタコンデンサ26を搭載している。
本実施形態のDC−DCコンバータ10では、両面基板30を用いてフィルタ部Cを構成している。つまり、両面基板30に形成される第2導体パターン33の一部を用いてフィルタコイル25を構成している。そして、平板状に形成される両面基板30上にフィルタコンデンサ26を搭載している。
両面基板30におけるフィルタコンデンサ26の搭載部分が平板状に形成されることにより、フィルタコンデンサ26をグランドに接続する際に、グランドとなるケーシング等の部材をフィルタコンデンサ26に近接して配置することができる。そして、フィルタコンデンサ26とグランドとの間の距離が短くなることによって、コンデンサ−グランド間のインダクタンスが小さくなる。その結果、フィルタ部Cのフィルタ効果が高められる。
本実施形態によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
(1)DC−DCコンバータ10は、絶縁基板31の両面に金属板からなる第1導体パターン32及び第2導体パターン33を形成した両面基板30を備えている。そして、トランス20と、整流回路部Aと、平滑回路部Bと、フィルタ部Cとを両面基板30を用いて構成している。
(1)DC−DCコンバータ10は、絶縁基板31の両面に金属板からなる第1導体パターン32及び第2導体パターン33を形成した両面基板30を備えている。そして、トランス20と、整流回路部Aと、平滑回路部Bと、フィルタ部Cとを両面基板30を用いて構成している。
上記構成によれば、フィルタ部Cが平板状に形成されることによって、フィルタ部Cを構成するフィルタコンデンサ26に対して近い位置にグランドをもってくることができる。これにより、コンデンサ−グランド間のインダクタンスが小さくなって、フィルタ部Cのフィルタ効果が高められる。
(2)フィルタ部を第1回路基板11と別部材として設けた場合には、第1回路基板11と別部材との間の接続部分において接触抵抗が増加し、放熱性能が低下するおそれがある。これに対して、両面基板30を用いてフィルタ部を構成した場合には、放熱性能の低下を抑制することができる。
(3)フィルタ部を第1回路基板11と別部材とし、第1回路基板11に対してフィルタ部をねじで固定して取り付けた場合には、組み付け精度等の観点から品質の低下を招き易い傾向がある。これに対して、両面基板30を用いてフィルタ部を構成した場合には、ねじ止めを行うことなくフィルタ部を取り付けることができるため、品質の低下を招き難い。
(4)トランス20の一次側に対して、絶縁された状態で熱的に接続される放熱部材43が設けられている。上記構成によれば、トランス20の巻線に発生した熱を放熱部材43へ逃がすことによってトランス20を冷却することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ フィルタ部Cの構成は、Π型やCR型であってもよい。
○ トランス20の一次側巻線(平面コイル部33a)及び二次側巻線(平面コイル部32b)のターン数は適宜、変更してもよい。
○ フィルタ部Cの構成は、Π型やCR型であってもよい。
○ トランス20の一次側巻線(平面コイル部33a)及び二次側巻線(平面コイル部32b)のターン数は適宜、変更してもよい。
○ 磁性コア41,42を省略してもよい。
○ 放熱部材43を省略してもよい。
○ 駆動回路28を省略してもよい。
○ 放熱部材43を省略してもよい。
○ 駆動回路28を省略してもよい。
A…整流回路部、B…平滑回路部、C…フィルタ部、10…DC−DCコンバータ、11…第1回路基板、12…第2回路基板、20…トランス、21,22…ダイオード、23…平滑コイル、24…平滑コンデンサ、25…フィルタコイル、26…フィルタコンデンサ、30…両面基板、31…絶縁基板、32…第1導体パターン、32a,33a…平面コイル部、33…第2導体パターン、43…放熱部材。
Claims (4)
- 絶縁基板の両面に金属板からなる導体パターンを形成した両面基板を備え、
トランスと、整流回路部と、平滑回路部と、フィルタ部とを前記両面基板を用いて構成したことを特徴とするDC−DCコンバータ。 - 前記平滑回路部を構成するコイル、及び前記フィルタ部を構成するコイルを前記導体パターンにより形成したことを特徴とする請求項1に記載のDC−DCコンバータ。
- 前記トランスの一次側巻線及び二次側巻線を前記導体パターンにより形成し、
前記整流回路部、前記平滑回路部、及び前記フィルタ部を構成する配線部分の少なくとも一部を前記導体パターンにより形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載のDC−DCコンバータ。 - 前記トランスの一次側は、絶縁された状態で放熱部材に熱的に接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のDC−DCコンバータ。
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