JP3180974U - Ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

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

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。

特開平１１−６９７７４号公報

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。

実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図。 第１回路基板の平面図。 図２の３−３線断面図。 図２の４−４線断面図。

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。

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。

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。

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。

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。

○ 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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。