JP3846082B2

JP3846082B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP3846082B2
Application number: JP00426399A
Authority: JP
Inventors: 正志五十棲; 浩糸島; 康弘坪田; 高敏大伴; 陽康村林; 孝志堀江; 恒俊大場; 秀樹小堀; 知高橋
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP2000208968A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源などの電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記電源装置としては、例えば特許公報第２８１６３４０号の構造が知られている。この電源装置のケーシングは、前面が開放された箱形のケーシング本体と、その前面に連結される蓋体とからなる前後分割構造に構成されるとともに、このケーシングの内部に組み込まれる基板は、ケーシング本体の内奥部に連結支持される後部基板と、後部基板の左右に連結される左右一対の側部基板と、蓋体に連結支持される前部基板とで構成されており、蓋体に備えられた外部配線用の端子群が前部基板の回路パターンにハンダ付け接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の電源装置においては、前後および左右の４枚の基板を使用していたために、基板枚数が多くなってコスト高になっていた。また、後部基板に左右一対の側部基板を連結具を介して電気的および機械的に予め連結しておき、この組成体をケーシング本体に挿入して連結するのであるが、後部基板の左右端から前方に片持ち状に側部基板を延出したコの字形の組成体は、その形状および姿勢が不安定であり、ケーシング本体へ位置決めして挿入する操作に手数がかかるものであり、組付け作業性の面で改良の余地があった。
【０００４】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、基板の枚数を少なくしてコスト低減を図るとともに、組付け作業性を向上することを主たる目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【０００６】
すなわち、請求項１に係る発明の電源装置は、開口を有するケーシング本体と、前記ケーシング本体の開口側に取り付けられる蓋体と、前記ケーシング本体に装着される支持部材に支持されて前記ケーシング本体内に収納配置される第１の基板と、前記蓋体側に取り付けられる第２の基板とを具備している。
【０００７】
請求項２に係る発明の電源装置は、請求項１記載の発明において、前記開口は、前記ケーシング本体の前端に形成され、前記第１の基板が、ケーシング本体の内奥に配備される後部基板とされるとともに、前記第２の基板が、前記後部基板に間隔をもって対向する前部基板とされ、前記後部基板の端辺が、ケーシング本体に連結される前記支持部材に支持されるものである。
【０００８】
請求項３に係る発明の電源装置は、請求項２記載の発明において、前記支持部材が、ヒートシンクである。
【０００９】
請求項４に係る発明の電源装置は、請求項３記載の発明において、前記ヒートシンクは、前方へ屈曲形成された係合片を有し、前記後部基板の前記端辺が、ヒートシンクの前記係合片に差し込み支持されるものである。
【００１０】
請求項５に係る発明の電源装置は、請求項３または４記載の発明において、前記ヒートシンクを前方に延出して、前部基板の端辺と蓋体の周壁との間隙を通って前記蓋体内に挿入している。
【００１１】
請求項６に係る発明の電源装置は、請求項３ないし５のいずれかに記載の発明において、前記ヒートシンクを一対備え、各ヒートシンクが、電源回路における一次側と二次側とにそれぞれ対応し、互いに分離して配置されるものである。
【００１２】
請求項７の発明の電源装置は、請求項６記載の発明において、一次側のヒートシンクのみを一次側ラインのグランドに導通接続している。
【００１３】
請求項８の発明の電源装置は、請求項３ないし７のいずれかに記載の発明において、前記前部基板の背面に沿って、金属箔を絶縁フィルムで被覆してなるシールド板を配備するとともに、このシールド板は、前部基板に形成された孔に挿入される連結片を有し、該連結片は、その先端部を除いて金属箔が露出されて前部基板のグランドに導通接続されるものである。
【００１４】
請求項９の発明の電源装置は、請求項８記載の発明において、シールド板の複数箇所において金属箔を前部基板のグランドに導通接続している。
【００１５】
〔作用〕
請求項１に係る発明の構成によると、第１の基板を支持部材に支持した上でケーシング本体に組付け、この支持部材をケーシング本体に装着することで、第１の基板を正しく位置決めした状態でケーシング本体に組み込むことができ、また、第１２の基板はケーシング本体の開口に連結される蓋体に支持することができる。請求項２に係る発明の構成によると、後部基板を支持部材に支持した上でケーシング本体に開口から組付け、この支持部材をケーシング本体に連結することで、後部基板を正しく位置決めした状態でケーシング本体に組み込むことができ、また、前部基板は従来と同様に蓋体に連結支持することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明の構成によると、ヒートシンクを、後部基板を支持する支持部材に兼用できる。
【００１７】
請求項４に係る発明の構成によると、後部基板を、ヒートシンクの係合片に差し込むことにより、容易に組付けることができる。
【００１８】
請求項５に係る発明の構成によると、支持部材としてのヒートシンクが前方に延出されているので、大きい放熱面積のヒートシンクを構成できるとともに、後部基板を蓋体に仮り装着する際に、ヒートシンクの前方延出部分が組付け時の位置決めガイドとなる。
【００１９】
請求項６に係る発明の構成によると、一次側と二次側に分離されたヒートシンク同士の間でのノイズの伝播が抑制される。
【００２０】
請求項７に係る発明の構成によると、一次側に対応するヒートシンクのみをグランドに落とすことで、一次側のヒートシンクの電位が安定し、さらに、一次側と二次側とのグランド同士の間でノイズがフィードバックされるのを防止できる。
【００２１】
請求項８に係る発明の構成によると、シールド板が本来のシールド機能を発揮するとともに、前部基板の孔に挿入されてハンダ付けされるシールド板の連結片の先端部は、金属箔が露出されていないので、ハンダが連結片の先端部から垂れることもない。
【００２２】
請求項９に係る発明の構成によると、シールド板は、前部基板における複数のグランドを接続するジャンパ線としての機能を発揮する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る電源装置の外観斜視図、図２は、その縦断側面図、図３は、その横断平面図、図４は、後方から見た分解斜視図である。
【００２５】
なお、本発明の電源装置の回路構成は、基本的に従来例と同様であり、図１６に示されるように、入力された交流電圧は、ノイズフィルター回路１０４を通り、入力側整流平滑回路１０７で直流電圧とされてトランス１０８の一次側に与えられ、トランス１０８は、スイッチ回路１１４からの信号により、オン／オフされることにより、交流電圧を二次側に送出し、この交流電圧が出力側整流平滑回路１１１で再び直流電圧とされて出力される。また、検出回路１１７は、トランス１０８の二次側の出力電圧を検出し、その出力電圧の変動に対応する検出出力をスイッチ回路１１４の駆動回路１１３に出力するように設けられており、駆動回路１１３は、その検出出力の入力に応答してパワートランジスタ１１２をオン／オフ制御する構成となっている。
【００２６】
かかる回路構成を有する電源装置のケーシング１は、図１〜図４に示されるように、樹脂製のケーシング本体１Ａとその前端に連結される樹脂製の蓋体１Ｂとからなり、ケーシング本体１Ａの背部に形成したフランジ部１ａを介して配電盤などの壁面にネジ連結したり、あるいは、壁面に取り付けた支持レール２の任意の位置に嵌合連結することができるように構成されている。
【００２７】
前記ケーシング本体１Ａは、前端が開口された箱形に形成されており、その周部の適所には放熱用スリット３が形成されるとともに、左右側壁の前端近くには、蓋体１Ｂの左右から上下一対づつ延出された係止爪４を係合連結するための係止孔５が形成されている。
【００２８】
前記蓋体１Ｂの前端部上下には、多数の配線接続部６が並列して区画形成され、各配線接続部６に端子ネジ７を備えた接続端子８が装備されるとともに、上下の各配線接続部８の前面を覆う配線カバー９が、揺動開閉可能に装備されている。また、この蓋体１Ｂの前面左右にも放熱用スリット１０が形成されている。
【００２９】
上記構成のケース１に組み込まれる電源回路は、ケーシング本体１Ａの内奥に組み込まれる後部基板１１と、蓋体１Ｂに組付けられて後部基板に対向する前部基板１２とで構成されており、各基板１１，１２の前面に各種の電子部品および素子が装着されるとともに、両基板１１，１２が配線接続されており、各基板１１，１２のパターン面が対向しないように配置されている。なお、両基板１１，１２は、必ずしも平行に対向しなくてもよい。
【００３０】
図３に示すように、ケーシング本体１Ａの奥壁には左右一対の支持部材１３が樹脂リベット１４で連結され、この左右の支持部材１３に後部基板１１の左右端が差し込み支持されるとともに、後部基板１１の中心部も、ケーシング本体１Ａの奥壁から内方に突設した位置決め隆起部１ｂに樹脂リベット１４で連結されている。
【００３１】
詳述すると、この支持部材１３は、図５ないし図８にも示されるように、アルミ板をＬ形に屈曲して後辺部分１３ａと前辺部分１３ｂを形成したものであり、その後辺部分１３ａから前方に折り出し形成した上下一対の係合片１５の切欠き凹部１６に、図７および図８に示されるように、後部基板１１の端縁に形成された上下の内角部１１ａが上下に位置決めされた状態で差し込み支持されている。また、支持部材１３の屈曲角部に形成した開口１７の上下縁にも切欠き凹部１８が形成され、ここに後部基板１１の端縁に形成した突部１１ｂが係入されるようになっている。
【００３２】
ここで、後部基板１１を支持する支持部材１３の前辺部分１３ｂの内側面には、ダイオードやパワートランジスタなどの発熱素子２０がネジ連結され、この支持部材１３が、発熱素子２０からの熱を吸収して放熱するヒートシンクに構成されている。
【００３３】
なお、前記発熱素子２０から延出された３本のリード端子２０ａは支持部材１３の開口１７に臨んでおり、後部基板１１の差し込みに伴って基板端縁に形成されたスリット２１に側方から係入され、後部基板１１の回路パターンに背面からハンダ付けにより接続される。
【００３４】
また、左右の支持部材１３は、その使用時の向きが上下および左右に反転しているだけで、同一の部材が使用されているのであるが、正面から見て右側の支持部材１３だけが後部基板１１における一次側回路のグランド（ＦＧ：フレームグランド）に接続されている。つまり、図９に示すように、右側の支持部材１３における上側の係合片１５にハンダが付着しやすい金属板からなる接続片２２がカシメ連結され、図６中に示すように、この接続片２２が、後部基板１１における一次側のグランドの回路パターンにハンダ付け接続されているのである。
【００３５】
このように、ヒートシンクとしての一対の支持部材１３を左右に分離して配置することで、ノイズが両支持部材１３間を伝播するのを抑制するとともに、一方の支持部材１３のみを一次側のグランドに落として電位を安定させることで、一層ノイズ特性が向上するのである。
【００３６】
前記前部基板１２は、蓋体１Ｂの上下に並列装備した接続端子８群に差し込み装着されてハンダ付け連結されており、図４および図１０に示されるように、基板上辺の左右二箇所に形成した切欠き凹部２３に、後部基板１１と前部基板１２とを接続する配線２４が位置ずれなく挿通されている。
【００３７】
また、この前部基板１２の背面にはシールド板３０が配備されている。図１１に示すように、このシールド板３０は、銅またはアルミなどの金属箔３１を表裏から絶縁フィルム３２ａ，３２ｂで被覆重合して形成されたものであり、その端辺の３箇所から延出した連結片３０ａ，３０ｂ，３０ｃを折り曲げて、前部基板１２に形成した孔としてのスリット３３ａ，３３ｂ，３３ｃにそれぞれ挿入するとともに、その内の２か所の連結片３０ａ，３０ｂにおいては、金属箔３１を露出させて、前部基板１２におけるグランドの回路パターンにハンダ付け接続されている。なお、この場合、２か所の連結片３０ａ，３０ｂはグランド接続用のジャンパ線として機能している。
【００３８】
ここで、グランドに接続される連結片３０ａ，３０ｂにおいては、図１２に示すように、表側の絶縁フィルム３２ａが剥離されて金属箔３１が露出されるとともに、この金属箔３１の先端が裏側の絶縁フィルム３２ｂの先端よりも短く設定されている。このようにすると、図１３に示すように、前部基板１２ににハンダ付けする場合に、ハンダが連結片３０ａ，３０ｂの先端から基板前面側に大きく洩れ出てしまうことがなくなるのである。
【００３９】
なお、図１４および図１５に示すように、グランドに接続される連結片３０ａ，３０ｂにおいて、表側の絶縁フィルム３２ａを部分的に剥離して、連結片３０ａ，３０ｂの根元側の一部のみ金属箔３１を露出させるようにしても上記と同様に機能させることができる。
【００４０】
また、前部基板のグランド（ＦＧ：フレームグランド）に接続したシールド板の表面を、瞬間的なサージである雷サージ経路に兼用することも可能であり、破壊耐圧機能を確保しながら雷サージをグランドに逃がすことが容易となり、装置の耐久性を高めることができる。
【００４１】
本発明による電源装置は以上のように構成されたものであり、次にその組付け手順について説明する。
【００４２】
組付けに際しては、先ず、後部基板１１と前部基板１２とを一体化した基板に各種の電子部品および素子を装着して、ハンダフロー装置でハンダ付け処理し、処理後の基板を割って後部基板１１と前部基板１２とに分割する。
【００４３】
前部基板１２を蓋体１Ｂの接続端子８群にハンダ付けして、前部基板１２を蓋体１Ｂの支持させるとともに、各接続端子８を前部基板１２に形成された回路の所定部位に接続する。
【００４４】
図４に示すように、後部基板１１を差し込み支持した左右の支持部材（ヒートシンク）１３を、前部基板１２の左右端縁と蓋体１Ｂの左右側壁との間に形成された間隙に挿入して、後部基板１１を蓋体１Ｂの保持させる。
【００４５】
次に、ケーシング本体１Ａを後部基板１１および支持部材１３に被せるように装着して、蓋体１Ｂも係止爪４をケーシング本体１Ａの係止孔５に係入した上で、ケーシング本体１Ａにおける奥壁に左右の支持部材１３および後部基板１１の中心をを予め装着しておいた樹脂リベットで連結する。
【００４６】
なお、上記実施形態では、後部基板１１を支持する支持部材としてヒートシンクを利用したが、コネクタなどを後部基板１１の支持部材として利用することも可能である。また、シールド板３０は、省略してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下に示すような効果が期待できる。
【００４８】
請求項１に係る発明によれば、第１の基板を、支持部材を介してケーシング本体に内装し、第２の基板を、ケーシング本体に連結される蓋体に支持しているので、４枚の基板で構成していた従来例に比べて基板枚数が少なくなり、コストの低減を図ることができる。
【００４９】
請求項２に係る発明によれば、蓋体に支持された前部基板に、支持部材を介してケーシング本体に内装された後部基板を対向させるようにしたので、側部基板をなくすことができ、基板枚数が少なくなり、コストの低減を図ることができる。
【００５０】
請求項３に係る発明によれば、発熱素子に対するヒートシンクを、後部基板の支持部材に兼用でき、部品点数の節減によるコスト低減に有効となる。
【００５１】
請求項４に係る発明によれば、後部基板をヒートシンクに差し込み支持しただけで本体ケースに組み込み連結できるので、組付け作業性が向上する。
【００５２】
請求項５に係る発明によれば、支持部材を前方に延出することで、ヒートシンクの放熱性能を高めることができるとともに、後部基板を蓋体に仮組みする際のガイドに利用でき、組付け作業性を向上する上に一層有効となる。
【００５３】
請求項６に係る発明によれば、一次側と二次側に分離したヒートシンクを構成することで、ヒートシンク間でのノイズ伝播を抑制して、ノイズ特性を高めることができる。
【００５４】
請求項７に係る発明によれば、特に、一次側のヒートシンクをグランドに接続してその電位を安定させる一方、二次側のヒートシンクをグランドから浮かすことで、一層ノイズ特性を向上することができる。
【００５５】
請求項８に係る発明によれば、シールド板が本来のシールド機能を発揮するとともに、前部基板の孔に挿入されてハンダ付けされるシールド板の連結片の先端部は、金属箔が露出されていないので、ハンダが連結片の先端部から垂れることもない。
【００５６】
請求項９に係る発明によれば、シールド板を前部基板に形成された複数のグランドを接続するジャンパ線に利用できるので、グランドおよび電源回路のパターン引き回しが容易となり、回路を設計する上での自由度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電源装置の全体を示す斜視図である。
【図２】縦断側面図である。
【図３】横断平面図である。
【図４】後方から見た分解斜視図である。
【図５】後部基板の前方から見た斜視図である。
【図６】後部基板の後方から見た斜視図である。
【図７】後部基板と支持部材との分解状態を示す斜視図である。
【図８】差し込み接続された後部基板と支持部材の斜視図である。
【図９】一方の支持部材単体の斜視図である。
【図１０】前部基板の前方から見た斜視図である。
【図１１】前部基板とシールド板の後方から見た斜視図である。
【図１２】シールド板における連結片の斜視図である。
【図１３】シールド板の基板への連結部位を拡大した断面図である。
【図１４】シールド板における連結片の他の実施形態を示す斜視図である。
【図１５】他の実施形態における連結部位を拡大した断面図である。
【図１６】電源装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１ケーシング
１Ａケーシング本体
１Ｂ蓋体
８接続端子
１１後部基板
１２前部基板
１３支持部材（ヒートシンク）
２０発熱素子（パワートランジスタ）
３０シールド板
３１金属箔
３２ａ絶縁フィルム
３２ｂ絶縁フィルム

Claims

開口を有するケーシング本体と、前記ケーシング本体の開口側に取り付けられる蓋体と、前記ケーシング本体に装着される支持部材に支持されて前記ケーシング本体内に収納配置される第１の基板と、前記蓋体側に取り付けられる第２の基板と、
を具備したことを特徴とする電源装置。
前記開口は、前記ケーシング本体の前端に形成され、前記第１の基板が、ケーシング本体の内奥に配備される後部基板とされるとともに、前記第２の基板が、前記後部基板に間隔をもって対向する前部基板とされ、前記後部基板の端辺が、ケーシング本体に連結される前記支持部材に支持される請求項１記載の電源装置。
前記支持部材がヒートシンクである請求項２記載の電源装置。
前記ヒートシンクは、前方へ屈曲形成された係合片を有し、前記後部基板の前記端辺が、ヒートシンクの前記係合片に差し込み支持される請求項３記載の電源装置。
前記ヒートシンクを前方に延出して、前部基板の端辺と蓋体の周壁との間隙を通って前記蓋体内に挿入してある請求項３または４記載の電源装置。
前記ヒートシンクを一対備え、各ヒートシンクが、電源回路における一次側と二次側とにそれぞれ対応し、互いに分離して配置される請求項３ないし５のいずれかに記載の電源装置。
一次側のヒートシンクのみを一次側ラインのグランドに導通接続してある請求項６記載の電源装置。
前記前部基板の背面に沿って、金属箔を絶縁フィルムで被覆してなるシールド板を配備するとともに、このシールド板は、前部基板に形成された孔に挿入される連結片を有し、該連結片は、その先端部を除いて金属箔が露出されて前部基板のグランドに導通接続される請求項３ないし７のいずれかに記載の電源装置。
前記シールド板の複数箇所において金属箔を前部基板のグランドに導通接続してある請求項８記載の電源装置。