JP4093479B2

JP4093479B2 - Power supply

Info

Publication number: JP4093479B2
Application number: JP2003357439A
Authority: JP
Inventors: 勝之杉村; 定利今永; 深司増渕
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2023-10-17
Also published as: JP2005124322A

Description

本発明は、薄型の電源装置、特にＥＩＡ規格におけるラック構造の１ｕ（４４．４５ｍｍ）に適合し得る発熱の比較的大きな電源装置の薄型化構造に関する。 The present invention relates to a thin power supply device, and more particularly to a thinning structure of a power supply device that generates a relatively large amount of heat that can be adapted to 1u (44.45 mm) of a rack structure in EIA standards.

近来、電子機器の一部分では国際規格であるＥＩＡ規格が採用されており、そのＥＩＡ規格には電子機器を収納するラック構造の寸法が決められている。このＥＩＡ規格によれば、ラック構造に搭載される電子機器の高さが１単位（１ｕとして示されている。）ごとになっており、１ｕは４４．４５ｍｍに決められている。そして、ＥＩＡ規格に適合する電子機器はその厚みによって、１ｕの高さ、あるいは２ｕの高さ、又は３ｕの高さの電子機器ユニットと称されている。 Recently, an EIA standard, which is an international standard, has been adopted in a part of electronic devices, and the dimensions of a rack structure that houses the electronic devices are determined by the EIA standard. According to this EIA standard, the height of the electronic equipment mounted on the rack structure is 1 unit (shown as 1u), and 1u is determined to be 44.45 mm. An electronic device conforming to the EIA standard is referred to as an electronic device unit having a height of 1 u, 2 u, or 3 u depending on its thickness.

したがって、ＥＩＡ規格に準拠するラックに搭載する電子機器では、そのラックにそのまま搭載できる１ｕを基準とするその整数倍の厚み（高さ）に造られていなければならない。ＥＩＡ規格に準拠するラックに搭載される電子機器が、例えば通信用機器の場合、同一のラックに通信用電源装置も搭載されるので、通信用電源装置も１ｕを基準とするその整数倍の高さに造られていなければならない。従来のかかる強制空冷型の電源装置は、放熱上などの問題から１ｕにすることは難しく、２ｕ又は３ｕの高さであった。 Therefore, an electronic device mounted on a rack compliant with the EIA standard must be made to have an integral multiple of thickness (height) based on 1u that can be mounted on the rack as it is. When the electronic device mounted on the rack conforming to the EIA standard is, for example, a communication device, the communication power supply device is also mounted on the same rack, so the communication power supply device is also an integral multiple of 1u. It must be built. Conventional forced air-cooling type power supply devices have a height of 2u or 3u, which is difficult to reduce to 1u due to problems such as heat dissipation.

従来の強制風冷型の電源装置では、その大多数が吸気口と排気口とを有する筐体（ケース）の中で、吸気口から排気口までの空気の流れの良い位置に、発熱の大きな半導体スイッチ、整流用ダイオードなどが固定された放熱フィン、あるいはトランスなどの主発熱部品を固定し、排気口の直ぐ近くに設けたファンで、筐体中の空気を排気して冷却を行っている（例えば、特許文献１〜３参照）。 Most of the conventional forced air cooling type power supply devices generate large amounts of heat in a casing (case) having an intake port and an exhaust port where air flows from the intake port to the exhaust port. Main heat-generating parts such as semiconductor switches, rectifying diodes, etc. are fixed, or a transformer is fixed, and the fan in the immediate vicinity of the exhaust port is used to exhaust the air in the housing for cooling. (For example, see Patent Documents 1 to 3).

しかし、従来の強制空冷型の電源装置は小さな筐体の場合でも、ほとんどが３ｕ程度以上の高さであるので、筐体の大きさに適した大きさの単一のファンを排気口に設けるだけで、所望の放熱をほぼ満足することができるが、１ｕの高さの筐体内に発熱の比較的大きな電子部品を高密度実装する場合には、種々の実験結果から、従来の考え方と同じ放熱構造では冷却能力が不足し、液状媒体を使用している高熱伝導の冷却手段、いわゆるヒートパイプなどを用いなければ、実現することができないことが分かった。しかしながら、ヒートパイプは価格が高いために、電源装置のコストがアップするという問題がある。 However, even in the case of a conventional forced air-cooling type power supply device, even in the case of a small casing, the height is almost 3u or more, so a single fan having a size suitable for the size of the casing is provided at the exhaust port. However, when electronic components with relatively large heat generation are mounted in high density in a 1u-high housing, the same concept as the conventional one can be obtained. It has been found that the heat dissipation structure has insufficient cooling capacity and cannot be realized without using a high heat conduction cooling means using a liquid medium, such as a so-called heat pipe. However, since the price of the heat pipe is high, there is a problem that the cost of the power supply device increases.

したがって、本発明は、ＥＩＡ規格に準拠するラックにもそのまま搭載可能な、薄型の安価な電源装置などを実現するための薄型強制空冷技術を提供することを主目的としている。
特開平０９−０６４５７０号公報特開２００１−３１４０７４公報特開２００２−１５８４７３公報 Therefore, the main object of the present invention is to provide a thin forced air cooling technique for realizing a thin and inexpensive power supply device that can be directly mounted on a rack conforming to the EIA standard.
JP 09-064570 A JP 2001-314074 A JP 2002-158473 A

本発明は、オンボード電源に比べて電力容量の大きなユニット型電源装置の放熱を考慮し、いかに強制空冷型の電源装置を薄型化するかということを課題とする。
An object of the present invention is to reduce the thickness of a forced air-cooled power supply device in consideration of heat radiation of a unit-type power supply device having a larger power capacity than an on-board power supply.

本発明は、吸気口と排気口とを有する筐体と、一定の間隔をおいて配置されている冷却用の吸気ファンと排気ファンと、上記吸気ファンと上記排気ファンとの間におけるプリント基板に搭載されている発熱の大きな主発熱電子部品とを備え、上記筐体の上記吸気口と上記吸気ファンとの間に、上記主発熱電子部品よりも発熱の小さな弱発熱電子部品を備え、上記吸気ファンの前に、上記弱発熱電子部品をそれぞれ搭載してなる複数のプリント基板を一定間隔で積み重ねて配置した電源装置である。The present invention relates to a casing having an intake port and an exhaust port, an intake fan and an exhaust fan for cooling arranged at regular intervals, and a printed circuit board between the intake fan and the exhaust fan. A main heat generating electronic component having a large heat generation and a weak heat generating electronic component that generates less heat than the main heat generating electronic component between the air intake port and the air intake fan of the housing, and the air intake In the power supply apparatus, a plurality of printed circuit boards each mounting the above-described weakly heat-generating electronic component are stacked and arranged at regular intervals before a fan.

本発明によれば、制御用のプリント基板に搭載されている弱発熱電子部品を冷却できると共に、吸気ファンの吸気効果を高めることができ、このことが冷却向上に役立っている。According to the present invention, it is possible to cool the weak heat generating electronic components mounted on the printed circuit board for control and to enhance the intake effect of the intake fan, which is useful for improving the cooling.

本発明の電源構造の薄型化技術によれば、比較的電力容量の大きな強制空冷型の薄型電源装置を提供することができる。
According to the thinning technology of the power supply structure of the present invention, it is possible to provide a forced air-cooled thin power supply device having a relatively large power capacity.

先ず、本発明を実施するための最良の形態である実施例１の電源装置ユニット１００について説明する。 First, the power supply unit 100 of Example 1 which is the best mode for carrying out the present invention will be described.

図１は、本発明の実施例１の電源装置における電源ユニット１００の筐体内の配置構造を説明するための図であり、その（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は裏面図、（ｄ）は右側面図をそれぞれ示す。 1A and 1B are diagrams for explaining an arrangement structure in a housing of a power supply unit 100 in a power supply device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a top view, and FIG. Is a rear view, and (d) is a right side view.

電源ユニット１００は、高さ（厚み）Ｈが小さい、つまり薄い筐体１を有する。筐体１は、長方形の上板１ａと底板１ｂ、細長い側板１ｃと１ｄ、空気を取り入れるための多数の空孔を有する吸気口Ａを備える正面板１ｅと、空気を排出するための複数の孔をもつ排気口Ｂを備える裏面板１ｆとからなる。放熱用ファンとして働く吸気ファン３と排気ファン５とが、所定の間隔離れて底板１ｂに取り付けられる。吸気ファン３も排気ファン５も、それぞれ並置されている２個のファン３ａと３ｂ、５ａと５ｂからなっている。 The power supply unit 100 includes a casing 1 having a small height (thickness) H, that is, a thin casing 1. The casing 1 includes a rectangular top plate 1a and bottom plate 1b, elongated side plates 1c and 1d, a front plate 1e having an intake port A having a large number of holes for taking in air, and a plurality of holes for discharging air. And a back plate 1f provided with an exhaust port B having An intake fan 3 and an exhaust fan 5 that function as a heat radiating fan are separated from each other by a predetermined interval and attached to the bottom plate 1b. The intake fan 3 and the exhaust fan 5 are each composed of two fans 3a and 3b, 5a and 5b which are juxtaposed.

ここで例えば、この電源ユニット１００が前記１ｕの高さを持つものであるとすると、吸気ファン３、排気ファン５の高さは４４．４５ｍｍ以下でなければならず、実際上は、ラックに着脱が容易にできる寸法でなければならないから、４０ｍｍ程度が限度であり、必然的に吸気ファン３、排気ファンはそれに適した外径のものでなくてはならない。したがって、吸気ファン３、排気ファン５としてそれぞれ２個の小型のファン３ａと３ｂ、５ａと５ｂを用いることにより、冷却能力を増大させている。 Here, for example, if the power supply unit 100 has the height of 1u, the height of the intake fan 3 and the exhaust fan 5 must be 44.45 mm or less. Therefore, the size of the air intake fan 3 and the exhaust fan must be of an appropriate outer diameter. Therefore, the cooling capacity is increased by using two small fans 3a and 3b, 5a and 5b as the intake fan 3 and the exhaust fan 5, respectively.

吸気ファン３と排気ファン５との間における主プリント基板（不図示）の主発熱電子部品搭載領域Ｘには、図３に示すようなトランス、出力チョークなどの発熱量の大きい主発熱電子部品７が搭載されている。吸気ファン３と排気ファン５との間にほぼ閉じた冷却風通路、つまり風洞を形成するために、ファン３ｂと５ｂの図示右側端部を結ぶ位置に細長いヒートシンク９が主プリント基板（不図示）に取り付けられている。その詳細な構造については、図４によって後述する。 A main heat generating electronic component mounting region X of a main printed circuit board (not shown) between the intake fan 3 and the exhaust fan 5 has a main heat generating electronic component 7 having a large heat generation amount such as a transformer and an output choke as shown in FIG. Is installed. In order to form a substantially closed cooling air passage, that is, a wind tunnel between the intake fan 3 and the exhaust fan 5, an elongated heat sink 9 is provided at a position connecting the right end portions of the fans 3b and 5b in the figure (not shown). Is attached. The detailed structure will be described later with reference to FIG.

吸気ファン３と排気ファン５とを備え、これらの間に所定発熱量の大きい主発熱電子部品７を配置していることによって、吸気ファン３によって主発熱電子部品搭載領域Ｘに吸い込まれた空気が、前記主発熱電子部品７の存在する発熱空間に滞留することなく、排気ファン５によってすべて速やかに排気されるので、大きなファンに比べて冷却能力の低い小さな吸気ファン３と排気ファン５とによっても、大きな冷却効果得ることができる。 By providing the intake fan 3 and the exhaust fan 5 and disposing the main heat generating electronic component 7 having a large predetermined calorific value between them, the air sucked into the main heat generating electronic component mounting area X by the intake fan 3 is provided. Since all the air is exhausted quickly by the exhaust fan 5 without staying in the heat generating space where the main heat generating electronic component 7 exists, the small intake fan 3 and the exhaust fan 5 having a cooling capacity lower than that of the large fan are also used. A great cooling effect can be obtained.

さらにまた、筐体壁と協働してヒートシンク９が吸気ファン３と排気ファン５との間にほぼ閉じた冷却風通路、つまり風洞を形成しているので、吸気ファン３によって発熱空間に吸気され、温度上昇した空気が拡散することがないので、特に温度上昇を嫌がる電子部品に悪い熱的影響を与えず、かつ吸気ファン３と排気ファン５との間の空気の流れを遅延させないから、より一層冷却効果を向上させることができる。 Furthermore, in cooperation with the housing wall, the heat sink 9 forms a substantially closed cooling air passage, that is, a wind tunnel, between the intake fan 3 and the exhaust fan 5, so that the intake fan 3 draws air into the heat generation space. Since the air whose temperature has risen is not diffused, it does not adversely affect the electronic components that particularly dislike the temperature rise, and the air flow between the intake fan 3 and the exhaust fan 5 is not delayed. The cooling effect can be further improved.

なお、図示していないが、底板１ｂの上面には主プリント基板が固定されており、吸気ファン３と排気ファン５とが底板１ｂに固定される面域に相当する部分の前記主プリント基板は繰り抜かれている。 Although not shown, the main printed circuit board is fixed to the upper surface of the bottom plate 1b, and the main printed circuit board corresponding to the surface area where the intake fan 3 and the exhaust fan 5 are fixed to the bottom plate 1b is It has been pulled out.

図２は、電源ユニット１００の筐体の外観を示し、その（Ａ）は電源ユニット１００の正面を斜め上方から見た斜視図、（Ｂ）は電源ユニット１００の裏面を斜め下方から見た斜視図である。筐体１の上板１ａと底板１ｂとは、それぞれファン用窓１１ａと１１ｂ、１１ｃと１１ｄを有している。ファン用窓１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、吸気ファン３のファン３ａと３ｂと排気ファン５のファン５ａと５ｂとを筐体１の外側から筐体内に納めて、底板１ｂに固定できるようにすると共に、その取付け後もファン３ａと３ｂ、５ａと５ｂの上面部分と下面部分とをファン用窓１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに納まるようにするものである。 2A and 2B show the external appearance of the casing of the power supply unit 100, in which FIG. 2A is a perspective view of the front surface of the power supply unit 100 viewed obliquely from above, and FIG. 2B is a perspective view of the back surface of the power supply unit 100 viewed obliquely from below. FIG. The upper plate 1a and the bottom plate 1b of the housing 1 have fan windows 11a and 11b and 11c and 11d, respectively. The fan windows 11a, 11b, 11c, and 11d are arranged so that the fans 3a and 3b of the intake fan 3 and the fans 5a and 5b of the exhaust fan 5 are accommodated in the casing from the outside of the casing 1 and can be fixed to the bottom plate 1b. In addition, the upper and lower portions of the fans 3a and 3b, 5a and 5b are fitted in the fan windows 11a, 11b, 11c and 11d even after the mounting.

この際、ファン３ａと３ｂ、５ａと５ｂの上面部分と下面部分とのそれぞれの面が上板１ａと底板１ｂとの外面とほぼ同一レベルにあることが好ましい。このように、上板１ａと底板１ｂに設けているファン用窓１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに、ファン３ａと３ｂ、５ａと５ｂの上面部分とした面部分とが納まるようにすることによって、ファン上板１ａと底板１ｂの厚みの分だけ大きなファン３ａと３ｂ、５ａと５ｂを用いることができる。このことは、極限まで薄型化した電源ユニットにとって有効である。 At this time, it is preferable that the surfaces of the upper surface portion and the lower surface portion of the fans 3a and 3b, 5a and 5b are substantially at the same level as the outer surfaces of the top plate 1a and the bottom plate 1b. Thus, the fan windows 11a, 11b, 11c, and 11d provided on the top plate 1a and the bottom plate 1b are fitted with the surface portions as the upper surface portions of the fans 3a and 3b, 5a and 5b, respectively. Fans 3a and 3b, 5a and 5b which are larger by the thickness of the fan upper plate 1a and the bottom plate 1b can be used. This is effective for a power supply unit that is made extremely thin.

また、このように極限まで薄型化する構造にあっては、吸気ファン３と排気ファン５とを幾分無理な状態で使用しなければならないので、半導体素子、コンデンサ、抵抗などの電子部品の寿命に比べて、機械的な回転部分を有する吸気ファン３と排気ファン５の寿命はそれらの１／２以下とならざるを得ず、したがって、前述のように筐体の外側から吸気ファン３と排気ファン５の取り外し、取付けが自在にできると、保守しやすくなる。このようなことから、ファン用窓１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは吸気ファン３と排気ファン５の両方の幅よりも幾分大きな幅を持つ。 In addition, in such a structure that is thinned to the limit, the intake fan 3 and the exhaust fan 5 must be used in a somewhat unreasonable state, so that the lifetime of electronic components such as semiconductor elements, capacitors, resistors, etc. In comparison with the above, the lifespan of the intake fan 3 and the exhaust fan 5 having mechanical rotating parts must be ½ or less of them, and therefore, as described above, the intake fan 3 and the exhaust fan from the outside of the casing. If the fan 5 can be freely detached and attached, maintenance becomes easier. For this reason, the fan windows 11a, 11b, 11c, and 11d have a width that is somewhat larger than the width of both the intake fan 3 and the exhaust fan 5.

電源ユニット１００の具体的な構造を説明するに当たって、図３によってこの電源ユニット１００の回路構成の一例の概略を説明する。電源ユニット１００は、図示しない入力コンデンサや突入電流防止回路の一部分を構成する抵抗器などからなる入力回路Ｉｎ、４個の整流用ダイオードＤ１をブッリジに接続してなる全波整流回路Ｒｅ、昇圧用インダクタＬ１とスイッチ素子Ｓ１と逆流阻止用ダイオードＤ２と電解コンデンサＣ１とからなって、入力電圧よりも高い直流電圧を出力する昇圧回路Ｂｔ、一対のスイッチ素子Ｓ２と一対の帰還用ダイオードＤ３とからなるダブルフォワード形インバータ回路とトランスＴと出力側ダイオードＤ４と出力インダクタＬ２と出力コンデンサＣ２とからなるＤＣ−ＤＣコンバータＤｄ、昇圧回路Ｂｔの制御回路Ｃｔ１と駆動回路Ｄｒ１、及びＤＣ−ＤＣコンバータＤｄの制御回路Ｃｔ２と駆動回路Ｄｒ２とから構成されている。 In describing the specific structure of the power supply unit 100, an outline of an example of the circuit configuration of the power supply unit 100 will be described with reference to FIG. The power supply unit 100 includes an input circuit In composed of an input capacitor (not shown) and a resistor constituting a part of an inrush current prevention circuit, a full-wave rectifier circuit Re formed by connecting four rectifier diodes D1 to a bridge, and a booster A booster circuit Bt that outputs a DC voltage higher than the input voltage, a pair of switch elements S2, and a pair of feedback diodes D3 are composed of an inductor L1, a switch element S1, a backflow prevention diode D2, and an electrolytic capacitor C1. Control of a DC-DC converter Dd composed of a double forward inverter circuit, a transformer T, an output side diode D4, an output inductor L2, and an output capacitor C2, a control circuit Ct1 and a drive circuit Dr1 of the booster circuit Bt, and a DC-DC converter Dd The circuit Ct2 and the drive circuit Dr2 are configured.

なお、この回路構成の個々の回路は、周知の回路構成であり、それらの動作も良く知られていること、また、その動作は本発明に特に関係しないので、動作については説明を省略する。 Note that the individual circuits of this circuit configuration are well-known circuit configurations, and their operations are well known, and the operations are not particularly related to the present invention, and thus the description of the operations is omitted.

次に、図４によって電源ユニット１００具体的な構造の一例について説明する。図４は電源ユニット１００の筐体内を上方から見た図である。 Next, an example of a specific structure of the power supply unit 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view of the inside of the housing of the power supply unit 100 as viewed from above.

吸気ファン３の２個のファン３ａと３ｂとは、図面の最下端に位置する吸気口Ａから離れた位置で底板１ｂに取り付けられ、吸気口Ａとファン３ａ、３ｂとの間には電子部品の一部分、つまり、図１で示した主発熱電子部品７よりも発熱量が小さな弱発熱電子部品１３と制御用の複数のプリント基板１５などが配置されている。そして、排気ファン５の２個のファン５ａと５ｂも図面の最上端に位置する排気口Ｂから離れた位置で底板１ｂに取り付けられ、排気口Ｂとファン５ａ、５ｂとの間には電子部品の一部分、つまり、図１で示した主発熱電子部品７よりも発熱量が小さな弱発熱電子部品１７が配置されている。なお、この電源ユニットの裏側、つまり後面には入力コネクタと出力コネクタとからなるコネクタ１９が備えられており、裏面板１ｆはコネクタ１９を避けて造られている。 The two fans 3a and 3b of the intake fan 3 are attached to the bottom plate 1b at a position away from the intake port A located at the lowermost end of the drawing, and there are electronic components between the intake port A and the fans 3a and 3b. In other words, a weak heat-generating electronic component 13 having a smaller amount of heat generation than the main heat-generating electronic component 7 shown in FIG. 1, a plurality of printed circuit boards 15 for control, and the like are arranged. The two fans 5a and 5b of the exhaust fan 5 are also attached to the bottom plate 1b at a position away from the exhaust port B located at the uppermost end of the drawing. Between the exhaust port B and the fans 5a and 5b, electronic components are mounted. In other words, a weakly heat generating electronic component 17 having a smaller amount of heat generation than the main heat generating electronic component 7 shown in FIG. In addition, a connector 19 including an input connector and an output connector is provided on the back side, that is, the rear surface of the power supply unit, and the back plate 1 f is made avoiding the connector 19.

ファン３ａと３ｂ、ファン５ａと５ｂの取付けについては、図６ないし図８によって説明し、複数のプリント基板１５については図９によって後述するので、それらについてここでは詳述しない。 The mounting of the fans 3a and 3b and the fans 5a and 5b will be described with reference to FIGS. 6 to 8, and the plurality of printed circuit boards 15 will be described later with reference to FIG.

ファン３ｂと５ｂの図示右側端部を結ぶ位置に、複数の細長いヒートシンク２１、２３、２５、２７が主プリント基板２９上に搭載されている。これらヒートシンク２１、２３、２５、２７は、図１で示したヒートシンク９に対応するものである。ヒートシンク２１、２３は、図５に示すように、複数のフィン２１ａ、２３ａをそれぞれ有し、フィン同士が向かい合うように配置されている。図５は、ファン３ｂ側からヒートシンク２１、２３を見た図であり、ファン３ｂからの送風は双方のフィンによって形成される空間を通って、ヒートシンク２１、２３を有効に冷却する。ヒートシンク２１、２３、２５、２７は、主プリント基板２９と上板１ａとの間の距離よりも幾分小さな高さを有する。ヒートシンク２１、２３、２５、２７が接地電位にあるときには、それらの上面が筐体１の上板１ａ内面に接触していても良い。 A plurality of elongated heat sinks 21, 23, 25, and 27 are mounted on the main printed circuit board 29 at positions connecting the right end portions of the fans 3 b and 5 b in the figure. These heat sinks 21, 23, 25, and 27 correspond to the heat sink 9 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the heat sinks 21 and 23 have a plurality of fins 21a and 23a, respectively, and are arranged so that the fins face each other. FIG. 5 is a view of the heat sinks 21 and 23 viewed from the fan 3b side, and the air blown from the fan 3b effectively cools the heat sinks 21 and 23 through a space formed by both fins. The heat sinks 21, 23, 25, 27 have a height that is somewhat smaller than the distance between the main printed circuit board 29 and the upper plate 1a. When the heat sinks 21, 23, 25, 27 are at the ground potential, their upper surfaces may be in contact with the inner surface of the upper plate 1 a of the housing 1.

ヒートシンク２１、２３には全波整流回路Ｒｅの整流用ダイオードＤ１、昇圧回路Ｂｔのスイッチ素子Ｓ１や逆流阻止用ダイオードＤ２などのような発熱の大きな主発熱素子３１が取り付けられている。また、ヒートシンク２５、２７にはＤＣ−ＤＣコンバータＤｄのスイッチ素子Ｓ２、帰還用ダイオードＤ３、出力ダイオードＤ４などのような発熱の大きな主発熱素子３３が取り付けられている。ヒートシンク２１、２３とヒートシンク２５とを別々にして離したのは、電気絶縁上の問題からであり、同電位であれば、ヒートシンク２１と２５とは単一のものでもよい。必要があれば、ヒートシンク２１と２５との間の隙間を電気絶縁物質（不図示）で塞いで、それらの隙間を無くすのが良い。 Main heat generating elements 31 that generate a large amount of heat, such as the rectifying diode D1 of the full-wave rectifier circuit Re, the switch element S1 of the booster circuit Bt, and the backflow prevention diode D2, are attached to the heat sinks 21 and 23. Further, main heat generating elements 33 that generate a large amount of heat, such as the switch element S2 of the DC-DC converter Dd, the feedback diode D3, and the output diode D4, are attached to the heat sinks 25 and 27. The reason why the heat sinks 21 and 23 and the heat sink 25 are separated from each other is due to a problem in electrical insulation, and the heat sinks 21 and 25 may be single if they have the same potential. If necessary, the gap between the heat sinks 21 and 25 may be closed with an electrical insulating material (not shown) to eliminate the gap.

そして、ヒートシンク２１、２５は上板１ａと側板１ｄと主プリント基板２９又は底板１ｂとで閉じた冷却風通路、つまり風洞を形成し、その風洞内には、図３に示した昇圧回路Ｂｔの昇圧用インダクタＬ１、あるいはＤＣ−ＤＣコンバータＤｄのトランスＴ、出力インダクタＬ２のような発熱が大きく、かつ負荷電流を担持する半導体素子のような主発熱素子３１に比べて形状の大きな主発熱電子部品３５が配置される。この主発熱電子部品３５は図１に示した主発熱電子部品７に相当するものである。 The heat sinks 21 and 25 form a closed cooling air passage, that is, a wind tunnel, formed by the upper plate 1a, the side plate 1d, and the main printed circuit board 29 or the bottom plate 1b, and the booster circuit Bt shown in FIG. A main heating electronic component that generates a large amount of heat, such as the step-up inductor L1 or the transformer T of the DC-DC converter Dd and the output inductor L2, and has a shape larger than that of the main heating element 31 such as a semiconductor element carrying a load current. 35 is arranged. The main heat generating electronic component 35 corresponds to the main heat generating electronic component 7 shown in FIG.

前記風洞内に配置される主発熱電子部品３５は、前述のように、昇圧用インダクタＬ１、あるいはトランスＴ、出力インダクタＬ２のように背が高く、幅も大きい電子部品であるので、従来のように排気ファンのみでは均一に冷却が行われないばかりでなく、必要な冷却能力を得ることができない。電源ユニット１００の幅から更に排気ファンの個数を増やすこともできない。しかし、排気ファン５とほぼ同じ空気供給能力を有する吸気ファン３を備えることによって、背が高く、幅も大きい主発熱電子部品３５ばかりでなく、ヒートシンク２１、２５をもほぼ均一に冷却することができ、また、冷却能力を増大させることができる。 As described above, the main heat generating electronic component 35 disposed in the wind tunnel is a tall electronic component having a large height and width like the step-up inductor L1, the transformer T, and the output inductor L2, so that it is conventional. However, not only the exhaust fan alone does not provide uniform cooling, but also the required cooling capacity cannot be obtained. The number of exhaust fans cannot be further increased from the width of the power supply unit 100. However, by providing the intake fan 3 having substantially the same air supply capability as the exhaust fan 5, not only the main heat generating electronic component 35 having a large height and width but also the heat sinks 21 and 25 can be cooled almost uniformly. And the cooling capacity can be increased.

そして、ヒートシンク２１、２５と筐体１の側板１ｃとの間（前記風洞外）における主プリント基板２９の面域には、図３に示した昇圧回路Ｂｔの電解コンデンサＣ１など、熱に弱い電子部品３７が搭載されている。ヒートシンク２１、２５が、主発熱電子部品３５の発熱によって温度上昇した空気を遮るので、電子部品３７は主発熱電子部品３５の発する熱の影響を受けない。 In the surface area of the main printed circuit board 29 between the heat sinks 21 and 25 and the side plate 1c of the housing 1 (outside the wind tunnel), heat-sensitive electrons such as the electrolytic capacitor C1 of the booster circuit Bt shown in FIG. A component 37 is mounted. Since the heat sinks 21 and 25 block the air whose temperature has risen due to the heat generated by the main heat generating electronic component 35, the electronic component 37 is not affected by the heat generated by the main heat generating electronic component 35.

次に、図６ないし図８によって、吸気ファン３と排気ファン５との取付け構造などについて説明する。図６は放熱用のファンとその取付け構造を示し、図７は筐体１へのファンの取付けを示し、図８は筐体１へのファンの取付けを示す拡大図である。吸気ファン３も排気ファン５も取付け構造は全く同じであるので、吸気ファン３の取付け構造として説明する。 Next, the mounting structure of the intake fan 3 and the exhaust fan 5 will be described with reference to FIGS. 6 shows the fan for heat dissipation and its mounting structure, FIG. 7 shows the mounting of the fan to the housing 1, and FIG. 8 is an enlarged view showing the mounting of the fan to the housing 1. Since the intake fan 3 and the exhaust fan 5 have the same mounting structure, the mounting structure of the intake fan 3 will be described.

吸気ファン３のファン３ａと３ｂとが取付けられる取付け部材３９は、ファン３ａと３ｂの回転羽根（図示せず）の直径よりも大きな径をもつ２個の円形穴３９ａ、３９ｂが形成されている平坦な取付け部３９ｃとこの取付け部３９ｃに対して直角に折り曲げられている２個の取付け用タブ３９ｄ、３９ｅとを有する。取付け用タブ３９ｄ、３９ｅには一般的なネジ孔ｘが備えられている。 The attachment member 39 to which the fans 3a and 3b of the intake fan 3 are attached is formed with two circular holes 39a and 39b having a diameter larger than the diameter of the rotary blades (not shown) of the fans 3a and 3b. It has a flat mounting portion 39c and two mounting tabs 39d and 39e bent at a right angle to the mounting portion 39c. The mounting tabs 39d and 39e are provided with general screw holes x.

平坦な取付け部３９ｃには４個の取付け孔が形成されており、その取付け孔を利用して、リベット３９ｆによって、取付け部３９ｃに吸気ファン３のファン３ａと３ｂとを取付ける。リベット３９ｆによる取付けは、取付け部材３９側は勿論のこと、ファン３ａと３ｂの取付け側とは反対の面に飛び出しが生ずることがない。仮に、ボルトとナットとによる取付けの場合には、ファン３ａと３ｂとのケースにナットを埋設する凹部を形成する余裕がないので、ナットが飛び出すことになり、この分だけ実装に悪影響を与える。 Four mounting holes are formed in the flat mounting portion 39c, and the fans 3a and 3b of the intake fan 3 are attached to the mounting portion 39c by the rivets 39f using the mounting holes. The attachment by the rivet 39f does not cause a protrusion on the surface opposite to the attachment side of the fans 3a and 3b as well as the attachment member 39 side. In the case of mounting with bolts and nuts, there is no room for forming a recess for embedding the nuts in the case of the fans 3a and 3b, so that the nuts pop out, which adversely affects the mounting.

筐体１に吸気ファン３、排気ファン５を取付けるに際しては、このように、取付け部材３９にファンを予め取付けておき、図７、図８に示すように取付ける。図７では、ファン５ａと５ｂとは既に底板１ｂのファン用窓１１ｄに取付けられており、ファン３ａと３ｂとをファン用窓１１ｃに取付けるところを示している。筐体１の底板１ｂには、ファン用窓１１ｃを臨む２箇所に、取付け部材３９の２個の取付け用タブ３９ｄ、３９ｅにそれぞれ適合する２個の取付け部４１ａ、４１ｂが形成されている。取付け部４１ａ、４１ｂは取付け部材３９の取付け用タブ３９ｄ、３９ｅのネジ孔ｘと同じ大きさのネジ孔ｙを有する。２個の取付け部４１ａ、４１ｂはネジ孔を挟んでファン用窓１１ｄから切り込まれ、取付け部材３９の厚み分だけ、筐体１の内側に入り込むように段差となっている。 When the intake fan 3 and the exhaust fan 5 are attached to the housing 1, the fan is attached in advance to the attachment member 39 as described above and attached as shown in FIGS. In FIG. 7, the fans 5a and 5b are already attached to the fan window 11d of the bottom plate 1b, and the fans 3a and 3b are attached to the fan window 11c. On the bottom plate 1b of the housing 1, two mounting portions 41a and 41b that respectively fit the two mounting tabs 39d and 39e of the mounting member 39 are formed at two positions facing the fan window 11c. The attachment portions 41 a and 41 b have screw holes y having the same size as the screw holes x of the attachment tabs 39 d and 39 e of the attachment member 39. The two attachment portions 41 a and 41 b are cut from the fan window 11 d with the screw holes interposed therebetween, and are stepped so as to enter the inside of the housing 1 by the thickness of the attachment member 39.

したがって、取付け部材３９に固定されたファン３ａと３ｂとが、図８の矢印で示すように、ファン用窓１１ｃから筐体１内に納められ、取付け部材３９の取付け用タブ３９ｄ、３９ｅが底板１ｂの取付け部４１ａ、４１ｂに合わされ、不図示のネジをネジ孔ｘ、ｙに螺合させることによって固定されるとき、取付け用タブ３９ｄ、３９ｅは突出せず、底板１ｂの外面とほぼ同一レベルにある。このことも、筐体１の高さが厳しい値に制限されているときには大切である。この実施例では、筐体１の外側から容易に吸気ファン３、排気ファン５を着脱することが可能である。 Accordingly, the fans 3a and 3b fixed to the mounting member 39 are accommodated in the housing 1 from the fan window 11c as shown by arrows in FIG. 8, and the mounting tabs 39d and 39e of the mounting member 39 are the bottom plate. When being fixed to the mounting portions 41a and 41b of 1b and being fixed by screwing screws (not shown) into the screw holes x and y, the mounting tabs 39d and 39e do not protrude and are almost at the same level as the outer surface of the bottom plate 1b. It is in. This is also important when the height of the housing 1 is limited to a strict value. In this embodiment, the intake fan 3 and the exhaust fan 5 can be easily attached and detached from the outside of the housing 1.

次に、図９によって図４で示されているプリント基板１５の構造について説明する。図９は、プリント基板１５にかかる箇所での断面図を示す。主プリント基板２９の上に、３枚のプリント基板１５ａ、１５ｂ、１５ｃが所定の間隔をおいて積み重ねられている（４階建て）。これらプリント基板１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、図示しないが、コネクタ兼用の支柱によって主プリント基板２９上に支えられて、所定の電気接続が行われている。 Next, the structure of the printed circuit board 15 shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a cross-sectional view of the printed circuit board 15 at a location. On the main printed circuit board 29, three printed circuit boards 15a, 15b, and 15c are stacked at a predetermined interval (four stories). Although not shown, these printed circuit boards 15a, 15b, and 15c are supported on the main printed circuit board 29 by a connector-supporting column to make a predetermined electrical connection.

各プリント基板に搭載されている電子部品については表示しないが、最上段のプリント基板１５ａには、図３に示したＤＣ−ＤＣコンバータＤｄと外部（例えば、電源装置全体の制御を行うマイコン）との間の信号の授受、種々の表示指令などを行う回路を構成する弱発熱電子部品が搭載されており、次のプリント基板１５ｂにはＤＣ−ＤＣコンバータＤｄの制御回路Ｄｒ２を構成する弱発熱電子部品が搭載されており、３番目のプリント基板１５ｃには昇圧回路Ｂｔの制御回路Ｄｒ１を構成する弱発熱電子部品が搭載されている。その下の主プリント基板２９の面域には、ＤＣ−ＤＣコンバータＤｄと昇圧回路Ｂｔとのスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２を駆動する駆動回路Ｄｒ１、Ｄｒ２を構成する弱発熱電子部品が搭載されている。 Although the electronic components mounted on each printed circuit board are not shown, the uppermost printed circuit board 15a includes a DC-DC converter Dd shown in FIG. 3 and an external device (for example, a microcomputer that controls the entire power supply device). Weakly heat generating electronic components constituting a circuit for transmitting and receiving signals and various display commands are mounted, and the next printed circuit board 15b has weakly heat generating electrons constituting the control circuit Dr2 of the DC-DC converter Dd. Components are mounted, and a weakly heat generating electronic component constituting the control circuit Dr1 of the booster circuit Bt is mounted on the third printed circuit board 15c. On the lower surface area of the main printed circuit board 29, weak heat-generating electronic components constituting the drive circuits Dr1 and Dr2 for driving the switch elements S1 and S2 of the DC-DC converter Dd and the booster circuit Bt are mounted.

このように所定の間隔でほぼ平行に重ねた複数のプリント基板を吸気ファンの前段に設けることによって、複数のプリント基板に搭載された弱発熱電子部品は、主発熱電子部品３５の発熱による影響を受け難く、しかも吸気ファン３によって吸い込まれる空気の流れで冷却される。また、吸気ファン３によって吸い込まれる空気は、その直ぐ前に背に高い電子部品が配置されておらず、複数のプリント板１５ａ、１５ｂ、１５ｃによって整流されて吸い込まれるので、より一層冷却効果が向上する。 Thus, by providing a plurality of printed circuit boards that are stacked substantially in parallel at predetermined intervals in the front stage of the intake fan, the weak heat generating electronic components mounted on the plurality of printed circuit boards are affected by the heat generated by the main heat generating electronic component 35. It is hard to receive and is cooled by the flow of air sucked by the intake fan 3. In addition, the air sucked by the intake fan 3 is not disposed with a tall electronic component immediately before it, and is rectified and sucked by the plurality of printed boards 15a, 15b, 15c, thereby further improving the cooling effect. To do.

図示していないが、上述のように構成されている３台の電源ユニット１００がラックの１ｕの同一段に納められ、並列接続される。同一段には、電源ユニット１００が１台だけでも良いし、２台あるいは４台以上でも勿論よい。 Although not shown, the three power supply units 100 configured as described above are housed in the same stage of the rack 1u and connected in parallel. In the same stage, only one power supply unit 100 may be used, or two or four or more power supply units may of course be used.

なお、以上の実施例では、ＥＩＡ規格に適合するラックの１ｕの高さの強制空冷による薄型電源技術について述べたが、この薄型電源技術はＥＩＡ規格に適合するラックに搭載される電源装置又は電源ユニットだけを対象とするものではなく、インバータ回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、スイッチング整流器、昇降圧コンバータなどの単体、あるいはそれらの任意の組み合わせによる電源に広く適用することができる。また、図示しないが、従来構造の大型の強制空冷形の電源装置の筐体内におけるその一部分、つまり特別な発熱部分に本発明を適用することも可能である。 In the above embodiment, the thin power supply technology by forced air cooling of 1u height of the rack conforming to the EIA standard has been described. This thin power supply technology is a power supply device or power supply mounted on a rack conforming to the EIA standard. The present invention is not limited to units only, and can be widely applied to power sources such as inverter circuits, DC-DC converters, switching rectifiers, and buck-boost converters, or any combination thereof. Although not shown, it is also possible to apply the present invention to a part of the casing of a large-sized forced air-cooled power supply unit having a conventional structure, that is, a special heat generation part.

以上の実施例では、吸気ファン３、排気ファン５がそれぞれ２個のファンからなる例について述べたが、発熱量と放熱量とがバランスすれば、吸気ファン３、排気ファン５がそれぞれ１個、又は３個以上であっても良い。 In the above embodiment, the example in which the intake fan 3 and the exhaust fan 5 are each composed of two fans has been described. However, if the heat generation amount and the heat dissipation amount are balanced, one intake fan 3 and one exhaust fan 5 are provided. Or three or more may be sufficient.

また、図１と図４とに示すように、前記実施例では、ヒートシンクを片側だけに設けて、ヒートシンクの１面と筐体の上板、一方の側板と主プリント基板とで風洞を形成したが、電源ユニットの筐体の幅、主発熱素子３１の個数、大きさなどから、ヒートシンクを対向する両側に配置して、ヒートシンクの２面を利用して前記風洞を形成しても良い。 Further, as shown in FIGS. 1 and 4, in the embodiment, the heat sink is provided only on one side, and a wind tunnel is formed by one surface of the heat sink and the upper plate of the housing, and one side plate and the main printed board. However, the air channel may be formed by using two surfaces of the heat sink by disposing the heat sink on both sides facing each other from the width of the casing of the power supply unit, the number and size of the main heating elements 31 and the like.

前記実施例では、吸気口Ａと吸気ファン３との間の電子部品を設けるだけでなく、排気ファン５と排気口Ｂとの間にも電子部品を配置したが、排気ファン５は排気口Ｂの近傍に設けても良い。また、実施例ではファンを筐体の下板に取り付けたが、上板に取り付けてもよい。
In the above-described embodiment, not only the electronic components between the intake port A and the intake fan 3 are provided, but also the electronic components are arranged between the exhaust fan 5 and the exhaust port B. It may be provided in the vicinity of. In the embodiment, the fan is attached to the lower plate of the housing, but may be attached to the upper plate.

発明の第１の実施例である電源ユニット１００の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the power supply unit 100 which is 1st Example of invention. 電源ユニット１００の外観を示す図であって、その（Ａ）は上方からの斜視図、（Ｂ）は下方からの斜視図である。It is a figure which shows the external appearance of the power supply unit 100, The (A) is a perspective view from upper direction, (B) is a perspective view from the downward direction. 電源ユニット１００の回路例を示す図である。2 is a diagram illustrating a circuit example of a power supply unit 100. FIG. 電源ユニット１００の筐体内部の上面図であり、電子回路部品の配置例を示す図である。It is a top view inside the housing of the power supply unit 100, and is a diagram showing an arrangement example of electronic circuit components. 電源ユニット１００におけるヒートシンクを吸気口から見た図である。It is the figure which looked at the heat sink in the power supply unit 100 from the inlet port. 電源ユニット１００における吸気ファンの取付け部材への取付け方の一例を示す図である。4 is a diagram illustrating an example of how to attach an intake fan to a mounting member in the power supply unit 100. FIG. 電源ユニット１００の筐体の底板側から吸気ファンを取り付ける例を示す図である。4 is a diagram illustrating an example in which an intake fan is attached from the bottom plate side of the casing of the power supply unit 100. FIG. 電源ユニット１００の筐体の底板側から吸気ファンを取り付ける例を説明する図である。6 is a diagram illustrating an example in which an intake fan is attached from the bottom plate side of the casing of the power supply unit 100. FIG. 電源ユニット１００における吸気ファン前段の構造を示す図である。3 is a view showing a structure of a front stage of an intake fan in the power supply unit 100. FIG.

Explanation of symbols

１・・・筐体、
１ａ・・上板、
１ｂ・・底板、
１ｃ、１ｄ・・側板、
１ｅ・・正面板、
１ｆ・・裏面板、
３・・・吸気ファン、
５・・・排気ファン、
７・・・主発熱電子部品、
９・・・ヒートシンク、
１１・・ファン用窓、
１３・・弱発熱電子部品、
１５・・制御用のプリント基板、
１７・・弱発熱電子部品、
１９・・コネクタ、
２１、２３、２５、２７・・ヒートシンク、
２９・・主プリント基板、
３１、３３・・主発熱素子、
３５・・主発熱電子部品、
３７・・電子部品、
３９・・取付け部材、
３９ａ、３９ｂ・・円形穴、
３９ｄ、３９ｅ・・取付け用タブ、
３９ｆ・・リベット、
４１ａ、４１ｂ・・底板１ｂの取付け部、
１００・・・第１の実施例の電源ユニット。 1 ... Case,
1a ... upper plate,
1b .. Bottom plate,
1c, 1d, side plate,
1e ... front plate,
1f ... Back plate,
3 ... Intake fan,
5 ... exhaust fan,
7: Main heat generating electronic components,
9 ... heat sink,
11 .. Fan window,
13. Weak heat generation electronic parts,
15 .. Printed circuit board for control,
17. Weak heat generation electronic parts,
19. ・ Connector,
21, 23, 25, 27 .. heat sink,
29..Main printed circuit board,
31, 33 .. Main heating element,
35 .. Main heating electronic parts,
37 .. Electronic parts,
39 .. Mounting member,
39a, 39b .. circular hole,
39d, 39e ..Mounting tab,
39f ... Rivet
41a, 41b .. mounting portion of the bottom plate 1b,
100: The power supply unit of the first embodiment.

Claims

A housing having an air inlet and an air outlet;
An intake fan and an exhaust fan for cooling arranged at regular intervals;
A main heat generating electronic component with large heat generation mounted on a printed circuit board between the intake fan and the exhaust fan;
With
Between the intake port of the housing and the intake fan, a weak heat generating electronic component that generates less heat than the main heat generating electronic component is provided,
A power supply apparatus comprising: a plurality of printed circuit boards each mounted with the weakly heat generating electronic components stacked at regular intervals before the intake fan.

In claim 1,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the casing has fan windows for the intake fan and the exhaust fan on a casing wall in a direction with a small thickness.

In claim 1 or claim 2 ,
A power supply apparatus, wherein a fan attachment member to which the intake fan and the exhaust fan are respectively attached is attached to a housing wall positioned in the direction in which the thickness is thin.

In claim 3 ,
At least one of the intake fan and the exhaust fan is attached to the fan attachment member by a rivet.