JP4266059B2

JP4266059B2 - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP4266059B2
Application number: JP07602299A
Authority: JP
Inventors: 茂樹有留; 等山野; 公博伊藤; 敏晴松本
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000278936A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板上に複数の電子部品が搭載されて構成されるスイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のスイッチング電源装置としては、例えば図６に示すような内部回路構成を備えたものが知られている。このスイッチング電源装置は、入力端子部１０を介して入力された交流を所定の出力電圧を有する直流に変換し、出力端子部１２を介して出力する装置である。このスイッチング電源装置では、入力端子部１０に入力された交流は、ヒューズ１４を介してフィルタ回路１６、入力側整流回路１８、入力側平滑回路２０およびスイッチング回路２２を通り直流電圧とされてトランス２４の１次側に与えられる。ここで、スイッチング回路２２は制御回路２６からの制御信号に基づきトランス２４に与える直流をＯＮ／ＯＦＦ制御しており、これによってトランス２４の２次側から交流が出力される。そして、トランス２４から出力された交流は出力側整流回路２８および出力側平滑回路３０によって直流に変換され、出力端子部１２に与えられる。
【０００３】
また、このスイッチング電源装置では、出力側において、出力側平滑回路３０から出力される直流の電圧を過電圧検出回路３２によって検出し、その電圧値に応じた信号を制御回路２６に与えるとともに、出力側平滑回路３０の出力側に接続された電圧調整用可変抵抗器３４の両端に現れる電位差を検出回路３６で検出し、その電位差に応じた信号を制御回路２６に与える。一方、入力側では、平滑回路２０から出力される直流が制御回路２６に与えられている。そして、このような入力に基づき制御回路２６はスイッチング回路２２でのＯＮ／ＯＦＦ制御用の信号を作成し、上記のようにスイッチング回路２２に与えるように構成されている。なお、同図中の符号３８は接地用端子部である。
【０００４】
図６に示すような回路は複数の電子部品により構成される。例えば、フィルタ回路１６はコモンチョークコイルを、整流回路１８，２８は整流用ダイオードを、平滑回路２０，３０は平滑用の大容量の電解コンデンサを、またスイッチング回路２２はパワートランジスタを、それぞれ主たる電子部品として有しており、これらの電子部品が同一の基板上に配置されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成されたスイッチング電源装置においては、上記電子部品のうち整流回路１８，２８の整流用ダイオード、スイッチング回路２２のパワートランジスタやトランス２４などからノイズが発生することがある。このノイズが入力端子部１０とフィルタ回路１６との接続部位に侵入すると、この入力端子部１０に接続される外部交流電源（図示省略）に悪影響が及ぶ。そこで、この問題を解消するため、例えば特許掲載公報第２７８２２１２号に記載の装置では、複数の基板を組み合わせて立体的な基板組立体を構成し、その内部空間にノイズ発生源となりうる電子部品（以下「ノイズ発生電子部品」という）を配置する一方、入力端子部とその近傍に配置される電子部品とを基板組立体の外周面側に配置することで、入力端子部の接続部位をノイズ発生電子部品から隔離させている。このように構成することで、ノイズ発生電子部品からノイズが発生したときでも、このノイズが入力端子部とその近傍に配置される電子部品との接続部位に到達するまでに当該ノイズを減衰させて、ノイズ影響を抑制している。
【０００６】
しかしながら、上記基板組立体は、その一部が大きく開口しており、基板組立体の内部空間にノイズ発生電子部品を配置したとしても、ノイズ発生電子部品から発生したノイズが上記開口を介して広く伝播してしまい、ノイズ影響を十分に抑制することができなかった。また、こうして基板組立体の開口を介して伝播するノイズがスイッチング電源装置に隣接配置された電気機器に直接伝播し、電気機器を誤作動させるなどの悪影響を及ぼしてしまうおそれもある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、低ノイズのスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の基板を組み合わせて形成されたその両端部を開口してなる筒形状の基板組立体に、複数の電子部品が搭載されたスイッチング電源装置であって、上記目的を達成するため、前記基板組立体を開口から収納するケーシング本体および前記ケーシング本体の開口を覆うように取り付けられる蓋体を有するケーシングを備え、前記基板組立体の内部空間に、前記複数の電子部品のうちノイズの発生源となりうるノイズ発生電子部品と発熱電子部品が配置され、前記基板組立体を構成する基板のうち前記蓋体に対向する基板には、前記基板組立体の内部空間を臨む主面とは反対の主面上に、熱影響電子部品と、前記蓋体に対向する基板の一方側に沿って配置された第１の複数の端子部および前記基板の他方側に沿って配置された第２の複数の端子部を有し、前記ケーシングの外部から引き込まれた配線が接続される複数の端子部とが搭載され、前記基板組立体の外周面と前記ケーシング内面とで形成される熱分離空間に、熱影響によって性能劣化する熱影響電子部品が配置され、前記複数の電子部品の一部から発生した熱を放熱するための放熱手段が前記内部空間を臨むように前記基板組立体の前記開口部付近に配置され、前記ケーシングには、前記複数の端子部の各々に対応して設けられ、前記外部からの配線を引き込むための開口が設けられ、前記基板組立体は前記ケーシングの内側面に設けられたガイド手段に案内されながら前記ケーシングに対して着脱可能となっており、前記基板組立体と前記放熱手段とが一体的に前記ケーシングに収納されるとともに、前記ケーシングへの前記基板組立体の装着により、前記複数の基板の一部が前記ガイド手段に設けられた基板係止手段に係止されて前記ケーシングに対して固定されている（請求項１）。
【０００９】
この発明では、放熱手段が基板組立体の内部空間を臨むように開口部付近に配置されており、ノイズ発生電子部品から発生したノイズが放熱手段によって遮蔽されて、内部空間から開口部を介して外部にノイズが伝播されるのを防止する。また、基板組立体を構成する基板のうち蓋体に対向する基板の、基板組立体の内部空間を臨む主面とは反対の主面上に、熱影響電子部品と、ケーシングの外部から引き込まれた配線が接続される複数の端子部とが搭載されるので、熱影響電子部品および端子部が配置された基板が熱遮蔽板として機能し、熱影響電子部品および端子部が配置された空間（熱分離空間）を基板組立体の内部空間から熱分離して、低温に保つことが可能となる。したがって、基板組立体の内部空間からの熱が熱影響電子部品に及ぶのを防止することができ、熱影響電子部品の性能劣化を防止してスイッチング電源装置の寿命を長く伸ばすことが可能となる。また、基板組立体と放熱手段とは一体的にケーシングに収納されるが、基板組立体の内部空間に、複数の電子部品のうち発熱電子部品を配置する一方、基板組立体の外周面とケーシング内面とで形成される熱分離空間に、熱影響によって性能劣化する熱影響電子部品を配置することによって、熱影響電子部品の配設空間たる熱分離空間が発熱電子部品の配設空間たる内部空間から熱分離されて発熱電子部品から発生した熱が熱影響電子部品に至るのを防止することができる。さらに、ケーシングに基板組立体を装着した際に、基板組立体を構成する基板の一部がガイド手段に設けられた基板係止手段に係止されるように構成しているので、基板組立体がケーシングに対して固定され、基板組立体のガタツキを効果的に防止することができる。
【００１０】
また、ノイズの遮蔽効果を高める上では、基板組立体の両端開口部のそれぞれに放熱手段を配置し、それら２つの放熱手段を相互に対向させるのが好適である（請求項２）。すなわち、このように構成することで、ノイズ発生電子部品が基板組立体の内周面および放熱手段で取り囲まれ、ノイズ発生電子部品から発生したノイズの伝播可能範囲が著しく狭まる。
【００１１】
また、放熱手段については、基板組立体の外周面の一部に沿って配置された放熱板本体から延びる突出部を開口部に向けて折り曲げて形成してもよく（請求項３）、この場合、放熱面積が大きくなり、放熱効率が向上する。また、放熱効率を向上させる上では、複数の電子部品のうち熱を発生する発熱電子部品を基板組立体の外周面側に配置し、ケーシングの内底面と対向する放熱板本体に当接させるのが好ましい（請求項４）。このように構成することで、放熱板本体に伝わった熱がケーシングの底部に吸収・放熱されて放熱効率が向上する。さらに、ケーシングの底部は、通常、取付面となっており、ケーシングの底部に伝わってきた熱が取付面を介して効率よく装置外に放熱されるため、このように放熱効率をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、放熱手段とは異なる別の放熱手段が基板組立体の内部空間に設けられる（請求項５）と、ノイズ発生電子部品が当該別の放熱手段と、基板組立体の開口部付近に配置された放熱手段と、基板組立体を構成する基板とで取り囲まれることとなり、ノイズ発生電子部品から発生したノイズの伝播可能範囲がより一層狭くなる。
【００１４】
また、ケーシングの側面部に内部空間を挟んで対向するように一対の開口部を設け、一対の開口部の間を流れる気流によって内部空間内で発生した熱を装置外部に排熱するように構成することで、内部空間に熱が篭るのを効果的に抑制することができる（請求項６）。この場合、その気流の方向に沿って基板組立体を構成する基板を配置すると、気流の一部が気流の本流から離れ、熱分離空間側に流れようとしても、基板にあたって本流に戻され、熱分離空間内に気流の一部が流れ込むのを防止することができる（請求項７）。
【００１５】
ここで、基板係止手段に対して基板の一部を圧入可能に構成することで、この基板圧入によってケーシングに対して基板組立体をより強固に固定することができる（請求項８）。
【００１６】
また、一対の開口部については、各々、例えば複数のスリット開口により構成することができるが、この場合、スリット開口の長手方向と直交する方向の強度低下が懸念される。しかしながら、これらのスリット開口に亘ってガイド手段を掛け渡することでスリット開口の強度を補強することができる（請求項９）。つまり、このような構成では、ガイド手段が基板のガイド機能のほかにスリット開口の強度補強としても機能する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかるスイッチング電源装置の一の実施形態を示す斜視図であり、図２は図１のスイッチング電源装置の分解組立斜視図であり、図３は図１の側面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、図３および図４については、説明の便宜から、ケーシングの図示を省略し、ケーシングの内部に形成される収納空間を２点鎖線で仮想的に示している。また、各図との方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。
【００１９】
このスイッチング電源装置は、制御ユニット（図示省略）の底面部においてＸ方向に延びるディン（ＤＩＮ）レール５０に取付られ、入力端子部１０から与えられた交流を所定電圧の直流に変換し、出力端子部１２から制御ユニット内に設けられた他の装置に供給する装置であり、その回路構成は図６と同一であるため、それらについては同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
このスイッチング電源装置では、図２に示すように、上方の開口したケーシング本体６０と、その開口を覆うように設けられる蓋体７０とでケーシング８０が構成されており、ケーシング本体６０の上端部に蓋体７０が取り付けられると、後述するように種々の電子部品が搭載された４つの基板９１〜９４を一体化してなる基板組立体９０を収納可能な収納空間ＳＰが形成される。
【００２１】
より具体的には、ケーシング本体６０は、その下方側におけるベース部６２から周壁部６４が上方に立設されて有底角筒形に構成されている。４つの周壁部６４のうちディンレール５０の長手方向（Ｘ方向）側に設けられた一対の周壁部６４ａの上端付近には、それぞれ２個の係止孔６６が設けられおり、蓋体７０から下方に延びる係止片７２の先端部がそれぞれ対応する係止孔６６に係止されるように構成されている。また、上記長手方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）側に設けられた周壁部６４ｂ側についても同様に係止孔（図示省略）が各周壁部６４ｂにそれぞれ２ヶ所づつ設けられ、蓋体７０から下方に延びる係止片７２の先端部がそれぞれ対応する係止孔６６に係止されるように構成されている。そして、これら合計８本の係止片７２の先端部をそれぞれ対応する係止孔６６に係止することでケーシング本体６０に対して蓋体７０が取り付け固定される。
【００２２】
また、周壁部６４ｂには、収納空間ＳＰと連通する開口部として、図２に示すようにＸ方向に延びる放熱用のスリット開口６８が上下方向（Ｚ方向）にほぼ等間隔で設けられている。また、この実施形態では、各周壁部６４ｂでは、すべてのスリット開口６８に亘ってＺ方向に延びる８本の補強用リブ６１１〜６１８がＸ方向に並べて取り付けられて周壁部６４ｂの強度補強が図られている。これらのうち補強用リブ６１１，６１２はＸ方向に基板９２の厚みよりも若干広い間隔Δ1（図５）だけ離隔して配置されている。例えば、厚み１．６ｍｍの基板９２に対して補強用リブ６１１，６１２の間隔Δ1を２ｍｍ程度にしておく。このため、図２に示すように左右（Ｙ方向）一対の補強用リブ６１１，６１２が基板９２のガイド手段として機能する。なお、残りの補強用リブ６１３〜６１８のうち補強用リブ６１７，６１８も上記補強用リブ６１１，６１２と同様に構成され、基板９３に対するガイド手段として機能する。そして、これら基板９２，９３をこれらのガイド手段に沿ってケーシング本体６０内に移動させることで基板組立体９０が収納空間ＳＰ内に位置決め収納される。
【００２３】
このように、この実施形態では、補強用リブ６１１，６１２，６１７，６１８は単にスリット開口６８の補強用として機能するのみならず、基板のガイド手段としても機能している。特に、スリット開口６８は放熱機能を担うため、その開口面積を広く設定すべきであり、補強用リブとガイド用リブとを別個に設ける場合に比べて補強用とガイド用とを兼用させた本実施形態は開口面積を広くすることができ、放熱効果の点で有利である。
【００２４】
また、補強用リブ６１１，６１８の頂部６１１ａ，６１８ａはケーシング本体６０の開口部よりも若干高い位置まで延びており、上記のように基板９２を補強用リブ６１１，６１２からなるガイド手段に沿って、また同時に基板９３を補強用リブ６１７，６１８からなるガイド手段に沿って収納空間ＳＰに収納すると、基板９２，９３に連結された基板９４の裏面がその頂部６１１ａ，６１８ａによって係止されるように構成されている。このように、本実施形態では、補強用リブ６１１，６１８の頂部６１１ａ，６１８ａによって基板組立体９０をケーシング８０内で支持するように構成されている。
【００２５】
このようにガイド手段（補強用リブ６１１，６１２，６１７，６１８）によって基板組立体９０を収納空間ＳＰに案内し、単に補強用リブ６１１，６１８の頂部６１１ａ，６１８ａによって基板９４を裏面側より支持するのみでは、ケーシング８０内で基板組立体９０のガタツキが発生し、その振動や衝撃によって基板上の半田部分にクラックなどが生じ、その結果、電子部品の接続不良や断線などが発生してしまうことがある。そこで、本実施形態では、この問題を解消するため、補強用リブ６１１，６１２，６１７，６１８の最下方位置に基板ガタツキ防止用のガタツキ防止用リブを設けている。
【００２６】
図５は、ガタツキ防止用リブの構成を示す部分拡大断面図である。ここでは、以下において同図を参照しつつ基板９２に対応するガタツキ防止構造について説明するが、基板９３に対応するガタツキ防止構造（補強用リブ６１７，６１８に設けられたガタツキ防止用リブ）およびその作用効果は基板９２に対応するガタツキ防止構造およびその作用効果と全く同一であるため、それについては説明を省略する。
【００２７】
この実施形態では、同図に示すように、補強用リブ６１１，６１２には、相互に対向するように略半球状のガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂがそれぞれ突設されている。これらガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂの突設部分の間隔Δ2は基板９２の厚みよりも若干狭くなっており、上記のようにガイド手段（補強用リブ６１１，６１２）に沿って基板９２を下方位置に移動させて基板組立体９０をケーシング８０の収納空間ＳＰに収納すると、その基板収納の最終段階で基板９２の下方側端部９２１がガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂの間に圧入され、基板９２が厚み方向（Ｘ方向）に挟持され、基板厚み方向にしっかりと保持される。なお、リブ６１１ｂ，６１２ｂの間隔Δ2については、基板９２の厚みと同一寸法に設定してもケーシング８０に対する基板のガタツキを防止することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、上記ガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂと同じ高さ位置において、補強用リブ６１１，６１２の間に収納空間ＳＰに向けて半球状の一対のガタツキ防止用リブ６１９が相互に対向した状態で突設されており、上記のように基板組立体９０をケーシング８０の収納空間ＳＰに収納すると、その基板収納の最終段階で基板９２の下方側端部９２１（図２）がガタツキ防止用リブ６１９，６１９の間に圧入され、基板９２が幅方向（Ｙ方向）に挟持され、基板幅方向にしっかりと保持される。
【００２９】
このように、本実施形態では、ガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂを設け、基板９２を厚さ方向に保持するとともに、ガタツキ防止用リブ６１９，６１９を設けて基板９２を幅方向に保持するように構成しており、ケーシング８０内での基板組立体９０のガタツキを防止することができ、半田部分のクラックや断線などの不具合を効果的に防止することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、基板厚み方向（Ｘ方向）の基板ガタツキを防止するために補強用リブ６１１，６１２のそれぞれにガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂを設けているが、いずれか一方に設けるようにしてもよい。また、ガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂを補強用リブ６１１，６１２の最下方位置にスポット的に設けているが、補強用リブ６１１，６１２の高さ方向（Ｚ方向）に連続的に設けてもよい。また、ガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂの形状については、半球形状に限定されるものではなく、基板９２を圧入することができる形状であれば、特に限定されるものではない。
【００３１】
また、基板厚み方向についてのガタツキ防止用リブ６１１ｂ，６１２ｂの変形態様については、基板幅方向についてのガタツキ防止用リブ６１９についてもそのまま適用可能である。すなわち、基板の幅方向（Ｙ方向）については、一方のみにガタツキ防止用リブ６１９を設けるだけでもよく、またガタツキ防止用リブ６１９を補強用リブ６１１，６１２の高さ方向（Ｚ方向）に連続的に設けてもよく、さらにはガタツキ防止用リブ６１９の形状についても、基板９２を圧入することができる形状であれば、特に半球状に限定されるものではない。
【００３２】
図１および図２に戻って、本実施形態にかかるケーシング８０がフィンガープロテクト構造を採用したことによる特徴について説明する。この実施形態では、図２に示すように基板９２の一方側に入力端子部１０および接地用端子部３８が搭載される一方、他方側に出力端子部１２が搭載され、さらに各端子が基板９２に対してそれぞれ２箇所で半田付けされている。また、こうして基板９２に取り付けられた各端子に対応して、蓋体７０の側面部には、配線を端子部に引き込むための開口７４が開設されるとともに、ネジ止め工具は挿入可能であるが人間の指は挿入不可能な程度の開口７６が穿設されて開口７４から端子部に挿入された配線の先端部を端子に固定可能に構成されている。このように、この実施形態では、スイッチング電源装置においてフィンガープロテクト構造を採用したことにより次のような効果が得られる。すなわち、作業者が端子に直接触れるのを効果的に防止することができる。また、端子の取付構造を簡略化することができる。また、端子と基板との接続が強固となり、振動や衝撃などによる半田部分のクラック発生を防止することができ、大電流にも対応可能となっている。
【００３３】
さらに、入力端子部１０、出力端子部１２および接地用端子部３８が蓋体７０を内底面側より支持することとなり、蓋体７０の強度が補強されている。このため、従来装置において補強用として用いられていたリブなどの補強構造が不要となり、その結果、蓋体７０内部の収容スペース（第２サブ空間ＳＳＰ2）が増大し、より多くの、またより大きな電子部品を基板９４に搭載することが可能となっている。
【００３４】
上記説明においては、主としてスイッチング電源装置のケーシングの構成を中心に詳細に説明してきたが、次に装置内部の構成を中心に詳述する。
【００３５】
この実施形態にかかるスイッチング電源装置では、４つの基板９１〜９４を相互に連結することによって両端部を開口してなる角筒形状の基板組立体９０が形成され、これがケーシング８０の収納空間ＳＰに収納されている。
【００３６】
これらの基板のうち基板９１は、図３および図４に示すように、裏面９１ａを収納空間ＳＰの底面側に向けて配置されている。また、この基板９１の裏面９１ａ側には、ケーシング８０への基板組立体９０の収納前に放熱板本体１００が裏面９１ａから離隔しながら、それをほぼ全面覆うように取付けられている。この放熱板本体１００からは、Ｙ方向に互いに相反して突出していた突出部１０１，１０２がそれぞれ約９０゜折り曲げられて図２に示すように基板９１の表面から上方（Ｚ方向）に突起した状態で相互に対向しており、後述するように各々の突出部１０１，１０２に発熱電子部品が取付けられ、各突出部１０１，１０２が放熱手段として機能する。
【００３７】
基板９１の表面９１ｂ上には、Ｘ方向側より、入力側平滑回路２０を構成する電解コンデンサ２０１，２０２と、整流回路１８を構成するブリッジダイオード１８１と、このブリッジダイオード１８１を冷却するための放熱板１１０と、トランス２４と、スイッチング回路２２を構成するパワートランジスタ２２１とがこの順序で搭載されている。なお、パワートランジスタ２２１を冷却するためにパワートランジスタ２２１は放熱手段（突出部）１０１に取付けられている。ここで、パワートランジスタ２２１の冷却効率を高めるためには、パワートランジスタ２２１を基板９１の裏面９１ａ側に搭載し、放熱板本体１００に取り付けるのが望ましい。というのも、このように構成することでパワートランジスタ２２１からの熱が直接放熱板本体１００に伝わり、さらにその熱がケーシング本体６０のベース部６２に吸収・放熱されて放熱効率が向上するからである。特に、ベース部６２はケーシング本体６０の他の部位に比べて構造上、厚肉に仕上げられており、優れた放熱効果を有している。したがって、この点からも上記配置構造は有利である。また、このベース部６２はディンレール５０（図１）と接続されており、ケーシング本体６０のベース部６２に伝わってきた熱がディンレール５０を介して効率よく装置外に放熱されるため、この点からも放熱効率を向上させることができる。さらに、実施形態の如くパワートランジスタ２２１を放熱手段１０１に取付けた場合には、放熱板本体１００に熱が伝わるまでに熱抵抗が大きい折り曲り部を通過する必要があるため、効率よく放熱体本体１００に熱を伝えることができない。なお、このように放熱効率を向上させるために発熱電子部品を放熱板本体１００に直接取り付ける点については、ダイオード１８１などの他の発熱電子部品にも適用可能であることはいうまでもない。
【００３８】
このパワートランジスタ２２１の（−Ｘ）方向側に隣接して基板９２が配置されており、図示を省略する連結部材により基板９１と機械的および電気的に接続されている。また、この基板９２の一方主面９２ａ上に出力側整流回路２８を構成するダイオード２８１が搭載されており、基板９２が基板９１に連結固定された状態で放熱手段（突出部）１０２に取付けられて冷却される。一方、基板９２の他方主面９２ｂには、出力側平滑回路３０を構成するコイル３０３が搭載されている。
【００３９】
このように構成された基板９２に対向しつつ基板９３が基板９１に搭載された電解コンデンサ２０１，２０２とブリッジダイオード１８１との間に配置されており、図示を省略する連結部材により基板９１と機械的および電気的に接続されている。この基板９３においては、その一方主面９３ａの上方位置にフィルタ回路１６を構成するコモンチョークコイル１６２が搭載されている。
【００４０】
残りの基板９４は、図２に示すように、基板９２，９３と係合可能な形状に仕上げられ、図示を省略する連結部材によりＸ方向の両端部がそれぞれ基板９２，９３と機械的および電気的に接続されている。また、この基板９４の表面９４ａ上には、入力端子部１０、接地用端子部３８および出力端子部１２のほかに、出力端子部１２に直接接続される出力側平滑回路３０を構成する電解コンデンサ３０１，３０２が搭載されている。一方、基板９１側を向いた裏面９４ｂ側には、シールド板１２０が取付けられて後述するように基板９１に搭載されたノイズ発生電子部品から発生したノイズが基板表面９４ａ側に伝播するのを効果的に防止している。
【００４１】
こうして一体化された基板組立体９０は、Ｙ方向における両端部を開口してなる角筒形状となっている。つまり、図３に示すように、Ｙ方向から見ると基板９１〜９４によって略ロ字が形成されており、その内部空間（第１サブ空間）ＳＳＰ1に配置されているトランス２４、パワートランジスタ２２１やブリッジダイオード２８１などノイズ発生電子部品からノイズが発生し、開口部を介して基板組立体９０から装置外部に伝播しようとする。しかしながら、本実施形態では、この開口部近傍に放熱手段１０１，１０２が位置しており、ノイズの伝播する範囲を狭めている。その結果、装置外部に伝播するノイズ量を低減させることができ、低ノイズのスイッチング電源装置を提供することができる。
【００４２】
なお、この実施形態では、両開口部に放熱手段１０１，１０２を配置しているが、いずれか一方の開口部にのみ放熱手段を配置するようにしても、開口部からのノイズ伝播を全く規制していなかった従来技術に比べて十分にノイズ量を低減させることができる。
【００４３】
また、この実施形態では、内部空間ＳＳＰ1にブリッジダイオード１８１の冷却用の放熱板１１０を配置しているため、ノイズ発生電子部品（トランス２４、パワートランジスタ２２１、ダイオード２８１）が放熱板１１０、シールド板１２０、基板９２、放熱板本体１００および放熱手段１０１，１０２で取り囲み、ノイズ発生電子部品から発生したノイズの伝播可能範囲をさらに狭めている。したがって、放熱板１1０を設けない場合に比べて基板組立体から漏れるノイズ量をより一層低減することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、パワートランジスタ２２１やダイオード２８１などの発熱電子部品を冷却するための放熱手段１０１，１０２をそのままノイズ遮蔽用として利用しているため、放熱手段とは別個に開口部にノイズ遮蔽用のシールド手段を設ける場合に比べて部品点数が少なく、装置構成も簡素なものとなっている。
【００４５】
さらに、上記実施形態では、基板組立体９０の内部空間ＳＳＰ1にパワートランジスタ２２１やトランス２４などのノイズ発生源となる電子部品を集中させる一方、基板９２〜９４およびケーシング内面で囲まれた空間（第２サブ空間）ＳＳＰ2に出力端子部１２に直接接続される電子部品（出力側平滑回路を構成する電解コンデンサ３０１，３０２など）を配置しているので、かかる電子部品から出力端子部１２までの距離を短くするとともに、ノイズ発生源を出力端子部から離隔することで出力端子部１２から出力される直流にノイズ発生源からのノイズが含まれるのを効果的に防止することができる。さらに、本実施形態では、基板９４の裏面９４ｂ側にシールド板１２０を配置していることで、ノイズ発生電子部品から発生したノイズが第２サブ空間ＳＳＰ2側に伝播するのを抑制し、ノイズ低減を図っている。
【００４６】
以上、本実施形態におけるノイズ低減効果について詳述してきたが、本実施形態ではノイズ低減効果の他にも、トランス、パワートランジスタやダイオードなどの熱発生電子部品から発生する熱による電解コンデンサの性能劣化を防止して装置の長寿命化を図ることができるという別の作用効果を有している。すなわち、上記のように構成されたスイッチング電源装置では、図３に示すように、基板組立体９０をケーシング８０に収納した状態では、ケーシング８０の収納空間ＳＰが基板９１〜９４によって大きく４つのサブ空間ＳＳＰ1〜ＳＳＰ4に仕切られ、それらのサブ空間ＳＳＰ1〜ＳＳＰ4は相互に熱的に分離されている。
【００４７】
これらのサブ空間のうち、第１サブ空間ＳＳＰ1は、基板組立体９０の内部空間に相当するものであり、基板９１〜９４により取り囲まれた空間であり、この第１サブ空間ＳＳＰ1には発熱電子部品に相当する整流用ダイオード１８１，２８１、スイッチング用パワートランジスタ２２１およびトランス２４などがすべて配置されている。一方、残りのサブ空間ＳＳＰ2〜ＳＳＰ4は、ケーシング内面と基板とによって囲まれた空間であり、これらの空間のうち、ケーシング内面と基板９２〜９４とで囲まれた第２サブ空間ＳＳＰ2には熱影響によって性能劣化する電解コンデンサ３０１，３０２が、またケーシング内面と基板９１，９３とで囲まれた第４サブ空間ＳＳＰ4には、熱影響によって性能劣化する電解コンデンサ２０２がそれぞれ配置されている。
【００４８】
このため、基板９３，９４が熱遮蔽板として機能し、基板９３は第１サブ空間ＳＳＰ1内の熱が第４サブ空間（熱分離空間）ＳＳＰ4内に及ぶのを防止し、また基板９４は第１サブ空間ＳＳＰ1内の熱が第２サブ空間（熱分離空間）ＳＳＰ2内に及ぶのを防止している。また、ケーシング８０の周壁部６４ｂには、スリット開口６８が複数形成されており、例えば図４の実線矢印で示すように一方側のスリット開口６８（図２）を介して装置外部から空気が流れ込むと、その気流に乗って第１サブ空間ＳＳＰ1に篭った熱がもう一方のスリット開口６８を介して装置外部に運び出されるが、その第１サブ空間ＳＳＰ1内では、気流の一部が本流から離れ、第２サブ空間（熱分離空間）ＳＳＰ2側に流入しようとする場合がある。しかしながら、その気流は基板９４の裏面９４ｂにぶつかり、本流に戻されてスリット開口６８を介して装置外部に排気される。なお、第３および第４サブ空間ＳＳＰ3，ＳＳＰ4についても同様である。
【００４９】
したがって、本実施形態では、第２サブ空間（熱分離空間）ＳＳＰ2が第１サブ空間ＳＳＰ1に対して熱分離され、第２および第４サブ空間（熱分離空間）ＳＳＰ2，ＳＳＰ4内を低温に保つことができ、電解コンデンサ３０１，３０２，２０２の性能劣化を防止し、スイッチング電源装置の寿命を長く伸ばすことが可能となる。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、本発明の適用対象は、制御ユニットの底面部に配設されたディンレール５０に対して鉛直方向に取り付けるタイプのスイッチング電源装置に限定されるものではなく、制御ユニットの側面部に配設されたディンレールに対してほぼ水平に取り付けるタイプや、ディンレールなどを用いずに、ケーシング８０のベース部６２に穿設された取付孔を介して制御ユニット等に対して直接ねじ止めするようなタイプのスイッチング電源装置にも適用することができる。
【００５１】
また、上記実施形態は、４枚の基板９１〜９４を組み合わせて両端部を開口してなる角筒形状の基板組立体９０にノイズ発生電子部品を含む複数の電子部品を搭載したスイッチング電源装置に関するものであるが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、３枚あるいは５枚以上の基板を組み合わせてその両端部を開口してなる筒形状の基板組立体に、複数の電子部品を搭載したスイッチング電源装置全般に本発明を適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、放熱手段を基板組立体の内部空間を臨むように開口部付近に配置しているので、ノイズ発生電子部品から発生したノイズを放熱手段によって遮蔽し、内部空間から開口部を介して外部にノイズが伝播されるのを防止することができる。また、基板組立体を構成する基板のうち蓋体に対向する基板の、基板組立体の内部空間を臨む主面とは反対の主面上に、熱影響電子部品と、ケーシングの外部から引き込まれた配線が接続される複数の端子部とが搭載されるので、熱影響電子部品および端子部が配置された基板が熱遮蔽板として機能し、熱影響電子部品および端子部が配置された空間（熱分離空間）を基板組立体の内部空間から熱分離して、低温に保つことが可能となる。したがって、基板組立体の内部空間からの熱が熱影響電子部品に及ぶのを防止することができ、熱影響電子部品の性能劣化を防止してスイッチング電源装置の寿命を長く伸ばすことが可能となる。また、基板組立体の内部空間に、複数の電子部品のうち発熱電子部品を配置する一方、基板組立体の外周面とケーシング内面とで形成される熱分離空間に、熱影響によって性能劣化する熱影響電子部品を配置しているので、熱影響電子部品が配置される熱分離空間を、発熱電子部品が配置される内部空間から熱分離することができ、発熱電子部品から発生した熱が熱分離空間の熱影響電子部品に至るのを防止し、熱影響電子部品の性能劣化を抑制し、スイッチング電源装置の長寿命化を図ることができる。さらに、ケーシングに基板組立体を装着した際に、基板組立体を構成する基板の一部がガイド手段に設けられた基板係止手段に係止されるように構成しているので、基板組立体がケーシングに対して固定され、基板組立体のガタツキを効果的に防止することができる。
【００５３】
また、請求項２に記載の発明によれば、基板組立体の両端開口部のそれぞれに放熱手段を配置し、それら２つの放熱手段を相互に対向させることでノイズ発生電子部品を基板組立体の内面および放熱手段で取り囲むように構成しているので、ノイズ発生電子部品から発生したノイズの伝播可能範囲を狭めて装置から漏れるノイズを低減することができる。
【００５４】
また、請求項３に記載の発明によれば、基板組立体の外周面の一部に沿って配置された放熱板本体から延びる突出部を開口部に向けて折り曲げることで放熱手段を構成しているので、放熱面積が広がり、放熱効率を向上させることができる。
【００５５】
また、請求項４に記載の発明によれば、複数の電子部品のうち熱を発生する発熱電子部品を基板組立体の外周面側に配置し、ケーシングの内底面と対向する放熱板本体に当接させているので、放熱板に伝わった熱をケーシングの底部によって吸収し、さらに装置外部に放熱することができ、放熱効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
また、請求項５に記載の発明によれば、放熱手段とは異なる別の放熱手段を基板組立体の内部空間に設けて、当該別の放熱手段と、基板組立体の開口部付近に配置された放熱手段と、基板組立体を構成する基板とでノイズ発生電子部品を取り囲むように構成しているので、ノイズ発生電子部品から発生したノイズの伝播可能範囲をさらに狭めて装置から漏れるノイズを低減することができる。
【００５８】
また、請求項６に記載の発明によれば、ケーシングの側面部に内部空間を挟んで対向するように一対の開口部を設け、一対の開口部の間を流れる気流によって内部空間内で発生した熱を装置外部に排熱するように構成しているので、内部空間に熱が篭るのを効果的に抑制し、内部空間内の温度上昇を抑えることができ、熱影響電子部品への熱影響を抑えることができる。
【００５９】
また、請求項７に記載の発明によれば、基板組立体を構成する各基板を気流の方向に沿って配置しているので、気流の一部が気流の本流から離れ、熱分離空間側に流れ込もうとしても、基板組立体を構成する基板にあたって本流に戻されるため、熱分離空間内に気流の一部が流れ込むのを防止し、熱分離空間に配置された熱影響電子部品の性能劣化を抑制することができる。
【００６１】
また、請求項８に記載の発明によれば、基板係止手段に対して基板の一部が圧入可能となっているため、この基板圧入によってケーシングに対して基板組立体をより強固に固定することができる。
【００６２】
また、請求項９に記載の発明によれば、開口部を構成するスリット開口に対してガイド手段を掛け渡しており、これによってガイド手段がスリット開口の補強用としても機能し、開口部の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるスイッチング電源装置の一の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のスイッチング電源装置の分解組立斜視図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】ガタツキ防止用リブの構成を示す部分拡大断面図である。
【図６】スイッチング電源装置の内部回路構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…入力端子部
１２…出力端子部
２４…トランス（ノイズ発生電子部品、発熱電子部品）
３０…出力側平滑回路
３８…接地用端子部
６０…ケーシング本体
６２…ベース部
６４ｂ…周壁部
６８…スリット開口
７０…蓋体
８０…ケーシング
９０…基板組立体
９１〜９４…基板
１００…放熱板本体
１０１，１０２…突出部（放熱手段）
２０１，３０１，３０２…電解コンデンサ（熱影響電子部品）
２２１…パワートランジスタ（ノイズ発生電子部品、発熱電子部品）
２８１…ダイオード（ノイズ発生電子部品、発熱電子部品）
６１１，６１２，６１７，６１８…補強用リブ（ガイド手段）
６１１ｂ，６１２ｂ，６１９…ガタツキ防止用リブ（基板係止手段）
ＳＰ…収納空間
ＳＳＰ1…内部空間（第１サブ空間）
ＳＳＰ2…第２サブ空間（熱分離空間）
ＳＳＰ4…第４サブ空間（熱分離空間）

Claims

複数の基板を組み合わせて形成されたその両端部を開口してなる筒形状の基板組立体に、複数の電子部品が搭載されたスイッチング電源装置において、
前記基板組立体を開口から収納するケーシング本体および前記ケーシング本体の開口を覆うように取り付けられる蓋体を有するケーシングを備え、
前記基板組立体の内部空間に、前記複数の電子部品のうちノイズの発生源となりうるノイズ発生電子部品と発熱電子部品が配置され、
前記基板組立体を構成する基板のうち前記蓋体に対向する基板には、前記基板組立体の内部空間を臨む主面とは反対の主面上に、熱影響電子部品と、前記蓋体に対向する基板の一方側に沿って配置された第１の複数の端子部および前記基板の他方側に沿って配置された第２の複数の端子部を有し、前記ケーシングの外部から引き込まれた配線が接続される複数の端子部とが搭載され、
前記基板組立体の外周面と前記ケーシング内面とで形成される熱分離空間に、熱影響によって性能劣化する熱影響電子部品が配置され、
前記複数の電子部品の一部から発生した熱を放熱するための放熱手段が前記内部空間を臨むように前記基板組立体の前記開口部付近に配置され、
前記ケーシングには、前記複数の端子部の各々に対応して設けられ、前記外部からの配線を引き込むための開口が設けられ、
前記基板組立体は前記ケーシングの内側面に設けられたガイド手段に案内されながら前記ケーシングに対して着脱可能となっており、
前記基板組立体と前記放熱手段とが一体的に前記ケーシングに収納されるとともに、
前記ケーシングへの前記基板組立体の装着により、前記複数の基板の一部が前記ガイド手段に設けられた基板係止手段に係止されて前記ケーシングに対して固定されることを特徴とするスイッチング電源装置。
前記基板組立体の前記両端開口部のそれぞれに前記放熱手段が配置され、それら２つの放熱手段が相互に対向している請求項１記載のスイッチング電源装置。
前記放熱手段は、前記基板組立体の外周面の一部に沿って配置された放熱板本体から延びる突出部を前記開口部に向けて折り曲げて形成されたものである請求項１または２記載のスイッチング電源装置。
前記複数の電子部品のうち熱を発生する発熱電子部品が前記基板組立体の外周面側に配置されるとともに、前記放熱板本体の一方主面側に当接されており、
前記放熱板本体の他方主面が前記ケーシングの内底面と対向する状態で前記基板組立体と前記放熱板本体とが一体的に前記ケーシングに収納された請求項３記載のスイッチング電源装置。
前記放熱手段とは異なる別の放熱手段が前記基板組立体の内部空間に設けられ、
当該別の放熱手段と、前記基板組立体の開口部付近に配置された前記放熱手段と、前記基板組立体を構成する基板とによって前記ノイズ発生電子部品が取り囲まれた請求項１ないし４のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
前記ケーシングの側面部には前記内部空間を挟んで対向するように一対の開口部が設けられ、前記一対の開口部の間を流れる気流によって前記内部空間内で発生した熱を装置外部に排熱可能に構成された請求項１ないし５のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
前記気流の方向に沿って前記複数の基板が配置された請求項６記載のスイッチング電源装置。
前記基板係止手段に対して前記基板の一部が圧入可能に構成されており、この基板圧入によって前記ケーシングに対して固定される請求項１ないし７のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
前記一対の開口部の各々は複数のスリット開口により構成され、
前記複数のスリット開口に亘って前記ガイド手段が掛け渡された請求項６または７記載のスイッチング電源装置。