JP4298893B2

JP4298893B2 - 電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板

Info

Publication number: JP4298893B2
Application number: JP2000172965A
Authority: JP
Inventors: 利一西澤
Original assignee: 株式会社テクシオ
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP2001352139A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電源装置に係わり、特に、負荷・電圧特性を改善する出力端子取付部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源装置の出力部には、電力供給ライン、出力電圧制御のための電圧センスライン、出力コンデンサ等の多くの部材が取付けられ作業性が悪かった。最近では作業性を改善するために図７に示すような出力＋端子７、出力−端子９および出力コンデンサ６が取付けられるプリント基板１１が使用されている。
【０００３】
図７に示すプリント基板１１には図８に詳しく示す裏面パターン１１ａおよび表面パータン１１ｂが施されている。裏面パターン１１ａおよび表面パータン１１ｂは＋側と−側とで２対形成されているが夫々スルーホール１１ｃで接続されている。
【０００４】
電源装置は出力電圧（図７における電圧＋センス点Ｓ₊と電圧−センス点Ｓ_-との間の電圧）が一定となるように制御される。そのように電圧制御される電源装置の回路を図６に示す。図６中の太い一点鎖線で示す部分が図７および図８に示すプリント基板１１に形成されている。
【０００５】
すなわち、プリント基板１１には出力コンデンサ６のリード線が出力コンデンサ穴に通されて裏面パターン１１ａおよび表面パータン１１ｂに半田付けされる。また、電源＋出力線２および電源−出力線３は夫々正出力線穴および負出力線穴に通されて裏面パターン１１ａおよび表面パータン１１ｂに半田付けされる。
【０００６】
電源＋検出線４および電源−検出線５は夫々正電圧センス線穴および負電圧センス線穴に通されて裏面パターン１１ａおよび表面パータン１１ｂに半田付けされる。出力＋端子７および出力−端子９は夫々正出力端子穴および負出力端子穴を挿通した出力＋端子取付ねじ８および出力−端子取付ねじ１０により裏面パターン１１ａに締着される。
【０００７】
図６に示す回路によれば、バッテリ１３から負荷回路に流れる電流Ｉ₀はトランジスタ１５により演算増幅器１２の反転入力端子と非反転入力端子の電圧が等しくなるように制御される。従って、基準電源１４からの電流Ｉ_sは演算増幅器１２の非反転入力端子に接続された抵抗Ｒ１およびＲ２を流れるが、電流Ｉ_sの抵抗Ｒ１による電圧降下が基準電源１４の起電力Ｖ_refに等しくなる。
【０００８】
電源＋出力線２のプリント基板に接合される部分Ａ点、出力＋端子先端、および電圧＋検出線４のプリント基板に接合される電圧＋センス点Ｓ₊の間の負荷回路に流れる電流Ｉ₀および基準電源１４からの電流Ｉ_sの等価回路は図９に示す通りである。
【０００９】
但し、Ｂ点は裏面パターン１１ａの出力＋端子７が接続される部分、Ｃ点は出力＋端子７が裏面パターン１１ａに接続される部分である。また、Ｒ_a-bは電源＋出力線２がプリント基板に半田付けされることによる接触抵抗とプリント基板パターンによる抵抗、Ｒ_b-cはプリント基板パターンと出力＋端子７との接触抵抗、Ｒ_c-oは出力＋端子７の導体抵抗、Ｒ_b-sは電源＋検出線４がプリント基板に半田付けされることによる接触抵抗である。
【００１０】
このような等価回路は出力−端子９側でも同様となるため、負荷装置に現れる出力電圧＝（Ｒ２＋２Ｒ_b-s）×Ｖ_ref／Ｒ１−（２Ｒ_b-c＋２Ｒ_c-o）×Ｉ₀…式１となる。Ｒ２は数ｋΩ以上でＲ_b-sは１０Ω以下であり、１式は次の２式で置き換えて差し支えない。出力電圧＝Ｒ２×Ｖ_ref／Ｒ１−（２Ｒ_b-c＋２Ｒ_c-o）×Ｉ₀…式２、Ｂ点の電圧が一定となるように制御されるが負荷装置に現れる出力電圧は式２より明らかなように、プリント基板パターンと出力＋端子７との接触抵抗Ｒ_b-cと出力＋端子７の導体抵抗Ｒ_c-oがあるため（２Ｒ_b-c＋２Ｒ_c-o）×Ｉ₀だけ降下してしまい負荷・電圧特性が劣化する。
【００１１】
接触抵抗Ｒ_b-cを小さくするために様々な方法がとられている。例えば、第１の方法としては、図７および図８に示すようにプリント基板１１を両面基板とし、Ｉ₀の流れる経路をプリント基板パターン→出力＋端子７とプリント基板パターン→出力＋端子取付ねじ８→出力＋端子７との２経路とする。しかしながらこの方法では電源装置の発熱や外気温の変動により、プリント基板の膨脹・収縮が繰り返されると出力＋端子取付ねじ８が緩み接触抵抗Ｒ_b-cが大きくなるという問題があった。
【００１２】
この問題を解決するために、プリント基板に熱による膨脹・収縮の小さい金属金具を半田付けして、その金具に出力端子をねじ止めすることも行われているが金属金具分の部品代や加工費が高くなるという問題が生じていた。
【００１３】
接触抵抗Ｒ_b-cを小さくするための第２の方法では、電圧＋検出線４および電圧−検出線５をプリント基板に半田付けせずに、ラグ板等を用いて直接出力＋端子７および出力−端子９に取付て、電圧正負センス点を出力端子とする。しかし、この方法によると、出力端子構造が複雑となり、ラグ板等を金属金具に固定する加工費とラグ板の部品代が高くなるという問題が生じていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、出力端子や電圧検出線を接続するために特別の金属金具やラグ板を用いることなく、プリント基板に出力端子を取付け、しかも、負荷・電圧特性が改善される電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板は、電源装置の出力線と電圧検出線とが接続され、出力端子が取付けられるプリント基板において、電圧検出線が接続されるランドと出力端子が接続されるランドとがパターンにより接続されておらず、これらのランドがプリント基板に取付けられた出力端子により接続されるものである。
【００１６】
また、前記電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板において、プリント基板に前記出力端子がねじで締着されるものである。
【００１７】
さらに、前記各電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板において、プリント基板の両面に前記ランドおよびパターンのいずれかが設けられているものである。
【００１８】
また、この発明の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板は、電源装置の出力線と電圧検出線とが接続され、出力端子が取付けられるプリント基板において、電圧検出線が接続されるランドと前記出力線が接続されるランドとがパターンにより接続されておらず、これらのランドがプリント基板に取付けられた出力端子により接続されるものである。
【００１９】
また、前記電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板において、プリント基板に前記出力端子がねじで締着されるものである。
【００２０】
さらに、前記各電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板において、プリント基板の両面に前記ランドおよびパターンのいずれかが設けられているものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の実施例である電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板を示す断面図、図２（ａ）は同プリント基板の表面図、図２（ｂ）は同プリント基板の裏面図である。
【００２２】
このプリント基板１が従来例で示したプリント基板１１と異なる点は、スルーホール１ｃで接続される裏面パターン１ａと表面パターン１ｂにおいて、正電圧センス穴と負電圧センス穴周囲のパターンが正出力線穴および負出力線穴の周囲のパターンと連がっていないことである。これらは図２（ｂ）の点線で示す部分に出力＋端子７および出力−端子９が締着されることにより接続される。その他従来例で用いた符号と同一の符号は同一の部材を示しており詳細な説明を省略する。
【００２３】
この場合の電源＋出力線２のプリント基板に接合される部分Ａ点、出力＋端子先端、および電圧＋検出線４のプリント基板に接合される電圧＋センス点Ｓ₊の間の負荷回路に流れる電流Ｉ₀および基準電源１４からの電流Ｉ_sの等価回路は図３に示す通りとなる。
【００２４】
但し、Ｂ点は裏面パターン１ａの出力＋端子７が接続される部分、Ｃ点は出力＋端子７が裏面パターン１ａに接続される部分、Ｄ点は電圧＋検出線４が裏面パターン１ａに接続される部分である。
【００２５】
また、Ｒ_a-bは電源＋出力線２がプリント基板に半田付けされることによる接触抵抗とプリント基板パターンによる抵抗、Ｒ_b-cはプリント基板パターンと出力＋端子７との接触抵抗、Ｒ_c-oは出力＋端子７の導体抵抗、Ｒ_c-dは出力＋端子７とプリント基板パターンとの接触抵抗、Ｒ_d-sはプリント基板パターン抵抗および電源＋検出線４がプリント基板に半田付けされることによる接触抵抗である。
【００２６】
電圧制御される電源装置の回路は図４で説明したものと同様である。図３および図４から負荷装置に現れる出力電圧＝（Ｒ２＋２Ｒ_d-s＋２Ｒ_c-d）×Ｖ_ref／Ｒ１−（２Ｒ_c-o）×Ｉ₀…式３となる。Ｒ２は数ｋΩ以上でＲ_d-sとＲ_c-dは大きくても数Ωであり３式は次の４式で置き換えて差し支えない。出力電圧＝Ｒ２×Ｖ_ref／Ｒ１−（２Ｒ_c-o）×Ｉ₀…式４、式２と式４を比較すると、式４では２Ｒ_b-c×Ｉ₀だけ電圧降下が小さくなっており、従来のものに比べて負荷・電圧特性が改善される。
【００２７】
図４はこの発明の第２の実施例である電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板を示す断面図、図５（ａ）は同プリント基板の表面図、図５（ｂ）は同プリント基板の裏面図である。
【００２８】
プリント基板２０の表面には表面パターン２０ｂが設けられ、裏面には裏面パターン２０ａが設けられている。第１の実施例と異なる点は裏面パターン２０ａにおいて、正出力端子穴周囲のパターンが正出力線穴回りのパターンから離れ、正電圧センス線穴周囲のパターンと接続されている点である。なお、負出力端子穴に付いても同様である。
【００２９】
このプリント基板２０に図４に示すように第１の実施例と同様に部材が組み付けられるが、この時の等価回路は図３に示すものと同様である。但し、この場合のＢ点はプリント基板が出力＋端子取付けねじ８に接合される部分でプリント基板のパターン部であり、Ｒ_b-cはプリント基板パターンと出力＋端子７間の接触抵抗と出力＋端子取付けねじ８と出力＋端子７間の接触抵抗との和である。
【００３０】
第２の実施例でも第１の実施例と同様に出力電圧＝Ｒ２×Ｖ_ref／Ｒ１−（２Ｒ_c-o）×Ｉ₀…式４となり、従来のものに比べて負荷・電圧特性が改善される。
【００３１】
実施例は以上のように構成されているが、発明はこれに限られず、例えば、プリント基板の片面のみにパターンおよびランドを設けてもこの発明を実施できる。また、出力端子を平板形状としてもよく、ねじで締着する代わりにプリント基板に半田付けしてもよい。
【００３２】
さらに、プリント基板への配線は半田付けとしていたが、コネクタによる接続としてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
この発明の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板によれば、電源装置の自己発熱や外気温の変動により出力端子取付けねじが緩んでも負荷・電圧特性が悪化しない。
【００３４】
しかも、プリント基板に熱による膨脹・収縮の小さい金属金具を半田付けして、その金具に出力端子を固定する必要がない。そして、この発明によれば、ラグ板等を用いて直接出力端子に電圧センスラインを取付けた場合と同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例である電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は同プリント基板の表面図、図２（ｂ）は同プリント基板の裏面図である。
【図３】同電源装置の部分等価回路図である。
【図４】この発明の第２の実施例である電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は同プリント基板の表面図、図５（ｂ）は同プリント基板の裏面図である。
【図６】電源装置と負荷装置との回路図である。
【図７】従来の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は同プリント基板の表面図、図８（ｂ）は同プリント基板の裏面図である。
【図９】同電源装置の部分等価回路図である。
【符号の説明】
１プリント基板、１ａ裏面パターン、１ｂ表面パータン
１ｃスルーホール
２電源＋出力線
３電源−出力線
４電圧＋検出線
５電圧−検出線
６出力コンデンサ
７出力＋端子
８出力＋端子取付ねじ
９出力−端子
１０出力−端子取付ねじ
１１プリント基板、１１ａ裏面パターン、１１ｂ表面パータン
１１ｃスルーホール
１２演算増幅器
１３バッテリ
１４基準電源
１５トランジスタ
２０プリント基板、２０ａ裏面パターン、２０ｂ表面パータン

Claims

電源装置の出力線と電圧検出線とが接続され、出力端子が取付けられるプリント基板において、電圧検出線が接続されるランドと出力端子が接続されるランドとがパターンにより接続されておらず、これらのランドがプリント基板に取付けられた出力端子により接続されることを特徴とする電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板。
プリント基板に前記出力端子がねじで締着される請求項１の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板。
プリント基板の両面に前記ランドおよびパターンのいずれかが設けられている請求項１または２の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板。
電源装置の出力線と電圧検出線とが接続され、出力端子が取付けられるプリント基板において、電圧検出線が接続されるランドと前記出力線が接続されるランドとがパターンにより接続されておらず、これらのランドがプリント基板に取付けられた出力端子により接続されることを特徴とする電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板。
プリント基板に前記出力端子がねじで締着される請求項４の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板。
プリント基板の両面に前記ランドおよびパターンのいずれかが設けられている請求項４または５の電源装置の出力端子が取付けられるプリント基板。