JP5342623B2 - Switching power supply - Google Patents

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本発明は、発熱部品を冷却するための冷却水路を設けたスイッチング電源装置に係わり、さらに詳しくは、冷却水路での圧力損失低減を図り、発熱部品を効果的に冷却できるとともに、生産性向上・小型化が図れる絶縁型のスイッチング電源装置の構成に関する。   The present invention relates to a switching power supply apparatus provided with a cooling water channel for cooling a heat generating component. More specifically, the pressure loss in the cooling water channel can be reduced to effectively cool the heat generating component and improve productivity. The present invention relates to a configuration of an insulating switching power supply device that can be miniaturized.
従来から、高電圧の直流電圧を所望の直流電圧に降下させるスイッチング電源装置として、直流入力電圧をスイッチング素子により矩形波電圧に変換し、変換した矩形波電圧をトランスの一次巻線に印加し、トランスの二次巻線から取り出された矩形波電圧を整流素子、チョークコイル、コンデンサなどで構成される回路にて整流、平滑することにより、所望の直流電圧を得るスイッチング電源装置がある。
特に、近年注目され始めたハイブリッド車や電気自動車などの車両に搭載されるスイッチング電源装置では、数百V(ボルト)に達する高電圧バッテリの電圧を、従来車の電源系電圧として採用されている14Vに降圧し、多くの電気負荷や鉛バッテリに電力を供給している。
Conventionally, as a switching power supply device that drops a high DC voltage to a desired DC voltage, a DC input voltage is converted into a rectangular wave voltage by a switching element, and the converted rectangular wave voltage is applied to the primary winding of the transformer. There is a switching power supply device that obtains a desired DC voltage by rectifying and smoothing a rectangular wave voltage extracted from a secondary winding of a transformer by a circuit including a rectifying element, a choke coil, a capacitor, and the like.
In particular, in a switching power supply device mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle that has begun to attract attention in recent years, a voltage of a high voltage battery reaching several hundred volts (volt) is adopted as a power supply system voltage of a conventional vehicle. The voltage is stepped down to 14V and power is supplied to many electric loads and lead batteries.
また、ハイブリッド車や電気自動車は、スイッチング電源装置の他にもモータやインバータなどの発熱機器が存在するために、一般的には電動ウォーターポンプやラジエータを備えた専用の冷却系を有している。
ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるスイッチング電源装置の内部に流れる電流は、数十A(アンペア)〜百数十Aに達するため、特に、スイッチング素子や整流素子での発熱やトランスなど磁性部品での発熱が大きくなる。
このため、先ほど述べた冷却系の冷却水が流れる水路(冷却水路)をスイッチング電源装置の金属筐体に設けることにより、発熱部品を冷却する。
金属筐体に冷却水路を備えたスイッチング電源装置としては、例えば特許文献1(特許第3730968号公報)に示すものが提案されている。この特許文献1には複数の屈曲部を有して複雑に引き回された冷却水路が示されている。
Moreover, since hybrid vehicles and electric vehicles have heat generating devices such as motors and inverters in addition to switching power supplies, they generally have a dedicated cooling system equipped with an electric water pump and a radiator. .
Since the current flowing inside the switching power supply device mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle reaches several tens of A (amperes) to hundreds of tens of A, the heat generated by the switching element and the rectifying element and magnetic parts such as a transformer The fever becomes larger.
For this reason, the heat generating component is cooled by providing a water channel (cooling water channel) through which the cooling water of the cooling system described above flows in the metal casing of the switching power supply device.
As a switching power supply device provided with a cooling water channel in a metal casing, for example, the one shown in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3730968) has been proposed. This Patent Document 1 shows a cooling water channel that has a plurality of bent portions and is routed in a complicated manner.
特許第3730968号公報Japanese Patent No. 3730968
スイッチング電源装置を構成するスイッチング素子やトランスなどは、相当の熱を発生するため、これらの発熱部品で発生する熱は金属筐体により放熱処理される。
金属筐体に設けられる冷却水路は、一般的に発熱部(発熱部品)の直下を通過するようにレイアウトされることが多い。
そのため、発熱部品が点在している場合は冷却水路が複雑な形状になり、冷却水路での冷却水の圧力損失が増加して冷却水の流れが悪くなって、発熱部品を効果的に冷却できなくなるという問題点がある。
また、冷却水路での冷却水の圧力損失の増加に伴って、冷却水路に冷却水を流すための電動ウォーターポンプの性能を上げるなどの対策が必要になる。
このため、圧力損失が小さくなる直線状の冷却水路を設け、直線状の冷却水路上にスイッチング電源装置の主回路部品(すなわち、発熱部品)を配置することにより有効に冷却できる。
しかし、直線状の冷却水路の場合は、全ての発熱部品を冷却水路の真上に配置すると、
スイッチング電源装置の形状が細長くなって小型化が阻害されるとともに、部品間の結線も難しくなり生産性も悪くなるという問題点が発生する。
Since the switching elements, transformers, and the like constituting the switching power supply device generate considerable heat, the heat generated by these heat generating components is radiated by the metal casing.
In general, the cooling water channel provided in the metal casing is often laid out so as to pass directly under the heat generating portion (heat generating component).
Therefore, when the heat generating parts are scattered, the cooling water channel becomes a complicated shape, the pressure loss of the cooling water in the cooling water channel increases, the flow of the cooling water becomes worse, and the heat generating parts are effectively cooled. There is a problem that it becomes impossible.
Further, as the pressure loss of the cooling water in the cooling water channel increases, it is necessary to take measures such as improving the performance of the electric water pump for flowing the cooling water through the cooling water channel.
For this reason, it can cool effectively by providing the linear cooling water path with which pressure loss becomes small, and arrange | positioning the main circuit component (namely, heat-emitting component) of a switching power supply device on a linear cooling water path.
However, in the case of a linear cooling water channel, if all the heat generating parts are placed directly above the cooling water channel,
The switching power supply device is elongated and hinders downsizing, and connection between components is difficult and productivity is deteriorated.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、スイッチング素子、整流素子、トランス、平滑コイル、共振コイルなどの発熱部品を、直線状をした冷却水路の上部(真上)あるいは近傍に合理的に配置することによって、発熱の大きい部品を効率良く(効果的に)冷却できるとともに、生産性向上・小型軽量化などが図れるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve such problems, and heat generating parts such as a switching element, a rectifying element, a transformer, a smoothing coil, and a resonance coil are arranged above the straight cooling water channel (directly above). Alternatively, it is an object of the present invention to provide a switching power supply device that can efficiently (effectively) cool a component that generates a large amount of heat by efficiently arranging it in the vicinity, and that can improve productivity, reduce size, and reduce weight.
本発明に係るスイッチング電源装置は、スイッチング素子を設けて入力する直流電圧から交流電圧を発生させるインバータ回路と、前記インバータ回路の一次側スイッチング素子がゼロボルトスイッチング動作するのに必要な共振コイルと、前記インバータ回路から一次巻線の両端に印加される交流電圧を異なる交流電圧に変換して二次巻線に出力するトランスと、前記トランスの二次巻線から出力する交流電圧を整流するための二次側整流素子と、前記二次側整流素子を設けた整流回路からの出力を平滑する平滑コイルと、前記整流回路から出力されるリップル電圧波形を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コイルと前記平滑コンデンサによって得られる直流電圧を出力するための出力端子と、前記一次側スイッチング素子、前記共振コイル、前記トランス、前記二次側整流素子および前記平滑コイルを固定し、かつ、前記一次側スイッチング素子、前記共振コイル、前記トランス、前記二次側整流素子および前記平滑コイルで発生する熱を放熱するための冷却水路を設けた金属筐体とを備えた絶縁型のスイッチング電源装置であって、
前記冷却水路は、前記金属筐体に直線状に形成された単一のものからなり
前記一次側スイッチング素子および前記二次側整流素子は、直線状に形成された前記単一の冷却水路の上に配置されているとともに、前記トランスは他の発熱部品に比べて前記二次側整流素子に最も近接して配置されているものである。
The switching power supply device according to the present invention includes an inverter circuit that generates an AC voltage from a DC voltage that is input by providing a switching element, a resonance coil that is necessary for the primary side switching element of the inverter circuit to perform a zero-volt switching operation, A transformer for converting an AC voltage applied to both ends of the primary winding from the inverter circuit into a different AC voltage and outputting it to the secondary winding, and a transformer for rectifying the AC voltage output from the secondary winding of the transformer A smoothing coil for smoothing an output from the rectifier circuit provided with the secondary rectifier element, a smoothing capacitor for smoothing a ripple voltage waveform output from the rectifier circuit, the smoothing coil and the smoothing coil An output terminal for outputting a DC voltage obtained by a capacitor; the primary side switching element; The transformer, the secondary rectifier element and the smoothing coil are fixed, and heat generated by the primary switching element, the resonance coil, the transformer, the secondary rectifier element and the smoothing coil is dissipated. An insulating switching power supply device including a metal casing provided with a cooling water channel for
The cooling water channel is a single one formed linearly on the metal casing,
The primary side switching element and the secondary side rectifying element are disposed on the single cooling water channel formed in a straight line, and the transformer is compared with other heat generating components. It is arranged closest to the element .
本発明においては、冷却水路は金属筐体に直線状に形成されており、特に発熱が大きい発熱部品であるスイッチング素子および整流素子は、直線状に形成された冷却水路の上に配置されているとともに、さらに、トランスあるいは平滑コイルなどの発熱部品は、発熱が大きい部品ほど前記冷却水路側に近くなるように配置されているので、冷却水路での圧力損失を低減して、発熱の大きい部品を効率良く(効果的に)冷却できる。
また、冷却水路が直線状であるため、金属筐体に冷却水路を設けるための加工が容易となり、生産性の向上を図れる。
また、冷却水路での圧力損失を低減できるので、金属筐体の厚みを薄くすることが可能であり、冷却系の小形化や軽量化も図れる。
In the present invention, the cooling water channel is linearly formed in the metal casing, and the switching element and the rectifying element, which are particularly heat-generating components that generate large amounts of heat, are disposed on the linearly formed cooling water channel. At the same time, heat-generating parts such as transformers and smoothing coils are arranged so that the parts with larger heat generation are closer to the cooling water channel side. Cool efficiently (effectively).
Further, since the cooling water channel is linear, processing for providing the cooling water channel in the metal casing is facilitated, and productivity can be improved.
In addition, since the pressure loss in the cooling water channel can be reduced, the thickness of the metal housing can be reduced, and the cooling system can be reduced in size and weight.
スイッチング電源装置の一例を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating an example of a switching power supply device. 実施の形態1に係わるスイッチング電源装置の主要構成部品の配置例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an arrangement example of main components of the switching power supply device according to the first embodiment.
図1および図2を用いて、本発明の実施の形態例について説明する。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態1.
本発明に係わる実施の形態について説明するために、絶縁型スイッチング電源の一般的な回路方式であるフルブリッジ・センタータップ式同期整流方式を例に挙げる。
フルブリッジ・センタータップ式同期整流方式は、一般的な全波整流回路と同等の整流
波形を得ることができる整流回路の一種である。フルブリッジ・センタータップ式同期整流方式の回路図を図1に示す。
図1に示すスイッチング電源装置は、トランスの一次巻線が直列に接続され、トランスの二次巻線が並列に接続されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent ones.
Embodiment 1 FIG.
In order to describe an embodiment according to the present invention, a full bridge center tap type synchronous rectification system, which is a general circuit system of an insulating switching power supply, is taken as an example.
The full-bridge center-tap synchronous rectification method is a type of rectifier circuit that can obtain a rectified waveform equivalent to a general full-wave rectifier circuit. A circuit diagram of the full bridge center tap type synchronous rectification method is shown in FIG.
In the switching power supply shown in FIG. 1, the primary winding of the transformer is connected in series, and the secondary winding of the transformer is connected in parallel.
図1に示したスイッチング電源装置の各構成部品について説明する。
101a、101bは、スイッチング電源へ直流電圧を印加する入力端子である。
入力端子101a、101bには、スイッチング電源装置の出力電圧よりも高い直流電圧が印加される。
102は、入力端子101a、101bに入力された直流電圧を交流電圧に変換するためのスイッチング素子で構成されるインバータ回路である。一般的には、インバータ回路102は、MOSFETなどの複数のスイッチング素子から構成される。
103は、インバータ回路102のスイッチング素子で発生するスイッチング損失の低減を図るための「ゼロボルトスイッチング動作(ZVS動作)」に必要な共振コイル(共振インダクタ)である。
Each component of the switching power supply device shown in FIG. 1 will be described.
101a and 101b are input terminals for applying a DC voltage to the switching power supply.
A DC voltage higher than the output voltage of the switching power supply device is applied to the input terminals 101a and 101b.
Reference numeral 102 denotes an inverter circuit composed of a switching element for converting a DC voltage input to the input terminals 101a and 101b into an AC voltage. In general, the inverter circuit 102 includes a plurality of switching elements such as MOSFETs.
Reference numeral 103 denotes a resonance coil (resonance inductor) necessary for the “zero volt switching operation (ZVS operation)” for reducing the switching loss generated in the switching element of the inverter circuit 102.
104a、104bは、インバータ回路102から出力される矩形波交流電圧が印加されるトランス(例えば、フルブリッジ・センタータップ式同期整流方式の整流回路を構成するトランス)の一次巻線である。
インバータ回路102に設けられた複数のスイッチング素子をスイッチングすることによって生成される矩形波に近い電圧波形が、トランスの一次巻線104a、104bに印加される。
105a、105bは、トランスの巻き数比に応じて異なる電圧レベルに変換された矩形波交流電圧が印加されるトランスの二次巻線である。
106a、106bは、トランスの一次巻線104a、104bとトランスの二次巻線105a、105bを電磁気的に結合するための磁性体コアである。例えば、トランスを構成する各巻線が、磁性体コアに設けられた中脚部の周囲に配置される。
Reference numerals 104a and 104b denote primary windings of a transformer to which a rectangular wave AC voltage output from the inverter circuit 102 is applied (for example, a transformer constituting a full-bridge / center-tap synchronous rectification rectifier circuit).
A voltage waveform close to a rectangular wave generated by switching a plurality of switching elements provided in the inverter circuit 102 is applied to the primary windings 104a and 104b of the transformer.
Reference numerals 105a and 105b denote secondary windings of the transformer to which a rectangular wave AC voltage converted to a different voltage level according to the turns ratio of the transformer is applied.
106a and 106b are magnetic cores for electromagnetically coupling the primary windings 104a and 104b of the transformer and the secondary windings 105a and 105b of the transformer. For example, each winding constituting the transformer is disposed around a middle leg portion provided in the magnetic core.
107a、107bは、トランスの二次巻線105a、105bから出力する交流電圧を整流するための整流素子である。
本実施の形態では、同期整流を実現するためのMOSFETを用いるが、ダイオードなどのその他の整流素子であってもよい。
108a、108bは、整流素子107a、107bで整流したリップル電圧波形を平滑するための平滑コイルである。
109a、109bは、整流素子107a、107bで整流したリップル電圧波形を平滑するための平滑コンデンサである。平滑コンデンサ109a、109bの片側は平滑コイルに接続され、もう一方の片側はグランドである金属筐体に接続されている。
110は、整流回路・平滑回路で得られた直流電圧をスイッチング電源の外部へ出力するための出力端子である。なお、本実施の形態では、二次側回路のグランドを金属筐体と同電位にしているため、出力電圧は出力端子110と金属筐体の間に出力される。
111は、スイッチング電源の金属筐体に接続されたグランド端子である。本実施の形態では、二次側回路のグランドとして、金属筐体を用いている。
ところで、120a、120bは、インバータ回路102から出力される矩形波交流電圧が印加されるトランスである。トランス120aは、前述した一次巻線104a、磁性体コア106a、二次巻線105aで構成され、トランス120bは、前述した一次巻線104b、磁性体コア106b、二次巻線105bで構成されている。
各トランスの一次巻線と二次巻線は絶縁されており、一次巻線に接続されるインバータ回路のスイッチング素子を「一次側スイッチング素子」、二次巻線に接続される整流素子を「二次側整流素子」とも称する。
107a and 107b are rectifying elements for rectifying the AC voltage output from the secondary windings 105a and 105b of the transformer.
In the present embodiment, a MOSFET for realizing synchronous rectification is used, but other rectification elements such as a diode may be used.
108a and 108b are smoothing coils for smoothing the ripple voltage waveform rectified by the rectifying elements 107a and 107b.
109a and 109b are smoothing capacitors for smoothing the ripple voltage waveform rectified by the rectifying elements 107a and 107b. One side of the smoothing capacitors 109a and 109b is connected to a smoothing coil, and the other side is connected to a metal casing which is a ground.
Reference numeral 110 denotes an output terminal for outputting a DC voltage obtained by the rectifier circuit / smoothing circuit to the outside of the switching power supply. In the present embodiment, since the ground of the secondary side circuit is set to the same potential as the metal casing, the output voltage is output between the output terminal 110 and the metal casing.
Reference numeral 111 denotes a ground terminal connected to the metal casing of the switching power supply. In the present embodiment, a metal casing is used as the ground of the secondary circuit.
Incidentally, 120a and 120b are transformers to which a rectangular wave AC voltage output from the inverter circuit 102 is applied. The transformer 120a includes the primary winding 104a, the magnetic core 106a, and the secondary winding 105a. The transformer 120b includes the primary winding 104b, the magnetic core 106b, and the secondary winding 105b. Yes.
The primary and secondary windings of each transformer are insulated. The switching element of the inverter circuit connected to the primary winding is the “primary side switching element”, and the rectifying element connected to the secondary winding is “two”. Also referred to as “secondary rectifying element”.
図2は、本発明に係るスイッチング電源装置を構成する部品(発熱部品)を金属筐体に配置した例を示す図であり、金属筐体に固定される各部品を上面から描いた図である。
図2に示した構成部品について説明する。
201は、インバータ回路、共振コイル103、トランス、整流回路、平滑回路などの構成部品を固定するための金属筐体である。
202は、インバータ回路、共振コイル、トランス、整流回路、平滑回路などで発生する熱を放熱するために金属筐体201に設けられた冷却水路である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which components (heat generating components) constituting the switching power supply device according to the present invention are arranged in a metal casing, and each component fixed to the metal casing is illustrated from above. .
The components shown in FIG. 2 will be described.
Reference numeral 201 denotes a metal housing for fixing components such as an inverter circuit, a resonance coil 103, a transformer, a rectifier circuit, and a smoothing circuit.
Reference numeral 202 denotes a cooling water channel provided in the metal casing 201 to dissipate heat generated by an inverter circuit, a resonance coil, a transformer, a rectifier circuit, a smoothing circuit, and the like.
203は、インバータ回路に含まれるスイッチング素子を実装するための第一の金属基板である。放熱性を確保するため、本実施の形態では、第一の金属基板203として金属のベースプレートを備えた金属基板を用いている。
なお、本実施の形態では、第一の金属基板203にスイッチング素子を実装しているが、絶縁体を介してスイッチング素子を金属筐体201に接触させて放熱し、インバータ回路102の配線を基板や銅板で構成する方法や、その他の方法を用いてもよい。
Reference numeral 203 denotes a first metal substrate for mounting a switching element included in the inverter circuit. In this embodiment, a metal substrate provided with a metal base plate is used as the first metal substrate 203 in order to ensure heat dissipation.
In the present embodiment, the switching element is mounted on the first metal substrate 203. However, the switching element is brought into contact with the metal housing 201 through an insulator to dissipate heat, and the wiring of the inverter circuit 102 is connected to the substrate. Alternatively, a method using a copper plate or other methods may be used.
204は、整流素子107a、107bを実装するための第二の金属基板である。放熱性を確保するため、本実施の形態では、第二の金属基板204として金属のベースプレートを備えた金属基板を用いている。
本実施の形態では、第二の金属基板204に整流素子107a、107bを実装しているが、絶縁体を介して整流素子107a、107bを金属筐体201に接触させて放熱し、整流回路の配線を基板や銅板で構成する方法や、その他の方法を用いてもよい。
なお、上述の説明では、スイッチング素子を第一の金属基板203に、整流素子を第二の金属基板204に実装する場合について述べているが、第一の金属基板と第二の金属基板の二枚の金属基板は用いずに、スイッチング素子と整流素子の両方を一枚の金属基板に実装してもよい。
Reference numeral 204 denotes a second metal substrate for mounting the rectifying elements 107a and 107b. In this embodiment, a metal substrate provided with a metal base plate is used as the second metal substrate 204 in order to ensure heat dissipation.
In the present embodiment, the rectifier elements 107a and 107b are mounted on the second metal substrate 204, but the rectifier elements 107a and 107b are brought into contact with the metal housing 201 through an insulator to dissipate heat, and the rectifier circuit You may use the method of comprising wiring with a board | substrate or a copper plate, and another method.
In the above description, the case where the switching element is mounted on the first metal substrate 203 and the rectifier element is mounted on the second metal substrate 204 is described. Instead of using a single metal substrate, both the switching element and the rectifying element may be mounted on a single metal substrate.
205a、205bは、トランスの二次巻線105a、105bと平滑コイル108a、108bを電気的に接続するための配線であり、トランス120a、120bの上部を跨ぐ形で配置されている。本実施の形態では、配線205a、205bは銅板を用いているが、ケーブルや基板など、その他の手段を用いてもよい。
通常、トランスの二次巻線と平滑コイルを電気的に接続するための配線は、トランスや平滑コイルの脇(側部)を通過するように配置されるが、実装面積の増加を招くだけでなく、トランスや平滑コイルを金属筐体に固定するために設ける固定部材と干渉し易いため、トランスの上部を跨ぐ形で配置する。
また、206a、206bは、平滑コイル108a、108bと平滑コンデンサ109a、109bおよび出力端子110を電気的に接続するための配線であり、平滑コイルの上部を跨ぐ形で配置されている。
本実施の形態では、配線206a、206bは銅板を用いているが、ケーブルや基板など、その他の手段を用いてもよい。
205a and 205b are wirings for electrically connecting the secondary windings 105a and 105b of the transformer and the smoothing coils 108a and 108b, and are arranged so as to straddle the upper portions of the transformers 120a and 120b. In the present embodiment, the wirings 205a and 205b are copper plates, but other means such as a cable and a board may be used.
Normally, the wiring for electrically connecting the secondary winding of the transformer and the smoothing coil is arranged so as to pass through the sides (side portions) of the transformer and the smoothing coil, but this only increases the mounting area. However, the transformer and the smoothing coil are likely to interfere with a fixing member provided for fixing the transformer and the smooth coil to the metal casing, and therefore, the transformer and the smoothing coil are arranged so as to straddle the upper part of the transformer.
206a and 206b are wirings for electrically connecting the smoothing coils 108a and 108b, the smoothing capacitors 109a and 109b, and the output terminal 110, and are arranged so as to straddle the upper part of the smoothing coil.
In this embodiment, copper plates are used for the wirings 206a and 206b, but other means such as a cable and a board may be used.
207a〜207cは、トランス120a、120bを金属筐体201に固定するためのトランス固定部材である。
208a〜208cは、トランス固定部材207a〜207cを金属筐体201に固定するために設けた金属筐体の盛り上がり箇所である。
209a、209bは、平滑コイル108a、108bを金属筐体201に固定するための平滑コイル固定部材である。
210a〜210cは、平滑コイル固定部材209a、209bを金属筐体201に固定するために設けた金属筐体の盛り上がり箇所である。
211は、共振コイル103を金属筐体201に固定するための共振コイル固定部材である。
212は、共振コイル固定部材211を金属筐体201に固定するために設けた金属筐体の盛り上がり箇所である。
207 a to 207 c are transformer fixing members for fixing the transformers 120 a and 120 b to the metal casing 201.
Reference numerals 208 a to 208 c are raised portions of the metal casing provided for fixing the transformer fixing members 207 a to 207 c to the metal casing 201.
209a and 209b are smoothing coil fixing members for fixing the smoothing coils 108a and 108b to the metal casing 201.
Reference numerals 210 a to 210 c are raised portions of the metal casing provided to fix the smooth coil fixing members 209 a and 209 b to the metal casing 201.
Reference numeral 211 denotes a resonance coil fixing member for fixing the resonance coil 103 to the metal casing 201.
Reference numeral 212 denotes a raised portion of the metal casing provided for fixing the resonance coil fixing member 211 to the metal casing 201.
本実施の形態によるスイッチング電源装置は、スイッチング素子を設けて入力する直流電圧から交流電圧を発生させるインバータ回路102と、インバータ回路102の一次側スイッチング素子がゼロボルトスイッチング動作するのに必要な共振コイル103と、インバータ回路102から一次巻線104a、104bの両端に印加される交流電圧を異なる交流電圧に変換して二次巻線105a、105bに出力するトランス120a、120bと、トランスの二次巻線105a、105bから出力する交流電圧を整流するための二次側整流素子107a、107bと、二次側整流素子107a、107bを設けた整流回路からの出力を平滑する平滑コイル108a、108bと、整流回路から出力されるリップル電圧波形を平滑する平滑コンデンサ109a、109bと、平滑コイル108a、108bと平滑コンデンサ109a、109bによって得られる直流電圧を出力するための出力端子110と、一次側スイッチング素子、共振コイル103、トランス120a、120b、二次側整流素子107a、107bおよび平滑コイル108a、108bを固定し、かつ、一次側スイッチング素子、共振コイル103、トランス120a、120b、二次側整流素子107a、107bおよび平滑コイル108a、108bで発生する熱を放熱するための冷却水路202を設けた金属筐体201を備えている。
そして、冷却水路202は、金属筐体201に直線状に形成されており、一次側スイッチング素子および二次側整流素子107a、107bは、直線状に形成された冷却水路202の上に配置されているとともに、トランス、平滑コイルあるいは共振コイルなどの発熱部品は、発熱が大きい部品ほど冷却水路202側に近くなるように配置されている。
The switching power supply according to the present embodiment includes an inverter circuit 102 that generates an AC voltage from a DC voltage that is input by providing a switching element, and a resonance coil 103 that is necessary for the primary side switching element of the inverter circuit 102 to perform a zero-volt switching operation. And transformers 120a and 120b that convert the alternating voltage applied to both ends of the primary windings 104a and 104b from the inverter circuit 102 into different alternating voltages and output them to the secondary windings 105a and 105b, and the secondary winding of the transformer Secondary side rectifier elements 107a and 107b for rectifying the AC voltage output from 105a and 105b, smoothing coils 108a and 108b for smoothing the output from the rectifier circuit provided with the secondary side rectifier elements 107a and 107b, and rectification A smoothing circuit that smoothes the ripple voltage waveform output from the circuit. An output terminal 110 for outputting a DC voltage obtained by the capacitors 109a and 109b, the smoothing coils 108a and 108b and the smoothing capacitors 109a and 109b, a primary side switching element, a resonance coil 103, transformers 120a and 120b, secondary side rectification The elements 107a and 107b and the smoothing coils 108a and 108b are fixed, and the heat generated by the primary side switching element, the resonance coil 103, the transformers 120a and 120b, the secondary side rectification elements 107a and 107b, and the smoothing coils 108a and 108b is dissipated. A metal housing 201 provided with a cooling water channel 202 is provided.
The cooling water channel 202 is linearly formed in the metal casing 201, and the primary side switching element and the secondary side rectifying elements 107a and 107b are disposed on the cooling water channel 202 formed in a linear shape. At the same time, heat-generating components such as a transformer, a smooth coil, and a resonance coil are arranged so that the components that generate more heat are closer to the cooling water channel 202 side.
本実施の形態によるスイッチング電源装置によれば、冷却水路202は、金属筐体201に直線状に形成されており、特に高い熱を発生する一次側スイッチング素子および二次側整流素子107a、107bは、直線状に形成された冷却水路202の上部(真上)に配置されているとともに、さらに、トランス、平滑コイルあるいは共振コイルなどの発熱部品は、発熱が大きい部品ほど冷却水路202側に近くなるように配置されている。従って、冷却水の圧力損失を低減して、発熱部品を効果的に冷却することが可能となる。
そのため、電動ウォーターポンプの定格を小さくすることが可能となる。すなわち、他のコンポーネント(モータ、インバータ)が存在する専用冷却系へスイッチング電源装置を追加しやすくなる。
また、冷却水路202が直線状の形状をしているので、金属筐体201に冷却水路を設けるための加工が容易となる。(例えば、金属筐体201に直線状の貫通穴を設けるだけで冷却水路202を構成することができる。)
According to the switching power supply device according to the present embodiment, the cooling water channel 202 is formed linearly in the metal casing 201, and the primary side switching element and the secondary side rectifying elements 107a and 107b that generate particularly high heat are In addition, the heat generating parts such as the transformer, the smooth coil, and the resonance coil are disposed closer to the cooling water path 202 side as the heat generation parts are larger. Are arranged as follows. Therefore, the pressure loss of the cooling water can be reduced, and the heat generating component can be effectively cooled.
Therefore, it becomes possible to reduce the rating of the electric water pump. That is, it becomes easy to add a switching power supply device to a dedicated cooling system in which other components (motors, inverters) exist.
In addition, since the cooling water channel 202 has a linear shape, processing for providing the cooling water channel in the metal casing 201 is facilitated. (For example, the cooling water channel 202 can be configured simply by providing a linear through hole in the metal casing 201.)
複雑な形状の冷却水路を構成する場合、金属筐体に複雑な形状の加工を施す必要があるため、加工後の水路の上に防水加工を施した上で、蓋を取り付ける必要が出てくる。このため、冷却系の組立工程が複雑になる。
これに比べ、本発明では、冷却水路202は直線形状であるので、貫通穴の加工のみでよく、貫通穴の両側にニップルを施すだけで金属筐体の冷却水路を構成できる。
また、金属筐体201の厚みを薄くすることができる。すなわち、冷却器を簡素化することができる。このため、スイッチング電源装置の低背化、小型化、軽量化が可能となり、燃費・消費電力の改善へとつながる。
なお、「冷却器」とは、冷却水路202および冷却水路202を設けた金属筐体201を含む冷却系全体のことを指す。
仮に最も発熱の大きい部品を冷却水路から離れた位置に配置した場合、金属筐体201の厚みを厚くする必要が出てくることに加え、場合によっては冷却器に冷却フィンの加工を施す必要が出てくる場合がある。
When composing a cooling water channel with a complicated shape, it is necessary to process the metal housing with a complicated shape, so it is necessary to attach a lid after waterproofing the processed water channel. . This complicates the cooling system assembly process.
In contrast, in the present invention, since the cooling water channel 202 has a linear shape, it is only necessary to process the through hole, and the cooling water channel of the metal housing can be configured only by forming nipples on both sides of the through hole.
Further, the thickness of the metal casing 201 can be reduced. That is, the cooler can be simplified. As a result, the switching power supply device can be reduced in height, size, and weight, leading to improvements in fuel consumption and power consumption.
The “cooler” refers to the entire cooling system including the cooling water channel 202 and the metal casing 201 provided with the cooling water channel 202.
If the part that generates the largest amount of heat is placed at a position away from the cooling water channel, it is necessary to increase the thickness of the metal casing 201, and in some cases, it is necessary to process the cooling fins on the cooler. May come out.
また、本実施の形態によるスイッチング電源装置は、一次側スイッチング素子は金属のベースプレートを備えた第一の金属基板203に、二次側整流素子107a、107bは金属のベースプレートを備えた第二の金属基板204に実装されており、第一の金属基板203および第二の金属基板204は、一次側スイッチング素子および二次側整流素子のうち、発熱の大きい部材を実装した方を冷却水路202の上流に、発熱の小さい部材を実装した方を冷却水路202の下流に配置されている。
これにより、一次側スイッチング素子を実装した第一の金属基板と二次側整流素子を実装した第二の金属基板を別々に製造することが可能となり、生産性の向上が図れると共に、さらに、一次側スイッチング素子を実装した第一の金属基板と二次側整流素子を実装した第二の金属基板を合理的・効果的に冷却することができる。
In the switching power supply according to the present embodiment, the primary side switching element is provided on the first metal substrate 203 provided with a metal base plate, and the secondary side rectifier elements 107a and 107b are provided on the second metal provided with a metal base plate. The first metal substrate 203 and the second metal substrate 204 are mounted on the substrate 204. The first metal substrate 203 and the second metal substrate 204 are arranged on the upstream side of the cooling water channel 202 on the side where the heat generating member is mounted. In addition, the side on which the member that generates less heat is mounted is disposed downstream of the cooling water channel 202.
As a result, the first metal substrate on which the primary side switching element is mounted and the second metal substrate on which the secondary side rectifying element is mounted can be manufactured separately, so that productivity can be improved, and further, the primary The first metal substrate on which the side switching element is mounted and the second metal substrate on which the secondary rectifier element is mounted can be cooled reasonably and effectively.
また、本実施の形態によるスイッチング電源装置は、トランスの二次巻線105a、105bを構成するバスバーの接続端子を、冷却水路202側に設けている。
これにより、発熱の大きい部品ほど冷却水路202に近くなるように配置することが容易となる。具体的には、「二次側整流素子−トランス−平滑コイル」と、発熱の大きい順番に冷却水路202に近くなるように配置することができる。
通常、図1に示すような回路構成では、「トランス−二次側整流素子−平滑コイル」の順番で構成されているが、トランスの二次巻線の接続端子を二次側整流素子が配置される冷却水路202側に設けることによって、「二次側整流素子−トランス−平滑コイル」の順番に冷却水路202に近づけて配置しやすくなる。
従って、発熱の大きな一次側スイッチング素子と二次側整流素子を冷却水路202の上で一直線状に並べることができるとともに、さらに、他の発熱部品(トランス、共振コイル、平滑コイルなど)についても、発熱の大きい部品ほど冷却水路202に近くなるように配置することができ、発熱部品の冷却を合理的・効果的に行うことが可能となる。
In the switching power supply according to the present embodiment, the connection terminals of the bus bars constituting the secondary windings 105a and 105b of the transformer are provided on the cooling water channel 202 side.
Thereby, it becomes easy to arrange so that components with larger heat generation are closer to the cooling water channel 202. Specifically, “secondary side rectifying element-transformer-smoothing coil” and the heat generation can be arranged so as to be closer to the cooling water channel 202 in the order of large heat generation.
Normally, the circuit configuration as shown in FIG. 1 is configured in the order of “transformer-secondary side rectifying element-smoothing coil”, but the secondary side rectifying element is arranged at the connection terminal of the secondary winding of the transformer. By providing it on the cooling water channel 202 side, it becomes easy to place the cooling water channel 202 closer to the cooling water channel 202 in the order of “secondary rectifying element-transformer-smoothing coil”.
Therefore, the primary side switching element and the secondary side rectifying element having large heat generation can be arranged in a straight line on the cooling water channel 202, and also for other heat generating components (transformer, resonance coil, smoothing coil, etc.) Components with larger heat generation can be arranged closer to the cooling water channel 202, and cooling of the heat generating components can be performed rationally and effectively.
また、本実施の形態によるスイッチング電源装置では、トランスの二次巻線105a、105bと平滑コイル108a、108bを電気的に接続するための配線205a、205bが、トランス120a、120bの上部を跨いで配置されている。
従って、発熱の大きい部品ほど冷却水路202に近くなるように配置することが容易となる。具体的には、発熱の大きさに応じて「整流素子−トランス−平滑コイル」の順番で並べることができる。
トランスの二次巻線と平滑コイルを電気的に接続するための配線が、トランス上部を跨ぐ形に配置することにより、「二次側整流素子−トランス−平滑コイル」と、発熱の大きい順番に配置しやすくなる。
これにより、発熱の大きな一次側スイッチング素子と二次側整流素子を冷却水路202の上で一直線状に並べることができるとともに、発熱の大きい部品ほど冷却水路に近づけて配置できるので、効率良く(効果的に)発熱部品を冷却できる。
さらに、トランスの二次巻線と平滑コイルを電気的に接続するための配線をトランスの脇(側部)に設ける場合に比べて、実装面積を低減することが可能であり、スイッチング電源装置の小型化が図れる。また、トランスの二次巻線と平滑コイルを電気的に接続するための配線がトランス固定用の固定部材と干渉することがない。
In the switching power supply according to the present embodiment, the wirings 205a and 205b for electrically connecting the secondary windings 105a and 105b of the transformer and the smoothing coils 108a and 108b straddle the upper portions of the transformers 120a and 120b. Has been placed.
Therefore, it becomes easy to arrange so that components with larger heat generation are closer to the cooling water channel 202. Specifically, they can be arranged in the order of “rectifying element-transformer-smoothing coil” according to the magnitude of heat generation.
By arranging the wiring for electrically connecting the secondary winding of the transformer and the smoothing coil so as to straddle the upper part of the transformer, "secondary side rectifier-transformer-smoothing coil" Easy to place.
As a result, the primary-side switching element and the secondary-side rectifying element that generate a large amount of heat can be arranged in a straight line on the cooling water channel 202, and more heat-generating components can be arranged closer to the cooling water channel, so that The heat-generating parts can be cooled.
Furthermore, the mounting area can be reduced as compared with the case where wiring for electrically connecting the secondary winding of the transformer and the smoothing coil is provided on the side (side part) of the transformer. Miniaturization can be achieved. Further, the wiring for electrically connecting the secondary winding of the transformer and the smoothing coil does not interfere with the fixing member for fixing the transformer.
また、本実施の形態では、平滑コイル108a、108bと平滑コンデンサ109a、109bおよび出力端子110を接続するための配線206a、206bが、平滑コイル108a、108bの上部を跨いで配置されている。
これによって、冷却水路202により近い場所に平滑コイルを配置できることに加え、平滑コイルの長手方向と冷却水路が平行となるように配置しやすくなる。
このため、冷却水路202と直交する方向の金属筐体201の寸法を低減することができるのに加え、トランスや平滑コイルなどの発熱部材の長手方向と冷却水路202を平行に配置し、さらに、冷却水路202に近づけて配置することによって、効果的に発熱部材
を冷却できるので、冷却器の冷却条件を緩和することができる。
このため、金属筐体201の厚みを薄くすることができる。すなわち、冷却器の構造を簡素化することができる。
結果的に、スイッチング電源装置の低背化、小型化、軽量化が可能となり、燃費改善・消費電力改善へとつながる。
また、平滑コイル108a、108bと平滑コンデンサ109a、109bおよび出力端子110を接続するための配線206a、206bを平滑コイルの脇(側部)に設ける場合に比べて、実装面積を低減することができる。また、配線206a、206bが平滑コイル固定用の固定部材と干渉することがない。
In the present embodiment, wirings 206a and 206b for connecting the smoothing coils 108a and 108b to the smoothing capacitors 109a and 109b and the output terminal 110 are arranged across the upper portions of the smoothing coils 108a and 108b.
Thereby, in addition to being able to arrange the smoothing coil at a location closer to the cooling water channel 202, it becomes easy to arrange the smoothing coil so that the longitudinal direction of the smoothing coil is parallel to the cooling water channel.
For this reason, in addition to being able to reduce the dimension of the metal casing 201 in the direction orthogonal to the cooling water channel 202, the longitudinal direction of the heat generating member such as a transformer and a smooth coil and the cooling water channel 202 are arranged in parallel, Since the heat generating member can be effectively cooled by disposing it close to the cooling water channel 202, the cooling conditions of the cooler can be relaxed.
For this reason, the thickness of the metal housing 201 can be reduced. That is, the structure of the cooler can be simplified.
As a result, the switching power supply device can be reduced in height, size and weight, leading to improvements in fuel consumption and power consumption.
Further, the mounting area can be reduced as compared with the case where wirings 206a and 206b for connecting the smoothing coils 108a and 108b, the smoothing capacitors 109a and 109b, and the output terminal 110 are provided on the side (side portion) of the smoothing coil. . Further, the wirings 206a and 206b do not interfere with the fixing member for fixing the smooth coil.
また、本実施の形態では、共振コイル103の長手方向が冷却水路202と平行となるように配置されている。このため、冷却水路202と直交する方向の金属筐体201の寸法を低減することが可能となり、金属筐体201の厚みを薄くすることができる。
すなわち、冷却器を簡素化することができる。従って、スイッチング電源装置の、低背化、小型化、軽量化が可能となり、燃費改善・消費電力改善へとつながる。
仮に、共振コイル103の長手方向と冷却水路202が直交するように配置した場合、共振コイル103の端と冷却水路202の距離が離れてしまうため、金属筐体201を厚くする必要が出てくることに加え、場合によっては冷却器に冷却フィンの加工を施す必要が出てくる場合がある。
In the present embodiment, the longitudinal direction of the resonance coil 103 is arranged so as to be parallel to the cooling water channel 202. For this reason, it becomes possible to reduce the dimension of the metal housing 201 in the direction orthogonal to the cooling water channel 202, and the thickness of the metal housing 201 can be reduced.
That is, the cooler can be simplified. Therefore, the switching power supply device can be reduced in height, size and weight, leading to improved fuel efficiency and improved power consumption.
If the longitudinal direction of the resonance coil 103 and the cooling water passage 202 are arranged so as to be orthogonal to each other, the distance between the end of the resonance coil 103 and the cooling water passage 202 is increased, so that the metal casing 201 needs to be thickened. In addition, in some cases, it may be necessary to process the cooling fins on the cooler.
また、本実施の形態では、トランス120a、120bの長手方向が冷却水路202と平行となるように配置されている。
このため、冷却水路202と直交する方向の金属筐体201の寸法を低減することが可能となり、金属筐体201の厚みを薄くすることができる。すなわち、冷却器の構造を簡素化することができる。
従って、スイッチング電源装置の低背化、小型化、軽量化が可能となり、燃費改善・消費電力改善へとつながる。
仮にトランスの長手方向と冷却水路202が直交するように配置した場合、トランスの端と冷却水路の距離が離れてしまうため、金属筐体201を厚くする必要が出てくることに加え、場合によっては冷却器に冷却フィンの加工を施す必要が出てくる場合がある。
Further, in the present embodiment, the transformers 120 a and 120 b are arranged so that the longitudinal direction thereof is parallel to the cooling water channel 202.
For this reason, it becomes possible to reduce the dimension of the metal housing 201 in the direction orthogonal to the cooling water channel 202, and the thickness of the metal housing 201 can be reduced. That is, the structure of the cooler can be simplified.
Accordingly, the switching power supply device can be reduced in height, size and weight, leading to improvements in fuel consumption and power consumption.
If the transformer is arranged so that the longitudinal direction of the transformer and the cooling water channel 202 are orthogonal to each other, the distance between the end of the transformer and the cooling water channel is increased, so that the metal casing 201 needs to be thickened. May require cooling fins to be processed on the cooler.
また、本実施の形態では、平滑コイル108a、108bの長手方向が冷却水路202と平行となるように配置されている。
このため、冷却水路202と直交する方向の金属筐体201の寸法を低減することが可能となり、金属筐体201の厚みを薄くすることができる。すなわち、冷却器の構造を簡素化することができる。
従って、スイッチング電源装置の低背化、小型化、軽量化が可能となり、燃費改善・消費電力改善へとつながる。
仮に、平滑コイルの長手方向と冷却水路が直交するに配置した場合、平滑コイルの端と冷却水路の距離が離れてしまうため、金属筐体を厚くする必要が出てくることに加え、場合によっては冷却器に冷却フィンの加工を施す必要が出てくる場合がある。
In the present embodiment, the smoothing coils 108 a and 108 b are arranged so that the longitudinal direction thereof is parallel to the cooling water channel 202.
For this reason, it becomes possible to reduce the dimension of the metal housing 201 in the direction orthogonal to the cooling water channel 202, and the thickness of the metal housing 201 can be reduced. That is, the structure of the cooler can be simplified.
Accordingly, the switching power supply device can be reduced in height, size and weight, leading to improvements in fuel consumption and power consumption.
If the longitudinal direction of the smoothing coil and the cooling water channel are arranged orthogonal to each other, the distance between the end of the smoothing coil and the cooling water channel will be separated, so that in addition to the need to increase the thickness of the metal housing, depending on the case May require cooling fins to be processed on the cooler.
また、本実施の形態では、共振コイル103が複数個存在する場合、冷却水路202から複数の共振コイルまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置されている。
このため、複数の共振コイル103の「熱の不平衡状態」を防ぐことができる。例えば、複数のコンバータ主回路が存在するために、複数の共振コイルが存在する場合、共振コイルの磁性体の熱が不平衡状態になることにより、例えば透磁率の温度特性によって磁気特性が不平衡となる。
従って、コンバータの電気回路の平衡度を確保できなくなるが、冷却水路から複数の共振コイルまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置することにより、この問題を解決す
ることができる。
Further, in the present embodiment, when there are a plurality of resonance coils 103, the distances from the cooling water channel 202 to the plurality of resonance coils are arranged to be equal to each other.
For this reason, the “thermal unbalanced state” of the plurality of resonance coils 103 can be prevented. For example, if there are multiple resonant coils due to the presence of multiple converter main circuits, the magnetic properties of the magnetic material of the resonant coil will be in an unbalanced state. It becomes.
Therefore, the balance of the electric circuit of the converter cannot be ensured, but this problem can be solved by arranging the distances from the cooling water channel to the plurality of resonance coils to be equal to each other.
また、本実施の形態では、トランスが複数個存在する場合、冷却水路202から複数のトランスまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置されている。
そのため、トランスの「熱の不平衡状態」を防ぐことができる。例えば、複数のコンバータ主回路が存在するために複数のトランスが存在する場合、トランスの磁性体の熱が不平衡状態になることにより、例えば透磁率の温度特性によって磁気特性が不平衡となる。
このためコンバータの電気回路の平衡度を確保できなくなるが、冷却水路202から複数のトランスまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置することにより、この問題を解決することができる。
In the present embodiment, when there are a plurality of transformers, the distances from the cooling water channel 202 to the plurality of transformers are arranged to be equal to each other.
Therefore, the “thermal unbalanced state” of the transformer can be prevented. For example, when there are a plurality of transformers because there are a plurality of converter main circuits, the heat of the magnetic body of the transformer becomes unbalanced, and the magnetic characteristics become unbalanced due to, for example, the temperature characteristics of the magnetic permeability.
For this reason, the balance of the electric circuit of the converter cannot be secured, but this problem can be solved by arranging the distances from the cooling water passage 202 to the plurality of transformers to be equal to each other.
また、本実施の形態では、平滑コイルが複数存在する場合、冷却水路202から複数の平滑コイルまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置されている。
そのため、平滑コイルの「熱の不平衡状態」を防ぐことができる。例えば、複数のコンバータ主回路が存在するために複数の平滑コイルが存在する場合、平滑コイルの磁性体の熱が不平衡状態になることにより、例えば透磁率の温度特性によって磁気特性が不平衡となる。
このためコンバータの電気回路の平衡度を確保できなくなるが、冷却水路202から複数の平滑コイルまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置することによって、この問題を解決することができる。
Further, in the present embodiment, when there are a plurality of smoothing coils, the distances from the cooling water channel 202 to the plurality of smoothing coils are arranged to be equal to each other.
Therefore, the “thermal imbalance state” of the smoothing coil can be prevented. For example, when there are a plurality of smoothing coils due to the presence of a plurality of converter main circuits, the magnetic properties of the magnetic material of the smoothing coil are in an unbalanced state. Become.
For this reason, the balance of the electric circuit of the converter cannot be ensured, but this problem can be solved by arranging the distances from the cooling water channel 202 to the plurality of smoothing coils to be equal to each other.
なお、上述した実施の形態の説明では、スイッチング電源装置として図1に示すような回路構成を例に上げたが、これに限られるものではなく、その他の回路方式のスイッチング電源装置であってもよい。
また、上述した実施の形態の説明では、複数のトランス、複数の平滑コイルが存在する場合を例に上げているが、一つのトランス、一つの平滑コイルで構成される場合であってもよい。
In the above description of the embodiment, the circuit configuration as shown in FIG. 1 is taken as an example of the switching power supply device. However, the present invention is not limited to this and may be a switching power supply device of another circuit system. Good.
In the above description of the embodiment, the case where there are a plurality of transformers and a plurality of smoothing coils is taken as an example, but a case where one transformer and one smoothing coil are used may be used.
本発明は、発熱の大きい部材を効率良く冷却できるとともに、生産性向上・小型化などが図れる「ハイブリッド車や電機自動車などでの使用に適したスイッチング電源装置」の実現に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for realizing a “switching power supply device suitable for use in a hybrid vehicle or an electric vehicle” that can efficiently cool a member that generates a large amount of heat and improve productivity and downsizing.
101a、101b 入力端子
102 インバータ回路 103 共振コイル
104a、104b トランスの一次巻線
105a、105b トランスの二次巻線
106a、106b 磁性体コア
107a、107b 整流素子
108a、108b 平滑コイル
109a、109b 平滑コンデンサ
110 出力端子 111 グランド端子
120a、120b トランス
201 金属筐体 202 冷却水路
203 第一の金属基板 204 第二の金属基板
205a、205b トランスの二次巻線と平滑コイルを接続する配線
206a、206b 平滑コイル、平滑コンデンサ、出力端子を接続する配線
207a〜207c トランス固定部材
208a〜208c 金属筐体の盛り上がり箇所
209a〜209c 平滑コイル固定部材
210a〜210c 金属筐体の盛り上がり箇所
211 共振コイル固定部材
212 金属筐体の盛り上がり箇所
101a, 101b Input terminal 102 Inverter circuit 103 Resonant coil 104a, 104b Transformer primary winding 105a, 105b Transformer secondary winding 106a, 106b Magnetic core 107a, 107b Rectifier 108a, 108b Smoothing coil 109a, 109b Smoothing capacitor 110 Output terminal 111 Ground terminal 120a, 120b Transformer 201 Metal housing 202 Cooling channel 203 First metal substrate 204 Second metal substrate 205a, 205b Wiring 206a, 206b Smoothing coil connecting secondary winding of transformer and smoothing coil, Smoothing capacitor, wiring connecting output terminals 207a to 207c Transformer fixing member 208a to 208c Swelling part of metal casing 209a to 209c Smoothing coil fixing member 210a to 210c Metal Swelling point of casing 211 Resonant coil fixing member 212 Swelling point of metal casing

Claims (11)

  1. スイッチング素子を設けて入力する直流電圧から交流電圧を発生させるインバータ回路と、前記インバータ回路の一次側スイッチング素子がゼロボルトスイッチング動作するのに必要な共振コイルと、前記インバータ回路から一次巻線の両端に印加される交流電圧を異なる交流電圧に変換して二次巻線に出力するトランスと、前記トランスの二次巻線から出力する交流電圧を整流するための二次側整流素子と、前記二次側整流素子を設けた整流回路からの出力を平滑する平滑コイルと、前記整流回路から出力されるリップル電圧波形を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コイルと前記平滑コンデンサによって得られる直流電圧を出力するための出力端子と、前記一次側スイッチング素子、前記共振コイル、前記トランス、前記二次側整流素子および前記平滑コイルを固定し、かつ、前記一次側スイッチング素子、前記共振コイル、前記トランス、前記二次側整流素子および前記平滑コイルで発生する熱を放熱するための冷却水路を設けた金属筐体とを備えた絶縁型のスイッチング電源装置であって、
    前記冷却水路は、前記金属筐体に直線状に形成された単一のものからなり
    前記一次側スイッチング素子および前記二次側整流素子は、直線状に形成された前記単一の冷却水路の上に配置されているとともに、前記トランスは他の発熱部品に比べて前記二次側整流素子に最も近接して配置されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
    An inverter circuit that generates an AC voltage from a DC voltage that is input by providing a switching element, a resonance coil that is necessary for the primary side switching element of the inverter circuit to perform a zero-volt switching operation, and the inverter circuit to both ends of the primary winding A transformer for converting an applied AC voltage into a different AC voltage and outputting it to a secondary winding, a secondary rectifier for rectifying an AC voltage output from the secondary winding of the transformer, and the secondary A smoothing coil for smoothing the output from the rectifier circuit provided with the side rectifier element, a smoothing capacitor for smoothing the ripple voltage waveform output from the rectifier circuit, and a DC voltage obtained by the smoothing coil and the smoothing capacitor are output. Output terminal for the primary side switching element, the resonance coil, the transformer, the secondary side rectifier And a metal housing which fixes the smoothing coil and has a cooling water channel for radiating heat generated in the primary side switching element, the resonance coil, the transformer, the secondary side rectifying element and the smoothing coil. An insulation type switching power supply device comprising:
    The cooling water channel is a single one formed linearly on the metal casing,
    The primary side switching element and the secondary side rectifying element are disposed on the single cooling water channel formed in a straight line, and the transformer is compared with other heat generating components. A switching power supply device, wherein the switching power supply device is arranged closest to the element .
  2. 前記一次側スイッチング素子は金属のベースプレートを備えた第一の金属基板に、前記二次側整流素子は金属のベースプレートを備えた第二の金属基板に実装されており、
    前記第一の金属基板および第二の金属基板は、前記一次側スイッチング素子および前記二次側整流素子のうち、発熱の大きい部材を実装した方を前記冷却水路の上流に、発熱の小さい部材を実装した方を前記冷却水路の下流に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
    The primary side switching element is mounted on a first metal substrate having a metal base plate, and the secondary side rectifier element is mounted on a second metal substrate having a metal base plate,
    The first metal substrate and the second metal substrate include a member that generates a small amount of heat generated on the upstream side of the cooling water channel on the primary side switching element and the secondary side rectifying element that is mounted with a member that generates large heat. The switching power supply device according to claim 1, wherein the mounted side is disposed downstream of the cooling water channel.
  3. 前記トランスの二次巻線を構成するバスバーの接続端子を、前記冷却水路側に設けていることを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply according to claim 1 or 2, wherein a connection terminal of a bus bar constituting the secondary winding of the transformer is provided on the cooling water channel side.
  4. 前記トランスの二次巻線と前記平滑コイルを電気的に接続するための配線が、前記トランスの上部を跨いで配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   The wiring for electrically connecting the secondary winding of the transformer and the smoothing coil is disposed so as to straddle the upper part of the transformer. Switching power supply.
  5. 前記平滑コイルと前記平滑コンデンサおよび前記出力端子を接続するための配線が、前記平滑コイルの上部を跨いで配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のスイッチング電源装置。 Wiring for connecting the smoothing capacitor and the output terminal and the smoothing coil, the switching of any one of claims 1 to 4, characterized in that it is arranged across the top of the smoothing coil Power supply.
  6. 前記共振コイルの長手方向が、前記冷却水路と平行となるように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   6. The switching power supply device according to claim 1, wherein a longitudinal direction of the resonance coil is arranged in parallel with the cooling water channel.
  7. 前記トランスの長手方向が、前記冷却水路と平行となるように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   6. The switching power supply device according to claim 1, wherein a longitudinal direction of the transformer is arranged to be parallel to the cooling water channel.
  8. 前記平滑コイルの長手方向が、前記冷却水路と平行となるように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   6. The switching power supply device according to claim 1, wherein a longitudinal direction of the smoothing coil is arranged in parallel with the cooling water channel.
  9. 前記共振コイルが複数個存在する場合、前記冷却水路から複数の共振コイルまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項6に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 6, wherein when there are a plurality of the resonance coils, the distances from the cooling water channel to the plurality of resonance coils are equal to each other.
  10. 前記トランスが複数個存在する場合、前記冷却水路から複数のトランスまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源装置。   8. The switching power supply device according to claim 7, wherein when there are a plurality of the transformers, the distances from the cooling water channel to the plurality of transformers are equal to each other.
  11. 前記平滑コイルが複数存在する場合、前記冷却水路から複数の平滑コイルまでの距離がそれぞれ等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項8に記載のスイッチング電源装置。   9. The switching power supply device according to claim 8, wherein when there are a plurality of smoothing coils, the distances from the cooling water channel to the plurality of smoothing coils are equal to each other.
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