JP6714521B2 - Circuit board connection structure - Google Patents

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本発明は、プリント基板にスイッチング電源装置等の回路が配置された回路基板接続構造に関する。 The present invention relates to a circuit board connection structure in which a circuit such as a switching power supply device is arranged on a printed board.

従来、スイッチング電源装置のプリント基板には、入力電圧をスイッチング素子のオンオフにより断続電圧に変換した後にトランスを介して2次側の整流素子、チョークコイルル及びコンデンサを備えた整流平滑回路に伝達して整流平滑することで出力電圧に変換する回路部品が配置されている。 Conventionally, a printed circuit board of a switching power supply device converts an input voltage into an intermittent voltage by turning a switching element on and off, and then transmits the voltage to a rectifying/smoothing circuit including a secondary side rectifying element, a choke coil and a capacitor. A circuit component that converts the output voltage by rectifying and smoothing is arranged.

このようなスイッチング電源装置では、一般に、プリント基板に回路部品を配置して部品同士をプリントパターンに半田付けして接続しているが、スイッチング電源装置で大電流を扱う場合には、トランス2次側の整流平滑回路部の正極ラインと負極ラインに低損失で大電流を流すことのできるバスバーを使用し、バスバーをプリント基板上に配置して正負の出力端子を取り出すようにしている。 In such a switching power supply device, generally, circuit components are arranged on a printed circuit board and the components are connected to each other by soldering to a printed pattern. The positive and negative lines of the rectifying and smoothing circuit section on the side are provided with busbars capable of flowing a large current with low loss, and the busbars are arranged on the printed circuit board to take out positive and negative output terminals.

また、大電流を扱うスイッチング電源装置における平滑回路の回路基板接続構造として、プリント基板を使用せずにバスバーのみを用いた従来の接続構造として、例えば図8及び図9に示すものが知られている。 Further, as a circuit board connection structure of a smoothing circuit in a switching power supply device handling a large current, a conventional connection structure using only a bus bar without using a printed circuit board is known, for example, as shown in FIGS. 8 and 9. There is.

図8に示すように、板金配線としてのバスバー120,121は、バスバー120が出力端子の負極側ライン、バスバー121が出力端子の正極側ラインとなるよう両者が略平行に敷設されている。バスバー121の一端にはチョークコイル105の接続端子105aがねじにより接続されている。 As shown in FIG. 8, the bus bars 120 and 121 as sheet metal wiring are laid substantially parallel to each other such that the bus bar 120 serves as a negative electrode side line of the output terminal and the bus bar 121 serves as a positive electrode side line of the output terminal. The connection terminal 105a of the choke coil 105 is connected to one end of the bus bar 121 with a screw.

電解コンデンサ106,107,108は、絶縁体としての絶縁板140を介してバスバー120,121に実装されており、そのリード端子106a,107a,108は、図9の断面図に示すように、バスバー120,121に直接半田付け接続されている。 The electrolytic capacitors 106, 107, 108 are mounted on the busbars 120, 121 via an insulating plate 140 as an insulator, and their lead terminals 106a, 107a, 108 have busbars as shown in the sectional view of FIG. Directly soldered to 120 and 121.

特開2006−202895号公報JP, 2006-202895, A

しかしながら、図8及び図9に示した従来の接続構造にあっては、電解コンデンサをバスバーに直接半田付けしているが、バスバーのような熱容量が大きな部品に直接半田付けを行うためには、高度な半田付けの技術と設備、更に、多岐にわたる生産工程が必要であり、プリント基板の半田付けに比べ、工程が複雑化し、生産のリードタイムが長期化してしまう問題がある。また、絶縁板が必要となるので、部品点数が増加し、ねじ締めの工程も追加になる問題がある。 However, in the conventional connection structure shown in FIGS. 8 and 9, the electrolytic capacitor is directly soldered to the bus bar. However, in order to directly solder the component having a large heat capacity such as the bus bar, This requires advanced soldering technology and equipment, as well as a wide variety of production processes, which complicates the process of soldering printed circuit boards and prolongs the production lead time. Moreover, since an insulating plate is required, the number of parts is increased, and there is a problem that a screw tightening process is added.

このような問題を解決するためには、プリント基板上にバスバーと平滑コンデンサを別々に配置し、バスバーのリード端子や平滑コンデンサのリード端子をプリント基板の挿入孔に通して反対面のプリントパターンに半田付けすることが考えられる。 To solve this problem, place the busbar and the smoothing capacitor separately on the printed circuit board, and pass the lead terminals of the busbar and the smoothing capacitor through the insertion holes of the printed circuit board to form the printed pattern on the opposite surface. Soldering is possible.

しかしながら、プリント基板上に別々にバスバーとコンデンサを配置した場合には、それぞれの配置スペースが必要となり、また大電流の出力ラインとして使用するバスバーとコンデンサとの間を接続する配線距離が増加して配線長が長くなり、寄生インダクタンスに起因して急峻に変化するリップル電圧波形が出力電圧に含まれるようになる問題がある。 However, when the busbar and the capacitor are separately arranged on the printed circuit board, the space for each is required, and the wiring distance for connecting the busbar used as a large current output line and the capacitor increases. There is a problem that the wiring length becomes long, and the output voltage includes a ripple voltage waveform that sharply changes due to parasitic inductance.

本発明は、プリント基板にバスバーとコンデンサ等の回路部品を配置した場合に配置スペースを低減して小型化すると共にバスバーと回路部品の間の配線長を短くして電気的な特性を改善可能とする回路基板接続構造を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, when a bus bar and a circuit component such as a capacitor are arranged on a printed circuit board, an arrangement space can be reduced and downsized, and a wiring length between the bus bar and the circuit component can be shortened to improve electrical characteristics. It is an object of the present invention to provide a circuit board connection structure for

(回路基板接続構造)
本発明は、プリント基板上にバスバーを用いて回路部品が配置された回路基板接続構造であって
プリント基板の基板表面に密着してバスバーが、次に回路部品が順番に積層して配置され、
バスバーリード端子がプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、
回路部品のリード端子がバスバーに直接接触することなく当該バスバーに形成された開口孔挿通してプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され
バスバー及び回路部品が、基板裏面のプリントパターンを介して接続されたことを特徴とする。
(Circuit board connection structure)
The present invention is a circuit board connection structure in which circuit components are arranged on a printed board using a bus bar,
The bus bar is closely attached to the board surface of the printed circuit board , and then the circuit components are sequentially stacked and arranged.
Lead terminals of the bus bar is inserted into the insertion hole of the printed circuit board are connected by soldering to the printed pattern on the substrate rear surface,
Lead terminals of the circuit component is connected by soldering to be inserted by inserting the formed openings in the bus bar insertion hole of the printed circuit board printed pattern on the substrate back surface without direct contact with the bus bar,
The bus bar and the circuit component are connected through a printed pattern on the back surface of the substrate .

(回路部品としてのコンデンサ)
回路部品はコンデンサである
(Capacitors as circuit components)
Circuit component is a capacitor.

(スイッチング電源装置の回路部品配置)
プリント基板は、コンデンサを有するスイッチング電源装置の回路部品が配置される。
(Circuit parts layout of switching power supply)
On the printed circuit board , circuit components of a switching power supply device having a capacitor are arranged.

(出力端子の配置構造)
スイッチング電源装置の回路部品として、更に、プリント基板上に第1出力端子部材と第2出力端子部材が配置され、
第1出力端子部材のリード端子が、バスバーに直接接触することなく当該バスバーに形成された開口孔挿通してプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、
第2出力端子部材の一端が、バスバーに接触した状態でプリント基板の表面に固定配置され
第1出力端子部材、第2出力端子部材及びコンデンサが、バスバー及び基板裏面のプリントパターンを介して接続される。
(Arrangement structure of output terminals)
As a circuit component of the switching power supply device, a first output terminal member and a second output terminal member are further arranged on the printed circuit board,
The lead terminal of the first output terminal member is inserted into the insertion hole of the printed board through the opening hole formed in the busbar without directly contacting the busbar and is connected to the printed pattern on the back surface of the board by soldering,
One end of the second output terminal member is fixedly arranged on the surface of the printed circuit board while being in contact with the bus bar ,
The first output terminal member, the second output terminal member and the capacitor are connected via the bus bar and the printed pattern on the back surface of the substrate.

(複数本のコンデンサ配置)
コンデンサはプリント基板の基板表面に複数配置され、基板裏面のプリントパターンに半田付けにより並列接続される。
(Multiple capacitor arrangement)
Capacitor, a plurality of arranged on the substrate surface of the printed circuit board, are connected in parallel by soldering to the printed pattern on the substrate back surface.

(強制冷却用の通風路)
複数のコンデンサは所定方向に複数列に配置され、複数のコンデンサの配置列の間に、冷却ファンからの冷却風が通る通風路が形成される。
(Ventilation passage for forced cooling)
The plurality of condensers are arranged in a plurality of rows in a predetermined direction, and an air passage through which cooling air from the cooling fan passes is formed between the plurality of condenser arrangement rows.

(基本的な効果)
本発明は、プリント基板上にバスバーを用いて回路部品が配置された回路基板接続構造に於いて、プリント基板の基板表面にバスバー及び回路部品が順番に積層して配置され、バスバーから延在されたリード端子がプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、回路部品のリード端子がバスバーに形成された開口孔を接触せずに挿通してプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続されたため、プリント基板上にバスバー及び回路部品が積層配置されることで、別々に配置した場合に比べ、設置スペースが低減し、小型化することができる。
(Basic effect)
The present invention relates to a circuit board connection structure in which circuit components are arranged on a printed circuit board by using bus bars. In the circuit board connection structure, the bus bar and the circuit components are sequentially stacked on the substrate surface of the printed circuit board and extended from the bus bar. The lead terminal is inserted into the insertion hole of the printed circuit board and connected to the printed pattern on the back side of the board by soldering, and the lead terminal of the circuit component is inserted through the opening hole formed in the bus bar without contacting and the printed circuit board is inserted. Since it is inserted into the hole and connected to the printed pattern on the back side of the board by soldering, the bus bar and circuit components are stacked on the printed board, reducing the installation space and making it smaller than when they are placed separately. can do.

また、プリント基板上にバスバー及び回路部品が積層配置されることで、バスバーと回路部品間のプリントパターンを経由した配線長を短くすることができ、電気的特性が改善される。 Further, by stacking the bus bar and the circuit component on the printed circuit board, the wiring length between the bus bar and the circuit component via the printed pattern can be shortened, and the electrical characteristics are improved.

更に、バスバー及び回路部品は全てプリント基板に半田付けにより接続されるため、バスバーに直接半田付けする場合の問題は起きない。 Furthermore, since the bus bar and the circuit components are all connected to the printed board by soldering, there is no problem when soldering directly to the bus bar.

(回路部品としてのコンデンサを配置した場合の効果)
また、回路部品はコンデンサであり、プリント基板の基板表面にバスバー及びコンデンサが順番に積層して配置され、バスバーから延在されたリード端子がプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、コンデンサのリード端子がバスバーに形成された開口孔を接触せずに挿通してプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続されたため、プリント基板上にバスバー及びコンデンサが積層配置されることで、別々に配置した場合に比べ、設置スペースが低減し、小型化することができ、また、プリント基板上にバスバー及びコンデンサが積層配置されることで、バスバーとコンデンサの間のプリントパターンを経由した配線長を短くすることができ、電気的特性が改善される。
(Effects of placing capacitors as circuit components)
Further, the circuit component is a capacitor, and the bus bar and the capacitor are sequentially stacked on the board surface of the printed board, and the lead terminals extending from the bus bar are inserted into the insertion holes of the printed board to form the printed pattern on the back surface of the board. The lead terminals of the capacitor are inserted into the insertion holes of the printed circuit board without being touched through the opening holes formed in the bus bar and are connected to the printed pattern on the backside of the circuit board by soldering. By stacking the busbar and the capacitor on the board, the installation space can be reduced and the size can be reduced compared to the case where they are arranged separately, and the busbar and the capacitor can be stacked on the printed circuit board. Thus, the wiring length between the bus bar and the capacitor via the printed pattern can be shortened, and the electrical characteristics are improved.

(スイッチング電源装置の回路部品配置による効果)
また、プリント基板には、入力電圧をスイッチング素子のオンオフにより断続電圧に変換した後にトランスを介して整流素子、チョークコイル及びコンデンサを備えたに整流平滑回路に伝達して整流平滑することで出力電圧に変換するスイッチング電源装置の回路部品が配置され、プリント基板上に整流平滑回路のコンデンサがバスバーの上に積層配置されることで、設置スペースが低減し、小型化することができ、バスバーとコンデンサの間のプリントパターンを経由した配線長を短くすることができ、寄生インダクタンス成分が低減することで、寄生インダクタンス成分に起因して出力電圧に周期的に発生するリップル電圧の急激な変化を抑制除去可能とする。
(Effects of circuit component layout of switching power supply)
On the printed circuit board, the input voltage is converted to an intermittent voltage by turning the switching element on and off, and then transferred to a rectifying and smoothing circuit equipped with a rectifying element, a choke coil and a capacitor through a transformer, and the output voltage is rectified and smoothed. The circuit components of the switching power supply device that converts the power supply to the busbar are placed on the printed circuit board, and the capacitors for the rectifying and smoothing circuit are stacked on the busbar to reduce the installation space and reduce the size. The wiring length between the printed patterns between the two can be shortened, and the parasitic inductance component is reduced, thereby suppressing and removing the abrupt change in the ripple voltage that periodically occurs in the output voltage due to the parasitic inductance component. It is possible.

(出力端子の配置構造による効果)
また、スイッチング電源装置の回路部品として、更に、プリント基板上にプラス出力端子部材とマイナス出力端子部材が配置され、プラス出力端子部材はバスバーに形成された開口孔を接触せずに挿通してプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、マイナス出力端子部材はバスバーに接触された状態でプリント基板の表面に固定配置されたため、プリント基板にバスバーとプラス出力端子部材を積層配置していても、コンデンサの場合と同様に、プラス出力端子部材に設けられたリード端子がバスバーの開口穴を介してプリント基板の挿入孔に挿入して半田付けされることで、プリント基板上に配置されたバスバーの上にコンデンサと共にプラス出力端子部材を積層して配置することができ、配置スペースを更に低減して小型化可能とする。
(Effect of output terminal layout)
Further, as a circuit component of the switching power supply device, a plus output terminal member and a minus output terminal member are further arranged on the printed circuit board, and the plus output terminal member is inserted into the opening formed in the bus bar without making contact with the printed board. Inserted into the insertion hole of the board and connected to the printed pattern on the back side of the board by soldering, the negative output terminal member was fixedly placed on the surface of the printed board while being in contact with the bus bar, so the bus bar and the positive output terminal were mounted on the printed board. Even if the members are stacked, the lead terminals provided on the positive output terminal member are inserted into the insertion holes of the printed board through the opening holes of the bus bar and soldered as in the case of the capacitor. The positive output terminal member can be laminated and arranged together with the capacitor on the bus bar arranged on the printed circuit board, and the arrangement space can be further reduced and the size can be reduced.

(複数本のコンデンサ配置による効果)
また、コンデンサは複数本設けられ、プリント基板に対する半田付けにより並列接続されたため、プリント基板上に配置されたバスバーの上に複数本のコンデンサが配置されることで、複数本のコンデンサ分の配置スペースを別途確保する必要がなく、設置スペースを大幅に低減して小型化可能とする。
(Effects of arranging multiple capacitors)
In addition, because multiple capacitors are provided and connected in parallel by soldering to the printed circuit board, by placing multiple capacitors on the bus bar that is placed on the printed circuit board, the space for placing multiple capacitors can be increased. There is no need to separately secure the installation space, and the installation space is greatly reduced, enabling downsizing.

(強制冷却用の通風路による効果)
また、複数のコンデンサは所定方向に複数列に配置され、複数のコンデンサの配置列の間に、冷却ファンからの冷却風が通る通風路が形成されるため、スイッチング電源装置の出力回路部に大電流が流れてコンデンサを含む回路部品やバスバーが発熱しても、冷却ファンからの強制送風による冷却効率が高いことで、本発明のプリント基板接続構造を使用した装置や機器の使用温度が低減され、信頼性と耐久性を向上可能とする。
(Effect of the ventilation passage for forced cooling)
Further, the plurality of capacitors are arranged in a plurality of rows in a predetermined direction, and a ventilation path through which the cooling air from the cooling fan passes is formed between the plurality of rows of the plurality of condensers. Even if current flows and circuit parts including capacitors and bus bars generate heat, the cooling efficiency by forced air blowing from the cooling fan is high, and the operating temperature of the device or equipment using the printed circuit board connection structure of the present invention is reduced. , Which can improve reliability and durability.

スイッチング電源装置のトランス2次側回路を実装した回路基板接続構造を示した説明図Explanatory drawing showing a circuit board connection structure in which a transformer secondary side circuit of a switching power supply device is mounted 図1のトランス2次側回路を含むスイッチング電源装置の電力変換部を示した回路図Circuit diagram showing a power conversion unit of a switching power supply device including the secondary circuit of the transformer of FIG. 図1の回路基板接続構造を分解して示した説明図Explanatory drawing which decomposed|disassembled and showed the circuit board connection structure of FIG. 図1のコンデンサ側を取り出して回路基板接続構造の実施形態を示した説明図An explanatory view showing an embodiment of a circuit board connection structure by taking out the capacitor side of FIG. 図4におけるプリント基板に対するバスバー及びプラス出力端子の積層構造を拡大して示した説明図Explanatory drawing which expanded and showed the laminated structure of the bus bar and the positive output terminal with respect to the printed circuit board in FIG. 図4におけるプリント基板、バスバー及びコンデンサの積層構造を断面で示した説明図Explanatory drawing showing a laminated structure of a printed circuit board, a bus bar, and a capacitor in FIG. スイッチング電源装置の出力端子間に現れる電圧波形を示した説明図Explanatory drawing showing the voltage waveform that appears between the output terminals of the switching power supply バスバーに絶縁板を介してコンデンサを配置した従来の接続構造を示した説明図Explanatory drawing showing a conventional connection structure in which capacitors are arranged on a bus bar via an insulating plate 図8の接続構造を断面で示した説明図Explanatory drawing showing the connection structure of FIG. 8 in section

(回路基板接構造の概要)
図1はスイッチング電源装置のトランス2次側回路を実装した回路基板接続構造を示した説明図である。
(Outline of circuit board contact structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a circuit board connection structure in which a transformer secondary side circuit of a switching power supply device is mounted.

図1に示すように、プリント基板10の基板面には、スイッチング電源装置のトランス2次側回路に設けられたトランス12、整流素子14、チョークコイル16及びコンデンサ18が配置されている。 As shown in FIG. 1, a transformer 12, a rectifying element 14, a choke coil 16 and a capacitor 18 provided in a transformer secondary side circuit of a switching power supply device are arranged on the substrate surface of a printed circuit board 10.

トランス12は右側にトランス出力端子28を取り出しており、トランス出力端子28と整流素子14の間にはバスバー20が基板表面に配置されており、バスバー20を介してトランス出力端子28と整流素子14が接続されている。 The transformer 12 has a transformer output terminal 28 on the right side, and a bus bar 20 is disposed on the substrate surface between the transformer output terminal 28 and the rectifying element 14, and the transformer output terminal 28 and the rectifying element 14 are interposed via the bus bar 20. Are connected.

整流素子14は箱形に形成されたバスバー22の中に複数配置されており、バスバー22からはプラス出力端子24が取り出されている。また整流素子14が収納されたバスバー22に続いて奥行方向に複数のコンデンサ18が2列に配置されており、コンデンサ18の列の左側の基板上からマイナス出力端子26が取り出されている。 A plurality of rectifying elements 14 are arranged in a bus bar 22 formed in a box shape, and a positive output terminal 24 is taken out from the bus bar 22. Further, a plurality of capacitors 18 are arranged in two rows in the depth direction following the bus bar 22 in which the rectifying elements 14 are housed, and the minus output terminal 26 is taken out from the substrate on the left side of the row of the capacitors 18.

チョークコイル16は右側にチョークコイル端子30を取り出しており、チョークコイル端子30も基板上に配置された他のバスバー20を介して整流素子14側に接続されている。 The choke coil 16 takes out the choke coil terminal 30 on the right side, and the choke coil terminal 30 is also connected to the rectifying element 14 side via another bus bar 20 arranged on the substrate.

(スイッチング電源装置の回路)
図2は図1のトランス2次側回路を含むスイッチング電源装置の電力変換部を示した回路図であり、シングルエンッドフォワードコンバータを例にとっている。
(Switching power supply circuit)
Figure 2 is a circuit diagram showing a power converting unit of the switching power supply comprising a transformer secondary circuit of FIG. 1, taking a single-ended de head forward converter as an example.

図2に示すように、スイッチング電源装置の回路は、トランス12の1次巻線12aにスイッチング素子11が直列接続され、トランス12の2次巻線12bに続いてダイオード14a,14bを備えた整流回路部と、チョークコイル16とコンデンサ18を備えた平滑回路部が設けられている。 As shown in FIG. 2, in the circuit of the switching power supply device, the switching element 11 is connected in series to the primary winding 12a of the transformer 12, and the secondary winding 12b of the transformer 12 is provided with a diode 14a, 14b. A circuit section and a smoothing circuit section including a choke coil 16 and a capacitor 18 are provided.

スイッチング素子11は図示しない制御回路によりオンオフされており、入力電圧をスイッチング素子11のオンオフにより断続電圧に変換した後にトランス12を介して2次巻線12bに断続電圧を生成する。トランス12の2次巻線12bに生成された断続電圧はダイオード14a,14bにより整流され、チョークコイル16及びコンデンサ18により平滑されて直流の出力電圧に変換される。 The switching element 11 is turned on/off by a control circuit (not shown), and generates an intermittent voltage in the secondary winding 12b via the transformer 12 after converting the input voltage into an intermittent voltage by turning on/off the switching element 11. The intermittent voltage generated in the secondary winding 12b of the transformer 12 is rectified by the diodes 14a and 14b, smoothed by the choke coil 16 and the capacitor 18, and converted into a DC output voltage.

シングルエンッドフォワード方式のトランス2次側回路の動作は、スイッチング素子11のオンによりトランス12の2次巻線12bに生成された電圧によりチョークコイル16、コンデンサ18及びダイオード14aとなる実線の矢印で示す経路でフォワード電流が流れ、コンデンサ18に電荷が蓄積されると共にチョークコイル16にエネルギーが蓄えられ、スイッチング素子11がオフするとチョークコイル16に蓄えられたエネルギーによりチョークコイル16からコンデンサ18及びダイオード14bとなる点線の矢印で示す経路でフライホイール電流が流れ、これにより断続電圧が整流平滑される。
Operation of the transformer secondary circuit of the single-ended de head forward method is a choke coil 16 by the voltage generated in the secondary winding 12b of the transformer 12 by turning on the switching element 11, a solid line arrow a capacitor 18 and a diode 14a A forward current flows through the path shown in the figure, electric charge is stored in the capacitor 18 and energy is stored in the choke coil 16, and when the switching element 11 is turned off, the energy stored in the choke coil 16 causes the capacitor 18 and the diode 14b to pass through the choke coil 16. The flywheel current flows through the path indicated by the dotted arrow, which causes the intermittent voltage to be rectified and smoothed.

ここで、図2のトランス2次側回路に設けられた整流用のダイオード14a,14bは、図1の整流素子14に対応し、図1にあっては複数の整流素子14を並列接続することで、図2のダイオード14a,14bの機能を実現している。また、図1にあっては、8本のコンデンサ18を並列接続することで図2のコンデンサ18を実現している。 Here, the rectifying diodes 14a and 14b provided in the secondary circuit of the transformer of FIG. 2 correspond to the rectifying element 14 of FIG. 1. In FIG. 1, a plurality of rectifying elements 14 should be connected in parallel. Thus, the functions of the diodes 14a and 14b in FIG. 2 are realized. Further, in FIG. 1, the capacitor 18 of FIG. 2 is realized by connecting eight capacitors 18 in parallel.

(回路部品とバスバーの概要)
図3は図1の回路基板接続構造を分解して示した説明図である。図3に示すように、本実施形態にあっては、プリント基板10の基板上に、バスバー20を3枚に分けて配置している。
(Outline of circuit parts and bus bar)
FIG. 3 is an explanatory view showing the circuit board connection structure of FIG. 1 in an exploded manner. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the bus bar 20 is divided into three pieces and arranged on the substrate of the printed board 10.

ここで、手前のバスバー20はトランス12と整流素子の接続に使用され、中央のバスバー20はトランス12及びチョークコイル16と整流素子の接続に使用され、更に、奥側のバスバー20はチョークコイル16とコンデンサの接続に使用される。 Here, the front bus bar 20 is used to connect the transformer 12 and the rectifying element, the central bus bar 20 is used to connect the transformer 12 and the choke coil 16 to the rectifying element, and the rear bus bar 20 is used to connect the choke coil 16 to the rectifying element. And used to connect capacitors.

(回路基板接構造の詳細)
図4は図1のコンデンサ側の実装構造の部分を取り出して回路基板接続構造の実施形態を示した説明図である。
(Details of circuit board contact structure)
FIG. 4 is an explanatory view showing an embodiment of a circuit board connection structure by taking out a portion of the mounting structure on the capacitor side of FIG.

図4に示すように、プリント基板10の基板表面にはバスバー20が配置され、バスバー20の上にコンデンサ18が4本ずつ2列に分けて配置されている。また、2列に分けて配置されたコンデンサ18の間からはバスバー22から延在されたプラス出力端子24が外側に取り出されており、また、トランス12及びチョークコイル16の並び列とコンデンサ18の並び列の間の基板表面にはマイナス出力端子26が配置されて外部に取り出されている。 As shown in FIG. 4, the bus bar 20 is arranged on the substrate surface of the printed circuit board 10, and four capacitors 18 are arranged on the bus bar 20 in two rows of four capacitors. In addition, the positive output terminal 24 extending from the bus bar 22 is taken out from between the capacitors 18 arranged in two rows, and the row of the transformers 12 and the choke coil 16 and the capacitors 18 are arranged. A minus output terminal 26 is arranged on the surface of the substrate between the rows and is taken out to the outside.

図5は図4におけるプリント基板に対するバスバー及びプラス出力端子の積層構造を拡大して示した説明図である。図5に示すように、プリント基板10に挿入孔36が形成され、この挿入孔36にバスバー20から延在したリード端子38が挿入されてプリント基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続可能としている。 FIG. 5 is an explanatory view showing an enlarged laminated structure of the bus bar and the positive output terminal on the printed circuit board in FIG. As shown in FIG. 5, an insertion hole 36 is formed in the printed circuit board 10, and a lead terminal 38 extending from the bus bar 20 is inserted into the insertion hole 36 so that it can be connected to a printed pattern on the back surface of the printed circuit board by soldering. ..

また、バスバー20のコンデンサ18を積層配置する位置には、2個の開口孔32,34が隣接して形成され、コンデンサ18からの2本のリード端子を開口孔32,34を個別に通してバスバー20に接触することなくプリント基板10の挿入孔に挿入可能としている。なお、コンデンサ18のリード端子を通す開口孔32,34は、リード端子の取出し部分のサイズに対応して異なった径とし、リード端子がバスバー20に対し確実に接触しないようにしている。
Further, two opening holes 32 and 34 are formed adjacent to each other at a position where the capacitor 18 of the bus bar 20 is laminated, and two lead terminals from the capacitor 18 are individually passed through the opening holes 32 and 34. It can be inserted into the insertion hole of the printed circuit board 10 without contacting the bus bar 20. The opening holes 32 and 34 for passing the lead terminals of the capacitor 18 have different diameters according to the size of the lead terminal extraction portion so that the lead terminals do not come into contact with the bus bar 20 reliably.

また、バスバー20にプラス出力端子24を積層配置する位置には開口孔40が形成され、プラス出力端子24の下端に形成されたリード端子42を、バスバー20に接触することなく開口孔40に通してプリント基板10の挿入孔に挿入し、基板裏面のプリントパターンに半付けにより接続可能としている。 Further, an opening hole 40 is formed at a position where the plus output terminal 24 is stacked and arranged on the bus bar 20, and the lead terminal 42 formed at the lower end of the plus output terminal 24 is passed through the opening hole 40 without contacting the bus bar 20. Is inserted into the insertion hole of the printed circuit board 10 and can be connected to the printed pattern on the back surface of the printed circuit board by half-bonding.

図6はプリント基板、バスバー及びコンデンサの積層構造を断面で示した説明図であり、図6(A)に断面構造を示し、図6(B)に電流経路を示している。 FIG. 6 is an explanatory view showing a laminated structure of a printed circuit board, a bus bar and a capacitor in a cross section, FIG. 6(A) shows the cross sectional structure, and FIG. 6(B) shows a current path.

図6(A)に示すように、本実施形態の回路基板接続構造は、プリント基板10の表面にバスバー20及びコンデンサ18が順番に積層して配置される。バスバー20から延在されたリード端子38はプリント基板10の挿入孔36に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続される。 As shown in FIG. 6A, in the circuit board connection structure according to the present embodiment, the bus bar 20 and the capacitor 18 are sequentially laminated and arranged on the surface of the printed board 10. The lead terminal 38 extending from the bus bar 20 is inserted into the insertion hole 36 of the printed board 10 and connected to the printed pattern on the back surface of the board by soldering.

また、コンデンサ18の一方のリード端子44は、バスバー20に形成された開口孔34を接触せずに挿通してプリント基板10の挿入孔46に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続される。コンデンサ18の他方のリード端子44は、図5に示したバスバー20に形成された開口孔32を接触せずに挿通してプリント基板10の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続される。 In addition, one lead terminal 44 of the capacitor 18 is inserted into the insertion hole 46 of the printed circuit board 10 without passing through the opening hole 34 formed in the bus bar 20, and is connected to the printed pattern on the back surface of the substrate by soldering. To be done. The other lead terminal 44 of the capacitor 18 is inserted into the insertion hole of the printed circuit board 10 without contacting the opening hole 32 formed in the bus bar 20 shown in FIG. 5 and soldered to the printed pattern on the back surface of the printed circuit board. Connected by.

また、プラス出力端子24の下端に形成されたリード端子42は、バスバー20に形成された開口孔40を接触せずに挿通してプリント基板10の挿入孔48に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続される。 In addition, the lead terminal 42 formed at the lower end of the plus output terminal 24 is inserted into the insertion hole 48 of the printed circuit board 10 without passing through the opening hole 40 formed in the bus bar 20, and the printed pattern on the back surface of the substrate. Is connected by soldering.

更に、マイナス出力端子26はバスバー20に接触した状態でプリント基板10上に起立固定されており、このためバスバー20はマイナス電位となっている。 Further, the minus output terminal 26 is erected and fixed on the printed circuit board 10 while being in contact with the bus bar 20, so that the bus bar 20 has a negative potential.

このような回路基板接続構造によれば、プリント基板10の上に配置されたバスバー20の上にコンデンサ18が積層配置されることで、プリント基板10の基板表面にバスバー20とコンデンサ18の配置スペースを別々に確保する必要がなくなり、バスバー20とコンデンサ18の配置スペースが共用されることで回路基板接続構造が小型化され、この回路基板接続構造を備えたプリント基板10を使用したスイッチング電源装置の小型化ができる。 According to such a circuit board connection structure, the capacitor 18 is laminated and arranged on the bus bar 20 arranged on the printed circuit board 10, so that the space for disposing the bus bar 20 and the capacitor 18 on the board surface of the printed circuit board 10. It is no longer necessary to separately secure each of them, and the space for disposing the bus bar 20 and the capacitor 18 is shared, so that the circuit board connection structure is downsized, and a switching power supply device using the printed circuit board 10 having this circuit board connection structure is provided. Can be miniaturized.

(線路長の短縮)
図6(A)に示すように、プリント基板10の上に配置されたバスバー20の上にコンデンサ18が積層配置されることで、コンデンサ18のリード端子44とプリントパターンを経由したバスバー20を含むプラス出力端子24とマイナス出力端子26までの接続配線の距離を短くすることができる。
(Reduction of track length)
As shown in FIG. 6A, the capacitors 18 are laminated on the busbars 20 arranged on the printed circuit board 10, so that the lead terminals 44 of the capacitors 18 and the busbars 20 via the print pattern are included. The distance of the connection wiring between the positive output terminal 24 and the negative output terminal 26 can be shortened.

図6(B)は、プリント基板10の上に配置されたバスバー20にコンデンサ18が積層配置された回路基板接続構造の電流経路を示しており、矢印で示すように、
(プラス出力端子24)→(プリント基板10の裏面プリントパターン)→(コンデンサ18)→(バスバー20)→(チョークコイル16)となる経路で電流が流れる。
FIG. 6B shows a current path of the circuit board connection structure in which the capacitor 18 is laminated and arranged on the bus bar 20 arranged on the printed board 10, and as shown by an arrow,
A current flows through a path of (plus output terminal 24)→(back side print pattern of printed circuit board 10)→(capacitor 18)→(bus bar 20)→(choke coil 16).

このような電流経路において、プリント基板10の基板裏面には、コンデンサ18の2本のリード端子44から両側にほぼ同じ距離離れた位置に、プラス出力端子24のリード端子42と、マイナス出力端子26に接触してマイナス出力ラインとなるバスバー20のリード端子38とが位置しており、プラス出力端子24のリード端子42とコンデンサ18の一方のリード端子44の間のプリントパターンの長さLaは図2に示したコンデンサ18のプラス端子からプラス出力ラインまでの点線部分aの配線長に対応し、また、バスバー20のリード端子38とコンデンサ18の他方のリード端子44の間のプリントパターンの長さLbは図2に示したコンデンサ18のマイナス端子からマイナス出力ラインまでの点線部分bの配線長に対応する。 In such a current path, the lead terminal 42 of the positive output terminal 24 and the negative output terminal 26 are provided on the back surface of the printed circuit board 10 at positions substantially the same distance on both sides from the two lead terminals 44 of the capacitor 18. And the lead terminal 38 of the bus bar 20 which is a negative output line in contact with the positive output terminal 24 are located between the lead terminal 42 of the positive output terminal 24 and one lead terminal 44 of the capacitor 18. 2 corresponds to the wiring length of the dotted line portion a from the plus terminal of the capacitor 18 to the plus output line, and the length of the print pattern between the lead terminal 38 of the bus bar 20 and the other lead terminal 44 of the capacitor 18. Lb corresponds to the wiring length of the dotted line portion b from the negative terminal of the capacitor 18 shown in FIG. 2 to the negative output line.

図7はスイッチング電源装置の出力端子間に現れる電圧波形を示した説明図であり、図7(A)が不具合のある電圧波形を示し、図7(B)が理想的な電圧波形を示している。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing a voltage waveform appearing between the output terminals of the switching power supply device, FIG. 7(A) shows a defective voltage waveform, and FIG. 7(B) shows an ideal voltage waveform. There is.

図2に示したスイッチング電源装置にあっては、スイッチング素子11のオンオフにより生成された断続電圧をトランス12の2次側に伝達して整流平滑しており、出力電圧には数μsec〜数十μsecの周期となるリップル電圧波形が重畳している。 In the switching power supply device shown in FIG. 2, the intermittent voltage generated by turning on and off the switching element 11 is transmitted to the secondary side of the transformer 12 for rectification and smoothing, and the output voltage is several μsec to several tens of seconds. A ripple voltage waveform having a period of μsec is superimposed.

図7(A)に示す電圧波形に重畳されたリップル電圧は、その中心線から見た時、電圧波形が上昇する期間と下降する期間の切り替わりタイミングで急峻に電圧波形が変化している部分があり、出力電圧波形の上限と下限の差が大きくなっている。 In the ripple voltage superimposed on the voltage waveform shown in FIG. 7A, when viewed from the center line, there is a portion in which the voltage waveform changes abruptly at the switching timing of the rising period and the falling period of the voltage waveform. Yes, the difference between the upper limit and the lower limit of the output voltage waveform is large.

このように急峻に変化する電圧は、図2のコンデンサ18の両側の点線部分a,bの配線に発生する寄生インダクタンス成分に電流が流れることにより発生しており、流れる電流が大きければ大きいほど顕著に表れる特性である。 The voltage that changes abruptly in this way is generated by the current flowing in the parasitic inductance component generated in the wiring of the dotted line portions a and b on both sides of the capacitor 18 in FIG. 2, and the larger the flowing current is, the more remarkable it is. It is a characteristic that appears in.

このためスイッチング電源装置で大電流を扱う場合には、図2の点線部分a,bの接続配線をできるだけ短くして、寄生インダクタンス成分を小さくすることが望ましい。 For this reason, when handling a large current in the switching power supply device, it is desirable to shorten the connection wiring of the dotted line portions a and b in FIG. 2 as much as possible to reduce the parasitic inductance component.

本実施形態の回路基板接続構造にあっては、図6(B)の電流経路に示したように、図2の点線部分aの配線接続に相当するプラス出力端子24のリード端子42とコンデンサ18の一方のリード端子44の間のプリントパターンの長さLaと、図2の点線部分bの配線接続に相当するバスバー20のリード端子38とコンデンサ18の他方のリード端子44の間のプリントパターンの長さLbが、プリント基板10の上に配置されたバスバー20の上にコンデンサ18が積層配置されることで、短くなっており、このためコンデンサ18の両側の接続配線による寄生インダクタンス成分が低下し、図7(B)の理想的な電圧波形に近づけることができる。 In the circuit board connection structure of the present embodiment, as shown in the current path of FIG. 6B, the lead terminal 42 of the positive output terminal 24 and the capacitor 18 corresponding to the wiring connection of the dotted line portion a of FIG. The length La of the printed pattern between one of the lead terminals 44 and the printed pattern between the lead terminal 38 of the bus bar 20 and the other lead terminal 44 of the capacitor 18 corresponding to the wiring connection of the dotted line portion b in FIG. The length Lb is shortened by the capacitor 18 being laminated on the bus bar 20 arranged on the printed circuit board 10. Therefore, the parasitic inductance component due to the connection wiring on both sides of the capacitor 18 is reduced. , The ideal voltage waveform of FIG. 7B can be approximated.

(トランス及びチョーコイルに対するコンデンサの配置構造)
本実施形態の回路基板接続構造にあっては、図1に示したように、複数のコンデンサ18を使用しており、この場合、複数のコンデンサ18は、トランス12及びチョークコイル16の並び方向と同じ方向に例えば2列に4個ずつ配置されている。
(Capacitor layout structure for transformer and cho coil)
In the circuit board connection structure of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of capacitors 18 are used, and in this case, the plurality of capacitors 18 are arranged in the arrangement direction of the transformer 12 and the choke coil 16. For example, four pieces are arranged in two rows in the same direction.

このようにトランス12とチョークコイル16の並びに対し複数のコンデンサ18が2列で平行に配置されることで同一距離で並ぶこととなり、プリント基板10に対する複数のコンデンサ18を少ないスペースで効率良く配置でき、スイッチング電源装置の小型化を可能とする。 In this way, the plurality of capacitors 18 are arranged in parallel in two rows with respect to the arrangement of the transformer 12 and the choke coil 16 and are arranged at the same distance, so that the plurality of capacitors 18 with respect to the printed circuit board 10 can be efficiently arranged in a small space. The size of the switching power supply device can be reduced.

また、図1に示す同一方向に並べられたトランス12及びチョークコイル16の列と複数のコンデンサ18の列との間は、図示しない冷却ファンからの強制冷却による風が通る通風路として形成されている。 Further, between the row of the transformers 12 and the choke coils 16 and the row of the plurality of capacitors 18 arranged in the same direction shown in FIG. 1 is formed as a ventilation path through which the wind by forced cooling from a cooling fan (not shown) passes. There is.

このため、スイッチング電源装置の出力回路部に大電流が流れてコンデンサ18を含む回路部品が発熱しても、冷却ファンからの強制送風による冷却効率が高いことで、使用温度が低減され、信頼性と耐久性を向上可能とする。 Therefore, even if a large current flows through the output circuit section of the switching power supply device and the circuit components including the capacitor 18 generate heat, the cooling efficiency is high due to the forced air blowing from the cooling fan, so that the operating temperature is reduced and the reliability is improved. And durability can be improved.

[本発明の変形例]
上記の実施形態は、スイッチング電源装置の回路部品をプリント基板に配置して接続した回路基板接続構造を例にとっているが、これに限定されず、プリント基板上にバスバーを用いて適宜の回路部品が配置された全ての回路基板接続構造を対象とし、プリント基板の基板表面にバスバー及び回路部品が順番に積層して配置され、バスバーから延在されたリード端子がプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、回路部品のリード端子がバスバーに形成された開口孔を接触せずに挿通してプリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続される回路基板接続構造を含むものである。
[Modification of the present invention]
The above-described embodiment exemplifies a circuit board connection structure in which circuit components of the switching power supply device are arranged and connected to a printed circuit board, but the present invention is not limited to this, and an appropriate circuit component can be provided by using a bus bar on the printed circuit board. For all the circuit board connection structures that have been placed, the bus bar and circuit components are sequentially stacked on the board surface of the printed board, and the lead terminals extending from the bus bar are inserted into the insertion holes of the printed board. It is connected to the printed pattern on the back side of the board by soldering, and the lead terminals of the circuit parts are inserted into the insertion holes of the printed board without passing through the opening holes formed in the bus bar and soldered to the printed pattern on the back side of the board. It includes a circuit board connection structure connected by.

また、上記の実施形態は、シングルエンッドフォワードコンバータを例にとっているが、これに以外に、フライバックコンバータ、フルブリッジコンバータ、ハーフブリッジコンバータ、プッシュプルコンバータ等であっても良い。
Further, the above embodiments have taken single-ended de head forward converter as an example, in addition to this, the flyback converter, a full bridge converter, a half bridge converter may be a push-pull converter or the like.

また、上記の実施形態のトランス2次側回路には整流素子としてダイオードを使用しているが、同期整流回路を構成してもよく、この場合には、整流素子に代えてMOS−FET等の同期整流素子が使用される。 Further, although the diode is used as the rectifying element in the secondary circuit of the transformer of the above embodiment, a synchronous rectifying circuit may be configured. In this case, instead of the rectifying element, a MOS-FET or the like may be used. A synchronous rectification element is used.

また、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。 Further, the present invention includes appropriate modifications that do not impair the objects and advantages thereof, and is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.

10:プリント基板
12:トランス
14:整流素子
16: チョークコイル
18:コンデンサ
20,22: バスバー
24:プラス出力端子
26:マイナス出力端子
28:トランス出力端子
30:チョークコイル端子
32,34,40:開口孔
36,46,48:挿入孔
38,42,44:リード端子
10: printed circuit board 12: transformer 14: rectifying element 16: choke coil 18: capacitors 20, 22: bus bar 24: positive output terminal 26: negative output terminal 28: transformer output terminal 30: choke coil terminals 32, 34, 40: openings Holes 36, 46, 48: Insertion holes 38, 42, 44: Lead terminals

Claims (6)

プリント基板上にバスバーを用いて回路部品が配置された回路基板接続構造であって
前記プリント基板の基板表面に密着して前記バスバーが、次に前記回路部品が順番に積層して配置され、
前記バスバーリード端子が前記プリント基板の挿入孔に挿入されて基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、
前記回路部品のリード端子が前記バスバーに直接接触することなく当該バスバーに形成された開口孔挿通して前記プリント基板の挿入孔に挿入されて前記基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され
前記バスバー及び前記回路部品が、前記基板裏面のプリントパターンを介して接続されたことを特徴とする回路基板接続構造。
A circuit board connection structure in which circuit components are arranged using a bus bar on a printed circuit board,
The bus bar is closely attached to the substrate surface of the printed circuit board , and then the circuit components are sequentially laminated and arranged,
Lead terminals of the bus bars, wherein is inserted into the printed circuit board insertion hole are connected by soldering to the printed pattern on the substrate rear surface,
Lead terminals of the circuit component is connected by soldering to the substrate rear surface of the printed pattern by inserting the formed openings in the bus bar is inserted into the insertion hole of the printed substrate without direct contact with the bus bar ,
A circuit board connection structure, wherein the bus bar and the circuit component are connected via a printed pattern on the back surface of the board.
請求項1記載の回路基板接続構造に於いて、
前記回路部品はコンデンサであることを特徴とする回路基板接続構造。
In the circuit board connection structure according to claim 1,
The circuit board connection structure , wherein the circuit component is a capacitor.
請求項2記載の回路基板接続構造に於いて、
前記プリント基板は、前記コンデンサを有するスイッチング電源装置の回路部品が配置されたことを特徴とする回路基板接続構造。
The circuit board connection structure according to claim 2,
The printed circuit board, the circuit board characterized in that the circuit components of the switching power supply device having the capacitor is arranged connecting structure.
請求項3記載の回路基板接続構造に於いて、
前記スイッチング電源装置の回路部品として、更に、前記プリント基板上に第1出力端子部材と第2出力端子部材が配置され、
前記第1出力端子部材のリード端子が、前記バスバーに直接接触することなく当該バスバーに形成された開口孔挿通して前記プリント基板の挿入孔に挿入されて前記基板裏面のプリントパターンに半田付けにより接続され、
前記第2出力端子部材の一端が、前記バスバーに接触した状態で前記プリント基板の表面に固定配置され
前記第1出力端子部材、前記第2出力端子部材及び前記コンデンサが、前記バスバー及び前記基板裏面のプリントパターンを介して接続されたことを特徴とする回路基板接続構造。
The circuit board connection structure according to claim 3,
As a circuit component of the switching power supply device, a first output terminal member and a second output terminal member are further arranged on the printed circuit board,
Lead terminals of the first output terminal member is soldered to the substrate rear surface of the printed pattern by inserting the formed openings in the bus bar is inserted into the insertion hole of the printed substrate without direct contact with the bus bar Connected by
One end of the second output terminal member is fixedly arranged on the surface of the printed circuit board while being in contact with the bus bar ,
A circuit board connection structure, wherein the first output terminal member, the second output terminal member, and the capacitor are connected via the bus bar and the printed pattern on the back surface of the board.
請求項2乃至4の何れかに記載の回路基板接続構造に於いて、
前記コンデンサは前記プリント基板の基板表面に複数配置され、前記基板裏面のプリントパターンに半田付けにより並列接続されたことを特徴とする回路基板接続構造。
The circuit board connection structure according to any one of claims 2 to 4 ,
A circuit board connection structure , wherein a plurality of the capacitors are arranged on a front surface of the printed board and are connected in parallel to a printed pattern on the back surface of the board by soldering.
請求項5記載の回路基板接続構造に於いて、
前記複数のコンデンサは所定方向に複数列に配置され、前記複数のコンデンサの配置列の間に、冷却ファンからの冷却風が通る通風路が形成されたことを特徴とする回路基板接続構造。
The circuit board connection structure according to claim 5,
The circuit board connection structure, wherein the plurality of capacitors are arranged in a plurality of rows in a predetermined direction, and an air passage for passing cooling air from a cooling fan is formed between the plurality of rows of the plurality of condensers.
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