JP6962498B1 - コンバータ - Google Patents
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Abstract
Description
入力端子を有する第一回路と、
出力端子を有する第二回路と、
前記第一回路と前記第二回路とを電磁気的に結合するトランスとを備えるコンバータであって、
前記第二回路が設けられる多層基板と、
前記多層基板における前記第二回路が設けられる領域に配置され、前記多層基板を厚み方向に貫通する貫通部材とを備え、
前記第二回路は、
前記トランスから前記出力端子に至る第一導電ラインと、
前記第一導電ラインとは異なる経路で、前記トランスから前記出力端子に至る第二導電ラインとを備え、
前記第二導電ラインは、
前記多層基板に設けられ、前記トランスに接続される第一導体パターンと、
前記多層基板に設けられ、前記出力端子に接続される第二導体パターンと、
前記第一導体パターンと前記第二導体パターンとに直列に接続されるブリッジ導体とを備え、
前記ブリッジ導体の中間部が、前記多層基板の外部に配置され、かつ前記領域を平面視したとき、前記第一導電ライン及び前記貫通部材の少なくとも一方に重複する。
コンバータの小型化が求められている。コンバータの一部、例えば第二回路が多層基板上に設けられることで、コンバータが小型化される。この場合、第二回路の導電ラインは、多層基板に設けられる複数の導体パターンによって構成される。しかし、トランスに流れる電流の大きさに応じて各導体パターンの幅が大きくなり易い。その結果、多層基板を上面視したときの平面面積が大きくなり易い。
以下、本開示の実施態様を列記して説明する。
入力端子を有する第一回路と、
出力端子を有する第二回路と、
前記第一回路と前記第二回路とを電磁気的に結合するトランスとを備えるコンバータであって、
前記第二回路が設けられる多層基板と、
前記多層基板における前記第二回路が設けられる領域に配置され、前記多層基板を厚み方向に貫通する貫通部材とを備え、
前記第二回路は、
前記トランスから前記出力端子に至る第一導電ラインと、
前記第一導電ラインとは異なる経路で、前記トランスから前記出力端子に至る第二導電ラインとを備え、
前記第二導電ラインは、
前記多層基板に設けられ、前記トランスに接続される第一導体パターンと、
前記多層基板に設けられ、前記出力端子に接続される第二導体パターンと、
前記第一導体パターンと前記第二導体パターンとに直列に接続されるブリッジ導体とを備え、
前記ブリッジ導体の中間部が、前記多層基板の外部に配置され、かつ前記領域を平面視したとき、前記第一導電ライン及び前記貫通部材の少なくとも一方に重複する。
実施形態に係るコンバータでは、第二導電ラインの一部を構成するブリッジ導体が、多層基板の外部に配置され、かつ第一導電ライン及び貫通部材の少なくとも一方に重複している。つまり、第二回路の第一導電ラインと第二導電ラインの一部とが、多層基板と多層基板の外部の空間とに立体的に配置されている。そのため、多層基板に貫通部材が存在しても、多層基板の平面面積が大きくならない。ここで、コンバータが複数の貫通部材を備える場合、ブリッジ導体は、複数の貫通部材の少なくとも一つに重複し、残りの貫通部材に重複していなくてもよい。
前記第二回路は、前記多層基板に実装されるデバイスを備え、
前記貫通部材は、前記デバイスを冷却するためのサーマルビア又はインレイを含む形態が挙げられる。
前記貫通部材は、前記第二回路を接地するグランドネジを含む形態が挙げられる。
前記トランスは、第一の二次コイルと第二の二次コイルとを備えるセンタータップ型である形態が挙げられる。
前記第二回路は、フィルタ回路を含む形態が挙げられる。
前記フィルタ回路は、
筒状のフィルタコアと、
前記フィルタコアを貫通する前記ブリッジ導体とを含む形態が挙げられる。
前記ブリッジ導体は、前記多層基板の表面に当接する位置決め部を備える形態が挙げられる。
以下、本開示の実施形態に係るコンバータの具体例を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一又は相当部分を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
実施形態1では、コンバータとして、センタータップを用いた全波整流型のDC/DCコンバータを説明する。本例のコンバータ100の電気的な回路構成を図1の回路図に基づいて説明する。次いで、本例のコンバータ100の構造的な構成を図2,3に基づいて説明する。本例のコンバータ100は、その構造に特徴がある。
本例のコンバータ100は、第一回路1と第二回路2とトランス3とを備える。本例の第一回路1には直流が入力される。本例の第一回路1は、接地電位の入力端子1Aにつながる低圧側導電ライン11と、正電位の入力端子1Bにつながる高圧側導電ライン12とを備える。低圧側導電ライン11は、入力端子1Aからトランス3の一次コイル31の一方の端部に至る。高圧側導電ライン12は、入力端子1Bからトランス3の一次コイル31の他方の端部に至る。
図1に示されるコンバータ100のうち、少なくとも第二回路2は多層基板上に設けられている。本例では、図2,3に示されるように、第二回路2とトランス3とが多層基板4上に設けられている。本例では便宜上、多層基板4における第二回路2が設けられる領域を第一領域4A、トランス3が設けられる領域を第二領域4Bと呼ぶ。本例とは異なり、第一回路1(図1)も多層基板4上に設けられていても良い。
本例の多層基板4には、二つの貫通孔42,43が設けられている。紙面左側の貫通孔42には、トランス3のコア33が貫通されている。本例のコア33は、環状の磁性体である。環状の磁性体には、環形状の一部が繋がっていない磁性体も含まれる。そのような磁性体として、例えば概略C字形状の磁性体が挙げられる。本例のコア33の軸方向から見た形状は矩形環状である。もちろん、コア33の軸方向から見た形状は円環状であっても良い。
多層基板4は、図3に示されるように、多層基板4を厚み方向に貫通する少なくとも一つの貫通部材5を備える。貫通部材5は、多層基板4における第二回路2が設けられる第一領域4Aに配置される。本例の貫通部材5は、図1の整流素子211,212を冷却するサーマルビア50(図3)と、図1のアースを構成するグランドネジ51を含む。
第二回路2は、図2に示されるように、多層基板4の第一領域4Aに設けられる。本例では、第一領域4Aは、多層基板4におけるトランス3が設けられる第二領域4Bを除くの領域である。
図2,3に示される本例のコンバータ100を平面視したときの平面面積は、第二導電ライン全体を多層基板に導体パターンによって設けたコンバータに比べて小さい。
本例のコンバータ100では、第二導電ライン22の一部を構成するブリッジ導体6が、多層基板4の外部に配置され、かつ第一導電ライン21及び貫通部材5の少なくとも一方に重複している。つまり、第二回路2の第一導電ライン21と第二導電ライン22の一部とが、多層基板4と、多層基板4の外部の空間とに立体的に配置されている。そのため、多層基板4に貫通部材5が存在しても、多層基板4の第一領域4Aの平面面積が大きくならない。
実施形態2では、ブリッジ導体6の一部によってフィルタ回路2D(図1)の導電部分の一部が構成される例を図4に基づいて説明する。
実施形態3では、ブリッジ導体6が、多層基板4に対するブリッジ導体6の位置を決める位置決め部63を備える例を図5に基づいて説明する。
実施形態4では、ブリッジ導体6の形状が実施形態3とは異なる例を図6に基づいて説明する。図6においても、ブリッジ導体6における第一脚部61側の一部のみが図示されている。
実施形態に係るコンバータ100は、AC/DCコンバータでも良いし、AC/ACコンバータでも良い。この場合、コンバータ100に備わる第一回路1と第二回路2の構成は、実施形態1から実施形態4とは異なる。
1 第一回路
1A,1B 入力端子、1C 入力側のコンデンサ、1D スイッチング回路
11 低圧側導電ライン、12 高圧側導電ライン
13 整流素子
2 第二回路
2A,2B 出力端子、2C 整流回路、2D フィルタ回路
21 第一導電ライン、21b 接点、211,212 整流素子
22 第二導電ライン、221 第一導体パターン、222 第二導体パターン
23 インダクタ
230 フィルタコア、231 第三コア部材、232 第四コア部材
24 出力側のコンデンサ、29 アース
3 トランス
31 一次コイル
32 二次コイル、321 第一の二次コイル、322 第二の二次コイル
33 コア、331 第一コア部材、332 第二コア部材
4 多層基板
4A 第一領域、4B 第二領域
40 絶縁部材、41 導体パターン、42,43 貫通孔
5 貫通部材
50 サーマルビア、51 グランドネジ
6 ブリッジ導体
60 中間部、61 第一脚部、62 第二脚部、63 位置決め部
610 端面、611,612,613 脚片
Claims (7)
- 入力端子を有する第一回路と、
出力端子を有する第二回路と、
前記第一回路と前記第二回路とを電磁気的に結合するトランスとを備えるコンバータであって、
前記第二回路が設けられる多層基板と、
前記多層基板における前記第二回路が設けられる領域に配置され、前記多層基板を厚み方向に貫通する貫通部材とを備え、
前記第二回路は、
前記トランスから前記出力端子に至る第一導電ラインと、
前記第一導電ラインとは異なる経路で、前記トランスから前記出力端子に至る第二導電ラインとを備え、
前記第二導電ラインは、
前記多層基板に設けられ、前記トランスに接続される第一導体パターンと、
前記多層基板に、前記貫通部材を避けるように設けられ、前記出力端子に接続される第二導体パターンと、
前記第一導体パターンと前記第二導体パターンとに直列に接続されるブリッジ導体とを備え、
前記ブリッジ導体の中間部が、前記多層基板の外部に配置され、かつ前記領域を平面視したとき、前記第一導電ライン及び前記貫通部材の少なくとも一方に重複する、
コンバータ。 - 前記第二回路は、前記多層基板に実装されるデバイスを備え、
前記貫通部材は、前記デバイスを冷却するためのサーマルビア又はインレイを含む請求項1に記載のコンバータ。 - 前記貫通部材は、前記第二回路を接地するグランドネジを含む請求項1に記載のコンバータ。
- 前記トランスは、センタータップ型である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコンバータ。
- 前記第二回路は、フィルタ回路を含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のコンバータ。
- 前記フィルタ回路は、
筒状のフィルタコアと、
前記フィルタコアを貫通する前記ブリッジ導体とを含む請求項5に記載のコンバータ。 - 前記ブリッジ導体は、前記多層基板の表面に当接する位置決め部を備える請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のコンバータ。
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PCT/JP2020/036458 WO2022064661A1 (ja) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | コンバータ |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021507717A Active JP6962498B1 (ja) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | コンバータ |
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WO (1) | WO2022064661A1 (ja) |
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JP2010153724A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Tdk Corp | コイル基板構造及びスイッチング電源装置 |
WO2015053139A1 (ja) * | 2013-10-07 | 2015-04-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
JP2016031963A (ja) * | 2014-07-28 | 2016-03-07 | Tdk株式会社 | コイル部品、コイル部品複合体およびトランス、ならびに電源装置 |
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2020
- 2020-09-25 JP JP2021507717A patent/JP6962498B1/ja active Active
- 2020-09-25 WO PCT/JP2020/036458 patent/WO2022064661A1/ja active Application Filing
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JPWO2022064661A1 (ja) | 2022-03-31 |
WO2022064661A1 (ja) | 2022-03-31 |
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