JPH0723997U - インバータ装置の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化すると共に、インバータ回路部のスイ
ッチング素子が同時にオンすることがないようにする。 【構成】 インバータ回路部３と昇圧チョッパー回路部
５とを有してなるインバータ装置１において、スイッチ
ング素子の装着される放熱板７を、中央片７ａと、その
中央片７ａの両端からその中央片７ａに対して略９０度
の角度を有して形成されると共に中央片７ａに対して略
線対称に形成された一対の側部片７ｂとにより断面が略
コ字状に形成し、その放熱板７のコ字状を形成する外面
側であって中央片７ａの略中央部に、昇圧チョッパー回
路部５を構成する第３のスイッチング素子であるＦＥＴ
Q3を装着すると共に、コ字状を形成する内面側であって
側部片７ｂに、インバータ回路部３を構成する第１及び
第２のスイッチング素子であるＦＥＴQ1、Q2を、中央片
７ａに対して略対称となるように装着した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複数のスイッチング素子を有し、そのスイッチング素子のオン、オ フにより負荷に高周波電力を供給するインバータ装置の実装構造に関し、特にそ のスイッチング素子の実装構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

複数のスイッチング素子を有してなり、そのスイッチング素子を交互にオン、 オフさせて負荷に高周波電力を供給するインバータ装置には種種のものがある。 また、そのようなインバータ装置の負荷の１つであり放電灯である蛍光灯も、長 尺のランプに代わって、ねじ式の口金を有し白熱灯用のソケットに装着できる小 型のコンパクトランプと呼ばれるものが開発されて使用されるに至っている。

【０００３】 図６は、従来のインバータ装置であるコンパクトランプ用のインバータ安定器 １の回路図（第１の従来例）を示すものである。同図におけるインバータ安定器 １は、雑音防止用フィルター回路２と、整流回路DB、平滑コンデンサC1、インバ ータ回路部３及び負荷回路４とにより構成されている。

【０００４】 つまり、このインバータ安定器１は、商用電源ACに雑音防止用フィルター回路 ２を介して整流回路DBを接続して交流電圧を整流し、その出力を平滑コンデンサ C1により平滑して直流電源を得ると共に、直流電源である平滑コンデンサC1に、 インバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチング素子であるＦＥＴQ1 、Q2の直列回路を並列的に接続し、直流電圧をＦＥＴQ1, Q2を交互にオン、オフ させることにより高周波電圧に変換して、第１のスイッチング素子であるＦＥＴ Q1にカレントトランスCTの一次巻線を介して接続された負荷回路４に高周波電力 を供給するものである。

【０００５】 ここで、負荷回路４は、共振用インダクタL2、共振用コンデンサC3、放電灯La 及び直流成分を阻止するためのコンデンサC2とにより構成され、また、第１及び 第２のスイッチング素子であるＦＥＴQ1, Q2は、カレントトランスCTの一次側に 流れる交番電流に同期したカレントトランスCTの二次側電流を駆動信号として駆 動されている。

【０００６】 このようなインバータ安定器１は、コンパクトランプ内に内蔵されたり、安定 器を内蔵していないコンパクトランプを白熱灯用のねじ式ソケットに取り付ける ためのアダプター等に内蔵して使用されるが、コンパクトランプ及びアダプター 等が非常に小型であり、特に、コンパクトランプでのインバータ安定器１を収納 する部分は、ランプ口金の近傍にある略円錐台状又は円筒状をした狭い空間に限 られており、第１及び第２のスイッチング素子であるＦＥＴQ1, Q2が発熱部品で あるため通常は、その放熱を良くするために、プリント配線板上に１枚の平板状 の放熱板を立設し、その放熱板にＦＥＴQ1, Q2を並べて取り付けていた。

【０００７】 図７及び図８は、従来の別のインバータ装置であるインバータ安定器１の回路 図（第２の従来等異）を示すものである。同図におけるインバータ安定器１は、 スイッチング素子を３ケ有しており、コンパクトランプではなく一般の照明器具 に内蔵されて使用されているもので、その回路は、図６に示す回路に、入力電流 の高調波歪対策として第３のスイッチング素子Q3及びエネルギー蓄積用のインダ クタL1等を有してなるチョッパー回路部５を付加したものである。

【０００８】 同図におけるチョッパー回路部５は昇圧チョッパーであり、その昇圧チョッパ ー回路部５は、整流回路DBの負荷回路４側の一端であって平滑された直流電源を 得るための平滑コンデンサC1との間に、エネルギー蓄積用のインダクタL1と逆流 防止用のダイオードD1の直列回路を接続し、そのインダクタL1とダイオードD1の 中間点と、整流回路DBの負荷回路４側の他端であって平滑コンデンサC1との間に 、第３のスイッチング素子Q3を接続して構成され、第３のスイッチング素子Q3を 介して交流電源ACからエネルギー蓄積用のインダクタL1に電流を流してインダク タL1にエネルギーを蓄積し、前記第３のスイッチング素子Q3のオフ時に前記直流 電源C1にインダクタL1の蓄積エネルギーを放出するものである。

【０００９】 この回路においては、第３のスイッチング素子であるＦＥＴQ3は、第１及び第 ２のスイッチング素子であるＦＥＴQ1、Q2を駆動するカレントトランスCTの二次 側電圧を利用して駆動され、第１のスイッチング素子Q1（及び第２のスイッチン グ素子Q2）と第３のスイッチング素子Q3との同期がとられている。

【００１０】 また、このような第１乃至第３のスイッチング素子Q1, Q2，Q3もまた、発熱部 品であり積極的に放熱をさせる必要があり、それらは、図８に示すようにプリン ト配線板６上に立設された平板状の放熱板７に装着されて放熱が図られ、特に、 実装効率を良くする上から１枚の放熱板７が用いられ、さらに、プリント配線板 ６の配線効率を考慮して、第１のスイッチング素子Q1と第２のスイッチング素子 Q2を隣合わせて実装させていた。

【００１１】 ところが、発熱という点では、第１乃至第３のスイッチング素子Q1、Q2、Q3の 間では、第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2が、それぞれのスイッチング素 子Q1、Q2に印加されるドレインとソース間の電圧Ｖ_DSが略零の時ゲートにオン信 号が入力される（ゼロボルトスイッチングされる）ようにカレントトランスCTが 設計されているため発生する熱量が小さいのに対して、第３のスイッチング素子 Q3は、必ずしもゼロボルトスイッチングさせるとは限らず、（ドレイン電流）× （ドレインとソース間の電圧）が大きくなり、したがって、発熱量が最も大きく なっていた。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このように構成された従来のインバータ装置であるチョッパー 回路部５を有するインバータ安定器１は、第１乃至第３のスイッチング素子Q1、 Q2、Q3が、プリント配線板６上に立設された１枚の平板状の放熱板７に取り付け られているため、この放熱板７を収納するためには、少なくとも放熱板７の面積 以上の断面の空間が必要となり、その結果、インバータ安定器１の形状が大きく なり、コンパクトランプやそのアダプター等に収納できないという問題点があっ た。

【００１３】 また、第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2は完全に同期させて動作させる 必要があるが、第３のスイッチング素子Q3が放熱板７の一端に取り付けられてい るため、第３のスイッチング素子Q3に近い側に取り付けられた一方のスイッチン グ素子（図７では第１のスイッチング素子）は、第３のスイッチング素子Q3の影 響を大きく受けてその温度が上昇し、第１のスイッチング素子Q1と第２のスイッ チング素子Q2の間で温度差を生じ、その温度差による各スイッチング素子間の諸 特性の差、例えばＦＥＴがオンするためのゲート電圧（しきい値電圧）Ｖ_THの等 の差が大きくなり、その結果、第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2が同時に オンした状態が存在することになり、インバータ装置１を構成する各部品にスト レスがかかると共に、それらが発熱するという問題点もあった。

【００１４】 本考案は、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、その目的 とするところは、小型で、インバータ回路部のスイッチング素子が同時にオンす ることがないインバータ装置の実装構造を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の問題点を解決するため、直流電源C1に第１及び第２のスイッチ ング素子Q1、Q2の直列回路を並列的に接続し、前記第１及び第２のスイッチング 素子Q1、Q2を交互にオン、オフすることにより負荷回路４に高周波電力を供給す るインバータ回路部３と、第３のスイッチング素子Q3を有してなり前記第３のス イッチング素子Q3のオン、オフにより前記直流電源C1の電圧を制御するチョッパ ー回路部５と、プリント配線板６上に立設されると共に前記第１乃至第３のスイ ッチング素子Q1、Q2、Q3を装着する放熱板７とを有してなるインバータ装置１の 実装構造において、前記放熱板７を、中央片７ａと該中央片７ａの両端から中央 片７ａに対して略線対称に角度を有して形成された一対の側部片７ｂとにより形 成し、前記第３のスイッチング素子Q3を前記中央片７ａに取り付けると共に、前 記第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2を、前記中央片７ａに対して略対称と なるように一対の側部片７ｂにそれぞれ振り分けて取り付けたことを特徴とする ものである。

【００１６】 また、前記負荷回路４が放電灯Laを含んでなり、該放電灯Laが前記インバータ 回路部３の出力により点灯されることを特徴とするものであり、さらには前記負 荷回路４の放電灯Laがコンパクトランプであることを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】

上記のように構成したことにより、放熱板７が中央片７ａと中央片７ａの両端 から中央片７ａに対して角度を有すると共に、その中央片７ａに対して略線対称 に形成された側部片７ｂとにより形成されているため、この放熱板７は、１枚の 平板状の放熱板７の面積よりも小さい断面の空間に収納でき、インバータ装置１ の小型化が図れる。

【００１８】 また、前記放熱板７が中央片７ａに対して略線対称に形成されると共に、その 中央片７ａにはチョッパー回路部５を構成する第３のスイッチング素子Q3が装着 され、側部片７ｂにはインバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチン グ素子Q1、Q2が、中央片７ａに対して略線対称となるように装着されており、さ らには、３つのスイッチング素子Q1、Q2、Q3のうち第３のスイッチング素子Q3が 最も発熱量が大きく、その両端に略同等の発熱量を持つ第１及び第２のスイッチ ング素子Q1、Q2が装着されているため、３つのスイッチング素子の温度は均一化 する方向に向かい、特に、インバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッ チング素子Q1、Q2が略同じ温度となるため、それらの温度特性によるオンデュー ティ等の諸特性の差も小さくなり、第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2が同 時にオンすることがなくなる。

【００１９】

【実施例】

図１及び図２は、本考案の第１の実施例であるインバータ装置１のスイッチン グ素子の実装構造を示すもので、同図におけるインバータ装置１は、その回路構 成においては前記第２の従来例と全く同様で、スイッチング素子として、インバ ータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2と、チョッパー 回路部である昇圧チョッパー回路部５を構成する第３のスイッチング素子Q3の３ ケを有して構成されたものであり、前記第２の従来例と異なる点は、３ケのスイ ッチング素子Q1、Q2、Q3の実装構造、特に、放熱板７とその放熱板７へのスイッ チング素子Q1、Q2、Q3の実装構造であり、他は前記第２の従来例と同様に構成さ れている。

【００２０】 放熱板７は、アルミ等の放熱性の良い金属を、例えば押し出し成形又は曲げ加 工等により断面が略コ字状に形成されてなるもので、この放熱板７は、中央片７ ａと、その中央片７ａの両端からその中央片７ａに対して略９０度の角度を有し て形成されると共に中央片７ａに対して略線対称に形成された一対の側部片７ｂ とにより形成されている。つまり、放熱板７の一対の側部片７ｂは略平行で、そ の一端で中央片７ａにより連結されたものである。

【００２１】 このように構成された放熱板７は、プリント配線板６上に立設され、コ字状を 形成する外面側であって中央片７ａの略中央部に、３つのスイッチング素子のう ち昇圧チョッパー回路部５を構成する最も発熱量の大きい第３のスイッチング素 子であるＦＥＴQ3が装着され、また、コ字状を形成する内面側であって側部片７ ｂに、インバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチング素子であるＦ ＥＴQ1、Q2が、中央片７ａに対して略対称となるように、それぞれ一対の側部片 ７ｂに振り分けられて装着されている。

【００２２】 このように構成されているため、本実施例におけるインバータ装置１において は、放熱板７が中央片７ａと中央片７ａの両端からその中央片７ａに対して略９ ０度の角度を有して形成されると共に中央片７ａに対して略線対称に形成された 一対の側部片７ｂとにより略コ字状に形成されているため、この放熱板７は、１ 枚の平板状の放熱板７の面積よりも小さい断面の空間に収納でき、インバータ装 置１の小型化が図れる。

【００２３】 また、放熱板７が中央片７ａに対して略線対称に形成されると共に、その中央 片７ａには昇圧チョッパー回路部５を構成する第３のスイッチング素子Q3が装着 され、側部片７ｂにはインバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチン グ素子Q1、Q2が、中央片７ａに対して線対称となるように装着されており、また 、３つのスイッチング素子のうち第３のスイッチング素子Q3が最も発熱量が大き く、その両端に略同等の発熱量を持つ第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2が 装着されているため、３つのスイッチング素子の温度は均一化する方向に向かい 、特に、インバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2 が略同じ温度となるため、それらの温度特性によるオンデューティ等の差も小さ くなり、第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2が同時にオンすることがなくな る。

【００２４】 また、第１乃至第３のスイッチング素子Q1、Q2、Q3の温度が均一化する方向に 向かい、第１のスイッチング素子Q1（及び第２のスイッチング素子Q2）と第３の スイッチング素子Q3との同期がより確実にとれるため、入力電流の歪率(T.H.D) も一定となると共に、第１及び第２のスイッチング素子Q1、Q2が、略コ字状を形 成する放熱板７の一対の側部片７ｂに取り付けられているため、その位置が大き く離れることがなく、配線効率も悪くなることがない。

【００２５】 図３は、本考案の第２の実施例を示すもので、前記第１の実施例と異なる点は 、インバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチング素子であるＦＥＴ Q1、Q2の装着位置であり、他は前記第１の実施例と同様に構成されている。

【００２６】 第１及び第２のスイッチング素子であるＦＥＴQ1、Q2は、放熱板７の側部片７ ｂのコ字状を形成する外面側に、中央片７ａに対して略対称となるように、それ ぞれ一対の側部片７ｂに振り分けられて装着されている。このように構成しても 前記第１の実施例と同様の効果を奏する。

【００２７】 図４は、本考案の第３の実施例を示すもので、前記第１の実施例と異なる点は 、昇圧チョッパー回路部５を構成する第３のスイッチング素子であるＦＥＴQ3の 装着位置であり、他は前記第１の実施例と同様に構成されている。

【００２８】 第３のスイッチング素子であるＦＥＴQ3は、放熱板７の中央片７ａの略中央部 であってコ字状を形成する内面側に装着されている。このように構成しても前記 第１の実施例と同様の効果を奏する。

【００２９】 図５は、本考案の第４の実施例を示すもので、前記第３の実施例と異なる点は 、インバータ回路部３を構成する第１及び第２のスイッチング素子であるＦＥＴ Q1、Q2の装着位置であり、他は前記第３の実施例と同様に構成されている。

【００３０】 第１及び第２のスイッチング素子であるＦＥＴQ1、Q2は、放熱板７の側部片７ ｂのコ字状を形成する外面側に、中央片７ａに対して略対称となるように、それ ぞれ一対の側部片７ｂに振り分けられて装着されている。このように構成しても 前記第３の実施例と同様の効果を奏する。

【００３１】 なお、前記第１乃至第４の実施例においては、放熱板７を中央片７ａの両端を 折曲して互いに略平行な端部片７ｂを形成し、放熱板７を略コ字状としたものを 例示したが、本考案はこれに限らず、端部片と中央片が鋭角をなし端部片の先端 間が中央片の部分よりも狭くなったものや、その逆に、端部片と中央片が鈍角を なし端部片の先端間が中央片の部分よりも広くされたものであっても良い。

【００３２】 また、前記第１乃至第４の実施例においては、放熱板７の中央片７ａ及び側部 片７ｂが、それぞれ平板状のものを例示したが、本考案はこれに限らず、端部片 又は中央片のスイッチング素子を装着しない部分に、放熱用のフィン等の凹凸を 設けたようなものであっても良く、さらには、チョッパー回路部５も、前述の昇 圧チョッパーに限らず、降圧チョッパーであっても良いことは勿論である。

【００３３】

【考案の効果】

本考案のスイッチング素子の実装構造は上記のように構成したものであるから 、チョッパー回路部を有するインバータ装置の小型化が図れ、また、インバータ 回路部を構成する第１及び第２のスイッチング素子の温度が略等しくなるため、 その温度特性による諸特性の差が小さくなり、第１及び第２のスイッチング素子 が同時にオンすることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るインバータ装置の実装構造の第１
の実施例を示す要部斜視図である。

【図２】同上の要部平面図である。

【図３】本考案の第２の実施例を示す要部平面図であ
る。

【図４】本考案の第３の実施例を示す要部平面図であ
る。

【図５】本考案の第４の実施例を示す要部平面図であ
る。

【図６】従来のコンパクトランプ用インバータ装置を示
す回路図（第１の従来例）である。

【図７】従来のチョッパー回路部を有する別のインバー
タ装置を示す回路図（第２の従来例）である。

【図８】同上の実装構造を示す平面図である。

【符号の説明】

１ インバータ装置 ３ インバータ回路部 ４ 負荷回路 ５ チョッパー回路部 ６ プリント配線板 ７ 放熱板 ７ａ 中央片 ７ｂ 側部片 C1 直流電源 La 放電灯 Q1 第１のスイッチング素子 Q2 第２のスイッチング素子 Q3 第３のスイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 菅生 育也 兵庫県姫路市西延末404ー１ 池田電機株 式会社内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源に第１及び第２のスイッチング
   素子の直列回路を並列的に接続し、前記第１及び第２の
   スイッチング素子を交互にオン、オフすることにより負
   荷回路に高周波電力を供給するインバータ回路部と、第
   ３のスイッチング素子を有してなり前記第３のスイッチ
   ング素子のオン、オフにより前記直流電源の電圧を制御
   するチョッパー回路部と、プリント配線板上に立設され
   ると共に前記第１乃至第３のスイッチング素子を装着す
   る放熱板とを有してなるインバータ装置の実装構造にお
   いて、前記放熱板を、中央片と該中央片の両端から中央
   片に対して略線対称に角度を有して形成された一対の側
   部片とにより形成し、前記第３のスイッチング素子を前
   記中央片に取り付けると共に、前記第１及び第２のスイ
   ッチング素子を、前記中央片に対して略対称となるよう
   に一対の側部片にそれぞれ振り分けて取り付けたことを
   特徴とするインバータ装置の実装構造。
2. 【請求項２】 前記負荷回路が放電灯を含んでなり、該
   放電灯が前記インバータ回路部の出力により点灯される
   ことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の実装
   構造。
3. 【請求項３】 前記放電灯がコンパクトランプであるこ
   とを特徴とする請求項２記載のインバータ装置の実装構
   造。