JPH0748946B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH0748946B2
JPH0748946B2 JP17339490A JP17339490A JPH0748946B2 JP H0748946 B2 JPH0748946 B2 JP H0748946B2 JP 17339490 A JP17339490 A JP 17339490A JP 17339490 A JP17339490 A JP 17339490A JP H0748946 B2 JPH0748946 B2 JP H0748946B2
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power supply
switching power
insulating
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hybrid integrated
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彰 岡村
高久 牧野
徳雄 前田
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
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    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate

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  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は入出力間が絶縁されるコンバータ型のスイッチ
ング電源装置に関し、詳細には、2枚の絶縁金属基板上
にその1次側回路および2次側回路をそれぞれ実装した
スイッチング電源装置に関する。
(ロ) 従来の技術 第6図はフライバック方式のスイッチング電源回路を示
す。
図示するスイッチング電源回路は1次巻線と2次巻線が
逆極性であって、入力VINと出力VOUTを絶縁するトラン
スT、入力VINからトランスTに流れる電流を制御する
スイッチング・トランジスタあるいはパワーMOSFET等の
スイッチング素子Q、数十KHzの一定周波数であって、
帰還信号によりデューティが変更されるパルスをスイッ
チング素子Qの制御電極に出力するPWM回路(60)、ト
ランスTのリーケージ・インダクタンスに蓄積されるエ
ネルギーを放出するためのスナバ回路(66)、スイッチ
ング素子Qの電流をモニタして過電流保護を行う電流検
出器(64)、電源回路の熱暴走を防止する温度検出器
(62)、トランスTの出力電圧を整流平滑するそれぞれ
ダイオードD3、コンデンサC2、出力VOUTの定電圧制御お
よび過電圧制御を行う電圧検出器(68)、この電圧検出
器(68)の出力を絶縁帰還するホトカプラ(70)等から
構成される。
次に、上記構成されるスイッチング電源回路の動作を説
明する。
PWM回路(60)の出力パルスがハイレベルとなってスイ
ッチング素子Qがオンすると、入力VIN−トランスTの
1次巻線−スイッチング素子Qの閉回路が形成されてト
ランスTの1次巻線に1次関数的に増加する電流が流れ
る。このとき、トランスTの2次巻線出力はダイオード
D3により阻止されるためトランスTを介する電力の伝達
は行われず、1次巻線へ供給されたエネルギーは全てト
ランスT内に蓄積される。そして、PWM回路(60)の出
力パルスがローレベルとなってスイッチング素子Qがオ
フすると、1次巻線に逆起電力が発生し、この逆起電力
に基づく1次巻線出力がダイオードD3を介してコンデン
サC2に充電され出力VOUTとなる。
上記の動作を行うスイッチング電源回路は高効率である
ため比較的小容量のものではセラミックス等の絶縁基板
上に混成集積回路化することも可能であり、小型、軽量
化が要求される昨今の電気機器の電源装置として好適で
ある。しかしながら、セラミック等の絶縁基板は概ね熱
伝導能が低いため、発熱量が大きい大容量のスイッチン
グ電源回路を混成集積回路化することができない問題を
有している。
(ハ) 発明が解決しようとする課題 これに対して、基板として絶縁金属基板を使用してスイ
ッチング電源回路を混成集積回路化する場合には放熱の
問題は解決されるものの、安全規格によりスイッチング
電源回路の1次側回路と2次側回路を単一の金属基板上
に形成してはならないとされているため製造工程が煩雑
になる問題を有する。また、これにより外部接続のため
のリード数が増加する問題も有する。
従って、本発明は回路パターン形成工程、素子実装工程
等を単一の基板を使用するものと同等に簡素化すること
ができるスイッチング電源装置を提供することにある。
(ニ) 課題を解決するための手段 本発明は斯る課題に鑑みなされたものであって、フレキ
シブルな絶縁樹脂層により結合された2枚の金属基板の
それぞれにスイッチング電源回路の1次側回路と2次側
回路を実装し、2枚の金属基板を結合するフレキシブル
な絶縁樹脂層上にスイッチング電源回路の2次側回路か
ら1次側回路に電圧信号および過電圧信号を帰還するホ
トカプラを設けると共にフレキシブルな絶縁樹脂層を折
り曲げて2枚の金属基板を対向配置することによって前
記した課題を解決するものである。
(ホ) 作用 2枚の金属基板をフレキシブルな絶縁樹脂層により結合
することにより、一体の金属基板として扱うことが可能
になり、素子実装工程等を単一の基板のものと同等に簡
素化することが可能になる。また、2枚の金属基板を結
合するフレキシブルな絶縁樹脂層上にホトカプラを設け
るため、ホトカプラを外部接続するためのリードが低減
される。さらにまた、回路素子が2枚の金属基板間に配
置されるため、素子あるいは内部配線から輻射される雑
音が遮蔽される。
(ヘ) 実施例 初めに、本発明のスイッチング電源装置の外形並びに構
造の概要を第5図(A)(B)を参照して説明する。な
お、本発明のスイッチング電源装置には従来例の説明の
項で説明したスイッチング電源回路を含む任意のコンバ
ータ型スイッチング電源回路が使用できるため回路構成
の説明は省略する。
第5図(A)を参照すると、本発明のスイッチング電源
装置は絶縁トランス(外部接続されるため図示されな
い)により分離される1次側および2次側回路をそれぞ
れに実装した2枚の混成集積回路基板(20)、2枚の混
成集積回路基板(20)のそれぞれの一周辺端から導出さ
れるリード(44)(46)、2枚の混成集積回路基板(2
0)をフレキシブルに接続する絶縁樹脂層(22)および
枠形状のケーシング(10)で示されている。
2枚の混成集積回路基板(20)の周辺端はケーシング
(10)の段部に接着シート等を使用して固着され、混成
集積回路基板(20)はその実装素子が相対するようにケ
ーシング(10)を挟んで平行配置される。従って、混成
集積回路基板(20)の実装素子はケーシング(10)と混
成周期回路基板(20)により形成される封止空間に配置
される。特にケーシング(10)に分離壁を形成する場合
にはケーシング(10)と混成集積回路基板(20)により
形成されるそれぞれの封止空間に独立に配置されて相互
の絶縁が向上される。
2枚の混成集積回路基板(20)は絶縁樹脂層(22)によ
り機械的に結合される他は図示されないホトカプラのみ
により結合され、2枚の混成集積回路基板(20)間の絶
縁が図られている。この露出する絶縁樹脂層(22)は第
5図(B)に示されるカバー(14)により封止される。
2枚の混成集積回路基板(20)から導出されるそれぞれ
のリード(44)(46)はクランク状に屈曲され、その先
端部が2枚の混成集積回路基板(20)の間隔の1/2だけ
混成集積回路基板(20)から離間するようなされてお
り、図示するように2枚の混成集積回路基板(20)を対
向配置した際に単一の混成集積回路基板から導出された
かのようにA−A線で直線上に配列される。また、リー
ド(44)(46)間の沿面距離を増大するためにケーシン
グ(10)にはクランク状部(12)が形成されている。
次に、本発明の特徴をより明らかにするため一実施例の
製造工程を説明する。
第1図(A)は回路部品を実装して混成集積回路基板と
する直前の回路基板の平面図を示す。なお、第1図
(B)はそのI−I線断面図である。
金属基板(20)にはアルミニウム等の厚さ0.5mm〜3mmの
金属基板が使用され、第1図(A)に図示されるよう
に、その中央部の矩形の捨孔と共に矩形にプレス打ち抜
きされる。
アルミニウムが使用される場合にはこの後陽極酸化処理
により酸化膜が形成され、厚さ18μm〜35μmの銅箔と
厚さ約35μmのポリイミド系の絶縁樹脂層(22)の積層
体が貼着される。そしてこの銅箔を所定の形状にエッン
グして回路パターン(24)、パッド(26)(28)等が形
成される。前記矩形の捨孔の上部にはホトカプラが接続
されるパッドおよびそれと1次回路、2次回路をそれぞ
れ接続する回路パターンが一部形成される他は絶縁樹脂
層(22)のみが残されることになる。
第2図を参照すると、上記のようにして完成された回路
基板にスイッチング電源回路を構成するスイッチング素
子(30)、PWM回路、過電流検出回路、過電圧検出回路
等の集積回路(32)(34)(38)、ダイオード(36)、
あるいは抵抗、コンデンサ等の素子がチップ形状で表面
実装され、矩形の捨孔の上部にはホトカプラ(40)が表
面実装される。また、パッド(26)(28)にリード(4
6)が半田固着される。さらにはワイヤボンディングに
より所定の電極と回路パターンとが接続される。
これらの実装工程および前記した回路パターンエッチン
グ工程は単一の基板の処理と同等に行われる。
なお、図には明らかにされていないが、前記したように
リード(44)(46)はクランク状に屈曲されたものであ
って、2枚の混成集積回路基板(20)を対向配置した際
に単一の混成集積回路基板から導出されたかのように直
線上に配列される。これによって混成集積回路基板(2
0)と各リード(44)(46)の離間距離が等しくなりリ
ード(44)(46)に加えられる力に対して保護が行われ
る。これに対してリード(44)(46)の混成集積回路基
板(20)との離間距離が異なる場合には、例えば混成集
積回路基板(20)を放熱器に取り付ける際のようにリー
ド(44)(46)に応力が生ずると、通常一方のリードに
は張力が生じ、他方のリードには圧力が生ずることとな
ってリード(44)(46)の基部構造が破壊されるおそれ
がある。
次いで、素子実装およびリード(46)の固着が完了した
混成集積回路基板(20)は捨孔の左右の回路基板を接続
しているブリッジ(21)およびリードフレーム(42)が
プレス打ち抜きにより除去されて、絶縁樹脂層(22)に
より結合された2枚の混成集積回路基板として完成する
(第3図を参照)。
第4図は1次側の混成集積回路基板(20)の周辺端とケ
ーシング(10)の図面上の背面とを接着シート等を用い
て固着した状態を示す。同図の斜線部は2次側の混成集
積回路基板(20)の周辺端が固着される領域を示し、2
次側の混成集積回路基板(20)はこの後絶縁樹脂層(2
2)の部分で180度折り曲げられて第5図(A)に示す構
造となる。そして、露出する絶縁樹脂層(22)上に第5
図(B)に示す形状のカバー(14)が固着されてスイッ
チング電源装置が完成する。
以上、絶縁樹脂層(22)で結合される2枚の混成集積回
路基板(20)を図面横方向に折り曲げる実施例につき説
明したが、図面縦方向に折り曲げるよう変更することが
可能であることは当業者に明らかである。
(ト) 発明の効果 以上述べたように本発明によれば、 (1) 絶縁金属基板を使用するため放熱特性が良好で
あり、大容量のスイッチング電源装置に対応できる。
(2) スイッチング電源回路の1次側回路と2次側回
路が完全に分離されるため安全規格が満たされるにもか
かわらず、2枚の絶縁金属基板が絶縁樹脂層により結合
されているため、エッチング、実装工程等を単一の基板
処理と同等に簡素化することができる。
(3) 2枚の絶縁金属基板を結合する絶縁樹脂層上に
ホトカプラを設けるためホトカプラを外部接続する場合
のリードが削減される。
(4) 2枚の絶縁金属基板を対向配置し、その間にス
イッチング電源回路を構成するため素子並びに内部配線
から輻射される雑音が遮蔽される。
(5) 折り曲げ基板を使用するためコンパクトな形状
となる。
(6) リードが直線状に配置されるため応力に対して
リードの基部が保護される。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は本発明の一実施例の製造工程を説明
する図であって、第1図(A)は実施例に使用される回
路基板の平面図、第1図(B)はそのI−I線断面図、
第2図(A)は回路基板に回路素子を実装した混成集積
回路基板の平面図、第2図(B)はそのI−I線断面
図、第3図は完成混成集積回路基板の平面図、第4図は
ケーシングと混成集積回路基板との固着構造を説明する
平面図、第5図(A)(B)はそれぞれ実施例およびそ
のカバーの斜視図、第6図は一般的なスイッチング電源
回路の回路図。 (10)……ケーシング、(14)……カバー、(20)……
混成集積回路基板、(22)……絶縁樹脂層、(24)……
回路パターン、(44)(46)……リード。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2枚の絶縁性金属基板に回路素子が実装さ
    れてスイッチング電源回路が構成されるスイッチング電
    源装置であり、 この2枚の絶縁性基板を離間して結合し、その表面に導
    電路を有するフレキシブルな絶縁性樹脂層と、前記2枚
    の絶縁性基板の内の第1の絶縁性基板上に設けられた前
    記スイッチング電源回路の1次側回路と、前記2枚の絶
    縁性基板の内の第2の絶縁性基板上に設けられた前記ス
    イッチング電源回路の2次側回路と、前記2次側回路か
    ら前記1次回路側に信号を帰還し、前記絶縁樹脂層の導
    電路と電気的に結合されたホトカプラとを少なくとも有
    し、 前記フレキシブルな絶縁樹脂層を折り曲げて前記第1の
    絶縁性基板と前記第2の絶縁性基板をケーシングを介し
    て対向配置することを特徴としたスイッチング電源装
    置。
  2. 【請求項2】前記第1の絶縁性基板と前記第2の絶縁性
    基板には、前記両基板を一体にしていたブリッジの切断
    領域を有する請求項1記載のスイッチング電源装置。
  3. 【請求項3】前記第1の絶縁性基板と前記第2の絶縁性
    基板から導出されるリードは、直線上に配置される請求
    項1記載のスイッチング電源装置。
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EP0645653A3 (de) * 1993-08-27 1996-02-07 Siemens Ag Elektro/optische kombinierte Sende- und Empfangseinrichtung für Lichtwellenleiter, insbesondere zur Verwendung in einem Lichtwellenleiter-Bus.
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JP4963505B2 (ja) 2009-08-03 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置及び電気負荷駆動装置

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