JPS625695A

JPS625695A - パワ−モジユ−ル

Info

Publication number: JPS625695A
Application number: JP14555485A
Authority: JP
Inventors: 敏明佐藤; 久子森; 信夫松本; 泰彦堀尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1987-01-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はＯＡ機器等に使用する電源装置のパワーモジュ
ールに関するものであり特に安定化電源の電力回路部分
の小型化を達成するモジュール構成に関するものである
。

従来の技術近年、電子装置の小型化が要求され低電力系のｌト型化
、軽量化が著しく進歩をしている。しかしながら、大電
力系、特に電源回路に関しては、低電力系に対応する寸
法重量の軽減はいまだ見られるに至らない。

つまり、低電力系の装着技術あるいは装着法も大電力系
においてはほとんど用をなしていないのが実情である。

これは、大電力素子の放熱の問題と、大電力素子を近傍
に配置しなければならないことから生ずる問題に起因す
るものである。

従って、現在は、１次２次間の回路の分離と放熱の関係
で、電力系半導体側々に大型ヒートシンクを取り付ける
方法を採用しているため、各素子は゛ディスクリートで
構成されている。

たとえば、熱設計については、誠文堂新光社発行のスイ
ッチングレギュレータの設計法とパワーデバイスの使い
かたのＰ１７２−Ｐ１７７に記載されている。また、デ
ィスクリートで構成したスイッチングレギュレータの例
として、日経エレクトロニクスの１９８０年ｅ月９日発
行のＰ１７５−Ｐ２Ｓ５に記載がある。

発明が解決しようとする問題点上記のような構成では、電力半導体をヒートシンクに取
り付けること、１次２次の回路の分離、さらに、熱放散
のための空間的相互配置とが問題となる。まだ、このよ
うなことは、電源毎に設計しなければならず、アセンブ
ル工程に太きく影響を与えるものである。さらに、スイ
ッチング電源においては、各素子間の配線の長さが雑音
に関わってくる。そのため、１次２次回路の電力素子と
変換トランスを近接して配置することが望ましいが、上
記空間的相互配置の問題により、困難であるという問題
を有していた。

本発明は、上記問題に鑑み、１次２次回路を分離した状
態で、１次２次回路と変換トランスの距離を唖力短くし
、かつ、個々の熱的分離を行い効果的な熱放散を可能と
したパワーモジュールを提供するものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するだめに本発明のパワーモジュール
は、１次２次回路の電力部を各々１枚の基板上に集積さ
せ、かつ、上記モジュール基板の素子面が対向させ、こ
のモジュール基板に近接して変換トランスを配置し、そ
れぞれを熱伝導がよく、電気的絶縁性のすぐれた樹脂で
結合し、一体のモジュール構成にしたものである。

作用本発明は上記構成により、１次２次回路の分離が図られ
、かつ、変換トランスとの距離も短く配置することが出
来る。また、各モジュール基板の電力素子から発生する
熱は、パワーモジュール全体から容易に放散させること
が可能である。さらに、１次２次モジュール基板の素子
面を対向させ上記モジュール基板と平行に、がっ、近接
して変換トランスを配置することにより、上記変換トラ
ンスは、１次２次モジュール基板との熱の分離を図るこ
とができる。しかも、放熱設計も電力素子個別に対応す
る必要がなくなる。

従って、一体モジュールにすることにより小型化が可能
となり、アセンブリ工程も簡単なものとなる。

実施例以下本発明の第１の実施例のパワーモジュールについて
図面を参照しながら説明する。

第１図人、Ｂは、本発明の実施例におけるパワーモジュ
ールの立体図とその平面図である。

ここで、本発明の特徴を述べる前に本発明のモジュール
が適用できる電源回路の一例を第２図に示す。第２図は
、ＤＣ−ＤＣコンバータ型のフライバック方式スイッチ
ング電源回路であり、すでに公知となっているものであ
る。第２図において６は直流電源、６は出力負荷１３の
出力電圧を安定するためにスイッチングトランジスタ７
のオンオフを制御する制御回路、８．１０はスイッチン
グトランジスタ７と整流ダイオード１１に付加したスナ
バ回路、３は変換トランスである。これらで構成された
フライバンク方式スイッチング電源はすでに公知となっ
ているため、この動作説明は省略する。

第２図の構成部品の中で、１次側で発熱する部分が人で
示す部品群であり、また、２次側で発熱する部分がＢで
示す部品群である。また、ノイズの観点から、部品群人
、Ｂと変換トランス３の配線は極力短くすることが望ま
しい。さらに、部品群人とＢは絶縁の問題によシ、回路
を分離する必要がある。

上記電源回路を本発明のパワーモジュールで構成したも
のが第１図人、Ｂに示すものである。

第１図において、１は第２図の部品群人を集積した１次
側モジュール基板、２は第２図の部品群Ｂを集積した２
次側モジュール基板、３は変換トランス、４はモジュー
ル全体を結合する電気的絶縁物９例えば、ポリエステル
系樹脂や、エポキシ系樹脂のように電気的絶縁性に優れ
、放熱効果の高い樹脂である。（以下、電気的絶縁物を
単に樹脂と呼ぶ。）１８は各モジュール基板の端子であ
る。ここで、モジュール基板１と２は互いに素子１７．
１９を取り付けている素子面が対向するように配置し、
さらに上記モジュール基板１，２と変換トランス３とを
平行に、かつ、隣接して配置する。上記のように配置し
たモジュール基板１および、２と変換トランス３全体を
樹脂４でモールドし、一体のモジュールとする。

以上のような構成にて、熱伝導率の良い樹η旨４を使用
することにより、モジュール基板１．２からの放熱およ
び樹脂４からの放熱も可能となシ、各電力素子毎に放熱
を考える必要もなくなり、また、各モジュール基板と変
換トランスの配線も短くすることができ、部品群人とＢ
を別々のモジュール基板化するだめ、回路の分離を図る
こともできる。さらに、上記変換トランス３を、上記モ
ジュール基板１，２と平行に、かつ、近接して配置する
ことにより、上記変換トランス３と上記モジュール基板
１，２との熱分離を図れる。

従って、従来ディスクリートで組立てていたパワー回路
部分を、１次２次回路の分離を行いつつ小型にすること
ができる。

次に本発明の第２の実施例のパワーモジュールについて
図面を参照しながら説明する。

ここでも、第１の実施例と同様に第２図の電源回路を適
用したパワーモジュールについて説明する。

第３図Ａ、Ｂは、本発明の実施例におけるノくワーモジ
ュールの立体図とその平面図である。図中において、第
１の実施例と同一のものには同一の番号を付している。

ここで、モジュール基板１．および、と２は互いに素子
１７．１９を取り付けている素子面が対向するように配
置し、さらに、上記モジュール基板１，２の素子面に対
する垂直方向と変換トランス３の長手方向を一致させ、
かつ、隣接して配置する。上記のように配置したモジュ
ール基板１゜および、２と変換トランス３全体を樹脂４
でモールドし、一体のモジュールとする。

以上のような構成にて、第１の実施例と同様に熱伝導率
の良い樹脂４を使用することにより、モジュール基板１
，２からの放熱、および、樹脂４からの放熱も可能とな
９、各電力素子毎に放熱を考える必要もなくなシ、また
、各モジュール基板と変換トランスの配線も短くするこ
とができる。

さらに、部品群人とＢを別々のモジュール基板化するた
め回路の分離がはかられ、第１の実施例と同様に、各モ
ジュール基板１，２と変換トランス３との熱分離もでき
る。

また、前記実施例では、１次、２次モジュール基板１．
２と変換トランス３とを一体としたが、回路構成や放熱
設計により、第４図、第５図のように１次または２次モ
ジュール基板１または２のみ、変換トランス３と一体モ
ジュールとすることも可能である。

なお、本発明の実施例では、フライバック方式スイッチ
ング電源を用いて説明をしたが、フライバック方式にか
ぎらず、他の方式のスイッチング電源や他の安定化電源
においても可能である。

さらに、モジュール基板１，２には、電力回路部分のみ
の実装を示したが、制御回路をも含めることもでき、逆
に、電力回路部分のスナバ回路を外部にて実装すること
もできる。

また、電源回路に用いられる補助電源回路部分も本発明
のパワーモジュール内に組み込むことも当然考えられる
ものである。

本実施例ではモジュール基板全体を樹脂内に埋め込んだ
が、モジュール基板の放熱面をモジュールの外壁とし、
より放熱効果を高めることも当然考えられる。

発明の効果以上のように本発明は、１次２次電力回路をモジュール
基板化し、モールドした変換トランスと樹脂で結合する
ことにより各素子の配線が短くなり、また、各素子がモ
ジュール基板上に集約するため放熱を集中して行える。

さらに、１次２次各モジュール基板と平行に、かつ、近
接して変換トランスを配置することにより、上記モジュ
ール基板と上記変換トランスとの熱分離を図ることがで
きる。従って、全体として、小型となり、熱設計も簡単
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、第３図（Ａ）、（Ｅｌは
本発明の実施例におけるパワーモジュールの立体図と平
面図、第２図は本発明のパワーモジュールに適したスイ
ッチング電源の回路図、第４図、第５図は本発明の実施
例を利用した他の構成図である。１・・・・・１次側モジュール基板、２・・・・・・２
次側モジュール基板、３・・・・・・変換トランス、４
・・・・・・電気的絶縁物、１７．１９・・・・・・モ
ジュール基板上の素子。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｆ−
・１吹脩・１乞ジ１−／Ｌ纂ぶ更４−−−−ｆｉｔ脂第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

　電源装置内の、１次側回路の一部を集積化した１次側
モジュール基板、および、２次側回路の一部を集積化し
た２次側モジュール基板と、変換トランスとを電気的絶
縁物で結合し、一体モジュールとし、上記モジュールの
１次側モジュール基板と上記２次側モジュール基板の素
子面が対向するようにモジュール基板を配置し、さらに
、上記変換トランスが上記モジュール基板と平行に、か
つ、近接するように一体化したことを特徴とするパワー
モジュール。