JPS625697A - Power module - Google Patents

Power module

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Publication number
JPS625697A
JPS625697A JP14555785A JP14555785A JPS625697A JP S625697 A JPS625697 A JP S625697A JP 14555785 A JP14555785 A JP 14555785A JP 14555785 A JP14555785 A JP 14555785A JP S625697 A JPS625697 A JP S625697A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
module
power
heat dissipation
transformer
module board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14555785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
久子 森
信夫 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP14555785A priority Critical patent/JPS625697A/en
Publication of JPS625697A publication Critical patent/JPS625697A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電力回路や変換トランスの放熱に関するもので
あり、特にスイッチング電源の電力回路部分内の変換ト
ランスの放熱性を向上させるパワーモジュールに関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to heat dissipation of power circuits and conversion transformers, and particularly relates to a power module that improves heat dissipation of a conversion transformer in the power circuit portion of a switching power supply. .

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小型軽量
化が著しく進歩している。しかしながら、大電力系、特
に電力回路に関しては低電力系に相当するほどの進歩は
みられない。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, there has been a demand for smaller electronic devices, and significant progress has been made in reducing the size and weight of low-power systems. However, there has not been as much progress in high power systems, especially power circuits, as in low power systems.

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役をなしていないのが実情である。
In other words, the reality is that mounting techniques and methods for low-power systems are of little use in high-power systems.

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に起因する。
This is due to the problem of heat dissipation from high power devices and the fact that high power devices must be placed nearby.

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
を採用している為、各素子はディスクリートで構成され
ている。
Therefore, currently, the relationship between primary and secondary circuit separation and heat radiation is
Since a large heat sink is attached to each side of the power semiconductor, each element is composed of discrete elements.

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6月9日発行の
P175−P2S5に記載がある。
For example, thermal design is described in pages 172-177 of Switching Regulator Design Method and How to Use Power Devices published by Seibundo Shinkosha. Further, as an example of a switching regulator configured with discrete components, there is a description in P175-P2S5 published by Nikkei Electronics on June 9, 1980.

発明が解決しようとする問題点 上記の様な構成では、電力半導体をヒートシンりに取り
付けること、1次2次の回路の分離、さらに熱放散のだ
めの空間的相互配置とが問題となる。またこの様なこと
は電源毎に設計しなければならず、アセンブリ工程に大
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。その為1次2次回路の電力素子と変換トランスを近
傍に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υ、困難であるという問題を有している。
Problems to be Solved by the Invention In the above configuration, there are problems in mounting the power semiconductor on the heat sink, separating the primary and secondary circuits, and spatially mutually arranging the heat dissipation reservoirs. Moreover, this kind of thing must be designed for each power supply, which greatly affects the assembly process. Furthermore, in a switching power supply, the length of wiring between each element is related to noise. For this reason, it is desirable to arrange the power elements of the primary and secondary circuits and the conversion transformer close to each other, but this is difficult due to the above-mentioned spatial mutual arrangement problem.

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、トランスのより効果的な放熱を可能トスるパワー
モジュールを提供するものである。
In view of the above problems, the present invention provides a power module that enables more effective heat dissipation from a transformer with the primary and secondary circuits separated.

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために、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枚の基板上に集約さ
せ、放熱効果を高めるための放熱フィンを取り付けた変
換トランスを近傍に配置し、これらを良熱伝導性の電気
的絶縁材料で結合し、一体モジュールとしたものである
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the power module of the present invention consolidates the power sections of the primary and secondary circuits on a single board, and includes heat radiation fins to enhance the heat radiation effect. A conversion transformer with an attached converter is placed nearby, and these are connected with an electrically insulating material with good thermal conductivity to form an integrated module.

作用 本発明は上記構成により、1次2次電力回路をモジュー
ル化しこの基板と、放熱効果を高めるための放熱フィン
を取り付けたトランスを、良熱伝導性の電気的絶縁材料
で結合することにより、トランスの放熱効果が高まるこ
とはもちろんノくワーモジュール内の発生熱を均一化し
モジュール全体からの効果的な放熱が可能となる。また
モールドすることによりモジュール全体の絶縁性も向上
し、加えて振動、衝撃に対する強度改善にもなる。さら
にモジュール全体としての熱設計が容易となシ小型化に
大きく貢献する。
Effects The present invention has the above-mentioned configuration, and by modularizing the primary and secondary power circuits and connecting this board and a transformer equipped with radiation fins for enhancing the heat radiation effect using an electrically insulating material with good thermal conductivity, Not only does this improve the heat dissipation effect of the transformer, but it also equalizes the heat generated within the power module, allowing for effective heat dissipation from the entire module. Molding also improves the insulation properties of the entire module, and also improves its strength against vibration and shock. Furthermore, the thermal design of the entire module is easy, which greatly contributes to miniaturization.

実施例 本発明の特徴を述べる前に本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I)C−I)C
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
定に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。
Embodiment Before describing the features of the present invention, FIG. 2 shows an example of a power supply circuit to which this module can be applied. Figure 2 is I)C-I)C
This is a converter type flyback switching power supply circuit, which is already well known. In FIG. 2, 6 is a DC power supply, 6 is a control circuit that controls on/off of the switching transistor 7 in order to stabilize the output voltage of the output load 13, and 8.10 is a snubber circuit added to the switching transistor 7 and the rectifier diode 11. .

3は変換トランスである。これらで構成されたフライバ
ッ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。 。
3 is a conversion transformer. Since the flyback type switching power supply configured with these is already well known, the explanation of its operation will be omitted. .

第2図の構成部品の中で、1次側で発熱する部分がムで
示す部品群であシ、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。
Among the components shown in FIG. 2, the parts that generate heat on the primary side are the parts group shown by M, and the parts that generate heat on the secondary side are the parts group shown by B. Further, from the viewpoint of noise, it is desirable that the wiring between the component group B and the conversion transformer 3 be as short as possible.

さらに部品群人とBは絶縁の問題により、回路を分離す
る必要がある。
Furthermore, due to insulation problems, it is necessary to separate the circuits between parts group and B.

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a、bに示すものである。第1図において、
1は第2図の部品群ムをモジュール化した1次側モジュ
ール基板、2は第2図の部品群Bをモジュール化した2
次側モジュール基板、3は変換トランス、4は回路構成
部の結合に使用した樹脂である。この期間は無機フィラ
ーを含有したポリエステル系、エポキシ系等の良熱伝導
性の電気的絶縁材料である。ここでモジュール基板1と
2は互いに素子19.20g取シ付けている素子面が対
向する様に配置し、さらに上記モジュール基板の間に、
放熱効果を高めるための放熱フィンを取り付けたトラン
スを配置する。以上の様に発熱体である変換トランスに
放熱フィンを直接取り付け、このフィン部が外部の空気
に接し、周囲への放熱が可能な状態となる様に、モジュ
ール基板と変換トランスとを前記良熱伝導性樹脂でモー
ルドすることにより、発熱体である変換トランス自身の
放熱効果はより一層高くなる。まだ同時に良熱伝導性の
樹脂でモールドすることにより、モジュール全体から発
生する熱を均一化し、そしてこの樹脂全体を介して効果
的に外気に放熱できる。第3図は変換トランスの上部に
、そして第4図は2つの側面に放熱フィンを取り付はモ
ールドした場合を示しである。しかし放熱フィンの形状
あるいは変換トランスへの取シ付は個所は、実施例で示
したものに限らず、状況に応じ種々変わることは言うま
でもない。
FIGS. 1a and 1b show the power supply circuit configured with the power module of the present invention. In Figure 1,
1 is a primary side module board that has been modularized from the parts group B in Figure 2, and 2 is a modular board that has been modularized from parts group B in Figure 2.
In the next module board, 3 is a conversion transformer, and 4 is a resin used to connect the circuit components. During this period, an electrically insulating material with good thermal conductivity such as polyester or epoxy containing an inorganic filler is used. Here, the module boards 1 and 2 are arranged so that the element surfaces on which the elements 19.20g are attached face each other, and further between the module boards,
A transformer is installed with heat dissipation fins to improve the heat dissipation effect. As described above, the heat dissipation fins are directly attached to the conversion transformer, which is the heating element, and the module board and the conversion transformer are connected to the heat exchanger so that the fins are in contact with the outside air and can radiate heat to the surroundings. By molding with conductive resin, the heat dissipation effect of the conversion transformer itself, which is a heating element, becomes even higher. At the same time, by molding with a resin that has good thermal conductivity, the heat generated from the entire module can be made uniform, and the heat can be effectively radiated to the outside air through the entire resin. FIG. 3 shows the case where heat dissipation fins are attached to the top of the conversion transformer, and FIG. 4 is attached to the two sides of the conversion transformer. However, it goes without saying that the shape of the heat dissipation fins and the location where they are attached to the conversion transformer are not limited to those shown in the embodiments, but may vary depending on the situation.

尚本実施例は1次側モジュール基板と2次側モジュール
基板は素子を取り付けている面が対向する様に、そして
変換トランスを上記モジュール力板の間に配置したもの
であるが、モジュール基葛と変換トランスの相互の位置
関係はこれのみに闇らず以下に記述する位置関係であっ
てもよい。第1番目は1次側モジュール基板と2次側モ
ジュール基板の素子面が対向する様にモジュール基板を
配置し、さらに上記モジュール基板と変換トランスとを
平行にかつ隣接して配置する構成、第2否目は1次側モ
ジュール基板と2次側モジュール基板を一直線上に並べ
かつ素子面が同一方向となる様にモジュール基板を配置
し、さらに変換トランスが上記モジュール基板の素子面
側に位置する構成である。
In this example, the primary side module board and the secondary side module board are placed so that the surfaces on which the elements are attached face each other, and the conversion transformer is placed between the module power plates. The mutual positional relationship of the transformers is not limited to this, and may be the positional relationship described below. The first is a configuration in which the module boards are arranged so that the element surfaces of the primary module board and the secondary module board face each other, and the module board and the conversion transformer are arranged parallel and adjacent to each other. Otherwise, the module board is arranged so that the primary module board and the secondary module board are aligned in a straight line and the element surfaces are in the same direction, and the conversion transformer is located on the element surface side of the module board. It is.

最後に本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限らず他の
方式のスイッチング電源や他の安定化電源においても当
然可能である。さらにモジュール基板には、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。
Finally, although the present embodiment has been explained using a flyback type switching power supply, it is of course possible to use not only the flyback type but also other types of switching power supplies and other stabilized power supplies. Furthermore, although only the power circuit portion is shown mounted on the module board, a control circuit may also be included therein, and conversely, a snubber circuit for the power circuit portion may be mounted externally. It is also naturally possible to incorporate an auxiliary power circuit portion used in the power supply circuit into the power module of the present invention.

発明の効果 以上の様に、本発明によれば1次2次電力回路をモジュ
ール化し、この基板と、放熱効果を高めるための放熱フ
ィンを取り付けたトランスを、良熱伝導性の電気的絶縁
材料で結合することにより、トランスの放熱効果が高ま
ることはもちろん、パワーモジュール内の発生熱を均一
化しモジュール全体からの効果的な放熱が可能となる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the primary and secondary power circuits are modularized, and this substrate and the transformer equipped with heat dissipation fins for enhancing the heat dissipation effect are made of electrically insulating material with good thermal conductivity. By coupling them together, not only does the heat dissipation effect of the transformer increase, but it also equalizes the heat generated within the power module, making it possible to effectively dissipate heat from the entire module.

またモールドすることにより、モジュール全体の絶縁性
も向上し、加えて振動、衝撃に対する強度改善にもなる
。さらにモジュール全体としての熱設計が容易となり小
型化に大きく貢献する。
Molding also improves the insulation properties of the entire module, and also improves its strength against vibration and shock. Furthermore, the thermal design of the module as a whole becomes easier, which greatly contributes to miniaturization.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a、bは本発明の実施例におけるパワーモジュー
ルの立体図と平面図、第2図は本発明のパワーモジュー
ルが適用できる電源回路の回路図。 第3図、第4図は本発明の他の実施例の立体図である。 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・・・・・・良熱伝導性の電気的絶縁材、17・・・
・・・トランス取り付けの放熱フィン、18・・・・・
・接続端子、19.20・・・・・・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/−
−−1次倒毛ン1−ル暴坂 2−−−2次#Jtン1−ルL−辰 第1図 J−−一麦」莫トランス 4−一良勿d天1枚の地S(材 /       /”/
1A and 1B are a three-dimensional view and a plan view of a power module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a power supply circuit to which the power module of the present invention can be applied. FIGS. 3 and 4 are three-dimensional views of other embodiments of the present invention. 1... Primary side module board, 2...
Secondary side module board, 3... Conversion transformer,
4... Electrical insulating material with good thermal conductivity, 17...
...Radiation fin for transformer installation, 18...
- Connection terminal, 19.20...Element on the module board. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person/-
--1st falling hair n1-ru violent slope 2---2nd #Jtn1-ru L-Tatsu 1st figure J--Ichimugi'' Mo transformer 4-Kazuyoshi nad 1 piece of land S (material/ /”/

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  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、放熱効果を高めるための放熱フ
ィンを部分的あるいは全体に取り付けたトランスを、良
熱伝導性の電気的絶縁材料で結合し、一体化したことを
特徴とするパワーモジュール。
A primary side module board that integrates a part of the primary side circuit in the power supply device, and a second module board that integrates a part of the secondary side circuit in the power supply device.
A power module characterized in that a next-side module board and a transformer partially or entirely fitted with heat dissipation fins to enhance the heat dissipation effect are combined and integrated using an electrically insulating material with good thermal conductivity.
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