JPWO2017022284A1 - 絶縁型ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

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Abstract

マザーボード上での占有面積の小さい絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ（２００）は基板（１）と、トランス（１３）と、一次側巻線（１３Ｐ）と共に一次側回路を構成する一次側電子部品および一次側配線と、二次側巻線（１３Ｓ）と共に一次側回路と絶縁された二次側回路を構成する、チョークコイル（１４）を含む二次側電子部品および二次側配線と、一次側回路と二次側回路とを直流的に絶縁しながら、一次側回路と二次側回路とを跨いで接続されている回路間電子部品および一次側回路間配線と、を含んでなる。チョークコイル（１４）は基板１の一方主面と間隔をおいて配置されており、一次側電子部品および回路間電子部品の中から選ばれる少なくとも１つの電子部品、一次側配線の一部、および一次側回路間配線の一部の中から選ばれる少なくとも１つが、チョークコイル（１４）と基板（１）の一方主面との間に配置されている。

Description

この発明は、トランスおよびチョークコイルなどの電子部品が基板に実装されてなる絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。
携帯型電子機器など、近年の電子機器は、小型化に伴いマザーボードの面積が小さくなっており、その一方で、高機能化に伴いマザーボードに実装される電子部品および電子部品モジュールの数が増加している。そのため、電子部品および電子部品モジュールは、マザーボード上における占有面積を小さくすることが要求されている。
一の直流電圧を他の直流電圧に変換する絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、電子部品モジュールの１つであり、トランスおよびチョークコイルなどの電子部品が基板に実装されてなる。一般的な絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成は、例えば非特許文献１に記載されている。
非特許文献１に記載された絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図６００を、図６に示す。図６の回路は、制御回路６０２ａ、ゲート駆動回路６０２ｂ、スイッチング素子６０３、出力電圧検出回路６０６、ダイオード６１０ａ、６１０ｂ、トランス６１３、チョークコイル６１４、およびフォトカプラ６１５を含んで構成されている。スイッチング素子６０３は、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略称することがある）である。トランス６１３は、一次側巻線６１３Ｐと二次側巻線６１３Ｓとから構成されている。
図６の回路は、一次側回路と、二次側回路と、一次側回路と二次側回路とを跨いで接続される回路間電子部品とから構成されている。一次側回路は、トランス６１３の一次側巻線６１３Ｐと、一次側巻線６１３Ｐに接続される一次側電子部品および一次側配線とを含んでなる。また、二次側回路は、トランス６１３の二次側巻線６１３Ｓと、二次側巻線６１３Ｓに接続される二次側電子部品および二次側配線とを含んでなる。
図６の回路では、例えば制御回路６０２ａ、ゲート駆動回路６０２ｂ、およびスイッチング素子６０３が一次側電子部品に相当し、それらを接続する配線が一次側配線に相当する。また、例えば出力電圧検出回路６０６、ダイオード６１０ａ、６１０ｂ、およびチョークコイル６１４が二次側電子部品に相当し、それらを接続する配線が二次側配線に相当する。さらに、フォトカプラ６１５が一次側回路と二次側回路とを跨いで接続される回路間電子部品に相当する。
電気学会・半導体電力変換システム調査専門委員会編「パワーエレクトロニクス回路」オーム社発行、平成１２年１１月３０日第１版第１刷、Ｐ．２６７−２６９
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する二次側電子部品の中で、特にチョークコイルは、他の電子部品に比べて大きく、基板上での占有面積が大きい電子部品である。したがって、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する電子部品を全て２次元的に実装するためには、面積の大きな基板を用いる必要がある。その結果、従来の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、マザーボード上における占有面積が大きくなっていた。
そこで、この発明の目的は、マザーボード上における占有面積の小さい絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを提供することである。
この発明では、実装面積が小さい絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを得るため、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの二次側電子部品であるチョークコイルの実装形態についての改良が図られる。
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、基板と、トランスと、一次側電子部品および一次側配線と、チョークコイルを含む二次側電子部品および二次側配線と、回路間電子部品と、一次側回路間配線と、を備える。
基板は、一方主面および他方主面を有している。トランスは、一次側巻線と二次側巻線とを含んでなる。一次側電子部品および一次側配線は、トランスの一次側巻線と共に一次側回路を構成する。チョークコイルを含む二次側電子部品および二次側配線は、トランスの二次側巻線と共に一次側回路と絶縁された二次側回路を構成する。回路間電子部品は、一次側回路と二次側回路とを直流的に絶縁しながら、一次側回路と二次側回路とを跨いで接続されている。一次側回路間配線は、回路間電子部品と一次側回路とを接続している。
チョークコイルは、基板の一方主面と間隔をおいて配置されている。そして、一次側電子部品および回路間電子部品の中から選ばれる少なくとも１つの電子部品、一次側配線の一部、および一次側回路間配線の一部の中から選ばれる少なくとも１つが、チョークコイルと基板の一方主面との間に配置されている。
上記の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、上記の構成要素の中から選ばれる少なくとも１つが、チョークコイルと基板の一方主面との間に配置されている。前述したように、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する電子部品の中で、トランスおよびチョークコイルは、基板上での占有面積が大きい。このうち、チョークコイルを基板の一方主面と間隔をおいて配置すれば、チョークコイルの下方の空間を有効に活用することができる。
すなわち、この発明では、上記の構成要素の中から選ばれる少なくとも１つを、チョークコイルの下方の空間内に配置することにより、それらが占有していた分の基板の面積を削減することができる。その結果、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの基板を小さくすることができ、延いては絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータのマザーボード上における占有面積を小さくすることができる。
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、以下の特徴を備えることが好ましい。すなわち、基板の一方主面上において、一次側電子部品と電気的に接続されている接続ランドおよび一次側配線が配置されている領域を一次側領域とする。また、二次側電子部品と電気的に接続されている接続ランドおよび二次側配線が配置されている領域を二次側領域とする。さらに、一次側領域と二次側領域との間にあって、一次側回路と二次側回路とを絶縁しており、トランス、回路間電子部品および一次側回路間配線が配置されている領域を絶縁領域とする。
チョークコイルは、チョークコイルが備える第１の端子および第２の端子、ならびに第１の端子および第２の端子と電気的に接続されておらず、かつ一次側領域上に配置されている支持体によって、絶縁領域を跨ぐように基板の一方主面と間隔をおいて配置されている。
上記の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、チョークコイルは、第１の端子および第２の端子、ならびに一次側領域上に配置されている支持体によって、絶縁領域を跨ぐように基板の一方主面と間隔をおいて配置されている。
従来の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、一次側領域と二次側領域との間に、絶縁のために設けられた絶縁領域は、基板上のデッドスペースになっていた。一方、この発明では、デッドスペースとなっていた絶縁領域を跨ぐようにチョークコイルを配置することにより、チョークコイルの占有面積の一部を絶縁領域で受け持たせることができる。その結果、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの基板を小さくすることができ、延いては絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータのマザーボード上における占有面積を小さくすることができる。
なお、チョークコイルは二次側電子部品であるが、支持体は、二次側回路に接続されている第１の端子および第２の端子と電気的に接続されていないため、一次側領域に配置されても一次側回路と二次側回路との短絡は発生しない。
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータおよびその好ましい実施形態は、以下の特徴を備えることがさらに好ましい。すなわち、チョークコイルと基板の一方主面との間に少なくとも回路間電子部品が配置されている。そして、回路間電子部品は、コンデンサ、アイソレータ、およびフォトカプラから選ばれる少なくとも１つである。
上記の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、上記の一次側回路と二次側回路とを直流的に絶縁している回路間電子部品が、チョークコイルの下方の空間内に配置される。ここで、コンデンサは、一次側回路に発生したノイズを二次側回路に流してグランドに落とすためのものである。また、アイソレータは、一次側電子部品と、二次側電子部品との間の信号のやり取りを、直流的に絶縁した状態で行なうためのものである。さらに、フォトカプラは、一次側電子部品と、二次側電子部品との間の信号のやり取りを光学的に行なうためのものである。
この発明では、上記の電子部品が占有していた分の基板の面積を削減することができる。その結果、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの基板を小さくすることができ、延いては絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータのマザーボード上における占有面積を小さくすることができる。
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータおよびその好ましい種々の実施形態は、以下の特徴を備えることがさらに好ましい。すなわち、チョークコイルと基板の一方主面との間に少なくとも一次側電子部品が配置されている。そして、一次側電子部品は、スイッチング素子である。
上記の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、一次側電子部品のうちスイッチング素子が、チョークコイルの下方の空間内に配置される。ここで、スイッチング素子としては、例えば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略称することがある）を用いることができる。
この発明では、上記の電子部品が占有していた分の基板の面積を削減することができる。その結果、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの基板を小さくすることができ、延いては絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータのマザーボード上における占有面積を小さくすることができる。
この発明に係る、一次側電子部品のうちスイッチング素子がチョークコイルの下方の空間内に配置されている絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、以下の特徴を備えることが好ましい。すなわち、チョークコイルとスイッチング素子との間に、電波吸収体が配置されている。
上記の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータではチョークコイルとスイッチング素子との間に、電波吸収体が配置されている。チョークコイルから発生するノイズが、スイッチング素子に与える影響を抑制することができる。
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、一次側電子部品および回路間電子部品の中から選ばれる少なくとも１つの電子部品、一次側配線の一部、および一次側回路間配線の一部の中から選ばれる少なくとも１つが占有していた分の基板の面積を削減することができる。その結果、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの基板を小さくすることができ、延いては絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータのマザーボード上における占有面積を小さくすることできる。
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第１の実施形態である絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の上面図（図１（Ａ））、および断面図（図１（Ｂ））である。 図１に示した絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の回路図２００である。 この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第２の実施形態である絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００の上面図（図３（Ａ））、および断面図（図３（Ｂ））である。 この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第３の実施形態である絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の上面図である。 図４に示した絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の回路図５００である。 背景技術の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図６００である。
以下にこの発明の実施形態を示して、この発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
−絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第１の実施形態−
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第１の実施形態である絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００について、図１および図２を用いて説明する。
＜絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図＞
図１（Ａ）は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の上面図である。図１（Ｂ）は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００を、図１（Ａ）に示したＡ１−Ａ１線を含む面（一点鎖線により図示）で切り欠いた矢視断面図である。なお、図１（Ｂ）では、断面が現れている要素のみを図示しており、断面が現れていない要素の図示は省略している。また、図２に示した回路図２００は、図１に示した絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の回路図の一例であり、フォワード型の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を表している。
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、基板１と、トランス１３と、一次側電子部品および一次側配線Ｗ１と、チョークコイル１４を含む二次側電子部品および二次側配線Ｗ２と、回路間電子部品と、一次側回路間配線と、二次側回路間配線とを備える。そして、入力側に直流電源Ｖが接続され、出力側に負荷Ｒが接続される。
この実施形態において、基板１は、一方主面および他方主面を有し、セラミック層１Ｃと、パターン導体１Ｐおよびビア導体１Ｖを含む内部導体とを備えたセラミック多層基板である。セラミック層１Ｃは、例えばＢａ−Ａｌ−Ｓｉ系酸化物であるセラミック材料を含んでなる。
内部導体は、例えばＣｕを用いて形成される。基板１の一方主面には、接続ランド１ＵＡ、１ＵＢ、１ＵＣ、および１Ｆ、ならびにそれら以外の不図示の接続ランドが設けられている。なお、上記の接続ランドは、図１（Ａ）での図示を省略している。接続ランド１Ｆは、後述する一次側配線Ｗ１および二次側配線Ｗ２と電気的に接続されていない。
基板１の他方主面には、実装用電極１ＬＡ、１ＬＢ、およびそれら以外の不図示の実装用電極が設けられている。接続ランドおよび実装用電極は、例えばＣｕを用いて形成される。接続ランドおよび実装用電極は、Ｃｕ層を下地とし、その表面にＮｉ、Ｓｎなどのめっき層を形成するようにしてもよい。
トランス１３は、一次側巻線１３Ｐと二次側巻線１３Ｓとを含んでなる。一次側電子部品および一次側配線Ｗ１は、トランス１３の一次側巻線１３Ｐと共に一次側回路を構成する。
一次側配線Ｗ１は、前述の接続ランド、不図示の表面導体、内部導体および実装用電極のうち、一次側回路に係るものである。チョークコイル１４を含む二次側電子部品および二次側配線Ｗ２は、トランスの二次側巻線１３Ｓと共に一次側回路と絶縁された二次側回路を構成する。二次側配線Ｗ２は、前述の接続ランド、不図示の表面導体、内部導体および実装用電極のうち、二次側回路に係るものである。回路間電子部品は、一次側回路と二次側回路とを直流的に絶縁しながら、一次側回路と二次側回路とを跨いで接続されている。
この実施形態において、一次側電子部品は、制御ＩＣ２、スイッチング素子３、およびコンデンサ４である。制御ＩＣ２は、スイッチング素子３の動作を制御している。スイッチング素子３には、ＦＥＴが用いられている。コンデンサ４は、直流電源Ｖに含まれている可能性のあるリップル成分を除去するためのものである。
この実施形態において、二次側電子部品は、出力電圧フィードバック回路モジュール６、ドライブ回路モジュール７、８、スイッチング素子９、１０、コンデンサ１１、およびチョークコイル１４である。出力電圧フィードバック回路モジュール６は、後述するフォトカプラ１５を介して制御ＩＣ２と接続されており、出力電圧の変動を制御ＩＣ２にフィードバックしている。ドライブ回路モジュール７、８は、後述するアイソレータ１２を介して制御ＩＣ２と接続されており、制御ＩＣ２の制御を受けてスイッチング素子９、１０の駆動信号を発生している。スイッチング素子９、１０には、ＦＥＴが用いられている。コンデンサ１１は出力電流を平滑している。
チョークコイル１４は、一方主面上の二次側の接続ランドと電気的に接続されている第１の端子１４ＥＡおよび第２の端子１４ＥＢ、ならびに前述の接続ランド１Ｆと接続されている支持体１４Ｄを備えている。チョークコイル１４は、第１の端子１４ＥＡ、第２の端子１４ＥＢおよび支持体１４Ｄにより、基板１の一方主面の上方に、一方主面と間隔をおいて配置されている。この実施形態においては、第１の端子１４ＥＡ、第２の端子１４ＥＢおよび支持体１４Ｄは円柱状であるが、その形状は特に限定されない。
第１の端子１４ＥＡおよび第２の端子１４ＥＢは、例えばＣｕを用いて形成される。第１の端子１４ＥＡおよび第２の端子１４ＥＢと接続ランド（１ＵＣなど）との接続は、例えばはんだＳを用いて行なうことができる。この実施形態において、支持体１４Ｄは、導体であり、例えばＣｕを用いて形成される。この場合、第１の端子１４ＥＡおよび第２の端子１４ＥＢと接続ランドとの接続と同時に、支持体１４Ｄと接続ランド１Ｆとの接続を行なうことができる。
この実施形態において、回路間電子部品は、コンデンサ５、アイソレータ１２、およびフォトカプラ１５である。コンデンサ５は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００で発生したノイズ成分の放射や外部への伝達を低減するために一般的に使用されているものであり、一次側回路に発生したノイズを二次側回路に流してグランドに落としている。また、アイソレータ１２は、制御ＩＣ２と、ドライブ回路モジュール７、８との間の信号のやり取りを、直流的に絶縁した状態で行なうためのものである。さらに、フォトカプラ１５は、制御ＩＣ２と、出力電圧フィードバック回路モジュール６との間の信号のやり取りを光学的に行なうためのものである。なお、回路間電子部品と一次側回路とを接続する配線を、一次側回路配線とし、回路間電子部品と二次側回路とを接続する配線を、二次側回路配線とする。
図１（Ｂ）に示した一次側電子部品と電気的に接続されている接続ランドおよび一次側配線Ｗ１は、図１（Ａ）において一次側領域と記された領域に配置されている。二次側電子部品と電気的に接続されている接続ランドおよび二次側配線Ｗ２は、図１（Ａ）において二次側領域と記された領域に配置されている。トランス１３、回路間電子部品および一次側回路間配線は、図１（Ａ）において絶縁領域と記された領域に配置されている。絶縁領域は、一次側領域と二次側領域との間にあって、一次側回路と二次側回路とを絶縁している領域である。なお、絶縁領域は、一次側回路と二次側回路とを電気的に絶縁するに足る程度に、所定の幅をもって、基板１の一方主面上に形成されている。
この実施形態では、一次側電子部品のうち、スイッチング素子３およびコンデンサ４、ならびにそれらの接続に用いられる表面導体の一部が、チョークコイル１４と基板１の一方主面との間に、チョークコイル１４との絶縁を得るのに必要な距離を保ちながら配置されている。その際、チョークコイル１４の第１の端子１４ＥＡおよび第２の端子１４ＥＢは、二次側領域に配置されており、支持体１４Ｄは一次側領域に配置されている。支持体１４Ｄは、第１の端子１４ＥＡおよび第２の端子１４ＥＢと電気的に接続されていないため、一次側領域に配置されても一次側回路と二次側回路との短絡は発生しない。
すなわち、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００では、スイッチング素子３およびコンデンサ４、ならびにそれらの接続に用いられる表面導体の一部を、チョークコイル１４の下方の空間内に配置することにより、それらが占有していた分の基板１の面積が削減されている。その結果、基板１が小さくなり、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００が実装されるマザーボード（不図示）上における、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の占有面積を小さくすることができる。
なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、スイッチング素子３がチョークコイル１４の下方の空間内に配置されている場合、チョークコイル１４は、コアを備えていることが望ましい。この場合、スイッチング素子３のオン／オフ時に放射されるノイズが、チョークコイル１４のコアに吸収され、放射されるノイズを低減することができる。また、チョークコイル１４の下面とスイッチング素子３の上面との間に、さらに電波吸収体（不図示）が配置されていることが好ましい。その場合、チョークコイル１４から発生するノイズが、スイッチング素子３に与える影響を抑制することができる。
なお、この実施形態では、支持体１４Ｄが導体である場合について説明したが、樹脂のような不導体であってもよい。その場合は、接続ランド１Ｆを設けずに、接着剤でセラミック層１Ｃの一次側領域に接着することができる。また、支持体１４Ｄは、基板１と接合されず、単に当接させるだけでもよい。支持体１４Ｄを不導体とすることにより、支持体１４Ｄと一次側回路との間を絶縁するための距離を置く必要がなくなる。その結果、基板１が小さくなり、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００が実装されるマザーボード（不図示）上における、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の占有面積をさらに小さくすることができる。
そして、この実施形態では、支持体１４Ｄは、チョークコイル１４に備えられたものとして説明したが、チョークコイル１４とは別の構成部材としてもよい。この場合でも、支持体１４Ｄの材質は、Ｃｕのような導体、または樹脂のような不導体のいずれであってもよい。
−絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第２の実施形態−
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第２の実施形態である絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００について、図３を用いて説明する。絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００は、図１に示した絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００と基本的に同様の構造を有しているが、チョークコイル１４の下方の空間内に配置される電子部品が異なっている。それ以外の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００と共通する箇所の説明については省略する。
図３（Ａ）は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００の上面図である。図３（Ｂ）は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００を、図３（Ａ）に示したＡ２−Ａ２線を含む面（一点鎖線により図示）で切り欠いた矢視断面図である。図３（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同様に、断面が現れていない要素の図示は省略している。また、図３（Ａ）に示した絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００の回路構成は、図２に示した回路図２００で表されるフォワード型と同様であるため、回路構成の説明は省略する。
この実施形態では、回路間電子部品のうち、フォトカプラ１５、およびその接続に用いられる表面導体の一部が、チョークコイル１４と基板１の一方主面との間に配置されている。なお、チョークコイル１４の第１の端子１４ＥＡおよび第２の端子１４ＥＢ、ならびに支持体１４Ｄの位置は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の場合と同様である。
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００では、フォトカプラ１５、およびその接続に用いられる表面導体の一部を、チョークコイル１４の下方の空間内に配置することにより、それらが占有していた分の基板１の面積が削減されている。その結果、基板１が小さくなり、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００が実装されるマザーボード（不図示）上における、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００の占有面積を小さくすることができる。
特に、この実施形態においては、絶縁領域を跨ぐように配置されているチョークコイル１４の下方の空間内に、回路間電子部品（この実施形態においてはフォトカプラ１５）が配置されていることから、絶縁領域が有効に活用されている。その結果、基板１の一層の小型化を進めることができている。
−絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第３の実施形態−
この発明に係る絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの第３の実施形態である絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００について、図４および図５を用いて説明する。
図４は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の上面図である。絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の断面図の図示は省略する。また、図５に示した回路図５００は、図４に示した絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の回路図の一例であり、フルブリッジ型の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を表している。
フルブリッジ型の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、一次側回路がフルブリッジ回路、二次側回路が倍電流整流回路となっている。そして、一次側回路のスイッチング素子として４つのスイッチング素子３Ａないし３Ｄ、二次側回路のチョークコイルとして２つのチョークコイル１４Ａおよび１４Ｂを備えている。
チョークコイル１４Ａは、第１の端子１４ＡＥＡおよび第２の端子１４ＡＥＢ、ならびに支持体１４ＡＤを備えている。チョークコイル１４Ａの各端子および支持体１４ＡＤの構成および材質、ならびに基板１上における配置は、チョークコイル１４と同様であるため説明を省略する。チョークコイル１４Ａは、第１の端子１４ＡＥＡ、第２の端子１４ＡＥＢおよび支持体１４ＡＤにより、基板１の一方主面の上方に、一方主面と間隔をおいて配置されている。
この実施形態では、チョークコイル１４Ｂは、チョークコイル１４Ａと同様であり、第１の端子１４ＢＥＡおよび第２の端子１４ＢＥＢ、ならびに支持体１４ＢＤを備えている。チョークコイル１４Ｂは、第１の端子１４ＢＥＡ、第２の端子１４ＢＥＢおよび支持体１４ＢＤにより、基板１の一方主面の上方に、一方主面と間隔をおいて配置されている。上記以外の電子部品は絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１００、３００と基本的に同様であり、それらの説明は省略する。
この実施形態では、回路間電子部品のうち、アイソレータ１２およびフォトカプラ１５、ならびにそれらの接続に用いられる表面導体の一部が、チョークコイル１４Ａと基板１の一方主面との間に配置されている。また、一次側電子部品のうち、スイッチング素子３Ｄ、およびその接続に用いられる表面導体の一部が、チョークコイル１４Ｂと基板１の一方主面との間に配置されている。
すなわち、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００では、アイソレータ１２およびフォトカプラ１５、ならびにそれらの接続に用いられる表面導体の一部を、チョークコイル１４Ａの下方の空間内に配置することにより、それらが占有していた分の基板１の面積が削減されている。同様に、スイッチング素子３Ｄ、およびその接続に用いられる表面導体の一部を、チョークコイル１４Ｂの下方の空間内に配置することにより、それらが占有していた分の基板１の面積が削減されている。その結果、基板１が小さくなり、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００のマザーボード（不図示）上における、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３００の占有面積を小さくすることができる。
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。例えば、これまで説明した実施形態では、一次側電子部品および回路間電子部品の中から選ばれる少なくとも１つの電子部品がチョークコイルの下方の空間内に配置されていた。一方、一次側配線の一部、および一次側回路間配線の一部の中から選ばれる少なくとも１つが、チョークコイルの下方の空間内に配置され、電子部品は配置されていなくともよい。
また、チョークコイルにおける支持体の形状および数などは、適宜に変更することができる。さらに、これまで説明した実施形態では、基板としてセラミック多層基板を用いて説明したが、多層基板の種類は特に限定されない。また、基板として多層基板以外のもの、例えばいわゆるガラスエポキシ基板などの樹脂複合材料を基板材料とする単層基板を用いてもよい。その他の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成要素も、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの機構および形状に合わせて、適宜に変更することができる。
例えば、チョークコイルと基板の一方主面との間に、さらに別のコイルを配置し、チョークコイルと別のコイル同士とを磁界結合させることにより、チョークコイルの両端電圧を検知するトランスとして機能させてもよい。これにより、実装面積（占有面積）の拡大を抑制しながら、チョークコイルの両端電圧を検知することが可能となる。
なお、この明細書では、フォワード型およびフルブリッジ型の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを例としてこの発明を説明した。一方、ハーフブリッジ型およびプッシュプル型など、その他の方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータに対しても、この発明が適用できることは言うまでもない。
また、この明細書に記載の実施形態は、例示的なものであり、この発明の趣旨に沿う範囲内において、構成の部分的な置換または変更が可能であることを指摘しておく。
１００，３００，４００ 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ、１ 基板、１３ トランス、１３Ｐ 一次側巻線、１３Ｓ 二次側巻線、１４ チョークコイル、１４ＥＡ 第１の端子、１４ＥＢ 第２の端子、１４Ｄ 支持体、５ コンデンサ、１２ アイソレータ、１５ フォトカプラ、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，９，１０ スイッチング素子。
すなわち、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００では、アイソレータ１２およびフォトカプラ１５、ならびにそれらの接続に用いられる表面導体の一部を、チョークコイル１４Ａの下方の空間内に配置することにより、それらが占有していた分の基板１の面積が削減されている。同様に、スイッチング素子３Ｄ、およびその接続に用いられる表面導体の一部を、チョークコイル１４Ｂの下方の空間内に配置することにより、それらが占有していた分の基板１の面積が削減されている。その結果、基板１が小さくなり、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００のマザーボード（不図示）上における、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の占有面積を小さくすることができる。

Claims (5)

  1. 一方主面および他方主面を有する基板と、
    一次側巻線と二次側巻線とを含んでなるトランスと、
    前記トランスの一次側巻線と共に一次側回路を構成する、一次側電子部品および一次側配線と、
    前記トランスの二次側巻線と共に前記一次側回路と絶縁された二次側回路を構成する、チョークコイルを含む二次側電子部品および二次側配線と、
    前記一次側回路と前記二次側回路とを直流的に絶縁しながら、前記一次側回路と前記二次側回路とを跨いで接続されている回路間電子部品と、前記回路間電子部品と前記一次側回路とを接続する一次側回路間配線と、を備える絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであって、
    前記チョークコイルは、前記基板の一方主面と間隔をおいて配置されており、
    前記一次側電子部品および前記回路間電子部品の中から選ばれる少なくとも１つの電子部品、前記一次側配線の一部、および前記一次側回路間配線の一部の中から選ばれる少なくとも１つが、前記チョークコイルと前記基板の一方主面との間に配置されていることを特徴とする、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  2. 前記基板の一方主面上において、前記一次側電子部品と電気的に接続されている接続ランドおよび前記一次側配線が配置されている領域を一次側領域とし、前記二次側電子部品と電気的に接続されている接続ランドおよび前記二次側配線が配置されている領域を二次側領域とし、前記一次側領域と前記二次側領域との間にあって、前記一次側回路と前記二次側回路とを絶縁しており、前記トランス、前記回路間電子部品および前記一次側回路間配線が配置されている領域を絶縁領域としたときに、
    前記チョークコイルは、前記チョークコイルが備える第１の端子および第２の端子、ならびに前記第１の端子および前記第２の端子と電気的に接続されておらず、かつ前記一次側領域上に配置されている支持体によって、前記絶縁領域を跨ぐように前記基板の一方主面と間隔をおいて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  3. 前記チョークコイルと前記基板の一方主面との間に少なくとも前記回路間電子部品が配置されており、前記回路間電子部品は、コンデンサ、アイソレータ、およびフォトカプラから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１または２に記載の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  4. 前記チョークコイルと前記基板の一方主面との間に少なくとも前記一次側電子部品が配置されており、前記一次側電子部品は、スイッチング素子であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  5. 前記チョークコイルと前記スイッチング素子との間に、電波吸収体が配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
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