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公開番号2022135697
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-15
出願番号2021035661
出願日2021-03-05
発明の名称電源装置
出願人株式会社タムラ製作所
代理人個人
主分類H02M 3/00 20060101AFI20220908BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ユニットの小型化を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】AC-DC変換電源装置100は、複数のパワーループ用部品が実装されることでAC-DC変換部及びDC-DC変換部が形成されたパワーループ回路基板102と、AC-DC変換部及びDC-DC変換部を制御する複数の制御IC部品を実装するとともに、電解コンデンサC10,C20の基準電位となる領域を有したパワーループ回路基板102に対して平行な姿勢で実装された制御回路基板130とを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
複数のパワーループ用部品が実装されることでAC-DC変換部及びDC-DC変換部の少なくとも一方の変換部が形成されたパワーループ回路基板と、
前記変換部を制御する複数の制御IC部品を実装するとともに、電解コンデンサの基準電位となる領域を有した前記パワーループ回路基板に対して平行な姿勢で実装された制御回路基板と
を備えた電源装置。
続きを表示(約 470 文字)【請求項2】
請求項1に記載の電源装置において、
前記パワーループ回路基板は、
少なくとも2個以上の前記電解コンデンサをそれぞれの端子が線状に配列される位置関係で実装されることにより、複数の前記電解コンデンサの基準電位となる領域が複数の端子の配列に沿った線状に形成されていることを特徴とする電源装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の電源装置において、
前記制御回路基板は、
前記パワーループ回路基板に対して平行な姿勢で実装された前記電解コンデンサの本体部と前記パワーループ回路基板との間に配置されていることを特徴とする電源装置。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の電源装置において、
前記変換部に使用されるスイッチング半導体素子は、面実装型のパワーループ部品として前記パワーループ回路基板に面実装されることにより、放熱用ヒートシンクを使用することなくスイッチング半導体素子の放熱が前記パワーループ回路基板を伝達して行われることを特徴とする電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体素子や容量素子、制御IC等が実装された回路基板を備える電源装置に関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
この種の電源装置に関して従来、構成部品の伝導放熱構造に着目した先行技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この先行技術は、高熱を発生するパワー半導体を高発熱部品とし、一方、それ自身では発熱の少ない入力フィルタや制御回路、電解コンデンサ等を低発熱部品として区分し、高発熱部品と低発熱部品とで実装先の基板を別々に分離した構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2014-117106号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、先行技術の構造では、高発熱部品の熱から低発熱部品を保護するために、分離した基板同士を高さ方向に大きく隔離して配置しているため、それだけ電源装置(ユニット)全体の容積が不用意に増大してしまっている。これは、パワー半導体部品の放熱にヒートシンクを使用した場合についても同様であり、仮に、高さ方向で基板の配置を低く抑えることができたとしても、代わりに放熱用のヒートシンクを基板上に配置すると、結果的に装置全体の体積が増大してしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、ユニットの小型化を図ることができる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、電源装置を提供する。本発明は、以下の解決手段を採用する。なお、以下の解決手段は、単独又は複数の組み合わせにより本発明の電源装置を実現可能であり、電源装置が全ての解決手段を常に備えていなくてもよい。
(1)パワー半導体部品を全て面実装化する。
(2)ヒートシンクやヒートパイプといった放熱部品を基板に実装しない。
(3)制御IC部品の実装先をパワー半導体部品とは別基板化する。
(4)電解コンデンサ(バルクコンデンサ)を複数実装する。
【0007】
上記解決手段(1)~(4)の課題に対する技術的なアプローチは、概要以下の通りである。
すなわち、解決手段(1)は、パワー半導体部品には全て面実装部品を使用することで、空間的な密度を下げることに寄与する。パワー半導体部品の面実装化により、高さ方向への体積の増大が抑えられ、ユニットの小型化を実現することができる。
【0008】
解決手段(2)は、パワー半導体部品の面実装化とともに採用される。すなわち、パワー半導体部品の熱は、実装先のパワーループ回路基板を通じて放熱されるため、ヒートシンクやヒートパイプといった放熱部品を使用する必要がなくなる。これにより、ユニットの小型化を実現することができる。その一方で、面実装タイプのパワー半導体部品を実装するためには、基板面に添う方向(基板面上)のスペースを確保する必要が生じてくることになる。
【0009】
ここで、解決手段(3)が好適に採用される。すなわち、パワー半導体部品(パワーループ用部品)については、実装先をパワーループ回路基板に集約することとし、それらの制御に必要な複数の制御IC部品については、別途小型化(小基板化)した制御回路基板上に実装することとする。これにより、パワーループ回路基板上には、全てのパワーループ用部品を面実装するのに充分なスペースが確保されることになり、ユニットの小型化を実現することができる。
【0010】
なお、基板を別々に分離したという手法であれば、既に先行技術(特許文献1)等においても採用されているが、本発明の解決手段(3)には以下の技術的特徴がある。
すなわち、構造的には別基板化していても、制御回路基板上で全ての制御IC部品には安定した基準電位が付与されている必要があり、そのためには、パワーループ回路基板上にある電解コンデンサ(バルクコンデンサ)の基準電位に対して安定的に接続されている必要がある。しかし、構造的に別基板化すると、パワーループ回路基板上の基準電位となる領域から各制御IC部品の基準電位に接続するための導体(パターン)の距離が長くなり、かつ、距離のばらつきによって制御IC部品ごとの基準電位が不安定になるリスクがある。例えば、動作周波数の異なる複数の制御IC部品が用いられている場合、基準電位に直近の制御IC部品の周波数に影響されて基準電位レベルが揺らぎ、その他の制御IC部品に与える基準電位が不安定となりやすい。
(【0011】以降は省略されています)

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