JP6436052B2 - Insulated power converter - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁型電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to an insulated power converter.
絶縁型電力変換装置を構成する各種電子部品を共通の基板に搭載することが行われている(例えば、特許文献1等)。 Various electronic components constituting the insulated power converter are mounted on a common substrate (for example, Patent Document 1).
トランスの一次側にも二次側にも同一の導電材によるパターンを用いると大型化を招く。つまり、特許文献1では、トランスの一次側の電圧と二次側の電圧とが異なるが、電圧が低い方を基準にトランスの一次側のパターンとトランスの二次側のパターンとを構成している。そのため、電流容量の大きい部分だけでなく電流容量の小さい部分にも厚い導電材を用いることになって大型化してしまう。 Use of the same conductive material pattern on the primary side and the secondary side of the transformer leads to an increase in size. That is, in Patent Document 1, the voltage on the primary side of the transformer is different from the voltage on the secondary side, but the primary side pattern of the transformer and the secondary side pattern of the transformer are configured on the basis of the lower voltage. Yes. Therefore, a thick conductive material is used not only in a portion having a large current capacity but also in a portion having a small current capacity, resulting in an increase in size.
本発明の目的は、大型化を抑制することができる電力変換装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the power converter device which can suppress an enlargement.
請求項1に記載の発明では、基板と、前記基板に設けられる入力端子と、前記基板に設けられる出力端子と、一次側の巻線および前記一次側の巻線の巻数とは異なる巻数を有する二次側の巻線を備え、前記基板に設けられるトランスと、前記入力端子と前記一次側の巻線との間に設けられる第1のパターンと、前記出力端子と前記二次側の巻線との間に設けられる第2のパターンとを有するパターンと、を有する絶縁型電力変換装置であって、前記トランスの一次側および前記トランスの二次側のうち電圧が低い方における前記パターンの一部が金属板で構成されるとともに、前記パターンの他部が前記金属板より断面積が小さい金属箔で構成され、前記金属板は前記基板の前記パターンに対して半田で実装されていることを要旨とする。 In the first aspect of the present invention, the substrate, the input terminal provided on the substrate, the output terminal provided on the substrate, and the number of turns of the primary side winding and the primary side winding are different. A transformer provided on the substrate; a first pattern provided between the input terminal and the primary winding; and the output terminal and the secondary winding. An insulation type power conversion device having a second pattern provided between the first side of the transformer and the secondary side of the transformer, the one of the patterns on the lower voltage side. The part is made of a metal plate, the other part of the pattern is made of a metal foil having a smaller cross-sectional area than the metal plate, and the metal plate is mounted with solder on the pattern of the substrate. The gist.
請求項1に記載の発明によれば、トランスの一次側およびトランスの二次側のうち電圧が低い方におけるパターンの一部が金属板で構成され、金属板は基板に対して実装されている。また、パターンの他部が金属板より断面積が小さい金属箔で構成されている。よって、電圧が低い方を基準にトランスの一次側のパターンとトランスの二次側のパターンとを構成して電流容量の小さい部分にも金属板を使いる場合に比べ、本発明においてはトランスの一次側およびトランスの二次側のうち電圧が低い方におけるパターンの一部が金属板で、また、他部が金属箔で構成されているので、大型化を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, a part of the pattern on the lower voltage side of the primary side of the transformer and the secondary side of the transformer is constituted by the metal plate, and the metal plate is mounted on the substrate. . Moreover, the other part of the pattern is comprised with the metal foil whose cross-sectional area is smaller than a metal plate. Therefore, compared to the case where the transformer primary side pattern and the transformer secondary side pattern are configured on the basis of the lower voltage and a metal plate is also used in a portion with a small current capacity, in the present invention, the transformer Since a part of the pattern on the lower side of the primary side and the secondary side of the transformer is made of a metal plate and the other part is made of a metal foil, an increase in size can be suppressed.
請求項2に記載のように、請求項1に記載の絶縁型電力変換装置において、前記一次側の巻線は前記基板に半田で実装され、前記二次側の巻線は前記基板に半田で実装され、前記トランスのコアが挿通された貫通孔の周囲に前記巻線を構成する金属板が実装されるとよい。 As described in claim 2, in the insulated power converter according to claim 1, the primary side winding is mounted on the substrate by solder, and the secondary side winding is soldered on the substrate. It is preferable that a metal plate constituting the winding is mounted around a through hole that is mounted and through which the core of the transformer is inserted.
本発明によれば、大型化を抑制することができる。 According to the present invention, an increase in size can be suppressed.
以下、絶縁型DC−DCコンバータに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図3に示すように、絶縁型電力変換装置としての絶縁型DC−DCコンバータ10は、フォワード形DC−DCコンバータであって、トランス11を備えている。トランス11は一次巻線11aと二次巻線11bを備えている。絶縁型DC−DCコンバータ10は自動車用であり、車両に搭載される。絶縁型DC−DCコンバータ10は、トランス11の一次側の入力電圧を降圧してトランス11の二次側に出力する。例えば、300ボルトを入力して12ボルトに降圧して出力する。後記する基板40に設けられるトランス11は、一次側の巻線、および、一次側の巻線の巻数とは異なる巻数を有する二次側の巻線を備える。
Hereinafter, an embodiment embodied in an insulated DC-DC converter will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 3, an insulated DC-
トランス11の一次巻線11aには一次電流I1として15Aが流れるとともに二次巻線11bには二次電流I2として80Aが流れる。つまり、トランス11の一次側の電圧がトランス11の二次側の電圧より大きい場合、トランス11の二次側に流れる電流はトランス11の一次側に流れる電流より大きな電流になる。
15A flows as the primary current I1 in the
一次巻線11aの一方の端子は入力端子と接続され、入力端子はバッテリ12の正極端子と接続される。一次巻線11aの他方の端子は一次側スイッチング素子14を介して接地されている。一次側スイッチング素子14としてパワーMOSFETが用いられている。
One terminal of the
入力端子とトランス11の一次巻線11aとの間には平滑コンデンサ13の正極が接続され、平滑コンデンサ13の負極は接地されている。平滑コンデンサ13には電解コンデンサが使用される。平滑コンデンサ13によりトランス11の一次側電圧が平滑される。
A positive electrode of the
トランス11の二次巻線11bにはダイオード16,17よりなる整流回路が接続されている。ダイオード16は、トランス11の二次側のグランドにアノードが接続され、トランス11の二次巻線11bの一方端にカソードが接続される。ダイオード17は、ダイオード16のアノードにアノードが接続され、トランス11の二次巻線11bの他方端にカソードが接続される。
A rectifier circuit composed of
さらに、コンデンサ19がダイオード17に並列接続されている。直列接続されたコイル18a,18bが、トランス11の二次巻線11bとコンデンサ19との間に設けられている。また、コンデンサ21がコンデンサ19に並列接続されている。コイル20が、コンデンサ19とコンデンサ21との間に設けられている。
Further, a
一次側スイッチング素子14のゲート端子に制御IC15が接続されている。制御IC15から一次側スイッチング素子14のゲート端子にパルス信号が出力され、このパルス信号により一次側スイッチング素子14がスイッチングされる。一次側スイッチング素子14がオンしているときに一次側の電源からエネルギーを二次側へ供給する。一次側スイッチング素子14がオフしているときにコイル18a,18b,20に溜め込んだエネルギーを出力へ放出する。詳しくは、直流電圧が平滑コンデンサ13を通してトランス11の一次巻線11aに供給され、制御IC15により、一次側スイッチング素子14がオン/オフ制御され、このオン/オフ動作における、一次側スイッチング素子14のオン期間において一次巻線11aに一次電流が流れ、トランス11の起電力で二次電流が流れる。一次側スイッチング素子14がオフしているときにコイル18a,18b,20の電流がコイル18a,18b,20の逆起電力でダイオードD17経由で出力に流れる。
A
制御IC15には検出回路22が接続され、検出回路22により出力電圧Voutが検出される。検出回路22による出力電圧Voutの測定結果が制御IC15に送られる。制御IC15は検出回路22による出力電圧Voutの測定結果をフィードバック信号として出力電圧Voutが所望の一定値となるように一次側スイッチング素子14のデューティを制御する。
A
このように絶縁型DC−DCコンバータ10の駆動に伴いスイッチング損失や導通損失により一次側スイッチング素子14や整流素子(ダイオード16,17)は発熱する。
以下、具体的構造について説明する。
As described above, the primary
Hereinafter, a specific structure will be described.
図1に絶縁型DC−DCコンバータ10の平面図を、図2に絶縁型DC−DCコンバータ10の斜視図を、図4に絶縁型DC−DCコンバータ10の分解斜視図を示す。
図4に示すように、絶縁型DC−DCコンバータ10は、放熱部材としてのアルミケース30と、基板40と、上下一対のコア60と、上下一対のコア70と、上下一対のコア80と、を備える。基板40には、入力端子100,101と出力端子102が設けられている。絶縁型DC−DCコンバータ10は、入力端子100,101とトランスの一次側の巻線との間に設けられる第1のパターンと、出力端子102とトランスの二次側の巻線との間に設けられる第2のパターンとを有するパターンを有する。基板40は、図11に示すように、絶縁性のコア部材120の上面に、パターニングされた金属箔121が形成されているとともに、コア部材120の下面に、パターニングされた金属箔122が形成されている。
FIG. 1 is a plan view of the insulated DC-
As shown in FIG. 4, the insulated DC-
図4に示すように、コア60は、下コア61と上コア62よりなる。下コア61は、I型コアであり、下コア61は、水平方向に延設された板状をなしている。上コア62はE型コアであり、上コア62は、長方形の板状をなし、水平方向に延設された本体部62aと、本体部62aの一方の面(下面)の中央部から突出する中央磁脚62bと、本体部62aの一方の面(下面)の端部から突出する両側磁脚62c,62dとからなる。中央磁脚62bは円柱状をなしている。
As shown in FIG. 4, the
同様に、コア70は下コア71と上コア72よりなる。下コア71は、I型コアであり、下コア71は、水平方向に延設された板状をなしている。上コア72はE型コアであり、上コア72は、長方形の板状をなし、水平方向に延設された本体部72aと、本体部72aの一方の面(下面)の中央部から突出する中央磁脚72bと、本体部72aの一方の面(下面)の端部から突出する両側磁脚72c,72dとからなる。中央磁脚72bおよび両側磁脚72c,72dは角柱状をなしている。
Similarly, the
また、コア80は下コア81と上コア82よりなる。下コア81は、I型コアであり、下コア81は、水平方向に延設された板状をなしている。上コア82はU型コアであり、上コア82は、長方形の板状をなし、水平方向に延設された本体部82aと、本体部82aの一方の面(下面)の端部から突出する両側磁脚82b,82cとからなる。両側磁脚82b,82cは角柱状をなしている。
The
そして、アルミケース30の上に、下コア61,71,81が配置され、その上に基板40が配置され、その上に、上コア62,72,82が配置される。ここで、下コア61の上面と上コア62の中央磁脚62bとが突き合わされるとともに下コア61の上面と上コア62の両側磁脚62c,62dとが突き合わされる。同様に、下コア71の上面と上コア72の中央磁脚72bとが突き合わされるとともに下コア71の上面と上コア72の両側磁脚72c,72dとが突き合わされる。また、下コア81の上面と上コア82の両側磁脚82b,82cとが突き合わされる。
The
図8に示すように、放熱用のベース部材であるアルミケース30は、四角板状の本体部31を有し、その上面には、コア60の位置決め用の突部32a,32b,32c,32d、および、コア70,80の位置決め用の突部32e,32f,32g,32hが形成されている。そして、突部32a,32b,32c,32dにより図7に示すように下コア61が位置決めされた状態でアルミケース30上に配置される。また、図8の突部32e,32f,32g,32hにより図7に示すように下コア71および下コア81が位置決めされた状態でアルミケース30上に配置される。
As shown in FIG. 8, an
また、図8に示すように、アルミケース30の本体部31の上面には、パワー素子載置用の突部33a,33b,33cが形成されている。突部33a,33b,33cの上面は平坦化されている。突部33aの上面には放熱シート36a(図7参照)を介して図6に示すようにパワー素子37が後記金属板56(図12参照)を介して配置される。パワー素子37は図3のダイオード16,17に相当する。図8の突部33bの上面には放熱シート36b(図7参照)を介して図6に示すようにパワー素子38が後記金属板57(図12参照)を介して配置される。パワー素子38は図3の一次側スイッチング素子14に相当する。図8の突部33cの上面には放熱シート36c(図7参照)を介して図6に示すように基板40上のパワー素子39が配置される。
Further, as shown in FIG. 8, on the upper surface of the
図8に示すように、アルミケース30の本体部31の上面には、複数の基板載置用突起34が設けられている。そして、各基板載置用突起34の上に、図6に示すように基板40が載置される。そして、図2,4に示すように、ネジSc4を各基板載置用突起34に螺入することにより基板40がアルミケース30に固定される。
As shown in FIG. 8, a plurality of
図8に示すように、アルミケース30の本体部31の上面における突部33aの両端にはネジ締結用突起35a,35bが形成されている。
図8に示すように、アルミケース30の本体部31の上面にはブラケット締結用突起35c,35d,35eが形成されている。
As shown in FIG. 8, screw
As shown in FIG. 8,
そして、図2,4に示すように、コア60は上面に金属製押え板であるブラケット90が配置され、ブラケット90の一端部を貫通するネジSc1をアルミケース30のブラケット締結用突起35cに螺入することによりブラケット90の他端側によりコア60がアルミケース30に押圧および支持される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
同様に、コア70は上面に金属製押え板であるブラケット91が配置され、ブラケット91の一端部を貫通するネジSc2をアルミケース30のブラケット締結用突起35dに螺入することによりブラケット91の他端側によりコア70がアルミケース30に押圧および支持される。
Similarly, a
また、コア80は上面に金属製押え板であるブラケット92が配置され、ブラケット92の一端部を貫通するネジSc3をアルミケース30のブラケット締結用突起35eに螺入することによりブラケット92の他端側によりコア80がアルミケース30に押圧および支持される。
The
図9には基板40の上面を示すとともに図10には基板40の下面を示す。
図9に示すように、基板40の上面には、トランス11の一次側のパターンとしての巻回部41が実装されている。つまり、巻回部41により図3の一次巻線11aが構成されている。巻回部41は、金属の断面円形の線材を渦巻状に成形したものである。この線材の表面は樹脂の絶縁材で被覆されている。一次巻線を構成する巻回部41の両端は基板40を貫通して基板40の下面に延びている。基板40における巻回部41の配置部分における巻回部41の中央には円形の貫通孔42が形成されている。つまり、貫通孔42の周囲に巻回部41が延設(実装)されている。また、基板40における巻回部41の配置部分における巻回部41の両側には貫通孔43および切欠き44が形成されている。貫通孔42にはコア60の上コア(E型コア)62の中央磁脚62bが挿通する。また、貫通孔43および切欠き44には上コア62の両側磁脚62c,62dが挿通する。
FIG. 9 shows the upper surface of the
As shown in FIG. 9, a winding portion 41 as a primary pattern of the transformer 11 is mounted on the upper surface of the
図10に示すように、基板40の下面には、トランスの二次側のパターンとしての第1金属板45が実装されている。つまり、第1金属板45のパターンにより図3の二次巻線11bが構成されている。第1金属板45は、銅板を、プレス加工により、「Ω」字状に形成したものである。第1金属板45の一端および他端は基板40を貫通して基板40の上面に延びている。第1金属板45は、貫通孔42の周囲に延びている。即ち、貫通孔42の周囲に第1金属板45が延設(実装)されている。
As shown in FIG. 10, a
図9に示すように、基板40の上面には、コイル18aの導線部を構成する第2金属板46が実装されている。つまり、第2金属板46のパターンにより図3のコイル18aが構成されている。第2金属板46は、銅板を、プレス加工により、四角環状に形成したものである。第2金属板46の一端および他端は基板40を貫通して基板40の下面に延びている。基板40における第2金属板46の配置部分における中央には矩形の貫通孔47が形成されている。また、基板40における第2金属板46の配置部分における両側には矩形の貫通孔48,49が形成されている。貫通孔47にはコア70の上コア(E型コア)72の中央磁脚72bが挿通する。また、貫通孔48,49には上コア72の両側磁脚72c,72dが挿通する。
As shown in FIG. 9, on the upper surface of the
図10に示すように、基板40の下面には、コイル18b,20の導線部等を構成する第3金属板50が実装されている。つまり、第3金属板50のパターンにより図3のコイル18b,20等が構成されている。第3金属板50は、銅板を、プレス加工により、所望の形状にしたものである。第3金属板50の端部C,D,Eは基板40を貫通して基板40の上面に延びている。第3金属板50は、貫通孔47の周囲および後記貫通孔52,53の間に延びている。
As shown in FIG. 10, a
図10において端部Cに図3のコイル18aが繋がり、図10の端部Dに図3のコンデンサ19が繋がり、図10の端部Eに図3のコンデンサ21が繋がる。
図10に示すように、基板40の下面には制御素子としての制御IC51が基板40に実装されている。制御IC51は、樹脂部51aを有し、側面からリード51bが突設されている。
10, the
As shown in FIG. 10, a
また、図9,10に示すように、基板40には長方形の貫通孔52,53が形成されている。基板40における貫通孔52,53の間を第3金属板50が延設されている。貫通孔52,53にはコア80の上コア(U型コア)82の両側磁脚82b,82cが挿通する。
9 and 10, rectangular through
図9,10に示すように、基板40には長方形の貫通孔54が形成されている。基板40の下面における貫通孔54の形成箇所には、図12(a)に示すように、貫通孔54の開口部に重なるように帯板状の第4金属板56が実装されている。詳しくは、第4金属板56は両端が基板40の下面に、はんだ付けにて固定されている。第4金属板56は銅板よりなる。第4金属板56には凸部56aが形成され、凸部56aが貫通孔54内に配置されている。即ち、第4金属板56は貫通孔54において屈曲形成され、下面開口部から上面開口に延び、かつ、上面開口部において基板上面と面一となっている。この面一となっている部位にパワー素子(トランスの二次側のダイオード)37が基板40に接合(実装)されている。パワー素子37は樹脂部37aを有し、下面に下面電極37bが形成されているとともに、図12(b)に示すように側面から電極としてのリード37cが突設されている。パワー素子37の下面電極37bが第4金属板56に接合(実装)されている。基板40の上面においてパワー素子37のリード37cが基板40の上面の金属箔121aと接合(実装)されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, a rectangular through
第4金属板56は図3の2つのダイオード16,17の共通のアノードとグランドを繋ぐラインを形成している。
第4金属板56の凸部56aの上面と基板40の上面とを面一にすることにより基板40の上面の金属箔121aとパワー素子(トランスの二次側のダイオード16,17)のリード37cとを接続しやすくしている。
The
By making the upper surface of the
同様に、図9,10に示すように、基板40には長方形の貫通孔55が形成されている。そして、図12を用いて説明したものと同様なパワー素子の放熱構成となっている。
つまり、基板40の下面における貫通孔55の形成箇所には、図12(a)に示すように、貫通孔55の開口部に重なるように帯板状の第5金属板57が実装されている。詳しくは、第5金属板57は両端が基板40の下面に、はんだ付けにて固定されている。第5金属板57は銅板よりなる。第5金属板57には凸部57aが形成され、凸部57aが貫通孔55内に配置されている。即ち、第5金属板57は貫通孔55において屈曲形成され、下面開口部から上面開口に延び、かつ、上面開口部において基板上面と面一となっている。この面一となっている部位にパワー素子(パワーMOSFET)38が基板40に接合(実装)されている。
Similarly, as shown in FIGS. 9 and 10, a rectangular through
That is, as shown in FIG. 12A, a band-shaped
図12(a)に示すように、パワー素子38は樹脂部38aを有し、下面に下面電極38bが形成されているとともに、図12(b)に示すように側面から電極としてのリード38cが突設されている。パワー素子38の下面電極38bが第5金属板57に接合(実装)されている。基板40の上面においてパワー素子38のリード38cが基板40の上面の金属箔121aと接合(実装)されている。
As shown in FIG. 12 (a), the
図12(a),(b)に示すように、アルミケース30の本体部31の上面に形成された突部33aは、基板40の貫通孔54に向かって延びている。突部33aの平坦な上面と第4金属板56との間には放熱シート36aが介在されている。これにより、第4金属板56とアルミケース30とは熱的に繋がっている。つまり、パワー素子37は第4金属板56および放熱シート36aを介してアルミケース30と熱的に結合している。その結果、パワー素子37で発生する熱は第4金属板56および放熱シート36aを介してアルミケース30に放熱される。このとき、パワー素子37に発生する熱は、樹脂を介さずに逃がしやすくなっている。また、基板40の下面にダイオードを配置するとモールド樹脂を介して放熱することになり、放熱性が悪いが、本実施形態ではパワー素子(ダイオード)37の放熱性に優れている。
As shown in FIGS. 12A and 12B, the
同様に、アルミケース30の本体部31の上面に形成された突部33bは、基板40の貫通孔55に向かって延びている。突部33bの平坦な上面と第5金属板57との間には放熱シート36bが介在されている。これにより、第5金属板57とアルミケース30とは熱的に繋がっている。つまり、パワー素子38は第5金属板57および放熱シート36bを介してアルミケース30と熱的に結合している。その結果、パワー素子38で発生する熱は第5金属板57および放熱シート36bを介してアルミケース30に放熱される。よって、パワー素子38の放熱性に優れている。
Similarly, the
本実施形態では、トランス11の一次側およびトランス11の二次側のうち電圧が低い方である二次側におけるパターンの一部が金属板45,46,50で構成されている。また、パターンの他部が金属板45,46,50より断面積が小さい金属箔121,122で構成されている。詳しくは、大電流が流れる部位が主に金属板(45,46,50)で構成され、大電流が流れない部位が主に金属箔(121,122)で構成されている。このように必要な箇所のみ厚銅板である金属板45,46,50を用いており、小型化が図られている。
In the present embodiment, a part of the pattern on the secondary side having the lower voltage among the primary side of the transformer 11 and the secondary side of the transformer 11 is configured by the
このように、絶縁型DC−DCコンバータ10は、基板40と、入力端子100,101と、出力端子102と、トランス11と、入力端子100,101と一次側の巻線との間に設けられる第1のパターンと、出力端子102と二次側の巻線との間に設けられる第2のパターンとを有するパターンと、を有する。トランス11の一次側およびトランス11の二次側のうち電圧が低い方におけるパターンの一部が金属板46,50で構成されるとともに、パターンの他部が金属板46,50より断面積が小さい金属箔121,122で構成され、金属板46,50は基板40のパターンに対して半田で実装されている。また、一次側の巻線(巻回部41)は基板40の一方の面に半田で実装され、二次側の巻線(金属板45)は基板40の他方の面に半田で実装され、トランスのコア60が挿通された貫通孔42の周囲に二次巻線を構成する金属板45が実装される。
As described above, the insulated DC-
次に、組み付け工程について説明する。
図8に示すようにアルミケース30を用意する。そして、図7に示すように、アルミケース30に各下コア61,71,81を嵌め込む。また、放熱シート36a,36b,36cを搭載する。
Next, the assembly process will be described.
An
さらに、図6に示すように、アルミケース30の上に基板40を搭載する。そして、図5に示すように、上コア62,72,82を搭載する。そして、ネジSc4を基板40を貫通してアルミケース30に螺入して基板40をアルミケース30に固定する。
Further, as shown in FIG. 6, a
また、上コア62,72,82上に金属製押え板であるブラケット90,91,92を配置し、ネジSc1,Sc2,Sc3をアルミケース30に螺入してブラケット90,91,92によりコア60,70,80を押さえて固定する。
Further,
次に、作用について説明する。
図1,2,4において、パワー素子38(図3の一次側スイッチング素子14に相当)のスイッチング動作に伴いトランスの一次巻線を構成する巻回部41、二次巻線を構成する第1金属板45に電流が流れる。パワー素子37(ダイオード16,17に相当)およびパワー素子38(一次側スイッチング素子14に相当)に発生する熱は金属板56,57を介してアルミケース30に伝わり、アルミケース30から大気に逃がされる。
Next, the operation will be described.
1, 2, and 4, the winding portion 41 that constitutes the primary winding of the transformer and the first that constitutes the secondary winding in accordance with the switching operation of the power element 38 (corresponding to the primary
また、トランスの二次巻線側において、80Aが流れない箇所にも金属板によるパターンを用いる場合と対比する。トランスの二次巻線側においては全て80Aが流れるわけではないので、本実施形態では、必要な箇所のみに金属板を用いており、これにより省スペース化が図られている。 Further, in contrast to the case where a pattern made of a metal plate is used at a location where 80 A does not flow on the secondary winding side of the transformer. Since 80 A does not always flow on the secondary winding side of the transformer, in this embodiment, a metal plate is used only at a necessary portion, thereby saving space.
つまり、大電流が流れない部位については金属板を使わないように高密度配置可能な金属箔でパターニングすることにより高密度実装ができる。また、大電流が流れる部位に対して金属板45,46,50を、基板40に、はんだ付けして電気的に接続する。このようにすることにより小型化が図られる。
In other words, high-density mounting can be achieved by patterning a portion where a large current does not flow with a metal foil that can be arranged at high density without using a metal plate. Further, the
また、パワー素子37,38の熱が金属板56,57および放熱シート36a,36bを介してアルミケース30に放熱される。よって、熱伝導性が劣る部材である絶縁基板を介さないので高放熱化が図られる。その結果、パワー素子の高放熱を併せ持つ一体構造基板を構築することができる。
The heat of the
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)絶縁型電力変換装置としての絶縁型DC−DCコンバータ10の構成として、基板40と、基板40に設けられる入力端子100,101と、基板40に設けられる出力端子102を有する。絶縁型DC−DCコンバータ10は、一次側の巻線および一次側の巻線の巻数とは異なる巻数を有する二次側の巻線を備え、基板40に設けられるトランス11を有する。絶縁型DC−DCコンバータ10は、入力端子100,101と一次側の巻線との間に設けられる第1のパターンと、出力端子102と二次側の巻線との間に設けられる第2のパターンとを有するパターンと、を有する。トランス11の一次側およびトランス11の二次側のうち電圧が低い方におけるパターンの一部が金属板46,50で構成されるとともに、パターンの他部が金属板46,50より断面積が小さい金属箔121,122で構成され、金属板46,50は基板40のパターンに対して半田で実装されている。よって、電圧が低い方を基準にトランスの一次側のパターンとトランスの二次側のパターンとを構成して電流容量の小さい部分にも金属板を使いる場合に比べ、本実施形態においてはトランスの一次側およびトランスの二次側のうち電圧が低い方におけるパターンの一部が金属板45,46,50で、また、他部が金属箔121,122で構成されているので、大型化を抑制することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The configuration of the insulated DC-
(2)成型された一次側の巻線(巻回部41)は基板40に半田で実装され、成型された二次側の巻線(金属板45)は基板40に半田で実装される。このため、トランスのコア60が挿通された貫通孔42の周囲に巻線を構成する金属板45を、他の実装部品と同時に半田で実装することができる。
(2) The molded primary winding (winding portion 41) is mounted on the
(3)基板40にはコア60が貫通する貫通孔42が設けられており、貫通孔42の周りに第1金属板45が実装されることにより基板40の剛性が下がることを抑制できる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
(3) The
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
・図14においては二次巻線としての金属板45bの厚さがt2であり、幅がW2である。これに対し、図13に示すように二次巻線としての金属板45aの厚さは、t2よりも厚いt1であり、幅がW2よりも狭いW1である。このように、図14に比べて図13に示すように巻線の小型化を図るようにしてもよい。つまり、金属板(45a,45b)の厚さt1を厚くして幅W1を狭くすることにより巻枠を小さくして小型化を図ることができる。即ち、上コア62における金属板によるパターンを入れるだけのスペースを狭くし巻枠を小さくすることにより小型化を図るようにしてもよい。
In FIG. 14, the thickness of the
・パワー素子として、例えば低ON抵抗MOSを使用することで低損失化を図る上で好ましい。
・一次側スイッチング素子としてパワーMOSFET以外にも、例えばIGBT等を用いてもよい。
-For example, a low ON resistance MOS is used as a power element, which is preferable in terms of reducing loss.
In addition to the power MOSFET, for example, an IGBT or the like may be used as the primary side switching element.
・金属板45,46,50は銅板以外の金属板で構成してもよい。
・放熱シート36a,36bに代わり放熱グリスを用いてもよい。
・コンバータは昇圧型であってもよい。つまり、トランスの一次側の入力電圧を昇圧してトランスの二次側に出力するものであってもよい。この場合、トランスの一次側およびトランスの二次側のうち電圧が低い方である一次側におけるパターンの一部が金属板で構成され、パターンの他部が金属板より断面積が小さい金属箔で構成され、金属板は基板に対して実装されている。
-You may comprise the
-Heat radiation grease may be used instead of the
-The converter may be a boost type. That is, the input voltage on the primary side of the transformer may be boosted and output to the secondary side of the transformer. In this case, a part of the pattern on the primary side of the transformer and the secondary side of the transformer, which has the lower voltage, is formed of a metal plate, and the other part of the pattern is a metal foil having a smaller cross-sectional area than the metal plate. It is comprised and the metal plate is mounted with respect to the board | substrate.
・絶縁型DC−DCコンバータに限るものではなく他の絶縁型電力変換装置に適用してもよい。 -It is not restricted to an insulation type DC-DC converter, You may apply to another insulation type power converter device.
10…絶縁型DC−DCコンバータ、11…トランス、40…基板、41…巻回部、45…第1金属板、46…第2金属板、50…第3金属板、100…入力端子、101…入力端子、102…出力端子、121…金属箔、122…金属箔。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基板に設けられる入力端子と、
前記基板に設けられる出力端子と、
一次側の巻線および前記一次側の巻線の巻数とは異なる巻数を有する二次側の巻線を備え、前記基板に設けられるトランスと、
前記入力端子と前記一次側の巻線との間に設けられる第1のパターンと、前記出力端子と前記二次側の巻線との間に設けられる第2のパターンとを有するパターンと、
を有する絶縁型電力変換装置であって、
前記トランスの一次側および前記トランスの二次側のうち電圧が低い方における前記パターンの一部が金属板で構成されるとともに、前記パターンの他部が前記金属板より断面積が小さい金属箔で構成され、前記金属板は前記基板の前記パターンに対して半田で実装されていることを特徴とする絶縁型電力変換装置。 A substrate,
An input terminal provided on the substrate;
An output terminal provided on the substrate;
A primary side winding and a secondary side winding having a number of turns different from the number of turns of the primary side winding, and a transformer provided on the substrate;
A pattern having a first pattern provided between the input terminal and the primary winding, and a second pattern provided between the output terminal and the secondary winding;
An insulated power converter having
A part of the pattern on the lower side of the primary side of the transformer and the secondary side of the transformer is made of a metal plate, and the other part of the pattern is a metal foil having a smaller cross-sectional area than the metal plate. An insulated power conversion device comprising: the metal plate mounted on the pattern of the substrate with solder.
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