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JP2013188010A - Insulation type switching power supply device - Google Patents

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JP2013188010A
JP2013188010A JP2012051177A JP2012051177A JP2013188010A JP 2013188010 A JP2013188010 A JP 2013188010A JP 2012051177 A JP2012051177 A JP 2012051177A JP 2012051177 A JP2012051177 A JP 2012051177A JP 2013188010 A JP2013188010 A JP 2013188010A
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JP
Japan
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conductor
power supply
switching power
supply device
circuit board
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Pending
Application number
JP2012051177A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Sugaya
侑司 菅谷
Takuto Yano
拓人 矢野
Hisashi Ishikura
寿 石倉
Takashi Kumagai
隆 熊谷
Shojiro Tashiro
正二郎 田代
Atsutoshi Takada
淳年 高田
Takahiro Mizuno
高博 水野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a very efficient and small insulation type switching power supply device where a switching element for secondary side synchronous rectification of the insulation type switching power supply device is mounted on a printed board.SOLUTION: A lead terminal of a MOSFET 114 is inserted into a through hole of a printed board 201 and is soldered to a land 300 on a component mounting surface of the printed board 201. Further, a lead terminal formed at a first conductor 204a included in an insert member 200 is inserted into a through hole of the printed board 201 and is soldered to a land 301 on the component mounting surface of the printed board 201. The land 300 and the land 301 are located close to each other, and a solder resist is not applied to a pattern connecting the land 300 with the land 301. The first conductor 204a is connected with a secondary side coil 110 of a transformer 107 by a screw 207 at a terminal board member 205.

Description

この発明は、トランスを有する絶縁型スイッチング電源装置に関するものである。   The present invention relates to an insulating switching power supply device having a transformer.

電気自動車やハイブリッドカーに搭載される車載用の絶縁型スイッチング電源装置として、例えば直流電圧のレベルを変換するための絶縁型DC/DCコンバータ装置が知られている。この絶縁型DC/DCコンバータ装置は、リチウムイオン電池に代表される駆動用バッテリから供給される高電圧を、絶縁を保ちながら補機系電装品の電源電圧である低電圧に降圧する動作を行う。   As an in-vehicle insulated switching power supply device mounted on an electric vehicle or a hybrid car, for example, an insulated DC / DC converter device for converting a DC voltage level is known. This insulation type DC / DC converter device performs an operation to step down a high voltage supplied from a driving battery represented by a lithium ion battery to a low voltage that is a power supply voltage of auxiliary equipment components while maintaining insulation. .

このような絶縁型DC/DCコンバータ装置において、二次側の整流素子に、MOSFETに代表されるスイッチング素子を用いる同期整流方式が一般に広く採用されており、また、それらMOSFETを金属基板に実装し放熱性を高めた構造の絶縁型DC/DCコンバータ装置が多く開発されている(例えば、特許文献1参照)。   In such an insulation type DC / DC converter device, a synchronous rectification method using a switching element typified by a MOSFET as the secondary side rectifying element is generally widely used, and the MOSFET is mounted on a metal substrate. Many insulated DC / DC converter devices having a structure with improved heat dissipation have been developed (for example, see Patent Document 1).

特開2011−50160号公報JP 2011-50160 A

前記特許文献1に開示されているように、整流方式を同期整流方式にすることで、整流素子にダイオードを用いた場合に比べ、一般に高負荷域での効率を向上させることができる。また、MOSFETを金属基板に実装することで、2次側に流れる大電流に起因するMOSFETの発熱をある程度効率よく放熱させることができる。   As disclosed in Patent Document 1, by making the rectification method a synchronous rectification method, the efficiency in a high load region can be generally improved as compared with the case where a diode is used for the rectification element. Further, by mounting the MOSFET on the metal substrate, the heat generation of the MOSFET caused by the large current flowing on the secondary side can be efficiently radiated to some extent.

しかしながら、MOSFETを金属基板に実装した場合、MOSFETの制御信号を入力するためのコネクタ及びハーネスが余分に必要となり、コストが増大するとともに耐振動性も低下することになる。また、金属基板を介して放熱するため、絶縁放熱シート等を介して筐体に密着させて冷却する構造と比べて放熱性が劣り、MOSFETの性能を十分に発揮できない課題がある。   However, when the MOSFET is mounted on a metal substrate, an extra connector and harness for inputting the control signal of the MOSFET are required, which increases the cost and reduces the vibration resistance. In addition, since heat is radiated through the metal substrate, heat radiation is inferior to a structure in which the heat is released by being brought into close contact with the housing via an insulating heat radiating sheet or the like, and there is a problem that the performance of the MOSFET cannot be fully exhibited.

一方で、MOSFETをプリント基板に実装した場合、MOSFETの制御信号はプリント基板上のパターンを用いて容易に配線でき、コストの増大や耐振動性の低下を引き起こすことは無い。また、リードタイプのパッケージのMOSFETを実装することで、前述の、絶縁放熱シート等を介して筐体に密着させて冷却する構造にすることができ、放熱性の向上が図れる。   On the other hand, when a MOSFET is mounted on a printed circuit board, the control signal of the MOSFET can be easily wired using a pattern on the printed circuit board, which does not cause an increase in cost and a decrease in vibration resistance. In addition, by mounting a MOSFET of a lead type package, it is possible to have a structure in which it is cooled by being in close contact with the housing via the insulating heat-dissipating sheet or the like, and heat dissipation can be improved.

しかしながら、MOSFETをプリント基板に実装した場合、プリント基板上のパターンに二次側の大電流を流す必要が生じるため、パターンの自己発熱により基板の劣化や焼損等を引き起こす恐れがある。   However, when a MOSFET is mounted on a printed circuit board, it is necessary to pass a large secondary current through the pattern on the printed circuit board, which may cause deterioration of the circuit board or burnout due to self-heating of the pattern.

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、絶縁型スイッチング電源装置の二次側同期整流用スイッチング素子をプリント基板に実装した場合においても、プリント基板に大電流が流れることによる熱の問題が生じにくい構成を実現し、高効率で小型な絶縁型スイッチング電源装置を得ることを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the secondary-side synchronous rectification switching element of the isolated switching power supply device is mounted on a printed board, the heat generated by a large current flowing through the printed board. It is an object of the present invention to provide a highly efficient and small insulated switching power supply device that realizes a configuration in which the above problem does not easily occur.

かかる課題を解決するため、この発明に係る絶縁型スイッチング電源装置は、高圧側一次巻線と、低圧側二次巻線とを備えるトランスと、前記トランスによって生成された交流を直流に変換する動作を行う、制御端子と、第1の出力端子と、第2の出力端子とを備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御するための制御信号を生成し、前記制御端子に入力する制御回路が搭載されたプリント基板と、前記トランスと、前記スイッチング素子と、前記プリント基板とを固定するための筐体と、を備えた絶縁型スイッチング電源装置であって、
前記スイッチング素子の第1の出力端子と前記低圧側二次巻線とを電気的に接続する第1の導体と、前記スイッチング素子の第2の出力端子と前記筐体とを電気的に接続する第2の導体とを有するとともに、前記スイッチング素子と前記第1の導体との接続、および前記スイッチング素子と前記第2の導体との接続が、前記プリント基板上のパターンを介して接続されることを特徴とするものである。
In order to solve such a problem, an insulated switching power supply device according to the present invention includes a transformer having a high-voltage side primary winding and a low-voltage side secondary winding, and an operation for converting alternating current generated by the transformer into direct current. A switching element having a control terminal, a first output terminal, and a second output terminal, and a control circuit that generates a control signal for controlling the switching element and inputs the control signal to the control terminal. An insulated switching power supply device comprising: a mounted printed circuit board; the transformer; the switching element; and a housing for fixing the printed circuit board.
A first conductor that electrically connects the first output terminal of the switching element and the low-voltage secondary winding, and a second output terminal of the switching element and the housing are electrically connected. And a connection between the switching element and the first conductor and a connection between the switching element and the second conductor are connected via a pattern on the printed circuit board. It is characterized by.

この発明に係る絶縁型スイッチング電源装置によれば、二次側のスイッチング素子に流れる大電流をプリント基板とは別の第1の導体と第2の導体に流すことにより、プリント基板を発熱から守るとともに、該第1の導体と第2の導体を重ねて構成することで、スイッチング素子と第1および第2の導体との接続箇所を最大限に近づけることを可能とし、プリント基板の発熱を防いで基板の信頼性を向上させることができる。   According to the insulated switching power supply device according to the present invention, the printed circuit board is protected from heat generation by flowing a large current flowing through the switching element on the secondary side to the first conductor and the second conductor different from the printed circuit board. In addition, the first conductor and the second conductor are configured to overlap each other, thereby making it possible to bring the connection portion between the switching element and the first and second conductors to the maximum extent and preventing the heat generation of the printed circuit board. Thus, the reliability of the substrate can be improved.

この発明の実施の形態1に係る絶縁型スイッチング電源装置の主回路構成図である。It is a main circuit block diagram of the insulation type switching power supply device concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランスと整流素子との接続部分を示す上面図である。It is a top view which shows the connection part of the trans | transformer and rectifier which comprise the insulation type switching power supply which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランスと整流素子との接続部分の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of connection part of the trans | transformer and rectifier which comprise the insulation type switching power supply which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランスと整流素子との接続部分の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of connection part of the trans | transformer and rectifier which comprise the insulation type switching power supply which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランスと整流素子との接続部分の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of connection part of the trans | transformer and rectifier which comprise the insulation type switching power supply which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランスのセンタータップ部分の接続を示す上面図である。It is a top view which shows the connection of the center tap part of the trans | transformer which comprises the insulation type switching power supply device concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランスと整流素子との接続部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the connection part of the trans | transformer and rectifier which comprise the insulation type switching power supply device concerning Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランスと整流素子との接続部分の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of connection part of the trans | transformer and rectifier which comprise the insulation type switching power supply which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明に係る絶縁型スイッチング電源装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明では、絶縁型スイッチング電源装置として絶縁型DC/DCコンバータ装置を例に挙げて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an insulated switching power supply device according to the invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an insulated DC / DC converter device will be described as an example of the insulated switching power supply device.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る絶縁型DC/DCコンバータ装置の主回路構成を示す回路図である。このDC/DCコンバータ装置は、例えば車載の高圧バッテリ(図示せず)から供給される100Vから600V程度までの高電圧を入力端子A及びBに受け、出力端子C及びDより車載補機系部品の電源電圧である12Vから16V程度の電圧を出力する。
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit diagram showing a main circuit configuration of an insulation type DC / DC converter device according to Embodiment 1 of the present invention. This DC / DC converter device receives, for example, a high voltage from about 100 V to about 600 V supplied from an on-vehicle high voltage battery (not shown) on input terminals A and B, and on-vehicle accessory system parts from output terminals C and D. The power supply voltage of 12V to 16V is output.

このDC/DCコンバータ装置の動作の詳細について説明する。入力端子A及びBより供給される直流の高電圧はフルブリッジ回路100に入力される。フルブリッジ回路100は、MOSFETに代表されるスイッチング素子101、102、103、104を有し、これらのスイッチング素子101、102、103、104によって直流電圧より交流電圧を発生させる動作を行う。この動作により発生する交流成分は、主に入力コンデンサ105により吸収され、入力ラインに大きなノイズを発生させることはない。   Details of the operation of the DC / DC converter device will be described. A high DC voltage supplied from the input terminals A and B is input to the full bridge circuit 100. The full bridge circuit 100 includes switching elements 101, 102, 103, and 104 represented by MOSFETs, and performs an operation of generating an AC voltage from a DC voltage by these switching elements 101, 102, 103, and 104. The AC component generated by this operation is mainly absorbed by the input capacitor 105 and does not generate a large noise in the input line.

前記フルブリッジ回路100によって生成された交流電圧は、直列に接続された共振コイル106及びトランス107の一次側巻線108に印加される。共振コイル106は、スイッチング素子101、102、103、104とそれぞれ並列に接続されるキャパシタンス(図示せず)と共振動作を起こし、スイッチング素子101、102、103、104のスイッチング損失を抑制する。   The AC voltage generated by the full bridge circuit 100 is applied to the primary coil 108 of the resonance coil 106 and the transformer 107 connected in series. The resonance coil 106 causes a resonance operation with capacitances (not shown) connected in parallel with the switching elements 101, 102, 103, and 104, and suppresses switching loss of the switching elements 101, 102, 103, and 104.

トランス107の一次側巻線108に交流電圧が印加されることによって、トランス107の二次側巻線109及び110にはトランス107の巻数比に応じた交流電圧が発生する。ここで発生した交流電圧は、二次側整流回路111に入力され、MOSFETに代表されるスイッチング素子112、113、114、115を交流電圧に同期させて動作させる。このMOSFET112、113、114、115の動作により、二次側巻線109及び110の接続箇所であるセンタータップには交流成分を含む直流電圧が発生する。この交流成分を平滑コイル116及び出力コンデンサ117で構成される平滑回路118を用いて平滑することで、出力端子C及びDには所望の平坦な出力電圧が発生する。なお、出力側のマイナス端子Dは明確には設けられておらず、GND接続箇所G1、G2、G3とともに図示しない筐体がその役割を担う。   When an AC voltage is applied to the primary side winding 108 of the transformer 107, an AC voltage corresponding to the turns ratio of the transformer 107 is generated in the secondary side windings 109 and 110 of the transformer 107. The AC voltage generated here is input to the secondary side rectifier circuit 111, and the switching elements 112, 113, 114, and 115 represented by MOSFET are operated in synchronization with the AC voltage. By the operation of the MOSFETs 112, 113, 114, and 115, a DC voltage including an AC component is generated at the center tap that is a connection point of the secondary windings 109 and 110. By smoothing this AC component using a smoothing circuit 118 composed of a smoothing coil 116 and an output capacitor 117, a desired flat output voltage is generated at the output terminals C and D. The minus terminal D on the output side is not clearly provided, and a housing (not shown) plays a role together with the GND connection points G1, G2, and G3.

図2は、図1に示すDC/DCコンバータ装置を構成するトランス107と二次側整流回路111の接続部分の構造を示す上面図である。構造をより正確に示すため、一部の部材または部材の一部は図示していない。   FIG. 2 is a top view showing a structure of a connection portion between the transformer 107 and the secondary side rectifier circuit 111 constituting the DC / DC converter device shown in FIG. In order to show the structure more accurately, some members or parts of the members are not shown.

図2において、トランス107の一次側巻線108は、接続端子及び接続先の部材が示されていない。一次側巻線108の電気的接続を担う導体部材がインサート成形部材200に一体成形されている構成であっても良い。トランス107の二次側巻線109は、プリント基板201の図において下側に位置し、二次側巻線110は、プリント基板201の図において上側に位置している。図2に示すように、一次側巻線108を二次側巻線109、110が挟みこむ構造とすることでトランス107の性能の向上が図れる。   In FIG. 2, the primary winding 108 of the transformer 107 does not show connection terminals and connection destination members. A configuration in which the conductor member responsible for electrical connection of the primary winding 108 is integrally formed with the insert molding member 200 may be employed. The secondary winding 109 of the transformer 107 is positioned on the lower side in the drawing of the printed circuit board 201, and the secondary winding 110 is positioned on the upper side in the drawing of the printed circuit board 201. As shown in FIG. 2, the performance of the transformer 107 can be improved by adopting a structure in which the primary side winding 108 is sandwiched between the secondary side windings 109 and 110.

符号202は、トランス107の磁路を形成する磁性体コアを示し、本実施の形態ではE型コア202aと後述の図3に示すI型コア202bとを合わせることで磁性体コア202を構成しており、ばね部材(図示せず)によって、筐体203に対して押さえつけられて固定されている。   Reference numeral 202 denotes a magnetic core that forms a magnetic path of the transformer 107. In this embodiment, the E-core 202a and the I-type core 202b shown in FIG. It is pressed against and fixed to the housing 203 by a spring member (not shown).

二次側整流回路111を構成するMOSFET112、113、114、115は、第1の出力端子に相当するドレイン端子が第1の導体204a及び204bを介してトランス107の二次側巻線110、109に電気的に接続されている。また、図示しないばね部材によって絶縁放熱シート(図示せず)を介して筐体203に押さえつけられ、機構的に固定されるとともに熱的に筐体203と結合している。   The MOSFETs 112, 113, 114, and 115 that constitute the secondary side rectifier circuit 111 have the drain terminals corresponding to the first output terminals at the secondary side windings 110 and 109 of the transformer 107 via the first conductors 204a and 204b. Is electrically connected. Further, it is pressed against the housing 203 by an unillustrated spring member via an insulating heat radiating sheet (not shown), is mechanically fixed, and is thermally coupled to the housing 203.

また、MOSFET112、113、114、115、トランス107のE型コア202a、I型コア202b、プリント基板201、端子台部材205、第2の導体206が筐体203に対して機構的に固定されている。   Further, the MOSFETs 112, 113, 114, and 115, the E-type core 202 a and the I-type core 202 b of the transformer 107, the printed circuit board 201, the terminal block member 205, and the second conductor 206 are mechanically fixed to the housing 203. Yes.

プリント基板201は、図示しないねじ止め部材によって筐体203に固定されており、MOSFET112、113、114、115の制御端子へ入力される制御信号のためのパターン、及びMOSFET112、113、114、115のドレイン端子及びソース端子と第1の導体204a、204b及び第2の導体206とを接続するパターンが形成されている。また、プリント基板201の端子台部材205と重なる箇所には開口部201aが設けられている。   The printed circuit board 201 is fixed to the housing 203 by a screwing member (not shown), a pattern for a control signal input to the control terminals of the MOSFETs 112, 113, 114, and 115, and the MOSFETs 112, 113, 114, and 115 A pattern for connecting the drain terminal and the source terminal to the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206 is formed. Further, an opening 201 a is provided at a location overlapping the terminal block member 205 of the printed circuit board 201.

インサート成形部材200は、第1の導体204a、204b及び第2の導体206を樹脂によって一体成形した部材となっている。図2では、第1の導体204a、204b及び第2の導体206の構造を示すために各導体より上面の部分を図示していない。   The insert molding member 200 is a member in which the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206 are integrally molded with resin. In FIG. 2, in order to show the structures of the first conductors 204 a and 204 b and the second conductor 206, portions above the respective conductors are not shown.

第1の導体204aは、MOSFET114、115のドレイン端子とトランス107の二次側巻線110とをねじ207によるねじ締めにより電気的に接続する。第1の導体204bは、MOSFET112、113のドレイン端子とトランス107の二次側巻線109とをねじ208によるねじ締めにより電気的に接続する。第2の導体206は、MOSFET112、113、114、115のソース端子と筐体203とをねじ209によるねじ締めにより電気的に接続する。また、筐体203の図示しない支柱に設けられためねじ部に対し、プリント基板201と第2の導体206とがねじ211によって共締め固定されている。なお、第1の導体204a、204bと第2の導体206は重なる領域を持つ。   The first conductor 204 a electrically connects the drain terminals of the MOSFETs 114 and 115 and the secondary winding 110 of the transformer 107 by screwing with screws 207. The first conductor 204 b electrically connects the drain terminals of the MOSFETs 112 and 113 and the secondary winding 109 of the transformer 107 by screwing with screws 208. The second conductor 206 electrically connects the source terminals of the MOSFETs 112, 113, 114, and 115 and the housing 203 by screwing with screws 209. In addition, since the printed circuit board 201 and the second conductor 206 are fixed to the threaded portion by a screw 211 because they are provided on a post (not shown) of the housing 203. Note that the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206 have overlapping regions.

端子台部材205は、トランス107とMOSFET112、113、114、115との中間部に配置され、3箇所のめねじ部を有し、そのうちの1箇所が他の2箇所よりも高い形状となっている。ねじ207及び208による接続に加え、トランス107の二次側巻線109と110とをねじ210によるねじ締めにより、電気的に接続する。これらの電気的な接続は、同時に機構的な接続も担う。   The terminal block member 205 is disposed at an intermediate portion between the transformer 107 and the MOSFETs 112, 113, 114, and 115 and has three female screw portions, one of which has a higher shape than the other two locations. Yes. In addition to the connection by the screws 207 and 208, the secondary windings 109 and 110 of the transformer 107 are electrically connected by screw tightening with the screw 210. These electrical connections are also responsible for mechanical connections.

図3乃至図5は、図2に示すトランス107と二次側整流素子111の接続部分の構造をさらに詳細に示す断面図である。
図3に示すように、二次側整流回路111を構成するMOSFET114のリード端子は、プリント基板201のスルーホールに挿入され、プリント基板201の部品実装表面のランド300においてハンダ付けにより接続される。また、インサート部材200が備える第1の導体204aに形成されたリード端子もまた、プリント基板201のスルーホールに挿入され、プリント基板201の部品実装表面のランド301においてハンダ付け接続される。ランド300とランド301は可能な限り互いの直近に位置していることが望ましく、また、ランド300とランド301を接続するパターンにはソルダレジストを塗布しないことが望ましい。なお、第1の導体204aは、端子台部材205においてトランス107の二次側巻線110とねじ207を用いてねじ締めにより接続される。
3 to 5 are cross-sectional views showing in more detail the structure of the connecting portion between the transformer 107 and the secondary side rectifying element 111 shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the lead terminal of the MOSFET 114 constituting the secondary side rectifier circuit 111 is inserted into a through hole of the printed board 201 and connected by soldering at a land 300 on the component mounting surface of the printed board 201. In addition, the lead terminal formed on the first conductor 204 a included in the insert member 200 is also inserted into the through hole of the printed board 201 and soldered and connected to the land 301 on the component mounting surface of the printed board 201. It is desirable that the land 300 and the land 301 be positioned as close as possible to each other, and it is desirable that no solder resist be applied to the pattern connecting the land 300 and the land 301. The first conductor 204a is connected to the terminal block member 205 by screwing using the secondary winding 110 of the transformer 107 and the screw 207.

また、図4に示すように、二次側整流回路111を構成するMOSFET112のリード端子は、プリント基板201のスルーホールに挿入され、プリント基板201の部品実装表面のランド400においてハンダ付け接続される。また、インサート部材200が備える第1の導体204bに形成されたリード端子もまた、プリント基板201のスルーホールに挿入され、プリント基板201の部品実装表面のランド401においてハンダ付け接続される。ランド400とランド401は可能な限り互いの直近に位置していることが望ましく、また、ランド400とランド401を接続するパターンにはソルダレジストを塗布しないことが望ましい。なお、第1の導体204bは、端子台部材205においてトランス107の二次側巻線109とねじ208を用いてねじ締めにより接続される。   As shown in FIG. 4, the lead terminal of the MOSFET 112 constituting the secondary side rectifier circuit 111 is inserted into the through hole of the printed board 201 and soldered and connected to the land 400 on the component mounting surface of the printed board 201. . The lead terminal formed on the first conductor 204b included in the insert member 200 is also inserted into the through hole of the printed board 201 and soldered and connected to the land 401 on the component mounting surface of the printed board 201. It is desirable that the land 400 and the land 401 be positioned as close as possible to each other, and it is desirable that no solder resist be applied to the pattern connecting the land 400 and the land 401. The first conductor 204b is connected to the terminal block member 205 by screwing using the secondary winding 109 of the transformer 107 and the screw 208.

更に、図5に示すように、二次側整流回路111を構成するMOSFET113のリード端子は、プリント基板201のスルーホールに挿入され、プリント基板201の部品実装表面のランド500においてハンダ付け接続される。また、インサート部材200が備える第2の導体206に形成されたリード端子もまた、プリント基板201のスルーホールに挿入され、プリント基板201の部品実装表面のランド501においてハンダ付け接続される。ランド500とランド501は可能な限り互いの直近に位置していることが望ましく、また、ランド500とランド501を接続するパターンにはソルダレジストを塗布しないことが望ましい。なお、第2の導体206は、筐体203とねじ209を用いてねじ締めにより接続される。この箇所は図5では凸形状としているが、これに限るものでは無い。   Further, as shown in FIG. 5, the lead terminal of the MOSFET 113 constituting the secondary side rectifier circuit 111 is inserted into the through hole of the printed board 201 and soldered and connected to the land 500 on the component mounting surface of the printed board 201. . In addition, the lead terminal formed on the second conductor 206 provided in the insert member 200 is also inserted into the through hole of the printed board 201 and soldered and connected to the land 501 on the component mounting surface of the printed board 201. It is desirable that the land 500 and the land 501 be positioned as close as possible to each other, and it is desirable that no solder resist be applied to the pattern connecting the land 500 and the land 501. Note that the second conductor 206 is connected to the housing 203 and a screw 209 by screw tightening. Although this location is convex in FIG. 5, it is not limited to this.

なお、図示説明は省略するが、トランス107の一次巻線108に交流を印加するインバータ回路を更に備え、該一次巻線108と該インバータ回路とを電気的に接続する第3の導体を有し、該第3の導体を前記第1の導体と前記第2の導体の一体化部材と更に一体化することも考えられる。   Although not shown in the figure, the inverter 107 further includes an inverter circuit that applies an alternating current to the primary winding 108 of the transformer 107, and has a third conductor that electrically connects the primary winding 108 and the inverter circuit. The third conductor may be further integrated with the integrated member of the first conductor and the second conductor.

以上のように、実施の形態1によれば、絶縁型スイッチング電源装置を構成するトランス107の二次側のスイッチング素子であるMOSFET112、113、114、115に流れる大電流をプリント基板201とは別の第1の導体204a、204b、及び第2の導体206に流すことでプリント基板201を発熱から守るとともに、第1の導体204a、204bと第2の導体206とを重ねて構成することでMOSFET112、113、114、115と第1および第2の導体204a、204b、206との接続箇所を最大限に近づけることが可能となり、プリント基板201の発熱を防ぐことが可能となり、基板の信頼性向上に繋げることができる。   As described above, according to the first embodiment, the large current flowing through the MOSFETs 112, 113, 114, and 115, which are the switching elements on the secondary side of the transformer 107 constituting the isolated switching power supply device, is separated from the printed circuit board 201. The printed circuit board 201 is protected from heat generation by flowing through the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206, and the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206 are overlapped to constitute the MOSFET 112. , 113, 114, 115 and the first and second conductors 204a, 204b, 206 can be connected as close as possible, heat generation of the printed circuit board 201 can be prevented, and the reliability of the board can be improved. Can be connected.

また、第1の導体204a,204bと第2の導体206をインサート成形により一体化することで固定部材の削減に繋がり、プリント基板201への実装が容易になる。   Further, integrating the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206 by insert molding leads to a reduction in the number of fixing members, which facilitates mounting on the printed circuit board 201.

また、第1の導体204a、204bと第2の導体206を筐体203に対してねじ207、208、209、210、211によって締めつけ固定することで、電気的な接続と、機構的な固定を同時に達成するとともに、放熱性の向上も達成できる   In addition, the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206 are fastened and fixed to the housing 203 with screws 207, 208, 209, 210, and 211, so that electrical connection and mechanical fixing can be achieved. At the same time, the heat dissipation can be improved

また、筐体203に対してプリント基板201と第2の導体206とがねじ211によって共締めによって固定されており、ねじ数の削減とタクトの向上が達成できる。   Further, the printed circuit board 201 and the second conductor 206 are fixed to the housing 203 by screws 211, so that the number of screws can be reduced and the tact can be improved.

また、部品の点数を増やすことなく、二次側巻線109及び110の接続箇所であるセンタータップの電圧を取得でき、制御入力として用いることができるため、制御の自由度が増加する。   Moreover, since the voltage of the center tap which is the connection part of the secondary side windings 109 and 110 can be acquired and used as a control input without increasing the number of parts, the degree of freedom of control increases.

また、トランス107の二次巻線110、109がプリント基板201の上下に配置される場合でも一方向組み立てを実現できるため、組立性を向上できる。   In addition, even when the secondary windings 110 and 109 of the transformer 107 are arranged above and below the printed circuit board 201, one-way assembly can be realized, so that the assemblability can be improved.

また、端子台部材205をMOSFET112、113、114、115とトランス107の中間部に配置することで、配線長を最短とすることができ、効率の向上に繋がる。   Further, by arranging the terminal block member 205 in the middle part of the MOSFETs 112, 113, 114, 115 and the transformer 107, the wiring length can be minimized, leading to an improvement in efficiency.

また、端子台部材205の上面の高さを変えることで端子台部材205に固定される第1の導体204a、204b、第2の導体206及びトランス107の二次側巻線109、110の端子部分の高さを同一に設計可能となり、プレス加工の簡素化によるコスト低減が達成できる。   The terminals of the first side conductors 204a and 204b, the second conductor 206, and the secondary windings 109 and 110 of the transformer 107 fixed to the terminal block member 205 by changing the height of the upper surface of the terminal block member 205. The parts can be designed to have the same height, and the cost can be reduced by simplifying the press work.

また、ランド300とランド301を接続するパターンにソルダレジストを塗布しないことにより、パターンにはんだを厚く塗ることができ、パターンの配線抵抗の低減が図れ、プリント基板の発熱を抑えることができる。   Further, by not applying a solder resist to the pattern connecting the land 300 and the land 301, it is possible to apply a thick solder to the pattern, reduce the wiring resistance of the pattern, and suppress the heat generation of the printed circuit board.

実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る絶縁型DC/DCコンバータ装置について説明する。実施の形態1では、第1の導体及び第2の導体がインサート成形により一体の部材となっている実施の形態について説明したが、実施の形態2は、それらがインサート成形により一体の部材で形成されていない形態を説明するものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, an insulated DC / DC converter device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the first embodiment, the first conductor and the second conductor have been described as an integral member by insert molding. However, in the second embodiment, they are formed by an integral member by insert molding. This is to explain a form that is not performed.

図6は、実施の形態2に係る絶縁型DC/DCコンバータ装置を説明する図で、図2に相当する図である。また、図7は、図6のより詳細な構造を示すための断面図である。
図6及び図7において、符号600,601、602は、リベットを示し、第1の導体204a、204b及び第2の導体206は、リベット600,601、602によりプリント基板201に構造的に固定されている。なお、その他の構成は実施の形態1と同様であり、図6及び図7中に同一符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the isolated DC / DC converter device according to the second embodiment, and corresponds to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a more detailed structure of FIG.
6 and 7, reference numerals 600, 601, and 602 denote rivets, and the first conductors 204 a and 204 b and the second conductor 206 are structurally fixed to the printed circuit board 201 by the rivets 600, 601, and 602. ing. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are used in FIGS. 6 and 7 to omit the description.

実施の形態2によれば、実施の形態1に基づく効果が得られるとともに、第1の導体204a、204b及び第2の導体206をリベット600、601、602によってプリント基板201に固定するため、実施の形態1に比べ、コストの低減を達成することができる。   According to the second embodiment, the effect based on the first embodiment is obtained, and the first conductors 204a and 204b and the second conductor 206 are fixed to the printed circuit board 201 by the rivets 600, 601, and 602. Compared to the first embodiment, cost reduction can be achieved.

実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る絶縁型DC/DCコンバータ装置について説明する。実施の形態1あるいは実施の形態2においては、端子台部材205によって第1の導体204a、204bとトランス107の二次側巻線110、109との接続を構成する形態について説明したが、実施の形態3は端子台部材205を用いない場合を説明するものである。
Embodiment 3 FIG.
Next, an insulated DC / DC converter device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. In the first embodiment or the second embodiment, the connection between the first conductors 204a and 204b and the secondary windings 110 and 109 of the transformer 107 is described by the terminal block member 205. Form 3 explains the case where the terminal block member 205 is not used.

図8は、実施の形態3に係る絶縁型DC/DCコンバータ装置を説明する図で、端子台部材を用いない場合の、トランス107と二次側整流素子111の接続部分の構造の一部を示す断面図である。
図8において、符号800はねじ部を示し、このねじ部800は第1の導体204aにバーリングタップ加工を施すことによって形成されている。なお、その他の構成は実施の形態1もしくは実施の形態2と同様であり、図8中に同一符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 8 is a diagram for explaining the isolated DC / DC converter device according to the third embodiment, and shows a part of the structure of the connection portion between the transformer 107 and the secondary side rectifying element 111 when the terminal block member is not used. It is sectional drawing shown.
In FIG. 8, the code | symbol 800 shows a thread part, and this thread part 800 is formed by giving a burring tap process to the 1st conductor 204a. Other configurations are the same as those in the first embodiment or the second embodiment, and the description thereof is omitted by giving the same reference numerals in FIG.

実施の形態3によれば、実施の形態1に基づく効果が得られるとともに、第1の導体204aにバーリングタップ加工を施すことによってねじ部800を形成したので、実施の形態1あるいは実施の形態2に比べ、部品点数を減らすことでコストの削減を達成することができる。   According to the third embodiment, the effect based on the first embodiment is obtained, and the threaded portion 800 is formed by performing burring tap processing on the first conductor 204a. Therefore, the first embodiment or the second embodiment. Compared with, cost reduction can be achieved by reducing the number of parts.

また、第1の導体204aが端子台の役割を担うことで部品点数が削減でき、コストを削減することができる。   Further, since the first conductor 204a serves as a terminal block, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced.

以上、この発明の実施の形態1乃至実施の形態3について説明したが、これらの実施の形態により発明が限定されるものではなく、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。例えば,二次側の整流素子にダイオードを用いたダイオード整流方式であっても、この発明と同様に整流素子をプリント基板に実装する構成が考えられ、その場合であってもこの発明の効果は
有効である。
As mentioned above, although Embodiment 1 thru | or Embodiment 3 of this invention was demonstrated, invention is not limited by these embodiments, In the range of the invention, each embodiment is combined, The embodiment can be changed or omitted as appropriate. For example, even in a diode rectification method using a diode as a rectifier on the secondary side, a configuration in which a rectifier is mounted on a printed circuit board as in the present invention can be considered. It is valid.

100 フルブリッジ回路
101、102、103、104 スイッチング素子
105 入力コンデンサ
106 共振コイル
107 トランス
108 一次側巻線
109、110 二次側巻線
111 二次側整流回路
112、113、114、115 MOSFET
116 平滑コイル
117 出力コンデンサ
118 平滑回路
200 インサート成形部材
201 プリント基板
201a 開口部
202 磁性体コア
202a E型コア
202b I型コア
203 筐体
204a、204b 第1の導体
205 端子台部材
206 第2の導体
207、208、209、210、211 ねじ
300、301、400、401、500、501 ランド
600、601、602 リベット
800 ねじ部
A、B 入力端子
C、D 出力端子
G1、G2、G3 GND接続箇所
100 Full bridge circuit 101, 102, 103, 104 Switching element 105 Input capacitor 106 Resonant coil 107 Transformer 108 Primary side winding 109, 110 Secondary side winding 111 Secondary side rectifier circuit 112, 113, 114, 115 MOSFET
116 Smoothing coil 117 Output capacitor 118 Smoothing circuit 200 Insert molding member 201 Printed circuit board 201a Opening 202 Magnetic core 202a E-type core 202b I-type core 203 Cases 204a and 204b First conductor 205 Terminal block member 206 Second conductor 207, 208, 209, 210, 211 Screw 300, 301, 400, 401, 500, 501 Land 600, 601, 602 Rivet 800 Screw part A, B Input terminal C, D Output terminal G1, G2, G3 GND connection location

Claims (11)

高圧側一次巻線と低圧側二次巻線とを有するトランスと、
第1及び第2の出力端子と制御端子とを有し、前記トランスによって生成される交流を直流に変換するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を制御する制御信号を生成し、前記制御端子に入力する制御回路を搭載したプリント基板と、
前記トランスと、前記スイッチング素子と、前記プリント基板とを固定する筐体と、
を備えた絶縁型スイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子の前記第1の出力端子と前記低圧側二次巻線とを電気的に接続する第1の導体と、前記スイッチング素子の前記第2の出力端子と前記筐体とを電気的に接続する第2の導体とを備え、
前記スイッチング素子と前記第1の導体との接続、および前記スイッチング素子と前記第2の導体との接続が、前記プリント基板上のパターンを介して接続されることを特徴とする絶縁型スイッチング電源装置。
A transformer having a high-voltage side primary winding and a low-voltage side secondary winding;
A switching element having first and second output terminals and a control terminal, which converts alternating current generated by the transformer into direct current;
A printed circuit board equipped with a control circuit that generates a control signal for controlling the switching element and inputs the control signal to the control terminal;
A housing for fixing the transformer, the switching element, and the printed circuit board;
In an insulated switching power supply device comprising:
A first conductor that electrically connects the first output terminal of the switching element and the low-voltage secondary winding, and the second output terminal of the switching element and the housing are electrically connected. A second conductor to be connected,
Insulated switching power supply device characterized in that connection between said switching element and said first conductor and connection between said switching element and said second conductor are connected via a pattern on said printed circuit board .
前記第1の導体と前記第2の導体は、樹脂によって絶縁を保ちつつ一体の部材として成形されることを特徴とする請求項1に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   2. The insulated switching power supply device according to claim 1, wherein the first conductor and the second conductor are formed as an integral member while maintaining insulation with resin. 前記第1の導体と前記第2の導体の少なくともいずれか一方は、前記プリント基板に対して固定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   3. The insulated switching power supply device according to claim 1, wherein at least one of the first conductor and the second conductor is fixed to the printed circuit board. 4. 前記第2の導体は、前記筐体に対して固定されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   The insulated switching power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second conductor is fixed to the housing. 前記第2の導体は、前記筐体に対して前記プリント基板と共締めで固定されていることを特徴とする請求項4に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   The insulated switching power supply device according to claim 4, wherein the second conductor is fixed to the casing together with the printed circuit board. 前記高圧側一次巻線に交流を印加するインバータ回路と、該高圧側一次巻線と該インバータ回路とを電気的に接続する第3の導体を備え、該第3の導体は、前記第1の導体と前記第2の導体の一体化部材と一体化されていることを特徴とする請求項2〜5の何れか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   An inverter circuit that applies an alternating current to the high-voltage side primary winding; and a third conductor that electrically connects the high-voltage side primary winding and the inverter circuit. The insulated switching power supply device according to any one of claims 2 to 5, wherein the insulating switching power supply device is integrated with an integrated member of a conductor and the second conductor. 端子台部材を備えるとともに、前記低圧側二次巻線を第1及び第2の巻線で構成し、該第1及び第2の巻線を前記プリント基板の上下に配置し、前記第1及び第2の巻線と前記第1の導体との接続のうちの少なくとも1つは、前記端子台部材と共締めされることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   A terminal block member; and the low-voltage secondary winding is composed of first and second windings, and the first and second windings are arranged above and below the printed circuit board. The insulation according to claim 1, wherein at least one of the connection between the second winding and the first conductor is fastened together with the terminal block member. Type switching power supply. 前記端子台部材を前記スイッチング素子と前記トランスとの中間部に配置し、前記プリント基板と前記端子台部材に形成されるめねじ部分とが重なる箇所の前記プリント基板に開口部を設けることを特徴とする請求項7に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   The terminal block member is disposed in an intermediate portion between the switching element and the transformer, and an opening is provided in the printed board where the printed board and a female screw portion formed in the terminal block member overlap. The insulated switching power supply device according to claim 7. 前記端子台部材が、少なくとも3つの端子台部分を備え、そのうちの1つの上面高さが他の2つの上面高さより高いことを特徴とする請求項7又は8に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   The insulated switching power supply device according to claim 7 or 8, wherein the terminal block member includes at least three terminal block portions, and the height of one upper surface thereof is higher than the height of the other two upper surfaces. 前記第1の出力端子と前記第1の導体とを電気的に接続する前記プリント基板上の第1のパターンと、前記第2の出力端子と前記第2の導体とを電気的に接続する前記プリント基板上の第2のパターンの少なくとも一方において、ソルダレジストを塗布しないことを
特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
The first pattern on the printed circuit board that electrically connects the first output terminal and the first conductor, and the second pattern that electrically connects the second output terminal and the second conductor. The insulated switching power supply device according to any one of claims 1 to 9, wherein a solder resist is not applied to at least one of the second patterns on the printed circuit board.
前記第1の導体にめねじ部を形成し、該めねじ部に前記低圧側二次巻線を接続することを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置。   The insulated switching power supply according to any one of claims 1 to 6, wherein a female screw part is formed in the first conductor, and the low-voltage secondary winding is connected to the female screw part. apparatus.
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