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JP2015198566A - Dc/dc converter - Google Patents

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JP2015198566A
JP2015198566A JP2014077209A JP2014077209A JP2015198566A JP 2015198566 A JP2015198566 A JP 2015198566A JP 2014077209 A JP2014077209 A JP 2014077209A JP 2014077209 A JP2014077209 A JP 2014077209A JP 2015198566 A JP2015198566 A JP 2015198566A
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converter
switching elements
circuit
choke coil
terminal
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JP2014077209A
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徹 岩島
Toru Iwashima
徹 岩島
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC/DC converter capable of reducing a radiation electromagnetic field to the outside by canceling a magnetic flux generated in a loop circuit where a current is varied.SOLUTION: A DC/DC converter includes switching elements S3 and S4 and a choke coil L and boosts or drops an inputted DC voltage by turning on/turning off the switching elements S3 and S4. The DC/DC converter includes the two switching elements S3 and S4; a drive circuit 4 for simultaneously driving the two switching elements S3 and S4; and two loop-shaped circuit portions (S3, D3, C3) and (S4, C4, D4) in the substantially same shape including the switching elements S3 and S4 and varying currents by turning on/turning off the switching elements S3 and S4. The two circuit portions (S3, D3, C3) and (S4, C4, D4) are overlapped while being insulated so as to mutually cancel magnetic fluxes generated by currents circulating thereto.

Description

本発明は、スイッチング素子及びチョークコイルを備え、スイッチング素子がオン/オフすることにより、入力された直流電圧を昇圧又は降圧するDC/DCコンバータに関するものである。   The present invention relates to a DC / DC converter that includes a switching element and a choke coil, and that steps up or down an input DC voltage by turning on / off the switching element.

図5は、従来の昇圧型のDC/DCコンバータの概略構成例を示す回路図である。
このDC/DCコンバータは、マイナス端子が接地された直流電源3のプラス端子に、チョークコイルLの一方の端子が接続され、チョークコイルLの他方の端子は、NチャネルMOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)S1のドレイン、及びダイオードD1のアノードに接続されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration example of a conventional step-up DC / DC converter.
In this DC / DC converter, one terminal of the choke coil L is connected to the plus terminal of the DC power supply 3 with the minus terminal grounded, and the other terminal of the choke coil L is connected to an N-channel MOSFET (metal oxide semiconductor electric field). (Effect transistor) connected to the drain of S1 and the anode of diode D1.

FETS1のソースは接地され、ダイオードD1のカソードは、コンデンサC1のプラス端子に接続され、コンデンサC1のマイナス端子は接地されている。FETS1のゲートは、スイッチング制御回路4によりオン/オフ制御される。
このDC/DCコンバータの出力は、コンデンサC1の両端電圧として負荷Rに与えられる。
The source of the FET S1 is grounded, the cathode of the diode D1 is connected to the plus terminal of the capacitor C1, and the minus terminal of the capacitor C1 is grounded. The gate of the FET S1 is ON / OFF controlled by the switching control circuit 4.
The output of the DC / DC converter is given to the load R as a voltage across the capacitor C1.

このような構成の昇圧型DC/DCコンバータでは、PWM(Pulse Width Modulation)制御により、FETS1がオンになっているとき、負荷Rを経由しない大電流がチョークコイルLに流れてエネルギーが蓄えられる。
次いで、FETS1がオフになると、負荷Rを経由する電流がチョークコイルL及びダイオードD1に流れるが、これによる出力電圧は、直流電源3の出力電圧と略等しい。一方、チョークコイルLに蓄えられていたエネルギーによる電流も流れて、これによる電圧が直流電源3の出力電圧に重畳されて、ダイオードD1から出力される。
In the step-up DC / DC converter having such a configuration, when the FET S1 is turned on by PWM (Pulse Width Modulation) control, a large current that does not pass through the load R flows into the choke coil L to store energy.
Next, when the FET S1 is turned off, a current passing through the load R flows through the choke coil L and the diode D1, and the output voltage thereby is substantially equal to the output voltage of the DC power supply 3. On the other hand, a current due to the energy stored in the choke coil L also flows, and the resulting voltage is superimposed on the output voltage of the DC power supply 3 and output from the diode D1.

FETS1がオフのときの出力電圧とオンのときの出力電圧とは、コンデンサC1により平滑されて負荷Rに与えられる。
負荷Rに与えられる出力電圧は、PWM制御のデューティ比(FETS1のオン時間/(オン時間+オフ時間))で定められる。
The output voltage when the FETS1 is off and the output voltage when the FETS1 is on are smoothed by the capacitor C1 and applied to the load R.
The output voltage applied to the load R is determined by the duty ratio of PWM control (ON time of FETS1 / (ON time + OFF time)).

図6は、従来の降圧型のDC/DCコンバータの概略構成例を示す回路図である。
このDC/DCコンバータは、マイナス端子が接地された直流電源3のプラス端子に、NチャネルMOSFETS2のドレイン、及びフィルタコンデンサC2のプラス端子が接続され、フィルタコンデンサC2のマイナス端子は接地されている。FETS2のソースは、ダイオードD2のカソード、及びチョークコイルLの一方の端子に接続されている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration example of a conventional step-down DC / DC converter.
In this DC / DC converter, the drain of the N-channel MOSFET S2 and the plus terminal of the filter capacitor C2 are connected to the plus terminal of the DC power source 3 whose minus terminal is grounded, and the minus terminal of the filter capacitor C2 is grounded. The source of the FET S2 is connected to the cathode of the diode D2 and one terminal of the choke coil L.

FETS2のゲートは、スイッチング制御回路5によりオン/オフ制御される。ダイオードD2のアノードは接地され、チョークコイルLの他方の端子は、負荷Rのプラス端子に接続され、負荷Rのマイナス端子は接地されている。
このDC/DCコンバータの出力は、チョークコイルLの他方の端子から負荷Rに与えられる。
The gate of the FET S2 is ON / OFF controlled by the switching control circuit 5. The anode of the diode D2 is grounded, the other terminal of the choke coil L is connected to the plus terminal of the load R, and the minus terminal of the load R is grounded.
The output of the DC / DC converter is given to the load R from the other terminal of the choke coil L.

このような構成の降圧型DC/DCコンバータでは、PWM制御により、FETS2がオン/オフするとき、デューティ比(FETS2のオン時間/(オン時間+オフ時間))に応じた出力電圧が、チョークコイルLで平滑されて、負荷Rに与えられる。   In the step-down DC / DC converter having such a configuration, when FETS2 is turned on / off by PWM control, the output voltage corresponding to the duty ratio (ON time of FETS2 / (on time + off time)) is a choke coil. Smoothed at L and applied to load R.

特許文献1には、放射する磁気ノイズが低減される車載用電子制御装置が開示されている。スイッチング素子、チョークコイル、出力コンデンサ及びフィルタコンデンサによる電流ループが形成されており、この電流ループは、チョークコイルから発生する磁束の磁束方向に対して反対方向の磁束方向を有する磁束を発生させる。これにより、チョークコイルから発生する磁束と電流ループから発生する磁束とが打消し合い、チョークコイルから発生する磁束を低減できる。   Patent Document 1 discloses an in-vehicle electronic control device in which radiated magnetic noise is reduced. A current loop is formed by the switching element, the choke coil, the output capacitor, and the filter capacitor. The current loop generates a magnetic flux having a magnetic flux direction opposite to the magnetic flux direction of the magnetic flux generated from the choke coil. Thereby, the magnetic flux generated from the choke coil and the magnetic flux generated from the current loop cancel each other, and the magnetic flux generated from the choke coil can be reduced.

特開2009−177998号公報JP 2009-177998 A

上述した従来のDC/DCコンバータでは、FETS1,S2がオン/オフすることにより、電流が変動するループ回路が形成され、これによる放射電磁界が発生するという問題がある。
このような問題を解決する為に、特許文献1に開示されたような車載用電子制御装置が提案されているが、電流ループとチョークコイルとが発生させる各磁束は、強度分布が大きく異なり、完全には打消し合うことが不可能である。そもそも、通常、大きな変動電流が流れる電流ループにチョークコイルは含まれず、磁束を発生させるタイミングが異なる。
The conventional DC / DC converter described above has a problem that a loop circuit in which a current fluctuates is formed by turning on / off the FETs S1 and S2, and a radiated electromagnetic field is generated thereby.
In order to solve such a problem, an in-vehicle electronic control device as disclosed in Patent Document 1 has been proposed, but each magnetic flux generated by the current loop and the choke coil has a greatly different intensity distribution, It is impossible to completely cancel each other. In the first place, a choke coil is usually not included in a current loop through which a large fluctuation current flows, and the timing for generating a magnetic flux is different.

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、電流が変動するループ回路で発生する磁束が打消され、外部への放射電磁界を低減することができるDC/DCコンバータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a DC / DC converter capable of canceling out magnetic flux generated in a loop circuit in which current fluctuates and reducing an electromagnetic field radiated to the outside. The purpose is to do.

第1発明に係るDC/DCコンバータは、スイッチング素子及びチョークコイルを備え、該スイッチング素子がオン/オフすることにより、入力された直流電圧を昇圧又は降圧するDC/DCコンバータにおいて、2つの前記スイッチング素子と、該2つのスイッチング素子を同時的に駆動する駆動回路と、前記スイッチング素子を含み、該スイッチング素子がオン/オフすることにより、電流が変動する略同形ループ状の2つの回路部分とを備え、それぞれに通流する電流による磁束が互いに相殺されるように、前記2つの回路部分を絶縁して重ねてあることを特徴とする。   A DC / DC converter according to a first aspect of the present invention includes a switching element and a choke coil. In the DC / DC converter that steps up or down an input DC voltage by turning on / off the switching element, An element, a drive circuit that drives the two switching elements simultaneously, and two circuit parts that include the switching element and have substantially the same loop shape in which the current varies when the switching element is turned on / off. And the two circuit parts are insulated and overlapped so that magnetic fluxes caused by currents flowing through each of the two circuit parts cancel each other.

このDC/DCコンバータでは、スイッチング素子及びチョークコイルを備え、スイッチング素子がオン/オフすることにより、入力された直流電圧を昇圧又は降圧する。駆動回路が、2つのスイッチング素子を同時的に駆動し、スイッチング素子を含む略同形ループ状の2つの回路部分は、スイッチング素子がオン/オフすることにより、電流が変動する。略同形ループ状の2つの回路部分は、それぞれに通流する電流による磁束が互いに相殺されるように、絶縁して重ねてある。   This DC / DC converter includes a switching element and a choke coil. When the switching element is turned on / off, the input DC voltage is boosted or lowered. The drive circuit drives the two switching elements simultaneously, and the current of the two circuit parts having substantially the same loop shape including the switching elements is changed by turning on / off the switching elements. The two circuit portions having substantially the same loop shape are insulated and overlapped so that magnetic fluxes caused by currents flowing through the circuit portions cancel each other.

第2発明に係るDC/DCコンバータは、前記2つの回路部分は、複数のスルーホールを有する基板の表裏面にそれぞれ実装され、必要に応じて前記スルーホールを通じて接続されていることを特徴とする。   The DC / DC converter according to the second invention is characterized in that the two circuit portions are respectively mounted on the front and back surfaces of a substrate having a plurality of through holes, and are connected through the through holes as necessary. .

このDC/DCコンバータでは、複数のスルーホールを有する基板の表裏面に略同形ループ状の2つの回路部分がそれぞれ実装され、2つの回路部分は、必要に応じてスルーホールを通じて接続されている。   In this DC / DC converter, two circuit parts having substantially the same loop shape are respectively mounted on the front and back surfaces of a substrate having a plurality of through holes, and the two circuit parts are connected through the through holes as necessary.

本発明に係るDC/DCコンバータによれば、電流が変動するループ回路で発生する磁束が打消され、外部への放射電磁界を低減することができるDC/DCコンバータを実現することができる。また、ループ回路のループ面積を小さくしなければならない要請が緩和されるので、素子同士を離間させて実装することが可能となり、放熱設計が容易となる。   According to the DC / DC converter according to the present invention, it is possible to realize a DC / DC converter capable of canceling the magnetic flux generated in the loop circuit in which the current fluctuates and reducing the radiated electromagnetic field to the outside. In addition, since the demand for reducing the loop area of the loop circuit is eased, it is possible to mount the elements apart from each other, and the heat radiation design is facilitated.

本発明に係るDC/DCコンバータの実施の形態の要部構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structure of embodiment of the DC / DC converter which concerns on this invention. 図1に示すDC/DCコンバータの破線内を基板に実装した形態例を透視して模式的に示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view schematically showing a configuration example in which the inside of a broken line of the DC / DC converter shown in FIG. 1 is mounted on a substrate. 本発明に係るDC/DCコンバータの実施の形態の要部構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structure of embodiment of the DC / DC converter which concerns on this invention. 図3に示すDC/DCコンバータの破線内を基板に実装した形態例を透視して模式的に示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view schematically showing a configuration example in which the inside of a broken line of the DC / DC converter shown in FIG. 3 is mounted on a substrate. 従来のDC/DCコンバータの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the conventional DC / DC converter. 従来のDC/DCコンバータの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the conventional DC / DC converter.

以下に、本発明に係るDC/DCコンバータをその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明に係るDC/DCコンバータの実施の形態1の要部構成を示す回路図である。
この昇圧型のDC/DCコンバータは、マイナス端子が接地された直流電源3のプラス端子に、チョークコイルLの一方の端子が接続され、チョークコイルLの他方の端子は、NチャネルMOSFET(スイッチング素子)S3,S4の各ドレイン、及びダイオードD3,D4の各アノードに接続されている。
Hereinafter, a DC / DC converter according to the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main configuration of a DC / DC converter according to Embodiment 1 of the present invention.
In this step-up DC / DC converter, one terminal of a choke coil L is connected to a plus terminal of a DC power supply 3 whose negative terminal is grounded, and the other terminal of the choke coil L is an N-channel MOSFET (switching element). ) It is connected to each drain of S3 and S4 and each anode of diodes D3 and D4.

FETS3,S4の各ソースは接地され、ダイオードD3,D4の各カソードは、コンデンサC3,C4の各プラス端子に接続され、コンデンサC3,C4の各マイナス端子は接地されている。FETS3,S4の各ゲートは、スイッチング制御回路(駆動回路)4により同時的にオン/オフ制御される。
このDC/DCコンバータの出力は、コンデンサC3,C4の各両端電圧として負荷Rに与えられる。
尚、入力端子(チョークコイルLの一方の端子)及び接地端子間にフィルタコンデンサを接続しても良い。
The sources of the FETs S3 and S4 are grounded, the cathodes of the diodes D3 and D4 are connected to the plus terminals of the capacitors C3 and C4, and the minus terminals of the capacitors C3 and C4 are grounded. The gates of the FETs S3 and S4 are simultaneously ON / OFF controlled by a switching control circuit (drive circuit) 4.
The output of this DC / DC converter is given to the load R as the voltage across each of the capacitors C3 and C4.
A filter capacitor may be connected between the input terminal (one terminal of the choke coil L) and the ground terminal.

図2は、図1に示すDC/DCコンバータの破線内を、表面1及び裏面2を有し、スル―ホールH1〜H5を有する基板に実装した形態例を透視して模式的に示す模式図である。ここでは、理解し易くする為、基板1,2の厚さ方向を拡大して示してある。
このDC/DCコンバータは、基板の表面1に、高圧側電線9及び接地電線10を適長離隔させて平行に配設してあり、基板の裏面2に、接地電線11及び高圧側電線12を適長離隔させて平行に配設してある。高圧側電線9及び接地電線11、並びに接地電線10及び高圧側電線12は、それぞれ基板の表面1及び裏面2で近接して配設してある。
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a configuration example in which the inside of a broken line of the DC / DC converter shown in FIG. 1 is mounted on a substrate having a front surface 1 and a back surface 2 and having through holes H1 to H5. It is. Here, for easy understanding, the thickness direction of the substrates 1 and 2 is shown enlarged.
In this DC / DC converter, a high-voltage side electric wire 9 and a grounding electric wire 10 are arranged in parallel on the front surface 1 of the substrate while being separated by an appropriate length, and a grounding wire 11 and a high-voltage side electric wire 12 are arranged on the back surface 2 of the substrate. They are arranged in parallel at an appropriate distance. The high-voltage side electric wire 9 and the grounding electric wire 11 and the grounding electric wire 10 and the high-voltage side electric wire 12 are arranged close to each other on the front surface 1 and the back surface 2 of the substrate.

高圧側電線9の一方の端部(チョークコイルLの他方の端子)から、分岐線がスルーホールH1を貫通して裏面2側を引回されて、高圧側電線12の一方の端部に接続され、高圧側電線12の他方の端部から、分岐線が、接地電線11付近まで引回された後、スルーホールH3を貫通して、高圧側電線9の他方の端部(コンデンサC3のプラス端子)に接続されている。   From one end of the high-voltage side electric wire 9 (the other terminal of the choke coil L), a branch line passes through the through hole H1 and is routed on the back surface 2 side to connect to one end of the high-voltage side electric wire 12. After the branch line is routed from the other end of the high-voltage side electric wire 12 to the vicinity of the grounding electric wire 11, it passes through the through hole H3 and the other end of the high-voltage side electric wire 9 (plus the capacitor C3) Terminal).

接地電線10の一方の端部から、分岐線がスルーホールH2を貫通して裏面2側を引回されて、接地電線11の一方の端部に接続され、接地電線11の他方の端部から、分岐線が、高圧側電線12付近まで引回された後、スルーホールH4を貫通して、接地電線10の他方の端部(コンデンサC3のマイナス端子)に接続されている。
スイッチング制御回路4の制御電線は、FETS3のゲートに接続されると共に、表面1を高圧側電線9付近まで引回された後、スルーホールH5を貫通して、裏面2に実装されたFETS4のゲートに接続されている。
From one end of the ground wire 10, the branch line passes through the through-hole H 2, is routed on the back surface 2 side, is connected to one end of the ground wire 11, and is connected to the other end of the ground wire 11. After the branch line is routed to the vicinity of the high-voltage side electric wire 12, it passes through the through hole H4 and is connected to the other end of the ground wire 10 (the negative terminal of the capacitor C3).
The control wire of the switching control circuit 4 is connected to the gate of the FET S3, and after the front surface 1 is routed to the vicinity of the high-voltage side wire 9, the gate of the FET S4 mounted on the back surface 2 passes through the through hole H5. It is connected to the.

このような高圧側電線9、接地電線11、高圧側電線12及び接地電線10の配線に則して、チョークコイルL、FETS3、ダイオードD3、コンデンサC3及びスイッチング制御回路4が基板の表面1に実装され、FETS4、ダイオードD4及びコンデンサC4が基板の裏面2に実装されている。
これにより、FETS3、ダイオードD3及びコンデンサC3により形成されるループ回路、並びにFETS4、ダイオードD4及びコンデンサC4により形成されるループ回路を、それぞれ基板の表面1及び裏面2で略同形状に重ねて実装することができ、また、各ループ回路に流れる電流を互いに逆向きにすることができる。
The choke coil L, FETS3, diode D3, capacitor C3, and switching control circuit 4 are mounted on the surface 1 of the substrate in accordance with the wiring of the high-voltage side wire 9, the ground wire 11, the high-voltage side wire 12, and the ground wire 10. FETS4, diode D4, and capacitor C4 are mounted on the back surface 2 of the substrate.
As a result, the loop circuit formed by the FET S3, the diode D3, and the capacitor C3, and the loop circuit formed by the FET S4, the diode D4, and the capacitor C4 are mounted so as to overlap each other on the front surface 1 and the back surface 2 of the substrate. In addition, the currents flowing through the respective loop circuits can be reversed.

以下に、このような構成の昇圧型のDC/DCコンバータの動作の例を説明する。
このDC/DCコンバータは、PWM制御により、FETS3,S4がオンになっているとき、負荷Rを経由しない大電流がチョークコイルLに流れてエネルギーが蓄えられる。
次いで、FETS3,S4がオフになると、負荷Rを経由する電流がチョークコイルL及びダイオードD3,D4に流れるが、これによる出力電圧は、直流電源3の出力電圧と略等しい。一方、チョークコイルLに蓄えられていたエネルギーによる電流も流れて、これによる電圧が直流電源3の出力電圧に重畳されて、ダイオードD3,D4から出力される。
Hereinafter, an example of the operation of the step-up DC / DC converter having such a configuration will be described.
In the DC / DC converter, when FETs S3 and S4 are turned on by PWM control, a large current that does not pass through the load R flows into the choke coil L and energy is stored.
Next, when the FETs S3 and S4 are turned off, a current passing through the load R flows through the choke coil L and the diodes D3 and D4. The output voltage thereby is substantially equal to the output voltage of the DC power supply 3. On the other hand, a current due to the energy stored in the choke coil L also flows, and the resulting voltage is superimposed on the output voltage of the DC power supply 3 and output from the diodes D3 and D4.

FETS3,S4がオフのときの出力電圧とオンのときの出力電圧とは、コンデンサC3,C4により平滑されて負荷Rに与えられる。
負荷Rに与えられる出力電圧は、PWM制御のデューティ比(FETS3,S4のオン時間/(オン時間+オフ時間))で定められる。
FETS3,S4がオン/オフする際、FETS3、ダイオードD3、コンデンサC3のループ回路、並びにFETS4、ダイオードD4及びコンデンサC4のループ回路にそれぞれ流れる電流が変動し、この電流変動による電磁波がそれぞれ放射される。
The output voltage when the FETs S3 and S4 are off and the output voltage when the FETs S3 and S4 are on are smoothed by the capacitors C3 and C4 and applied to the load R.
The output voltage applied to the load R is determined by the duty ratio of PWM control (ON time of FETS3, S4 / (ON time + OFF time)).
When the FETs S3 and S4 are turned on / off, the currents flowing through the loop circuit of the FETS3, the diode D3, and the capacitor C3, and the loop circuit of the FETS4, the diode D4, and the capacitor C4 change, and electromagnetic waves due to the current change are radiated. .

このとき、各ループ回路は、それぞれ基板の表面1及び裏面2で略同形状に重なるように実装してあり、また、各ループ回路に流れる電流を互いに逆向きにしてあるので、各ループより放射される各電磁波は、強度が略同じで互いに逆向きとなり、互いに打消し合って、DC/DCコンバータの外部へ放射される電磁波は低減される。   At this time, each loop circuit is mounted on the front surface 1 and the back surface 2 of the substrate so as to overlap each other in substantially the same shape, and the currents flowing in each loop circuit are opposite to each other. The electromagnetic waves to be applied are substantially the same in strength and opposite to each other, cancel each other, and reduce the electromagnetic waves radiated to the outside of the DC / DC converter.

(実施の形態2)
図3は、本発明に係るDC/DCコンバータの実施の形態2の要部構成を示す回路図である。
この降圧型のDC/DCコンバータは、マイナス端子が接地された直流電源3のプラス端子に、NチャネルMOSFET(スイッチング素子)S5,S6の各ドレイン、及びフィルタコンデンサC5,C6の各プラス端子が接続され、フィルタコンデンサC5,C6の各マイナス端子は接地されている。FETS5,S6の各ソースは、ダイオードD5,D6の各カソード、及びチョークコイルLの一方の端子に接続されている。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a circuit diagram showing the main configuration of the second embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.
In this step-down DC / DC converter, the drains of N-channel MOSFETs (switching elements) S5 and S6 and the plus terminals of filter capacitors C5 and C6 are connected to the plus terminal of the DC power source 3 whose minus terminal is grounded. The negative terminals of the filter capacitors C5 and C6 are grounded. Each source of the FETs S5 and S6 is connected to each cathode of the diodes D5 and D6 and one terminal of the choke coil L.

FETS5,S6の各ゲートは、スイッチング制御回路(駆動回路)5によりオン/オフ制御される。ダイオードD5,D6の各アノードは接地され、チョークコイルLの他方の端子は、負荷Rのプラス端子に接続され、負荷Rのマイナス端子は接地されている。
このDC/DCコンバータの出力は、チョークコイルLの他方の端子から負荷Rに与えられる。
尚、DC/DCコンバータの出力端子(チョークコイルLの他方の端子)及び接地端子間に、平滑コンデンサを接続しても良い。
The gates of the FETs S5 and S6 are on / off controlled by a switching control circuit (drive circuit) 5. The anodes of the diodes D5 and D6 are grounded, the other terminal of the choke coil L is connected to the plus terminal of the load R, and the minus terminal of the load R is grounded.
The output of the DC / DC converter is given to the load R from the other terminal of the choke coil L.
A smoothing capacitor may be connected between the output terminal of the DC / DC converter (the other terminal of the choke coil L) and the ground terminal.

図4は、図3に示すDC/DCコンバータの破線内を、表面7及び裏面8を有し、スル―ホールH6〜H10を有する基板に実装した形態例を透視して模式的に示す模式図である。ここでは、理解し易くする為、基板7,8の厚さ方向を拡大して示してある。
このDC/DCコンバータは、基板の表面7に、高圧側電線13及び接地電線14を適長離隔させて平行に配設してあり、基板の裏面8に、接地電線15及び高圧側電線16を適長離隔させて平行に配設してある。高圧側電線13及び接地電線15、並びに接地電線14及び高圧側電線16は、それぞれ基板の表面7及び裏面8で近接して配設してある。
FIG. 4 is a schematic view schematically showing a configuration example in which the inside of the broken line of the DC / DC converter shown in FIG. 3 is mounted on a substrate having a front surface 7 and a back surface 8 and having through holes H6 to H10. It is. Here, in order to facilitate understanding, the thickness direction of the substrates 7 and 8 is shown enlarged.
In the DC / DC converter, a high-voltage side electric wire 13 and a grounding electric wire 14 are arranged in parallel with an appropriate distance from each other on the surface 7 of the substrate, and a grounding wire 15 and a high-voltage side electric wire 16 are arranged on the back surface 8 of the substrate. They are arranged in parallel at an appropriate distance. The high-voltage side electric wire 13 and the grounding electric wire 15 and the grounding electric wire 14 and the high-voltage side electric wire 16 are arranged close to each other on the front surface 7 and the rear surface 8 of the substrate.

高圧側電線13の一方の端部(フィルタコンデンサC5のプラス端子)から、分岐線がスルーホールH6を貫通して裏面8側を引回されて、高圧側電線16の一方の端部に接続され、高圧側電線16の他方の端部から、分岐線が、接地電線15付近まで引回された後、スルーホールH8を貫通して、高圧側電線13の他方の端部(チョークコイルLの一方の端子)に接続されている。   From one end of the high-voltage side electric wire 13 (plus terminal of the filter capacitor C5), the branch line passes through the through hole H6 and is routed to the back surface 8 side, and is connected to one end of the high-voltage side electric wire 16. After the branch line is routed from the other end of the high-voltage side electric wire 16 to the vicinity of the grounding electric wire 15, the other end of the high-voltage side electric wire 13 (one of the choke coils L) passes through the through hole H8. Terminal).

接地電線14の一方の端部から、分岐線がスルーホールH7を貫通して裏面8側を引回されて、接地電線15の一方の端部に接続され、接地電線15の他方の端部から、分岐線が、高圧側電線16付近まで引回された後、スルーホールH9を貫通して、接地電線14の他方の端部に接続されている。
スイッチング制御回路5の制御電線は、FETS5のゲートに接続されると共に、スルーホールH10を貫通して、裏面8に実装されたFETS6のゲートに接続されている。
From one end of the ground wire 14, the branch line passes through the through hole H 7, is routed on the back surface 8 side, is connected to one end of the ground wire 15, and is connected to the other end of the ground wire 15. After the branch line is routed to the vicinity of the high-voltage side electric wire 16, it passes through the through hole H <b> 9 and is connected to the other end of the ground wire 14.
The control electric wire of the switching control circuit 5 is connected to the gate of the FET S5 and is connected to the gate of the FET S6 mounted on the back surface 8 through the through hole H10.

このような高圧側電線13、接地電線14、高圧側電線16及び接地電線15の配線に則して、チョークコイルL、FETS5、ダイオードD5、フィルタコンデンサC5及びスイッチング制御回路5が基板の表面7に実装され、FETS6、ダイオードD6及びフィルタコンデンサC6が基板の裏面8に実装されている。
これにより、FETS5、ダイオードD5及びフィルタコンデンサC5により形成されるループ回路、並びにFETS6、ダイオードD6及びフィルタコンデンサC6により形成されるループ回路を、それぞれ基板の表面7及び裏面8で略同形状に重ねて実装することができ、また、各ループ回路に流れる電流を互いに逆向きにすることができる。
The choke coil L, FETS5, diode D5, filter capacitor C5, and switching control circuit 5 are provided on the surface 7 of the substrate in accordance with the wiring of the high-voltage side wire 13, the ground wire 14, the high-voltage side wire 16, and the ground wire 15. The FET S6, the diode D6, and the filter capacitor C6 are mounted on the back surface 8 of the substrate.
As a result, the loop circuit formed by the FET S5, the diode D5 and the filter capacitor C5, and the loop circuit formed by the FET S6, the diode D6 and the filter capacitor C6 are overlapped in substantially the same shape on the front surface 7 and the back surface 8 of the substrate, respectively. The current flowing through each loop circuit can be reversed to each other.

以下に、このような構成の降圧型のDC/DCコンバータの動作の例を説明する。
このDC/DCコンバータは、PWM制御により、FETS5,S6がオン/オフするとき、デューティ比(FETS5,S6のオン時間/(オン時間+オフ時間))に応じた出力電圧が、チョークコイルLで平滑されて、負荷Rに与えられる。
FETS5,S6がオン/オフする際、FETS5、ダイオードD5、フィルタコンデンサC5のループ回路、並びにFETS6、ダイオードD6及びフィルタコンデンサC6のループ回路にそれぞれ流れる電流が変動し、この電流変動による電磁波がそれぞれ放射される。
Hereinafter, an example of the operation of the step-down DC / DC converter having such a configuration will be described.
In this DC / DC converter, when the FETs S5 and S6 are turned on / off by PWM control, the output voltage corresponding to the duty ratio (ON time of the FETS5 and S6 / (on time + off time)) is generated by the choke coil L. Smoothed and applied to the load R.
When the FETs S5 and S6 are turned on / off, the currents flowing in the loop circuit of the FETS5, the diode D5, and the filter capacitor C5, and the loop circuit of the FETS6, the diode D6, and the filter capacitor C6 fluctuate. Is done.

このとき、各ループ回路は、それぞれ基板の表面7及び裏面8で略同形状に重なるように実装してあり、また、各ループ回路に流れる電流を互いに逆向きにしてあるので、各ループより放射される各電磁波は、強度が略同じで互いに逆向きとなり、互いに打消し合って、DC/DCコンバータの外部へ放射される電磁波は低減される。   At this time, each loop circuit is mounted on the front surface 7 and the back surface 8 of the substrate so as to overlap with each other in substantially the same shape, and the currents flowing in each loop circuit are opposite to each other. The electromagnetic waves to be applied are substantially the same in strength and opposite to each other, cancel each other, and reduce the electromagnetic waves radiated to the outside of the DC / DC converter.

1,7 表面(基板)
2,8 裏面(基板)
3 直流電源
4,5 スイッチング制御回路(駆動回路)
9,12,13,16 高圧側電線
10,11,14,15 接地電線
C3,C4 コンデンサ
C5,C6 フィルタコンデンサ
D3〜D6 ダイオード
H1〜H10 スル―ホール
L チョークコイル
R 負荷
S3〜S6 FET(スイッチング素子)
1,7 Surface (substrate)
2,8 Back side (substrate)
3 DC power supply 4, 5 Switching control circuit (drive circuit)
9, 12, 13, 16 High-voltage side wire 10, 11, 14, 15 Ground wire C3, C4 capacitor C5, C6 Filter capacitor D3-D6 Diode H1-H10 Through-hole L Choke coil R Load S3-S6 FET (switching element) )

Claims (2)

スイッチング素子及びチョークコイルを備え、該スイッチング素子がオン/オフすることにより、入力された直流電圧を昇圧又は降圧するDC/DCコンバータにおいて、
2つの前記スイッチング素子と、該2つのスイッチング素子を同時的に駆動する駆動回路と、前記スイッチング素子を含み、該スイッチング素子がオン/オフすることにより、電流が変動する略同形ループ状の2つの回路部分とを備え、それぞれに通流する電流による磁束が互いに相殺されるように、前記2つの回路部分を絶縁して重ねてあることを特徴とするDC/DCコンバータ。
In a DC / DC converter comprising a switching element and a choke coil, and stepping up or down an input DC voltage by turning on / off the switching element.
The two switching elements, a drive circuit that drives the two switching elements simultaneously, and the switching elements, and the switching elements are turned on / off to change two currents in a substantially isomorphous loop shape. A DC / DC converter comprising: a circuit portion, wherein the two circuit portions are insulated and overlapped so that magnetic fluxes caused by currents flowing through the circuit portions cancel each other.
前記2つの回路部分は、複数のスルーホールを有する基板の表裏面にそれぞれ実装され、必要に応じて前記スルーホールを通じて接続されている請求項1記載のDC/DCコンバータ。   2. The DC / DC converter according to claim 1, wherein the two circuit portions are respectively mounted on front and back surfaces of a substrate having a plurality of through holes, and are connected through the through holes as necessary.
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