JP2003125584A - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型化とコスト削減が図れるＥＭＩ低減構造の
スイッチング電源を提供する。 【解決手段】力率改善回路を構成するギャップ付きチョ
ークコイル１５をフィルタ回路のチョークコイル５とト
ランス２０に対してヒートシンク２７によりシールドす
る。ヒートシンク２７をトランス２０の一次側回路の安
定電位となるラインに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源を整流す
る整流回路と、該整流回路側と入力端子との間に設けら
れた高周波除去用のフィルタ回路と、前記整流回路の出
力側に設けられた力率改善回路と、該力率改善回路の出
力側に設けられ、スイッチング素子によりオンオフされ
るトランスとを備えたスイッチング電源に係り、特に磁
性部品間の干渉の低減構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスイッチング電源においては、力
率改善回路のギャップ付きチョークコイルの漏れ磁束に
より空中に放射される電磁波ノイズによる干渉を入力側
フィルタ回路が受けることを防止し、もって電源ライン
を通して外部に高周波が伝播することを防止するため、
フィルタ回路を金属製シールド部材により覆うことによ
ってシールドして電磁干渉ノイズ（ＥＭＩ）を低減して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記フィルタ回路は、
交流入力ラインに接続されており、グランドに接続され
るシールド部材と交流ラインとの安全上の距離を確保す
る必要があるため、スイッチング電源の小型化が困難で
あるという問題点がある。また、交流ラインとシールド
部材との距離を確保するため、構造が複雑化し、コスト
アップの原因になるという問題点がある。また、フィル
タ回路以外のスイッチング電源の磁性部品（トランスや
チョークコイル）どうしの距離が近くなると、磁性部品
どうしの干渉の問題が生じ、ノイズ発生の原因となる。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑み、小型化とコスト削減が図れるＥＭＩ低減構造のス
イッチング電源を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１のスイッチング
電源は、商用電源を整流する整流回路と、該整流回路側
と入力端子との間に設けられた高周波除去用のフィルタ
回路と、前記整流回路の出力側に設けられた力率改善回
路と、該力率改善回路の出力側に設けられ、スイッチン
グ素子によりオンオフされるトランスとを備えたスイッ
チング電源であって、前記力率改善回路を構成するギャ
ップ付きチョークコイルを少なくとも前記フィルタ回路
のチョークコイルと前記トランスに対してヒートシンク
により電磁シールドすると共に、前記ヒートシンクを前
記トランスの一次側回路の安定電位となるラインに接続
したことを特徴とする。

【０００６】このように、ギャップ付きチョークコイル
により空中に放射される電磁波ノイズをヒートシンクに
よってフィルタ回路に対して遮蔽することにより、フィ
ルタ回路のチョークコイルに対する干渉が防止され、外
部へのノイズの漏れが低減される。また、ギャップ付き
チョークコイルをトランスに対して遮蔽することによ
り、相互の干渉も防止される。また、ヒートシンクを前
記トランスの一次側回路の安定電位となるラインに接続
することにより、ヒートシンクをグランドに接続する場
合に比較し、シールド部材に兼用されるヒートシンクと
他の回路との距離の制約が緩和され、小型化が図れる。

【０００７】請求項２のスイッチング電源は、請求項１
において、前記トランスの主として一次側回路部品を搭
載した基板と、主として前記トランスおよびその二次側
回路部品を搭載した基板とを備え、上記２つの基板を、
搭載部品が互いに向き合うように対面させたことを特徴
とする。

【０００８】このように、主として一次側回路部品、二
次側回路部品を搭載した基板をそれぞれ別々に設けて対
面させれば、基板の広さを小さくすることができる。ま
た、各基板に搭載する部品の高さに応じて、すなわち高
い部品と低い部品とが対向するように組み合わせること
により、全体の高さをそれほど大きくすることなく構成
することができる。

【０００９】請求項３のスイッチング電源は、請求項１
または２において、前記スイッチング電源は冷却用ファ
ンを備えると共に、前記ヒートシンクを導風板として用
いたことを特徴とする。

【００１０】このように、ヒートシンクをファンによる
風流を整流する導風板として用いることにより、乱流が
防止され、チョークコイルの温度上昇が抑制されると共
に、ヒートシンクひいてはヒートシンクに搭載する部品
の温度上昇が抑制される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるスイッチング
電源の一実施の形態を示す回路図である。図１におい
て、１は交流電源が接続される入力端子、２は直流出力
端子である。３は入力端子１に接続された高周波除去用
フィルタ回路であり、インダクタ高周波の出入りを防止
するものである。該フィルタ回路３は、コモンモードチ
ョークコイル４、５とコンデンサ６〜１０とからなる。

【００１２】１１は交流を整流する整流回路、１２、１
３はその出力側に設けられたコンデンサとチョークコイ
ルであり、これらによりローパスフィルタを構成する。

【００１３】１４は力率改善回路であり、この回路１４
は、ギャップ付きチョークコイル１５と、スイッチング
素子１６と、ダイオード１７と、電解コンデンサ１８と
からなる。該力率改善回路１４は、スイッチング素子１
６を例えば７０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚでオンオフさせる
ことにより、整流回路１１の入力側の電流を正弦波に出
来るだけ近づけることにより、無効電流を少なくして入
力電流を極力小さくするものである。

【００１４】２０はＤＣ−ＤＣコンバータを構成するた
めのトランス、２１はそのトランスの一次側に流れる電
流をオンオフさせるスイッチング素子であり、出力端子
２の電圧が一定になるように制御回路（図示せず）によ
り例えば１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚでオンオフ制御す
るものである。トランス２０の二次側回路は、ダイオー
ド２２、２３、チョークコイル２４およびコンデンサ２
５からなる。

【００１５】前記フィルタ回路３のコンデンサ９、１０
間の接続点はフレームグランド２６に接続される。ま
た、前記ギャップ付きチョークコイル１５はシールド２
７により空中に放射される電磁波ノイズを遮蔽され、該
シールド２７は一次側回路の安定電位であるマイナス電
位ライン２９に接続される。

【００１６】図２は本発明のスイッチング電源の外観を
示す分解斜視図、図３はその反対側から見た分解斜視
図、図４はその端版を除いた組み合わせ状態を片側から
見た側面図である。

【００１７】図２〜図４において、３１、３２はスイッ
チング電源のケースを構成する略Ｌ字形金属製フレーム
であり、ねじにより互いに結合される。３３は冷却用フ
ァン３４を取付けた端板であり、前記フレーム３１、３
２の端面にねじにより結合される。前記フレーム３１、
３２の端板３３との対向面には、それぞれ半分の高さに
わたり、通風孔３５を有する端板部３１ａ、３２ａが形
成されている。

【００１８】３６、３７はそれぞれフレーム３１の底板
の上面、フレーム３２の天板の下面に所定の間隔を保持
して間座３９（間隔保持用ねじ筒とねじ）により固定さ
れたプリント基板である。下方のプリント基板３６には
図１に示した主としてトランス２０の一次側回路の構成
部品（フィルタ回路３、力率改善回路１４、電解コンデ
ンサ１８等）が搭載される。上方のプリント基板３７に
は主としてトランス２０とその二次側回路の構成部品
（ダイオード２２、２３やチョークコイル２４および制
御回路用トランス４４等）が搭載される。

【００１９】１５は図１に示した力率改善回路１４のギ
ャップ付きチョークコイルであり、これはプリント基板
３６に固定される。２７ａ、２７ｂはそれぞれ前記プリ
ント基板３６にねじ４０、４１（図４参照）により固定
したヒートシンク、２７ｃはこれらの頂部にねじ４２、
４３により固定したヒートシンクであり、これらのヒー
トシンク２７ａ〜２７ｃにより前記シールド２７を構成
し、該シールド２７により前記ギャップ付きチョークコ
イル１５を覆う。

【００２０】前記ヒートシンク２７ａ、２７ｂの外面に
はそれぞれ前記スイッチング素子２１、１６を固定して
放熱を図る。

【００２１】プリント基板３６には、前記ヒートシンク
２７ｂによって互いにシールドされるようにフィルタ回
路３のチョークコイル４、５と前記力率改善回路１４の
チョークコイル１５を配置する。また、該チョークコイ
ル１５と前記プリント基板３７に固定したトランス２０
とは、チョークコイル１５の上面側に配置したヒートシ
ンク２７ｃにより互いにシールドする。また、トランス
２０と前記チョークコイル４、５とは、それぞれプリン
ト基板３６、３７上の反対側コーナー部寄りに配置して
遠ざけると共に、かつ極力ヒートシンク２７ａ、２７ｃ
が両者間に介在するように配置して両者間の相互干渉を
防止する。

【００２２】上述のように、力率改善回路１４のギャッ
プ付きチョークコイル１５とフィルタ回路３のチョーク
コイル４、５との間にヒートシンクを介在させて遮蔽す
ることにより、フィルタ回路３のチョークコイル４、５
に対するチョークコイル１５からの干渉が防止され、そ
の干渉による入力端子１からの外部へのノイズの漏れが
低減される。また、ギャップ付きチョークコイル１５を
トランス２０に対して遮蔽することにより、相互の干渉
も防止され、誤動作等が防止される。

【００２３】また、シールド２７を前記トランス２０の
一次側回路の安定電位となるライン２９に接続すること
により、シールド２７をフレームグランド２６に接続す
る場合に比較し、シールド２７と他の回路との距離の制
約が緩和され、シールド２７によって前記各磁性部品が
近接配置可能となることと相俟って、さらなる小型化が
図れる。

【００２４】また、２つのプリント基板３６、３７に、
前記トランス２０の主として一次側回路部品と、主とし
て前記トランス２０およびその二次側回路部品とを分離
して搭載してそれぞれ別々に設けて部品を対面させれ
ば、基板３６、３７の広さを小さくすることができる。
また、各基板３６、３７に搭載する部品のうち、高いも
のを低いものと対向させることにより、全体の高さをそ
れほど大きくすることなく構成することができ、これら
のことから、さらなる小型化が図れる。

【００２５】また、シールド２７は、その板面が前記冷
却用ファン３４による風流の方向（図４において紙面に
対して垂直方向）と平行をなすように配置して冷却風を
整流する導風板として兼用してので、乱流が抑制され
る。このため、チョークコイル１５等、各基板３６、３
７に搭載した部品の温度上昇が抑制されると共に、ヒー
トシンク２７ａ〜２７ｃの温度上昇と、ヒートシンクに
搭載するスイッチング素子２１、１６等の部品の温度上
昇が抑制される。また、本実施の形態においては、ヒー
トシンク２７ｃの一端はスイッチング素子１６の上面に
突出させてその部位における整流作用を果たすように構
成しているので、スイッチング素子１６の冷却が良好に
なされる。

【００２６】本発明において、シールド２７は、図１に
おいて、マイナス側安定電位となるライン２９ではな
く、プラス側安定電位３０に接続することもできるが、
マイナス側ライン２９とする方が、プラス側安定電位３
０に接続した場合に比較し、電位との関係において、シ
ールド２７の他の部品との近接配置や配線パターンとの
近接配置が図れる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１によれば、力率改善回路のギャ
ップ付きチョークコイルとフィルタ回路のチョークコイ
ルとの間にヒートシンクを介在させたので、フィルタ回
路のチョークコイルに対する干渉が防止され、外部への
ノイズの漏れが低減される。また、ギャップ付きチョー
クコイルをトランスに対してヒートシンクで遮蔽するこ
とにより、相互の干渉も防止され、ＥＭＩが低減でき
る。

【００２８】また、ヒートシンクを前記トランスの一次
側回路の安定電位となるラインに接続したので、ヒート
シンクをグランドに接続する場合に比較し、シールド部
材に兼用されるヒートシンクと他の回路との距離の制約
が緩和され、小型化が図れる。また、小型化により、コ
スト低減が図れる。

【００２９】請求項２によれば、主として一次側回路部
品、二次側回路部品を搭載した基板をそれぞれ別々に設
けて対面させたので、基板の広さを小さくすることがで
きる上、各基板に搭載する部品の高さに応じて、各基板
の部品の高さに応じて組み合わせることにより、全体の
高さをそれほど大きくすることなく構成することがで
き、小型化をさらに促進することができる。

【００３０】請求項３によれば、ヒートシンクをファン
による風流を整流する導風板として用いたので、乱流が
防止され、チョークコイル等の各基板搭載の部品の温度
上昇が抑制されると共に、ヒートシンクひいてはヒート
シンクに搭載する部品の温度上昇が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスイッチング電源の一実施の形態
を示す回路図である。

【図２】本実施の形態のスイッチング電源を示す分解斜
視図である。

【図３】本実施の形態のスイッチング電源を図２の反対
側から見た分解斜視図である。

【図４】本実施の形態のスイッチング電源を示す端面図
である。

【符号の説明】

１：入力端子、２：出力端子、３：フィルタ回路、４、
５：チョークコイル、６〜１０：コンデンサ、１１：整
流回路、１２：コンデンサ、１３：チョークコイル、１
４：力率改善回路、１５：チョークコイル、１６：スイ
ッチング素子、１７：ダイオード、１８：電解コンデン
サ、２０：トランス、２１：スイッチング素子、２２、
２３：ダイオード、２４：チョークコイル、２５：コン
デンサ、２６：フレームグランド、２７：シールド、２
７ａ〜２７ｃ：ヒートシンク、３６、３７：プリント基
板、３９：間座、４０〜４３：ねじ、４４：制御用トラ
ンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H006 AA01 AA02 CA00 CA07 CA12 CA13 CB01 CC02 DA02 DA04 DC02 DC05 HA02 HA06 HA08 5H730 AA01 AA02 AA03 AA18 BB14 BB23 BB86 CC01 CC03 DD01 EE02 EE08 EE10 ZZ01 ZZ04 ZZ07 ZZ09 ZZ11 ZZ12 ZZ15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源を整流する整流回路と、該整流回
   路側と入力端子との間に設けられた高周波除去用のフィ
   ルタ回路と、前記整流回路の出力側に設けられた力率改
   善回路と、該力率改善回路の出力側に設けられ、スイッ
   チング素子によりオンオフされるトランスとを備えたス
   イッチング電源であって、 前記力率改善回路を構成するギャップ付きチョークコイ
   ルを少なくとも前記フィルタ回路のチョークコイルと前
   記トランスに対してヒートシンクによりシールドすると
   共に、 前記ヒートシンクを前記トランスの一次側回路の安定電
   位となるラインに接続したことを特徴とするスイッチン
   グ電源。
2. 【請求項２】請求項１のスイッチング電源において、 前記トランスの主として一次側回路部品を搭載した基板
   と、主として前記トランスおよびその二次側回路部品を
   搭載した基板とを備え、 上記２つの基板を、搭載部品が互いに向き合うように対
   面させたことを特徴とするスイッチング電源。
3. 【請求項３】請求項１または２のスイッチング電源にお
   いて、 前記スイッチング電源は冷却用ファンを備えると共に、
   前記ヒートシンクを導風板として用いたことを特徴とす
   るスイッチング電源。