JP2018046147A - 整流回路モジュール、及び、電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、所定の配線基板上に複数のダイオードを直線状に配列し、複数のダイオードを電気的に並列接続した構成が開示されている。
しかしながら、このように構成された電源装置から負荷装置に電力を供給するために、一対の直線配線部の任意の位置に負荷装置等の出力配線を接続した場合には、各直線配線部において、出力配線との接続部分(出力電極)から各整流回路部との接続部分に至る電流経路の長さが、複数の整流回路部の間で大きく異なってしまう。このため、整流回路部(特にダイオード)に掛かる電気的な負担が、複数の整流回路部の間で異なってしまう、という問題がある。この場合、電源装置(特に整流回路部)の長寿命化を阻害する可能性がある。
配線の長さを複数の整流回路部の間で等しくするためには、例えば各二次側コイルからこれに対応する整流回路部に至る配線を長く設定することも考えられるが、この場合には、前述のインダクタンスが大きくなってしまう、という問題がある。
上記の整流回路モジュールでは、中継配線部及びこれに接続された第一ダイオード及び第二ダイオードによって整流回路部が構成される。また、複数の整流回路部が周方向に配列される。
また、本発明によれば、周方向に配列されたトロイダルトランスの各二次側コイルから中継配線部に至る配線を含む二次側コイルのインダクタンスが、複数の二次側コイルの間でばらつくことを好適に抑制できる。また、整流回路モジュール及びトロイダルトランスを含む電源装置の性能を向上させることができる。
図1,2に示すように、この実施形態に係る電源装置1は、インバータ部2と、トロイダルトランス3と、整流回路モジュール4と、を備える。
一次側コイル12は、インバータ部2に接続されている。一次側コイル12には、インバータ部2から出力された交流電流が流れる。一次側コイル12は、例えば複数に分割して構成されてもよいが、本実施形態では一つである。
複数の二次側コイル13は、コア11の周方向に配列されている。各二次側コイル13は後述する整流回路モジュール4に接続されている。
複数の二次側コイル13は、例えばコア11の全周に配列されてもよい。本実施形態では、複数の二次側コイル13がコア11の周方向の一部を除く範囲においてコア11の周方向に配列されている。一次側コイル12の二つの引出配線15,15は、二次側コイル13が配されていないコア11の周方向の一部から二次側コイル13の外側に引き出されている。
基板24は、電気的な絶縁性を有する。基板24は、図3,4のように、基板24の第一主面241側から見た平面視で円環配線部26の外縁形状に倣う円形状に形成された円形部28と、円形部28の周方向の一部から突出する突出部29と、を有する形状に形成されてもよいが、これに限ることはなく、任意の形状に形成されてよい。
本実施形態において、複数の中継配線部27は、前述した複数の二次側コイル13の配列に対応するように配列されている。すなわち、複数の中継配線部27は、円状配線部25、円環配線部26の周方向の一部を除く範囲において円状配線部25、円環配線部26の周方向に配列されている(特に図3,4参照)。また、各中継配線部27は、円状配線部25、円環配線部26の径方向に延びる帯状に形成されている。
本実施形態の第一出力電極31は、平面視した円状配線部25の中心部において、基板24の厚さ方向に貫通する貫通孔33(第一貫通孔33)を含む。第一貫通孔33は、例えば複数形成されてもよい。この場合、複数の第一貫通孔33は、平面視した円状配線部25と同心円状に配列されるとよい。本実施形態の第一貫通孔33は、円状配線部25と同心の平面視円形状で一つだけ形成されている。
第一貫通孔33の内面や基板24の第二主面(他方の主面)242のうち第一貫通孔33の周縁の領域には、例えば銅箔など導電性を有する材料からなり、円状配線部25に接続された接続配線部が形成されてもよい。
第二貫通孔34の内面や基板24の第二主面242のうち第二貫通孔34の周縁の領域には、例えば第一出力電極31の場合と同様に、円環配線部26に接続された接続配線部が形成されてもよい。
また、各第一ダイオード22のアノード端子は、導電性を有する接続子35によって円状配線部25に電気接続されている。接続子35の一端は、第一ダイオード22に接合されている。接続子35の他端は、中継配線部27に隣り合う円状配線部25の外縁部に接合されている。接続子35は、例えばボンディングワイヤーであってもよい。本実施形態の接続子35は、はんだ等によって第一ダイオード22、円状配線部25に接合された接続板である。
また、各第二ダイオード23のアノード端子は、導電性を有する接続子36によって各中継配線部27に電気接続されている。接続子36の一端は、第二ダイオード23に接合されている。接続子36の他端は、円環配線部26の径方向において円環配線部26の内縁に隣り合う中継配線部27の外側の端部(外側端部)に接合されている。接続子36は、例えばボンディングワイヤーであってもよい。本実施形態の接続子36は、はんだ等によって第二ダイオード23、中継配線部27に接合された接続板である。
また、本実施形態の整流回路モジュール4では、前述したダイオード22,23の配置により、電流が円状配線部25から第一ダイオード22、中継配線部27、第二ダイオード23を介して円環配線部26まで流れる。すなわち、本実施形態の整流回路モジュール4では、円状配線部25に設けられた第一出力電極31が負極の出力電極となり、円環配線部26に設けられた第二出力電極32が正極の出力電極となる。
各二次側コイル13の二つの引出配線16,16は、円状配線部25、円環配線部26の周方向に隣り合う二つの中継配線部27,27に接続されている。二つの中継配線部27は、同一の整流回路部37を構成している。そして、コア11の周方向に配列された複数の二次側コイル13の引出配線16は、円状配線部25、円環配線部26の周方向に配列された複数の中継配線部27に各々接続されている。
接続ピン40の頭部42には、二次側コイル13の引出配線16を保持するための配線保持部43が形成されている。配線保持部43は、図示例のような溝であってもよいし、例えば貫通孔であってもよい。
流路50は、二つの流路部51,52を備える。各流路部51,52は、円状配線部25、円環配線部26の周方向に延びている。各流路部51,52は、円状配線部25、円環配線部26と同心の円弧状に形成されている。第一流路部51は、周方向に配列された複数の第一ダイオード22と基板24の厚さ方向に重ねて位置する。第二流路部52は、周方向に配列された複数の第二ダイオード23と基板24の厚さ方向に重ねて位置する。すなわち、第一流路部51は、円状配線部25、円環配線部26の径方向において第二流路部52よりも内側に位置している。
第一流路部51及び第二流路部52は、例えば一体に形成されてもよいが、本実施形態では、別個に形成され、円状配線部25、円環配線部26の径方向に互いに間隔をあけて位置している。
図示例では、流入流路部53、流出流路部54が基板24の突出部29において外部に開口しているが、これに限ることはない。また、図示例では、流入流路部53が基板24の第一主面241に開口し、流出流路部54が基板24の第二主面242に開口しているが、これに限ることはない。
具体的に説明すれば、基板24を構成する第一絶縁層61には、その厚さ方向に貫通する貫通孔64が形成されている。第一絶縁層61の厚さ方向から見た貫通孔64の平面視形状は、図4において破線で示す流路50の平面視形状に対応する。基板24を構成する第二、第三絶縁層62,63は、第一絶縁層61をその厚さ方向から挟み込むように配される。そして、第一絶縁層61の貫通孔64が第二、第三絶縁層62,63によって挟まれることで、前述の流路50が形成されている。図示しないが、第二絶縁層62や第三絶縁層63には、その厚さ方向に貫通して、流入流路部53や流出流路部54の開口部分を構成する貫通孔が形成されていればよい。
放電装置100は、互いに間隔をあけて配されたカソード101及びアノード102を備える。カソード101は、整流回路モジュール4の円状配線部25に電気接続されている。アノード102は、整流回路モジュール4の円環配線部26に電気接続されている。
カソード101は、棒状に形成されている。カソード101は、第一出力電極31の第一貫通孔33に挿通された上で、回路基板21に固定されている。具体的に、第一貫通孔33に挿通されたカソード101は、カソード101の外周に形成された雄ねじ103に螺着したナット104によって回路基板21に固定されている。ナット104が導電性を有していることで、棒状のカソード101はナット104を介して円状配線部25に電気接続されている。
回路基板21に固定されたカソード101は、少なくとも基板24の第二主面242から突出していればよい。
具体的に説明すれば、アノード102の一方の開口端の縁部には、アノード102の軸方向に延びる棒状の雄ねじ部材105が設けられている。雄ねじ部材105は、アノード102の周方向に間隔をあけて複数配列されている。アノード102は、各雄ねじ部材105を第二出力電極32の第二貫通孔34に挿通させた上で、各雄ねじ部材105にナット106を螺着させることで、回路基板21に固定されている。雄ねじ部材105及びナット106が導電性を有していることで、アノード102は雄ねじ部材105及びナット106を介して円環配線部26に電気接続されている。
基板24の内部に、第一、第二ダイオード23を冷却するための流路50が形成されていることで、基板24の第二主面242にヒートシンク等を設けることなく、第一、第二ダイオード23を冷却することができる。これにより、基板24の第二主面242側に、放電装置100等の負荷装置を設けることが可能となる。
2 インバータ部
3 トロイダルトランス
4 整流回路モジュール
11 コア
12 一次側コイル
13 二次側コイル
16 引出配線
21 回路基板
22 第一ダイオード
23 第二ダイオード
24 基板
241 第一主面
242 第二主面
25 円状配線部
26 円環配線部
27 中継配線部
31 第一出力電極
32 第二出力電極
37 整流回路部
50 流路
51 第一流路部
52 第二流路部
Claims (5)
- 基板、前記基板の主面に形成された平面視円形状または円環状の円状配線部、前記基板の主面のうち前記円状配線部の径方向において前記円状配線部の外側に間隔をあけて前記円状配線部と同心円状に形成された平面視円環状の円環配線部、及び、前記基板の主面のうち前記円状配線部と前記円環配線部との間に形成され、前記円状配線部及び前記円環配線部の周方向に間隔をあけて配列された複数の中継配線部、を含む回路基板と、
前記円状配線部と各中継配線部とを電気接続する複数の第一ダイオードと、
各中継配線部と前記円環配線部とを電気接続する複数の第二ダイオードと、
を備える整流回路モジュール。 - 前記円状配線部に設けられ、前記円状配線部を外部と電気接続するための第一出力電極と、
前記円環配線部に設けられ、前記円環配線部を外部と電気接続するための第二出力電極と、を備え、
前記第一出力電極は、平面視した前記円状配線部の中心部に配され、
前記第二出力電極は、前記円環配線部の周方向に間隔をあけて複数配列されている
請求項1に記載の整流回路モジュール。 - 複数の前記第一ダイオードが、各中継配線部に搭載され、
複数の前記第二ダイオードが、前記円環配線部に搭載されている請求項1または請求項2に記載の整流回路モジュール。 - 前記基板の内部には、流体が流れる流路が形成され、
前記流路は、前記周方向に延びて、複数の前記第一ダイオードと前記基板の厚さ方向に重ねて位置する第一流路部と、前記周方向に延びて、複数の前記第二ダイオードと前記基板の厚さ方向に重ねて位置する第二流路部と、を備える請求項3に記載の整流回路モジュール。 - インバータ部と、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の整流回路モジュールと、
トロイダルトランスと、を備え、
前記トロイダルトランスは、円環状のコアと、前記コアに巻回されて前記インバータ部に接続された一次側コイルと、前記コアに巻回されて前記コアの周方向に配列された複数の二次側コイルと、を備え、
各二次側コイルの二つの引出配線が、前記周方向に隣り合う二つの前記中継配線部に接続されている電源装置。
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