JP6436052B2 - Insulated power converter - Google Patents

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).

特開平３−１３５３７０号公報JP-A-3-135370

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.

実施形態における絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを示す平面図。The top view which shows the insulation type DC-DC converter in embodiment. 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの斜視図。The perspective view of an insulation type DC-DC converter. 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの電気的構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the electrical constitution of an insulation type DC-DC converter. 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの分解斜視図。The exploded perspective view of an insulation type DC-DC converter. 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの斜視図。The perspective view of an insulation type DC-DC converter. 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの斜視図。The perspective view of an insulation type DC-DC converter. 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの斜視図。The perspective view of an insulation type DC-DC converter. 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの斜視図。The perspective view of an insulation type DC-DC converter. 基板の平面図。The top view of a board | substrate. 基板の下面図。The bottom view of a board | substrate. 基板の一部断面図。The partial cross section figure of a board | substrate. （ａ），（ｂ）は絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの一部断面図。(A), (b) is a partial cross section figure of an insulation type DC-DC converter. （ａ）はトランス部分を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。(A) is a top view which shows a trans | transformer part, (b) is sectional drawing in the AA of (a). （ａ）はトランス部分を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。(A) is a top view which shows a trans | transformer part, (b) is sectional drawing in the AA of (a).

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-DC converter 10 as an insulated power converter is a forward DC-DC converter, and includes a transformer 11. The transformer 11 includes a primary winding 11a and a secondary winding 11b. The insulated DC-DC converter 10 is for an automobile and is mounted on a vehicle. The insulated DC-DC converter 10 steps down the input voltage on the primary side of the transformer 11 and outputs it to the secondary side of the transformer 11. For example, input 300 volts, step down to 12 volts and output. The transformer 11 provided on the substrate 40 to be described later includes 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.

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 primary winding 11a of the transformer 11, and 80A flows as the secondary current I2 in the secondary winding 11b. That is, when the voltage on the primary side of the transformer 11 is larger than the voltage on the secondary side of the transformer 11, the current flowing on the secondary side of the transformer 11 is larger than the current flowing on the primary side of the transformer 11.

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 primary winding 11 a is connected to the input terminal, and the input terminal is connected to the positive terminal of the battery 12. The other terminal of the primary winding 11 a is grounded via the primary side switching element 14. A power MOSFET is used as the primary side switching element 14.

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 smoothing capacitor 13 is connected between the input terminal and the primary winding 11a of the transformer 11, and a negative electrode of the smoothing capacitor 13 is grounded. An electrolytic capacitor is used as the smoothing capacitor 13. The primary side voltage of the transformer 11 is smoothed by the smoothing capacitor 13.

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 diodes 16 and 17 is connected to the secondary winding 11 b of the transformer 11. The diode 16 has an anode connected to the ground on the secondary side of the transformer 11 and a cathode connected to one end of the secondary winding 11 b of the transformer 11. The diode 17 has an anode connected to the anode of the diode 16 and a cathode connected to the other end of the secondary winding 11 b of the transformer 11.

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 capacitor 19 is connected to the diode 17 in parallel. Coils 18 a and 18 b connected in series are provided between the secondary winding 11 b of the transformer 11 and the capacitor 19. A capacitor 21 is connected to the capacitor 19 in parallel. A coil 20 is provided between the capacitor 19 and the capacitor 21.

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 control IC 15 is connected to the gate terminal of the primary side switching element 14. A pulse signal is output from the control IC 15 to the gate terminal of the primary side switching element 14, and the primary side switching element 14 is switched by this pulse signal. When the primary side switching element 14 is on, energy is supplied from the primary side power source to the secondary side. When the primary side switching element 14 is off, the energy stored in the coils 18a, 18b, 20 is released to the output. Specifically, a DC voltage is supplied to the primary winding 11 a of the transformer 11 through the smoothing capacitor 13, and the primary side switching element 14 is on / off controlled by the control IC 15, and the primary side switching element 14 in this on / off operation is controlled. During the ON period, a primary current flows through the primary winding 11a, and a secondary current flows due to the electromotive force of the transformer 11. When the primary side switching element 14 is off, the current of the coils 18a, 18b, 20 flows to the output via the diode D17 by the counter electromotive force of the coils 18a, 18b, 20.

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 detection circuit 22 is connected to the control IC 15, and the output voltage Vout is detected by the detection circuit 22. The measurement result of the output voltage Vout by the detection circuit 22 is sent to the control IC 15. The control IC 15 controls the duty of the primary side switching element 14 so that the output voltage Vout becomes a desired constant value using the measurement result of the output voltage Vout by the detection circuit 22 as a feedback signal.

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 side switching element 14 and the rectifier elements (diodes 16 and 17) generate heat due to the switching loss and conduction loss as the isolated DC-DC converter 10 is driven.
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-DC converter 10, FIG. 2 is a perspective view of the insulated DC-DC converter 10, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the insulated DC-DC converter 10.
As shown in FIG. 4, the insulated DC-DC converter 10 includes an aluminum case 30 as a heat dissipation member, a substrate 40, a pair of upper and lower cores 60, a pair of upper and lower cores 70, a pair of upper and lower cores 80, Is provided. The substrate 40 is provided with input terminals 100 and 101 and an output terminal 102. The insulated DC-DC converter 10 includes a first pattern provided between the input terminals 100 and 101 and the primary winding of the transformer, and an output terminal 102 and the secondary winding of the transformer. And a second pattern provided. As shown in FIG. 11, the substrate 40 has a patterned metal foil 121 formed on the upper surface of the insulating core member 120 and a patterned metal foil 122 formed on the lower surface of the core member 120. ing.

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 core 60 includes a lower core 61 and an upper core 62. The lower core 61 is an I-type core, and the lower core 61 has a plate shape extending in the horizontal direction. The upper core 62 is an E-shaped core, and the upper core 62 has a rectangular plate shape, and protrudes from a central portion of a main body portion 62a extending in the horizontal direction and one surface (lower surface) of the main body portion 62a. The center magnetic leg 62b and the both side magnetic legs 62c and 62d projecting from the end of one surface (lower surface) of the main body 62a. The central magnetic leg 62b has a cylindrical shape.

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 core 70 includes a lower core 71 and an upper core 72. The lower core 71 is an I-type core, and the lower core 71 has a plate shape extending in the horizontal direction. The upper core 72 is an E-type core, and the upper core 72 has a rectangular plate shape, and protrudes from a central portion of a main body portion 72a extending in the horizontal direction and one surface (lower surface) of the main body portion 72a. It consists of a central magnetic leg 72b and both side magnetic legs 72c and 72d protruding from the end of one surface (lower surface) of the main body 72a. The central magnetic leg 72b and the both-side magnetic legs 72c and 72d have a prismatic shape.

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 core 80 includes a lower core 81 and an upper core 82. The lower core 81 is an I-type core, and the lower core 81 has a plate shape extending in the horizontal direction. The upper core 82 is a U-shaped core. The upper core 82 has a rectangular plate shape, and protrudes from a main body 82a extending in the horizontal direction and an end of one surface (lower surface) of the main body 82a. It consists of both-side magnetic legs 82b and 82c. Both side magnetic legs 82b and 82c have a prismatic shape.

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 lower cores 61, 71, 81 are disposed on the aluminum case 30, the substrate 40 is disposed thereon, and the upper cores 62, 72, 82 are disposed thereon. Here, the upper surface of the lower core 61 and the central magnetic leg 62b of the upper core 62 are butted together, and the upper surface of the lower core 61 and both side magnetic legs 62c and 62d of the upper core 62 are butted. Similarly, the upper surface of the lower core 71 and the central magnetic leg 72b of the upper core 72 are abutted, and the upper surface of the lower core 71 and both side magnetic legs 72c and 72d of the upper core 72 are abutted. Further, the upper surface of the lower core 81 and both side magnetic legs 82b and 82c of the upper core 82 are brought into contact with each other.

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 aluminum case 30 as a heat radiating base member has a square plate-like main body 31, and on its upper surface, protrusions 32a, 32b, 32c, 32d for positioning the core 60 are provided. And the protrusions 32e, 32f, 32g, and 32h for positioning the cores 70 and 80 are formed. Then, the lower core 61 is positioned on the aluminum case 30 as shown in FIG. 7 by the protrusions 32a, 32b, 32c, and 32d. Further, the lower core 71 and the lower core 81 are positioned on the aluminum case 30 as shown in FIG. 7 by the protrusions 32e, 32f, 32g, and 32h in FIG.

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 main body 31 of the aluminum case 30, projections 33a, 33b, 33c for mounting power elements are formed. The upper surfaces of the protrusions 33a, 33b, and 33c are flattened. As shown in FIG. 6, a power element 37 is disposed on the upper surface of the protrusion 33a via a metal plate 56 (see FIG. 12) as shown in FIG. The power element 37 corresponds to the diodes 16 and 17 in FIG. As shown in FIG. 6, the power element 38 is disposed on the upper surface of the protrusion 33 b of FIG. 8 via a metal plate 57 (see FIG. 12), as shown in FIG. 6, via a heat radiation sheet 36 b (see FIG. 7). The power element 38 corresponds to the primary side switching element 14 of FIG. As shown in FIG. 6, a power element 39 on the substrate 40 is disposed on the upper surface of the protrusion 33c of FIG. 8 via a heat dissipation sheet 36c (see FIG. 7).

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 substrate mounting protrusions 34 are provided on the upper surface of the main body 31 of the aluminum case 30. Then, the substrate 40 is placed on each substrate placement protrusion 34 as shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 4, the board 40 is fixed to the aluminum case 30 by screwing the screws Sc <b> 4 into the board mounting protrusions 34.

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 fastening protrusions 35 a and 35 b are formed on both ends of the protrusion 33 a on the upper surface of the main body 31 of the aluminum case 30.
As shown in FIG. 8, bracket fastening protrusions 35 c, 35 d, and 35 e are formed on the upper surface of the body portion 31 of the aluminum case 30.

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 core 60 is provided with a bracket 90 that is a metal presser plate on the upper surface, and a screw Sc1 that penetrates one end of the bracket 90 is screwed into the bracket fastening projection 35 c of the aluminum case 30. As a result, the core 60 is pressed and supported by the aluminum case 30 by the other end of the bracket 90.

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 bracket 91 which is a metal presser plate is disposed on the upper surface of the core 70, and a screw Sc2 penetrating one end of the bracket 91 is screwed into the bracket fastening protrusion 35 d of the aluminum case 30, so that The core 70 is pressed and supported by the aluminum case 30 by the end side.

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 core 80 is provided with a bracket 92 which is a metal presser plate on the upper surface, and the other end of the bracket 92 is screwed into the bracket fastening protrusion 35e of the aluminum case 30 by screwing a screw Sc3 penetrating one end of the bracket 92. The core 80 is pressed and supported by the aluminum case 30 by the side.

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 substrate 40 and FIG. 10 shows the lower surface of the substrate 40.
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 substrate 40. That is, the primary winding 11a of FIG. The winding part 41 is formed by forming a metal wire having a circular cross section into a spiral shape. The surface of the wire is covered with a resin insulating material. Both ends of the winding portion 41 constituting the primary winding penetrate the substrate 40 and extend to the lower surface of the substrate 40. A circular through hole 42 is formed at the center of the winding portion 41 in the portion where the winding portion 41 is disposed on the substrate 40. That is, the winding part 41 is extended (mounted) around the through hole 42. In addition, a through hole 43 and a notch 44 are formed on both sides of the winding part 41 in the arrangement part of the winding part 41 in the substrate 40. The central magnetic leg 62b of the upper core (E-type core) 62 of the core 60 is inserted into the through hole 42. Further, both side magnetic legs 62 c and 62 d of the upper core 62 are inserted into the through hole 43 and the notch 44.

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 first metal plate 45 as a pattern on the secondary side of the transformer is mounted on the lower surface of the substrate 40. That is, the secondary winding 11b of FIG. 3 is configured by the pattern of the first metal plate 45. The first metal plate 45 is a copper plate formed into a “Ω” shape by press working. One end and the other end of the first metal plate 45 penetrate the substrate 40 and extend to the upper surface of the substrate 40. The first metal plate 45 extends around the through hole 42. That is, the first metal plate 45 is extended (mounted) around the through hole 42.

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 substrate 40, the second metal plate 46 constituting the conductor portion of the coil 18a is mounted. That is, the coil 18a of FIG. 3 is configured by the pattern of the second metal plate 46. The second metal plate 46 is a copper plate formed into a quadrangular ring shape by pressing. One end and the other end of the second metal plate 46 penetrate the substrate 40 and extend to the lower surface of the substrate 40. A rectangular through-hole 47 is formed at the center of the substrate 40 where the second metal plate 46 is disposed. In addition, rectangular through holes 48 and 49 are formed on both sides of the substrate 40 where the second metal plate 46 is disposed. The central magnetic leg 72b of the upper core (E-type core) 72 of the core 70 is inserted into the through hole 47. In addition, both side magnetic legs 72c and 72d of the upper core 72 are inserted into the through holes 48 and 49.

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 third metal plate 50 that constitutes the conductor portions of the coils 18 b and 20 is mounted on the lower surface of the substrate 40. That is, the coils 18b and 20 in FIG. 3 are constituted by the pattern of the third metal plate 50. The third metal plate 50 is a copper plate formed into a desired shape by pressing. Ends C, D, and E of the third metal plate 50 penetrate the substrate 40 and extend to the upper surface of the substrate 40. The third metal plate 50 extends around the through hole 47 and between the through holes 52 and 53 described later.

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 coil 18a of FIG. 3 is connected to the end C, the capacitor 19 of FIG. 3 is connected to the end D of FIG. 10, and the capacitor 21 of FIG. 3 is connected to the end E of FIG.
As shown in FIG. 10, a control IC 51 as a control element is mounted on the substrate 40 on the lower surface of the substrate 40. The control IC 51 has a resin portion 51a, and a lead 51b is projected from the side surface.

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 holes 52 and 53 are formed in the substrate 40. A third metal plate 50 extends between the through holes 52 and 53 in the substrate 40. Both side magnetic legs 82 b and 82 c of the upper core (U-shaped core) 82 of the core 80 are inserted into the through holes 52 and 53.

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 hole 54 is formed in the substrate 40. As shown in FIG. 12A, a strip-shaped fourth metal plate 56 is mounted at the formation position of the through hole 54 on the lower surface of the substrate 40 so as to overlap the opening of the through hole 54. Specifically, both ends of the fourth metal plate 56 are fixed to the lower surface of the substrate 40 by soldering. The fourth metal plate 56 is made of a copper plate. A convex portion 56 a is formed on the fourth metal plate 56, and the convex portion 56 a is disposed in the through hole 54. That is, the fourth metal plate 56 is bent at the through hole 54, extends from the lower surface opening to the upper surface opening, and is flush with the upper surface of the substrate at the upper surface opening. A power element (secondary diode of the transformer) 37 is bonded (mounted) to the substrate 40 at the same level. The power element 37 has a resin portion 37a, a lower surface electrode 37b is formed on the lower surface, and leads 37c as electrodes protrude from the side surface as shown in FIG. The lower surface electrode 37 b of the power element 37 is joined (mounted) to the fourth metal plate 56. Leads 37 c of the power element 37 are bonded (mounted) to the metal foil 121 a on the upper surface of the substrate 40 on the upper surface of the substrate 40.

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 fourth metal plate 56 forms a line connecting the common anode of the two diodes 16 and 17 of FIG. 3 and the ground.
By making the upper surface of the convex portion 56a of the fourth metal plate 56 and the upper surface of the substrate 40 flush with each other, the metal foil 121a on the upper surface of the substrate 40 and the lead 37c of the power element (diodes 16 and 17 on the secondary side of the transformer). It is easy to connect with.

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 hole 55 is formed in the substrate 40. And it is the heat dissipation structure of the power element similar to what was demonstrated using FIG.
That is, as shown in FIG. 12A, a band-shaped fifth metal plate 57 is mounted on the bottom surface of the substrate 40 so as to overlap the opening of the through hole 55. . Specifically, both ends of the fifth metal plate 57 are fixed to the lower surface of the substrate 40 by soldering. The fifth metal plate 57 is made of a copper plate. A convex portion 57 a is formed on the fifth metal plate 57, and the convex portion 57 a is disposed in the through hole 55. That is, the fifth metal plate 57 is bent at the through hole 55, extends from the lower surface opening to the upper surface opening, and is flush with the upper surface of the substrate at the upper surface opening. A power element (power MOSFET) 38 is bonded (mounted) to the substrate 40 at the same level.

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 power element 38 has a resin portion 38a, a lower surface electrode 38b is formed on the lower surface, and a lead 38c as an electrode from the side surface as shown in FIG. 12 (b). Projected. The lower electrode 38 b of the power element 38 is joined (mounted) to the fifth metal plate 57. On the upper surface of the substrate 40, the lead 38c of the power element 38 is joined (mounted) to the metal foil 121a on the upper surface of the substrate 40.

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 protrusion 33 a formed on the upper surface of the main body 31 of the aluminum case 30 extends toward the through hole 54 of the substrate 40. A heat radiating sheet 36 a is interposed between the flat upper surface of the protrusion 33 a and the fourth metal plate 56. Thereby, the 4th metal plate 56 and the aluminum case 30 are thermally connected. That is, the power element 37 is thermally coupled to the aluminum case 30 via the fourth metal plate 56 and the heat dissipation sheet 36a. As a result, heat generated in the power element 37 is radiated to the aluminum case 30 via the fourth metal plate 56 and the heat radiating sheet 36a. At this time, the heat generated in the power element 37 is easily released without passing through the resin. Further, when a diode is disposed on the lower surface of the substrate 40, heat is radiated through the mold resin, and the heat dissipation is poor, but in this embodiment, the power element (diode) 37 is excellent in heat dissipation.

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 protrusion 33 b formed on the upper surface of the main body 31 of the aluminum case 30 extends toward the through hole 55 of the substrate 40. A heat dissipation sheet 36b is interposed between the flat upper surface of the protrusion 33b and the fifth metal plate 57. Thereby, the 5th metal plate 57 and the aluminum case 30 are thermally connected. That is, the power element 38 is thermally coupled to the aluminum case 30 via the fifth metal plate 57 and the heat dissipation sheet 36b. As a result, the heat generated in the power element 38 is radiated to the aluminum case 30 via the fifth metal plate 57 and the heat radiating sheet 36b. Therefore, the heat dissipation of the power element 38 is excellent.

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 metal plates 45, 46, and 50. The other part of the pattern is made up of metal foils 121 and 122 having a smaller cross-sectional area than the metal plates 45, 46 and 50. Specifically, the portion through which a large current flows is mainly composed of metal plates (45, 46, 50), and the portion through which a large current does not flow is mainly composed of metal foils (121, 122). Thus, the metal plates 45, 46, and 50, which are thick copper plates, are used only at necessary portions, and the size is reduced.

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-DC converter 10 is provided between the substrate 40, the input terminals 100 and 101, the output terminal 102, the transformer 11, the input terminals 100 and 101, and the primary winding. A pattern having a first pattern and a second pattern provided between the output terminal 102 and the secondary winding. A part of the pattern on the lower side of the primary side of the transformer 11 and the secondary side of the transformer 11 is constituted by the metal plates 46 and 50, and the other part of the pattern has a smaller sectional area than the metal plates 46 and 50. It consists of metal foils 121 and 122, and the metal plates 46 and 50 are mounted on the pattern of the substrate 40 with solder. The primary side winding (winding portion 41) is mounted on one surface of the substrate 40 with solder, and the secondary side winding (metal plate 45) is mounted on the other surface of the substrate 40 with solder, A metal plate 45 constituting the secondary winding is mounted around the through hole 42 through which the core 60 of the transformer is inserted.

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 aluminum case 30 is prepared as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7, the lower cores 61, 71, 81 are fitted into the aluminum case 30. Moreover, heat dissipation sheets 36a, 36b, and 36c are mounted.

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 substrate 40 is mounted on the aluminum case 30. Then, as shown in FIG. 5, the upper cores 62, 72, and 82 are mounted. Then, the screw Sc4 passes through the substrate 40 and is screwed into the aluminum case 30 to fix the substrate 40 to the aluminum case 30.

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, brackets 90, 91, 92, which are metal pressing plates, are arranged on the upper cores 62, 72, 82, and screws Sc1, Sc2, Sc3 are screwed into the aluminum case 30, and the cores are formed by the brackets 90, 91, 92. Hold 60, 70, 80 and fix.

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 side switching element 14 in FIG. 3). A current flows through the metal plate 45. Heat generated in the power element 37 (corresponding to the diodes 16 and 17) and the power element 38 (corresponding to the primary side switching element 14) is transferred to the aluminum case 30 via the metal plates 56 and 57, and is released from the aluminum case 30 to the atmosphere. It is.

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 metal plates 45, 46, and 50 are soldered and electrically connected to the substrate 40 with respect to the portion where a large current flows. In this way, the size can be reduced.

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 power elements 37 and 38 is radiated to the aluminum case 30 through the metal plates 56 and 57 and the heat radiating sheets 36a and 36b. Therefore, since the insulating substrate which is a member with inferior thermal conductivity is not interposed, high heat dissipation is achieved. As a result, it is possible to construct an integrated structure substrate that also has high heat dissipation of the power element.

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-DC converter 10 as an insulated power converter includes a substrate 40, input terminals 100 and 101 provided on the substrate 40, and an output terminal 102 provided on the substrate 40. Insulated DC-DC converter 10 includes a primary winding and a secondary winding having a number of turns different from that of the primary winding, and includes transformer 11 provided on substrate 40. The insulated DC-DC converter 10 includes a first pattern provided between the input terminals 100 and 101 and the primary winding, and a second pattern provided between the output terminal 102 and the secondary winding. And a pattern having the following pattern. A part of the pattern on the lower side of the primary side of the transformer 11 and the secondary side of the transformer 11 is constituted by the metal plates 46 and 50, and the other part of the pattern has a smaller sectional area than the metal plates 46 and 50. It consists of metal foils 121 and 122, and the metal plates 46 and 50 are mounted on the pattern of the substrate 40 with solder. Therefore, compared to the case where the primary side pattern of the transformer and the secondary side pattern of the transformer 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 this embodiment, the transformer is Part of the pattern on the lower side of the primary side and the secondary side of the transformer is composed of metal plates 45, 46, and 50, and the other part is composed of metal foils 121 and 122. Can be suppressed.

（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 substrate 40 with solder, and the molded secondary winding (metal plate 45) is mounted on the substrate 40 with solder. For this reason, the metal plate 45 constituting the winding around the through hole 42 through which the core 60 of the transformer is inserted can be mounted with solder simultaneously with other mounting components.

（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 substrate 40 is provided with a through-hole 42 through which the core 60 penetrates, and the first metal plate 45 is mounted around the through-hole 42, so that the rigidity of the substrate 40 can be suppressed from decreasing.
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 metal plate 45b as the secondary winding is t2, and the width is W2. On the other hand, as shown in FIG. 13, the thickness of the metal plate 45a as the secondary winding is t1, which is thicker than t2, and is W1, whose width is narrower than W2. In this way, the windings may be made smaller as shown in FIG. 13 than in FIG. In other words, by reducing the width W1 by increasing the thickness t1 of the metal plates (45a, 45b), the winding frame can be reduced and the size can be reduced. That is, it is possible to reduce the size of the upper core 62 by narrowing the space for the metal plate pattern and reducing the winding frame.

・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 metal plates 45, 46, 50 with metal plates other than a copper plate.
-Heat radiation grease may be used instead of the heat radiation sheets 36a and 36b.
-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 SYMBOLS 10 ... Insulation type DC-DC converter, 11 ... Transformer, 40 ... Board | substrate, 41 ... Winding part, 45 ... 1st metal plate, 46 ... 2nd metal plate, 50 ... 3rd metal plate, 100 ... Input terminal, 101 ... input terminal, 102 ... output terminal, 121 ... metal foil, 122 ... metal foil.

Claims (2)

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. 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ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁型電力変換装置。   The primary winding is mounted on the substrate with solder, the secondary winding is mounted on the substrate with solder, and the winding is configured around a through-hole through which the transformer core is inserted. The insulated power converter according to claim 1, wherein a metal plate is mounted.

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