JPH0274157A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- JPH0274157A JPH0274157A JP22703988A JP22703988A JPH0274157A JP H0274157 A JPH0274157 A JP H0274157A JP 22703988 A JP22703988 A JP 22703988A JP 22703988 A JP22703988 A JP 22703988A JP H0274157 A JPH0274157 A JP H0274157A
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- circuit
- switching
- metal substrate
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は各種電子機器の電源として利用されるスイッチ
ング電源装置に関するものである。
ング電源装置に関するものである。
従来の技術
従来のサイリスタとサージ吸収回路とスイッチング素子
とそれらの付属回路部品をプリント配線が印刷された同
一基板上に塔載したスイッチングレギュレータは第4図
の構成であった。即ち、第4図において、1.2は入力
端子で交流電圧を受電する。3は整流回路、3′は平滑
コンデンサで交流電圧を整流し、脈流分を平滑し、直流
に変換する。4は突入電流防止回路で、回路動作を開始
する時平滑コンデンサ3′を充電するために発生する突
入電流を抑制する。6は起動抵抗で制御回路10を起動
させる。抵抗6とコンデンサ7はサージ吸収回路でスイ
ッチングトランス11の1次巻線Np間に発生するサー
ジ電圧を吸収する。スイッチング回路8は制御回路10
からの信号により直流を高周波交流に変換する。9は突
入電流防止回路4と起動抵抗ら、サージ吸収回路の抵抗
6とコンデンサ7、スイッチング回路8を一つのブロッ
クとしてプリント配線が印刷された金属基板上に塔載し
た金属基板ブロックである。
とそれらの付属回路部品をプリント配線が印刷された同
一基板上に塔載したスイッチングレギュレータは第4図
の構成であった。即ち、第4図において、1.2は入力
端子で交流電圧を受電する。3は整流回路、3′は平滑
コンデンサで交流電圧を整流し、脈流分を平滑し、直流
に変換する。4は突入電流防止回路で、回路動作を開始
する時平滑コンデンサ3′を充電するために発生する突
入電流を抑制する。6は起動抵抗で制御回路10を起動
させる。抵抗6とコンデンサ7はサージ吸収回路でスイ
ッチングトランス11の1次巻線Np間に発生するサー
ジ電圧を吸収する。スイッチング回路8は制御回路10
からの信号により直流を高周波交流に変換する。9は突
入電流防止回路4と起動抵抗ら、サージ吸収回路の抵抗
6とコンデンサ7、スイッチング回路8を一つのブロッ
クとしてプリント配線が印刷された金属基板上に塔載し
た金属基板ブロックである。
通常、起動抵抗6とサージ吸収回路の抵抗6は各々の消
費電力に応じたチップ抵抗が使用され、入力2oO〜2
40v、出力1oowクラスノスイノチング電源では、
起動抵抗6がO,S W(5,OX 2.5 fl )
のチップ抵抗が使用され、サージ吸収回路の抵抗6は1
W(θ、3x3.16mg)のチップ抵抗が2本使用さ
れる。
費電力に応じたチップ抵抗が使用され、入力2oO〜2
40v、出力1oowクラスノスイノチング電源では、
起動抵抗6がO,S W(5,OX 2.5 fl )
のチップ抵抗が使用され、サージ吸収回路の抵抗6は1
W(θ、3x3.16mg)のチップ抵抗が2本使用さ
れる。
次に前記従来例の動作について説明する。第4図におい
て、入力端子1,2に交流電圧が受電されると整流回路
3および平滑コンデンサ3′ で交流電圧を整流、脈流
分を平滑し直流に変換する。
て、入力端子1,2に交流電圧が受電されると整流回路
3および平滑コンデンサ3′ で交流電圧を整流、脈流
分を平滑し直流に変換する。
この時、回路動作を開始する直前の突入電源は、突入電
流防止回路4で制限される。平滑コンデンサ3′の両端
に発生した直流電圧がある規定値以上になると起動抵抗
5を通じて制御回路1oが動作を開始し、スイッチング
回路8を動作させるための信号を発生する。この信号に
よりスイッチング回路8が動作を開始すると前記直流電
圧は高周波交流電圧に変換される。変換された高周波交
流電圧は、スイッチングトランス11を介して2次側の
整流平滑回路14に加えられ出力に直流電圧を発生させ
る。一方、スイッチング回路8をはじめ金属基板塔載部
品は著しく発熱するが、この熱は金属基板ブロック9の
金属基板を通じて外部に放熱する。
流防止回路4で制限される。平滑コンデンサ3′の両端
に発生した直流電圧がある規定値以上になると起動抵抗
5を通じて制御回路1oが動作を開始し、スイッチング
回路8を動作させるための信号を発生する。この信号に
よりスイッチング回路8が動作を開始すると前記直流電
圧は高周波交流電圧に変換される。変換された高周波交
流電圧は、スイッチングトランス11を介して2次側の
整流平滑回路14に加えられ出力に直流電圧を発生させ
る。一方、スイッチング回路8をはじめ金属基板塔載部
品は著しく発熱するが、この熱は金属基板ブロック9の
金属基板を通じて外部に放熱する。
発明が解決しようとする課題
以上のような従来の回路では、チップ抵抗の材質である
セラミックと金属基板の線膨張係数が異なるため、実動
作における低周波の温度変化によってチップ抵抗と金属
基板の半田接続部に繰り返しストレスが印加され、半田
クラックが発生し短寿命になる。又、寿命の確保のため
には実動作における金属基板の低周波の温度変化ΔTc
を小さく抑えねばならず、部品の大型化とコストア
ップを招くという課題があった。
セラミックと金属基板の線膨張係数が異なるため、実動
作における低周波の温度変化によってチップ抵抗と金属
基板の半田接続部に繰り返しストレスが印加され、半田
クラックが発生し短寿命になる。又、寿命の確保のため
には実動作における金属基板の低周波の温度変化ΔTc
を小さく抑えねばならず、部品の大型化とコストア
ップを招くという課題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、半田クラッ
クによる短寿命の改善および部品の小形化とコストダウ
ンを目的とする。
クによる短寿命の改善および部品の小形化とコストダウ
ンを目的とする。
課題を解決するだめの手段
上記課題を解決するために本発明は、サイリスタとサー
ジ吸収回路とそれらの付属部品をプリント配線が印刷さ
れた同一金属基板上に塔載し、金属基板上のチップ抵抗
は3.2X1.6.のチップ抵抗を複数個同一回路部に
組み合わせるように構成したものである。
ジ吸収回路とそれらの付属部品をプリント配線が印刷さ
れた同一金属基板上に塔載し、金属基板上のチップ抵抗
は3.2X1.6.のチップ抵抗を複数個同一回路部に
組み合わせるように構成したものである。
作用
前記構成とすることによシ、金属基板の低周波温度変化
に対するチップ抵抗と金属基板の半田接続部に発生する
半田クラックによる短寿命が改善される。
に対するチップ抵抗と金属基板の半田接続部に発生する
半田クラックによる短寿命が改善される。
実施例
以下、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。
第1図は、本発明のスイッチング電源装置の一実施例で
ある。1,2は入力端子、3は整流回路、3′は平滑コ
ンデンサ、4は突入電流防止回路、10は制御回路、1
1はスイッチングトランス、Npはスイッチングトラン
スの1次巻線、13は起動抵抗、12.12’、7はサ
ージ吸収回路の抵抗とコンデンサ、8はスイッチング回
路、14は整流平滑回路、9は突入電流防止回路4と起
動抵抗13.サージ吸収回路の抵抗12とコンデンサ7
、スイッチング回路8を一つのブロックとしてプリント
配線が印刷されたアルミニウム基板上に塔載したアルミ
ニウム基板ブロックである。
ある。1,2は入力端子、3は整流回路、3′は平滑コ
ンデンサ、4は突入電流防止回路、10は制御回路、1
1はスイッチングトランス、Npはスイッチングトラン
スの1次巻線、13は起動抵抗、12.12’、7はサ
ージ吸収回路の抵抗とコンデンサ、8はスイッチング回
路、14は整流平滑回路、9は突入電流防止回路4と起
動抵抗13.サージ吸収回路の抵抗12とコンデンサ7
、スイッチング回路8を一つのブロックとしてプリント
配線が印刷されたアルミニウム基板上に塔載したアルミ
ニウム基板ブロックである。
起動抵抗13とサージ吸収回路の抵抗12.12’は各
々の消費電力に応じて3.2 X 1.6 mのチップ
抵抗(V4W)を複数個組み合わせて構成される。
々の消費電力に応じて3.2 X 1.6 mのチップ
抵抗(V4W)を複数個組み合わせて構成される。
第1図の例では起動抵抗0.6Wに対して3.2wX1
.6111+チツプ抵抗を2個、サージ吸収回路の抵抗
12は2Wに対して同じく8個の組み合わせで構成され
ている。
.6111+チツプ抵抗を2個、サージ吸収回路の抵抗
12は2Wに対して同じく8個の組み合わせで構成され
ている。
回路動作は、従来例と同様であるので省略する。
上記回路にて低周波の温度変化に対するアルミニウム基
板とチップ抵抗の半田接続部の半田クラツクによる寿命
についての試験を行った。試験条件は、第2図に示すよ
うに、スイッチング電源として4分ON、2分OFFの
動作を繰り返し行い、アルミニウム基板裏面の温度ΔT
c を変化させて行った。試験結果を第3図に示す。
板とチップ抵抗の半田接続部の半田クラツクによる寿命
についての試験を行った。試験条件は、第2図に示すよ
うに、スイッチング電源として4分ON、2分OFFの
動作を繰り返し行い、アルミニウム基板裏面の温度ΔT
c を変化させて行った。試験結果を第3図に示す。
次に半田クランクに対する寿命推定式について述べる。
微細半田接続部の疲労はチップ−基板間の相対変位が使
用中の温度変化により繰シ返し発生するため、塑性変形
を伴なう高温低サイクル疲労となる。このような低サイ
クル疲労は、疲労寿命Nfが塑性歪振幅Δε、に依存す
るとしたコフィンーマンソ7(Coffin−Mans
on)の実験式が良く成り立つことが知られている。
用中の温度変化により繰シ返し発生するため、塑性変形
を伴なう高温低サイクル疲労となる。このような低サイ
クル疲労は、疲労寿命Nfが塑性歪振幅Δε、に依存す
るとしたコフィンーマンソ7(Coffin−Mans
on)の実験式が良く成り立つことが知られている。
疲労寿命Nf=K (Δεp)−〇 ・・・・・
・(1)ここでに、nは定数である。
・(1)ここでに、nは定数である。
亀裂進展速度に対する周波数fや最高温度”m&Xの効
果を考慮すると(1)式は次式となる。
果を考慮すると(1)式は次式となる。
N、=Of’(Δεp) exp(E/KT!Ila
り −・−・−(2)ここでC1λ、nは定数、Kは活
性化エネルギ、Xはボルツマン定数である。種々の金属
材料に対して各定数が求められている。まず周波数rの
影響についてニッケル(ICckθ1)、ボーン(Go
hn)、 エリス(Kllis)およびノリス(No
rris )らはそれぞれ独立に鉛合金について行った
疲労試験の結果から定数λは約発になるとした。最高温
度が疲労破壊に及ぼす影響は5sPb−ssn半田につ
いてサウザーン リサーチ インスティテユート(So
uthern Re5earchInstitute
)による結果から活性化エネルギーEとして0.123
θVが得られている0以上の結果を総合すると半田接続
部に対する疲労寿命式は、 Nf−Of新Δεp)−”eXp(0,123(eV)
/KTmax・・・・・・((9) となる。
り −・−・−(2)ここでC1λ、nは定数、Kは活
性化エネルギ、Xはボルツマン定数である。種々の金属
材料に対して各定数が求められている。まず周波数rの
影響についてニッケル(ICckθ1)、ボーン(Go
hn)、 エリス(Kllis)およびノリス(No
rris )らはそれぞれ独立に鉛合金について行った
疲労試験の結果から定数λは約発になるとした。最高温
度が疲労破壊に及ぼす影響は5sPb−ssn半田につ
いてサウザーン リサーチ インスティテユート(So
uthern Re5earchInstitute
)による結果から活性化エネルギーEとして0.123
θVが得られている0以上の結果を総合すると半田接続
部に対する疲労寿命式は、 Nf−Of新Δεp)−”eXp(0,123(eV)
/KTmax・・・・・・((9) となる。
第3図のMIN値について解析する。
前記(1)式の疲労寿命をアルミニウム基板の温度ΔT
cの関数として書くと次のようになる。
cの関数として書くと次のようになる。
Nf=K(Δtp )−嘔K((αツー224)−”・
ΔTc−” −−−−−−(41又、(2)式は、 Nf=Of”((αツーα2)l/2)−”・ΔTc−
”eXp””may’・、・・・・・(@ となる。ここでαツはアルミニウム基板の線膨張率、C
2はチップ抵抗(アルミナベース)の線膨張率、lはチ
ップ抵抗の長さを表わす。
ΔTc−” −−−−−−(41又、(2)式は、 Nf=Of”((αツーα2)l/2)−”・ΔTc−
”eXp””may’・、・・・・・(@ となる。ここでαツはアルミニウム基板の線膨張率、C
2はチップ抵抗(アルミナベース)の線膨張率、lはチ
ップ抵抗の長さを表わす。
第3図のMIN値は両対数グラフ上において三つのプロ
ットがほぼ直線上に乗ることから(4)式。
ットがほぼ直線上に乗ることから(4)式。
(四式が成り立つことが明らかである。その傾きからn
台3.6を知ることができる。IC=0.1236V;
ス=発として解析を進める。
台3.6を知ることができる。IC=0.1236V;
ス=発として解析を進める。
N =Of” ((a + −(Z ! ) l/2
)−”ΔTa−”exp(0−123(6V ) Z
K TII&! ) ・・・・・・(@(6)
式に条件と結果を代入してCを求める。
)−”ΔTa−”exp(0−123(6V ) Z
K TII&! ) ・・・・・・(@(6)
式に条件と結果を代入してCを求める。
ΔTO= 80’Cの時 N f= 10700サイ
クルΔTc= 70’Cの時 Nf= 6400サ
イクルΔτo=1oo℃の時 Nf= 1685サイ
クルf = 2.778 X 10−’H1(周期6分
)、fIA=0.1406 、Tm1L!= 100’
C= 373°K 、 K=1.3806X10−2’
J/’K 115V==1.8 X 10−”J
a =τ 2−4 X 10 / ℃a z −0−7X 10
/ ’C、l =3.2頭 従って、それぞれの温度でのCを求めるとΔTc=eo
°Cの時 C=1.540X10−’ΔTO= 70
℃の時 C=1.804X10−7ΔTC=100”
Oの時 0 = 1.525 X 10−’以上のよ
うにGはほぼ一致し、平均でC=1.556X10
となる。
クルΔTc= 70’Cの時 Nf= 6400サ
イクルΔτo=1oo℃の時 Nf= 1685サイ
クルf = 2.778 X 10−’H1(周期6分
)、fIA=0.1406 、Tm1L!= 100’
C= 373°K 、 K=1.3806X10−2’
J/’K 115V==1.8 X 10−”J
a =τ 2−4 X 10 / ℃a z −0−7X 10
/ ’C、l =3.2頭 従って、それぞれの温度でのCを求めるとΔTc=eo
°Cの時 C=1.540X10−’ΔTO= 70
℃の時 C=1.804X10−7ΔTC=100”
Oの時 0 = 1.525 X 10−’以上のよ
うにGはほぼ一致し、平均でC=1.556X10
となる。
従って仮説が成り立つことが証明され、求める実験式は
N(=1.558 X 1o−’r発・((αツーα2
) l/2 )−36ΔTc−eXp(0,123/K
T、、、) −・−・−(8)となる。
) l/2 )−36ΔTc−eXp(0,123/K
T、、、) −・−・−(8)となる。
ΔTc の設計基準は、前記(8)式および用途によ
って決定される。(用途によって要求されるNfが異な
るため)表1にチップ抵抗のサイズと用途別(ファクシ
ミリ、PPO,パソコン)の許容できるΔTcについて
示す。
って決定される。(用途によって要求されるNfが異な
るため)表1にチップ抵抗のサイズと用途別(ファクシ
ミリ、PPO,パソコン)の許容できるΔTcについて
示す。
上記衣1よシチップ抵抗を%W (3,2X 1.6鵡
)使用の場合、使用温度範囲(許容できるΔTc)が1
W (6,3X3.1 elB )の約100%アップ
。
)使用の場合、使用温度範囲(許容できるΔTc)が1
W (6,3X3.1 elB )の約100%アップ
。
IW (sX2.5m)の約60%アップとなる。
また、(81式により算出した寿命の比率を表2に示す
。
。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば低周波温度変化
に対するチップ抵抗と金属基板の半田接続部に発生する
半田クラックによる短寿命が改善され、又寿命確保のだ
めの実動作における低周波の温度変化ΔTcを大きくす
ることができ、部品の小型化とコストダウンを図ること
ができ、極めて有用なものである。
に対するチップ抵抗と金属基板の半田接続部に発生する
半田クラックによる短寿命が改善され、又寿命確保のだ
めの実動作における低周波の温度変化ΔTcを大きくす
ることができ、部品の小型化とコストダウンを図ること
ができ、極めて有用なものである。
第1図は本発明の実施例におけるスイッチング電源装置
の金属基板ブロックの回路構成図、第2図は寿命試験の
条件図、第3図は試験結果を示す特性図、第4図は従来
の金属基板ブロックを含むスイッチング電源装置の回路
構成図である。 3・・・・・・整流回路、3′・・・・・・平滑コンデ
ンサ、4・・・・・・突入電流防止回路、6,13・・
・・・・起動抵抗、6.12・・・・・・サージ吸収回
路の抵抗、7・・・・・・サージ吸収回路のコンデンサ
、8・・・・・・スイッチング回路、9・・・・・・金
属基板ブロック、1o・・・・・・制御回路、11・・
・・・・スイッチングトランス、Np・・・・・・スイ
ッチングトランスの1次巻線、ΔTc・・・・・・金属
基板の温度変化。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名1.
2− 3゛− 8−・・ 7 “− 10=− 11・− ス 力 鵡 子 瞥Ft日路 平滑コンナソサ 突入電流防止口$ ナージca収tiJ酪のコンチンす ス イ −y + ソ ラ lil 舅i金属
茎凝うロック 11卸回路 スイ−y+ンジトラソズ ATC・− 金¥&It俵の二屓変イし 乙Tc (dey ) 3−゛。 4 ・・・ I 遣 日 路 平滑コツ手ンサ 戻入を汽防正日2 起t!J巳批 (05W、5.0 w 2.rmmの+ツブに抗1r)
7 ゛ 8−・ ? −・ 11 ・・・ !4゛ Np・・・ サージ吠収回路のコン手ンサ スイー/+ソジ田賂 金lLt飯うロック 制fIJ回路 スイッ+ンクトランス ![EfllL”Fl EI31! スイッチンットランスの1次啓廠
の金属基板ブロックの回路構成図、第2図は寿命試験の
条件図、第3図は試験結果を示す特性図、第4図は従来
の金属基板ブロックを含むスイッチング電源装置の回路
構成図である。 3・・・・・・整流回路、3′・・・・・・平滑コンデ
ンサ、4・・・・・・突入電流防止回路、6,13・・
・・・・起動抵抗、6.12・・・・・・サージ吸収回
路の抵抗、7・・・・・・サージ吸収回路のコンデンサ
、8・・・・・・スイッチング回路、9・・・・・・金
属基板ブロック、1o・・・・・・制御回路、11・・
・・・・スイッチングトランス、Np・・・・・・スイ
ッチングトランスの1次巻線、ΔTc・・・・・・金属
基板の温度変化。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名1.
2− 3゛− 8−・・ 7 “− 10=− 11・− ス 力 鵡 子 瞥Ft日路 平滑コンナソサ 突入電流防止口$ ナージca収tiJ酪のコンチンす ス イ −y + ソ ラ lil 舅i金属
茎凝うロック 11卸回路 スイ−y+ンジトラソズ ATC・− 金¥&It俵の二屓変イし 乙Tc (dey ) 3−゛。 4 ・・・ I 遣 日 路 平滑コツ手ンサ 戻入を汽防正日2 起t!J巳批 (05W、5.0 w 2.rmmの+ツブに抗1r)
7 ゛ 8−・ ? −・ 11 ・・・ !4゛ Np・・・ サージ吠収回路のコン手ンサ スイー/+ソジ田賂 金lLt飯うロック 制fIJ回路 スイッ+ンクトランス ![EfllL”Fl EI31! スイッチンットランスの1次啓廠
Claims (1)
- 交流電源を入力として少なくとも入力整流回路と制御
回路とスイッチング回路を含む1次側回路とスイッチン
グトランスと2次側整流平滑回路から成り、前記スイッ
チング回路を含む1次側回路は前記入力整流回路のプラ
ス端子に突入電流防止回路の一端を接続し、平滑用コン
デンサの陽極およびスイッチングトランス1次巻線の一
端の接続点に突入電流防止回路の他端とサージ吸収回路
の一端を接続し、スイッチングトランスの1次巻線の他
端とサージ吸収回路の他端および平滑用コンデンサの陰
極をスイッチング回路に接続し、前記の突入電流防止回
路とサージ吸収回路とスイッチング回路とそれらの付属
回路部品をプリント配線が印刷された同一金属基板上に
塔載し、前記金属基板上のチップ抵抗は3.2×1.6
mmのチップ抵抗を複数個同一回路部に組み合わせて成
るスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22703988A JPH0274157A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22703988A JPH0274157A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | スイッチング電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0274157A true JPH0274157A (ja) | 1990-03-14 |
Family
ID=16854571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22703988A Pending JPH0274157A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0274157A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5738563A (en) * | 1995-03-07 | 1998-04-14 | Kao Corporation | Substrate chamfering machine |
JPH11220883A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Origin Electric Co Ltd | 突入電流防止機能を有する整流回路及びオンボード電源装置 |
JPH11225475A (ja) * | 1998-02-03 | 1999-08-17 | Origin Electric Co Ltd | オンボード電源装置 |
WO2009109571A2 (de) | 2008-03-07 | 2009-09-11 | Fuerus Sven | Marines sicherheitssystem |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP22703988A patent/JPH0274157A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5738563A (en) * | 1995-03-07 | 1998-04-14 | Kao Corporation | Substrate chamfering machine |
JPH11220883A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Origin Electric Co Ltd | 突入電流防止機能を有する整流回路及びオンボード電源装置 |
JPH11225475A (ja) * | 1998-02-03 | 1999-08-17 | Origin Electric Co Ltd | オンボード電源装置 |
WO2009109571A2 (de) | 2008-03-07 | 2009-09-11 | Fuerus Sven | Marines sicherheitssystem |
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