JP4520205B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
本発明は、DC出力平滑回路にローパスフィルタを設けたスイッチング電源装置に関する。
The present invention relates to a switching power supply device in which a low-pass filter is provided in a DC output smoothing circuit.
従来、大電流のDC出力可能なスイッチング電源装置にあっては、DC出力平滑回路に大電流を出力可能なローパスフィルタを設け、ノイズを低減するようにしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a switching power supply device capable of outputting a large current DC, a low-pass filter capable of outputting a large current is provided in a DC output smoothing circuit to reduce noise.
この出力ローパスフィルタは直列インダクタンスとコンデンサで構成されており、直列インダクタンスに大電流を流すことを可能とするため、従来、プリント基板上にケーブルを巻き回して横置きし、両端に設けた圧着端子を基板上にビス止めするようにしている(特許文献1)。
しかしながら、このようなインダクタンスとしてケーブルを使用したローパスフィルタにあっては、ケーブルに圧着端子を設けてビスによるプリント基板に機械的に接続する固定構造としていたため、組立に手間とコストがかかるという問題がある。 However, in such a low-pass filter using a cable as an inductance, there is a problem that assembling takes time and cost because the cable is provided with a crimp terminal and mechanically connected to a printed circuit board with screws. There is.
またフレキシブルなケーブルを巻き回してインダクタンスとして使っているため、簡単に動かすことができ、インダクタンスとしての位置が決まらずに不安定であり、インダクタンス自体から発生する磁界の分布がケーブルの状態によりばらつき、近傍に配置されているAC入力フィルタに影響を与えやすいという問題がある。 In addition, since a flexible cable is wound and used as an inductance, it can be easily moved, and the position as the inductance is unstable without being determined, and the distribution of the magnetic field generated from the inductance itself varies depending on the state of the cable, There is a problem that an AC input filter disposed in the vicinity is easily affected.
更に、プリント基板に対しケーブルを横に配置しているため、ケーブルを巻いたコイルとしての大きさに応じたプリント基板上の配置面積が必要となり、スイッチング電源装置の小型化の障害となっている。 Furthermore, since the cable is arranged horizontally with respect to the printed circuit board, an arrangement area on the printed circuit board corresponding to the size of the coil around which the cable is wound is necessary, which is an obstacle to miniaturization of the switching power supply device. .
本発明は、設置スペースが僅かで済み、プリント基板への実装も容易で、AC入力フィルタが近接配置されている場合に影響を及ぼすことないインダクタンスで出力ローパスフィルタを構成するようにしたスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
The present invention requires a small installation space, can be easily mounted on a printed circuit board, and constitutes an output low-pass filter with an inductance that does not affect the case where AC input filters are arranged close to each other. The purpose is to provide.
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、プリント基板上のDC出力端子台にDC出力平滑回路を最短距離で配置したスイッチング電源装置に於いて、DC出力平滑回路は、DC出力端子台側からプリント基板上に平滑コンデンサと平滑用チョークコイルを順次配置すると共に、平滑コンデンサと平滑用チョークコイルの間に板状インダクタンスを平行に配置したことを特徴とする。ここで、板状インダクタンスは下向きに開いたコ字形状である。 In order to achieve this object, the present invention is configured as follows. The present invention relates to a switching power supply device in which a DC output smoothing circuit is arranged at the shortest distance on a DC output terminal block on a printed circuit board. The DC output smoothing circuit is connected to a smoothing capacitor and a smoothing circuit on the printed circuit board from the DC output terminal block side. The choke coils are sequentially arranged, and a plate-like inductance is arranged in parallel between the smoothing capacitor and the smoothing choke coil. Here, the plate-like inductance is a U-shape opened downward.
また本発明の別の形態にあっては、プリント基板上のAC入力ラインフィルタに近接して配置されると共に、DC出力端子台にDC出力平滑回路を最短距離で配置したスイッチング電源装置に於いて、DC出力平滑回路は、DC出力端子台側からプリント基板上に平滑コンデンサと平滑用チョークコイルを順次配置すると共に、平滑コンデンサと平滑用チョークコイルの間に板状インダクタンスを平行に配置し、板状インダクタンスは、ACラインフィルタ側を傾斜プレート部として下向きに開いた略コ字形状を有することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device which is arranged close to an AC input line filter on a printed circuit board and has a DC output smoothing circuit arranged at a shortest distance on a DC output terminal block. The DC output smoothing circuit sequentially arranges the smoothing capacitor and the smoothing choke coil on the printed circuit board from the DC output terminal block side, and arranges the plate inductance in parallel between the smoothing capacitor and the smoothing choke coil. The shape inductance is characterized by having a substantially U-shape opened downward with the AC line filter side as an inclined plate portion.
本発明によれば、板状インダクタンスは金属プレス加工により製造でき、生産コストが安価でインダクタンスとしての形状が固定され、またプリント基板に差し込んでフロー半田などの自動組立ができ、ケーブルを使用した場合のような手作業やインダクタンスとしての不安定さはない。 According to the present invention, the plate-like inductance can be manufactured by metal stamping, the production cost is low and the shape as the inductance is fixed, and it can be inserted into the printed circuit board and automatically assembled such as flow soldering, when a cable is used There is no instability as manual work or inductance.
またプリント基板上に起立して実装することで、DC出力平滑回路における平滑コンデンサと平滑用チョークコイルの間のスペースに配置することができ、基板スペースを増加することなく大電流出力可能なローパスフィルタを増設でき、また十分なプレート幅によって大きな電流容量が確保され、大電流での使用に適している。
In addition, the low-pass filter that can be placed in the space between the smoothing capacitor and the smoothing choke coil in the DC output smoothing circuit and can output a large current without increasing the board space by mounting upright on the printed circuit board. In addition, a large current capacity is secured by a sufficient plate width, and it is suitable for use with a large current.
図1は本発明のスイッチング電源装置のプリント基板上における回路配置を示した説明図である。図1において、本発明のスイッチング電源に使用されるプリント基板1の左側には端子台2が設けられ、端子台2にはAC入力端子3a、3bとDC出力端子22a、22bが設けられている。
FIG. 1 is an explanatory view showing a circuit arrangement on a printed board of the switching power supply device of the present invention. In FIG. 1, a terminal block 2 is provided on the left side of a printed
AC入力端子3a、3bに続いてはAC入力ラインフィルタ4が設けられる。AC入力ラインフィルタ4は、コンデンサ5、バランコイル6及びコンデンサ7で構成されている。
Following the
続いてダイオードブリッジなどを用いた整流回路8が設けられ、整流回路8の出力側に入力コンデンサ9を設け、DC入力を得ている。続いてアクティブフィルタ回路10が設けられ、整流回路8の全波整流出力の電流と電圧の力率を1となるようにスイッチング制御してノイズの発生を抑える。
Subsequently, a
続いてインバータ回路11が設けられる。インバータ回路11は、トランス12の1次巻線13に直列接続したFETなどのスイッチング素子15をスイッチング制御する。このスイッチング制御はDC出力端子22a、22bの出力電圧を規定電圧に安定化するように、スイッチング素子15のオン時間を例えばパルス幅制御する。
Subsequently, an
トランス12の2次巻線14に対しては、整流ダイオード16、17が設けられる。整流ダイオード16、17に続いてトロイダル型チョークコイル18と平滑用電解コンデンサ19が設けられ、出力平滑回路を構成している。続いて板状インダクタンス20とフィルタ用電解コンデンサ21が設けられ、ローパスフィルタを構成している。ローパスフィルタの出力は、DC出力端子22a、22bに接続される。
図2は本発明のスイッチング電源装置におけるDC出力平滑回路部分のプリント基板における部品配置の説明図である。図2において、プリント基板1の左側には端子台2が装着され、端子台2にはAC入力端子3a、3bとDC出力端子22a、22bが設けられている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of component arrangement on the printed circuit board of the DC output smoothing circuit portion in the switching power supply device of the present invention. In FIG. 2, the terminal block 2 is mounted on the left side of the printed
端子台2のAC入力端子3a、3b側に続いては、プリント基板1上にコンデンサ5、バランコイル6及びコンデンサ7を順次配置して、AC入力ラインフィルタ4を構成している。このAC入力ラインフィルタ4の下側の端子台2のDC出力端子22a、22bに最短距離で近接して、DC出力平滑回路とローパスフィルタが設けられる。
Following the
即ち、端子台2におけるDC出力端子22a、22b側より、プリント基板1上に平滑用電解コンデンサ19とフィルタ用電解コンデンサ21が端子台2の方向に並べて配置され、その右側にトロイダル型チョークコイル18を配置している。
That is, the smoothing
並列配置された平滑用電解コンデンサ19及びフィルタ用電解コンデンサ21とトロイダル型チョークコイル18の間には、本発明による板状インダクタンス20が左右方向となる回路部品の配列方向に直交し、トロイダル型チョークコイル18及び平滑用電解コンデンサ19とフィルタ用電解コンデンサ21の並び方向と平行に配置されている。
Between the smoothing
図3は図2の実施形態で使用する板状インダクタンス20の説明図であり、図3(A)に側面図を、図3(B)に正面図を示している。板状インダクタンス20は下部に端子27を一体に形成した垂直プレート部23に続いて水平プレート部24を有し、水平プレート部24から斜め下向きにテーパプレート部25を形成して垂直プレート部26に至り、垂直プレート部26の下側に端子28を形成している。この図3の板状インダクタンス20は、図2のプリント基板1上にテーパプレート部25をAC入力ラインフィルタ4側に向けて配置している。
FIG. 3 is an explanatory view of the plate-
図4は本発明で使用する板状インダクタンスの他の実施形態の説明図である。図4の板状インダクタンス30は、端子37を下側に備えた垂直プレート部33に続いて水平プレート部34を有し、水平プレート部34に続いて垂直プレート部36を設け、その下側に端子38を形成している。なお図4(A)は側面図、図4(B)は正面図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of another embodiment of the plate-like inductance used in the present invention. The plate-
ここで図3の板状インダクタンス20と図4の板状インダクタンス30を対比して見ると、両者は共に、下側に開いたほぼコ字型形状を有するが、図3の板状インダクタンス20にあっては、図2に示したようにAC入力ラインフィルタ4側に位置するテーパプレート部25を備えた下向きにコ字型に開いた形状となっている点が相違する。
Here, when the plate-
図5は図3の板状インダクタンス20と図4の板状インダクタンス30の使用方法の説明図である。図5(A)は図2のプリント基板1に配置した板状インダクタンス20を横方向から見て、AC入力ラインフィルタ4のバランコイル6と共に示している。図5(B)は図3の板状インダクタンス20の代わりに図4に示した板状インダクタンス30を配置した状態である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of how to use the plate-
ここで、図5(A)の板状インダクタンス20及び図5(B)の板状インダクタンス30にDC出力電流が流れると、各プレート部の周囲に磁界が発生する。このとき図5(B)の板状インダクタンス30にあっては、垂直プレート部36を流れる出力電流によって磁界39が発生し、この磁界39は隣接配置しているAC入力ラインフィルタ4におけるバランコイル6を貫き、入力雑音を増加させることとなる。
Here, when a DC output current flows through the plate-
そこで本発明にあっては、AC入力ラインフィルタに近接してDC出力回路を配置する場合には、図5(A)のようにテーパプレート部25を有する板状インダクタンス20を使用し、テーパプレート部25をバランコイル6側に位置するように配置する。このため、板状インダクタンス20にDC出力電流が流れた場合、テーパプレート部25にはテーパプレート部25の方向に直交する面に磁界29が発生し、磁界29がバランコイル6を貫かないことから、入力雑音を増加させる問題を解消することができる。
Therefore, in the present invention, when the DC output circuit is arranged close to the AC input line filter, the plate-
一方、プリント基板上にAC入力ラインフィルタ4が近接して配置されない場合、具体的にはプリント基板の一方にAC入力端子が設けられ、プリント基板の反対側にDC出力端子が設けられるような回路配置の場合には、図4に示した板状インダクタンス30を使用すればよい。
On the other hand, when the AC input line filter 4 is not disposed close to the printed circuit board, specifically, a circuit in which an AC input terminal is provided on one side of the printed circuit board and a DC output terminal is provided on the opposite side of the printed circuit board. In the case of arrangement, the plate-
また図3、図4に示した板状インダクタンス20、30は金属板のプレス加工で簡単に作ることができ、プリント基板上にそれぞれ端子27、28または端子37、38を挿入してフロー半田などの自動組立てによって簡単に実装することができる。
Further, the plate-
また、板状インダクタンス20、30におけるプレート幅を調整することで、必要とするDC出力電流に見合った十分な電流容量を簡単且つ容易に確保することができる。更に、板状インダクタンス20、30はプリント基板1から起立したプレート部材であることから、それ自体で放熱板としての機能を持っており、大電流を流した場合に発熱しても、効率よく放熱することができる。
In addition, by adjusting the plate width in the plate-
なお、上記の実施形態にあっては、板状インダクタンスとして下向きにコ字型に開いた実施形態を例に取るものであったが、本発明はこれに限定されず、下向きにU字型に開いた形状もしくはコ字型以外の多角形で開いた形状であればよく、いずれの形状であってもAC入力ラインフィルタに近接して配置する場合には、AC入力ラインフィルタ側にテーパプレート部25を形成するようにすればよい。
In the above-described embodiment, the plate-shaped inductance is taken as an example in which the plate-shaped inductance is opened downward in a U-shape. However, the present invention is not limited to this, and the U-shape is formed in the downward direction. Any shape can be used as long as it is an open shape or a polygonal shape other than a U-shape. When any shape is placed close to the AC input line filter, the taper plate portion is placed on the AC input line filter side. 25 may be formed.
1:プリント基板
2:端子台
3a、3b: AC入力端子
4:AC入力ラインフィルタ
5、7:コンデンサ
6:バランコイル
8:整流回路
9:入力コンデンサ
10:アクティブフィルタ回路
11:インバータ回路
12:トランス
13:1次巻線
14:2次巻線
15:スイッチング素子
16、17:整流ダイオード
18:トロイダル型チョークコイル
19:平滑用電解コンデンサ
20、30板状インダクタンス
21:フィルタ用電解コンデンサ
22a、22b:DC出力端子
23、26、33、36:垂直プレート部
24、34:水平プレート部
25:テーパプレート部
27、28、37、38:端子
29、39:磁界
1: Printed circuit board 2:
Claims (3)
前記インダクタンスは板状であって、
前記DC出力端子台側からプリント基板上に順に、平滑コンデンサと電解コンデンサを前記DC出力端子台に平行して並べ、次に、前記板状インダクタンスを、左右方向となる回路部品の配列方向に直交し、前記平滑用コンデンサフィルタ用電解コンデンサの並び方向と平行に配置し、さらに、平滑用チョークコイル配置すること、
を特徴とするスイッチング電源装置。
In a switching power supply device in which a DC output smoothing circuit composed of a smoothing capacitor and a smoothing choke coil and a subsequent low-pass filter composed of an inductance and an electrolytic capacitor are arranged on the DC output terminal block on the printed circuit board at the shortest distance. And
The inductance is plate-shaped,
In order from the DC output terminal block side to the printed circuit board, a smoothing capacitor and an electrolytic capacitor are arranged in parallel to the DC output terminal block, and then the plate-like inductance is orthogonal to the arrangement direction of the circuit components in the horizontal direction. And arranging in parallel with the arrangement direction of the electrolytic capacitor for the smoothing capacitor filter, and further, arranging the smoothing choke coil,
A switching power supply device.
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the plate-like inductance is a U-shape opened downward.
前記インダクタンスは板状であって、
前記AC入力ラインフィルタは、前記板状のインダクタンスの水平プレートと直行する位置に配置され、
前記DC出力端子台側からプリント基板上に順に、平滑コンデンサと電解コンデンサを前記DC出力端子台に平行して並べ、次に、前記板状インダクタンスを、左右方向となる回路部品の配列方向に直交し、前記平滑用コンデンサフィルタ用電解コンデンサの並び方向と平行に配置し、さらに、平滑用チョークコイル配置し、
前記板状インダクタンスは、前記AC入力ラインフィルタ側を傾斜プレート部として下向きに開いた略コ字形状を有することを特徴とするスイッチング電源装置。 Arranged close to the AC input line filter on the printed circuit board, the DC output terminal block is composed of a DC output smoothing circuit composed of a smoothing capacitor and a smoothing choke coil , followed by an inductance and an electrolytic capacitor. In a switching power supply device in which a low-pass filter is arranged at the shortest distance,
The inductance is plate-shaped,
The AC input line filter is disposed at a position orthogonal to the plate-shaped inductance horizontal plate,
In order from the DC output terminal block side to the printed circuit board, a smoothing capacitor and an electrolytic capacitor are arranged in parallel to the DC output terminal block, and then the plate-like inductance is orthogonal to the arrangement direction of the circuit components in the horizontal direction. And arranged parallel to the direction in which the electrolytic capacitors for the smoothing capacitor filter are arranged, and further, the smoothing choke coil is arranged,
The switching power supply device according to claim 1, wherein the plate-like inductance has a substantially U-shape opened downward with the AC input line filter side as an inclined plate portion.
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