(57)【要約】【課題】本発明の課題は、電子部品のリードと板金間の電気的絶縁を確実に確保でき、小型、高信頼性のスイッチング電源装置、電源システム、電子装置を提供することにある。【解決手段】前記課題は、電子部品の質量および製造時の外部応力によりプリント基板にたわみが発生した場合に、前記電子部品のリードにより絶縁シートの傷と貫通穴の発生を防止する全面スペーサを有する実装構造を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置を提供することによって達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板と板金との間に、電子部品のリードが干渉しないスペーサを有する実装構造を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１のスイッチング電源装置を備えたことを特徴とする電源システム。
【請求項３】
請求項１のスイッチング電源装置を備えたことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置、スイッチング電源装置を使用した電源システム、スイッチング電源装置を使用した電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置には一般的にスイッチング電源装置が内蔵されている。一般的なスイッチング電源装置は、電子部品とプリント基板、板金で構成され、前記電子部品を前記プリント基板へ搭載し前記板金へ固定する。そして、前記電子部品のリードと前記板金の接触を防止するために前記電子部品のリードと前記板金の間に絶縁シートを取付ける実装構造が一般的に用いられている。
【０００３】
具体的には、コーセル株式会社のＷｅｂサイトで公開されている技術情報「基板単体製品の取扱いについてのお願い」の絶縁距離項目のような、プリント基板を固定用金具とネジで固定し、電子部品のリードと板金の間の距離が不足する場合は、プリント基板と板金の間に絶縁シートを挿入することが一般的である。
【０００４】
図６に従来技術を用いたスイッチング電源装置の例を示す。図６のスイッチング電源装置は、抵抗器５０６、コンデンサ５０７、コイル５０８、スイッチ素子５０９、論理素子５１０をプリント基板５０２へ挿入し、半田付けにより固定および電気接続をおこない、プリント基板５０２を固定用金具５０３ａ、固定用金具５０３ｂとネジ５０５ａ、ネジ５０５ｂを使用し板金５１１へ固定し、プリント基板５０２と板金５１１の間に絶縁シート５０４を用いた実装構造である。
【０００５】
次に、図６のスイッチング電源装置の構成部品と実装構造について説明する。抵抗器５０６、コンデンサ５０７、コイル５０８、スイッチ素子５０９、論理素子５１０は、スイッチング電源装置の電気的機能を実現するための電子回路に使用する電子部品であり、プリント基板５０２の貫通穴へ挿入する。プリント基板５０２は、前記電子部品のリードに対応した貫通穴を有し、前記貫通穴へ前記電子部品のリードを挿入し、前記電子部品のリードとプリント基板５０２を半田付けすることにより前記電子部品間の電気接続を実現する。ネジ５０５ａ、５０５ｂと固定用金具５０３ａ、固定用金具５０３ｂは板金５１１へプリント基板５０２を固定するために用いる。絶縁シート５０４は板金５１１へ貼り付け、活電部である前記電子部品のリードと板金５１１の間の電気的絶縁を保つために用い、スイッチング電源装置の電気的機能を損なわないために必要である。板金５１１は、スイッチング電源装置から発生する電磁波の外部への排出を抑制、活電部への接触の防止、機械的強度の確保のために用いる。
【０００６】
【非特許文献１】コーセル株式会社のＷｅｂサイトで公開されている技術情報「基板単体製品の取扱いについてのお願い」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に示した従来技術を用いたスイッチング電源装置では、電子部品のリードと絶縁シート間の距離が短いため、前記電子部品のリードにより前記絶縁シートに傷が発生し絶縁機能の低下、さらに前記電子部品のリードが前記絶縁シートを貫通し板金と接触した場合には、スイッチング電源装置の電気的機能が損なわれる可能性がある。また、前記電子部品のリードと前記絶縁シート間の距離を長くするとスイッチング電源装置が大形化となる。
【０００８】
一例として、サーバ装置に代表される１Ｕサイズ（高さ：４４．４ｍｍ）の電子装置に内蔵されるスイッチング電源装置を想定する。
【０００９】
１Ｕサイズの電子装置へスイッチング電源装置を内蔵するためには、電子装置の板金厚さとスイッチング電源装置の製造誤差および取付け余裕を考えると、スイッチング電源装置の高さを４０ｍｍ以下とする必要がある。スイッチング装置の電子部品には高耐圧のコンデンサに代表されるような高背部品が必要で、一般的に高耐圧のコンデンサの部品高さは３０ｍｍ以上である。また、一般的に１Ｕサイズの電子装置へ内蔵するスイッチング電源装置のプリント基板５０２の厚さは１．６ｍｍ、板金５１１の厚さは１ｍｍ、固定用金具５０３ａと固定用金具５０３ｂの高さは３ｍｍ、抵抗器５０６、コンデンサ５０７、コイル５０８、スイッチ素子５０９、論理素子５１０の電子部品のリードがプリント基板５０２から出る長さは２．５ｍｍであり、安全規格上の電気的絶縁機能を保証するための絶縁シート５０４の厚さは０．４ｍｍである。よって、前記電子部品のリードと絶縁シート５０４の間の距離は、固定用金具５０３ａと固定用金具５０３ｂの高さから前記電子部品のリードが基板から出る長さと絶縁シート５０４の厚さを引いた距離となり、３ｍｍ−２．５ｍｍ−０．４ｍｍ＝０．１ｍｍと極僅かな距離しか確保できない。
【００１０】
よって、前記電子部品の質量および外部応力により前記プリント基板にたわみが発生した場合には、前記電子部品のリードが絶縁シート５０４と接触し、絶縁シート５０３への傷の発生による絶縁シート５０４の電気的絶縁機能の低下、さらに、前記電子部品のリードが絶縁シート５０４を貫通した場合には、前記電子部品のリードが板金５１１と接触し、スイッチング電源装置の電気的機能が損なわれる課題がある。
【００１１】
また、前記課題を解決するために固定用金具５０３ａと固定用金具５０３ｂの高さを高くし、前記電子部品のリードと絶縁シート５０４の間の距離を長くした場合には、スイッチング電源の高さが高くなり大形化する。例えば、固定用金具５０３ａと固定用金具５０３ｂを１０ｍｍとすると、スイッチング電源装置の高さは、１ｍｍ＋１０ｍｍ＋１．６ｍｍ＋３０ｍｍ＋１ｍｍ＝４３．６ｍｍとなり１Ｕサイズの電子装置へスイッチング電源を内蔵することはできない。
【００１２】
以上のように、スイッチング電源を小型・高信頼性化するには、プリント基板のたわみが発生した場合に、電子部品のリードによる絶縁シートへの傷と貫通穴の発生を防止する実装構造が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決するために、本発明のスイッチング電源装置は、電子部品のリードと絶縁シートの間の距離が短い場合にも、前記プリント基板と前記絶縁シート間に、前記電子部品のリードが挿入される部分を切り欠いた全面スペーサを挿入することにより、電子部品の質量、製造時の外部応力によるプリント基板のたわみが発生した場合の絶縁シートへの傷と貫通穴の発生を防止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスイッチング電源装置を使用することにより、電子部品のリードと板金間の電気的絶縁を確実に確保でき、小型、高信頼性のスイッチング電源装置、電源システム、電子装置を適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、図面の実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の第１の実施例になるスイッチング電源装置の例を示す。図１のスイッチング電源装置は、抵抗器７、コンデンサ８、コイル９、スイッチ素子１０、論理素子１１をプリント基板２へ挿入し、半田付けにより固定および電気接続をおこない、プリント基板２を板金１１へネジ５ａ、ネジ５ｂを使用し固定し、板金１１に絶縁シート４を貼り付け、プリント基板２と板金１１の間に全面スペーサ２０を用いた実装構造である。
【００１７】
次に、図１のスイッチング電源装置の構成部品と実装構造について説明する。
【００１８】
抵抗器６、コンデンサ７、コイル８、スイッチ素子９、論理素子１０は、スイッチング電源装置の電気的機能を実現するための電子回路に使用する電子部品である。プリント基板２は、前記電子部品のリードに対応した貫通穴を有し、前記貫通穴へ前記電子部品のリードを挿入し、前記電子部品リードとプリント基板２を半田付けすることにより前記電子部品間の電気接続を実現する。ネジ５ａ、ネジ５ｂは板金１１へプリント基板２を固定するために用いる。絶縁シート４は板金１１へ貼り付け、活電部である前記電子部品のリードと板金１１間の電気的絶縁を保つために用い、スイッチング電源装置の電気的機能を損なわないために必要である。板金４１１は、スイッチング電源装置から発生する電磁波の外部への排出を抑制、活電部への接触の防止、機械的強度の確保のために用いる。そして、前記電子部品のリードによる絶縁シートの傷、貫通穴の発生を防止するために、プリント基板２と絶縁シート４の間に全面スペーサ２０を挿入する。全面スペーサ２０はネジ５ａ、ネジ５ｂによりプリント基板２と共締め固定される。
【００１９】
図２に第１の実施例で使用する全面スペーサ２０の例を示す。全面スペーサ２０は、抵抗器６のリードが挿入される貫通穴１０６ａ、貫通穴１０６ｂと、コンデンサ７のリードが挿入される貫通穴１０７と、コイル８のリードが挿入される貫通穴１０８ａ、貫通穴１０８ｂと、スイッチ素子９のリードが挿入される貫通穴１０９と、論理素子１０のリードが挿入される貫通穴１１０ａ、貫通穴１１０ｂと、ネジ５ａが挿入される貫通穴１０５ａとネジ５ｂが挿入される貫通穴１０５ｂを有し、プリント基板２と同一縦横サイズで、厚さはプリント基板２と絶縁シート４の間の距離に等しく、材料はガラスエポキシ、Ｎ６６ナイロンに代表される絶縁材料を使用する。また、前記貫通穴はプリント基板２の製造時に使用する基板製造データから容易に作成でき、前記貫通穴が集中している箇所は、大きく切り欠いてもよい。
【００２０】
例えば、前記電子部品のリードがプリント基板２から出る長さが２ｍｍ、全面スペーサ２０の厚さを２．５ｍｍとすると、前記電子部品のリードと絶縁シート４の間の距離は、２．５ｍｍ−２ｍｍ＝０．５ｍｍと極僅かな距離の確保となるが、全面スペーサ２０によりプリント基板２の全面に対して絶縁シート４とのスペース確保機能を有するため、前記電子部品の質量、製造時の外部応力によるプリント基板２にたわみが発生した場合に絶縁シートへの傷、貫通穴の発生を防止することができる。また、全面スペーサ２０が従来技術である図６の固定用金具５０３ａ、固定用金具５０３ｂの代わりになるので、固定用金具も不要である。さらに、板金１１の厚さを１ｍｍ、コンデンサ７の高さを３０ｍｍ、プリント基板２の厚さを１．６ｍｍ、絶縁シート４の厚さを０．４ｍｍ、全面スペーサ２０の厚さ２．５ｍｍとすると、スイッチング電源装置の高さは、１ｍｍ＋０．４ｍｍ＋２．５ｍｍ＋１．６ｍｍ＋３０ｍｍ＝３６．５ｍｍとなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
【００２１】
以上に説明したとおり、本発明のスイッチング電源装置を使用すれば、電気的絶縁を確実に確保でき、小型、高信頼性のスイッチング電源装置を提供することが可能である。
【実施例２】
【００２２】
本発明の第２の実施例になるスイッチング電源装置は、第１の実施例と全面スペーサのみ違う。図３に第２の実施例になるスイッチング電源装置に使用する全面スペーサの例を示す。全面スペーサ２２０は、抵抗器６のリードが挿入される非貫通穴２０６ａ、非貫通穴２０６ｂと、コンデンサ７のリードが挿入される非貫通穴２０７と、コイル８のリードが挿入される非貫通穴２０８ａ、非貫通穴２０８ｂと、スイッチ素子９のリードが挿入される非貫通穴２０９と、論理素子１０のリードが挿入される非貫通穴２１０ａ、非貫通穴２１０ｂと、ネジ５ａが挿入される貫通穴２０５ａとネジ５ｂが挿入される貫通穴２０５ｂを有し、プリント基板２と同一縦横サイズで、厚さはプリント基板２と絶縁シート４の間の距離に等しく、材料はガラスエポキシ、Ｎ６６ナイロンに代表される絶縁材料を使用する。よって、本実施例は第１の実施例に対して、全面スペーサの電子部品のリードが挿入される穴を貫通穴とせず、非貫通穴とした全面スペーサ２２０を用いた実施例であるため、第１の実施例と同じ効果が得られる。さらに、本実施例は全面スペーサの前記電子部品のリードが挿入される穴が貫通穴でないため、前記電子部品のリードと板金１１の間の絶縁機能も有し、第１の実施例である図１の絶縁シート４が不要である。
【００２３】
以上の説明したとおり、本発明のスイッチング電源装置を使用すれば、電気的絶縁を確実に確保でき、小型、高信頼性のスイッチング電源装置を提供することが可能である。
【実施例３】
【００２４】
図４は本発明の第３の実施例で、実施例１または実施例２の実装構造をもつ電源システムである。図４において、３０１は電源システムであり、３０２は電源システム入力であり、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃは電源入力であり、３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは図１のスイッチング電源装置１であり、３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃは電源出力であり、３０６は電源システム出力である。図４に示すように本実施例の電源システム３０１は電源システム入力３０２にスイッチング電源装置３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃの電源入力３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃを並列接続し、スイッチング電源装置３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃの電源出力３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃを並列接続したものに電源システム３０１の電源システム出力３０６を接続するものである。
【００２５】
以上説明したとおり、本電源システム３０１は実施例１または実施例２のスイッチング電源装置を使用していることから、実施例１または実施例２と同様に電気的絶縁を確実に確保でき、小型、高信頼性のスイッチング電源システムを提供することが可能である。
【実施例４】
【００２６】
図５は本発明の第４の実施例で、実施例３の電源システムを有する電子装置である。図５において、４０１は電子装置であり、４０２は電源入力であり、４０３は電源入力であり、４０４は図１のスイッチング電源装置１であり、４０５は電源出力であり、４０６は電子回路である。図５に示すように本実施例の電子装置４０１は電源入力４０２にスイッチング電源装置４０４を接続し、スイッチング電源装置４０４に電子回路４０６を接続したものである。ここで、電子回路４０６は、例えば電子演算回路、メモリ回路、増幅回路、発振回路、Ｄ／Ａコンバータ、Ａ／Ｄコンバータなどのデジタル回路、アナログ回路を問わない全ての電子回路である。
【００２７】
以上説明したとおり、電子装置４０１は実施例１または実施例２のスイッチング電源装置を使用していることから、実施例１または実施例２と同様に電気的絶縁を確実に確保でき、小型、高信頼性のスイッチング電源システムを有する電子装置を提供することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、電子部品のリードと板金間の電気的絶縁を確実に確保できるスイッチング電源装置、電源システム、電子装置に関するもので、小型、高信頼性のスイッチング電源装置、電源システム、電子装置を提供することができる。すなわち、ＡＣ／ＤＣ電源、ＤＣ／ＤＣ電源、ＵＰＳ電源などの各種電源装置、各種電源システム、及び、各種電子装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施例である。
【図２】本発明の第１の実施例に使用する全面スペーサの例である。
【図３】本発明の第２の実施例に使用する全面スペーサの例である。
【図４】本発明の第３の実施例である。
【図５】本発明の第４の実施例である。
【図６】従来技術の例である。
【符号の説明】
【００３０】
１…スイッチング電源装置、２…プリント基板、４…絶縁シート、５ａ、５ｂ…ネジ、６…抵抗器、７…コンデンサ、８…コイル、９…スイッチ素子、１０…論理素子、１１…板金、２０…全面スペーサ、１０５ａ、１０５ｂ…ネジが挿入される貫通穴、１０６ａ、１０６ｂ…抵抗器のリードが挿入される貫通穴、１０７…コンデンサのリードが挿入される貫通穴、１０８ａ、１０８ｂ…コイルのリードが挿入される貫通穴、１０９…スイッチ素子のリードが挿入される貫通穴、１１０ａ、１１０ｂ…論理素子のリードが挿入される貫通穴、２０５ａ、２０５ｂ…ネジが挿入される貫通穴、２０６ａ、２０６ｂ…抵抗器のリードが挿入される非貫通穴、２０７…コンデンサのリードが挿入される非貫通穴、２０８ａ、２０８ｂ…コイルのリードが挿入される非貫通穴、２０９…スイッチ素子のリードが挿入される非貫通穴、２１０ａ、２１０ｂ…論理素子のリードが挿入される非貫通穴、２２０…全面スペーサ、３０１…電源システム、３０２…電源システム入力、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ…電源入力、３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ…スイッチング電源装置、３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ…電源出力、３０６…電源システム出力、４０１…電子装置、４０２…電源入力、４０３…電源入力、４０４…スイッチング電源装置、４０５…電源出力、４０６…電子回路、５０１…スイッチング電源装置、５０２…プリント基板、５０３ａ、５０３ｂ…固定用金具、５０４…絶縁シート、５０５ａ、５０５ｂ…ネジ、５０６…抵抗器、５０７…コンデンサ、５０８…コイル、５０９…スイッチ素子、５１０…論理素子、５１１…板金。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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