(57)【要約】【課題】ノイズを低減しつつ小型化を図ることができる電源装置を提供すること。【解決手段】電源装置１は、一次コイルと二次コイルとを有するトランス２と、トランス２の一次コイル側に接続された一次側回路を構成する一次側半導体部品３と、トランス２の二次コイル側に接続された二次側回路を構成する二次側半導体部品４と、二次側半導体部品４に接続されたチョークコイル５と、トランス２、一次側半導体部品３、二次側半導体部品４、及びチョークコイル５を搭載したベースプレート６と、を備えている。一次側半導体部品３とトランス２とは、互いに積層された積層体１１を構成している。一次側半導体部品３を直流電源に接続する一次直流配線７１ｄｃと、一次側半導体部品３とトランス２とを接続する一次交流配線７１ａｃとは、積層体１１における互いに異なる面に対向する位置に配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルとを有するトランス（２）と、
該トランス（２）の上記一次コイル側に接続された一次側回路を構成する一次側半導体部品（３）と、
上記トランス（２）の上記二次コイル側に接続された二次側回路を構成する二次側半導体部品（４）と、
上記二次側半導体部品（４）に接続されたチョークコイル（５）と、
上記トランス（２）、上記一次側半導体部品（３）、上記二次側半導体部品（４）、及び上記チョークコイル（５）を搭載したベースプレート（６）と、を備え、
上記一次側半導体部品（３）と上記トランス（２）とは、互いに積層された積層体（１１）を構成しており、
上記一次側半導体部品（３）を直流電源に接続する一次直流配線（７１ｄｃ）と、上記一次側半導体部品（３）と上記トランス（２）とを接続する一次交流配線（７１ａｃ）とは、上記積層体（１１）における互いに異なる面に対向する位置に配されていることを特徴とする電源装置（１）。
【請求項２】
上記トランス（２）と上記二次側半導体部品（４）とを接続する二次交流配線（７２ａｃ）と、上記一次直流配線（７１ｄｃ）とは、上記積層体（１１）における互いに異なる面に対向する位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置（１）。
【請求項３】
上記一次直流配線（７１ｄｃ）と上記一次交流配線（７１ａｃ）とは、上記積層体（１１）を挟んで反対側となる位置に配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置（１）。
【請求項４】
上記一次直流配線（７１ｄｃ）と上記二次交流配線（７２ａｃ）とは、上記積層体（１１）を挟んで反対側となる位置に配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置（１）。
【請求項５】
上記積層体（１１）の積層方向は、上記ベースプレート（６）の法線方向（Ｚ）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスを備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置として、トランスと、該トランスの一次コイル側に接続された一次側半導体部品と、トランスの二次コイル側に接続された二次側半導体部品と、二次側半導体部品に接続されたチョークコイルとを有するものがある。これらの部品は、ベースプレート上に搭載され、ベースプレートの広がり方向に並んで配置されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２１９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、トランス、一次側半導体部品、二次側半導体部品、及びチョークコイルが、ベースプレートの広がり方向に並んで載置されていると、電源装置が、ベースプレートの広がり方向に大型化してしまうという問題がある。そこで、一次側半導体部品とトランスとを互いに積層した状態で、ベースプレートに搭載することが考えられる。これにより、ベースプレートにおける部品搭載スペースを小さくして、電源装置の小型化を図ることができる。
【０００５】
ところが、一次側半導体部品とトランスとの積層体を形成して、これをベースプレートに搭載する場合、各部品間を接続する接続配線が互いに接近しやすくなる。特に、一次側半導体部品を直流電源に接続する直流配線と、一次側半導体部品とトランスとを接続する交流配線とが近接すると、交流配線に流れる交流電流に起因して直流配線にノイズが生じやすくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ノイズを低減しつつ小型化を図ることができる電源装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、一次コイルと二次コイルとを有するトランスと、
該トランスの上記一次コイル側に接続された一次側回路を構成する一次側半導体部品と、
上記トランスの上記二次コイル側に接続された二次側回路を構成する二次側半導体部品と、
上記二次側半導体部品に接続されたチョークコイルと、
上記トランス、上記一次側半導体部品、上記二次側半導体部品、及び上記チョークコイルを搭載したベースプレートと、を備え、
上記一次側半導体部品と上記トランスとは、互いに積層された積層体を構成しており、
上記一次側半導体部品を直流電源に接続する一次直流配線と、上記一次側半導体部品と上記トランスとを接続する一次交流配線とは、上記積層体における互いに異なる面に対向する位置に配されていることを特徴とする電源装置にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記電源装置においては、一次側半導体部品とトランスとが積層体を構成している。これにより、ベースプレートの広がり方向において、一次側半導体部品とトランスとの搭載スペースを小さくすることができる。その結果、電源装置の小型化を実現することができる。
【０００９】
また、一次側半導体部品を直流電源に接続する一次直流配線と、一次側半導体部品とトランスとを接続する一次交流配線とは、積層体における互いに異なる面に対向する位置に配されている。これにより、一次直流配線と一次交流配線とが近接配置されることを防ぐことができる。その結果、一次交流配線に流れる交流電流に起因するノイズが一次直流配線に生じることを抑制することができる。
【００１０】
以上のごとく、本発明によれば、ノイズを低減しつつ小型化を図ることができる電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における、ベースプレートに平行な方向から見た電源装置の説明図。
【図２】実施例１における、ベースプレートに垂直な方向から見た電源装置の説明図。
【図３】実施例１における、電源装置の回路図。
【図４】実施例２における、ベースプレートに垂直な方向から見た電源装置の説明図。
【図５】実施例３における、ベースプレートに垂直な方向から見た電源装置の説明図。
【図６】実施例４における、ベースプレートに垂直な方向から見た電源装置の説明図。
【図７】実施例４における、ベースプレートに平行な方向から見た電源装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記電源装置は、例えば、直流電源の高圧の直流電力を降圧して低圧の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。また、上記電源装置は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載するものとすることができる。
【実施例】
【００１３】
（実施例１）
上記電源装置の実施例につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の電源装置１は、図１、図２に示すごとく、トランス２と一次側半導体部品３と二次側半導体部品４とチョークコイル５とベースプレート６とを備えている。
トランス２は、一次コイルと二次コイルとを有する。一次側半導体部品３は、トランス２の一次コイル側に接続された一次側回路を構成する。二次側半導体部品４は、トランス２の二次コイル側に接続された二次側回路を構成する。チョークコイル５は、二次側半導体部品４に接続されている。ベースプレート６は、トランス２、一次側半導体部品３、二次側半導体部品４、及びチョークコイル５を搭載している。
【００１４】
一次側半導体部品３とトランス２とは、互いに積層された積層体１１を構成している。この積層体１１を以下において適宜「第１積層体１１」という。
一次側半導体部品３を直流電源に接続する一次直流配線７１ｄｃと、一次側半導体部品３とトランス２とを接続する一次交流配線７１ａｃとは、積層体１１における互いに異なる面に対向する位置に配されている。
【００１５】
また、トランス２と二次側半導体部品４とを接続する二次交流配線７２ａｃと、一次直流配線７１ｄｃとは、第１積層体１１における互いに異なる面に対向する位置に配されている。
一次直流配線７１ｄｃと一次交流配線７１ａｃとは、第１積層体１１を挟んで反対側となる位置に配されている。また、一次直流配線７１ｄｃと二次交流配線７２ａｃとは、第１積層体１１を挟んで反対側となる位置に配されている。
【００１６】
また、二次側半導体部品４とチョークコイル５とが互いに積層されて、第２積層体１２を構成している。図１に示すごとく、第１積層体１１の積層方向も、第２積層体１２の積層方向も、ベースプレート６の法線方向Ｚである。第１積層体１１は、一次側半導体部品３がトランス２とベースプレート６との間に配置されるように積層され、第２積層体１２は、二次側半導体部品４がチョークコイル５とベースプレート６との間に配置されるように積層されている。
【００１７】
第２積層体１２を構成する二次側半導体部品４とチョークコイル５とをつなぐ二次直流配線７２ｄｃと、一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃとは、第２積層体１２における互いに異なる面に対向する位置に配されている。具体的には、二次直流配線７２ｄｃと、一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃとは、第２積層体１２を挟んで反対側の位置に配されている。
【００１８】
図１、図２に示すごとく、チョークコイル５からは、電源装置１の出力端子に接続する出力直流配線７３ｄｃが延びている。出力直流配線７３ｄｃは、第２積層体１２における二次直流配線７２ｄｃと同じ面側に配されている。
【００１９】
本例の電源装置１は、一次直流配線７１ｄｃ、一次交流配線７１ａｃ、二次交流配線７２ａｃ、二次直流配線７２ｄｃ、出力直流配線７３ｄｃが、第１積層体１１及び第２積層体１２によって、適宜、空間的に隔てられた領域に配置されることとなる。つまり、一次直流配線７１ｄｃと、一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃとの間に、第１積層体１１が介在し、一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃと、二次直流配線７２ｄｃ及び出力直流配線７３ｄｃとの間に、第２積層体１２が介在している。さらに言えば、第１積層体１１と第２積層体１２との間に、一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃが配置されている。この配置は、直流配線と交流配線とが、第１積層体１１と第２積層体１２とによって空間的に隔てられている配置である。
【００２０】
また、一次直流配線７１ｄｃ、一次交流配線７１ａｃ、二次交流配線７２ａｃ、二次直流配線７２ｄｃ、出力直流配線７３ｄｃは、第１積層体１１及び第２積層体１２に対して、ベースプレート６の広がり方向に面する位置に配置されている。また、一次交流配線７１ａｃと二次交流配線７２ａｃとは、トランス２の同じ面から同一方向に引き出されている。また、トランス２からの一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃの引出方向は、ベースプレート６に平行な方向となっている。
なお、ベースプレート６は、例えばアルミニウム等の金属によって構成することができる。
【００２１】
本例において、電源装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、直流電源の高圧の直流電力を低圧の直流電力に降圧し、補機用バッテリに供給するために用いられる。すなわち、図３に示すように、電源装置１は、直流電源１３１と負荷１３２（補機バッテリ等）との間に接続されて用いられる。そして、直流電源１３１に、一次側半導体部品３から構成される一次側回路が接続され、二次側半導体部品４から構成される二次側回路が、チョークコイル５を含む平滑回路を介して、負荷１３２に接続される。
【００２２】
一次側回路はスイッチング回路を構成しており、一次側半導体部品３は、複数のスイッチング素子を内蔵した半導体モジュールからなる。スイッチング素子としては、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）又はＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）を用いることができる。なお、一次側半導体部品は必ずしも半導体モジュールである必要はなく、例えば、ディスクリートの半導体部品であってもよい。
【００２３】
二次側回路は整流回路を構成しており、二次側半導体部品４は、複数のダイオードを内蔵したダイオードモジュールからなる。ただし、二次側半導体部品は、複数のＭＯＳＦＥＴを内蔵した半導体モジュールであってもよい。さらに、二次側半導体部品は、ディスクリートの半導体部品であってもよい。
【００２４】
また、チョークコイル５は、コンデンサ１３３と共に平滑回路を構成している。
本例の電源装置１に入力された直流電力は、一次側回路（スイッチング回路）において交流電力に変換されて、トランス２に入力される。入力された交流電力は、トランス２において降圧された後、二次側回路（整流回路）において整流されて直流電力となる。そして、降圧後の直流電力は、平滑回路において平滑化された後、出力される。
【００２５】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電源装置１においては、一次側半導体部品３とトランス２とが第１積層体１１を構成している。これにより、ベースプレート６の広がり方向において、一次側半導体部品３とトランス２との搭載スペースを小さくすることができる。その結果、電源装置１の小型化を実現することができる。
【００２６】
また、一次直流配線７１ｄｃと一次交流配線７１ａｃとは、第１積層体１１における互いに異なる面に対向する位置に配されている。これにより、一次直流配線７１ｄｃと一次交流配線７１ａｃとが近接配置されることを防ぐことができる。その結果、一次交流配線７１ａｃに流れる交流電流に起因するノイズが一次直流配線７１ｄｃに生じることを抑制することができる。
【００２７】
また、二次交流配線７２ａｃと一次直流配線７１ｄｃとも、第１積層体１１における互いに異なる面に対向する位置に配されている。これにより、一次直流配線７１ｄｃと二次交流配線７２ａｃとが近接配置されることを防ぐことができる。その結果、二次交流配線７２ａｃに流れる交流電流に起因するノイズが一次直流配線７１ｄｃに生じることを抑制することができる。
【００２８】
また、一次直流配線７１ｄｃと一次交流配線７１ａｃとは、第１積層体１１を挟んで反対側となる位置に配されている。それゆえ、一次交流配線７１ａｃに流れる交流電流に起因するノイズが一次直流配線７１ｄｃに生じることをより効果的に抑制することができる。
【００２９】
さらに、一次直流配線７１ｄｃと二次交流配線７２ａｃとも、第１積層体１１を挟んで反対側となる位置に配されている。それゆえ、二次交流配線７２ａｃに流れる交流電流に起因するノイズが一次直流配線７１ｄｃに生じることをより効果的に抑制することができる。
また、第１積層体１１の積層方向は、ベースプレート６の法線方向Ｚであるため、ベースプレートの広がり方向における電源装置１の小型化を効果的に実現することができる。
【００３０】
以上のごとく、本例によれば、ノイズを低減しつつ小型化を図ることができる電源装置を提供することができる。
【００３１】
（実施例２）
本例は、図４に示すごとく、一次直流配線７１ｄｃと一次交流配線７１ａｃとが、第１積層体１１を挟んで互いに反対側の位置に配された構成ではなく、第１積層体１１における互いに直交する面に対向して配された電源装置１の例である。
すなわち、一次交流配線７１ａｃは、第１積層体１１における一次直流配線７１ｄｃと対向する面とは異なる面に対向する位置ではあるが、第１積層体１１における一次直流配線７１ｄｃと反対側の面に対向する位置に配された実施例１の構成（図１、図２）とは異なる。
【００３２】
より具体的には、第１積層体１１を構成する一次側半導体部品３とトランス２とは、それぞれ略直方体形状を有し、それぞれの各面を揃えた状態で積層されている。この一次側半導体部品３及びトランス２の各面を、第１積層体１１の各面と定義することができる。一次直流配線７１ｄｃと一次交流配線７１ａｃとは、第１積層体１１における互いに異なる面に対向する位置に配されていればよく、本例においては、第１積層体１１における互いに直交する面に対向して配されている。
【００３３】
また、本例においては、二次交流配線７２ａｃは、第１積層体１１における、一次直流配線７１ｄｃと反対側の面に対向する位置に配されている。そして、二次交流配線７２ａｃと一次交流配線７１ａｃとは、トランス２における互いに異なる面であり、互いに直交する面から引き出されている。また、トランス２からの一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃの引出方向は、ベースプレート６に平行な方向となっている。
【００３４】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３５】
（実施例３）
本例は、図５に示すごとく、二次側半導体部品４とチョークコイル５とを積層せずに、それぞれ個別にベースプレート６に載置した電源装置１の例である。
また、本例においては、第１積層体１１と二次側半導体部品４とチョークコイル５とを、ベースプレート６に平行に、略一直線状に並ぶように配置してある。そして、二次直流配線７２ｄｃは、二次側半導体部品４における、一次交流配線７１ａｃ及び二次交流配線７２ａｃと反対側の面に対向する位置に配置されている。また、出力直流配線７３ｄｃは、チョークコイル５における、二次直流配線７２ｄｃと反対側の面に対向する位置に配されている。
【００３６】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
（実施例４）
本例は、図６、図７に示すごとく、第１積層体１１の積層方向がベースプレート６と平行となっている電源装置１の例である。
また、第２積層体１２の積層方向も、第１積層体１１の積層方向と同じ方向となっており、ベースプレート６と平行な方向となっている。
また、一次直流配線７１ｄｃ、一次交流配線７１ａｃ、二次交流配線７２ａｃ、二次直流配線７２ｄｃ、出力直流配線７３ｄｃと、第１積層体１１及び第２積層体１２との位置関係は、実施例１と同様である。
【００３８】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
上記実施例以外にも、各配線（一次直流配線７１ｄｃ、一次交流配線７１ａｃ、二次交流配線７２ａｃ、二次直流配線７２ｄｃ、出力直流配線７３ｄｃ）と、各部品（トランス２、一次側半導体部品３、二次側半導体部品４、チョークコイル５）との位置関係は、種々変更することができる。この場合、一次直流配線７１ｄｃと一次交流配線７１ａｃとが、第１積層体１１における互いに異なる面に対向する位置に配置されている必要はある。
また、上記実施例においては、一次直流配線７１ｄｃ及び一次交流配線７１ａｃが、第１積層体１１に対して、ベースプレート６の広がり方向に対向する位置に配置された例を示したが、一次直流配線７１ｄｃ又は一次交流配線７１ａｃが、第１積層体１１におけるベースプレート６と反対側の面に対向する位置に配された構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  電源装置
１１  第１積層体（積層体）
２  トランス
３  一次側半導体部品
４  二次側半導体部品
５  チョークコイル
６  ベースプレート
７１ｄｃ  一次直流配線
７１ａｃ  一次交流配線
【図１】
2015201962.tif 000003
【図２】
2015201962.tif 000004
【図３】
2015201962.tif 000005
【図４】
2015201962.tif 000006
【図５】
2015201962.tif 000007
【図６】
2015201962.tif 000008
【図７】
2015201962.tif 000009