(57)【要約】      （修正有）【課題】日本タイプのプラグのようなプラグ装置に適用する電源ユニットを提供する。【解決手段】本発明のプラグタイプ電源ユニットは、殻体と、それに固定されたプラグ部分と、前記殻体から伸長する低電圧コードとを含む。前記プラグ部分を伴う前記殻体の各断面構造が、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に合う日本タイプのプラグのプラグ面の断面構造に相当しており、且つその断面構造を超えない。前記印刷配線板上に搭載されたスイッチモード電源回路が前記殻体に内蔵され、このスイッチモード電源回路は、電力変換用の変圧器と、入力電圧を調整するためのコンデンサとを備え、このコンデンサの中心軸が印刷配線板の方向に平行に配置されている。【選択図】図１
2008017667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前壁を規定する殻体（１００）と、前記殻体の前壁に固定されたプラグ部分（１５０）と、前記殻体の後部から伸長する低電圧コード（２００）と、前記殻体内に配置されたスイッチモード電源回路の印刷配線板（３００）とを備えるプラグタイプ電源ユニットであって、
前記スイッチモード電源回路が、電力変換用の変圧器と、入力電圧を調整するためのコンデンサとを備え、
前記プラグ部分及び前記低電圧コードが、前記印刷配線板に電気的に接続されており、
前記印刷配線板と該印刷配線板上に搭載された前記スイッチモード電源回路の部品の、前記前壁に平行な各断面の前記前壁上への投影が、前記前壁の範囲を超えず、
前記前壁の形体が、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に合う日本タイプのプラグのプラグ面の断面形体に対応しており、且つその断面形体を超えないことを特徴とするプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２】
前記コンデンサの中心軸が、前記印刷配線板（３００）の方向に平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項３】
グランドに接続された多線平行巻線の少なくとも１つのシールド巻線が、前記変圧器の一次巻線と二次巻線との間に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項４】
前記変圧器の外面が、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、安全規格に適合した絶縁分離を達成することを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項５】
前記変圧器の二次巻線が、３層の絶縁線によって巻付けられ、且つ飛び線により前記印刷配線板（３００）の低電圧側に熔接されていることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項６】
前記変圧器の外面が、前記一次巻線の接地コンタクトに接続されたシールドのように機能する銅箔で包まれることにより、ＥＭＩの抑制作用を得ることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項７】
前記スイッチモード電源回路は、本電源からのサージ電流を制限するための防御抵抗と、コンデンサ及びインダクタから構成された少なくとも一つのフィルターネットワークとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項８】
前記スイッチモード電源回路は、スイッチング周波数振動を持つ制御ＩＣをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項９】
危険高電圧に近接した、または危険高電圧を有する前記印刷配線板に搭載された前記スイッチモード電源回路の部品が、前記コンデンサのような、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１０】
複数のスロットが、前記印刷配線板内における前記スイッチモード電源回路の危険高電圧側と低電圧側との間に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１１】
前記印刷配線板の前記スロットの両側の部品またはワイヤを絶縁分離するためだけでなく、前記殻体の機械強度を強化するために、前記印刷配線板の前記複数のスロットと対応して、複数のリブが前記殻体の内壁から伸長していることを特徴とする請求項１０に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１２】
前記印刷配線板上における、絶縁分離しなければならない部品とワイヤとの間に、複数のマイラーシートが配置されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１３】
前記殻体の内部空間の高さを適合させるために、前記印刷配線板には、背の高い部品を嵌入するための穴が規定されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１４】
前記印刷配線板は立体的な配置を採用しており、背の高い部品の下に、幾つかの背の低い部品が配置されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１５】
前記プラグ部分と前記殻体の前記前壁の形及び寸法の設計は、様々な国および地区に対応したプラグ規格に基づいていることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１６】
殻体および前記殻体に固定されたプラグ部分と、
前記殻体から伸長する低電圧コードとを備え、
前記プラグ部分を伴う前記殻体の各断面形体は、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に合う日本タイプのプラグのプラグ面の断面に相当しており、且つその断面を超えず、
前記殻体内に組み込まれた印刷配線板上に搭載されたスイッチモード電源回路を備え、該スイッチモード電源回路は、電力変換用の変圧器と、入力電圧を調整するためのコンデンサとを備え、前記コンデンサの中心軸が、前記印刷配線板（３００）の方向に平行に配置されていることを特徴とするプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１７】
前記変圧器の一次巻線と二次巻線との間に、グランドに接続された多線平行巻線の少なくとも１つのシールド巻線が設けられていることを特徴とする請求項１６に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１８】
前記変圧器の外面が３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、安全規格に適合した絶縁分離を達成することを特徴とする請求項１６に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１９】
前記変圧器の二次巻線が、３層の絶縁線によって巻付けられ、且つ飛び線により前記印刷配線板（３００）の低電圧側に熔接されていることを特徴とする請求項１６に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２０】
前記変圧器の外面が、前記一次巻線の接地コンタクトに接続されたシールドのように機能する銅箔で包まれることにより、ＥＭＩの抑制作用を得ることを特徴とする請求項１６に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２１】
前記スイッチモード電源回路は、本電源からのサージ電流を制限するための防御抵抗と、コンデンサ及びインダクタから構成された少なくとも一つのフィルターネットワークとをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２２】
前記スイッチモード電源回路は、スイッチング周波数振動を持つ制御ＩＣをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２３】
危険高電圧に近接した、または危険高電圧を有する前記印刷配線板に搭載された前記スイッチモード電源回路の部品が、前記コンデンサのような、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれていることを特徴とする請求項１６、請求項２１または請求項２２に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２４】
複数のスロットが、前記印刷配線板内における前記スイッチモード電源回路の危険高電圧側と低電圧側との間に形成されていることを特徴とする請求項１６、請求項２１または請求項２２に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２５】
前記印刷配線板の前記スロットの両側の部品またはワイヤを絶縁分離するためだけでなく、前記殻体の機械強度を強化するために、前記印刷配線板の前記複数のスロットと対応して、複数のリブが前記殻体の内壁から伸長していることを特徴とする請求項１６、請求項２１または請求項２２に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２６】
前記印刷配線板上における、絶縁分離しなければならない部品とワイヤとの間に、複数のマイラーシートが配置されていることを特徴とする請求項１６、請求項２１または請求項２２に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２７】
前記殻体の内部空間の高さを適合させるために、前記印刷配線板には、背の高い部品を嵌入するための穴が規定されていることを特徴とする請求項１６、請求項２１または請求項２２に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２８】
前記印刷配線板は立体的な配置を採用しており、背の高い部品の下に、幾つかの背の低い部品が配置されていることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれの一項に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２９】
前記プラグ部分と前記殻体の前記前壁の形及び寸法の設計は、様々な国および地区に対応したプラグ規格に基づいていることを特徴とする請求項１６に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に係り、特に、ＡＣ／ＤＣ電源の機能を有するプラグタイプの電源ユニットに関し、その構造は日本の規格であるＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適応しており、日本の規格のコンセントに挿入可能である。
【背景技術】
【０００２】
今日、多くの電子製品、特に消費者向けのポータブルな電子製品、例えば携帯電話、ｍｐ３プレーヤ、ＣＤプレーヤなどは、多くは３Ｖから５Ｖまでの低電圧電源を必要とし、１Ｗから２０Ｗまでの低電力消費を有している。通常、ＡＣ/ＤＣ変換機能を有する電源ユニットは、低電圧を達成する必要がある。電子技術の発展に従って、電子製品はますます小さくなって、便利に携帯することができ、しかもいっそう美しい。それに応じて、電源ユニットの寸法及び外形に対する要求もますます高くなる。
【０００３】
従来、本電源（mains power supply）用に使用される本プラグ（mains plug）内にＡＣ/ＤＣコンバータを組み込むようにした幾つかの発明が存在している。世界中には電気機器のための異なる規格があって、ＡＣ／ＤＣ電源もこれらの規格に適合していなければならない。その中の一つの規格は、ＩＥＣ規格である。ＩＥＣ６０９５０は、異なる電圧レベルを有する部品間の分離及び最小間隔に関する、電気機器のための最低要求を規定している。ＩＥＣ６１０００は、電磁気的な適合性（ＥＭＣ）に関する最低要求を規定している。通常、ある規格は電気／電子機器の形状をも規定する。プラグ装置の場合、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格が規定され、日本におけるプラグ装置に適用されている。以下では、プラグのサイズは日本タイプのプラグとして述べる。
【０００４】
プラグ装置は物理寸法が小さく、従って、ＩＥＣ規格のような規格に適合させるために、部品の配置には特別な注意が要求される。しかし、従来の技術は、プラグタイプ装置内へのＡＣ／ＤＣ電源の組み込みを或る程度だけ成し遂げようとするのみであり、それは主に、以前から大きく且つかさばる傾向のある変換回路の物理的サイズのためである。
【０００５】
米国特許ＵＳ４２７３４０６は、プラグ装置の内部に設置されたＡＣ/ＤＣア電源について記述している。この電源装置においては、リニアタイプの変圧器が、ねじによって締結された２部分からなる円筒状ケーシング内に保持されている。この発明では、大型のリニアタイプ変圧器を使うため、幾つかの欠点がある。最も重大な欠点は、ケーシングが大きくて重いということである。さらに、そのプラグは欧州タイプのソケットには容易に適合しない。
【０００６】
国際特許ＷＯ０１/０８２７０は、米国特許ＵＳ４２７３４０６に類似するタイプのＡＣ/ＤＣアダプタについて記述している。ＷＯ０１/０８２７０に係る発明は、欧州タイプのソケットに適合する。しかし、これは、ソケットに挿入するために適用された入力コネクタを備える部分を有することによって達成される。その他の部品は、上記部分に取り付けられた大型の隔室内に収納される。
【０００７】
現在の電源装置は、ほとんどがスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）回路を採用している。独国実用新案Ｇ９３２０８９３Ｕ１に相当するＷＯ９４／０６１７７は、内蔵型の電源を有する欧州タイプのプラグについて記述している。ここに記載されたＳＭＰＳはフライバックコンバータである。しかし、この公報は、ＳＭＰＳがどのようにしてプラグ装置内に配置され、また必要とされる規格にどのようにして適合され得るかについて、記載していない。
この種のタイプのＳＭＰＳの問題点の１つは、製品が安全規格の承認を得るには、クリーページ（creepage）及びクリアランス（clearance）の間隔がほぼ５ｍｍでなければならないということである。
従来のＡＣ／ＤＣ電源は、スイッチ技術の長所を利用することができておらず、その一方で、欧州タイプの本プラグに適合するコンパクトなデザインを特徴とするものでもない。その二つの主な理由は、寸法が小さくなるに従って、満足しなければならない一次側と二次側の絶縁分離のために新たな問題が起こり、また、スイッチング技術のためにＥＭＣに関係する問題が生じるということである。小さい寸法、好ましくは日本タイプのサイズ、またはさらに小さいサイズ、を持つプラグ装置を作り出すには、異なる技術分野における幾つかの問題が同時に解決される必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的の１つは、日本タイプのプラグのようなプラグ装置に適合する電源ユニットを提供することである。さらに、本発明に係る電源ユニットは、認証を得るための上述した規格の中で述べた、基本性能や各種の安全及びＥＭＣ規定の要求を満たさなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットは、殻体（enclosure）と、前記殻体に固定されたプラグ部分と、前記殻体から伸長する低電圧コードとを含む。前記プラグ部分を伴う前記殻体の各断面構造が、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に合う日本タイプのプラグのプラグ面の断面構造に相当しており、且つその断面構造を超えない。前記印刷配線板上に搭載されたスイッチモード電源回路が前記殻体に内蔵され、このスイッチモード電源回路は、電力変換用の変圧器と、入力電圧を調整するためのコンデンサとを備え、このコンデンサの中心軸が印刷配線板３００の方向に平行に配置されている。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つのシールド巻線が、前記変圧器の一次巻線と二次巻線との間に設けられている。前記変圧器の外面が、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、安全規格に適合した絶縁分離を達成している。前記変圧器の二次巻線が、３層の絶縁線によって巻付けられ、且つ飛び線（flying leads）により前記印刷配線板３００の低電圧側に熔接されている。前記変圧器の外面が、前記一次巻線の接地コンタクト（earth contact）に接続されたシールドのように機能する銅箔で包まれることにより、ＥＭＩの抑制作用を得ている。前記スイッチモード電源回路は、本電源（mains power supply）からのサージ電流を制限するための防御抵抗（insurance resistance）と、コンデンサ及びインダクタから構成された少なくとも一つのフィルターネットワークとをさらに備えている。前記スイッチモード電源回路は、スイッチング周波数振動（switching frequency vibration）を持つ制御ＩＣをさらに備えている。危険高電圧に近接した、または危険高電圧を有する前記印刷配線板に搭載された前記スイッチモード電源回路の部品が、前記コンデンサのような、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれている。複数のスロットが、前記印刷配線板内における前記スイッチモード電源回路の危険高電圧側と低電圧側との間に形成されている。前記印刷配線板の前記スロットの両側の部品またはワイヤを絶縁分離するためだけでなく、前記殻体の機械強度を強化するために、前記印刷配線板の前記スロットと対応して、複数のリブが前記殻体の内壁から伸長している。前記印刷配線板上における、絶縁分離すべき部品とワイヤとの間に、複数のマイラーシートが配置されている。前記プラグ部分と前記殻体の前記前壁の形及び寸法の設計は、様々な国および地区に対応したプラグ規格に基づいている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプラグタイプ電源ユニットは、ＡＣ／ＤＣ電源の機能を有し、その形体は日本規格ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適合しており、日本規格のコンセントに挿入可能である。さらに、本発明に係る電源ユニットは、各種の安全規格及びＥＭＣ規定の要求に適合している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１と図２に示すように、本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニット１０は、殻体１００と、プラグ部分１５０と、低電圧コード２００と、前記殻体１００内に収容されたスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）回路の印刷配線板３００とを備える。前記殻体１００は、上部シェル１１０及び下部シェル１２０から構成され、前壁１３０を規定している。前記プラグ部分１５０は、前壁１３０に固定されている。前記低電圧コード２００は、前記殻体１００の後部に接続されている。
【００１３】
前記プラグ部分１５０は、殻体１００にしっかり係合しており、本電源から電気エネルギーを案内する。電気エネルギーは、プラグ部分１５０を介して殻体１００に入力され、続いてＳＭＰＳ回路によってＡＣ／ＤＣ変換されて、低電圧コード２００を介して終端の装置に出力される。また、図３に示すように、前記プラグ部分１５０は、プラグベース２１と、印刷配線板３００に電気接続するための複数の金属シート２２と、プラグベース２１から伸びる一対のプラグインピン（plug-in pins）２３とを備えている。
【００１４】
図４は、殻体１００内に組み立てられたプラグ部分１５０を有するプラグタイプ電源ユニット１０の正面図であり、それは日本規格のＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適合している。異なる実施形態においては、本発明のプラグ部分１５０は、対応する国及び地区の異なる規格に適合するプラグ部分１５０とすることができる。プラグ部分１５０は、ピン２３の形状を適宜変更することにより、異なる国及び地区の異なる規格に適合可能である。米国規格ＮＥＭＡ  １−１５Ｐ、欧州規格ＥＮ  ５００７５、韓国規格ＫＳＣ  ８３０５、日本規格ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３等の異なる規格に適合させるために、前記殻体１００の前壁１３０は、異なる国及び地区の異なる規格に従って設計され、それに対応するプラグ部分１５０と係合するようになされる。本発明のある実施形態においては、前記プラグ部分１５０は、異なるタイプの予め設計されたプラグ部分１５０との間で取替え可能である。プラグ部分１５０によって占有されるプラグタイプ電源装置１０の空間を少なくするため、プラグベース２１の厚さはできるだけ薄く設計されるが、機械的強度を維持するために、２ｍｍよりは大きい。
【００１５】
図５に示すように、低電圧コード２００は、本発明のプラグタイプ電源ユニット１０の電力出力部である。低電圧コード２００は、（図１に示されるように）プラグタイプ電源ユニット１０の後部の一方の側から伸びている。前記低電圧コード２００は、ワイヤ１２と、負荷軽減部（strain relief）１３と、コネクタ１５とを備える。前記負荷軽減部１３は、低電圧コード２００と殻体１００の接続が切断されにくくするために用いられる。前記コネクタ１５は、例えば携帯電話等のような終端装置に直接接続されて、それらに電気エネルギーの安定供給を提供する。異なる終端装置に対応した異なるコネクタ、例えばコネクタ１６、１７、１８、１９、が用意されている。このような自在な設計は、ユーザに便利さをもたらすばかりでなく、各種のコネクタと共にただ１つの標準のケーブルを作成する必要があるだけなので、生産者にも利益をもたらす。
【００１６】
プラグタイプ電源ユニット１０の殻体１００の寸法は、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に従った寸法要求を満たす。前記殻体１００の前壁１３０の断面形体は、図４に示されるように、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に従った日本タイプのプラグのプラグ面の断面形体に従っており、且つその断面形体を超えない。図６には、本発明の好ましい実施形態に係る殻体１００の下部シェル１２０の詳細図が示されている。複数のリブ７、８、１０、１１が、下部シェル１２０の内壁から伸びている。上部シェル１１０及び下部シェル１２０の外部輪郭は対称であるが、上部シェル１１０及び下部シェル１２０のリブの位置、幅、長さは、構造上の要求に基づき異ならせてある。リブ７は、プラグ部分１５０のベース２１に係合されることにより、プラグ部分１５０を殻体１００に固定する。リブ８の幅は、印刷配線板３００のスロットに係合する約１ｍｍとすることで、安全規格上の問題を解決し、これは安全規格上の予見可能な問題を解決するためのアプローチの１つである。リブ１０は、主に機械的な強度を補強するためである。リブ１１は、低電圧コード２００を固定するために、低電圧コード２００の伸長位置に対応して形成される。本発明の好ましい実施形態によれば、殻体のリブは殻体と共に一体的にモールド成形される。
【００１７】
機械強度の要求を満足するために、殻体１００の厚さは、約１ｍｍである。できるだけ殻体１００の内部空間を大きくするために、殻体１００の厚さは２ｍｍを超えない。
【００１８】
図７は、本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットのスイッチモード電源回路の概略図である。８５Ｖから２６４Ｖの電圧、及び約５０Ｈｚの周波数を有するＡＣ電力が、抵抗タイプの防御抵抗Ｆ１によって制限され、続いて整流ブリッジＢＲ１によって連続的に整流され、また、コンデンサＣ１、インダクタＬ１、及びコンデンサＣ２から構成されるフィルタネットワークによって波形フィルタリングされる。その結果、より小さいリップルレベルのＤＣ電圧が得られる。得られたＤＣ電力は、制御ＩＣＵ１、スイッチング部品Ｑ１及び変圧器Ｔ１の一次巻線によって連続的に処理され、その後、周期的なパルス電力が得られる。得られたパルス電力は、変圧器Ｔ１の二次巻線へと伝送され、さらにダイオードＤ４及びコンデンサＣ８によって整流される結果、より小さいリップルレベルのＤＣ電力が得られる。次に、このＤＣ電力は、インダクタＬ２及びコンデンサＣ１１から構成されるフィルタネットワークによってさらに波形フィルタリングされた結果、高品質のＤＣ電力が得られ、ユーザの終端装置に出力される。変圧器Ｔ１のバイアス巻線１−２及びその周辺回路が、高品質のサンプルフィードバック制御システムを構成しており、これは、本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路において高品質のＤＣ電力を出力するための適切な貢献を提供する。
【００１９】
上記スイッチモード電源回路における、コンデンサＣ１、インダクタＬ１、及びコンデンサＣ２から構成されるフィルタネットワークと、コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６、及びＣ７から構成されるフィルタネットワークは、本発明の好ましい実施形態に係る最終製品のＥＭＩを抑えることができ、上記最終製品が国際ＥＭＩ規格、例えばＥＮ５５０２２  ＣＬＡＳＳ  Ｂなど、を通過することを可能にする。抵抗Ｆ１はパワー抵抗であって、１Ω〜１００Ωの中から選択される。上記スイッチモード電源回路がスタートアップする場合、抵抗Ｆ１がサージ電流を制限する役割を担うことで、本電源からの衝撃を最小にする。上記スイッチモード電源回路の動作中に、もし内部でのショートなどの故障が発生したら、抵抗Ｆ１が即座に切断されて、フューズのように機能し、同時に他の電気機器の安全を保障する。従って、抵抗Ｆ１は、安全規格についての問題を解決し、また、本発明の好ましい実施形態に係る最終製品の安全性を保障するための重要な要因である。
【００２０】
さらに、小型のプラグタイプ電源ユニット１０のＥＭＩ問題を解決するため、スイッチモード電源回路は、スイッチング周波数振動（switching frequency vibration）を持つ特別なＩＣ Ｕ１を採用する。スイッチング周波数振動技術は、産業における伝導妨害を減らすことへの効果的なアプローチである。前記ＩＣ Ｕ１は、その中に上記技術を集積しているため、ほかに周波数振動制御回路を加えなくてもよく、コストを下げるだけでなく、部品によって占有される印刷配線板３００の空間をも減らすことができる。
【００２１】
図８は、図７に示したスイッチモード電源回路の印刷配線板（ＰＣＢ）３００の平面図である。本発明の好ましい実施形態の主な特徴は、印刷配線板３００が性能や安全規格の要求、及び他の所定の要求を満しているということである。印刷配線板３００は、殻体１００の内部に、殻体１００の前壁１３０に垂直に保持されている。図８に示すように、印刷配線板３００上にスロット２５、２６、２７が規定されている。空間が狭いため、本発明に係る製品には、危険な入力ＡＣ電力領域と安全な低出力電力領域との間に、厳しい安全分離要求が存在する。安全な絶縁分離空間が十分でない場所にスロットが採用される。この実施形態では、印刷配線板３００のスロット２５、２６は、安全規格の問題を解決するのに使用される方法の一つであると共に、本発明の特徴の一つでもある。さらに、殻体１００のリブ１０が、印刷配線板３００の対応するスロット２５を貫通することにより、スロット２５のそれぞれの側における印刷配線板３００のワイヤ及び部品を絶縁分離する。他の実施形態では、高電圧を有する部品と低電圧を有する部品の一方が、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、異なる電圧レベルを有する近接した部品を絶縁分離する。
【００２２】
スロット２７は、背の高い部品を嵌入するために設けられており、これにより、印刷配線板３００上の部品の高さが、殻体１００の内部高さの範囲内にあることを保証する。
【００２３】
さらに、本発明の好ましい実施形態では、ＰＣＢ３００の高さは０．６ｍｍから１．２ｍｍである。空間は貴重であるため、ＰＣＢ３００は厚すぎてはいけないが、機械強度を維持するため、ＰＣＢ３００は薄すぎてもいけない。これら両方面の観点から考えて、ＰＣＢ３００の厚さの好ましい範囲は０．６ｍｍから１．２ｍｍであって、２ｍｍを超えることはできない。ＰＣＢ３００のサイズ及び形状は、殻体１００の内部空間とぴったり合うように設計される。
【００２４】
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明のＰＣＢ３００上に組み立てられたスイッチモード電源回路の部品の概略図である。図９Ａは、ハウジング１０内に配置されたＰＣＢ３００の分解組立図である。性能の要求を満たすことを条件として、ＰＣＢ３００上の部品の数をできるだけ減らすため、スイッチ回路の形態（topology）は、シングルエンド反転スイッチ型の電力変換回路（single-end reverse switch power converting circuit）を採用しなければならない。ＰＣＢ３００上に組み込まれた全ての部品の、前壁１３０への投影が、前壁１３０の範囲内である。特に、幾つかの大容量の部品、例えば高耐圧変圧器Ｔ１の一次回路の電解コンデンサＣ１や二次回路のコンデンサＣ８は、横にして取り付けられ、立てては取り付けない。即ちＰＣＢ３００上の、大容量部品や高耐圧電解コンデンサは、それ自身の軸がＰＣＢ３００に平行となる方向に搭載される。
【００２５】
図９Ｂは、部品と共に組み立てられたＰＣＢ３００の断面図である。図９Ｂに示すように、ＰＣＢ３００及びその上に取り付けられた部品の全ての断面高さは１４．４ｍｍを超えない。スイッチモード電源回路の部品は、ＰＣＢ３００の両面に取り付けられており、ＰＣＢ３００の一方の面は、大型の電解コンデンサや変圧器のような背の高い部品を組み込むために使用され、反対側の面は、高さが２．５ｍｍを超えない部品を組み込むために使用される。選択された変圧器は、その高さが１４．４ｍｍよりも小さく、その中のコンデンサの直径は１４．４ｍｍよりも小さくなければならず、その他の部品は、ＰＣＢ３００上に組み込まれた後にそれらの垂直方向の高さが１４．４ｍｍよりも確実に低くなければならない。ＰＣＢ３００は、立体的な配置を採用されており、背の高い部品の下に幾つかの背の低い部品が組み込まれている。
【００２６】
図１０は、本発明の殻体１００の内部に配置されたマイラーシートの概略図である。絶縁及び保護の目的で、絶縁分離しなければならない部品とワイヤとの間にマイラーシートが配置される。本発明の一実施形態においては、安全規格の要求を満足するため、プラグ部分１５０の金属シート２２とＰＣＢ３００の部品との間にＬ字形のマイラーシート２９を配置することにより、絶縁分離すると共に、部品が加圧される際に部品表面の絶縁層が破れないようにする。
【００２７】
ある実施形態において、安全規定を満たすため、危険電圧を伴う部品リード線の幾つかのピンにはテフロン（登録商標）ブッシュがさらに設けられている。
【００２８】
ＰＣＢ３００上に取り付けられた変圧器２８は、危険な高電圧部品であり、変圧器２８の外表面が３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、安全規格に適合する絶縁分離を達成している。基本的に、ＰＣＢ３００は低電圧側と高電圧側とを有している。変圧器２８の一次巻線は、変圧器２８のリード線を介してＰＣＢ３００上に熔接されており、二次巻線は、３層の絶縁線によって巻付けられ、且つ飛び線（flying leads）によりＰＣＢ３００の低電圧側に熔接されている。
【００２９】
図１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、及び１２Ｂは、本発明の２つの好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図である。図１１Ａに示すように、本発明に使用される変圧器は、一次巻線３−４と、バイアスサンプリング（biased sampling）巻線１−２と、二次巻線５−６とを備える。本発明の好ましい実施形態においては、シールド巻線３２が、変圧器の一次巻線３−４と二次巻線５−６との間に取り付けられる。シールド巻線３２は、リード線２を介して一次巻線３−４のグランド（grounding）に接続されている。シールド巻線３２は、多線平行巻線（multi-line parallel winding）であり、通常４本乃至６本からなる平行巻線である。
【００３０】
図１１Ｂは、図１１Ａの概略図に対応する変圧器の巻線の概略図である。この変圧器は、バイアスサンプリング巻線３０と、二次巻線３１と、一次巻線３３とを備える。全ての巻線が、変圧器の巻線室３４内に収容されている。各巻線間には、１つ以上の耐高電圧テープ３６が取り付けられている。シールド巻線３２は、リード線２を介して一次側グランドに接続されており、シールド巻線３２の一端はリード線２に熔接され、シールド巻線３２の他端は開回路である。シールド巻線３２は、変圧器の一次巻線３３と二次巻線３１との間のＥＭＩを抑制するように働く絶縁分離シールドを形成している。
【００３１】
図１２Ａと図１２Ｂは、それぞれ、他の実施形態における、ＥＭＩ抑制のための変圧器の設計の概略図と巻線の図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示した実施形態と比べて異なっているのは、変圧器の一次巻線３３と巻線室３４の底部との間に、多線（４乃至６線）平行巻線からなるシールド巻線３５が設けられていることである。このシールド巻線３５は、シールド巻線３２と同様な手段により巻き付けられ、かつ溶接されている。
【００３２】
さらに、本発明の他の実施形態では、ＥＭＩを抑えるために、変圧器の外表面が、一次巻線の接地コンタクトに接続されたシールドと同様に機能する銅箔で包まれている。このシールド措置も所望のＥＭＩ抑制効果を達成可能であることが証明されている。
【００３３】
本発明の技術は、所望の電源装置の基本性能要求を満たすことに加えて、ＰＣＢを日本/米国のプラグ規格に合う殻体の内部に配置するばかりでなく、狭い空間的な制限のためのＰＣＢ設計の困難性と、最終製品が安全規格内での承認を得ることの困難性とを解決しなければならない。従って、本発明の好ましい実施形態は、各種の特別な技術の組み合わせである。変圧器、コンデンサ、ＰＣＢの形態のような、本発明の対応する部品のそれぞれ好ましい実施形態が存在する。本発明の部品の好ましい実施形態の中からの異なる選択は、本発明の最終の実施形態を組み合わせたことになり、言い換えれば、各種実施形態のいずれの組み合わせも本発明の範囲に属するものである。
本発明は、その精神から離れない範囲内において、他の形態でも実施可能である、と理解されたい。従って、本発明の例や実施形態は、あらゆる点においてあくまでも一例であって、それに限定されるものではなく、本発明はここに記載した細部に限定されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットの斜視図であって、このプラグタイプ電源ユニットは、殻体と、プラグ部分と、低電圧コードとを備える。
【図２】図１のプラグタイプ電源ユニットの分解斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットのプラグ部分の概略図である。
【図４】殻体内に組み立てられたプラグ部分を有するプラグタイプ電源ユニットの正面図であり、これは日本規格ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適合している。
【図５】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットの低電圧コードの概略図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態に係る殻体の下部シェルの細部を示す図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットのスイッチモード電源回路の概略図である。
【図８】図７に示したスイッチモード電源回路の印刷配線板の平面図である。
【図９Ａ】本発明の印刷配線板上に組み立てられたスイッチモード電源の部品の概略図であり、ハウジング内に配置された印刷配線板の分解図でもある。
【図９Ｂ】本発明の印刷配線板上に組み立てられたスイッチモード電源の部品の概略図であり、部品と共に組み立てられた印刷配線板の断面図でもある。
【図１０】本発明の殻体の内に配置されたマイラーシートの概略図である。
【図１１Ａ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図である。
【図１１Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図であり、図１１Ａの概略図に対応する変圧器の巻線の概略図でもある。
【図１２Ａ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図であり、他の実施形態におけるＥＭＩ抑制のための変圧器の設計の概略図でもある。
【図１２Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図であり、他の実施形態におけるＥＭＩ抑制のための変圧器の設計の巻線を示す図でもある。
【図１】
2008017667.tif 000003
【図２】
2008017667.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
2008017667.tif 000011
【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年9月4日(2006.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前壁を規定する殻体（１００）と、前記殻体の前壁に固定されたプラグ部分（１５０）と、前記殻体の後部から伸長する低電圧コード（２００）と、前記殻体内に配置されたスイッチモード電源回路の印刷配線板（３００）とを備えるプラグタイプ電源ユニットであって、
前記スイッチモード電源回路が、電力変換用の変圧器と、入力電圧を調整するためのコンデンサとを備え、
前記プラグ部分及び前記低電圧コードが、前記印刷配線板に電気的に接続されており、
前記印刷配線板と該印刷配線板上に搭載された前記スイッチモード電源回路の部品の、前記前壁に平行な各断面の前記前壁上への投影が、前記前壁の範囲を超えず、
前記前壁の形体が、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に合う日本タイプのプラグのプラグ面の断面形体に対応しており、且つその断面形体を超えないことを特徴とするプラグタイプ電源ユニット。
【請求項２】
前記コンデンサの中心軸が、前記印刷配線板（３００）の方向に平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項３】
グランドに接続された多線平行巻線の少なくとも１つのシールド巻線が、前記変圧器の一次巻線と二次巻線との間に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項４】
前記変圧器の外面が、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、安全規格に適合した絶縁分離を達成することを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項５】
前記変圧器の二次巻線が、３層の絶縁線によって巻付けられ、且つ飛び線により前記印刷配線板（３００）の低電圧側に熔接されていることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項６】
前記変圧器の外面が、前記一次巻線の接地コンタクトに接続されたシールドのように機能する銅箔で包まれることにより、ＥＭＩの抑制作用を得ることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項７】
前記スイッチモード電源回路は、本電源からのサージ電流を制限するための防御抵抗と、コンデンサ及びインダクタから構成された少なくとも一つのフィルターネットワークとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項８】
前記スイッチモード電源回路は、スイッチング周波数振動を持つ制御ＩＣをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項９】
危険高電圧に近接した、または危険高電圧を有する前記印刷配線板に搭載された前記スイッチモード電源回路の部品が、前記コンデンサのような、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１０】
複数のスロットが、前記印刷配線板内における前記スイッチモード電源回路の危険高電圧側と低電圧側との間に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１１】
前記印刷配線板の前記スロットの両側の部品またはワイヤを絶縁分離するためだけでなく、前記殻体の機械強度を強化するために、前記印刷配線板の前記複数のスロットと対応して、複数のリブが前記殻体の内壁から伸長していることを特徴とする請求項１０に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１２】
前記印刷配線板上における、絶縁分離しなければならない部品とワイヤとの間に、複数のマイラーシートが配置されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１３】
前記殻体の内部空間の高さを適合させるために、前記印刷配線板には、背の高い部品を嵌入するための穴が規定されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１４】
前記印刷配線板は立体的な配置を採用しており、背の高い部品の下に、幾つかの背の低い部品が配置されていることを特徴とする請求項１、請求項７または請求項８に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【請求項１５】
前記プラグ部分と前記殻体の前記前壁の形及び寸法の設計は、様々な国および地区に対応したプラグ規格に基づいていることを特徴とする請求項１に記載のプラグタイプ電源ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に係り、特に、ＡＣ／ＤＣ電源の機能を有するプラグタイプの電源ユニットに関し、その構造は日本の規格であるＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適応しており、日本の規格のコンセントに挿入可能である。
【背景技術】
【０００２】
今日、多くの電子製品、特に消費者向けのポータブルな電子製品、例えば携帯電話、ｍｐ３プレーヤ、ＣＤプレーヤなどは、多くは３Ｖから５Ｖまでの低電圧電源を必要とし、１Ｗから２０Ｗまでの低電力消費を有している。通常、ＡＣ/ＤＣ変換機能を有する電源ユニットは、低電圧を達成する必要がある。電子技術の発展に従って、電子製品はますます小さくなって、便利に携帯することができ、しかもいっそう美しい。それに応じて、電源ユニットの寸法及び外形に対する要求もますます高くなる。
【０００３】
従来、本電源（mains power supply）用に使用される本プラグ（mains plug）内にＡＣ/ＤＣコンバータを組み込むようにした幾つかの発明が存在している。世界中には電気機器のための異なる規格があって、ＡＣ／ＤＣ電源もこれらの規格に適合していなければならない。その中の一つの規格は、ＩＥＣ規格である。ＩＥＣ６０９５０は、異なる電圧レベルを有する部品間の分離及び最小間隔に関する、電気機器のための最低要求を規定している。ＩＥＣ６１０００は、電磁気的な適合性（ＥＭＣ）に関する最低要求を規定している。通常、ある規格は電気／電子機器の形状をも規定する。プラグ装置の場合、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格が規定され、日本におけるプラグ装置に適用されている。以下では、プラグのサイズは日本タイプのプラグとして述べる。
【０００４】
プラグ装置は物理寸法が小さく、従って、ＩＥＣ規格のような規格に適合させるために、部品の配置には特別な注意が要求される。しかし、従来の技術は、プラグタイプ装置内へのＡＣ／ＤＣ電源の組み込みを或る程度だけ成し遂げようとするのみであり、それは主に、以前から大きく且つかさばる傾向のある変換回路の物理的サイズのためである。
【０００５】
米国特許ＵＳ４２７３４０６は、プラグ装置の内部に設置されたＡＣ/ＤＣア電源について記述している。この電源装置においては、リニアタイプの変圧器が、ねじによって締結された２部分からなる円筒状ケーシング内に保持されている。この発明では、大型のリニアタイプ変圧器を使うため、幾つかの欠点がある。最も重大な欠点は、ケーシングが大きくて重いということである。さらに、そのプラグは欧州タイプのソケットには容易に適合しない。
【０００６】
国際特許ＷＯ０１/０８２７０は、米国特許ＵＳ４２７３４０６に類似するタイプのＡＣ/ＤＣアダプタについて記述している。ＷＯ０１/０８２７０に係る発明は、欧州タイプのソケットに適合する。しかし、これは、ソケットに挿入するために適用された入力コネクタを備える部分を有することによって達成される。その他の部品は、上記部分に取り付けられた大型の隔室内に収納される。
【０００７】
現在の電源装置は、ほとんどがスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）回路を採用している。独国実用新案Ｇ９３２０８９３Ｕ１に相当するＷＯ９４／０６１７７は、内蔵型の電源を有する欧州タイプのプラグについて記述している。ここに記載されたＳＭＰＳはフライバックコンバータである。しかし、この公報は、ＳＭＰＳがどのようにしてプラグ装置内に配置され、また必要とされる規格にどのようにして適合され得るかについて、記載していない。
この種のタイプのＳＭＰＳの問題点の１つは、製品が安全規格の承認を得るには、クリーページ（creepage）及びクリアランス（clearance）の間隔がほぼ５ｍｍでなければならないということである。
従来のＡＣ／ＤＣ電源は、スイッチ技術の長所を利用することができておらず、その一方で、欧州タイプの本プラグに適合するコンパクトなデザインを特徴とするものでもない。その二つの主な理由は、寸法が小さくなるに従って、満足しなければならない一次側と二次側の絶縁分離のために新たな問題が起こり、また、スイッチング技術のためにＥＭＣに関係する問題が生じるということである。小さい寸法、好ましくは日本タイプのサイズ、またはさらに小さいサイズ、を持つプラグ装置を作り出すには、異なる技術分野における幾つかの問題が同時に解決される必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的の１つは、日本タイプのプラグのようなプラグ装置に適合する電源ユニットを提供することである。さらに、本発明に係る電源ユニットは、認証を得るための上述した規格の中で述べた、基本性能や各種の安全及びＥＭＣ規定の要求を満たさなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットは、殻体（enclosure）と、前記殻体に固定されたプラグ部分と、前記殻体から伸長する低電圧コードとを含む。前記プラグ部分を伴う前記殻体の各断面構造が、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に合う日本タイプのプラグのプラグ面の断面構造に相当しており、且つその断面構造を超えない。前記印刷配線板上に搭載されたスイッチモード電源回路が前記殻体に内蔵され、このスイッチモード電源回路は、電力変換用の変圧器と、入力電圧を調整するためのコンデンサとを備え、このコンデンサの中心軸が印刷配線板３００の方向に平行に配置されている。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つのシールド巻線が、前記変圧器の一次巻線と二次巻線との間に設けられている。前記変圧器の外面が、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、安全規格に適合した絶縁分離を達成している。前記変圧器の二次巻線が、３層の絶縁線によって巻付けられ、且つ飛び線（flying leads）により前記印刷配線板３００の低電圧側に熔接されている。前記変圧器の外面が、前記一次巻線の接地コンタクト（earth contact）に接続されたシールドのように機能する銅箔で包まれることにより、ＥＭＩの抑制作用を得ている。前記スイッチモード電源回路は、本電源（mains power supply）からのサージ電流を制限するための防御抵抗（insurance resistance）と、コンデンサ及びインダクタから構成された少なくとも一つのフィルターネットワークとをさらに備えている。前記スイッチモード電源回路は、スイッチング周波数振動（switching frequency vibration）を持つ制御ＩＣをさらに備えている。危険高電圧に近接した、または危険高電圧を有する前記印刷配線板に搭載された前記スイッチモード電源回路の部品が、前記コンデンサのような、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれている。複数のスロットが、前記印刷配線板内における前記スイッチモード電源回路の危険高電圧側と低電圧側との間に形成されている。前記印刷配線板の前記スロットの両側の部品またはワイヤを絶縁分離するためだけでなく、前記殻体の機械強度を強化するために、前記印刷配線板の前記スロットと対応して、複数のリブが前記殻体の内壁から伸長している。前記印刷配線板上における、絶縁分離すべき部品とワイヤとの間に、複数のマイラーシートが配置されている。前記プラグ部分と前記殻体の前記前壁の形及び寸法の設計は、様々な国および地区に対応したプラグ規格に基づいている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプラグタイプ電源ユニットは、ＡＣ／ＤＣ電源の機能を有し、その形体は
日本規格ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適合しており、日本規格のコンセントに挿入可能である。さらに、本発明に係る電源ユニットは、各種の安全規格及びＥＭＣ規定の要求に適合している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１と図２に示すように、本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニット１０は、殻体１００と、プラグ部分１５０と、低電圧コード２００と、前記殻体１００内に収容されたスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）回路の印刷配線板３００とを備える。前記殻体１００は、上部シェル１１０及び下部シェル１２０から構成され、前壁１３０を規定している。前記プラグ部分１５０は、前壁１３０に固定されている。前記低電圧コード２００は、前記殻体１００の後部に接続されている。
【００１３】
前記プラグ部分１５０は、殻体１００にしっかり係合しており、本電源から電気エネルギーを案内する。電気エネルギーは、プラグ部分１５０を介して殻体１００に入力され、続いてＳＭＰＳ回路によってＡＣ／ＤＣ変換されて、低電圧コード２００を介して終端の装置に出力される。また、図３に示すように、前記プラグ部分１５０は、プラグベース２１と、印刷配線板３００に電気接続するための複数の金属シート２２と、プラグベース２１から伸びる一対のプラグインピン（plug-in pins）２３とを備えている。
【００１４】
図４は、殻体１００内に組み立てられたプラグ部分１５０を有するプラグタイプ電源ユニット１０の正面図であり、それは日本規格のＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適合している。異なる実施形態においては、本発明のプラグ部分１５０は、対応する国及び地区の異なる規格に適合するプラグ部分１５０とすることができる。プラグ部分１５０は、ピン２３の形状を適宜変更することにより、異なる国及び地区の異なる規格に適合可能である。米国規格ＮＥＭＡ  １−１５Ｐ、欧州規格ＥＮ  ５００７５、韓国規格ＫＳＣ  ８３０５、日本規格ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３等の異なる規格に適合させるために、前記殻体１００の前壁１３０は、異なる国及び地区の異なる規格に従って設計され、それに対応するプラグ部分１５０と係合するようになされる。本発明のある実施形態においては、前記プラグ部分１５０は、異なるタイプの予め設計されたプラグ部分１５０との間で取替え可能である。プラグ部分１５０によって占有されるプラグタイプ電源装置１０の空間を少なくするため、プラグベース２１の厚さはできるだけ薄く設計されるが、機械的強度を維持するために、２ｍｍよりは大きい。
【００１５】
図５に示すように、低電圧コード２００は、本発明のプラグタイプ電源ユニット１０の電力出力部である。低電圧コード２００は、（図１に示されるように）プラグタイプ電源ユニット１０の後部の一方の側から伸びている。前記低電圧コード２００は、ワイヤ１２と、負荷軽減部（strain relief）１３と、コネクタ１５とを備える。前記負荷軽減部１３は、低電圧コード２００と殻体１００の接続が切断されにくくするために用いられる。前記コネクタ１５は、例えば携帯電話等のような終端装置に直接接続されて、それらに電気エネルギーの安定供給を提供する。異なる終端装置に対応した異なるコネクタ、例えばコネクタ１６、１７、１８、１９、が用意されている。このような自在な設計は、ユーザに便利さをもたらすばかりでなく、各種のコネクタと共にただ１つの標準のケーブルを作成する必要があるだけなので、生産者にも利益をもたらす。
【００１６】
プラグタイプ電源ユニット１０の殻体１００の寸法は、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に従った寸法要求を満たす。前記殻体１００の前壁１３０の断面形体は、図４に示されるように、ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３規格に従った日本タイプのプラグのプラグ面の断面形体に従っており、且つその断面形体を超えない。図６には、本発明の好ましい実施形態に係る殻体１０
０の下部シェル１２０の詳細図が示されている。複数のリブ７、８、１０、１１が、下部シェル１２０の内壁から伸びている。上部シェル１１０及び下部シェル１２０の外部輪郭は対称であるが、上部シェル１１０及び下部シェル１２０のリブの位置、幅、長さは、構造上の要求に基づき異ならせてある。リブ７は、プラグ部分１５０のベース２１に係合されることにより、プラグ部分１５０を殻体１００に固定する。リブ８の幅は、印刷配線板３００のスロットに係合する約１ｍｍとすることで、安全規格上の問題を解決し、これは安全規格上の予見可能な問題を解決するためのアプローチの１つである。リブ１０は、主に機械的な強度を補強するためである。リブ１１は、低電圧コード２００を固定するために、低電圧コード２００の伸長位置に対応して形成される。本発明の好ましい実施形態によれば、殻体のリブは殻体と共に一体的にモールド成形される。
【００１７】
機械強度の要求を満足するために、殻体１００の厚さは、約１ｍｍである。できるだけ殻体１００の内部空間を大きくするために、殻体１００の厚さは２ｍｍを超えない。
【００１８】
図７は、本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットのスイッチモード電源回路の概略図である。８５Ｖから２６４Ｖの電圧、及び約５０Ｈｚの周波数を有するＡＣ電力が、抵抗タイプの防御抵抗Ｆ１によって制限され、続いて整流ブリッジＢＲ１によって連続的に整流され、また、コンデンサＣ１、インダクタＬ１、及びコンデンサＣ２から構成されるフィルタネットワークによって波形フィルタリングされる。その結果、より小さいリップルレベルのＤＣ電圧が得られる。得られたＤＣ電力は、制御ＩＣＵ１、スイッチング部品Ｑ１及び変圧器Ｔ１の一次巻線によって連続的に処理され、その後、周期的なパルス電力が得られる。得られたパルス電力は、変圧器Ｔ１の二次巻線へと伝送され、さらにダイオードＤ４及びコンデンサＣ８によって整流される結果、より小さいリップルレベルのＤＣ電力が得られる。次に、このＤＣ電力は、インダクタＬ２及びコンデンサＣ１１から構成されるフィルタネットワークによってさらに波形フィルタリングされた結果、高品質のＤＣ電力が得られ、ユーザの終端装置に出力される。変圧器Ｔ１のバイアス巻線１−２及びその周辺回路が、高品質のサンプルフィードバック制御システムを構成しており、これは、本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路において高品質のＤＣ電力を出力するための適切な貢献を提供する。
【００１９】
上記スイッチモード電源回路における、コンデンサＣ１、インダクタＬ１、及びコンデンサＣ２から構成されるフィルタネットワークと、コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６、及びＣ７から構成されるフィルタネットワークは、本発明の好ましい実施形態に係る最終製品のＥＭＩを抑えることができ、上記最終製品が国際ＥＭＩ規格、例えばＥＮ５５０２２  ＣＬＡＳＳ  Ｂなど、を通過することを可能にする。抵抗Ｆ１はパワー抵抗であって、１Ω〜１００Ωの中から選択される。上記スイッチモード電源回路がスタートアップする場合、抵抗Ｆ１がサージ電流を制限する役割を担うことで、本電源からの衝撃を最小にする。上記スイッチモード電源回路の動作中に、もし内部でのショートなどの故障が発生したら、抵抗Ｆ１が即座に切断されて、フューズのように機能し、同時に他の電気機器の安全を保障する。従って、抵抗Ｆ１は、安全規格についての問題を解決し、また、本発明の好ましい実施形態に係る最終製品の安全性を保障するための重要な要因である。
【００２０】
さらに、小型のプラグタイプ電源ユニット１０のＥＭＩ問題を解決するため、スイッチモード電源回路は、スイッチング周波数振動（switching frequency vibration）を持つ特別なＩＣ Ｕ１を採用する。スイッチング周波数振動技術は、産業における伝導妨害を減らすことへの効果的なアプローチである。前記ＩＣ Ｕ１は、その中に上記技術を集積しているため、ほかに周波数振動制御回路を加えなくてもよく、コストを下げるだけでなく、部品によって占有される印刷配線板３００の空間をも減らすことができる。
【００２１】
図８は、図７に示したスイッチモード電源回路の印刷配線板（ＰＣＢ）３００の平面図
である。本発明の好ましい実施形態の主な特徴は、印刷配線板３００が性能や安全規格の要求、及び他の所定の要求を満しているということである。印刷配線板３００は、殻体１００の内部に、殻体１００の前壁１３０に垂直に保持されている。図８に示すように、印刷配線板３００上にスロット２５、２６、２７が規定されている。空間が狭いため、本発明に係る製品には、危険な入力ＡＣ電力領域と安全な低出力電力領域との間に、厳しい安全分離要求が存在する。安全な絶縁分離空間が十分でない場所にスロットが採用される。この実施形態では、印刷配線板３００のスロット２５、２６は、安全規格の問題を解決するのに使用される方法の一つであると共に、本発明の特徴の一つでもある。さらに、殻体１００のリブ１０が、印刷配線板３００の対応するスロット２５を貫通することにより、スロット２５のそれぞれの側における印刷配線板３００のワイヤ及び部品を絶縁分離する。他の実施形態では、高電圧を有する部品と低電圧を有する部品の一方が、３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、異なる電圧レベルを有する近接した部品を絶縁分離する。
【００２２】
スロット２７は、背の高い部品を嵌入するために設けられており、これにより、印刷配線板３００上の部品の高さが、殻体１００の内部高さの範囲内にあることを保証する。
【００２３】
さらに、本発明の好ましい実施形態では、ＰＣＢ３００の高さは０．６ｍｍから１．２ｍｍである。空間は貴重であるため、ＰＣＢ３００は厚すぎてはいけないが、機械強度を維持するため、ＰＣＢ３００は薄すぎてもいけない。これら両方面の観点から考えて、ＰＣＢ３００の厚さの好ましい範囲は０．６ｍｍから１．２ｍｍであって、２ｍｍを超えることはできない。ＰＣＢ３００のサイズ及び形状は、殻体１００の内部空間とぴったり合うように設計される。
【００２４】
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明のＰＣＢ３００上に組み立てられたスイッチモード電源回路の部品の概略図である。図９Ａは、ハウジング１０内に配置されたＰＣＢ３００の分解組立図である。性能の要求を満たすことを条件として、ＰＣＢ３００上の部品の数をできるだけ減らすため、スイッチ回路の形態（topology）は、シングルエンド反転スイッチ型の電力変換回路（single-end reverse switch power converting circuit）を採用しなければならない。ＰＣＢ３００上に組み込まれた全ての部品の、前壁１３０への投影が、前壁１３０の範囲内である。特に、幾つかの大容量の部品、例えば高耐圧変圧器Ｔ１の一次回路の電解コンデンサＣ１や二次回路のコンデンサＣ８は、横にして取り付けられ、立てては取り付けない。即ちＰＣＢ３００上の、大容量部品や高耐圧電解コンデンサは、それ自身の軸がＰＣＢ３００に平行となる方向に搭載される。
【００２５】
図９Ｂは、部品と共に組み立てられたＰＣＢ３００の断面図である。図９Ｂに示すように、ＰＣＢ３００及びその上に取り付けられた部品の全ての断面高さは１４．４ｍｍを超えない。スイッチモード電源回路の部品は、ＰＣＢ３００の両面に取り付けられており、ＰＣＢ３００の一方の面は、大型の電解コンデンサや変圧器のような背の高い部品を組み込むために使用され、反対側の面は、高さが２．５ｍｍを超えない部品を組み込むために使用される。選択された変圧器は、その高さが１４．４ｍｍよりも小さく、その中のコンデンサの直径は１４．４ｍｍよりも小さくなければならず、その他の部品は、ＰＣＢ３００上に組み込まれた後にそれらの垂直方向の高さが１４．４ｍｍよりも確実に低くなければならない。ＰＣＢ３００は、立体的な配置を採用されており、背の高い部品の下に幾つかの背の低い部品が組み込まれている。
【００２６】
図１０は、本発明の殻体１００の内部に配置されたマイラーシートの概略図である。絶縁及び保護の目的で、絶縁分離しなければならない部品とワイヤとの間にマイラーシートが配置される。本発明の一実施形態においては、安全規格の要求を満足するため、プラグ部分１５０の金属シート２２とＰＣＢ３００の部品との間にＬ字形のマイラーシート２９
を配置することにより、絶縁分離すると共に、部品が加圧される際に部品表面の絶縁層が破れないようにする。
【００２７】
ある実施形態において、安全規定を満たすため、危険電圧を伴う部品リード線の幾つかのピンにはテフロン（登録商標）ブッシュがさらに設けられている。
【００２８】
ＰＣＢ３００上に取り付けられた変圧器２８は、危険な高電圧部品であり、変圧器２８の外表面が３層の耐高電圧絶縁テープで包まれることにより、安全規格に適合する絶縁分離を達成している。基本的に、ＰＣＢ３００は低電圧側と高電圧側とを有している。変圧器２８の一次巻線は、変圧器２８のリード線を介してＰＣＢ３００上に熔接されており、二次巻線は、３層の絶縁線によって巻付けられ、且つ飛び線（flying leads）によりＰＣＢ３００の低電圧側に熔接されている。
【００２９】
図１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、及び１２Ｂは、本発明の２つの好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図である。図１１Ａに示すように、本発明に使用される変圧器は、一次巻線３−４と、バイアスサンプリング（biased
sampling）巻線１−２と、二次巻線５−６とを備える。本発明の好ましい実施形態においては、シールド巻線３２が、変圧器の一次巻線３−４と二次巻線５−６との間に取り付けられる。シールド巻線３２は、リード線２を介して一次巻線３−４のグランド（grounding）に接続されている。シールド巻線３２は、多線平行巻線（multi-line parallel winding）であり、通常４本乃至６本からなる平行巻線である。
【００３０】
図１１Ｂは、図１１Ａの概略図に対応する変圧器の巻線の概略図である。この変圧器は、バイアスサンプリング巻線３０と、二次巻線３１と、一次巻線３３とを備える。全ての巻線が、変圧器の巻線室３４内に収容されている。各巻線間には、１つ以上の耐高電圧テープ３６が取り付けられている。シールド巻線３２は、リード線２を介して一次側グランドに接続されており、シールド巻線３２の一端はリード線２に熔接され、シールド巻線３２の他端は開回路である。シールド巻線３２は、変圧器の一次巻線３３と二次巻線３１との間のＥＭＩを抑制するように働く絶縁分離シールドを形成している。
【００３１】
図１２Ａと図１２Ｂは、それぞれ、他の実施形態における、ＥＭＩ抑制のための変圧器の設計の概略図と巻線の図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示した実施形態と比べて異なっているのは、変圧器の一次巻線３３と巻線室３４の底部との間に、多線（４乃至６線）平行巻線からなるシールド巻線３５が設けられていることである。このシールド巻線３５は、シールド巻線３２と同様な手段により巻き付けられ、かつ溶接されている。
【００３２】
さらに、本発明の他の実施形態では、ＥＭＩを抑えるために、変圧器の外表面が、一次巻線の接地コンタクトに接続されたシールドと同様に機能する銅箔で包まれている。このシールド措置も所望のＥＭＩ抑制効果を達成可能であることが証明されている。
【００３３】
本発明の技術は、所望の電源装置の基本性能要求を満たすことに加えて、ＰＣＢを日本/米国のプラグ規格に合う殻体の内部に配置するばかりでなく、狭い空間的な制限のためのＰＣＢ設計の困難性と、最終製品が安全規格内での承認を得ることの困難性とを解決しなければならない。従って、本発明の好ましい実施形態は、各種の特別な技術の組み合わせである。変圧器、コンデンサ、ＰＣＢの形態のような、本発明の対応する部品のそれぞれ好ましい実施形態が存在する。本発明の部品の好ましい実施形態の中からの異なる選択は、本発明の最終の実施形態を組み合わせたことになり、言い換えれば、各種実施形態のいずれの組み合わせも本発明の範囲に属するものである。
本発明は、その精神から離れない範囲内において、他の形態でも実施可能である、と理解されたい。従って、本発明の例や実施形態は、あらゆる点においてあくまでも一例であ
って、それに限定されるものではなく、本発明はここに記載した細部に限定されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットの斜視図であって、このプラグタイプ電源ユニットは、殻体と、プラグ部分と、低電圧コードとを備える。
【図２】図１のプラグタイプ電源ユニットの分解斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットのプラグ部分の概略図である。
【図４】殻体内に組み立てられたプラグ部分を有するプラグタイプ電源ユニットの正面図であり、これは日本規格ＪＩＳ  Ｃ  ８３０３に適合している。
【図５】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットの低電圧コードの概略図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態に係る殻体の下部シェルの細部を示す図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態に係るプラグタイプ電源ユニットのスイッチモード電源回路の概略図である。
【図８】図７に示したスイッチモード電源回路の印刷配線板の平面図である。
【図９Ａ】本発明の印刷配線板上に組み立てられたスイッチモード電源の部品の概略図であり、ハウジング内に配置された印刷配線板の分解図でもある。
【図９Ｂ】本発明の印刷配線板上に組み立てられたスイッチモード電源の部品の概略図であり、部品と共に組み立てられた印刷配線板の断面図でもある。
【図１０】本発明の殻体の内に配置されたマイラーシートの概略図である。
【図１１Ａ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図である。
【図１１Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図であり、図１１Ａの概略図に対応する変圧器の巻線の概略図でもある。
【図１２Ａ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図であり、他の実施形態におけるＥＭＩ抑制のための変圧器の設計の概略図でもある。
【図１２Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係るスイッチモード電源回路のシールド巻線を備えた変圧器の概略図であり、他の実施形態におけるＥＭＩ抑制のための変圧器の設計の巻線を示す図でもある。
【符号の説明】
【００３５】
７、８、１０、１１  リブ
１２  ワイヤ
１３  負荷軽減部
１５、１６、１７、１８、１９  コネクタ
２１  プラグベース
２２  金属シート
２３  プラグインピン
２５、２６、２７  スロット
２８  変圧器
２９  マイラーシート
３０  バイアスサンプリング巻線
３１  二次巻線
３２、３５  シールド巻線
３３  一次巻線
３４  巻線室
１００  殻体
１１０  上部シェル
１２０  下部シェル
１３０  前壁
１５０  プラグ部分  
２００  低電圧コード
３００  印刷配線板
ＢＲ１  整流ブリッジ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５、Ｃ８、Ｃ１１  コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２  インダクタ
Ｄ４  整流ダイオード
Ｆ１  抵抗
Ｑ１  スイッチデバイス
Ｔ１  変圧器
Ｕ１  制御ＩＣ
【外国語明細書】
[Title of the invention]PLUGTYPE POWER SUPPLY UNIT
[Field of the Invention]
The present invention relates to power supply devices, and particularly to a plugtype power supply unit having function of an AC/DC power supply and structural configuration thereof complies with Japanese Standard JIS C 8303 and can be inserted into the Japanese Standard receptacle.
[Description of the Prior Art]
Nowadays, most electronic products, especially portable consumer electronic products, such as mobile phones, mp3 players, CD players and so on, need low-voltage power, often from 3v to 5v, and have low power consumption from 1w to 20w.  Conventionally a power supply unit with an AC/DC converting function is needed to achieve a low voltage.  As electronic technologies evolve, electronic products are becoming smaller and smaller, being portable and smart.  Accordingly, the dimensions and structural configurations of the power supply units have to meet more rigorous specifications.
Over time there have been several inventions focused on integrating AC/DC converters into the mains plug used for the mains power supply.  All over the world different standards for electronic devices exist, and AC/DC power supplies must comply with these standards. One set of such standards are the IEC standards.  IEC 60950 describes the minimum requirements for electrical equipment with regard to isolation and minimum distances between components with different voltage levels. IEC 61000 describes minimum requirements for electromagnetic compatibility (EMC). Usually, some standards are also set out for the shape of electric/electronic devices.  In the case of plug devices, the standard JIS C 8303 is set out and applies to plug devices in Japan.  In the following, the plug size will be referred to as a Japanese type plug. 
The plug device is of small physical dimensions, thus requiring special attention to the arrangement of components in order to comply with standards like the IEC standards, however, prior technologies have only managed to partially accomplish an AC/DC power supply integration into a plug-type device to a degree, which is primarily due to the physical size of the converting circuit, which previously tended to be large and bulky.
US 4273406 describe an AC/DC power supply accommodated within a plug device. In this power supply device a linear type transformer is retained in a two-part cylindrical casing fastened with a screw. There are several drawbacks of said invention due to its application of a large linear type transformer. The most severe drawback is that the casing is large and heavy. Furthermore, the plug is not easily fitted into the European type sockets.
WO 01/08270 describes an AC/DC adapter of a type similar to US 4273406. The invention according to WO 01/08270 fits into European type sockets. However, this is achieved by having a section with the input connectors adapted for insertion into the socket. The remaining components are housed in a large compartment attached to this section.
Presently, most power supply devices adopt switch mode power supply (SMPS) circuits.  WO 94/06177, equivalent to German utility model G 9320893U1, describes a European type plug with a built-in power supply. The described SMPS is a Flyback converter. However, the publication does not describe how the SMPS can be arranged inside the plug device and at the same time comply with the required standards. 
One of the problems with this type of SMPS is that the creepage and clearance distances must be approximately 5 mm in order for the product to be approved with the safety standards.
Prior art AC/DC power supplies have not been able to exploit the advantages of the switching technology while at the same time feature a compact design which fits into mains European type plug. The two main reasons are that as the dimensions shrink, a new set of problems arrive due to the required primary side to secondary side isolation, and problems in relation to EMC arise due to the switching technology.  Several problems within different technical fields will have to be solved simultaneously in order to construct a plug device with small dimensions, preferably of the Japanese type size or even smaller. 
[DISCLOSURE OF THE INVENSION]
[THE PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION]
One objective of the present invention is to provide a power supply unit which fits into a plug device, such as a Japanese type plug.  Furthermore, a power supply unit according to the present invention must fulfill the requirements of basic performance and various safety and EMC regulations as stated in the above mentioned standards in order to be approved.
[MEANS TO SOLVE THE INVENTION]
To achieve the above-mentioned objective, a plugtype power supply unit in accordance with a preferred embodiment of the present invention includes an enclosure, a plug portion secured thereto, and a low-voltage cord extending from said enclosure. Each cross-sectional configuration of said enclosure with said plug portion corresponds to and does not exceed the cross-sectional configuration of a plug face of a Japanese type plug according to the JIS C 8303 standard.  A switch mode power supply circuit mounted on a PCB is built into said enclosure, said switch mode power supply circuit includes a transformer for power converting and a capacitor for regulating an input voltage, a central axis of said capacitor is disposed parallel to the direction of said PCB 300. 
According to a preferred embodiment of the present invention, at least one shielding winding is provided between a primary winding and a secondary winding of said transformer.  An external surface of said transformer is wrapped in a three-layer high voltage proof insulating tape for achieving isolation complying with safety standards.  A secondary winding of said transformer is winded by three-layer insulating lines, and is welded on a lower-voltage side of said PCB 300 by means of flying leads.  An external surface of said transformer is wrapped in a copper foil functioning like a shielding connected to an earth contact of the primary winding for achieving an EMI suppressing effect.  Said switch mode power supply circuit further comprises an insurance resistance to throttle down a surge current from a mains power supply, and at least one filter network comprising a capacitor and an inductor.  Said switch mode power supply circuit further comprises a control IC with a switching frequency vibration.  Components of said switch mode power supply circuit mounted on said PCB adjacent to a dangerous high voltage or with a dangerous high voltage are wrapped in three-layer high voltage proof insulating tapes, such as said capacitor.  A plurality of slots is formed in said PCB between a dangerous high-voltage side and a low-voltage side of said switch mode power supply circuit.  A plurality of ribs extends from an inner wall of said enclosure corresponding to the slot at said PCB, not only for isolating components or wires at both sides of said slot of said PCB, but also for strengthening mechanical integrity of said enclosure.  A plurality of Mylar sheets is disposed on said PCB between components and wires required to be isolated.  A design of dimension and configuration of said plug portion and said frontwall of said enclosure is based on the plug standard corresponding to various countries and districts.
[EFFECT OF THE INVENTION]
The plugtype power supply unit according to the present invention has the function of an AC/DC power supply and structural configuration thereof complies with Japanese Standard JIS C 8303 and is able to be inserted into the Japanese Standard receptacle.  Furthermore, the power supply unit according to the present invention complies with the requirements of various safety standards and EMC regulations.
［DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION］
Referring to Fig. 1 and Fig. 2, a plugtype power supply unit 10 in accordance with the preferred embodiment of the present invention comprises an enclosure 100, a plug portion 150, a low-voltage cord 200 and a printed circuit board (PCB) 300 of a switch mode power supply (SMPS) circuit accommodated in the enclosure 100.  The enclosure 100 comprises an upper shell 110 and a lower shell 120, which defines a frontwall 130.  The plug portion 150 is secured to the frontwall 130.  The low-voltage cord 200 is connected to the rear part of the enclosure 100.
The plug portion 150 engaged tightly with the enclosure 100 guides electric energy from the mains power supply.  The electric energy is input into the enclosure 100 via the plug portion 150, and then AC/DC converted by the SMPS circuit and output to the terminal devices via the low-voltage cord 200.  Also, referring to Fig. 3, the plug portion 150 comprises a plug base 21, a plurality of metal sheets 22 for electric connection to the PCB 300, and a pair of plug-in pins 23 extending from the plug base 21.
Fig. 4 shows the front view of the plugtype power supply unit 10 with the plug portion 150 assembled in the enclosure 100, which is adapted to Japanese Standard JIS C 8303.  In different embodiments, the plug portions 150 of the present invention can be plug portions 150 adapt to different standards of corresponding counties and districts.  The plug portions 150 can be adapted to different standards of different counties and districts by changing shapes of the pins 23 correspondingly.  The frontwall 130 of the enclosures 100 are designed according to different standards of different counties and districts, engaging with the corresponding plug portions 150, for complying with different standards, such as American Standard NEMA 1-15P, European Standard EN 50075, Korean Standard KSC 8305, Japanese Standard JIS C 8303 and so on.  In some embodiments of the present invention, the plug portion 150 is replaceable among predesigned plug portions 150 of different types.  To reduce the space of the plugtype power supply unit 10 occupied by the plug portion 150, the plug base 21 is designed as thin as possible, but for maintaining mechanical integrity, it is larger than 2mm.
Referring to Fig. 5, the low-voltage cord 200 shown in Fig. 5 is a power output portion of the plugtype power supply unit 10 of the present invention.  The low-voltage cord 200 extends from one side of the rear part of the plugtype power supply unit 10 (as shown in Fig. 1).  The low-voltage cord 200 comprises a wire 12, a strain relief 13 and a connector 15.  The strain relief 13 is responsible for preventing the connection of the low-voltage cord 200 and the enclosure 100 from easy being broken.  The connector 15 is connected directly to the terminal devices, such as a mobile phone etc., providing them with a stable supply of electrical energy.  There are different connectors corresponding to different terminal devices, such as connector 16, 17, 18 and 19.  The flexible design not only brings convenience to users, but also benefits the producers because only one standard cable needs to be made with various connectors.
The dimension of the enclosure 100 of the plugtype power supply unit 10 complies with the dimension requirement according to JIS C 8303.  A cross-sectional configuration of the frontwall 130 of the enclosure 100 is according to and not exceeding the cross-sectional configuration of a plug face of a Japanese type plug according to the JIS C 8303 standard, as shown in Fig. 4.  Referring to Fig. 6, a detailed view of the lower shell 120 of the enclosure 100 in accordance with the preferred embodiment of the present invention is shown.  A plurality of ribs 7, 8, 10, and 11 extend from an inner wall of the lower shell 120.  The external profiles of the upper shell 110 and the lower shell 120 are symmetrical, but the location, width and length of ribs of the upper shell 110 and the lower shell 120 are differently arranged based on the construction requirements.  The rib 7 is engaged with the base 21 of the plug portion 150 for securing the plug portion 150 to the enclosure 100.  The width of the rib 8 is substantially 1mm engaging into a slot of the PCB 300 for resolving safety standard problem, which is one of approaches to resolving foreseeable safety standard problems.  The rib 10 is mainly for strengthening mechanical integrity.  The rib 11 is formed corresponding to the extending position of the low-voltage cord 200 for fixing the low-voltage cord 200.  According to the preferred embodiment of the present invention, the ribs of the enclosure are integrally moulded with the enclosure.
To comply with mechanical integrity requirements, the thickness of the enclosure 100 is substantially 1mm. To enlarge the inner space of the enclosure 100 as much as possible, the thickness of the enclosure 100 is not more than 2mm.
Referring to Fig. 7, Fig.7 is a schematic diagram of a switch mode power supply circuit of the plugtype power supply unit in accordance with a preferred embodiment of the present invention.  An AC power having a voltage from 85V to 264V and a frequency of approximately 50Hz is throttled down by an insurance resistance F1 of resistance type, and is then sequentially rectified by a rectifying bridge BR1, and wave filtered by a filter network comprising a capacitor C1, an inductor L1 and a capacitor C2.  Consequently a lower ripple level DC power is achieved.  The DC power gained is processed sequentially by a controlling IC U1, a switching component Q1 and a primary winding of a transformer T1, and then a periodic pulsating power is achieved.  The pulsating power gained is transferred forward to a secondary winding of the transformer T1, which is further rectified by a diode D4 and a capacitor C8 so that a lower ripple level DC power is achieved.  Then the DC power is further wave filtered by a filtering network comprising an inductor L2 and a capacitor C11, consequently a high-qualified DC power is achieved, which is output to the terminal devices of users.  A bias winding 1-2 of the transformer T1 and its peripheral circuit forms a high-qualified sample feedback controlling system, which provides appropriate contribution for outputting a high-qualified DC power in said switch mode power supply circuit according to the preferred embodiment of the present invention.
The filtering network comprising the capacitor C1, the inductor L1 and the capacitor C2, a filtering network comprising capacitors C4, C5, C6, and C7 in said switch mode power supply circuit are enabled to suppress the EMI of a finished product according to the preferred embodiment of the present invention, which allows the finished product to pass the global EMI specifications, for example, EN55022 CLASS B, etc..  The resistance F1 is a power resistance, which is selected from 1 ohm to 100 ohms.  When said switch mode power supply circuit is started up, the resistance F1 serves to throttle a surge current so as to minimize the attack from the mains power supply.  During said switch mode power supply circuit operation, if failures such as an internal short circuit occur, the resistance F1 is immediately broken, functioning like a fuse, so as to ensure safety of operation of other electric appliances at the same time.  Therefore, the resistance F1 solves problems about safety standards and is an important factor to ensure security of a finished product according to the preferred embodiment of the present invention. 
Furthermore, in order to resolve EMI problems of minisize plug-type power supply unit 10, the switch mode power supply circuit employs a specified IC U1 with a switching frequency vibration.  Switching frequency vibration technology is a proposed effective approach to reducing conducting interference in the industry.  The IC U1 integrates the technology thereinto, thus omitting an accessorial frequency vibration control circuit, which not only reduces cost, but also the space of the PCB 300 occupied by the components.
Referring to Fig. ，00的8, Fig. 8 is a plane view of the printed circuit board (PCB) 300 of the switch mode power supply circuit shown in Fig. 7.  A critical feature of the preferred embodiment of the present invention is that: the PCB 300 complies with the requirements of performance, safety standards and other predetermined requirements.  The PCB 300 is retained in the enclosure 100 perpendicular to the frontwall 130 of the enclosure 100.  As shown in Fig. 8, slots 25, 26, 27 are defined on the PCB 300.  Due to the narrow space, there is a strict safety isolation demand to the product according to the present invention between the dangerous input AC power zone and the safe lower output power zone.  Slots are employed where safety isolation space is not enough.  In this embodiment, slots 25 and 26 of the PCB 300 are one of the methods used to resolve safety standards problems, as well as one of features of the present invention.  Furthermore, the rib 10 of the enclosure 100 passes through the corresponding slot 25 of the PCB 300 so as to isolate the wires and components of the PCB 300 on each side of the slots 25.  In other embodiments, either the components with high voltage or the components with low voltage are wrapped with three-layer high voltage proof insulating tape so as to isolate the adjacent components with different voltage levels.
The slot 27 is provided for inlaying a higher component in order to ensure heights of the components on the PCB 300 are in the range of the inner height of the enclosure 100.
Furthermore, in the preferred embodiment of the present invention, the height of the PCB 300 is from 0.6mm to 1.2mm.  The PCB 300 can not be too thick because space is precious, but in order to maintain mechanical integrity, the PCB 300 can not be too thin.  A preferred range from 0.6mm to 1.2mm of the thickness of the PCB 300 is a tradeoff between these two aspects, and the thickness is unable to be more than 2mm.  The size and shape of the PCB 300 is designed to fit the inner space of the enclosure 100.
Fig. 9A and 9B is a schematic view of components of the switch mode power supply circuit assembled on the PCB 300 of the present invention.  Fig. 9A is the exploded view of the PCB 300 disposed inside housing 10.  Provided that satisfying requirement of performance, in order to reduce the number of components on the PCB 300 as possible, topology of switch circuit must adopt single-end reverse switch power converting circuit.  Projections on the frontwall 130 of all components installed on the PCB 300 are within the range of the frontwall 130.  In particular, some big capacity components, such us electrolytic capacitor C1 of primary circuit of high withstand voltage transformer T1 and capacitor C8 of secondary circuit will be laid down for installation, not upright installed, that is, big capacity components or high withstand voltage electrolytic capacitors on the PCB 300 are mounted in the direction of their axes parallel to the PCB 300.
Fig. 9B illustrates a cross-sectional view of the assembled PCB 300 with components.  As shown in Fig.9B all the cross-sectional heights of the PCB 300 and components installed thereon are not more than 14.4mm.  Components of the switch mode power supply circuit are installed on both sides of the PCB 300, one side of the PCB 300 is used for installing high components, such as a bulk electrolytic capacitor or a transformer, and the opposite side is used for installing components not higher than 2.5mm.  Transformer chosen is lower than 14.4mm, the diameter of the electrolytic capacitors herein must be lower than 14.4mm, other components must ensure their vertical heights are lower than 14.4mm after installation on the PCB 300.  The PCB 300 adopts a stereo-layout, some lower components are installed beneath the higher components. 
Fig. 10 is a schematic view of Mylar sheets disposed inside enclosure 100 of the present invention.  For the purpose of insulating and protecting, Mylar sheets are disposed between components and wires required to be isolated.  In one embodiment of the present invention, in order to satisfy requirement of safety standards, an L-shaped Mylar sheet 29 is disposed between metal sheet 22 of plug portion 150 and components of the PCB 300, to isolate and prevent the insulating layer on surface of the components from scraping during the components are pressed. 
In some embodiments, in order to meet safety specifications, some pins of components leading with dangerous voltage are further provided with Teflon bushing.
Transformer 28 provided on the PCB 300 is a dangerous high voltage component, three-layer high voltage proof insulating tape is encapsulated the external surface of transformer 28 so as to achieve isolation that complies with safety standards.  Basically, the PCB 300 has a low-voltage said and a high-voltage side thereon.  The primary winding of transformer 28 is welded on the PCB 300 through leading of the transformer 28, the secondary winding is winded by three-layer insulating lines, and is welded onto the lower-voltage side of the PCB 300 by means of flying leads.
Fig. 11A,11B,12A and 12B are schematic views of transformers provided with shielding windings of the switch mode power supply circuits in accordance with two preferred embodiments of the present invention.  As shown in Fig. 11A, the transformer used in the present invention comprises a primary winding 3-4, a biased sampling winding 1-2 and a secondary winding 5-6. In one preferred embodiment of the present invention, one shielding winding 32 is provided between the primary winding 3-4 and the secondary winding 5-6 of the transformer. The shielding winding 32 is connected to the grounding of primary winding 3-4 through a leading 2.  The shielding winding 32 is a multi-line parallel winding, typically 4 to 6 lines of parallel winding.
Fig. 11B is schematic view of the windings of the transformer corresponding to the schematic diagram in Fig. 11A.  The transformer comprises a biased sampling winding 30, a secondary winding 31, a primary winding 33.  All windings are accommodated in a winding compartment 34 of the transformer.  One or more pieces of high voltage proof tape 36 are mounted among each winding.  A shielding winding 32 is connected to the primary grounding through the leading 2 through welding one end of the shielding winding 32 and leading 2 together, the other end of the shielding winding 32 is open circuit.  The shielding winding 32 forms an isolating shield which serves to suppress the EMI between the primary winding 33 and the secondary winding 31 of the transformer.
Fig. 12A and 12B are a schematic diagram and a windings view of the design of the transformer for EMI suppression in another embodiment, respectively. Compared with the embodiment shown in Fig. 11A and Fig. 11B, the difference is: a shielding winding 35 of multi-line (4-6 lines) parallel winding is mounted between the primary winding 33 and the bottom of the winding compartment 34 of the transformer.  The shielding winding 35 is winded and welded by means similar to the shielding winding 32.
Furthermore, in another embodiment of the present invention, in order to suppress EMI, the external surface of the transformer is wrapped in a copper foil which functions like a shielding connected to an earth contact of the primary winding.  It has been proved this shielding approach can also achieve a desired EMI suppressing effect.
Besides complying with the basic performance requirements of a desired power supply device, the arts of the present invention have to resolve the difficulties of PCB design due to the narrow spatial limitations, and the difficulties of the final product approval within the safety standards.  Therefore the preferred embodiment of the present invention is a combination of various special techniques. There is respective preferred embodiment of corresponding elements of the present invention, such as the transformer, capacitors, and topology of the PCB.  The different selections from the preferred embodiments of the elements of the present invention combine an ultimate embodiment of the present invention, in other words, any combination of various embodiments is within the scope of the present invention.  
It is understood that the invention may be embodied in other forms without departing from the spirit thereof.  Thus, the present examples and embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the invention is not to be limited to the details given herein.
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS]
[Fig.1] An isometric view of a plugtype power supply unit in accordance with the preferred embodiment of the present invention, the plugtype power supply unit comprising an enclosure, a plug portion and a low-voltage cord.
[Fig.2] An exploded, isometric view of the plugtype power supply unit of Fig. 1;
[Fig.3] A schematic view of the plug portion of the plugtype power supply unit in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
[Fig.4] A front view of the plugtype power supply unit with the plug portion assembled in the enclosure, which is adapted to Japanese Standard JIS C 8303.
[Fig.5] A schematic view of the low-voltage cord of the plugtype power supply unit in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
[Fig.6] A detailed view of a lower shell of the enclosure in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
[Fig.7] A schematic diagram of a switch mode power supply circuit of the plugtype power supply unit in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
[Fig.8] A plane view of a printed circuit board of the switch mode power supply circuit shown in Fig. 7.
[Fig. 9A] A schematic view of components of switch mode power supply assembled on the printed circuit board of the present invention, which is also an exploded view of the printed circuit board disposed inside housing.
[Fig. 9B] A schematic view of components of switch mode power supply assembled on the printed circuit board of the present invention, which is also a cross-sectional view of the assembled printed circuit board with components. 
[Fig.10] A schematic view of Mylar sheets disposed inside the enclosure of the present invention.
[Fig. 11A] A schematic views of transformers provided with shielding windings of the switch mode power supply circuits in accordance with a preferred embodiments of the present invention. 
[Fig. 11B] A schematic views of transformers provided with shielding windings of the switch mode power supply circuits in accordance with a preferred embodiments of the present invention, which is also a schematic view of the windings of the transformer corresponding to the schematic diagram in Fig. 11A.
[Fig. 12A] A schematic views of transformers provided with shielding windings of the switch mode power supply circuits in accordance with a preferred embodiments of the present invention, which is also a schematic diagram of the design of the transformer for EMI suppression in another embodiment.
[Fig. 12B] A schematic views of transformers provided with shielding windings of the switch mode power supply circuits in accordance with a preferred embodiments of the present invention, which is also a windings view of the design of the transformer for EMI suppression in another embodiment.
1. A plugtype power supply unit, comprising:
an enclosure (100) defining a frontwall,
a plug portion (150) secured to said frontwall of said enclosure,
a low-voltage cord (200) extending from a rear part of said enclosure, and
a PCB (300) of a switch mode power supply circuit accommodated in said enclosure, said switch mode power supply circuit comprising a transformer for power converting and a capacitor for regulating an input voltage, said plug portion and said low-voltage cord electric connected with said PCB, projection on said frontwall of each cross section parallel to said frontwall of said PCB and components of said switch mode power supply circuit mounted on said PCB not exceeding the range of said frontwall, and structural configuration of said frontwall corresponding to and not exceeding the cross-sectional configuration of a plug face of a Japanese type plug according to the JIS C 8303 standard.
2. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1, wherein a central axis of said capacitor is disposed parallel to the direction of said PCB (300).
3. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1 or 2, wherein at least one shielding winding of multi-line parallel winding connected to grounding is provided between a primary winding and a secondary winding of said transformer.
4. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1, wherein an external surface of said transformer is wrapped in a three-layer high voltage proof insulating tape for achieving isolation complying with safety standards.
5. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1, wherein a secondary winding of said transformer is winded by three-layer insulating lines, and is welded on a lower-voltage side of said PCB (300) by means of flying leads.
6. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1, wherein an external surface of said transformer is wrapped in a copper foil functioning like a shielding connected to an earth contact of the primary winding for achieving an EMI suppressing effect.
7. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1, wherein said switch mode power supply circuit further comprises an insurance resistance to throttle down a surge current from a mains power supply, and at least one filter network comprising a capacitor and an inductor.
8. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1, wherein said switch mode power supply circuit further comprises a control IC with a switching frequency vibration.
9. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1 or 7 or 8, wherein components of said switch mode power supply circuit mounted on said PCB adjacent to a dangerous high voltage or with a dangerous high voltage are wrapped in three-layer high voltage proof insulating tapes, such as said capacitor.
10. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1 or 7 or 8, wherein a plurality of slots is formed in said PCB between a dangerous high-voltage side and a low-voltage side of said switch mode power supply circuit.
11. The plugtype power supply unit as claimed in claim 10, wherein a plurality of ribs extends from an inner wall of said enclosure corresponding to the plurality of slots at said PCB, not only for isolating components or wires at both sides of said slot of said PCB, but also for strengthening mechanical integrity of said enclosure.
12. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1 or 7 or 8, wherein a plurality of Mylar sheets is disposed on said PCB between components and wires required to be isolated. 
13. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1 or 7 or 8, wherein a hole is defined in said PCB for inlaying a higher component so as to fit the height of the inner space of said enclosure.
14. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1 or 7 or 8, wherein said PCB adopts stereo-layout, some lower components are installed beneath the higher components thereof. 
15. The plugtype power supply unit as claimed in claim 1, wherein a design of dimension and configuration of said plug portion and said frontwall of said enclosure is based on the plug standard corresponding to various countries and districts.
16. A plugtype power supply unit, comprising:
an enclosure and a plug portion secured thereto,
a low-voltage cord extending from said enclosure,
each cross-sectional configuration of said enclosure with said plug portion corresponding to and not exceeding the cross-sectional configuration of a plug face of a Japanese type plug according to the JIS C 8303 standard, and
a switch mode power supply circuit mounted on a PCB built into said enclosure, said switch mode power supply circuit comprising a transformer for power converting and a capacitor for regulating an input voltage, a central axis of said capacitor disposed parallel to the direction of said PCB (300).
17. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16, wherein at least one shielding winding of multi-line parallel winding connected to grounding is provided between a primary winding and a secondary winding of said transformer.
18. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16, wherein an external surface of said transformer is wrapped in a three-layer high voltage proof insulating tape for achieving isolation complying with safety standards.
19. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16, wherein a secondary winding of said transformer is winded by three-layer insulating lines, and is welded on a lower-voltage side of said PCB (300) by means of flying leads.
20. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16, wherein an external surface of said transformer is wrapped in a copper foil functioning like a shielding connected to an earth contact of the primary winding for achieving an EMI suppressing effect.
21. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16, wherein said switch mode power supply circuit further comprises an insurance resistance to throttle down a surge current from a mains power supply, and at least one filter network comprising a capacitor and an inductor.
22. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16, wherein said switch mode power supply circuit further comprises a control IC with a switching frequency vibration.
23. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16 or 21 or 22, wherein components of said switch mode power supply circuit mounted on said PCB adjacent to a dangerous high voltage or with a dangerous high voltage are wrapped in three-layer high voltage proof insulating tapes, such as said capacitor.
24. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16 or 21 or 22, wherein a plurality of slots is formed in said PCB between a dangerous high-voltage side and a low-voltage side of said switch mode power supply circuit.
25. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16 or 21 or 22, wherein a plurality of ribs extends from an inner wall of said enclosure corresponding to the plurality of slots at said PCB, not only for isolating components or wires at both sides of said slot of said PCB, but also for strengthening mechanical integrity of said enclosure.
26. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16 or 21 or 22, wherein a plurality of Mylar sheets is disposed on said PCB between components and wires required to be isolated. 
27. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16 or 21 or 22, wherein a hole is defined in said PCB for inlaying a higher component so as to fit the height of the inner space of said enclosure.
28. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16 or 21 or 22, wherein said PCB adopts stereo-layout, some lower components are installed beneath the higher components thereof. 
29. The plugtype power supply unit as claimed in claim 16, wherein a design of dimension and configuration of said plug portion and said frontwall of said enclosure is based on the plug standard corresponding to various countries and districts.
[SUMMARY]
A plugtype power supply unit includes an enclosure, a plug portion secured thereto, and a low-voltage cord extending from said enclosure. Each cross-sectional configuration of said enclosure with said plug portion corresponds to and does not exceed the cross-sectional configuration of a plug face of a Japanese type plug according to the JIS C 8303 standard.  A switch mode power supply circuit mounted on a PCB is built into said enclosure, said switch mode power supply circuit includes a transformer for power converting and a capacitor for regulating an input voltage, a central axis of said capacitor is disposed parallel to the direction of said PCB.
[SELECTED FIGURE]Fig. 1
【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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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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