(57)【要約】【課題】  部品点数の増加や作業工程の複雑化を招くことなく、高圧回路部の良好なモールドを実現することができる高圧電源装置を提供する。【解決手段】  単一の回路基板２０上の領域を一端寄りと他端寄りとで低圧領域２０ａと高圧領域２０ｂとに区分して各領域に低圧回路部５と高圧回路部６とを構成し、一端が基板挿入口３０ａとして開口する絶縁ケース３０に回路基板２０を他端側から挿入して高圧回路部６を覆う。これにより、回路基板２０上の高圧回路部６側のみに絶縁性充填材３５を充填してモールドする。さらに、回路基板２０の他端側を製品本体に保持するためのネジ穴３３を、絶縁ケース３０に設けることにより、絶縁性充填材３５の充填によって一端側よりも重量が極端に大きくなる他端側を、回路基板２０に過剰なストレスを加えることなく保持する。【選択図】  図１
2007215270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の回路基板上の領域を一端寄りに設定した低圧領域と他端寄りに設定した高圧領域とに区分し、前記低圧領域に回路部品を実装して低圧回路部を構成するとともに、前記高圧領域に回路部品を実装して高圧回路部を構成し、
一端が基板挿入口として開口する絶縁ケースに前記回路基板を他端側から挿入して前記高圧回路部を覆い、前記絶縁ケース内に絶縁性充填材を充填して前記高圧回路部をモールドし、
前記回路基板を製品本体に保持する保持部を前記回路基板上の低圧領域と前記絶縁ケースとにそれぞれ設けたことを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
前記絶縁ケースは、前記基板挿入口に隣接して互いに対向する側板の内面に、前記回路基板をガイドするガイド溝を有することを特徴とする請求項１記載の高圧電源装置。
【請求項３】
前記絶縁ケースは、内部に挿入された前記回路基板と面一の平板部を外部に有し、当該平板部上に、前記保持部を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の高圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、テレビブラウン管に電力供給を行う電源装置等のように、絶縁性充填材によるモールドを必要とする高圧回路部を備えた高圧電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、テレビブラウン管等に電極供給を行う高圧電源装置は、昇圧トランスや多段式倍電圧整流回路等からなる高圧回路部と、制御回路等からなる低圧回路部とを有する。この種の高圧電源装置において、高圧回路部には数ＫＶ以上の電圧が印加されるため、安全性や耐久性等の要請上、高圧回路部を絶縁性樹脂等の絶縁性充填材によってモールドする必要がある。従って、例えば、特許文献１に開示されているように、高圧回路部は、低圧回路部と別のユニットで構成され、モールドされた後、信号線やピン端子等を介して低圧回路部に接続されることが一般的である。
【特許文献１】特開２００３−１３４８２４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されているように、高圧回路部と低圧回路部とを別ユニットで構成する場合、少なくとも２枚以上の回路基板を必要とし、部品点数の増加や作業工程の複雑化等を招く虞がある。
【０００４】
その一方で、高圧回路部と低圧回路部とを単一の回路基板上に構成することも考えられるが、例えば、回路基板上のレイアウト等によっては、絶縁性充填材を充填する領域が増大して重量の増加を招いたり、絶縁性充填材の充填に起因するストレス等を回路上の各部に発生させる等の虞がある。
【０００５】
本発明は、部品点数の増加や作業工程の複雑化を招くことなく、高圧回路部の良好なモールドを実現することができる高圧電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、単一の回路基板上の領域を一端寄りに設定した低圧領域と他端寄りに設定した高圧領域とに区分し、前記低圧領域に回路部品を実装して低圧回路部を構成するとともに、前記高圧領域に回路部品を実装して高圧回路部を構成し、一端が基板挿入口として開口する絶縁ケースに前記回路基板を他端側から挿入して前記高圧回路部を覆い、前記絶縁ケース内に絶縁性充填材を充填して前記高圧回路部をモールドし、前記回路基板を製品本体に保持する保持部を前記回路基板上の低圧領域と前記絶縁ケースとにそれぞれ設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の高圧電源装置によれば、部品点数の増加や作業工程の複雑化を招くことなく、高圧回路部の良好なモールドを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は高圧電源装置の要部を示す分解斜視図、図２は高圧電源装置の平面図、図３は図２のＩ−Ｉ線に沿う要部断面図、図４は図２のII−II線に沿う要部断面図、図５は回路基板上に構成した低圧回路部と高圧回路部の概略構成を示す回路図、図６は図５中（Ａ）〜（Ｄ）点における各出力特性を示すタイミングチャートである。
【０００９】
図１乃至図５において、符号１は、例えば、テレビブラウン管に５〜２０ＫＶの電圧を印加する高圧電源装置（以下、単に電源装置と称する）を示す。
【００１０】
図５に示すように、電源装置１の入力コネクタ１０には、図示しない電源整流回路に接続する入力端子１０ａが設けられている。ここで、本実施形態において、電源整流回路は、例えば、１００Ｖの交流電圧を１５０Ｖの直流電圧に変換して入力端子１０ａに供給する。
【００１１】
また、入力端子１０ａに接続する電源ラインには、ノイズを除去するフィルタ１１を介して、ハーフブリッジ回路１２が接続されている。このハーフブリッジ回路１２は、例えば、２個のＦＥＴ（field effect transistor）素子１２ａ，１２ｂを直列接続した直列回路と、２個のコンデンサ１２ｃ，１２ｄを直列接続した直列回路とが電源ラインに対して並列接続されて要部が構成され、これらＦＥＴ素子１２ａ，１２ｂの共通接続点とコンデンサ１２ｃ，１２ｄの共通接続点には、昇圧トランス１５の１次コイル１５ａが接続されている。
【００１２】
また、各ＦＥＴ素子１２ａ，１２ｂのゲートには、それぞれ、抵抗１２ｅ，１２ｆを介してハイサイドドライバＩＣ１３が接続されている。図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、ハイサイドドライバＩＣ１３は、ＦＥＴ素子１２ａ，１２ｂの各ゲートに対し、交互にハイレベルとなる所定周波数（例えば１０〜１００ＫＨｚ）のスイッチング信号（デューティ信号）を出力する。そして、２つのＦＥＴ素子１２ａ，１２ｂが交互にオンされることにより、１次コイル１５ａの両端には互いに逆極性の駆動パルスが印加され、昇圧トランス１５の２次コイル１５ｂから、ピーク間電圧が１〜３ＫＶに昇圧された正弦波電圧が取り出される（図６（Ｃ）参照）。
【００１３】
さらに、２次コイル１５ｂには、例えば、多段式倍電圧整流回路として、コッククロフト回路１６が接続されている。このコッククロフト回路１６は、２次コイル１５ｂの一端に直列接続された複数のダイオード１６ａと、互いに隣接するダイオード１６ａのアノードとカソードとの間を接続するコンデンサ１６ｂとを備えて要部が構成されている。そして、コッククロフト回路１６では、２次コイル１５ｂからの出力を、順次、ダイオード１６ａで半波整流しながらコンデンサ１６ｂで充電することにより、出力電圧を昇圧させる。なお、本実施形態において、コッククロフト回路１６は、例えば、８倍整流回路で構成され、図６（Ｄ）に示すように、１〜３ＫＶの正弦波電圧を、５〜２０ＫＶの直流電圧に変換する。
【００１４】
また、コッククロフト回路１６には、出力コネクタ１７に配設された出力端子１７ａが接続されるととともに、出力電圧検出回路１８が接続されている。
【００１５】
出力電圧検出回路１８は、複数の抵抗１８ａとコンデンサ１８ｂとがシリーズ接続されて要部が構成されている。この出力電圧検出回路１８には制御ＩＣ１４が接続され、制御ＩＣ１４は、出力電圧検出回路１８からの検出電圧に基づき、ハイサイドドライバＩＣ１３から出力される各スイッチング信号のデューティ比を可変制御する。これにより、出力端子１７ａに印加される出力電圧は、所定の一定電圧にフィードバック制御される。
【００１６】
本実施形態において、上述の各回路部品１０〜１８は、単一の回路基板２０上に実装される。図１，２に示すように、回路基板２０は、例えば平面視略矩形形状をなし、その基板上の領域が、低圧領域２０ａと高圧領域２０ｂとに区分されている。具体的には、回路基板２０上の領域は、例えば、長手方向に沿う一端寄りの領域が低圧領域２０ａとして設定され、他端寄りの領域が高圧領域２０ｂとして設定されている。
【００１７】
そして、回路基板２０上の低圧領域２０ａには、例えば、入力コネクタ１０、フィルタ１１、ハーフブリッジ回路１２、ハイサイドドライバＩＣ１３、制御ＩＣ１４、及び、出力電圧検出回路１８の一部（低電位側）等が実装され、これらにより、低圧回路部５の要部が構成されている。また、図１，２に示すように、低圧領域２０ａには、一端寄りに偏倚する位置に、回路基板２０（電源装置１）を図示しない製品本体（本実施形態においてはテレビ筐体等）に保持する保持部として、一対のネジ穴２５が穿設されている。
【００１８】
一方、回路基板２０上の高圧領域２０ｂには、例えば、昇圧トランス１５、コッククロフト回路１６、出力コネクタ１７、及び、出力電圧検出回路１８の一部（高電位側）等が実装され、これらにより、高圧回路部６の要部が構成されている。さらに、回路基板２０上の高圧回路部６は、絶縁ケース３０で覆われ、当該絶縁ケース３０内に充填される絶縁性充填材３５によってモールドされている（図３，４参照）。
【００１９】
絶縁ケース３０について具体的に説明すると、図１に示すように、絶縁ケース３０は、例えば、扁平な略箱形形状をなす樹脂成型品で構成され、この絶縁ケース３０の一端には、回路基板２０の他端側を挿入するための基板挿入口３０ａが開口されている。
【００２０】
また、絶縁ケース３０には、基板挿入口３０ａに隣接して対向する一対の側板の内面に、回路基板２０をガイドするためのガイド溝３１が設けられている。そして、ガイド溝３１は、基板挿入口３０ａを通じて絶縁ケース３０内に挿入される回路基板２０をガイドすることにより、高圧回路部６を絶縁ケース３０内の所定位置に位置決めして保持する。
【００２１】
また、絶縁ケース３０の外部には、一対の平板部３２が設けられている。本実施形態において、各平板部３２は、例えば、絶縁ケース３０の一部を凹状に成形することにより絶縁ケース３０に一体形成され、これら平板部３２上には、電源装置１を図示しない製品本体に保持する保持部として、ネジ穴３３がそれぞれ穿設されている。ここで、各平板部３２は、絶縁ケース３０の他端側に偏倚する位置に設けられることが望ましい。また、絶縁ケース３０側のネジ穴３３と低圧回路部５側のネジ穴２５の高さを一致させるため、各平板部３２は絶縁ケース３０内に保持される回路基板２０と面一に設定されていることが望ましい。
【００２２】
ところで、周知のように、高圧回路部６に配設される昇圧トランス１５は、１次コイル１５ａ及び２次コイル１５ｂが巻装されるボビン３７と、このボビン３７の軸穴３７ｃに挿入保持される一対のコア３８とを有する。図１に示すように、本実施形態において、ボビン３７は、その軸穴３７ｃが回路基板２０の一端側から他端側へと指向するよう位置決めされ、軸穴３７ｃにコア３８を挿入保持しないままの状態で回路基板２０に固設される。
【００２３】
このボビン３７に対応して、絶縁ケース３０の上板には一端側から他端側に延びるアーチ状のトンネル部３４が形成されている。ここで、図１に示すように、トンネル部３４の一端側に開口する開口部３４ａは基板挿入口３０ａと一体的に開口されている。これにより、回路基板２０が基板挿入口３０ａを通じて絶縁ケース３０内に挿入される際に、回路基板２０上のボビン３７は、開口部３４ａを通じてトンネル部３４内に挿入される。そして、トンネル部３４内の設定位置までボビン３７が挿入されると、トンネル部３４両端の開口部３４ａ，３４ｂは、ボビン３７の両端部に形成されたフランジ３７ａ，３７ｂによってそれぞれ閉塞される。すなわち、トンネル部３４の各開口部３４ａ，３４ｂ及びボビン３７の各フランジ３７ａ，３７ｂは、それぞれ、互いに嵌合可能な形状に形成されている。また、本実施形態において、トンネル部３４の各稜線３４ｃは、ボビン３７の軸穴３７ｃよりも回路基板２０側に位置するよう設定されている（図４参照）。これにより、絶縁ケース３０内への回路基板２０の挿入後においても、ボビン３７の軸穴３７ｃが、絶縁ケース３０の外部に露呈され、絶縁ケース３０の外側からコア３８を挿入可能となっている。
【００２４】
次に、高圧回路部６に対する絶縁性充填材３５によるモールドの手順について説明する。  
先ず、最初の手順として、各回路部品１０〜１８（但し、昇圧トランス１５のコア３８は除く）が実装された回路基板２０の他端側が、基板挿入口３０ａを通じて絶縁ケース３０内に挿入される（すなわち、絶縁ケース３０内に回路基板２０上の高圧回路部６が収容される）。
【００２５】
次いで、絶縁ケース３０の外部に露呈するボビン３７の軸穴３７ｃに対し、両端から、コア３８がそれぞれ挿入され、保持される。
【００２６】
次いで、回路基板２０が挿入された絶縁ケース３０が基板挿入口３０ａを上にした状態で保持され、例えば、熱硬化性樹脂等からなる絶縁性充填材３５が、基板挿入口３０ａを通じて絶縁ケース３０内に充填される。その際、トンネル部３４の開口部３４ａ，３４ｂはボビン３７のフランジ３７ａ，３７ｂによって閉塞されているため、絶縁性充填材３５の絶縁ケース３０からの漏出が防止される。そして、充填された絶縁性充填材３５が硬化されることにより、高圧回路部６がモールドされる。
【００２７】
このような実施形態によれば、単一の回路基板２０上の領域を一端寄りと他端寄りとで低圧領域２０ａと高圧領域２０ｂとに区分して各領域に低圧回路部５と高圧回路部６とを構成することにより、部品点数や作業工程等を効率的に削減することができる。
【００２８】
そして、一端が基板挿入口３０ａとして開口する絶縁ケース３０に回路基板２０を他端側から挿入して高圧回路部６を覆うことにより、回路基板２０上の高圧回路部６側のみに絶縁性充填材３５を効率よく充填することができる。従って、単一の回路基板２０上に低圧回路部５と高圧回路部６とを構成した場合にも、余剰な領域のモールド等を的確に防止することができ、絶縁性充填材３５による重量の増加等を抑制することができる。
【００２９】
さらに、回路基板２０の他端側（高圧回路部６側）を製品本体に保持するためのネジ穴３３を、絶縁ケース３０に設けることにより、絶縁性充填材３５の充填によって一端側よりも重量が極端に大きくなる電源装置１の他端側を、回路基板２０等に過剰なストレスを加えることなく保持することができる。
【００３０】
また、絶縁ケース３０の側板に回路基板２０をガイドするガイド溝３１を設けることにより、回路基板２０の絶縁ケース３０内での位置決め精度を向上することができる。従って、絶縁ケース３０にネジ穴３３を設けた場合にも、回路基板２０上のネジ穴２５との相対的な位置関係を良好に保つことができる。
【００３１】
さらに、絶縁ケース３０の外部に回路基板２０と面一の平板部３２を形成し、この平板部３２上にネジ穴３３を設けることにより、回路基板２０の製品本体に対する取付高さを一端側と他端側とで一致させることができる。
【００３２】
また、昇圧トランス１５を構成するボビン３７を、軸穴３７ｃが回路基板２０の一端側から他端側へと指向するよう位置決めし、軸穴３７ｃにコア３８を挿入保持しないままの状態で回路基板２０に固設するとともに、稜線３４ｃが軸穴３７ｃよりも回路基板２０側に位置するトンネル部３４を絶縁ケース３０の上板に形成し、トンネル部３４両端の開口部３４ａ，３４ｂを、ボビン３７両端部のフランジ３７ａ，３７ｂによって閉塞する構成とすることにより、絶縁ケース３０外に軸穴３７ｃを露呈させ、絶縁性充填材３５が充填される領域以外でボビン３７にコア３８を保持することができる。従って、一般に、熱膨張率が大きく異なる絶縁性充填材３５とコア３８との間で、熱膨張時の干渉を防止でき、絶縁性充填材３５のクラックの発生等を防止することができる。
【００３３】
なお、上述の実施形態においては、テレビブラウン管用の高圧電源装置の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高電圧を必要とする他の電子機器等にも適用が可能であることは勿論である。
【００３４】
また、回路基板上に低圧回路部及び高圧回路部を構成する各回路部品は上述のものに限定されるものではなく、適宜変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】高圧電源装置の要部を示す分解斜視図
【図２】高圧電源装置の平面図
【図３】図２のＩ−Ｉ線に沿う要部断面図
【図４】図２のII−II線に沿う要部断面図
【図５】回路基板上に構成した低圧回路部と高圧回路部の概略構成を示す回路図
【図６】図５中（Ａ）〜（Ｄ）点における各出力特性を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００３６】
１…高圧電源装置、５…低圧回路部、６…高圧回路部、１０…入力コネクタ（回路部品）、１１…フィルタ（回路部品）、１２…ハーフブリッジ回路（回路部品）、１３…ハイサイドドライバＩＣ（回路部品）、１４…制御ＩＣ（回路部品）、１５…昇圧トランス（回路部品）、１６…コッククロフト回路（回路部品）、１７…出力コネクタ（回路部品）、１８…出力電圧検出回路（回路部品）、２０…回路基板、２０ａ…低圧領域、２０ｂ…高圧領域、２５…ネジ穴（保持部）、３０…絶縁ケース、３０ａ…基板挿入口、３１…ガイド溝、３２…平板部、３３…ネジ穴（保持部）、３４…トンネル部、３４ａ，３４ｂ…開口部、３４ｃ…稜線、３５…絶縁性充填材、３７…ボビン、３７ａ，３７ｂ…フランジ、３７ｃ…軸穴、３８…コア
【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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