スイッチングレギュレータおよびそれを備える電源装置
【課題】スイッチングレギュレータの放熱器を、そのフィンの部分で回路基板に実装すると、回路基板へ回路部品を実装できないデッドスペースが発生し、回路基板の面積が増大する。また、回路部品が発生するスイッチングノイズ対策として、回路部品間の距離を近づけることができず、回路基板の面積はさらに増大する。
【解決手段】回路基板（１４）に、第１の放熱部（１１ａ）、第２の放熱部（１１ｂ）、および第３の放熱部（１１ｃ）で構成される放熱器（１１）を、第１の放熱部および第２の放熱部で実装する。放熱器の内部に形成される空間領域に、インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のインダクタ（Ｌ１、Ｌ２）を配置し、回路基板に実装する。第１の放熱部の外面に、インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のトランジスタ（Ｔｒ１、Ｔｒ２）、および２組のダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を装着するとともに、回路基板に実装する。
【解決手段】回路基板（１４）に、第１の放熱部（１１ａ）、第２の放熱部（１１ｂ）、および第３の放熱部（１１ｃ）で構成される放熱器（１１）を、第１の放熱部および第２の放熱部で実装する。放熱器の内部に形成される空間領域に、インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のインダクタ（Ｌ１、Ｌ２）を配置し、回路基板に実装する。第１の放熱部の外面に、インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のトランジスタ（Ｔｒ１、Ｔｒ２）、および２組のダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を装着するとともに、回路基板に実装する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングレギュレータおよびそれを備える電源装置に関し、特に、インターリーブＰＦＣ回路を備えたスイッチングレギュレータおよびそれを備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチングレギュレータの力率改善回路（以下、力率改善回路を、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路とも記載する。）は、インダクタ、トランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））、およびダイオードを主要回路部品として構成される。出力が数ｋＷ以上の高負荷機種のスイッチングレギュレータでは、回路電流の増加に起因する主要回路部品の大型化や温度抑制対策が課題となっていた。
【０００３】
その解決策として、インターリーブＰＦＣ回路を備えたスイッチングレギュレータが実用化されている。インターリーブＰＦＣ回路は、上記主要回路部品を２組有している。各組の主要回路部品を交互にスイッチング動作させることにより、主要回路部品の導通電流は従来の半分となり、主要回路部品の小型化に貢献している。また、従来は設置できなかったインダクタ等が回路基板に実装可能となり、生産性向上による実装コストの低減に寄与している。
【０００４】
図２を参照して、インターリーブＰＦＣ回路が備える主要回路部品について、その一般的な配置を説明する。インダクタＬ１、トランジスタＴｒ１、およびダイオードＤ１は、インターリーブＰＦＣ回路を構成する１組目の主要回路部品である。インダクタＬ２、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ２は、２組目の主要回路部品である。これら２組の主要回路部品は、放熱器１とともに、回路基板４に実装される。放熱器１は、回路部品搭載部３とフィン２とから構成される。
【０００５】
２組の主要回路部品のうち、トランジスタＴｒ１，ダイオードＤ１、トランジスタＴｒ２，およびダイオードＤ２は、放熱器１の回路部品搭載部３に装着される。小型化されたインダクタＬ１とインダクタＬ２は、回路基板４への実装も可能である。放熱器１は、フィン２の面で回路基板４へ実装されている。
【０００６】
特開２００８−３０６７７９号公報（特許文献１）には、裏面に放熱板が配置された配線基板に、インターリーブＰＦＣ回路を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ、昇圧ダイオード、およびチョークコイルが搭載された構成が開示されている。パワーＭＯＳＦＥＴと昇圧ダイオードは、配線基板に設けられた開口部に露出している放熱板と接着される。
【０００７】
特開２０１０−８８１５３号公報（特許文献２）には、スイッチング電源回路の入力側回路に含まれる入力側発熱素子（ブリッジダイオード）と出力側回路に含まれる出力側発熱素子とを、１アイテムの放熱板に取り付けた構成が開示されている。この構成は、動作温度などによる入力側発熱素子と出力側発熱素子間の温度バラツキを少なくすることを目的とする。
【０００８】
特開２００１−２１７５７７号公報（特許文献３）には、複数の放熱フィンを内部に有する筐体部の外部に、発熱量の大きい電気部品を配置し、筐体部の内部には、電磁ノイズ発生源となる電気部品または電磁ノイズの影響を受けやすい電気部品を配置する構成が開示されている。
【０００９】
特開２００３−１２５５８４号公報（特許文献４）には、力率改善回路を構成するギャップ付きチョークコイルを、トランスに対してヒートシンクでシールドし、ヒートシンクをトランスの１次側回路の安定電位となるラインに接続する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−３０６７７９号公報
【特許文献２】特開２０１０−８８１５３号公報
【特許文献３】特開２００１−２１７５７７号公報
【特許文献４】特開２００３−１２５５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図２のインターリーブＰＦＣ回路において、通常のＰＦＣ回路に対し、放熱板１の回路部品搭載部３に搭載する回路部品数が２倍に増加するため、回路部品搭載部３に取り付けられているフィン２の面積も増加する。上記の通り、放熱器１は、フィン２により回路基板４へ実装されている。この結果、回路基板４において、フィン２の実装領域は回路部品を実装することが出来ないデッドスペースとなり、回路基板４の形状が大きくなるという問題があった。
【００１２】
また、インターリーブＰＦＣ回路は、従来のＰＦＣ回路に比べて２倍の周波数で動作しているため、２組の主要回路部品が発生するスイッチングノイズによる他の回路や他機器への悪影響が問題となる。スイッチングレギュレータの他の回路へのノイズの影響を軽減するには、２組の主要回路部品をできるだけ近傍に実装させなければならない。しかしながら、このような近接実装は各回路部品の放熱性を低下させ、最悪の場合、回路部品の温度破壊に至るという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、回路基板と、所定の間隔および所定の長さに亘り対向する、矩形形状の第１の放熱部および第２の放熱部と、第１の放熱部および第２の放熱部の間に、回路基板と対向して、所定の間隔に亘り設けられた第３の放熱部とを有する放熱器と、インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のインダクタ、トランジスタ、およびダイオード、とを備え、放熱器は、第１の放熱部および第２の放熱部で回路基板と実装され、２組のインダクタは、回路基板に実装されるとともに、第１の放熱部、第２の放熱部、および第３の放熱部の内面で形成される空間領域に配置され、２組のトランジスタおよびダイオードは、回路基板に実装されるとともに、第１の放熱部の外面に装着される、スイッチングレギュレータである。
【００１４】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、放熱器は、その長さ方向の端部において、第１の放熱部、第２の放熱部、第３の放熱部、および回路基板で形成される第１の開口部および第２の開口部を有することが望ましい。
【００１５】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、スイッチングレギュレータは、さらに放熱器に接続されたアース接続線を有し、アース接続線は、放熱器にアース電位を供給することが望ましい。
【００１６】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、放熱器は、第３の放熱部に放熱穴を有することが望ましい。
【００１７】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードは、第１の放熱部を挟んで、２組のうちの一方のインダクタと対向して配置され、２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードは、第１の放熱部を挟んで、２組のうちの他方のインダクタと対向して配置されることが望ましい。
【００１８】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードの配置順と、２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードの配置順とは、第１の放熱部が延在する方向において同一であることが望ましい。
【００１９】
本発明は、上記スイッチングレギュレータを備える電源装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回路基板に実装される電気部品の放熱能力を損なうことなく、回路基板における電気部品の実装領域を有効に活用可能な放熱器を有するスイッチングレギュレータが提供可能となる。さらに、インダクタが発生する輻射ノイズは放熱器によりシールドされるため、インダクタと他の電気部品とを隣接して回路基板に配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、回路図である。
【図２】一般的な例に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態の変形例１に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態およびその各変形例に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置と接続を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載ある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の図面において、同一の参照符号や参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、実施の形態の説明において、同一の参照符号等を付した部分等に対しては、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２３】
＜実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、回路構成を説明する。
【００２４】
本実施例の形態に係るイッチングレギュレータは、インターリーブＰＦＣ回路を備えるコンバータ回路で構成される。入力ノードＮ１１と入力ノードＮ１２との間に印加された入力直流電圧は、昇圧および平滑化されて、出力ノードＮ２１と出力ノードＮ２２との間に出力される。入力直流電圧の昇圧動作は、インターリーブＰＦＣ回路が備えるインターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭで行われ、平滑化は電解コンデンサＣで行われる。入力ノードＮ１２および出力ノードＮ２２は、ともにアース配線ＧＮＤで接続される。
【００２５】
インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭは、２組の主要回路部品で構成される。１組目の主要回路部品は、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、およびトランジスタＴｒ１であり、２組目の主要回路部品は、インダクタＬ２、ダイオードＤ２、およびトランジスタＴｒ２である。
【００２６】
１組目の主要回路部品のうち、インダクタＬ１とダイオードＤ１は、この順序で入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間に直列接続され、ダイオードＤ１のカソードＫ１は出力ノードＮ２１と接続される。ダイオードＤ１のアノードＡ１とインダクタＬ１の一端を接続する配線とアース配線ＧＮＤには、各々、トランジスタＴｒ１のコレクタＣ１とエミッタＥ１が接続される。トランジスタＴｒ１はＩＧＢＴであり、そのゲートＧ１の電位は図示しない制御回路により制御される。
【００２７】
２組目の主要回路部品のうち、インダクタＬ２とダイオードＤ２は、この順序で入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間に直列接続され、ダイオードＤ２のカソードＫ２は出力ノードＮ２１と接続される。ダイオードＤ２のアノードＡ２とインダクタＬ２の一端を接続する配線とアース配線ＧＮＤには、各々、トランジスタＴｒ２のコレクタＣ２とエミッタＥ２が接続される。トランジスタＴｒ２はＩＧＢＴであり、そのゲートＧ２の電位は図示しない制御回路により制御される。
【００２８】
本実施例の形態に係るスイッチングレギュレータには、上記インターリーブ主要回路ＩＭの出力電圧を平滑化する電解コンデンサＣが、出力ノードＮ２１とＮ２２との間に接続される。なお、インターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの回路動作は周知であり、本明細書での説明は省略する。
【００２９】
図３を参照して、本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００３０】
回路基板１４には、インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭが発生する熱を空気中へ放熱する放熱器１１が実装されている。放熱器１１は、面方向が回路基板１４の面と垂直であるとともに、所定の間隔で、所定の長さに亘り対向して配置される第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂを有する。放熱器１１は、第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂが回路基板１４と接する部分で、回路基板１４に実装される。
【００３１】
放熱器１１は、さらに、その面方向が回路基板１５と平行な第３の放熱部１１ｃを有する。第３の放熱部１１ｃは、第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂで挟まれる空間を上部から覆う。第３の放熱部１１ｃの回路基板１４と対向する面には、フィン１１ｄが設けられている。放熱器１１の長さ方向に垂直な断面は、片仮名の”コ”の字の形状を有している。第１の放熱部１１a、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃは、矩形形状を有している。
【００３２】
第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、第３の放熱部１１ｃ、および回路基板１４は、放熱器１１の空間領域（以下、単に、”空間領域”と記載する場合もある。）を形成する。空間領域は、第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、第３の放熱部１１ｃ、および回路基板１１で密閉された空間ではなく、放熱器１１の長さ方向の端部において、開口部１５ａおよび開口部１５ｂを有する。開口部１５ａおよび開口部１５ｂは、空間領域の通気性を確保するために設けられる。
【００３３】
トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ２は、いずれも、第１の放熱部１１ａの外面に装着されるとともに、回路基板１４に実装される。第１の放熱部１１ａの外面とは、空間領域に接する面と対向する面を意味する。インダクタＬ１およびインダクタＬ２は、放熱器１１の空間領域内に配置されるとともに、回路基板１４に実装される。
【００３４】
放熱器１１の第１の放熱部１１ａに装着された上記２組のトランジスタおよびダイオードが発生する熱は、放熱器１１の第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃから空気中へ放出される。一方、インダクタＬ１およびインダクタＬ２が発生する熱は、開口部１５ａおよび開口部１５ｂから外部の空気中へ放出される。
【００３５】
図２に示す回路基板４において、フィン２の実装領域は、回路部品を実装することが出来ないデッドスペースである。これに対し、図３に示す放熱器１１は、対向して配置される第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂの各辺で回路基板１４に実装される。各辺の面積の合計は、フィン２の面積に対して小さい。その結果、放熱器１１を回路基板４に実装しても、第１の放熱部１１ａと第２の放熱部１１ｂとの間に存在する回路基板１４の領域に、インダクタＬ１およびインダクタＬ２を実装することが可能となる。
【００３６】
インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭを構成する回路部品の発熱量に応じて、第３の放熱部１１ｃの回路基板１４と対向する面にフィン１１ｄを設けている。これにより、第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃからの空気中への放熱に加え、インダクタＬ１およびインダクタＬ２で発生する熱が、フィン１１ｄから放熱器１１の開口部１５ａおよび開口部１５ｂを経由して、空間領域から外部への放熱が促進される。
【００３７】
第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂの間隔および高さは、インダクタＬ１およびインダクタＬ２の大きさや発熱量に応じて適宜設定する。フィン１１ｄの垂直方向の長さは、第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃで形成される放熱器１１の空間領域にインダクタＬ１およびインダクタＬ２を配置するのに差し障りのない範囲で選択される。インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭが発生する熱量によっては、フィン１１ｄを設けなくともよい。
【００３８】
本実施の形態では、放熱器１１の内側に、インダクタＬ１とインダクタＬ２を配置しているので、高周波スイッチングによりインダクタから発生する輻射ノイズは、金属材料からなる放熱器１１によりシールドされる。その結果、スイッチングレギュレータを構成する他の回路や、外部機器への輻射ノイズを大幅に低減することが可能となる。
【００３９】
＜実施の形態の変形例１＞
図４を参照して、本発明の実施の形態の変形例１に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、インターリーブＰＦＣ回路が備える主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４０】
実施の形態の変形例１に係るインターリーブＰＦＣ回路の構成は、図１に示す実施の形態と同一である。また、図４と図３において、同一の符号を付した回路部品や放熱器等の構成は同一であり、説明を省略する。
【００４１】
本変形例１では、放熱器１１にアース電位を供給するためのアース接続線１３が接続されている。具体的には、放熱器１１の第１の放熱部１１ａにネジ穴を設け、アース接続線１３の一端をネジで固定する。アース接続線１３の他端も同様に、図示しないスイッチングレギュレータのＧＮＤ電位が供給されている部分とネジや半田等で、電気的に接続される。なお、アース接続線１３の一端は放熱器１１の第１の放熱部１１ａに接続されているが、この接続点として、放熱器１１の他の部分を適宜選択しても良い。放熱器１１にアース電位（ＧＮＤ）を供給することにより、放熱器１１のシールド効果がより一層強化される。
【００４２】
＜実施の形態の変形例２＞
図５を参照して、本発明の実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４３】
本発明の実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４４】
実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路の構成は、図１に示す実施の形態と同一である。また、図５と図３において、同一の符号を付した回路部品や放熱器等の構成は同一であり、説明を省略する。
【００４５】
本変形例２では、放熱器１１の第３の放熱部１１ｃに放熱穴１５を複数設けている。インダクタＬ１およびＬ２が配置される放熱器１１の空間領域には、開口部１５ａおよび開口部１５ｂを設けて空間領域の通気性を確保している。インダクタＬ１およびインダクタＬ２の発熱量が大きい場合、それらの開口部１５ａおよび開口部１５ｂからの放熱では不十分であることが懸念される。
【００４６】
そこで、放熱器１１の第３の放熱部１１ｃに複数の放熱穴１５を配置し、インダクタＬ１およびインダクタＬ２が発生する熱を放熱器１１の外部へ放出させ、放熱効果を高めることが可能となる。放熱器１１に配置する放熱穴１５の形状、数、および位置は、必要となる放熱能力と、放熱器１１による輻射ノイズのシールド効果を総合的に判断して決定される。
【００４７】
＜実施の形態の変形例３＞
図６を参照して、本発明の実施の形態の変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４８】
実施の形態の変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路の構成は、図１に示す実施の形態と同一である。また、図６と図３、図４、および図５において、同一の符号を付した回路部品や放熱器等の構成は同一であり、説明を省略する。
【００４９】
本変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータは、図４の変形例１が有するアース接続線１３と、図５の変形例２が有する放熱穴１５とをともに有している。放熱器１１のシールド効果が、アース接続線１３によるアース電位の供給により高められるとともに、放熱器１１の放熱効果が、放熱穴１５により高められる。
【００５０】
＜実施の形態およびその各変形例に係る主要回路部品の配置と接続＞
図７を参照して、本発明の実施の形態およびその各変形例に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置と接続を示す平面図について説明する。
【００５１】
図７（ａ）は、回路基板１４に実装されている２組のインダクタＬ１とＬ２、２組のトランジスタＴｒ１とＴｒ２、および２組のダイオードＤ１とＤ２の配置を示す平面図である。回路基板１４には、さらに、放熱器１１と電解コンデンサＣも実装される。
【００５２】
放熱器１１の第１の放熱部１１ａには、トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ２が装着される。インダクタＬ１は、放熱器１１の空間領域において回路基板１４に実装され、第１の放熱部１１ａを間に挟んで、トランジスタＴｒ１およびダイオードＤ１の近傍に配置される。インダクタＬ２は、放熱器１１の空間領域において回路基板１４に実装され、第１の放熱部１１ａを間に挟んで、トランジスタＴｒ２およびダイオードＤ２の近傍に配置される。電解コンデンサＣは、第２の放熱部１１ｂの近傍で回路基板１４に実装される。
【００５３】
図７（ｂ）は、回路基板１４の表面および裏面に形成されている配線パタンを示す。表面の配線パタンは実線で、裏面の配線パタンは破線で各々示されている。なお、回路基板１４の表面とは、回路部品が実装される面を意味する。入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間には、インダクタＬ１とダイオードＤ１が直列に接続される。インダクタＬ１とダイオードＤ１の接続ノードにはトランジスタＴｒ１のコレクタＣ１が接続され、トランジスタＴｒ１は、そのゲートＧ１に印加される制御信号に応答してインダクタＬ１に流れる電流を制御する。
【００５４】
同様に、入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間には、インダクタＬ２とダイオードＤ２が直列に接続される。インダクタＬ２とダイオードＤ２の接続ノードにはトランジスタＴｒ２のコレクタＣ２が接続され、トランジスタＴｒ２は、そのゲートＧ２に印加される制御信号に応答してインダクタＬ２に流れる電流を制御する。電解コンデンサＣは、出力ノードＮ２１とＧＮＤ配線（図１の出力ノードＮ２２に対応）間に接続され、出力電圧を平滑化する。
【００５５】
放熱器１１は、第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂが回路基板１４と接する部分で、回路基板１４に実装されている。この結果、対向して配置される第１の放熱部１１ａと１１ｂの間に存在する回路基板１４にインダクタＬ１およびインダクタＬ２を実装することが可能となっている。つまり、放熱器１１の実装に伴う回路基板１４における電気部品の実装領域減少を大幅に抑制できる。これに対し、図２に示す一般的なスイッチングレギュレータでは、フィン２の面を介して回路基板４へ実装されているため、回路部品を配置できないデッドスペースが存在していた。
【００５６】
図７（ｂ）に示される通り、放熱器１１は、インダクタＬ１やインダクタＬ２から発生する輻射ノイズをシールドする。輻射ノイズがシールドされるため、インダクタＬ１やインダクタＬ２を他の主要回路部品に隣接して配置することが可能となる。その結果、インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭを構成する２組の主要回路部品（Ｌ１／Ｔｒ１／Ｄ１、およびＬ２／Ｔｒ２／Ｄ２）は、それぞれの回路部品間の距離を最短にして配置することが可能となる。
【００５７】
主要回路部品間の距離が短くなり、また、放熱器１１による配線パタンの配置制限が解消されるため、主要回路部品間を、最短、かつ、太い配線で接続することが可能である。この結果、主要回路部品間を接続する配線パタンが有する寄生インダクタの値が小さくなり、スイッチングノイズが低減する。さらに、スイッチングノイズの低減により、主要回路部品の耐圧破壊が抑制される。また、配線パタンの寄生抵抗の値も減少する結果、配線パタンの温度上昇が抑制され、回路基板１４の長寿命化や半田接続部の信頼性が向上する。
【００５８】
主要回路部品間の距離が短くなることによる上記効果に加え、インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭを構成する２組の主要回路部品において、主要回路部品を接続する回路基板１４の配線パタンは、各組において同一の形状とすることが可能となる。図７（ｂ）において、インダクタＬ１、トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１、および電解コンデンサＣ間を接続する配線パタンと、インダクタＬ２、トランジスタＴＲ２、ダイオードＤ２、および電解コンデンサＣ間を接続する配線パタンとは、同一形状となっている。
【００５９】
２組の主要回路部品における配線パタンを同一とすることにより、インターリーブＰＦＣ回路のスイッチング動作時に、２つのＰＦＣ回路間の高周波電圧の発信現象が抑制され、安定したインターリーブ制御が可能となる。
【００６０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
Ｎ１１,Ｎ１２ 入力ノード、Ｎ２１,Ｎ２２ 出力ノード、Ｔｒ１,Ｔｒ２ トランジスタ、Ｄ１,Ｄ２ ダイオード、Ｌ１,Ｌ２ インダクタ、Ｃ 電解コンデンサ、ＧＮＤ アース配線、ＩＭ インターリーブＰＦＣ主要回路、１,１１ 放熱器、１１ａ 第１の放熱部、１１ｂ 第２の放熱部、１１ｃ 第３の放熱部、１５ａ,１５ｂ 開口部、２,１１ｄ フィン、３ 回路部品搭載部、４,１４ 回路基板、１３ アース接続線、１５ 放熱穴。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングレギュレータおよびそれを備える電源装置に関し、特に、インターリーブＰＦＣ回路を備えたスイッチングレギュレータおよびそれを備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチングレギュレータの力率改善回路（以下、力率改善回路を、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路とも記載する。）は、インダクタ、トランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））、およびダイオードを主要回路部品として構成される。出力が数ｋＷ以上の高負荷機種のスイッチングレギュレータでは、回路電流の増加に起因する主要回路部品の大型化や温度抑制対策が課題となっていた。
【０００３】
その解決策として、インターリーブＰＦＣ回路を備えたスイッチングレギュレータが実用化されている。インターリーブＰＦＣ回路は、上記主要回路部品を２組有している。各組の主要回路部品を交互にスイッチング動作させることにより、主要回路部品の導通電流は従来の半分となり、主要回路部品の小型化に貢献している。また、従来は設置できなかったインダクタ等が回路基板に実装可能となり、生産性向上による実装コストの低減に寄与している。
【０００４】
図２を参照して、インターリーブＰＦＣ回路が備える主要回路部品について、その一般的な配置を説明する。インダクタＬ１、トランジスタＴｒ１、およびダイオードＤ１は、インターリーブＰＦＣ回路を構成する１組目の主要回路部品である。インダクタＬ２、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ２は、２組目の主要回路部品である。これら２組の主要回路部品は、放熱器１とともに、回路基板４に実装される。放熱器１は、回路部品搭載部３とフィン２とから構成される。
【０００５】
２組の主要回路部品のうち、トランジスタＴｒ１，ダイオードＤ１、トランジスタＴｒ２，およびダイオードＤ２は、放熱器１の回路部品搭載部３に装着される。小型化されたインダクタＬ１とインダクタＬ２は、回路基板４への実装も可能である。放熱器１は、フィン２の面で回路基板４へ実装されている。
【０００６】
特開２００８−３０６７７９号公報（特許文献１）には、裏面に放熱板が配置された配線基板に、インターリーブＰＦＣ回路を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ、昇圧ダイオード、およびチョークコイルが搭載された構成が開示されている。パワーＭＯＳＦＥＴと昇圧ダイオードは、配線基板に設けられた開口部に露出している放熱板と接着される。
【０００７】
特開２０１０−８８１５３号公報（特許文献２）には、スイッチング電源回路の入力側回路に含まれる入力側発熱素子（ブリッジダイオード）と出力側回路に含まれる出力側発熱素子とを、１アイテムの放熱板に取り付けた構成が開示されている。この構成は、動作温度などによる入力側発熱素子と出力側発熱素子間の温度バラツキを少なくすることを目的とする。
【０００８】
特開２００１−２１７５７７号公報（特許文献３）には、複数の放熱フィンを内部に有する筐体部の外部に、発熱量の大きい電気部品を配置し、筐体部の内部には、電磁ノイズ発生源となる電気部品または電磁ノイズの影響を受けやすい電気部品を配置する構成が開示されている。
【０００９】
特開２００３−１２５５８４号公報（特許文献４）には、力率改善回路を構成するギャップ付きチョークコイルを、トランスに対してヒートシンクでシールドし、ヒートシンクをトランスの１次側回路の安定電位となるラインに接続する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−３０６７７９号公報
【特許文献２】特開２０１０−８８１５３号公報
【特許文献３】特開２００１−２１７５７７号公報
【特許文献４】特開２００３−１２５５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図２のインターリーブＰＦＣ回路において、通常のＰＦＣ回路に対し、放熱板１の回路部品搭載部３に搭載する回路部品数が２倍に増加するため、回路部品搭載部３に取り付けられているフィン２の面積も増加する。上記の通り、放熱器１は、フィン２により回路基板４へ実装されている。この結果、回路基板４において、フィン２の実装領域は回路部品を実装することが出来ないデッドスペースとなり、回路基板４の形状が大きくなるという問題があった。
【００１２】
また、インターリーブＰＦＣ回路は、従来のＰＦＣ回路に比べて２倍の周波数で動作しているため、２組の主要回路部品が発生するスイッチングノイズによる他の回路や他機器への悪影響が問題となる。スイッチングレギュレータの他の回路へのノイズの影響を軽減するには、２組の主要回路部品をできるだけ近傍に実装させなければならない。しかしながら、このような近接実装は各回路部品の放熱性を低下させ、最悪の場合、回路部品の温度破壊に至るという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、回路基板と、所定の間隔および所定の長さに亘り対向する、矩形形状の第１の放熱部および第２の放熱部と、第１の放熱部および第２の放熱部の間に、回路基板と対向して、所定の間隔に亘り設けられた第３の放熱部とを有する放熱器と、インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のインダクタ、トランジスタ、およびダイオード、とを備え、放熱器は、第１の放熱部および第２の放熱部で回路基板と実装され、２組のインダクタは、回路基板に実装されるとともに、第１の放熱部、第２の放熱部、および第３の放熱部の内面で形成される空間領域に配置され、２組のトランジスタおよびダイオードは、回路基板に実装されるとともに、第１の放熱部の外面に装着される、スイッチングレギュレータである。
【００１４】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、放熱器は、その長さ方向の端部において、第１の放熱部、第２の放熱部、第３の放熱部、および回路基板で形成される第１の開口部および第２の開口部を有することが望ましい。
【００１５】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、スイッチングレギュレータは、さらに放熱器に接続されたアース接続線を有し、アース接続線は、放熱器にアース電位を供給することが望ましい。
【００１６】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、放熱器は、第３の放熱部に放熱穴を有することが望ましい。
【００１７】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードは、第１の放熱部を挟んで、２組のうちの一方のインダクタと対向して配置され、２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードは、第１の放熱部を挟んで、２組のうちの他方のインダクタと対向して配置されることが望ましい。
【００１８】
本発明のスイッチングレギュレータにおいて、２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードの配置順と、２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードの配置順とは、第１の放熱部が延在する方向において同一であることが望ましい。
【００１９】
本発明は、上記スイッチングレギュレータを備える電源装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回路基板に実装される電気部品の放熱能力を損なうことなく、回路基板における電気部品の実装領域を有効に活用可能な放熱器を有するスイッチングレギュレータが提供可能となる。さらに、インダクタが発生する輻射ノイズは放熱器によりシールドされるため、インダクタと他の電気部品とを隣接して回路基板に配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、回路図である。
【図２】一般的な例に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態の変形例１に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態およびその各変形例に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置と接続を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載ある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の図面において、同一の参照符号や参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、実施の形態の説明において、同一の参照符号等を付した部分等に対しては、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２３】
＜実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、回路構成を説明する。
【００２４】
本実施例の形態に係るイッチングレギュレータは、インターリーブＰＦＣ回路を備えるコンバータ回路で構成される。入力ノードＮ１１と入力ノードＮ１２との間に印加された入力直流電圧は、昇圧および平滑化されて、出力ノードＮ２１と出力ノードＮ２２との間に出力される。入力直流電圧の昇圧動作は、インターリーブＰＦＣ回路が備えるインターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭで行われ、平滑化は電解コンデンサＣで行われる。入力ノードＮ１２および出力ノードＮ２２は、ともにアース配線ＧＮＤで接続される。
【００２５】
インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭは、２組の主要回路部品で構成される。１組目の主要回路部品は、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、およびトランジスタＴｒ１であり、２組目の主要回路部品は、インダクタＬ２、ダイオードＤ２、およびトランジスタＴｒ２である。
【００２６】
１組目の主要回路部品のうち、インダクタＬ１とダイオードＤ１は、この順序で入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間に直列接続され、ダイオードＤ１のカソードＫ１は出力ノードＮ２１と接続される。ダイオードＤ１のアノードＡ１とインダクタＬ１の一端を接続する配線とアース配線ＧＮＤには、各々、トランジスタＴｒ１のコレクタＣ１とエミッタＥ１が接続される。トランジスタＴｒ１はＩＧＢＴであり、そのゲートＧ１の電位は図示しない制御回路により制御される。
【００２７】
２組目の主要回路部品のうち、インダクタＬ２とダイオードＤ２は、この順序で入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間に直列接続され、ダイオードＤ２のカソードＫ２は出力ノードＮ２１と接続される。ダイオードＤ２のアノードＡ２とインダクタＬ２の一端を接続する配線とアース配線ＧＮＤには、各々、トランジスタＴｒ２のコレクタＣ２とエミッタＥ２が接続される。トランジスタＴｒ２はＩＧＢＴであり、そのゲートＧ２の電位は図示しない制御回路により制御される。
【００２８】
本実施例の形態に係るスイッチングレギュレータには、上記インターリーブ主要回路ＩＭの出力電圧を平滑化する電解コンデンサＣが、出力ノードＮ２１とＮ２２との間に接続される。なお、インターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの回路動作は周知であり、本明細書での説明は省略する。
【００２９】
図３を参照して、本発明の実施の形態に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００３０】
回路基板１４には、インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭが発生する熱を空気中へ放熱する放熱器１１が実装されている。放熱器１１は、面方向が回路基板１４の面と垂直であるとともに、所定の間隔で、所定の長さに亘り対向して配置される第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂを有する。放熱器１１は、第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂが回路基板１４と接する部分で、回路基板１４に実装される。
【００３１】
放熱器１１は、さらに、その面方向が回路基板１５と平行な第３の放熱部１１ｃを有する。第３の放熱部１１ｃは、第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂで挟まれる空間を上部から覆う。第３の放熱部１１ｃの回路基板１４と対向する面には、フィン１１ｄが設けられている。放熱器１１の長さ方向に垂直な断面は、片仮名の”コ”の字の形状を有している。第１の放熱部１１a、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃは、矩形形状を有している。
【００３２】
第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、第３の放熱部１１ｃ、および回路基板１４は、放熱器１１の空間領域（以下、単に、”空間領域”と記載する場合もある。）を形成する。空間領域は、第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、第３の放熱部１１ｃ、および回路基板１１で密閉された空間ではなく、放熱器１１の長さ方向の端部において、開口部１５ａおよび開口部１５ｂを有する。開口部１５ａおよび開口部１５ｂは、空間領域の通気性を確保するために設けられる。
【００３３】
トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ２は、いずれも、第１の放熱部１１ａの外面に装着されるとともに、回路基板１４に実装される。第１の放熱部１１ａの外面とは、空間領域に接する面と対向する面を意味する。インダクタＬ１およびインダクタＬ２は、放熱器１１の空間領域内に配置されるとともに、回路基板１４に実装される。
【００３４】
放熱器１１の第１の放熱部１１ａに装着された上記２組のトランジスタおよびダイオードが発生する熱は、放熱器１１の第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃから空気中へ放出される。一方、インダクタＬ１およびインダクタＬ２が発生する熱は、開口部１５ａおよび開口部１５ｂから外部の空気中へ放出される。
【００３５】
図２に示す回路基板４において、フィン２の実装領域は、回路部品を実装することが出来ないデッドスペースである。これに対し、図３に示す放熱器１１は、対向して配置される第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂの各辺で回路基板１４に実装される。各辺の面積の合計は、フィン２の面積に対して小さい。その結果、放熱器１１を回路基板４に実装しても、第１の放熱部１１ａと第２の放熱部１１ｂとの間に存在する回路基板１４の領域に、インダクタＬ１およびインダクタＬ２を実装することが可能となる。
【００３６】
インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭを構成する回路部品の発熱量に応じて、第３の放熱部１１ｃの回路基板１４と対向する面にフィン１１ｄを設けている。これにより、第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃからの空気中への放熱に加え、インダクタＬ１およびインダクタＬ２で発生する熱が、フィン１１ｄから放熱器１１の開口部１５ａおよび開口部１５ｂを経由して、空間領域から外部への放熱が促進される。
【００３７】
第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂの間隔および高さは、インダクタＬ１およびインダクタＬ２の大きさや発熱量に応じて適宜設定する。フィン１１ｄの垂直方向の長さは、第１の放熱部１１ａ、第２の放熱部１１ｂ、および第３の放熱部１１ｃで形成される放熱器１１の空間領域にインダクタＬ１およびインダクタＬ２を配置するのに差し障りのない範囲で選択される。インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭが発生する熱量によっては、フィン１１ｄを設けなくともよい。
【００３８】
本実施の形態では、放熱器１１の内側に、インダクタＬ１とインダクタＬ２を配置しているので、高周波スイッチングによりインダクタから発生する輻射ノイズは、金属材料からなる放熱器１１によりシールドされる。その結果、スイッチングレギュレータを構成する他の回路や、外部機器への輻射ノイズを大幅に低減することが可能となる。
【００３９】
＜実施の形態の変形例１＞
図４を参照して、本発明の実施の形態の変形例１に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、インターリーブＰＦＣ回路が備える主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４０】
実施の形態の変形例１に係るインターリーブＰＦＣ回路の構成は、図１に示す実施の形態と同一である。また、図４と図３において、同一の符号を付した回路部品や放熱器等の構成は同一であり、説明を省略する。
【００４１】
本変形例１では、放熱器１１にアース電位を供給するためのアース接続線１３が接続されている。具体的には、放熱器１１の第１の放熱部１１ａにネジ穴を設け、アース接続線１３の一端をネジで固定する。アース接続線１３の他端も同様に、図示しないスイッチングレギュレータのＧＮＤ電位が供給されている部分とネジや半田等で、電気的に接続される。なお、アース接続線１３の一端は放熱器１１の第１の放熱部１１ａに接続されているが、この接続点として、放熱器１１の他の部分を適宜選択しても良い。放熱器１１にアース電位（ＧＮＤ）を供給することにより、放熱器１１のシールド効果がより一層強化される。
【００４２】
＜実施の形態の変形例２＞
図５を参照して、本発明の実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４３】
本発明の実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４４】
実施の形態の変形例２に係るインターリーブＰＦＣ回路の構成は、図１に示す実施の形態と同一である。また、図５と図３において、同一の符号を付した回路部品や放熱器等の構成は同一であり、説明を省略する。
【００４５】
本変形例２では、放熱器１１の第３の放熱部１１ｃに放熱穴１５を複数設けている。インダクタＬ１およびＬ２が配置される放熱器１１の空間領域には、開口部１５ａおよび開口部１５ｂを設けて空間領域の通気性を確保している。インダクタＬ１およびインダクタＬ２の発熱量が大きい場合、それらの開口部１５ａおよび開口部１５ｂからの放熱では不十分であることが懸念される。
【００４６】
そこで、放熱器１１の第３の放熱部１１ｃに複数の放熱穴１５を配置し、インダクタＬ１およびインダクタＬ２が発生する熱を放熱器１１の外部へ放出させ、放熱効果を高めることが可能となる。放熱器１１に配置する放熱穴１５の形状、数、および位置は、必要となる放熱能力と、放熱器１１による輻射ノイズのシールド効果を総合的に判断して決定される。
【００４７】
＜実施の形態の変形例３＞
図６を参照して、本発明の実施の形態の変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置を示す斜視図について説明する。
【００４８】
実施の形態の変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路の構成は、図１に示す実施の形態と同一である。また、図６と図３、図４、および図５において、同一の符号を付した回路部品や放熱器等の構成は同一であり、説明を省略する。
【００４９】
本変形例３に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータは、図４の変形例１が有するアース接続線１３と、図５の変形例２が有する放熱穴１５とをともに有している。放熱器１１のシールド効果が、アース接続線１３によるアース電位の供給により高められるとともに、放熱器１１の放熱効果が、放熱穴１５により高められる。
【００５０】
＜実施の形態およびその各変形例に係る主要回路部品の配置と接続＞
図７を参照して、本発明の実施の形態およびその各変形例に係るインターリーブＰＦＣ回路を備えるスイッチングレギュレータの、主要回路部品の配置と接続を示す平面図について説明する。
【００５１】
図７（ａ）は、回路基板１４に実装されている２組のインダクタＬ１とＬ２、２組のトランジスタＴｒ１とＴｒ２、および２組のダイオードＤ１とＤ２の配置を示す平面図である。回路基板１４には、さらに、放熱器１１と電解コンデンサＣも実装される。
【００５２】
放熱器１１の第１の放熱部１１ａには、トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ２が装着される。インダクタＬ１は、放熱器１１の空間領域において回路基板１４に実装され、第１の放熱部１１ａを間に挟んで、トランジスタＴｒ１およびダイオードＤ１の近傍に配置される。インダクタＬ２は、放熱器１１の空間領域において回路基板１４に実装され、第１の放熱部１１ａを間に挟んで、トランジスタＴｒ２およびダイオードＤ２の近傍に配置される。電解コンデンサＣは、第２の放熱部１１ｂの近傍で回路基板１４に実装される。
【００５３】
図７（ｂ）は、回路基板１４の表面および裏面に形成されている配線パタンを示す。表面の配線パタンは実線で、裏面の配線パタンは破線で各々示されている。なお、回路基板１４の表面とは、回路部品が実装される面を意味する。入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間には、インダクタＬ１とダイオードＤ１が直列に接続される。インダクタＬ１とダイオードＤ１の接続ノードにはトランジスタＴｒ１のコレクタＣ１が接続され、トランジスタＴｒ１は、そのゲートＧ１に印加される制御信号に応答してインダクタＬ１に流れる電流を制御する。
【００５４】
同様に、入力ノードＮ１１と出力ノードＮ２１間には、インダクタＬ２とダイオードＤ２が直列に接続される。インダクタＬ２とダイオードＤ２の接続ノードにはトランジスタＴｒ２のコレクタＣ２が接続され、トランジスタＴｒ２は、そのゲートＧ２に印加される制御信号に応答してインダクタＬ２に流れる電流を制御する。電解コンデンサＣは、出力ノードＮ２１とＧＮＤ配線（図１の出力ノードＮ２２に対応）間に接続され、出力電圧を平滑化する。
【００５５】
放熱器１１は、第１の放熱部１１ａおよび第２の放熱部１１ｂが回路基板１４と接する部分で、回路基板１４に実装されている。この結果、対向して配置される第１の放熱部１１ａと１１ｂの間に存在する回路基板１４にインダクタＬ１およびインダクタＬ２を実装することが可能となっている。つまり、放熱器１１の実装に伴う回路基板１４における電気部品の実装領域減少を大幅に抑制できる。これに対し、図２に示す一般的なスイッチングレギュレータでは、フィン２の面を介して回路基板４へ実装されているため、回路部品を配置できないデッドスペースが存在していた。
【００５６】
図７（ｂ）に示される通り、放熱器１１は、インダクタＬ１やインダクタＬ２から発生する輻射ノイズをシールドする。輻射ノイズがシールドされるため、インダクタＬ１やインダクタＬ２を他の主要回路部品に隣接して配置することが可能となる。その結果、インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭを構成する２組の主要回路部品（Ｌ１／Ｔｒ１／Ｄ１、およびＬ２／Ｔｒ２／Ｄ２）は、それぞれの回路部品間の距離を最短にして配置することが可能となる。
【００５７】
主要回路部品間の距離が短くなり、また、放熱器１１による配線パタンの配置制限が解消されるため、主要回路部品間を、最短、かつ、太い配線で接続することが可能である。この結果、主要回路部品間を接続する配線パタンが有する寄生インダクタの値が小さくなり、スイッチングノイズが低減する。さらに、スイッチングノイズの低減により、主要回路部品の耐圧破壊が抑制される。また、配線パタンの寄生抵抗の値も減少する結果、配線パタンの温度上昇が抑制され、回路基板１４の長寿命化や半田接続部の信頼性が向上する。
【００５８】
主要回路部品間の距離が短くなることによる上記効果に加え、インターリーブＰＦＣ主要回路ＩＭを構成する２組の主要回路部品において、主要回路部品を接続する回路基板１４の配線パタンは、各組において同一の形状とすることが可能となる。図７（ｂ）において、インダクタＬ１、トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１、および電解コンデンサＣ間を接続する配線パタンと、インダクタＬ２、トランジスタＴＲ２、ダイオードＤ２、および電解コンデンサＣ間を接続する配線パタンとは、同一形状となっている。
【００５９】
２組の主要回路部品における配線パタンを同一とすることにより、インターリーブＰＦＣ回路のスイッチング動作時に、２つのＰＦＣ回路間の高周波電圧の発信現象が抑制され、安定したインターリーブ制御が可能となる。
【００６０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
Ｎ１１,Ｎ１２ 入力ノード、Ｎ２１,Ｎ２２ 出力ノード、Ｔｒ１,Ｔｒ２ トランジスタ、Ｄ１,Ｄ２ ダイオード、Ｌ１,Ｌ２ インダクタ、Ｃ 電解コンデンサ、ＧＮＤ アース配線、ＩＭ インターリーブＰＦＣ主要回路、１,１１ 放熱器、１１ａ 第１の放熱部、１１ｂ 第２の放熱部、１１ｃ 第３の放熱部、１５ａ,１５ｂ 開口部、２,１１ｄ フィン、３ 回路部品搭載部、４,１４ 回路基板、１３ アース接続線、１５ 放熱穴。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
所定の間隔および所定の長さに亘り対向する、矩形形状の第１の放熱部および第２の放熱部と、前記第１の放熱部および第２の放熱部の間に、前記回路基板と対向して、前記所定の間隔に亘り設けられた第３の放熱部とを有する放熱器と、
インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のインダクタ、トランジスタ、およびダイオード、とを備え、
前記放熱器は、前記第１の放熱部および第２の放熱部で前記回路基板と実装され、
前記２組のインダクタは、前記回路基板に実装されるとともに、前記第１の放熱部、前記第２の放熱部、および前記第３の放熱部の内面で形成される空間領域に配置され、
前記２組のトランジスタおよびダイオードは、前記回路基板に実装されるとともに、前記第１の放熱部の外面に装着される、スイッチングレギュレータ。
【請求項２】
前記放熱器は、その長さ方向の端部において、前記第１の放熱部、前記第２の放熱部、前記第３の放熱部、および前記回路基板で形成される第１の開口部および第２の開口部を有する、請求項１記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項３】
前記スイッチングレギュレータは、さらに前記放熱器に接続されたアース接続線を有し、
前記アース接続線は、前記放熱器にアース電位を供給する、請求項１または請求項２記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項４】
前記放熱器は、前記第３の放熱部に放熱穴を有する、請求項１ないし請求項３いずれか１項記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項５】
前記２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードは、前記第１の放熱部を挟んで、前記２組のうちの一方のインダクタと対向して配置され、前記２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードは、前記第１の放熱部を挟んで、前記２組のうちの他方のインダクタと対向して配置される、請求項１ないし請求項４いずれか１項記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項６】
前記２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードの配置順と、前記２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードの配置順とは、前記第１の放熱部が延在する方向において同一である、請求項５記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６いずれか１項記載のスイッチングレギュレータを備える電源装置。
【請求項１】
回路基板と、
所定の間隔および所定の長さに亘り対向する、矩形形状の第１の放熱部および第２の放熱部と、前記第１の放熱部および第２の放熱部の間に、前記回路基板と対向して、前記所定の間隔に亘り設けられた第３の放熱部とを有する放熱器と、
インターリーブ方式の力率改善回路を構成する２組のインダクタ、トランジスタ、およびダイオード、とを備え、
前記放熱器は、前記第１の放熱部および第２の放熱部で前記回路基板と実装され、
前記２組のインダクタは、前記回路基板に実装されるとともに、前記第１の放熱部、前記第２の放熱部、および前記第３の放熱部の内面で形成される空間領域に配置され、
前記２組のトランジスタおよびダイオードは、前記回路基板に実装されるとともに、前記第１の放熱部の外面に装着される、スイッチングレギュレータ。
【請求項２】
前記放熱器は、その長さ方向の端部において、前記第１の放熱部、前記第２の放熱部、前記第３の放熱部、および前記回路基板で形成される第１の開口部および第２の開口部を有する、請求項１記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項３】
前記スイッチングレギュレータは、さらに前記放熱器に接続されたアース接続線を有し、
前記アース接続線は、前記放熱器にアース電位を供給する、請求項１または請求項２記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項４】
前記放熱器は、前記第３の放熱部に放熱穴を有する、請求項１ないし請求項３いずれか１項記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項５】
前記２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードは、前記第１の放熱部を挟んで、前記２組のうちの一方のインダクタと対向して配置され、前記２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードは、前記第１の放熱部を挟んで、前記２組のうちの他方のインダクタと対向して配置される、請求項１ないし請求項４いずれか１項記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項６】
前記２組のうちの一方のトランジスタおよびダイオードの配置順と、前記２組のうちの他方のトランジスタおよびダイオードの配置順とは、前記第１の放熱部が延在する方向において同一である、請求項５記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６いずれか１項記載のスイッチングレギュレータを備える電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９４０２８（Ｐ２０１３−９４０２８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６０８３（Ｐ２０１１−２３６０８３）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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