スイッチング電源装置
【課題】製造コストを低減でき、小型化しやすいスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】スイッチング電源装置１は、電子回路基板２と、ベースプレート３と、冷却器４とを備える。電子回路基板２は、複数の電子部品５を搭載している。電子部品５には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール５ａと、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における長さが半導体モジュール５ａよりも長い大型電子部品５ｂとがある。冷却器４と電子回路基板２との間の隙間ｄ１は、ベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２よりも狭い。半導体モジュール５ａは冷却器４と電子回路基板２との間に介在して冷却器４に接触している。大型電子部品５ｂは電子回路基板２とベースプレート３との間に介在している。
【解決手段】スイッチング電源装置１は、電子回路基板２と、ベースプレート３と、冷却器４とを備える。電子回路基板２は、複数の電子部品５を搭載している。電子部品５には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール５ａと、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における長さが半導体モジュール５ａよりも長い大型電子部品５ｂとがある。冷却器４と電子回路基板２との間の隙間ｄ１は、ベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２よりも狭い。半導体モジュール５ａは冷却器４と電子回路基板２との間に介在して冷却器４に接触している。大型電子部品５ｂは電子回路基板２とベースプレート３との間に介在している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器を備えたスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源と負荷との間に設けられ、負荷に加える電圧の変更等を行うスイッチング電源装置が知られている（下記特許文献１参照）。このスイッチング電源装置は、図６に示すごとく、複数の電子回路基板９２（９２ａ〜９２ｃ）と、該電子回路基板９２に取り付けられた電子部品９５，９６と、複数の電子回路基板９２を電気的に接続するワイヤ９７とを備える。また、スイッチング電源装置９１は、冷媒９８０が流れる冷媒流路９４０を有する冷却器９４と、該冷却器９４と一体に形成されたベースプレート９３とを備える。
【０００３】
電子部品９５，９６には、ＩＧＢＴ素子等のスイッチング素子を内蔵した半導体モジュール９５と、ベースプレート９３の法線方向（Ｚ方向）における長さが半導体モジュール９５よりも長い大型電子部品９６とがある。大型電子部品９６には、コイルやトランス、コンデンサ等がある。半導体モジュール９５は、スイッチング電源装置９１の使用時における発熱量が大きい。そのため、半導体モジュール９５を冷却器９４に接触させて冷却するようになっている。
【０００４】
また、大型電子部品９６（コイル、トランス、コンデンサ等）は、半導体モジュール９５と比較して発熱量が少ないので、冷却器９４を使って積極的に冷却する必要性が少ない。そのため、大型電子部品９６は、ベースプレート９３や冷却器９４の端部９９等の、冷却効率があまり高くない場所に設けられている。また、ベースプレート９３と大型電子部品９６との間および、端部９９と大型電子部品９６との間には、電子回路基板９２ａ，９２ｃがそれぞれ介在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のスイッチング電源装置９１は、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃを備えるため、これらの電子回路基板９２ａ〜９２ｃを、ワイヤ９７を使って互いに接続する必要があった。そのため、スイッチング電源装置９１の部品点数や製造工数が増え、製造コストが上昇しやすいという問題があった。また、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃ間の隙間ｄには電子部品を配置できないため、スイッチング電源装置９１を小型化しにくいという問題があった。
【０００７】
ワイヤ９７を削減するためには、図７に示すごとく、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃをまとめて１枚にすることが考えられる。しかしながら、単に電子回路基板９２を一枚にしただけでは、スイッチング電源装置９１の、Ｚ方向の長さＨが長くなってしまい、スイッチング電源装置９１が大型化しやすいという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、製造コストを低減でき、小型化しやすいスイッチング電源装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の電子部品を搭載した電子回路基板と、
該電子回路基板に平行に配置されたベースプレートと、
該ベースプレートと一体に形成され、上記電子回路基板に対して所定の間隔をおいて対向配置されると共に、内部に冷媒が流れる冷媒流路を備えた冷却器とを備え、
上記冷却器と上記電子回路基板との間の隙間は、上記ベースプレートと上記電子回路基板との間の隙間よりも狭く、
上記複数の電子部品には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、上記ベースプレートの法線方向における長さが上記半導体モジュールよりも長い大型電子部品とがあり、
上記半導体モジュールは上記冷却器と上記電子回路基板との間に介在して該冷却器に接触し、上記大型電子部品は上記電子回路基板と上記ベースプレートとの間に介在していることを特徴とするスイッチング電源装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１０】
上記スイッチング電源装置においては、ベースプレートと電子回路基板との間の隙間を、冷却器と電子回路基板との間の隙間よりも広くした。そして、電子回路基板と冷却器との間に半導体モジュールを介在させると共に、電子回路基板とベースプレートとの間に大型電子部品を介在させた。このようにすると、スイッチング電源装置を小型化することが可能になる。すなわち、電子回路基板を一枚にした場合に、仮に、図７に示すごとく、電子回路基板９２におけるベースプレート９３とは反対側の表面９２０に大型電子部品９６を配置したとすると、法線方向（Ｚ方向）におけるスイッチング電源装置９１の長さＨが長くなってしまい、小型化が困難になる。
しかしながら、ベースプレートと電子回路基板との間の隙間を広げ、この隙間に大型電子部品を配置すれば、電子回路基板を一枚にした場合でも、法線方向におけるスイッチング電源装置の長さを短くすることができる。これにより、スイッチング電源装置を小型化することができる。
【００１１】
また、電子回路基板を一枚にすることにより、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃ（図６参照）を接続するワイヤ９７が不要になり、部品点数を低減できると共に、スイッチング電源装置の製造コストを低減することが可能になる。また、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃの間の隙間ｄがなくなるため、上記法線方向から見た場合のスイッチング電源装置の面積を小さくすることができる。
【００１２】
以上のごとく、製造コストを低減でき、小型化しやすいスイッチング電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、スイッチング電源装置の一部透視斜視図。
【図２】実施例１における、スイッチング電源装置の断面図であって、図４のＣ−Ｃ断面図。
【図３】図２のＡ矢視図。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図５】実施例１における、スイッチング電源装置の回路図。
【図６】従来例における、スイッチング電源装置の断面図。
【図７】従来例における、電子回路基板を一枚にしたスイッチング電源装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記大型電子部品は、例えばコイル、コンデンサ、トランス等の、半導体モジュールに比べて単位体積あたりの発熱量が小さい電子部品であることが好ましい。
【００１５】
上記スイッチング電源装置において、上記冷却器は、上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプ及び上記導出パイプは、上記ベースプレートに平行な方向に延出していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、導入パイプと導出パイプとが、ベースプレートに平行な方向に延出しているため、ベースプレートの法線方向における、スイッチング電源装置の長さを短くすることができる。スイッチング電源装置は、ベースプレートに平行な方向から見た面積の方が、ベースプレートの法線方向から見た面積よりも小さい場合が多い。そのため、導入パイプおよび導出パイプは、上記法線方向に延出させた場合よりも、ベースプレートに平行な方向に延出させた方が、スイッチング電源装置をコンパクトにすることができ、小型化しやすくなる。
【００１６】
また、上記電子回路基板には、交流電源から供給される電力の力率を高めるＰＦＣ回路と、該ＰＦＣ回路に接続したＤＣ−ＤＣ変換回路とが形成され、上記電子回路基板には、上記冷却器に対向した冷却器対向領域と、上記ベースプレートに対向したプレート対向領域とがあり、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは上記半導体モジュールおよび上記大型電子部品をそれぞれ有し、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路は、上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とに渡って形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、ＰＦＣ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路が、上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とに渡って形成されている。すなわち、ＰＦＣ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路において、半導体モジュールが搭載されている領域（冷却器対向領域）と、大型電子部品が搭載されている領域（プレート対向領域）とが隣接している。そのため、半導体モジュールと大型電子部品とを、電子回路基板上において短い配線を使って接続することができる。これにより、電子回路基板における、配線の占める割合が減り、電子回路基板２の面積を小さくしやすくなる。
【００１７】
また、上記電子回路基板には、上記交流電源と上記ＰＦＣ回路との間に介在する入力フィルタと、上記ＤＣ−ＤＣ変換回路に接続した出力フィルタとが形成され、上記入力フィルタと上記出力フィルタとは上記プレート対向領域にのみ形成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、フィルタに含まれる大型電子部品を、ベースプレートの法線方向における隙間が狭い領域（冷却器対向領域）ではなく、該法線方向における隙間が広い領域（プレート対向領域）に配置することが可能になる。
【００１８】
また、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは互いに隣接するように形成され、上記冷却器は上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプと上記導出パイプとは、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路における上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とが隣接する隣接方向であって、該プレート対向領域とは反対方向に延出しており、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路を上記隣接方向に直交する方向から挟む位置に、上記入力フィルタと上記出力フィルタとが形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、導入パイプおよび導出パイプは、入力フィルタ及び出力フィルタが形成されているプレート対向領域を通過せず、また、ＰＦＣ回路及びＤＣ−ＤＣ変換回路に含まれるプレート対向領域も通過しなくなる。そのため、プレート対向領域により多くの大型電子部品を搭載することが可能となり、スイッチング電源装置を小型化しやすくなる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるスイッチング電源装置につき、図１〜図５を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本例のスイッチング電源装置１は、電子回路基板２と、ベースプレート３と、冷却器４とを備える。
電子回路基板２は、複数の電子部品５を搭載している。ベースプレート３は、電子回路基板２に平行に配置されている。冷却器４は、ベースプレート３と一体に形成されている。冷却器４は、電子回路基板２に対して所定の間隔をおいて対向配置されると共に、内部に冷媒１０が流れる冷媒流路４０を備える。
【００２０】
冷却器４と電子回路基板２との間の隙間ｄ１は、ベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２よりも狭い。また、複数の電子部品５には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール５ａと、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における長さが半導体モジュール５ａよりも長い大型電子部品５ｂとがある。
半導体モジュール５ａは冷却器４と電子回路基板２との間に介在して冷却器４に接触している。大型電子部品５ｂは電子回路基板２とベースプレート３との間に介在している。
【００２１】
図１に示すごとく、電子回路基板２は平板状であり、長方形状に形成されている。ベースプレートには、電子回路基板２を支持するための支柱３０が設けられている。支柱３０は複数本あり、電子回路基板２をその四隅等で支持している。
【００２２】
また、図２に示すごとく、電子回路基板２における、ベースプレート３側または冷却器４側の表面２５０に、半導体モジュール５ａおよび大型電子部品５ｂが取り付けられている。大型電子部品５ｂには、コイル、コンデンサ、トランス等がある。大型電子部品５ｂのうち、トランス５８のみは、ベースプレート３に接触している。
【００２３】
図４に示すごとく、ベースプレート３は、Ｚ方向から見たときの形状が、大きい長方形の一つの長辺から小さい長方形の凹部をくり抜いたような形状となっている。そして、この凹部の輪郭を構成する３辺から、図２に示すごとく、Ｚ方向に壁部３１が立設している。また、壁部３１における電子回路基板２側の端部３０１には、複数の半導体モジュール５ａが接触するモジュール搭載板３２が、ベースプレート３と平行になるように形成されている。これらベースプレート３と、壁部３１と、モジュール搭載板３２とは一枚の金属板からなる。
【００２４】
また、スイッチング電源装置１は、冷却器４の底部をなす底壁部４５と、底壁部４５の一端４５０からＺ方向に立設したパイプ接続壁部４６とを備える。底壁部４５とベースプレート３とのＺ方向における位置は略同じである。また、底壁部４５の板厚とベースプレート３の板厚は略同一である。底壁部４５の両面４５ａ，４５ｂと、ベースプレート３の両面３ａ，３ｂはそれぞれ略同一平面上に存在している。底壁部４５とパイプ接続壁部４６とは一枚の金属板からなる。そして、壁部３１と、モジュール搭載板３２と、底壁部４５と、パイプ接続壁部４６とによって、その内側に冷媒流路４０を有する冷却器４が構成されている。
【００２５】
図１〜図４に示すごとく、パイプ接続壁部４６には、冷媒流路４０に冷媒１０を導入するための導入パイプ４１と、冷媒流路４０から冷媒１０が導出する導出パイプ４２とが接続している。これら導入パイプ４１および導出パイプ４２は、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）に延出している。また、導入パイプ４１と導出パイプ４２とは、Ｘ方向とＹ方向との双方に直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をおいて互いに平行になるよう設けられている。
【００２６】
また、図４に示すごとく、冷媒流路４０には冷却フィン４７が配置されている。導入パイプ４１から冷媒流路４０内に導入された冷媒１０は、冷却フィン４７を通り、導出パイプ４２から導出される。冷却フィン４７を使って冷媒１０との接触面積を増やすことにより、半導体モジュール５ａの冷却効率を高めるようになっている。
【００２７】
ベースプレート３は、Ｚ方向から見た場合の形状が略コ字状である。冷却器４は、Ｚ方向から見た場合の形状が長方形である。ベースプレート３と冷却器４とが結合した結合体８の、Ｚ方向から見た場合の形状は長方形である。また、図１に示すごとく、結合体８と電子回路基板２とは、Ｚ方向から見た場合の外縁形状が略等しい。
【００２８】
図４に示すごとく、ベースプレート３から、３つの壁部３１（３１ａ〜３１ｃ）がＺ方向に立設している。第１の壁部３１ａは、長方形状をなす結合体８の一方の長辺Ｌ１から、他方の長辺Ｌ２へ向かってＸ方向に延びている。第１の壁部３１ａのＸ方向の長さは、結合体８のＸ方向における長さよりも短く、複数の半導体モジュール５ａを取り付けることができる長さである。また、第１の壁部３１ａは、結合体８の一方の短辺Ｌ３から、Ｙ方向に所定の間隔Ｄ１だけ離れた位置に形成されている。
【００２９】
第２の壁部３１ｂは、結合体８の一方の長辺Ｌ１から、他方の長辺Ｌ２へ向かってＸ方向に延びている。第２の壁部３１ｂのＸ方向の長さは、第１の壁部３１ａと略同一である。また、第２の壁部３１ｂは、結合体８の他方の短辺Ｌ４から、Ｙ方向に所定の間隔Ｄ２だけ離れた位置に形成されている。
【００３０】
第１の壁部３１ａにおける他方の長辺Ｌ２側の端部３１５と、第２の壁部３１ｂにおける他方の長辺Ｌ２側の端部３１６との間を繋ぐように、第３の壁部３１ｃが形成されている。
【００３１】
これら３つの壁部３１ａ〜３１ｃと、底壁部４５（図２参照）と、モジュール搭載板３２と、パイプ接続壁部４６とによって、冷媒流路４０を内側に備えた冷却器４が形成されている。なお、パイプ接続壁部４６における冷媒流路４０とは反対側の主面４６０は、ベースプレート３の、長辺Ｌ１における端面３５０と略面一である。
【００３２】
図３に示すごとく、電子回路基板２には、入力フィルタ１１と、ＰＦＣ回路１２と、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３と、出力フィルタ１４とが形成されている。入力フィルタ１１は、交流電源１６（図５参照）に接続しており、ノイズ等を除去する役割をしている。また、ＰＦＣ回路１２は、交流電源１６から供給される電力の力率を高めるための回路である。ＤＣ−ＤＣ変換回路は、ＰＦＣ回路１２に接続されており、直流電圧を変圧している。また、出力フィルタ１４は、平滑コンデンサや平滑リアクトル等からなる。
【００３３】
入力フィルタ１１と、ＰＦＣ回路１２と、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３と、出力フィルタ１４とは、それぞれ略四角形状に形成されており、Ｙ方向に向かって、この順に一列に並んでいる。電子回路基板２には、冷却器４に対向した冷却器対向領域２１と、ベースプレート３に対向したプレート対向領域２２とがある。ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とに渡って形成されている。また、入力フィルタ１１および出力フィルタ１４は、プレート対向領域２２にのみ形成されている。
【００３４】
ＰＦＣ回路１２とＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、Ｙ方向に互いに隣接している。ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３において、冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とはＸ方向に隣接している。
また、上述したように、冷却器４は導入パイプ４１と導出パイプ４２とを有する。これら導入パイプ４１と導出パイプ４２とは、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３における冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とが隣接する隣接方向（Ｘ方向）であって、プレート対向領域２２とは反対方向に延出している。
【００３５】
図５に示すごとく、本例では、スイッチング電源装置１を充電装置１００として使用している。充電装置１００は、電気自動車やハイブリッド車等に搭載されるバッテリー１７を、家庭に配された商用電源（交流電源１６）を使って充電するための装置である。スイッチング電源装置１の入力フィルタ１１は入力コイル５２と入力コンデンサ５３とからなる。これら入力コイル５２と入力コンデンサ５３とは大型電子部品５ｂであり、電子回路基板２（図３参照）の、入力フィルタ１１を形成した領域（プレート対向領域２２ａ）に配置されている。
【００３６】
また、図５に示すごとく、ＰＦＣ回路１２は、複数の整流ダイオード５４からなる整流回路５４０と、チョークコイル５５と、スイッチング素子５１０と、放電防止用ダイオード５６と、平滑コンデンサ５７とからなる。整流ダイオード５４と、チョークコイル５５と、放電防止用ダイオード５６と、平滑コンデンサ５７とは大型電子部品５ｂであり、電子回路基板２（図３参照）の、ＰＦＣ回路１２におけるプレート対向領域２２ｂに配置されている。また、本例ではスイッチング素子５１０としてＩＧＢＴ素子を使用している。スイッチング素子５１０は、半導体モジュール５ａに含まれる部品である。半導体モジュール５ａは、電子回路基板２（図３参照）の、ＰＦＣ回路１２における冷却器対向領域２１ａに配置されている。
【００３７】
整流回路５４０は、交流電流を整流する。また、スイッチング素子５１０のゲート端子は制御回路１８に接続している。制御回路１８がスイッチング素子５１０のオンオフ制御をすることにより、チョークコイル５５に流れるリアクトル電流ＩＬを、正弦波に近い波形に矯正している。これにより、交流電源１６の入力電流Ｉｓを正弦波に近づけ、電力の力率を高めている。
【００３８】
また、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、複数のスイッチング素子５１１からなるフルブリッジ回路５５０と、トランス５８と、複数の整流ダイオード５９からなるダイオードブリッジ５９０とを備える。トランス５８の一次コイルはフルブリッジ回路５５０に接続し、二次コイルはダイオードブリッジ５９０に接続している。
【００３９】
トランス５８および整流ダイオード５９は大型電子部品５ｂであり、電子回路基板２（図３参照）の、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３におけるプレート対向領域２２ｃに配置されている。また、スイッチング素子５１１は半導体モジュール５ａに含まれる部品である。この半導体モジュール５ａは、電子回路基板２の、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３における冷却器対向領域２１ｂに配置されている。
【００４０】
スイッチング素子５１１のゲート端子は制御回路１８に接続している。制御回路１８がスイッチング電源５１１のオンオフ動作を制御することにより、フルブリッジ回路５５０に印加された直流電圧を交流電圧に変換している。そして、トランス５８を使って変圧し、ダイオードブリッジ５９０によって全波整流している。
【００４１】
また、出力フィルタ１４は、平滑リアクトル５０１と、平滑コンデンサ５０２とからなる。平滑リアクトル５０１と平滑コンデンサ５０２とを使って、全波整流した交流電圧を平滑化している。そして、得られた直流電圧を使ってバッテリー１７を充電している。
【００４２】
平滑リアクトル５０１及び平滑コンデンサ５０２は、大型電子部品５ｂである。平滑リアクトル５０１及び平滑コンデンサ５０２は、電子回路基板２（図３参照）における出力フィルタ１４を形成した領域（プレート対向領域２２ｄ）に配置されている。
【００４３】
本例の作用効果について説明する。
本例では、図２に示すごとく、ベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２を、冷却器４と電子回路基板２との間の隙間ｄ１よりも広くした。そして、電子回路基板２と冷却器４との間に半導体モジュール５ａを介在させると共に、電子回路基板２とベースプレート３との間に大型電子部品５ｂを介在させた。このようにすると、スイッチング電源装置１を小型化することが可能になる。すなわち、電子回路基板２を一枚にした場合に、仮に、図７に示すごとく、電子回路基板９２におけるベースプレート９３とは反対側の表面９２０に大型電子部品９６を配置したとすると、法線方向（Ｚ方向）におけるスイッチング電源装置９１の長さＨが長くなってしまい、小型化が困難になる。
しかしながら、本例のようにベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２を広げ、この隙間ｄ２に大型電子部品５ｂを配置すれば、電子回路基板２を一枚にした場合でも、法線方向（Ｚ方向）におけるスイッチング電源装置１の長さを短くすることができる。これにより、スイッチング電源装置１を小型化することが可能になる。
【００４４】
また、電子回路基板を一枚にすることにより、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃ（図６参照）を接続するワイヤ９７が不要になり、部品点数を低減できると共に、スイッチング電源装置１の製造コストを低減することが可能になる。また、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃの間の隙間ｄがなくなるため、Ｚ方向から見た場合のスイッチング電源装置１の面積を小さくすることができる。
【００４５】
また、本例では、導入パイプ４１と導出パイプ４２とが、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）に延出している。そのため、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における、スイッチング電源装置１の長さを短くすることができる。スイッチング電源装置１は、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）から見た面積の方が、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）から見た面積よりも小さい場合が多い。そのため、導入パイプ４１および導出パイプ４２は、法線方向（Ｚ方向）に延出させた場合よりも、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）に延出させた方が、スイッチング電源装置１をコンパクトにすることができ、小型化しやすくなる。
【００４６】
また、本例では図３に示すごとく、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とに渡って形成されている。
このようにすると、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３において、半導体モジュール５ａが搭載されている領域（冷却器対向領域２１）と、大型電子部品５ｂが搭載されている領域（プレート対向領域２２）とが隣接するため、半導体モジュール５ａと大型電子部品５ｂとを、電子回路基板２上において短い配線を使って接続することができる。そのため、電子回路基板２における、配線の占める割合が減り、電子回路基板２の面積を小さくしやすくなる。
【００４７】
また、本例では、図３に示すごとく、入力フィルタ１１と出力フィルタ１４とを、プレート対向領域２２にのみ形成している。
この場合には、フィルタ１１，１４に含まれる大型電子部品５ｂを、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における隙間が狭い領域（冷却器対向領域２１）ではなく、法線方向（Ｚ方向）における隙間が広い領域（プレート対向領域２２）に配置することが可能になる。
【００４８】
また、本例では図３に示すごとく、導入パイプ４１と導出パイプ４２とは、Ｘ方向における、プレート対向領域２２とは反対側に延出している。そして、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３をＹ方向から挟む位置に、入力フィルタ１１と出力フィルタ１４とが形成されている。
このようにすると、導入パイプ４１および導出パイプ４２は、入力フィルタ１１及び出力フィルタ１４が形成されているプレート対向領域２２ａ，２２ｄを通過せず、また、ＰＦＣ回路１２及びＤＣ−ＤＣ変換回路１３に含まれるプレート対向領域２２ｂ，２２ｃも通過しなくなる。そのため、プレート対向領域２２により多くの大型電子部品５ｂを搭載することが可能となり、スイッチング電源装置１を小型化しやすくなる。
【００４９】
以上のごとく、本例によると、製造コストを低減でき、小型化しやすいスイッチング電源装置を提供することができる。
【００５０】
なお、本例では、図２に示すごとく、大型電子部品５ｂのうち、トランス５８のみはベースプレート３に接触しているが、これに接触しないようにしてもよい。また、トランス５８以外の大型電子部品５ｂを、ベースプレート３や壁部３１に接触させてもよい。また、本例では、ベースプレート３と底壁部４５との、Ｚ方向における位置が略同一であるが、必ずしも同一にする必要はない。また、本例では、ベースプレート３と、壁部３１と、モジュール搭載板とを一枚の金属板によって形成したが、別々の金属板を使って形成してもよい。例えば、冷却器４とベースプレート３とを別部材として用意しておき、これらを溶接等によって接続してもよい。また、本例では、図４に示すごとく、冷媒流路４０には冷却フィン４７が配置されているが、必ずしも冷却フィンを構成する必要はない。
【符号の説明】
【００５１】
１ スイッチング電源装置
２ 電子回路基板
２１ 冷却器対向領域
２２ プレート対向領域
３ ベースプレート
４ 冷却器
４１ 導入パイプ
４２ 導出パイプ
５ 電子部品
５ａ 半導体モジュール
５ｂ 大型電子部品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器を備えたスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源と負荷との間に設けられ、負荷に加える電圧の変更等を行うスイッチング電源装置が知られている（下記特許文献１参照）。このスイッチング電源装置は、図６に示すごとく、複数の電子回路基板９２（９２ａ〜９２ｃ）と、該電子回路基板９２に取り付けられた電子部品９５，９６と、複数の電子回路基板９２を電気的に接続するワイヤ９７とを備える。また、スイッチング電源装置９１は、冷媒９８０が流れる冷媒流路９４０を有する冷却器９４と、該冷却器９４と一体に形成されたベースプレート９３とを備える。
【０００３】
電子部品９５，９６には、ＩＧＢＴ素子等のスイッチング素子を内蔵した半導体モジュール９５と、ベースプレート９３の法線方向（Ｚ方向）における長さが半導体モジュール９５よりも長い大型電子部品９６とがある。大型電子部品９６には、コイルやトランス、コンデンサ等がある。半導体モジュール９５は、スイッチング電源装置９１の使用時における発熱量が大きい。そのため、半導体モジュール９５を冷却器９４に接触させて冷却するようになっている。
【０００４】
また、大型電子部品９６（コイル、トランス、コンデンサ等）は、半導体モジュール９５と比較して発熱量が少ないので、冷却器９４を使って積極的に冷却する必要性が少ない。そのため、大型電子部品９６は、ベースプレート９３や冷却器９４の端部９９等の、冷却効率があまり高くない場所に設けられている。また、ベースプレート９３と大型電子部品９６との間および、端部９９と大型電子部品９６との間には、電子回路基板９２ａ，９２ｃがそれぞれ介在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のスイッチング電源装置９１は、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃを備えるため、これらの電子回路基板９２ａ〜９２ｃを、ワイヤ９７を使って互いに接続する必要があった。そのため、スイッチング電源装置９１の部品点数や製造工数が増え、製造コストが上昇しやすいという問題があった。また、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃ間の隙間ｄには電子部品を配置できないため、スイッチング電源装置９１を小型化しにくいという問題があった。
【０００７】
ワイヤ９７を削減するためには、図７に示すごとく、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃをまとめて１枚にすることが考えられる。しかしながら、単に電子回路基板９２を一枚にしただけでは、スイッチング電源装置９１の、Ｚ方向の長さＨが長くなってしまい、スイッチング電源装置９１が大型化しやすいという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、製造コストを低減でき、小型化しやすいスイッチング電源装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の電子部品を搭載した電子回路基板と、
該電子回路基板に平行に配置されたベースプレートと、
該ベースプレートと一体に形成され、上記電子回路基板に対して所定の間隔をおいて対向配置されると共に、内部に冷媒が流れる冷媒流路を備えた冷却器とを備え、
上記冷却器と上記電子回路基板との間の隙間は、上記ベースプレートと上記電子回路基板との間の隙間よりも狭く、
上記複数の電子部品には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、上記ベースプレートの法線方向における長さが上記半導体モジュールよりも長い大型電子部品とがあり、
上記半導体モジュールは上記冷却器と上記電子回路基板との間に介在して該冷却器に接触し、上記大型電子部品は上記電子回路基板と上記ベースプレートとの間に介在していることを特徴とするスイッチング電源装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１０】
上記スイッチング電源装置においては、ベースプレートと電子回路基板との間の隙間を、冷却器と電子回路基板との間の隙間よりも広くした。そして、電子回路基板と冷却器との間に半導体モジュールを介在させると共に、電子回路基板とベースプレートとの間に大型電子部品を介在させた。このようにすると、スイッチング電源装置を小型化することが可能になる。すなわち、電子回路基板を一枚にした場合に、仮に、図７に示すごとく、電子回路基板９２におけるベースプレート９３とは反対側の表面９２０に大型電子部品９６を配置したとすると、法線方向（Ｚ方向）におけるスイッチング電源装置９１の長さＨが長くなってしまい、小型化が困難になる。
しかしながら、ベースプレートと電子回路基板との間の隙間を広げ、この隙間に大型電子部品を配置すれば、電子回路基板を一枚にした場合でも、法線方向におけるスイッチング電源装置の長さを短くすることができる。これにより、スイッチング電源装置を小型化することができる。
【００１１】
また、電子回路基板を一枚にすることにより、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃ（図６参照）を接続するワイヤ９７が不要になり、部品点数を低減できると共に、スイッチング電源装置の製造コストを低減することが可能になる。また、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃの間の隙間ｄがなくなるため、上記法線方向から見た場合のスイッチング電源装置の面積を小さくすることができる。
【００１２】
以上のごとく、製造コストを低減でき、小型化しやすいスイッチング電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、スイッチング電源装置の一部透視斜視図。
【図２】実施例１における、スイッチング電源装置の断面図であって、図４のＣ−Ｃ断面図。
【図３】図２のＡ矢視図。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図５】実施例１における、スイッチング電源装置の回路図。
【図６】従来例における、スイッチング電源装置の断面図。
【図７】従来例における、電子回路基板を一枚にしたスイッチング電源装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記大型電子部品は、例えばコイル、コンデンサ、トランス等の、半導体モジュールに比べて単位体積あたりの発熱量が小さい電子部品であることが好ましい。
【００１５】
上記スイッチング電源装置において、上記冷却器は、上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプ及び上記導出パイプは、上記ベースプレートに平行な方向に延出していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、導入パイプと導出パイプとが、ベースプレートに平行な方向に延出しているため、ベースプレートの法線方向における、スイッチング電源装置の長さを短くすることができる。スイッチング電源装置は、ベースプレートに平行な方向から見た面積の方が、ベースプレートの法線方向から見た面積よりも小さい場合が多い。そのため、導入パイプおよび導出パイプは、上記法線方向に延出させた場合よりも、ベースプレートに平行な方向に延出させた方が、スイッチング電源装置をコンパクトにすることができ、小型化しやすくなる。
【００１６】
また、上記電子回路基板には、交流電源から供給される電力の力率を高めるＰＦＣ回路と、該ＰＦＣ回路に接続したＤＣ−ＤＣ変換回路とが形成され、上記電子回路基板には、上記冷却器に対向した冷却器対向領域と、上記ベースプレートに対向したプレート対向領域とがあり、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは上記半導体モジュールおよび上記大型電子部品をそれぞれ有し、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路は、上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とに渡って形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、ＰＦＣ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路が、上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とに渡って形成されている。すなわち、ＰＦＣ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路において、半導体モジュールが搭載されている領域（冷却器対向領域）と、大型電子部品が搭載されている領域（プレート対向領域）とが隣接している。そのため、半導体モジュールと大型電子部品とを、電子回路基板上において短い配線を使って接続することができる。これにより、電子回路基板における、配線の占める割合が減り、電子回路基板２の面積を小さくしやすくなる。
【００１７】
また、上記電子回路基板には、上記交流電源と上記ＰＦＣ回路との間に介在する入力フィルタと、上記ＤＣ−ＤＣ変換回路に接続した出力フィルタとが形成され、上記入力フィルタと上記出力フィルタとは上記プレート対向領域にのみ形成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、フィルタに含まれる大型電子部品を、ベースプレートの法線方向における隙間が狭い領域（冷却器対向領域）ではなく、該法線方向における隙間が広い領域（プレート対向領域）に配置することが可能になる。
【００１８】
また、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは互いに隣接するように形成され、上記冷却器は上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプと上記導出パイプとは、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路における上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とが隣接する隣接方向であって、該プレート対向領域とは反対方向に延出しており、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路を上記隣接方向に直交する方向から挟む位置に、上記入力フィルタと上記出力フィルタとが形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、導入パイプおよび導出パイプは、入力フィルタ及び出力フィルタが形成されているプレート対向領域を通過せず、また、ＰＦＣ回路及びＤＣ−ＤＣ変換回路に含まれるプレート対向領域も通過しなくなる。そのため、プレート対向領域により多くの大型電子部品を搭載することが可能となり、スイッチング電源装置を小型化しやすくなる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるスイッチング電源装置につき、図１〜図５を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本例のスイッチング電源装置１は、電子回路基板２と、ベースプレート３と、冷却器４とを備える。
電子回路基板２は、複数の電子部品５を搭載している。ベースプレート３は、電子回路基板２に平行に配置されている。冷却器４は、ベースプレート３と一体に形成されている。冷却器４は、電子回路基板２に対して所定の間隔をおいて対向配置されると共に、内部に冷媒１０が流れる冷媒流路４０を備える。
【００２０】
冷却器４と電子回路基板２との間の隙間ｄ１は、ベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２よりも狭い。また、複数の電子部品５には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール５ａと、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における長さが半導体モジュール５ａよりも長い大型電子部品５ｂとがある。
半導体モジュール５ａは冷却器４と電子回路基板２との間に介在して冷却器４に接触している。大型電子部品５ｂは電子回路基板２とベースプレート３との間に介在している。
【００２１】
図１に示すごとく、電子回路基板２は平板状であり、長方形状に形成されている。ベースプレートには、電子回路基板２を支持するための支柱３０が設けられている。支柱３０は複数本あり、電子回路基板２をその四隅等で支持している。
【００２２】
また、図２に示すごとく、電子回路基板２における、ベースプレート３側または冷却器４側の表面２５０に、半導体モジュール５ａおよび大型電子部品５ｂが取り付けられている。大型電子部品５ｂには、コイル、コンデンサ、トランス等がある。大型電子部品５ｂのうち、トランス５８のみは、ベースプレート３に接触している。
【００２３】
図４に示すごとく、ベースプレート３は、Ｚ方向から見たときの形状が、大きい長方形の一つの長辺から小さい長方形の凹部をくり抜いたような形状となっている。そして、この凹部の輪郭を構成する３辺から、図２に示すごとく、Ｚ方向に壁部３１が立設している。また、壁部３１における電子回路基板２側の端部３０１には、複数の半導体モジュール５ａが接触するモジュール搭載板３２が、ベースプレート３と平行になるように形成されている。これらベースプレート３と、壁部３１と、モジュール搭載板３２とは一枚の金属板からなる。
【００２４】
また、スイッチング電源装置１は、冷却器４の底部をなす底壁部４５と、底壁部４５の一端４５０からＺ方向に立設したパイプ接続壁部４６とを備える。底壁部４５とベースプレート３とのＺ方向における位置は略同じである。また、底壁部４５の板厚とベースプレート３の板厚は略同一である。底壁部４５の両面４５ａ，４５ｂと、ベースプレート３の両面３ａ，３ｂはそれぞれ略同一平面上に存在している。底壁部４５とパイプ接続壁部４６とは一枚の金属板からなる。そして、壁部３１と、モジュール搭載板３２と、底壁部４５と、パイプ接続壁部４６とによって、その内側に冷媒流路４０を有する冷却器４が構成されている。
【００２５】
図１〜図４に示すごとく、パイプ接続壁部４６には、冷媒流路４０に冷媒１０を導入するための導入パイプ４１と、冷媒流路４０から冷媒１０が導出する導出パイプ４２とが接続している。これら導入パイプ４１および導出パイプ４２は、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）に延出している。また、導入パイプ４１と導出パイプ４２とは、Ｘ方向とＹ方向との双方に直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をおいて互いに平行になるよう設けられている。
【００２６】
また、図４に示すごとく、冷媒流路４０には冷却フィン４７が配置されている。導入パイプ４１から冷媒流路４０内に導入された冷媒１０は、冷却フィン４７を通り、導出パイプ４２から導出される。冷却フィン４７を使って冷媒１０との接触面積を増やすことにより、半導体モジュール５ａの冷却効率を高めるようになっている。
【００２７】
ベースプレート３は、Ｚ方向から見た場合の形状が略コ字状である。冷却器４は、Ｚ方向から見た場合の形状が長方形である。ベースプレート３と冷却器４とが結合した結合体８の、Ｚ方向から見た場合の形状は長方形である。また、図１に示すごとく、結合体８と電子回路基板２とは、Ｚ方向から見た場合の外縁形状が略等しい。
【００２８】
図４に示すごとく、ベースプレート３から、３つの壁部３１（３１ａ〜３１ｃ）がＺ方向に立設している。第１の壁部３１ａは、長方形状をなす結合体８の一方の長辺Ｌ１から、他方の長辺Ｌ２へ向かってＸ方向に延びている。第１の壁部３１ａのＸ方向の長さは、結合体８のＸ方向における長さよりも短く、複数の半導体モジュール５ａを取り付けることができる長さである。また、第１の壁部３１ａは、結合体８の一方の短辺Ｌ３から、Ｙ方向に所定の間隔Ｄ１だけ離れた位置に形成されている。
【００２９】
第２の壁部３１ｂは、結合体８の一方の長辺Ｌ１から、他方の長辺Ｌ２へ向かってＸ方向に延びている。第２の壁部３１ｂのＸ方向の長さは、第１の壁部３１ａと略同一である。また、第２の壁部３１ｂは、結合体８の他方の短辺Ｌ４から、Ｙ方向に所定の間隔Ｄ２だけ離れた位置に形成されている。
【００３０】
第１の壁部３１ａにおける他方の長辺Ｌ２側の端部３１５と、第２の壁部３１ｂにおける他方の長辺Ｌ２側の端部３１６との間を繋ぐように、第３の壁部３１ｃが形成されている。
【００３１】
これら３つの壁部３１ａ〜３１ｃと、底壁部４５（図２参照）と、モジュール搭載板３２と、パイプ接続壁部４６とによって、冷媒流路４０を内側に備えた冷却器４が形成されている。なお、パイプ接続壁部４６における冷媒流路４０とは反対側の主面４６０は、ベースプレート３の、長辺Ｌ１における端面３５０と略面一である。
【００３２】
図３に示すごとく、電子回路基板２には、入力フィルタ１１と、ＰＦＣ回路１２と、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３と、出力フィルタ１４とが形成されている。入力フィルタ１１は、交流電源１６（図５参照）に接続しており、ノイズ等を除去する役割をしている。また、ＰＦＣ回路１２は、交流電源１６から供給される電力の力率を高めるための回路である。ＤＣ−ＤＣ変換回路は、ＰＦＣ回路１２に接続されており、直流電圧を変圧している。また、出力フィルタ１４は、平滑コンデンサや平滑リアクトル等からなる。
【００３３】
入力フィルタ１１と、ＰＦＣ回路１２と、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３と、出力フィルタ１４とは、それぞれ略四角形状に形成されており、Ｙ方向に向かって、この順に一列に並んでいる。電子回路基板２には、冷却器４に対向した冷却器対向領域２１と、ベースプレート３に対向したプレート対向領域２２とがある。ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とに渡って形成されている。また、入力フィルタ１１および出力フィルタ１４は、プレート対向領域２２にのみ形成されている。
【００３４】
ＰＦＣ回路１２とＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、Ｙ方向に互いに隣接している。ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３において、冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とはＸ方向に隣接している。
また、上述したように、冷却器４は導入パイプ４１と導出パイプ４２とを有する。これら導入パイプ４１と導出パイプ４２とは、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３における冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とが隣接する隣接方向（Ｘ方向）であって、プレート対向領域２２とは反対方向に延出している。
【００３５】
図５に示すごとく、本例では、スイッチング電源装置１を充電装置１００として使用している。充電装置１００は、電気自動車やハイブリッド車等に搭載されるバッテリー１７を、家庭に配された商用電源（交流電源１６）を使って充電するための装置である。スイッチング電源装置１の入力フィルタ１１は入力コイル５２と入力コンデンサ５３とからなる。これら入力コイル５２と入力コンデンサ５３とは大型電子部品５ｂであり、電子回路基板２（図３参照）の、入力フィルタ１１を形成した領域（プレート対向領域２２ａ）に配置されている。
【００３６】
また、図５に示すごとく、ＰＦＣ回路１２は、複数の整流ダイオード５４からなる整流回路５４０と、チョークコイル５５と、スイッチング素子５１０と、放電防止用ダイオード５６と、平滑コンデンサ５７とからなる。整流ダイオード５４と、チョークコイル５５と、放電防止用ダイオード５６と、平滑コンデンサ５７とは大型電子部品５ｂであり、電子回路基板２（図３参照）の、ＰＦＣ回路１２におけるプレート対向領域２２ｂに配置されている。また、本例ではスイッチング素子５１０としてＩＧＢＴ素子を使用している。スイッチング素子５１０は、半導体モジュール５ａに含まれる部品である。半導体モジュール５ａは、電子回路基板２（図３参照）の、ＰＦＣ回路１２における冷却器対向領域２１ａに配置されている。
【００３７】
整流回路５４０は、交流電流を整流する。また、スイッチング素子５１０のゲート端子は制御回路１８に接続している。制御回路１８がスイッチング素子５１０のオンオフ制御をすることにより、チョークコイル５５に流れるリアクトル電流ＩＬを、正弦波に近い波形に矯正している。これにより、交流電源１６の入力電流Ｉｓを正弦波に近づけ、電力の力率を高めている。
【００３８】
また、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、複数のスイッチング素子５１１からなるフルブリッジ回路５５０と、トランス５８と、複数の整流ダイオード５９からなるダイオードブリッジ５９０とを備える。トランス５８の一次コイルはフルブリッジ回路５５０に接続し、二次コイルはダイオードブリッジ５９０に接続している。
【００３９】
トランス５８および整流ダイオード５９は大型電子部品５ｂであり、電子回路基板２（図３参照）の、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３におけるプレート対向領域２２ｃに配置されている。また、スイッチング素子５１１は半導体モジュール５ａに含まれる部品である。この半導体モジュール５ａは、電子回路基板２の、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３における冷却器対向領域２１ｂに配置されている。
【００４０】
スイッチング素子５１１のゲート端子は制御回路１８に接続している。制御回路１８がスイッチング電源５１１のオンオフ動作を制御することにより、フルブリッジ回路５５０に印加された直流電圧を交流電圧に変換している。そして、トランス５８を使って変圧し、ダイオードブリッジ５９０によって全波整流している。
【００４１】
また、出力フィルタ１４は、平滑リアクトル５０１と、平滑コンデンサ５０２とからなる。平滑リアクトル５０１と平滑コンデンサ５０２とを使って、全波整流した交流電圧を平滑化している。そして、得られた直流電圧を使ってバッテリー１７を充電している。
【００４２】
平滑リアクトル５０１及び平滑コンデンサ５０２は、大型電子部品５ｂである。平滑リアクトル５０１及び平滑コンデンサ５０２は、電子回路基板２（図３参照）における出力フィルタ１４を形成した領域（プレート対向領域２２ｄ）に配置されている。
【００４３】
本例の作用効果について説明する。
本例では、図２に示すごとく、ベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２を、冷却器４と電子回路基板２との間の隙間ｄ１よりも広くした。そして、電子回路基板２と冷却器４との間に半導体モジュール５ａを介在させると共に、電子回路基板２とベースプレート３との間に大型電子部品５ｂを介在させた。このようにすると、スイッチング電源装置１を小型化することが可能になる。すなわち、電子回路基板２を一枚にした場合に、仮に、図７に示すごとく、電子回路基板９２におけるベースプレート９３とは反対側の表面９２０に大型電子部品９６を配置したとすると、法線方向（Ｚ方向）におけるスイッチング電源装置９１の長さＨが長くなってしまい、小型化が困難になる。
しかしながら、本例のようにベースプレート３と電子回路基板２との間の隙間ｄ２を広げ、この隙間ｄ２に大型電子部品５ｂを配置すれば、電子回路基板２を一枚にした場合でも、法線方向（Ｚ方向）におけるスイッチング電源装置１の長さを短くすることができる。これにより、スイッチング電源装置１を小型化することが可能になる。
【００４４】
また、電子回路基板を一枚にすることにより、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃ（図６参照）を接続するワイヤ９７が不要になり、部品点数を低減できると共に、スイッチング電源装置１の製造コストを低減することが可能になる。また、複数の電子回路基板９２ａ〜９２ｃの間の隙間ｄがなくなるため、Ｚ方向から見た場合のスイッチング電源装置１の面積を小さくすることができる。
【００４５】
また、本例では、導入パイプ４１と導出パイプ４２とが、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）に延出している。そのため、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における、スイッチング電源装置１の長さを短くすることができる。スイッチング電源装置１は、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）から見た面積の方が、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）から見た面積よりも小さい場合が多い。そのため、導入パイプ４１および導出パイプ４２は、法線方向（Ｚ方向）に延出させた場合よりも、ベースプレート３に平行な方向（Ｘ方向）に延出させた方が、スイッチング電源装置１をコンパクトにすることができ、小型化しやすくなる。
【００４６】
また、本例では図３に示すごとく、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３は、冷却器対向領域２１とプレート対向領域２２とに渡って形成されている。
このようにすると、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３において、半導体モジュール５ａが搭載されている領域（冷却器対向領域２１）と、大型電子部品５ｂが搭載されている領域（プレート対向領域２２）とが隣接するため、半導体モジュール５ａと大型電子部品５ｂとを、電子回路基板２上において短い配線を使って接続することができる。そのため、電子回路基板２における、配線の占める割合が減り、電子回路基板２の面積を小さくしやすくなる。
【００４７】
また、本例では、図３に示すごとく、入力フィルタ１１と出力フィルタ１４とを、プレート対向領域２２にのみ形成している。
この場合には、フィルタ１１，１４に含まれる大型電子部品５ｂを、ベースプレート３の法線方向（Ｚ方向）における隙間が狭い領域（冷却器対向領域２１）ではなく、法線方向（Ｚ方向）における隙間が広い領域（プレート対向領域２２）に配置することが可能になる。
【００４８】
また、本例では図３に示すごとく、導入パイプ４１と導出パイプ４２とは、Ｘ方向における、プレート対向領域２２とは反対側に延出している。そして、ＰＦＣ回路１２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１３をＹ方向から挟む位置に、入力フィルタ１１と出力フィルタ１４とが形成されている。
このようにすると、導入パイプ４１および導出パイプ４２は、入力フィルタ１１及び出力フィルタ１４が形成されているプレート対向領域２２ａ，２２ｄを通過せず、また、ＰＦＣ回路１２及びＤＣ−ＤＣ変換回路１３に含まれるプレート対向領域２２ｂ，２２ｃも通過しなくなる。そのため、プレート対向領域２２により多くの大型電子部品５ｂを搭載することが可能となり、スイッチング電源装置１を小型化しやすくなる。
【００４９】
以上のごとく、本例によると、製造コストを低減でき、小型化しやすいスイッチング電源装置を提供することができる。
【００５０】
なお、本例では、図２に示すごとく、大型電子部品５ｂのうち、トランス５８のみはベースプレート３に接触しているが、これに接触しないようにしてもよい。また、トランス５８以外の大型電子部品５ｂを、ベースプレート３や壁部３１に接触させてもよい。また、本例では、ベースプレート３と底壁部４５との、Ｚ方向における位置が略同一であるが、必ずしも同一にする必要はない。また、本例では、ベースプレート３と、壁部３１と、モジュール搭載板とを一枚の金属板によって形成したが、別々の金属板を使って形成してもよい。例えば、冷却器４とベースプレート３とを別部材として用意しておき、これらを溶接等によって接続してもよい。また、本例では、図４に示すごとく、冷媒流路４０には冷却フィン４７が配置されているが、必ずしも冷却フィンを構成する必要はない。
【符号の説明】
【００５１】
１ スイッチング電源装置
２ 電子回路基板
２１ 冷却器対向領域
２２ プレート対向領域
３ ベースプレート
４ 冷却器
４１ 導入パイプ
４２ 導出パイプ
５ 電子部品
５ａ 半導体モジュール
５ｂ 大型電子部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品を搭載した電子回路基板と、
該電子回路基板に平行に配置されたベースプレートと、
該ベースプレートと一体に形成され、上記電子回路基板に対して所定の間隔をおいて対向配置されると共に、内部に冷媒が流れる冷媒流路を備えた冷却器とを備え、
上記冷却器と上記電子回路基板との間の隙間は、上記ベースプレートと上記電子回路基板との間の隙間よりも狭く、
上記複数の電子部品には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、上記ベースプレートの法線方向における長さが上記半導体モジュールよりも長い大型電子部品とがあり、
上記半導体モジュールは上記冷却器と上記電子回路基板との間に介在して該冷却器に接触し、上記大型電子部品は上記電子回路基板と上記ベースプレートとの間に介在していることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング電源装置において、上記冷却器は、上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプ及び上記導出パイプは、上記ベースプレートに平行な方向に延出していることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置において、上記電子回路基板には、交流電源から供給される電力の力率を高めるＰＦＣ回路と、該ＰＦＣ回路に接続したＤＣ−ＤＣ変換回路とが形成され、上記電子回路基板には、上記冷却器に対向した冷却器対向領域と、上記ベースプレートに対向したプレート対向領域とがあり、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは上記半導体モジュールおよび上記大型電子部品をそれぞれ有し、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路は、上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とに渡って形成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチング電源装置において、上記電子回路基板には、上記交流電源と上記ＰＦＣ回路との間に介在する入力フィルタと、上記ＤＣ−ＤＣ変換回路に接続した出力フィルタとが形成され、上記入力フィルタと上記出力フィルタとは上記プレート対向領域にのみ形成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載のスイッチング電源装置において、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは互いに隣接するように形成され、上記冷却器は上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプと上記導出パイプとは、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路における上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とが隣接する隣接方向であって、該プレート対向領域とは反対方向に延出しており、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路を上記隣接方向に直交する方向から挟む位置に、上記入力フィルタと上記出力フィルタとが形成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項１】
複数の電子部品を搭載した電子回路基板と、
該電子回路基板に平行に配置されたベースプレートと、
該ベースプレートと一体に形成され、上記電子回路基板に対して所定の間隔をおいて対向配置されると共に、内部に冷媒が流れる冷媒流路を備えた冷却器とを備え、
上記冷却器と上記電子回路基板との間の隙間は、上記ベースプレートと上記電子回路基板との間の隙間よりも狭く、
上記複数の電子部品には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、上記ベースプレートの法線方向における長さが上記半導体モジュールよりも長い大型電子部品とがあり、
上記半導体モジュールは上記冷却器と上記電子回路基板との間に介在して該冷却器に接触し、上記大型電子部品は上記電子回路基板と上記ベースプレートとの間に介在していることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング電源装置において、上記冷却器は、上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプ及び上記導出パイプは、上記ベースプレートに平行な方向に延出していることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置において、上記電子回路基板には、交流電源から供給される電力の力率を高めるＰＦＣ回路と、該ＰＦＣ回路に接続したＤＣ−ＤＣ変換回路とが形成され、上記電子回路基板には、上記冷却器に対向した冷却器対向領域と、上記ベースプレートに対向したプレート対向領域とがあり、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは上記半導体モジュールおよび上記大型電子部品をそれぞれ有し、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路は、上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とに渡って形成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチング電源装置において、上記電子回路基板には、上記交流電源と上記ＰＦＣ回路との間に介在する入力フィルタと、上記ＤＣ−ＤＣ変換回路に接続した出力フィルタとが形成され、上記入力フィルタと上記出力フィルタとは上記プレート対向領域にのみ形成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載のスイッチング電源装置において、上記ＰＦＣ回路と上記ＤＣ−ＤＣ変換回路とは互いに隣接するように形成され、上記冷却器は上記冷媒流路に上記冷媒を導入する導入パイプと、上記冷媒流路から上記冷媒が導出する導出パイプとを備え、上記導入パイプと上記導出パイプとは、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路における上記冷却器対向領域と上記プレート対向領域とが隣接する隣接方向であって、該プレート対向領域とは反対方向に延出しており、上記ＰＦＣ回路および上記ＤＣ−ＤＣ変換回路を上記隣接方向に直交する方向から挟む位置に、上記入力フィルタと上記出力フィルタとが形成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【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２０１２−２１０００２（Ｐ２０１２−２１０００２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１７６６（Ｐ２０１１−７１７６６）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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