片面実装型の直流安定化電源
【課題】 トランスを含む当該電源を構成する部品の全てをプリント基板の片面側のみに表面実装した片面実装型の直流安定化電源の提供。
【解決手段】 当該電源を構成するトランスを含む複数の回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成し、前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装する。これによると、プリント基板の片面のみに当該直流安定化電源に係る回路構成部材が集められ、もう一方の面にはそうした回路構成部材が一切配置されていない状態に本電源を構成して、当該電源で発生した熱の放熱性を確保することが簡単にできるようになる。特に、トランスにおいては専用の放熱部材を組み合わせて実装する必要がないことから、従来できなかったトランスの表面実装化を実現して小型化／薄型化された交流電源用の直流安定化電源を提供することができる。
【解決手段】 当該電源を構成するトランスを含む複数の回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成し、前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装する。これによると、プリント基板の片面のみに当該直流安定化電源に係る回路構成部材が集められ、もう一方の面にはそうした回路構成部材が一切配置されていない状態に本電源を構成して、当該電源で発生した熱の放熱性を確保することが簡単にできるようになる。特に、トランスにおいては専用の放熱部材を組み合わせて実装する必要がないことから、従来できなかったトランスの表面実装化を実現して小型化／薄型化された交流電源用の直流安定化電源を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電源を用いて入力変動や負荷変動に影響されない安定した直流電圧（又は電流）を作り出す交流電源用（交流入力用）の直流安定化電源に関する。特に、当該電源を構成するトランスを含む多数の電子部品の全てを、プリント基板の片面側のみに表面実装した片面実装型の直流安定化電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ等）を用いた例えばテレビやパソコンなどの家電製品や情報装置等には、それらを制御するための例えばマイコン（ＩＣ）のような直流電源（直流電圧又は電流）により動作する電子装置などが内蔵されている。これら直流電源により動作する電子装置などは交流電源により入力される交流電圧（又は電流、以下同じ）をそのまま使用したのではうまく動作しないために、入力された交流電圧を例えば乾電池などのバッテリレベルの低電圧の直流電圧に変換することが直流安定化電源によって行われている。従来知られた交流電源用（交流入力用）の直流安定化電源は該電源を構成する複数の回路に含まれうる、例えば入力ノイズフィルタ（ラインフィルター等）、抵抗、コンデンサ、電源トランス、インダクタ等の電子部品や電子素子といった多数の回路構成部品（以下、単に部品と呼ぶ）がプリント基板の適宜の位置に配置されることによって構成されており、こうした直流安定化電源が上記電子装置などとともに家電製品や情報機器等に内蔵されている。
【０００３】
ここで、従来の交流電源用の直流安定化電源を図７に示す。図７は、従来知られた交流電源用の直流安定化電源の一部を示す概念図である。図７（ａ）は従来の直流安定化電源を上面から見た上面図、図７（ｂ）は従来の直流安定化電源を側面から見た側面図、図７（ｃ）は従来の直流安定化電源を底面から見た底面図である。
【０００４】
図７（ｃ）に示すように、従来知られた交流電源用の直流安定化電源においては、プリント基板１の底面側に当該直流安定化電源を構成する複数の回路（例えば、入力ノイズフィルタ回路、整流平滑回路、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路、制御回路など）を組み合わせてなる回路配線パターンＣＰを銅箔などをプリントすることによって形成し、そして図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、該回路配線パターンＣＰの所定位置に設けられた当該プリント基板１を貫通する貫通孔Ｈ（所謂スルーホール）に対してスイッチング素子Ｓ、コンデンサＣ、電源トランスＴ、ラインフィルターＬＦさらには抵抗Ｒやインダクタ（図示せず）などの各部品を、個々の部品毎にリード線からなるピン端子Ｄを半田付けすることによってプリント基板１の上面側（部品実装面）に取り付けできるようになっている。なお、図７（ｂ）から理解できるように、場合によってはプリント基板１の底面側にも部品（底面実装部品などと呼ばれる）を取り付けることもある。上記したようなピン端子Ｄを半田付けすることによってプリント基板１の片面のみに各部品を実装する例として、例えば特許文献１に記載されたものが挙げられる。
【０００５】
最近ではテレビなどに代表されるように家電製品の小型化／薄型化が進んできており、それに伴いそれらに内蔵される直流安定化電源に対しても低電圧化及び大電流化に加えて、設置場所を選ばない小型かつ薄型の電源の要望が生じている。直流安定化電源の薄型化を実現するための１つの方法としては、プリント基板に装着する各部品自体を極力薄く構成（すなわち低背化）したものを採用することが考えられるが、仮に個々の部品を薄く低背化したとしても、プリント基板底面には図７（ｂ）に示されるようにピン端子Ｄの一部がどうしても残る状態のまま各部品が取り付けられるために、このピン端子Ｄのリード部分が薄型化を妨げる要因となっていた。
【０００６】
すなわち、図７に示すような従来知られた直流安定化電源を家電製品等の機器に実際に取り付ける際には、プリント基板１の底面に近接する機器筐体の材質が金属などの導電材であると感電や漏電等を生じさせる恐れがあり、それを防ぐための安全対策として底面側に突出した状態にあるピン端子Ｄの末端部分が機器筐体３と接触することのないように、プリント基板１（詳しくはピン端子Ｄの末端）と筐体３との間に十分な間隔を確保しなければならない、あるいはプリント基板１（詳しくはピン端子Ｄの末端）と筐体３との間に絶縁シート２などの絶縁物を別途追加しなければならない（図７（ｂ）参照）。こうした絶縁性の確保は、直流安定化電源の薄型化を妨げる要因となりうる。以上のことから、上記した特許文献１や図７に示されるような、プリント基板１に設けられた貫通孔Ｈにピン端子Ｄ等を通して部品を取り付ける所謂ピン挿入方式を採用したままでは、直流安定化電源を小型化／薄型化するのは非常に難しいことが理解できるであろう。
【０００７】
ところで、一般的にはプリント基板１に部品を取り付ける技術として、プリント基板１に貫通孔Ｈ（スルーホール）を設けることなしにプリント基板表面上に部品（ただし、表面実装技術でプリント基板１に実装可能な表面実装用の部品）を取り付けることのできる表面実装技術が知られている。そこで、直流安定化電源の小型化／薄型化を実現するための他の方法として、前記表面実装技術を採用することも考えられる。
【０００８】
しかし、商用交流電源を用い入力変動や負荷変動に影響されない安定した直流電圧（又は電流）を作り出す交流電源用の直流安定化電源（所謂ＡＣ‐ＤＣコンバータ）においては、特に安全性やノイズ面などに問題が生じうることから前記表面実装技術を採用することが従来できなかった。具体的には、表面実装タイプであって薄型の（低背化された）ラインフィルターＬＦが存在しない、同じく表面実装タイプであって大きな出力容量を確保することのできる薄型の（低背化された）電源トランスＴがなかった、さらには直流安定化電源自体を薄型化することに伴って発熱しやすい部品それぞれに放熱用の金属（ヒートシンクなどの所謂放熱部材）等を取り付けることは難しいなどの問題があった。そうしたことから、上記表面実装技術を用いて小型化／薄型化した交流電源用の直流安定化電源が従来から望まれているにも関わらず、未だそうしたものは提案されていない。
【０００９】
一方、下記特許文献２においては、回路基板の両面において電源回路の一部のモジュールを構成する回路部品をそれぞれ表面実装することが示されている。しかし、特許文献２においては、一部の電源モジュールのみを回路基板の両面においてそれぞれ表面実装しているにすぎず、トランスのような大型かつ発熱する部品を含めて電源装置の回路構成要素全体を表面実装することは示していない。このように、特にトランスのような発熱量が大きい部品は、放熱部材を組み合わせて実装する必要があるため、表面実装に適するものとは思われていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2001-44620号公報
【特許文献２】特開2000-357866号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、交流電源用の直流安定化電源であって、トランスを含む当該電源を構成する部品の全てをプリント基板の片面側のみに表面実装した片面実装型の直流安定化電源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】
【００１２】
本発明に係る片面実装型の直流安定化電源は、交流／直流変換を行う交流電源用の直流安定化電源であって、トランスを含む複数の回路構成部品と、前記各回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成してなるプリント基板とを具えてなり、前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装したことを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、当該直流安定化電源を構成するトランスを含む複数の回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成し、前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装するようにした。これによると、プリント基板の片面（表面）のみに当該直流安定化電源に係る回路構成部品が集められ、もう一方の面（裏面）にはそうした回路構成部品が一切配置されていない状態に本電源を構成することができる。また、回路構成部品は表面実装技術により実装されることから、該部品と回路配線パターンとを繋ぐ端子が裏面に現れることもない。したがって、筐体との間隔を確保したり筐体との間に絶縁物を挟んだりすることなしに当該電源を直接取り付け先の家電製品や情報機器等の筐体に接触させて取り付けることができて、該取り付け先の筐体への熱伝導により当該電源で発生した熱の放熱性を確保することが簡単にできるようになる。特に、トランスにおいては専用の放熱部材を組み合わせて実装する必要がないことから、従来にないトランスの表面実装化を実現した交流電源用の直流安定化電源を提供することができることになる。
【００１４】
本発明の好ましい実施例として、前記プリント基板を取り付けるための取り付け部材を更に具備し、前記トランスは専用の放熱部材を付属しておらず、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側とは反対側の前記プリント基板の面を前記取り付け部材に接して配置することで、前記トランスからの発熱を前記取り付け部材を介して放熱させることを特徴とする。このように、取り付け部材を介して放熱を実現することで、トランスに専用の放熱部材を付属させなくともその放熱性を確保することができる。これによって、トランスの表面実装化を実現し、もって交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化に大きく寄与している。なお、取り付け部材を介して放熱を実現することをもってして、トランスに軽微な放熱部材を付属させて実装することを妨げるものではないのは勿論である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、回路配線パターンをプリント基板の片面にのみ形成するとともに、当該電源を構成するトランスを含む回路構成部品の全てを、前記回路配線パターンが形成された片面側のみに表面実装するようにしたことから、そうした回路構成部品が一切配置されていないもう一方の面をもってして当該電源で発生しうる熱を放熱させることが容易にできる。これにより、従来において放熱部材と組み合わせて実装する必要があったトランスのような発熱部材に関し、放熱を促す放熱部材を全く付随させることなく当該部品を表面実装することができることから、従来に比較して交流電源用の直流安定化電源を小型化／薄型化することができるようになる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る片面実装型の直流安定化電源の全体構成の一実施例を示す概念図であって、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は底面図である。
【図２】図１に示した直流安定化電源の等価回路の一実施例を示す回路図である。
【図３】本直流安定化電源において用いられる表面実装用のラインフィルターの全体構成の一実施例を示す概念図であって、図３（ａ）は分解斜視図、図３（ｂ）は側面断面図である。
【図４】整流平滑回路に含まれるスイッチング素子であるＭＯＳトランジスタのスイッチオン／オフ時における電圧／電流変化を示す。
【図５】本直流安定化電源において用いられる表面実装用の電源トランスの全体構成の一実施例を示す概念図であって、図５（ａ）は分解斜視図、図５（ｂ）は側面断面図である。
【図６】本直流安定化電源を取り付け部材に取り付けた状態を示す側面図である。
【図７】従来知られた交流電源用の直流安定化電源の一部を示す概念図であって、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は側面図、図７（ｃ）は底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
図１は、この発明に係る片面実装型の直流安定化電源の全体構成の一実施例を示す概念図である。図１（ａ）は本直流安定化電源を上面から見た上面図、図１（ｂ）は本直流安定化電源を側面から見た側面図、図１（ｃ）は本直流安定化電源を底面から見た底面図である。図２は、図１に示した直流安定化電源の等価回路の一実施例を示す回路図である。ただし、ここではスイッチングレギュレート方式の直流安定化電源、所謂スイッチングレギュレータを例に示している。また、図１（ｂ）では一部の部品の図示を、図２では電源トランスＴの１次巻線ＬＰ１とともに巻き回されている共振インダクタＬＰ３（後述する図５参照）の図示をそれぞれ省略している。
【００１９】
本実施例に示す直流安定化電源は、図示を省略した商用電源から供給される交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を低電圧の直流電圧（又は電流）に変換するものであり、図１から理解できるように本電源を形成する複数の回路（入力ノイズフィルタ回路Ｓ１、整流平滑回路Ｓ２、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３（直流変換回路）、制御回路Ｓ４など、図２参照）に含まれる１乃至複数の各回路構成部品（一例としてＭＯＳトランジスタＳ、コンデンサＣ、電源トランスＴ、ラインフィルターＬＦ、抵抗Ｒ、インダクタＬなど）が全てプリント基板１の片側（表面側）のみに表面実装されている。また、図１に示すように電源トランスＴなどの電気的な動作に従い発熱を伴う部品（発熱部品）については専用の放熱部材（例えばヒートシンクなど）と組み合わせられることなく、電源トランスＴなどの部品単体のみがプリント基板１に表面実装される。
【００２０】
当該プリント基板１は図７の従来例に示したようなプリント基板１を貫通する貫通孔Ｈ（スルーホール）を有しておらず、表面実装技術に従って各部品がプリント基板１の表面に実装されるよう構成されたものである。ただし、前記各部品は表面実装技術によりプリント基板１の表面に実装されるのに適した形状のリード端子Ｅを有する低背化された部品であって、図１（ｂ）に示すように、プリント基板１の底面側にリード端子Ｅが現れることがないようにしてプリント基板１の表面側のみに実装されるものである。こうした表面実装部品の詳細な説明については後述する（後述する図３又は図５参照）。
【００２１】
また、プリント基板１の部品装着面側（表面側）には上記各部品が実装されるだけでなく、図２に示すような本直流安定化電源を構成する複数の回路、例えば、ＡＣ電源ラインで発生しうるコモンモードノイズを除去するためのラインフィルターＬＦを少なくとも含んでなる入力ノイズフィルタ回路Ｓ１、入力された交流を整流して直流に変換するとともに変換後の出力を平滑にするための整流平滑回路Ｓ２、所望の大きさの直流出力を得るためのＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３（直流変換回路）、直流出力電圧を可変制御するための制御回路Ｓ４などの各回路が組み合わされてなる回路配線パターンＣＰが銅箔などをプリントすることによって形成されている。他方、図１（ｃ）に示すように、プリント基板１の底面側には回路配線パターンＣＰが形成されない。なお、前記各回路Ｓ１〜Ｓ４を利用しての交流入力から直流出力を得るための変換動作については公知であることから、ここでの詳しい説明を省略する。
【００２２】
なお、ここに示した実施例においては、整流平滑回路Ｓ２のスイッチング素子としてＭＯＳトランジスタＳにより構成されるものを示したがこれに限らず、スイッチング素子としてバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等の他の電子素子を使用できることはいうまでもない。また、スイッチング素子としては、上記したようなトランジスタを２個以上組み合わせることによって構成するようにしてもよい。
【００２３】
上述したように、本実施例に示す直流安定化電源において、プリント基板１上に表面実装される各回路Ｓ１〜Ｓ４に含まれる多数の部品は、表面実装技術でプリント基板１に実装可能な表面実装用の部品である。ＭＯＳトランジスタＳ，コンデンサＣ，抵抗Ｒ，インダクタＬなどについては従来知られた表面実装用の部品を用いればよいことから、これらについての説明は省略する。他方、表面実装技術でプリント基板１に表面実装される表面実装用の部品のうち、入力ノイズフィルタ回路Ｓ１に含まれるラインフィルターＬＦとＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３に含まれる電源トランスＴについては、従来表面実装用に適した構成のものが特には見当たらなかった。そこで、本願発明に係る直流安定化電源においては、表面実装に適した構成のラインフィルターＬＦ及び電源トランスＴを新規に採用したことから、これらについて以下説明する。
【００２４】
まず、入力ノイズフィルタ回路Ｓ１に含まれる表面実装用のラインフィルターＬＦについて説明する。図３は、本直流安定化電源において用いられる表面実装用のラインフィルターの全体構成の一実施例を示す概念図である。図３（ａ）は分解斜視図、図３（ｂ）は側面断面図を示す。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、表面実装用のラインフィルターＬＦは、絶縁材料（フェノール等）からなるボビンＢと、磁性体材料（フェライト等）からなる１組のドラムコアＦとで構成される。前記ボビンＢは、均一な外径を有する筒状の巻芯部Ｂａと該巻芯部Ｂａの両端からそれぞれの巻芯部Ｂａの径方向に突設された顎部Ｂｂとを有する略Ｉ字形状に形成されてなる。前記巻芯部Ｂａの外周には、例えば銅線のような導体線を三層の絶縁被覆膜により被覆してなる２つの巻線ＬＰ１（１次側），ＬＰ４（２次側）が所謂バイファイラ巻によって巻き回されている（つまり、巻芯部Ｂａの外周に２つの巻線ＬＰ１，ＬＰ４を併設して巻き回ししている）。
【００２６】
前記顎部Ｂｂ下部にはリード線からなるピン端子（図７参照）ではなく表面実装に適したリード端子Ｅがそれぞれ複数個植設されており（ここでは５個）、このうちのいくつかに対して前記巻芯部Ｂａに巻き回された巻線ＬＰ１,ＬＰ４のそれぞれの端部が接続されるようになっている。ここでは２個のリード端子Ｅのみに巻線ＬＰ１,ＬＰ４の端部がそれぞれ接続されており、その他のリード端子Ｅには何も接続されないことになる。
【００２７】
また、前記ボビンＢは、図示のように巻芯部Ｂａの両端に形成された前記顎部Ｂｂの中央付近に開口部Ｂｃが設けられ、さらにそこから前記巻芯部Ｂａの内部に向かって空洞が形成されている。前記開口部Ｂｃ及び空洞の大きさは、少なくともドラムコアＦのコア部Ｆａ（磁芯）を嵌め込み可能な程度の大きさとなっている。
【００２８】
前記ドラムコアＦは磁性体材料（フェライト等）により略Ｅ字形状に形成されており、中央部に形成されるコア部Ｆａを前記ボビンＢの開口部Ｂｃに嵌め込むことによって、２個（１対）のドラムコアＦで前記ボビンＢを挟むようにして取り付けできるようになっている。このように１対のドラムコアＦの各コア部ＦａがボビンＢの巻芯部Ｂａ内部に侵入するように取り付けられることによって、それぞれのコア部Ｆａは巻芯部Ｂａに巻き回された２つの巻線ＬＰ１，ＬＰ４の磁芯を構成することになる。そして、１つのボビンＢに１対のドラムコアＦを取り付ける際に、それぞれのコア部Ｆａとコア部Ｆａとの間にスペーサ（図示せず）を挿入することによって、磁芯のギャップの調整つまりはインダクタンスの調整を行うことができるようになっている。
【００２９】
なお、図３（ｂ）に示すように、１つのボビンＢに１対のドラムコアＦを取り付けた後に、ドラムコアＦの外周に沿って絶縁テープＺなどの絶縁物を巻くことによって、取り付けたドラムコアＦがボビンＢから離れないように固定するとよいことは言うまでもない。また、巻芯部Ｂａに巻き回された２つの巻線ＬＰ１，ＬＰ４を覆うように絶縁物を巻くことによって巻線止めしてもよい。
なお、上記したドラムコアＦの形状は一例であって、これに限らない。
【００３０】
ここで、ラインフィルターＬＦを上記のように構成し表面実装可能な部品とした場合には、従来のピン端子Ｄのもの（表面実装用でないもの）に比べるとノイズ特性が劣ることが実験的にわかった。具体的には、図４（ｂ）に示すように、整流平滑回路Ｓ２に含まれるＭＯＳトランジスタＳにかかる直流電圧Ｖｄｓ（図２参照）の立ち上りにどうしても大きなノイズがのってしまう。すると、ＭＯＳトランジスタＳのスイッチオン時に、ＭＯＳトランジスタＳに流入する直流電流Ｉｄ（図２参照）に矢印Ｙで示すような急激な電流変化が引き起こされることから、できる限り上記ノイズを除去したい。
【００３１】
そこで、本発明に係る直流安定化電源においては、図２に示すように、ノイズ除去のためにコンデンサＣＫ（所謂共振コンデンサ）をＭＯＳトランジスタＳに並列に接続し、該コンデンサＣＫをＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３に含まれる共振インダクタＬＰ３（後述する）ととともに組み合わせることによって部分共振化回路を構成するようにしている。こうすると、ＭＯＳトランジスタＳにかかる直流電圧Ｖｄｓの立ち上りに大きなノイズがのったとしても、前記コンデンサＣＫを設けていない場合には矢印Ｙによって示されるようにしてＭＯＳトランジスタＳのスイッチオン時に直流電流Ｉｄが急激な電流変化を示していたものが（図４（ｂ）参照）、前記コンデンサＣＫを設けることによりＭＯＳトランジスタＳのスイッチオン時に前記直流電流Ｉｄが急激な変化を示すことがなくなって滑らかな変化を示すようになる（図４（ａ）参照）。こうすることにより、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３に含まれる電源トランスＴの１次巻線ＬＰ１への直流電流Ｉｄの供給を、急激な変化を生じさせることなく制御することができるようにしている。
【００３２】
次に、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３（直流変換回路）に含まれる表面実装用の電源トランスＴについて説明する。図５は、本直流安定化電源において用いられる表面実装用の電源トランスの全体構成の一実施例を示す概念図である。図５（ａ）は分解斜視図、図５（ｂ）は側面断面図を示す。
【００３３】
図５に示すように、表面実装用の電源トランスＴは上述した表面実装用のラインフィルターＬＦとほぼ同様の構成、すなわち絶縁材料（フェノール等）からなるボビンＢと、磁性体材料（フェライト等）からなる１組のドラムコアＦとで構成されている。繰り返しになるが簡単に説明すると、前記ボビンＢは、均一な外径を有する筒状の巻芯部Ｂａと該巻芯部Ｂａの両端からそれぞれの巻芯部Ｂａの径方向に突設された顎部Ｂｂとを有する略Ｉ字形状に形成される。前記顎部Ｂｂには表面実装に適した形状の端子ピンからなるリード端子Ｅが複数個植設されており（ここでは５個）、このうちのいくつかに対して前記巻芯部Ｂａに複数の巻線層に分けてそれぞれ巻き回された複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４（詳しくは後述する）の各端部が接続されるようになっている。ただし、図５（ａ）では説明を理解しやすくするために、最も内側（１層目）の巻線層を構成する巻線ＬＰ１のみを便宜的に示している。
【００３４】
前記ボビンＢは、図示のように巻芯部Ｂａ両端に形成された前記顎部Ｂｂの中央付近に開口部Ｂｃが設けられ、さらにそこから前記巻芯部Ｂａの内部に向かって空洞が形成されている。前記開口部Ｂｃ及び空洞の大きさは、少なくともドラムコアＦの中央部に設けられたコア部Ｆａ（磁芯）を嵌め込み可能な程度の大きさとなっている。他方、前記ドラムコアＦは磁性体（フェライト等）材料により略Ｅ字形状に形成されており、前記コア部Ｆａを前記開口部Ｂｃに嵌め込むことによって、２個（１対）のドラムコアＦで前記ボビンＢを挟むようにして取り付けできるようになっている。すなわち、１対のドラムコアＦのコア部Ｆａは巻芯部Ｂａに巻き回された複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４の磁芯を構成する。なお、ドラムコアＦのコア部Ｆａとコア部Ｆａとの間にスペーサ（図示せず）を挿入することによって、磁芯のギャップの調整つまりはインダクタンスの調整を行うことができるのは勿論である。
【００３５】
上記した電源トランスＴにおいては、図５（ｂ）に示すように、巻芯部Ｂａの外周に例えば銅線のような導体線を絶縁被覆膜により被覆してなる複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４がそれぞれ巻回される。これら複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４は、それぞれボビンＢの顎部Ｂｂ間で巻芯部Ｂａの径方向に重なる４つの巻線層に分けて巻き回された１次巻線ＬＰ１、帰還巻線ＬＰ２、部分共振用の共振インダクタＬＰ３、２次巻線ＬＰ４である。ここでは、１次巻線ＬＰ１は最も内側（１層目）の巻線層を構成し、２次巻線ＬＰ４は内側から２番目（２層目）の巻線層を構成し、共振インダクタＬＰ３は内側から３番目（３層目）の巻線層を構成し、帰還巻線ＬＰ２は内側から４番目（４層目）の巻線層を構成している。各巻線ＬＰ１〜ＬＰ４相互の絶縁距離は、絶縁材料からなる巻線の間に配置される層間テープＭにより法規で要求される程度に確保されている。
【００３６】
また、図５（ｂ）に示すように、例えばボビンＢの巻枠の両側にボビンＢの成形材と同材質にて段差Ｎを形成するか、または絶縁性をもった絶縁テープなどを巻くことにより段差Ｎを設けることによって、巻線の沿面距離を確保するようにするとよい。
【００３７】
ところで、電源トランスＴにおいては発熱性や絶縁性を確保しなければならない点を考慮すると、本来ならば大きなボビンＢを使用することが求められる。大きなボビンＢを使用すれば、発熱性や絶縁性を確保することは容易である。しかし、電源トランスＴを小型化／薄型化するためには、ボビンＢ自体を小型化／薄型化する必要がある。そこで、ボビンＢを小型化／薄型化した上で発熱性や絶縁性を確保しなければならない。そこで、本電源トランスＴにおいては上記したように層間テープによって絶縁性を確保することから、こうした層間テープによる絶縁性を確保しやすくするために、従来に比較して直径の細い銅線（0.12〜0.16mm）を巻線に使用している。
【００３８】
このような直径の細い巻線を多数回巻き回した場合には発熱しやすくなるが、本実施例における直流安定化電源においては既に述べたように、当該電源を構成する各回路に含まれる部品の全てをプリント基板１の片面側のみに表面実装できるようにしたことから、プリント基板１の底面側を何もない状態でほぼ平らとすることができる（図１（ｃ）参照）。そうであるならば、例えば図６に示すようにプリント基板１の底面全体を接触させるようにして当該電源を熱伝導効率のよい取り付け部材Ｕに取り付けて、当該電源で発生しうる熱を該取り付け部材Ｕによって放熱させることができることになる。したがって、電源トランスＴにおいても、取り付け部材Ｕへの本発明に係る直流安定化電源の取り付けによりその発生しうる熱を効率よく放熱させることができるようになることから、小さいボビンＢを用いて電源トランスＴを小型化／薄型化したとしても、電源トランスＴに専用の放熱部材を全く設けなくともその放熱性を確保することが容易にできることになる。
【００３９】
なお、従来に比べて小型の簡易な放熱部材（図示せず）を電源トランスＴと組み合わせて実装することにより、該放熱部材による放熱と取り付け部材Ｕによる放熱とによって、より効率的に電源トランスＴの放熱を行うようにしてもよい。また、前記取り付け部材Ｕを取り付けることなく、例えばテレビやパソコンなどの家電製品や情報装置等の熱伝導効率のよい筐体３（ケース）の一面に、前記プリント基板１の底面全体を接触させるようにして当該電源を直接取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
以上説明したように、本発明に係る直流安定化電源は、上述したラインフィルターＬＦ及び電源トランスＴ、その他の抵抗ＲやコンデンサＣやインダクタＬあるいはスイッチング素子Ｓ等の表面実装部品を組み合わせてなる、片面実装型の直流安定化電源として提供される。これにより、交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化を図ることができるようになる。すなわち、当該直流安定化電源は、プリント基板１の底面側に上記した部品及び回路配線パターンＣＰが一切存在せず、また部品装着面に取り付けられた各部品のリード線の一部が残ったままの状態とはならない。したがって、該電源を取り付ける家電製品や情報装置等の筐体が金属等の導電材であっても、従来のように間隔を空けて取り付けたり、絶縁物を挟んで取り付けたりすることなく、当該電源を取り付けることが可能となり、取り付け先の家電製品や情報装置等の小型化／薄型化にも寄与する。
【００４１】
また、本発明に係る直流安定化電源の発熱部品特には電源トランスに関し、電源トランスを放熱部材と組み合わせてプリント基板に実装しなくとも、取り付け部材（あるいは取り付け先の筐体の一面）によって電源トランスで発生される熱を効率的に放熱させるようにしたことによって、従来できなかった交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化を実現している。すなわち、電源トランスに対して専用の放熱部材を付属させる必要が全くないということは、電源トランスの表面実装化を実現でき、このことによって交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化に大きく寄与している。
【００４２】
以上、図面に基づいて実施形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態が可能であることは言うまでもない。例えば、プリント基板１の底面には、回路形成と関係ないパターン（電気的に関係のない、例えばアースやフレームグランドパターンなどのパターンなど）が形成されていてもよい。また、プリント基板１は多層基板であってもよく、その場合にも最底面には部品及び回路形成パターンを設けないかわりに、部品を実装する表面を含む前記最底面以外の各層に回路形成パターンを設けてもよい。
なお、交流電源用の直流安定化電源は上記したようなスイッチングレギュレート方式の電源に限らず、種々の方式を用いてよいことは言うまでもない。また、交流電源用の直流安定化電源は上記したような回路構成をすべて含むものに限らない。
【符号の説明】
【００４３】
１…プリント基板
２…絶縁シート
３…筐体
Ｂ…ボビン
Ｂａ…巻芯部
Ｂｂ…顎部
Ｂｃ…開口部
Ｃ…コンデンサ
ＣＫ…共振コンデンサ
ＣＰ…回路配線パターン
Ｄ…ピン端子
Ｅ…リード端子
Ｆ…ドラムコア
Ｆａ…コア部
Ｈ…貫通孔
Ｌ…インダクタ
ＬＦ…ラインフィルター
ＬＰ１〜ＬＰ４…巻線
Ｍ…層間テープ
Ｎ…段差
Ｒ…抵抗
Ｓ…スイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）
Ｓ１…入力ノイズフィルタ回路
Ｓ２…整流平滑回路
Ｓ３…ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路
Ｓ４…制御回路
Ｔ…電源トランス
Ｕ…取り付け部材
Ｚ…絶縁テープ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電源を用いて入力変動や負荷変動に影響されない安定した直流電圧（又は電流）を作り出す交流電源用（交流入力用）の直流安定化電源に関する。特に、当該電源を構成するトランスを含む多数の電子部品の全てを、プリント基板の片面側のみに表面実装した片面実装型の直流安定化電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ等）を用いた例えばテレビやパソコンなどの家電製品や情報装置等には、それらを制御するための例えばマイコン（ＩＣ）のような直流電源（直流電圧又は電流）により動作する電子装置などが内蔵されている。これら直流電源により動作する電子装置などは交流電源により入力される交流電圧（又は電流、以下同じ）をそのまま使用したのではうまく動作しないために、入力された交流電圧を例えば乾電池などのバッテリレベルの低電圧の直流電圧に変換することが直流安定化電源によって行われている。従来知られた交流電源用（交流入力用）の直流安定化電源は該電源を構成する複数の回路に含まれうる、例えば入力ノイズフィルタ（ラインフィルター等）、抵抗、コンデンサ、電源トランス、インダクタ等の電子部品や電子素子といった多数の回路構成部品（以下、単に部品と呼ぶ）がプリント基板の適宜の位置に配置されることによって構成されており、こうした直流安定化電源が上記電子装置などとともに家電製品や情報機器等に内蔵されている。
【０００３】
ここで、従来の交流電源用の直流安定化電源を図７に示す。図７は、従来知られた交流電源用の直流安定化電源の一部を示す概念図である。図７（ａ）は従来の直流安定化電源を上面から見た上面図、図７（ｂ）は従来の直流安定化電源を側面から見た側面図、図７（ｃ）は従来の直流安定化電源を底面から見た底面図である。
【０００４】
図７（ｃ）に示すように、従来知られた交流電源用の直流安定化電源においては、プリント基板１の底面側に当該直流安定化電源を構成する複数の回路（例えば、入力ノイズフィルタ回路、整流平滑回路、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路、制御回路など）を組み合わせてなる回路配線パターンＣＰを銅箔などをプリントすることによって形成し、そして図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、該回路配線パターンＣＰの所定位置に設けられた当該プリント基板１を貫通する貫通孔Ｈ（所謂スルーホール）に対してスイッチング素子Ｓ、コンデンサＣ、電源トランスＴ、ラインフィルターＬＦさらには抵抗Ｒやインダクタ（図示せず）などの各部品を、個々の部品毎にリード線からなるピン端子Ｄを半田付けすることによってプリント基板１の上面側（部品実装面）に取り付けできるようになっている。なお、図７（ｂ）から理解できるように、場合によってはプリント基板１の底面側にも部品（底面実装部品などと呼ばれる）を取り付けることもある。上記したようなピン端子Ｄを半田付けすることによってプリント基板１の片面のみに各部品を実装する例として、例えば特許文献１に記載されたものが挙げられる。
【０００５】
最近ではテレビなどに代表されるように家電製品の小型化／薄型化が進んできており、それに伴いそれらに内蔵される直流安定化電源に対しても低電圧化及び大電流化に加えて、設置場所を選ばない小型かつ薄型の電源の要望が生じている。直流安定化電源の薄型化を実現するための１つの方法としては、プリント基板に装着する各部品自体を極力薄く構成（すなわち低背化）したものを採用することが考えられるが、仮に個々の部品を薄く低背化したとしても、プリント基板底面には図７（ｂ）に示されるようにピン端子Ｄの一部がどうしても残る状態のまま各部品が取り付けられるために、このピン端子Ｄのリード部分が薄型化を妨げる要因となっていた。
【０００６】
すなわち、図７に示すような従来知られた直流安定化電源を家電製品等の機器に実際に取り付ける際には、プリント基板１の底面に近接する機器筐体の材質が金属などの導電材であると感電や漏電等を生じさせる恐れがあり、それを防ぐための安全対策として底面側に突出した状態にあるピン端子Ｄの末端部分が機器筐体３と接触することのないように、プリント基板１（詳しくはピン端子Ｄの末端）と筐体３との間に十分な間隔を確保しなければならない、あるいはプリント基板１（詳しくはピン端子Ｄの末端）と筐体３との間に絶縁シート２などの絶縁物を別途追加しなければならない（図７（ｂ）参照）。こうした絶縁性の確保は、直流安定化電源の薄型化を妨げる要因となりうる。以上のことから、上記した特許文献１や図７に示されるような、プリント基板１に設けられた貫通孔Ｈにピン端子Ｄ等を通して部品を取り付ける所謂ピン挿入方式を採用したままでは、直流安定化電源を小型化／薄型化するのは非常に難しいことが理解できるであろう。
【０００７】
ところで、一般的にはプリント基板１に部品を取り付ける技術として、プリント基板１に貫通孔Ｈ（スルーホール）を設けることなしにプリント基板表面上に部品（ただし、表面実装技術でプリント基板１に実装可能な表面実装用の部品）を取り付けることのできる表面実装技術が知られている。そこで、直流安定化電源の小型化／薄型化を実現するための他の方法として、前記表面実装技術を採用することも考えられる。
【０００８】
しかし、商用交流電源を用い入力変動や負荷変動に影響されない安定した直流電圧（又は電流）を作り出す交流電源用の直流安定化電源（所謂ＡＣ‐ＤＣコンバータ）においては、特に安全性やノイズ面などに問題が生じうることから前記表面実装技術を採用することが従来できなかった。具体的には、表面実装タイプであって薄型の（低背化された）ラインフィルターＬＦが存在しない、同じく表面実装タイプであって大きな出力容量を確保することのできる薄型の（低背化された）電源トランスＴがなかった、さらには直流安定化電源自体を薄型化することに伴って発熱しやすい部品それぞれに放熱用の金属（ヒートシンクなどの所謂放熱部材）等を取り付けることは難しいなどの問題があった。そうしたことから、上記表面実装技術を用いて小型化／薄型化した交流電源用の直流安定化電源が従来から望まれているにも関わらず、未だそうしたものは提案されていない。
【０００９】
一方、下記特許文献２においては、回路基板の両面において電源回路の一部のモジュールを構成する回路部品をそれぞれ表面実装することが示されている。しかし、特許文献２においては、一部の電源モジュールのみを回路基板の両面においてそれぞれ表面実装しているにすぎず、トランスのような大型かつ発熱する部品を含めて電源装置の回路構成要素全体を表面実装することは示していない。このように、特にトランスのような発熱量が大きい部品は、放熱部材を組み合わせて実装する必要があるため、表面実装に適するものとは思われていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2001-44620号公報
【特許文献２】特開2000-357866号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、交流電源用の直流安定化電源であって、トランスを含む当該電源を構成する部品の全てをプリント基板の片面側のみに表面実装した片面実装型の直流安定化電源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】
【００１２】
本発明に係る片面実装型の直流安定化電源は、交流／直流変換を行う交流電源用の直流安定化電源であって、トランスを含む複数の回路構成部品と、前記各回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成してなるプリント基板とを具えてなり、前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装したことを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、当該直流安定化電源を構成するトランスを含む複数の回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成し、前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装するようにした。これによると、プリント基板の片面（表面）のみに当該直流安定化電源に係る回路構成部品が集められ、もう一方の面（裏面）にはそうした回路構成部品が一切配置されていない状態に本電源を構成することができる。また、回路構成部品は表面実装技術により実装されることから、該部品と回路配線パターンとを繋ぐ端子が裏面に現れることもない。したがって、筐体との間隔を確保したり筐体との間に絶縁物を挟んだりすることなしに当該電源を直接取り付け先の家電製品や情報機器等の筐体に接触させて取り付けることができて、該取り付け先の筐体への熱伝導により当該電源で発生した熱の放熱性を確保することが簡単にできるようになる。特に、トランスにおいては専用の放熱部材を組み合わせて実装する必要がないことから、従来にないトランスの表面実装化を実現した交流電源用の直流安定化電源を提供することができることになる。
【００１４】
本発明の好ましい実施例として、前記プリント基板を取り付けるための取り付け部材を更に具備し、前記トランスは専用の放熱部材を付属しておらず、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側とは反対側の前記プリント基板の面を前記取り付け部材に接して配置することで、前記トランスからの発熱を前記取り付け部材を介して放熱させることを特徴とする。このように、取り付け部材を介して放熱を実現することで、トランスに専用の放熱部材を付属させなくともその放熱性を確保することができる。これによって、トランスの表面実装化を実現し、もって交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化に大きく寄与している。なお、取り付け部材を介して放熱を実現することをもってして、トランスに軽微な放熱部材を付属させて実装することを妨げるものではないのは勿論である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、回路配線パターンをプリント基板の片面にのみ形成するとともに、当該電源を構成するトランスを含む回路構成部品の全てを、前記回路配線パターンが形成された片面側のみに表面実装するようにしたことから、そうした回路構成部品が一切配置されていないもう一方の面をもってして当該電源で発生しうる熱を放熱させることが容易にできる。これにより、従来において放熱部材と組み合わせて実装する必要があったトランスのような発熱部材に関し、放熱を促す放熱部材を全く付随させることなく当該部品を表面実装することができることから、従来に比較して交流電源用の直流安定化電源を小型化／薄型化することができるようになる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る片面実装型の直流安定化電源の全体構成の一実施例を示す概念図であって、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は底面図である。
【図２】図１に示した直流安定化電源の等価回路の一実施例を示す回路図である。
【図３】本直流安定化電源において用いられる表面実装用のラインフィルターの全体構成の一実施例を示す概念図であって、図３（ａ）は分解斜視図、図３（ｂ）は側面断面図である。
【図４】整流平滑回路に含まれるスイッチング素子であるＭＯＳトランジスタのスイッチオン／オフ時における電圧／電流変化を示す。
【図５】本直流安定化電源において用いられる表面実装用の電源トランスの全体構成の一実施例を示す概念図であって、図５（ａ）は分解斜視図、図５（ｂ）は側面断面図である。
【図６】本直流安定化電源を取り付け部材に取り付けた状態を示す側面図である。
【図７】従来知られた交流電源用の直流安定化電源の一部を示す概念図であって、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は側面図、図７（ｃ）は底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
図１は、この発明に係る片面実装型の直流安定化電源の全体構成の一実施例を示す概念図である。図１（ａ）は本直流安定化電源を上面から見た上面図、図１（ｂ）は本直流安定化電源を側面から見た側面図、図１（ｃ）は本直流安定化電源を底面から見た底面図である。図２は、図１に示した直流安定化電源の等価回路の一実施例を示す回路図である。ただし、ここではスイッチングレギュレート方式の直流安定化電源、所謂スイッチングレギュレータを例に示している。また、図１（ｂ）では一部の部品の図示を、図２では電源トランスＴの１次巻線ＬＰ１とともに巻き回されている共振インダクタＬＰ３（後述する図５参照）の図示をそれぞれ省略している。
【００１９】
本実施例に示す直流安定化電源は、図示を省略した商用電源から供給される交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を低電圧の直流電圧（又は電流）に変換するものであり、図１から理解できるように本電源を形成する複数の回路（入力ノイズフィルタ回路Ｓ１、整流平滑回路Ｓ２、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３（直流変換回路）、制御回路Ｓ４など、図２参照）に含まれる１乃至複数の各回路構成部品（一例としてＭＯＳトランジスタＳ、コンデンサＣ、電源トランスＴ、ラインフィルターＬＦ、抵抗Ｒ、インダクタＬなど）が全てプリント基板１の片側（表面側）のみに表面実装されている。また、図１に示すように電源トランスＴなどの電気的な動作に従い発熱を伴う部品（発熱部品）については専用の放熱部材（例えばヒートシンクなど）と組み合わせられることなく、電源トランスＴなどの部品単体のみがプリント基板１に表面実装される。
【００２０】
当該プリント基板１は図７の従来例に示したようなプリント基板１を貫通する貫通孔Ｈ（スルーホール）を有しておらず、表面実装技術に従って各部品がプリント基板１の表面に実装されるよう構成されたものである。ただし、前記各部品は表面実装技術によりプリント基板１の表面に実装されるのに適した形状のリード端子Ｅを有する低背化された部品であって、図１（ｂ）に示すように、プリント基板１の底面側にリード端子Ｅが現れることがないようにしてプリント基板１の表面側のみに実装されるものである。こうした表面実装部品の詳細な説明については後述する（後述する図３又は図５参照）。
【００２１】
また、プリント基板１の部品装着面側（表面側）には上記各部品が実装されるだけでなく、図２に示すような本直流安定化電源を構成する複数の回路、例えば、ＡＣ電源ラインで発生しうるコモンモードノイズを除去するためのラインフィルターＬＦを少なくとも含んでなる入力ノイズフィルタ回路Ｓ１、入力された交流を整流して直流に変換するとともに変換後の出力を平滑にするための整流平滑回路Ｓ２、所望の大きさの直流出力を得るためのＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３（直流変換回路）、直流出力電圧を可変制御するための制御回路Ｓ４などの各回路が組み合わされてなる回路配線パターンＣＰが銅箔などをプリントすることによって形成されている。他方、図１（ｃ）に示すように、プリント基板１の底面側には回路配線パターンＣＰが形成されない。なお、前記各回路Ｓ１〜Ｓ４を利用しての交流入力から直流出力を得るための変換動作については公知であることから、ここでの詳しい説明を省略する。
【００２２】
なお、ここに示した実施例においては、整流平滑回路Ｓ２のスイッチング素子としてＭＯＳトランジスタＳにより構成されるものを示したがこれに限らず、スイッチング素子としてバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等の他の電子素子を使用できることはいうまでもない。また、スイッチング素子としては、上記したようなトランジスタを２個以上組み合わせることによって構成するようにしてもよい。
【００２３】
上述したように、本実施例に示す直流安定化電源において、プリント基板１上に表面実装される各回路Ｓ１〜Ｓ４に含まれる多数の部品は、表面実装技術でプリント基板１に実装可能な表面実装用の部品である。ＭＯＳトランジスタＳ，コンデンサＣ，抵抗Ｒ，インダクタＬなどについては従来知られた表面実装用の部品を用いればよいことから、これらについての説明は省略する。他方、表面実装技術でプリント基板１に表面実装される表面実装用の部品のうち、入力ノイズフィルタ回路Ｓ１に含まれるラインフィルターＬＦとＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３に含まれる電源トランスＴについては、従来表面実装用に適した構成のものが特には見当たらなかった。そこで、本願発明に係る直流安定化電源においては、表面実装に適した構成のラインフィルターＬＦ及び電源トランスＴを新規に採用したことから、これらについて以下説明する。
【００２４】
まず、入力ノイズフィルタ回路Ｓ１に含まれる表面実装用のラインフィルターＬＦについて説明する。図３は、本直流安定化電源において用いられる表面実装用のラインフィルターの全体構成の一実施例を示す概念図である。図３（ａ）は分解斜視図、図３（ｂ）は側面断面図を示す。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、表面実装用のラインフィルターＬＦは、絶縁材料（フェノール等）からなるボビンＢと、磁性体材料（フェライト等）からなる１組のドラムコアＦとで構成される。前記ボビンＢは、均一な外径を有する筒状の巻芯部Ｂａと該巻芯部Ｂａの両端からそれぞれの巻芯部Ｂａの径方向に突設された顎部Ｂｂとを有する略Ｉ字形状に形成されてなる。前記巻芯部Ｂａの外周には、例えば銅線のような導体線を三層の絶縁被覆膜により被覆してなる２つの巻線ＬＰ１（１次側），ＬＰ４（２次側）が所謂バイファイラ巻によって巻き回されている（つまり、巻芯部Ｂａの外周に２つの巻線ＬＰ１，ＬＰ４を併設して巻き回ししている）。
【００２６】
前記顎部Ｂｂ下部にはリード線からなるピン端子（図７参照）ではなく表面実装に適したリード端子Ｅがそれぞれ複数個植設されており（ここでは５個）、このうちのいくつかに対して前記巻芯部Ｂａに巻き回された巻線ＬＰ１,ＬＰ４のそれぞれの端部が接続されるようになっている。ここでは２個のリード端子Ｅのみに巻線ＬＰ１,ＬＰ４の端部がそれぞれ接続されており、その他のリード端子Ｅには何も接続されないことになる。
【００２７】
また、前記ボビンＢは、図示のように巻芯部Ｂａの両端に形成された前記顎部Ｂｂの中央付近に開口部Ｂｃが設けられ、さらにそこから前記巻芯部Ｂａの内部に向かって空洞が形成されている。前記開口部Ｂｃ及び空洞の大きさは、少なくともドラムコアＦのコア部Ｆａ（磁芯）を嵌め込み可能な程度の大きさとなっている。
【００２８】
前記ドラムコアＦは磁性体材料（フェライト等）により略Ｅ字形状に形成されており、中央部に形成されるコア部Ｆａを前記ボビンＢの開口部Ｂｃに嵌め込むことによって、２個（１対）のドラムコアＦで前記ボビンＢを挟むようにして取り付けできるようになっている。このように１対のドラムコアＦの各コア部ＦａがボビンＢの巻芯部Ｂａ内部に侵入するように取り付けられることによって、それぞれのコア部Ｆａは巻芯部Ｂａに巻き回された２つの巻線ＬＰ１，ＬＰ４の磁芯を構成することになる。そして、１つのボビンＢに１対のドラムコアＦを取り付ける際に、それぞれのコア部Ｆａとコア部Ｆａとの間にスペーサ（図示せず）を挿入することによって、磁芯のギャップの調整つまりはインダクタンスの調整を行うことができるようになっている。
【００２９】
なお、図３（ｂ）に示すように、１つのボビンＢに１対のドラムコアＦを取り付けた後に、ドラムコアＦの外周に沿って絶縁テープＺなどの絶縁物を巻くことによって、取り付けたドラムコアＦがボビンＢから離れないように固定するとよいことは言うまでもない。また、巻芯部Ｂａに巻き回された２つの巻線ＬＰ１，ＬＰ４を覆うように絶縁物を巻くことによって巻線止めしてもよい。
なお、上記したドラムコアＦの形状は一例であって、これに限らない。
【００３０】
ここで、ラインフィルターＬＦを上記のように構成し表面実装可能な部品とした場合には、従来のピン端子Ｄのもの（表面実装用でないもの）に比べるとノイズ特性が劣ることが実験的にわかった。具体的には、図４（ｂ）に示すように、整流平滑回路Ｓ２に含まれるＭＯＳトランジスタＳにかかる直流電圧Ｖｄｓ（図２参照）の立ち上りにどうしても大きなノイズがのってしまう。すると、ＭＯＳトランジスタＳのスイッチオン時に、ＭＯＳトランジスタＳに流入する直流電流Ｉｄ（図２参照）に矢印Ｙで示すような急激な電流変化が引き起こされることから、できる限り上記ノイズを除去したい。
【００３１】
そこで、本発明に係る直流安定化電源においては、図２に示すように、ノイズ除去のためにコンデンサＣＫ（所謂共振コンデンサ）をＭＯＳトランジスタＳに並列に接続し、該コンデンサＣＫをＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３に含まれる共振インダクタＬＰ３（後述する）ととともに組み合わせることによって部分共振化回路を構成するようにしている。こうすると、ＭＯＳトランジスタＳにかかる直流電圧Ｖｄｓの立ち上りに大きなノイズがのったとしても、前記コンデンサＣＫを設けていない場合には矢印Ｙによって示されるようにしてＭＯＳトランジスタＳのスイッチオン時に直流電流Ｉｄが急激な電流変化を示していたものが（図４（ｂ）参照）、前記コンデンサＣＫを設けることによりＭＯＳトランジスタＳのスイッチオン時に前記直流電流Ｉｄが急激な変化を示すことがなくなって滑らかな変化を示すようになる（図４（ａ）参照）。こうすることにより、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３に含まれる電源トランスＴの１次巻線ＬＰ１への直流電流Ｉｄの供給を、急激な変化を生じさせることなく制御することができるようにしている。
【００３２】
次に、ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路Ｓ３（直流変換回路）に含まれる表面実装用の電源トランスＴについて説明する。図５は、本直流安定化電源において用いられる表面実装用の電源トランスの全体構成の一実施例を示す概念図である。図５（ａ）は分解斜視図、図５（ｂ）は側面断面図を示す。
【００３３】
図５に示すように、表面実装用の電源トランスＴは上述した表面実装用のラインフィルターＬＦとほぼ同様の構成、すなわち絶縁材料（フェノール等）からなるボビンＢと、磁性体材料（フェライト等）からなる１組のドラムコアＦとで構成されている。繰り返しになるが簡単に説明すると、前記ボビンＢは、均一な外径を有する筒状の巻芯部Ｂａと該巻芯部Ｂａの両端からそれぞれの巻芯部Ｂａの径方向に突設された顎部Ｂｂとを有する略Ｉ字形状に形成される。前記顎部Ｂｂには表面実装に適した形状の端子ピンからなるリード端子Ｅが複数個植設されており（ここでは５個）、このうちのいくつかに対して前記巻芯部Ｂａに複数の巻線層に分けてそれぞれ巻き回された複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４（詳しくは後述する）の各端部が接続されるようになっている。ただし、図５（ａ）では説明を理解しやすくするために、最も内側（１層目）の巻線層を構成する巻線ＬＰ１のみを便宜的に示している。
【００３４】
前記ボビンＢは、図示のように巻芯部Ｂａ両端に形成された前記顎部Ｂｂの中央付近に開口部Ｂｃが設けられ、さらにそこから前記巻芯部Ｂａの内部に向かって空洞が形成されている。前記開口部Ｂｃ及び空洞の大きさは、少なくともドラムコアＦの中央部に設けられたコア部Ｆａ（磁芯）を嵌め込み可能な程度の大きさとなっている。他方、前記ドラムコアＦは磁性体（フェライト等）材料により略Ｅ字形状に形成されており、前記コア部Ｆａを前記開口部Ｂｃに嵌め込むことによって、２個（１対）のドラムコアＦで前記ボビンＢを挟むようにして取り付けできるようになっている。すなわち、１対のドラムコアＦのコア部Ｆａは巻芯部Ｂａに巻き回された複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４の磁芯を構成する。なお、ドラムコアＦのコア部Ｆａとコア部Ｆａとの間にスペーサ（図示せず）を挿入することによって、磁芯のギャップの調整つまりはインダクタンスの調整を行うことができるのは勿論である。
【００３５】
上記した電源トランスＴにおいては、図５（ｂ）に示すように、巻芯部Ｂａの外周に例えば銅線のような導体線を絶縁被覆膜により被覆してなる複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４がそれぞれ巻回される。これら複数の巻線ＬＰ１〜ＬＰ４は、それぞれボビンＢの顎部Ｂｂ間で巻芯部Ｂａの径方向に重なる４つの巻線層に分けて巻き回された１次巻線ＬＰ１、帰還巻線ＬＰ２、部分共振用の共振インダクタＬＰ３、２次巻線ＬＰ４である。ここでは、１次巻線ＬＰ１は最も内側（１層目）の巻線層を構成し、２次巻線ＬＰ４は内側から２番目（２層目）の巻線層を構成し、共振インダクタＬＰ３は内側から３番目（３層目）の巻線層を構成し、帰還巻線ＬＰ２は内側から４番目（４層目）の巻線層を構成している。各巻線ＬＰ１〜ＬＰ４相互の絶縁距離は、絶縁材料からなる巻線の間に配置される層間テープＭにより法規で要求される程度に確保されている。
【００３６】
また、図５（ｂ）に示すように、例えばボビンＢの巻枠の両側にボビンＢの成形材と同材質にて段差Ｎを形成するか、または絶縁性をもった絶縁テープなどを巻くことにより段差Ｎを設けることによって、巻線の沿面距離を確保するようにするとよい。
【００３７】
ところで、電源トランスＴにおいては発熱性や絶縁性を確保しなければならない点を考慮すると、本来ならば大きなボビンＢを使用することが求められる。大きなボビンＢを使用すれば、発熱性や絶縁性を確保することは容易である。しかし、電源トランスＴを小型化／薄型化するためには、ボビンＢ自体を小型化／薄型化する必要がある。そこで、ボビンＢを小型化／薄型化した上で発熱性や絶縁性を確保しなければならない。そこで、本電源トランスＴにおいては上記したように層間テープによって絶縁性を確保することから、こうした層間テープによる絶縁性を確保しやすくするために、従来に比較して直径の細い銅線（0.12〜0.16mm）を巻線に使用している。
【００３８】
このような直径の細い巻線を多数回巻き回した場合には発熱しやすくなるが、本実施例における直流安定化電源においては既に述べたように、当該電源を構成する各回路に含まれる部品の全てをプリント基板１の片面側のみに表面実装できるようにしたことから、プリント基板１の底面側を何もない状態でほぼ平らとすることができる（図１（ｃ）参照）。そうであるならば、例えば図６に示すようにプリント基板１の底面全体を接触させるようにして当該電源を熱伝導効率のよい取り付け部材Ｕに取り付けて、当該電源で発生しうる熱を該取り付け部材Ｕによって放熱させることができることになる。したがって、電源トランスＴにおいても、取り付け部材Ｕへの本発明に係る直流安定化電源の取り付けによりその発生しうる熱を効率よく放熱させることができるようになることから、小さいボビンＢを用いて電源トランスＴを小型化／薄型化したとしても、電源トランスＴに専用の放熱部材を全く設けなくともその放熱性を確保することが容易にできることになる。
【００３９】
なお、従来に比べて小型の簡易な放熱部材（図示せず）を電源トランスＴと組み合わせて実装することにより、該放熱部材による放熱と取り付け部材Ｕによる放熱とによって、より効率的に電源トランスＴの放熱を行うようにしてもよい。また、前記取り付け部材Ｕを取り付けることなく、例えばテレビやパソコンなどの家電製品や情報装置等の熱伝導効率のよい筐体３（ケース）の一面に、前記プリント基板１の底面全体を接触させるようにして当該電源を直接取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
以上説明したように、本発明に係る直流安定化電源は、上述したラインフィルターＬＦ及び電源トランスＴ、その他の抵抗ＲやコンデンサＣやインダクタＬあるいはスイッチング素子Ｓ等の表面実装部品を組み合わせてなる、片面実装型の直流安定化電源として提供される。これにより、交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化を図ることができるようになる。すなわち、当該直流安定化電源は、プリント基板１の底面側に上記した部品及び回路配線パターンＣＰが一切存在せず、また部品装着面に取り付けられた各部品のリード線の一部が残ったままの状態とはならない。したがって、該電源を取り付ける家電製品や情報装置等の筐体が金属等の導電材であっても、従来のように間隔を空けて取り付けたり、絶縁物を挟んで取り付けたりすることなく、当該電源を取り付けることが可能となり、取り付け先の家電製品や情報装置等の小型化／薄型化にも寄与する。
【００４１】
また、本発明に係る直流安定化電源の発熱部品特には電源トランスに関し、電源トランスを放熱部材と組み合わせてプリント基板に実装しなくとも、取り付け部材（あるいは取り付け先の筐体の一面）によって電源トランスで発生される熱を効率的に放熱させるようにしたことによって、従来できなかった交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化を実現している。すなわち、電源トランスに対して専用の放熱部材を付属させる必要が全くないということは、電源トランスの表面実装化を実現でき、このことによって交流電源用の直流安定化電源の小型化／薄型化に大きく寄与している。
【００４２】
以上、図面に基づいて実施形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態が可能であることは言うまでもない。例えば、プリント基板１の底面には、回路形成と関係ないパターン（電気的に関係のない、例えばアースやフレームグランドパターンなどのパターンなど）が形成されていてもよい。また、プリント基板１は多層基板であってもよく、その場合にも最底面には部品及び回路形成パターンを設けないかわりに、部品を実装する表面を含む前記最底面以外の各層に回路形成パターンを設けてもよい。
なお、交流電源用の直流安定化電源は上記したようなスイッチングレギュレート方式の電源に限らず、種々の方式を用いてよいことは言うまでもない。また、交流電源用の直流安定化電源は上記したような回路構成をすべて含むものに限らない。
【符号の説明】
【００４３】
１…プリント基板
２…絶縁シート
３…筐体
Ｂ…ボビン
Ｂａ…巻芯部
Ｂｂ…顎部
Ｂｃ…開口部
Ｃ…コンデンサ
ＣＫ…共振コンデンサ
ＣＰ…回路配線パターン
Ｄ…ピン端子
Ｅ…リード端子
Ｆ…ドラムコア
Ｆａ…コア部
Ｈ…貫通孔
Ｌ…インダクタ
ＬＦ…ラインフィルター
ＬＰ１〜ＬＰ４…巻線
Ｍ…層間テープ
Ｎ…段差
Ｒ…抵抗
Ｓ…スイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）
Ｓ１…入力ノイズフィルタ回路
Ｓ２…整流平滑回路
Ｓ３…ＤＣ‐ＤＣコンバータ回路
Ｓ４…制御回路
Ｔ…電源トランス
Ｕ…取り付け部材
Ｚ…絶縁テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流／直流変換を行う交流電源用の直流安定化電源であって、
トランスを含む複数の回路構成部品と、
前記各回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成してなるプリント基板と
を具えてなり、
前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装したことを特徴とする片面実装型の直流安定化電源。
【請求項２】
前記プリント基板を取り付けるための取り付け部材を更に具備し、
前記トランスは専用の放熱部材を付属しておらず、
前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側とは反対側の前記プリント基板の面を前記取り付け部材に接して配置することで、前記トランスからの発熱を前記取り付け部材を介して放熱させることを特徴とする請求項１に記載の片面実装型の直流安定化電源。
【請求項１】
交流／直流変換を行う交流電源用の直流安定化電源であって、
トランスを含む複数の回路構成部品と、
前記各回路構成部品を接続するためのプリント配線パターンを基板の片面にのみ形成してなるプリント基板と
を具えてなり、
前記複数の回路構成部品の全てを、前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側のみに表面実装したことを特徴とする片面実装型の直流安定化電源。
【請求項２】
前記プリント基板を取り付けるための取り付け部材を更に具備し、
前記トランスは専用の放熱部材を付属しておらず、
前記プリント配線パターンが形成された前記基板の片面側とは反対側の前記プリント基板の面を前記取り付け部材に接して配置することで、前記トランスからの発熱を前記取り付け部材を介して放熱させることを特徴とする請求項１に記載の片面実装型の直流安定化電源。
【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２０１１−４５１９６（Ｐ２０１１−４５１９６Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９１９９８（Ｐ２００９−１９１９９８）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【出願人】（５０４２１１２８９）株式会社エーダブリュ・ジャパン (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【出願人】（５０４２１１２８９）株式会社エーダブリュ・ジャパン (7)
【Ｆターム（参考）】
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