電源装置
【課題】低コスト化を図りつつ冷却性を向上させることが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】ベースプレート８における配線基板７の支持面上に、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２を設ける。風洞面Ｓｗ側（風洞１００内）を流れる冷却風の一部（冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等）が、段差加工部８１，８２（開口部８１０，８２０）を介して筐体９内（配線基板７側）へも流入するようになる。また、段差加工部８１，８２がそれぞれ、配線基板７と熱的に接続されているようにする。配線基板７上の高発熱の電気部品等により発生した熱（熱量Ｑ１，Ｑ２等）が、配線基板７から段差加工部８１，８２を介して放熱される。
【解決手段】ベースプレート８における配線基板７の支持面上に、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２を設ける。風洞面Ｓｗ側（風洞１００内）を流れる冷却風の一部（冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等）が、段差加工部８１，８２（開口部８１０，８２０）を介して筐体９内（配線基板７側）へも流入するようになる。また、段差加工部８１，８２がそれぞれ、配線基板７と熱的に接続されているようにする。配線基板７上の高発熱の電気部品等により発生した熱（熱量Ｑ１，Ｑ２等）が、配線基板７から段差加工部８１，８２を介して放熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体としてのベースプレートを用いて構成された電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置に対する空冷による冷却手法としては、ベースプレート上に空冷フィンを設けると共にこのフィンが風洞内に収まるように配置し、風洞内の冷却風によってフィンを介してベースプレート全体を冷却するようにする手法が一般的である。ただし、この手法では、電源部品全体を覆う筐体内の空気と、風洞内の冷却風とは完全に分離されている。そのため、ベースプレート自体は冷却風によって常時冷却されるものの、筐体内部では、電源部品での発熱に起因して熱がこもってしまい、相当な温度上昇が生じていた。
【０００３】
そこで、筐体の外部に冷却風を供給するためのファンを設け、このファンからの冷却風をフィン側（風洞内側）および筐体内部側（電源部品側）の両方へ分散させて供給するようにした冷却手法も提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６１３５２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２１９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１，２の手法では、ファンの配置に制限があったり、筐体の側面に冷却風を流入させるための開口を設ける必要があるため、冷却のための構造全体が複雑化し、コストアップになってしまうという問題があった。また、この手法では、筐体内部の温度上昇を十分には低減できない場合も生じていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、低コスト化を図りつつ冷却性を向上させることが可能なことが可能な電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、１または複数の高温部品を含む部品群を用いて構成された電源部と、上記部品群を搭載する回路基板と、この回路基板を支持するベースプレートとを備えると共に、このベースプレートが、上記回路基板を支持する支持面と、この支持面の反対側において外部部材としての風洞に面する風洞面と、上記支持面上において回路基板と熱的に接続されるように形成され、上記支持面側と上記風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部とを有するものである。なお、このような段差加工部としては、例えば、Ｚ曲げ部、切り起こし部または絞り部などを用いて構成することが可能である。
【０００８】
本発明の電源装置では、ベースプレートにおける回路基板の支持面上に、この支持面側と風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部が設けられていることにより、風洞面側（風洞内）を流れる冷却風の一部が、この段差加工部（具体的には、開口部もしくは切欠き部）を介して上記支持面側（回路基板側）へも流入するようになる。したがって、この流入した冷却風によって、従来と比べて簡易な構造で、電源部において発生した熱による温度上昇が抑えられる。また、上記段差加工部が回路基板と熱的に接続されていることにより、電源部において発生した熱が、回路基板から段差加工部を介して放熱される。すなわち、段差加工部を介した冷却風の流入と放熱経路とにより、従来と比べて効果的な温度上昇抑制（冷却）が簡易な構造で実現される。
【０００９】
本発明の電源装置では、上記段差加工部を、上記高温部品の搭載位置に対応して配置するようにするのが好ましい。このように構成した場合、高温部品での温度上昇が効率的に放熱されるため、より効果的な温度上昇抑制（冷却）が実現される。
【００１０】
本発明の電源装置では、上記風洞面上にフィンを設けるようにするのが好ましい。このように構成した場合、このフィンに対して風洞面上（風洞内）の冷却風が供給されることにより、フィンを介してベースプレート全体が冷却されるようになる。したがって、より効果的な温度上昇抑制（冷却）が実現される。また、この場合において、上記風洞面上におけるフィンの延在方向に沿って、複数の段差加工部を設けるようにするのが更に好ましい。あるいは、上記風洞面上における冷却風の流れる経路に沿って、複数の段差加工部を設けるようにしてもよい。このように構成した場合、冷却風の流入口と流出口とが設けられることになるため、段差加工部が１つだけ設けられている場合と比べて冷却風の流れが良くなり、更に効果的な温度上昇抑制（冷却）が実現される。
【００１１】
本発明の電源装置では、上記高温部品を、高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品とすることが可能である。また、この場合における高発熱の電気部品としては、表面実装型の部品および表面実装型以外の部品のいずれをも用いることが可能である。
【００１２】
本発明の電源装置では、上記ベースプレートを、板金加工部材を用いて構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電源装置によれば、ベースプレートにおける回路基板の支持面上に、この支持面側と風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部を設けると共に、この段差加工部が回路基板と熱的に接続されているようにしたので、この段差加工部を介した冷却風の流入と放熱経路とにより、従来と比べて効果的な放熱を簡易な構造で実現することができる。よって、低コスト化を図りつつ放熱性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置の構成を表す回路図である。
【図２】図１に示した電源装置の主要部の外観構成例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した電源装置の主要部の外観構成例を表す平面図である。
【図４】図１に示した電源装置の主要部の外観構成例を表す分解斜視図である。
【図５】実施の形態に係る電源装置の主要部等の構成例を表す模式断面図である。
【図６】実施の形態に係る電源装置の主要部等の他の構成例を表す模式断面図である。
【図７】図１に示した電源装置における基本動作を説明するための回路図である。
【図８】図７に続く基本動作を説明するための回路図である。
【図９】比較例に係る電源装置の主要部等の構成を表す模式断面図である。
【図１０】本発明の変形例に係る電源装置の主要部等の構成を表す模式断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係るベースプレートの外観構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［実施の形態］
（電源装置の回路構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係る電源装置（スイッチング電源装置）の回路構成を表すものである。このスイッチング電源装置は、高圧バッテリ１０から入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して供給される直流入力電圧Ｖinに対して電圧変換を行うことによって直流出力電圧Ｖoutを生成し、図示しない低圧バッテリに供給して負荷６を駆動するものである。すなわち、このスイッチング電源装置は、高圧の直流入力電圧Ｖinをより低圧の直流出力電圧Ｖoutに変換するＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するようになっている。
【００１７】
このスイッチング電源装置は、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられたスイッチング回路１および入力平滑コンデンサ２と、トランス３と、このトランス３の２次側に設けられた整流回路４と、この整流回路４に接続された平滑回路５とを備えている。すなわち、このスイッチング電源装置は、後述する１または複数の高温部品（高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品）を含む部品群（電気部品群および接続部品群）を用いて構成されている。
【００１８】
入力平滑コンデンサ２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２から入力された直流入力電圧Ｖinを平滑化するためのものである。
【００１９】
スイッチング回路１は、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４により構成されたフルブリッジ型の回路構成となっている。具体的には、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の一端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の一端同士が互いに接続され、これらの一端同士は、トランス３の１次側巻線（後述する１次側巻線３１）を介して互いに接続されている。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３の他端同士は１次側高圧ラインＬ１Ｈ上で互いに接続され、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の他端同士は１次側低圧ラインＬ１Ｌ上で互いに接続されている。このような構成によりスイッチング回路１では、図示しない駆動回路から供給される駆動信号に従って、直流入力電圧Ｖinを交流電圧に変換して出力するようになっている。なお、これらのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４としては、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチ素子が用いられる。
【００２０】
トランス３は、磁芯３０と、１次側巻線３１および２次側巻線３２Ａ，３２Ｂとを有している。１次側巻線３１の両端はそれぞれ、上記したようにスイッチング回路１に接続されている。２次側巻線３２Ａの一端は後述する整流ダイオード４Ａのカソードに接続され、２次側巻線３２Ｂの一端は後述する整流ダイオード４Ｂのカソードに接続され、これら２次側巻線３２Ａ，３２Ｂの他端同士は、互いに出力ラインＬＯ上の接続点Ｃ（センタタップ）に接続されている。このトランス３は、スイッチング回路１によって生成された交流電圧（トランス３の１次側に入力される交流電圧）を変圧し、一対の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂの各端部Ａ，Ｂから、互いに１８０度位相が異なる変圧された交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、１次側巻線３１と２次側巻線３２Ａ，３２Ｂとの巻数比によって定まる。
【００２１】
整流回路４は、一対の整流ダイオード４Ａ，４Ｂを用いて構成された単相全波整流型のものである。整流ダイオード４Ａのカソードは２次側巻線３２Ａの他端Ａに接続され、整流ダイオード４Ｂのカソードは２次側巻線３２Ｂの他端Ｂに接続されている。また、これら整流ダイオード４Ａ，４Ｂのアノード同士は接続点Ｄ１において互いに接続され、接地ラインＬＧに接続されている。つまり、この整流回路４はセンタタップ型のアノードコモン接続の構成となっており、トランス３の２次側から出力される変圧された交流電圧の各半波期間を、それぞれ整流ダイオード４Ａ，４Ｂによって個別に整流して出力するようになっている。
【００２２】
平滑回路５は、チョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２により構成されている。チョークコイル５１は出力ラインＬＯに挿入配置されており、一端がセンタタップＣに接続され、他端が出力ラインＬＯ上の出力端子Ｔ３に接続されている。平滑コンデンサ５２は、出力ラインＬＯ（具体的には、チョークコイル５１の他端）と接地ラインＬＧとの間に接続されている。また、接地ラインＬＧの端部には出力端子Ｔ４が設けられている。このような構成により平滑回路５では、整流回路４において整流された電圧を平滑化して直流出力電圧Ｖoutを生成し、これを出力端子Ｔ３，Ｔ４から低圧バッテリ（図示せず）に出力して給電するようになっている。
【００２３】
（電源装置の外観構成）
次に、図２〜図６を参照して、このような回路構成からなる電源装置（スイッチング電源装置）の外観構成について説明する。図２〜図６は、このスイッチング電源装置の主要部の外観構成をそれぞれ、斜視図，平面図（Ｘ−Ｙ平面図），分解斜視図，断面図（Ｙ−Ｚ断面図）で表したものである。なお、これらの図のうち、図５および図６は、断面図を模式的に表したものである。
【００２４】
図２〜図５に示したように、このスイッチング電源装置では、多層配線を有する配線基板（回路基板）７上に、上述した種々の電気部品群（回路部品群）を含む部品群が搭載されている。具体的には、この配線基板７上には主に、スイッチング回路１を構成するスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、入力平滑コンデンサ２と、トランス３を構成する磁芯３０等と、整流回路４を構成する整流ダイオード４Ａ，４Ｂと、平滑回路５を構成するチョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２とが配置されている。これらの回路部品は、配線基板７の裏面や内層（図示せず）等において、図１で示したような態様で互いに接続されている。なお、このような回路部品（電気部品）同士の接続は、例えばネジ等の接続部品（図示せず）によりなされるようになっている。
【００２５】
これらの部品群および配線基板７は、図５に示したように、以下説明するベースプレート８上において、筐体カバー９０によって全体が覆われている（ほぼ隙間なく覆われている）。これは、ベースプレート８とこの筐体カバー９０とからなる筐体９によって、外気に含まれる塵や埃等に対して電気部品群を保護するためである。
【００２６】
このスイッチング電源装置ではまた、配線基板７が、この配線基板７に対する基体としてのベースプレート８により支持（固定）されている。すなわち、ベースプレート８は、配線基板７における上記電気部品群に対して対向配置されている。このベースプレート８は、例えばアルミニウム合金（具体的には、ＪＩＳ規格におけるＡ５０５２等）などからなると共に、板金加工により作製された板金加工部材（板状部材）により構成されており、配線基板７に接続されて固定されている（一体化されている）。なお、このようなベースプレート８において、図示しない側壁面が設けられているようにしてもよい。
【００２７】
このベースプレート８はまた、上記した電気部品群を含む部品群に対する放熱材としての役割も果たすようになっている。具体的には、まず、図５に示したように、ベースプレート８における配線基板７に対する支持面の反対側（対向側）には、このベースプレート８全体を冷却するためのフィン（平板フィン）８０が、Ｚ軸方向へ向かって立設されている。また、このフィン８０は、スイッチング電源装置の外部部材としての風洞１００内に配置されるようになっている。すなわち、フィン８０は、ベースプレート８における風洞１００に面する風洞面Ｓｗ上に設けられている。この風洞１００は、例えば図５中に示した冷却風Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３のように、その中を冷却風が通る（流入および流出する）ように構成されているものである。
【００２８】
また、図４および図５に示したように、ベースプレート８における上記支持面上には、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２が（板金加工）形成されている。具体的には、ここでこれらの段差加工部８１，８２はそれぞれ、ベースプレート８の一部をＺ軸方向に折り曲げ加工されてなるＺ曲げ部により構成されている。このＺ曲げ部は、配線基板７とベースプレート８との間をネジ等の接続部品によって固定（接続）するための領域としても機能し、所定の高さを伴ってこれらの間を固定するための最も安価な手法となっている。また、ここでは図５に示したように、これら２つの段差加工部８１，８２は、風洞面Ｓｗ上におけるフィン８０の延在方向（Ｙ軸方向；冷却風の流れる方向（流れる経路））に沿って設けられている。すなわち、段差加工部８２が風洞１００内の冷却風の上流側（流入側）に設けられることにより、この段差加工部８２における開口部８２０が、後述する冷却風の流入口として機能している。一方、段差加工部８１が風洞１００内の冷却風の下流側（流出側）に設けられることにより、この段差加工部８１における開口部８１０が、後述する冷却風の流出口として機能している。なお、これらの流入口（開口部８２０）と流出口（開口部８１０）とのＺ軸上の間隔は、冷却風の流れる方向（Ｚ軸方向）の装置長さよりも短くなっていることが望ましい。これにより、冷却風が筐体９内へ流入および流出し易くなるからである。
【００２９】
このような段差加工部８１，８２はそれぞれ、図４および図５に示したように、上記支持面上において配線基板７と熱的に接続されるように配置されている。また、ここでは、これらの段差加工部８１，８２はそれぞれ、配線基板７上の部品群のうちの少なくとも１つの高温部品の搭載位置に対応して配置されている。なお、これらの段差加工部８１，８２と配線基板７または高温部品とは、例えばシリコーン樹脂等からなる熱伝導部材を介して熱的に接続されているようにしてもよい。ここで、この高温部品とは、高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品（例えば、高発熱の電気部品における電気端子に接続する接続バスバー、あるいは、高発熱の電気部品における電気端子やこの接続バスバーを段差加工部８１，８２等に固定するネジなど）のことである。また、ここで言う高発熱の電気部品とは、例えばスイッチング素子等に用いられるトランジスタや、整流素子等に用いられるダイオードなどの、いわゆるパワー半導体（電力用半導体としてのパワー半導体デバイス、パワー半導体素子等、あるいはそれらを含むモジュール）を用いた電子部品や、トランスやコイル等の部品のことである。なお、図中に示されるように、これらの高発熱の電気部品は、表面実装型の部品であっても、あるいは表面実装型以外の部品であってもよく、実装方法にはよらない。具体的には、図４および図５に示した例では、段差加工部８１は、配線基板７上におけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の搭載位置に対応して選択的に配置され、段差加工部８２は、配線基板７上における整流ダイオード４Ａ，４Ｂの搭載位置に対応して選択的に配置されている。また、段差加工部８２は、配線基板７上におけるチョークコイル５１の接続端子５１０と、この段差加工部８２との間のネジ（金属ネジ）７０によるネジ留め位置にも対応して配置されている。このようにして、端子やバスバーを段差加工部８２にネジ留めしているため、配線基板７をベースプレート８に固定するためのボス機能を、この段差加工部８２に持たせるようにすることができる。これにより、ベースプレート８上に設けるボスの個数を削減して低コスト化を図ることが可能となる。また、高温部品の端子やバスバーから、金属ネジをも介して放熱することが可能となるため、他の部品へ熱が伝わるのを抑えることができ、放熱性が更に向上するという効果も得られる。
【００３０】
なお、図４および図５では、段差加工部８１，８２が、配線基板７上におけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４および整流ダイオード４Ａ，４Ｂの搭載位置に対応して選択的に配置されているが、この場合には限られない。すなわち、例えば図６に示したように、段差加工部８１，８２が、配線基板７上におけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４および整流ダイオード４Ａ，４Ｂの搭載位置以外の領域に対応して配置されているようにしてもよい。このように配置した場合であっても、後述する配線基板７および段差加工部８１，８２を介した放熱経路は確保されるため、上記した高温部品での温度上昇もある程度抑えられるからである。
【００３１】
続いて、本実施の形態の電源装置の作用および効果について説明する。
【００３２】
（電源装置の基本動作）
最初に、図７および図８を参照して、電源装置（スイッチング電源装置）の基本動作について説明する。
【００３３】
このスイッチング電源装置では、スイッチング回路１において、入力端子Ｔ１，Ｔ２から供給される直流入力電圧Ｖinがスイッチングされて交流電圧が生成され、この交流電圧がトランス３の１次側巻線３１へ供給される。そしてトランス３ではこの交流電圧が変圧され、２次側巻線３２Ａ，３２Ｂから、変圧された交流電圧が出力される。
【００３４】
次に、整流回路４では、この変圧された交流電圧が整流ダイオード４Ａ，４Ｂによって整流される。これにより、センタタップＣ（出力ラインＬＯ）と整流ダイオード４Ａ，４Ｂの接続点Ｄ１との間に、整流出力が発生する。この整流出力は平滑回路５において平滑化され、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutとして出力される。そしてこの直流出力電圧Ｖoutは、図示しない低圧バッテリに給電されてその充電に供されると共に、負荷６が駆動される。
【００３５】
ここで、このスイッチング電源装置では、スイッチング回路１において、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオン状態になる期間と、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオン状態になる期間とが、交互に繰り返される。したがって、このスイッチング電源装置の動作をより詳細に説明すると、以下のようになる。
【００３６】
まず、図７に示したように、スイッチング回路１のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がそれぞれオフ状態になると共にスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオン状態になると、トランス３の１次側には、高圧バッテリ１０から、スイッチング素子Ｓ１、１次側巻線３１およびスイッチング素子Ｓ４を順に流れる電流（１次側ループ電流）Ｉａ１が流れる。すると、トランス３の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ現れる電圧ＶＯＡ，ＶＯＢは、整流ダイオード４Ｂに対して逆方向となる一方、整流ダイオード４Ａに対して順方向となる。このため、トランス３の２次側には、整流ダイオード４Ａから２次側巻線３２Ａ、そして出力ラインＬＯへ、出力電流Ｉｘが流れる。これにより、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷６が駆動される。
【００３７】
また、このときトランス３の２次側には、整流ダイオード４Ａ、２次側巻線３２Ａ、チョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２を順に通る電流（２次側ループ電流）Ｉａ２も流れる。これにより、出力平滑コンデンサ５２への充電（エネルギーの蓄積）が行われる。
【００３８】
一方、図８に示したように、スイッチング回路１のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフ状態になると共にスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオン状態になると、トランス３の１次側には、高圧バッテリ１０から、スイッチング素子Ｓ３、１次側巻線３１およびスイッチング素子Ｓ２を順に流れる電流（１次側ループ電流）Ｉｂ１が流れる。すると、トランス３の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ現れる電圧ＶＯＡ，ＶＯＢは、整流ダイオード４Ａに対して逆方向となる一方、整流ダイオード４Ｂに対して順方向となる。このため、トランス３の２次側には、整流ダイオード４Ｂから２次側巻線３２Ｂ、そして出力ラインＬＯへ、出力電流Ｉｘが流れる。これにより、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷６が駆動される。
【００３９】
また、このときトランス３の２次側には、整流ダイオード４Ｂ、２次側巻線３２Ｂ、チョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２を順に通る電流（２次側ループ電流）Ｉｂ２も流れる。これにより、出力平滑コンデンサ５２への充電（エネルギーの蓄積）が行われる。
【００４０】
（特徴的部分の作用）
次に、図２〜図６に加えて図９を参照して、本実施の形態の電源装置における特徴的部分の作用について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。図９は、比較例に係る従来の電源装置の主要部等の外観構成を模式断面図で表したものである。
【００４１】
（比較例）
まず、図９に示した比較例の電源装置では、本実施の形態と同様に、配線基板１０７上に、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４および整流ダイオード４Ａ，４Ｂ等の電気部品群を含む部品群が搭載されている。この配線基板１０７は、基体としてのベースレプレート１０８により支持（固定）されている。配線基板１０７および上記部品群はそれぞれ、筐体１０９により覆われている。ただし、本実施の形態の筐体９（筐体カバー９０）とは異なり、この筐体１０９の側面には開口部１０９Ａ，１０９Ｂが設けられている。また、上記したベースプレート１０８における基板１０７の搭載面とは反対側には、冷却用のフィン１０８Ａが設けられている。
【００４２】
このフィン１０８Ａは、図中の冷却風Ｗ１０１，Ｗ１０２，Ｗ１０３等が通る風洞１００内に配置され、これによりベースプレート１０８全体が冷却されるようになっている。このような風洞１００内での冷却風は、図示しないファンによって供給されている。また、上記した筐体１０９内にも、このファンから供給される冷却風（図中の冷却風Ｗ２０１，Ｗ２０２等）から、開口部１０９Ａ，１０９Ｂを介して流入する。これにより、筐体１０９内部での電気部品群における発熱による温度上昇が抑えられるようになっている。すなわち、この比較例の冷却手法では、筐体１０９の外部に冷却風を供給するためのファンを設け、このファンからの冷却風をフィン１０８Ａ側（風洞１００内側）および筐体１０９内部側（部品群側）の両方へ分散させて供給するようにしている。
【００４３】
ところが、この比較例の冷却手法では、ファンの配置に制限があったり、冷却風をフィン１０８Ａ側と筐体１０９内部との両方へ分散させる手段を設けたり、筐体１０９の側面に冷却風を流入させるための開口１０９Ａ，１０９Ｂを設けたりする必要がある。そのため、冷却のための構造全体が複雑化し、コストアップになってしまう。また、この冷却手法では、開口部１０９Ａ，１０９Ｂの形成位置や、配線基板１０７上における電気部品群の搭載位置によって、筐体１０９内部の温度上昇を十分には低減できない場合も生じ得る。
【００４４】
（本実施の形態の作用）
これに対して、本実施の形態の電源装置（スイッチング電源装置）では、図４〜図６に示したように、ベースプレート８における配線基板７の支持面上に、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２が設けられている。これにより、風洞面Ｓｗ側（風洞１００内）を流れる冷却風の一部（例えば、図５中の冷却風Ｗ１４，Ｗ１５）が、これらの段差加工部８１，８２（具体的には、開口部８１０，８２０）を介して、筐体９内（配線基板７側）へも流入するようになる。したがって、この流入した冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等によって、上記比較例と比べて簡易な構造で、配線基板７上の温度上昇（高発熱の電気部品等において発生した熱による温度上昇）が抑えられる。
【００４５】
また、本実施の形態では、このような段差加工部８１，８２がそれぞれ、配線基板７と熱的に接続されている。これにより、例えば図５に示した熱量Ｑ１，Ｑ２のように、配線基板７上の高発熱の電気部品等により発生した熱が、この配線基板７から段差加工部８１，８２を介して放熱される。このようにして、段差加工部８１，８２を介した冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等の流入と、上記した熱量Ｑ１，Ｑ２等の放熱経路とにより、上記比較例と比べて効果的な温度上昇抑制（冷却）が簡易な構造で実現される。
【００４６】
以上のように本実施の形態では、ベースプレート８における配線基板７の支持面上に、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２を設けると共に、これらの段差加工部８１，８２がそれぞれ、配線基板７と熱的に接続されているようにしたので、段差加工部８１，８２を介した冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等の流入と、上記した熱量Ｑ１，Ｑ２等の放熱経路とにより、従来と比べて効果的な温度上昇抑制（冷却）を簡易な構造で実現することができる。よって、低コスト化を図りつつ冷却性を向上させることが可能となる。
【００４７】
また、段差加工部８１，８２をそれぞれ、配線基板７上の部品群のうちの少なくとも１つの高温部品（例えば、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４や整流ダイオード４Ａ，４Ｂ等）の搭載位置に対応して配置するようにした場合には、高温部品での温度上昇が効率的に放熱されるため、より効果的な放熱を実現することができる。
【００４８】
更に、ベースプレート８における風洞面Ｓｗ上にフィン８０を設けるようにしたので、このフィン８０に対して風洞面Ｓｗ上（風洞１００内）の冷却風Ｗ１１〜Ｗ１３等が供給され、フィン８０を介してベースプレート８全体が冷却されるようになる。よって、より効果的な温度上昇抑制（冷却）を実現することができる。ただし、場合によっては、このようなフィン８０をベースプレート８上に設けないようにしてもよい。
【００４９】
加えて、風洞面Ｓｗ上におけるフィン８０の延在方向（Ｚ軸方向）に沿って、複数（２つ）の段差加工部８１，８２を設けるようにしたので、筐体９内への冷却風の流入口と流出口とが設けられることになり、段差加工部が１つだけ設けられている場合（例えば、後述する図１０に示した場合）と比べ、冷却風の流れが良くなる。よって、更に効果的な温度上昇抑制（冷却）を実現することができる。
【００５０】
［変形例］
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５１】
例えば、上記実施の形態では、図５，図６に示したように、ベースプレート８上に複数（２つ）の段差加工部８１，８２を設けるようにした場合について説明したが、段差加工部の数はこれには限られない。すなわち、例えば図１０（Ａ），（Ｂ）に模式的に示したベースプレート（板金加工部材）８Ａのように、ベースプレート８における風洞面Ｓｗ上に単一（１つ）の段差加工部８２を設けるようにしてもよい。ただし、上記実施の形態のように、冷却風の上流側および下流側のそれぞれについて、少なくとも１つずつ設けるようにするほうが望ましい。
【００５２】
また、上記実施の形態では、段差加工部８１，８２がそれぞれ、開口部８１０，８２０付きのＺ曲げ部である場合について説明したが、段差加工部の形状はこれには限られず、他の形状としてもよい。すなわち、例えば図１１（Ａ）に示したベースプレート（板金加工部材）８Ｂのように、段差加工部８３が、一対の開口部８３０Ａ，８３０Ｂ付きの切り起こし部であるようにしてもよい。あるいは、例えば図１１（Ｂ）に示したベースプレート（板金加工部材）８Ｃのように、段差加工部８４が、１または複数の開口部８４０付きの絞り部であるようにしてもよい。また、これまでは、段差加工部８１〜８４がそれぞれ、開口部付きの段差加工部である場合について説明したが、このような開口部の代わりに（開口部に加えて）、切欠き部付きの段差加工部としてもよい。
【００５３】
更に、上記実施の形態では、主に、段差加工部８１，８２に対して、部品群における高温部品の全てを対応して配置させる場合について説明したが、全ての高温部品を対応して配置させるのではなく、高温部品のうちの少なくとも１つを対応して配置させるようにすればよい。
【００５４】
加えて、上記実施の形態では、配線基板７の表面（一方側の面）上にのみ部品群が搭載されている場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば、配線基板７の表面上だけでなく、裏面（他方側の面）上にも部品群の一部が搭載されていてもよく、あるいは、部品群の一部が配線基板７に内蔵して搭載されていてもよい。そして、これらの場合においても、高温部品に対応する位置やそれ以外の領域に、段差加工部が配置されていてもよい。また、これらの場合において、配線基板７の裏面側の高温部品に対して、段差加工部を直接に熱的に接続するようにしてもよい。
【００５５】
また、これまで説明した各種の段差加工部に、ベースプレート８と配線基板７との接続位置の高さを調整するためのボス機能を併せて持たせるようにしてもよい。
【００５６】
更に、上記実施の形態では、ベースプレート８として板金加工部材を用いる場合について説明したが、このようなベースプレートとして、他のものを用いるようにしてもよい。
【００５７】
加えて、上記実施の形態では、フィン８０が平板フィン（平行平板フィン）である場合について説明したが、この場合には限られず、例えばフィン８０をピンフィンにより構成してもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、スイッチング回路１がフルブリッジ型のスイッチング回路である場合について説明したが、スイッチング回路の構成はこれには限られず、例えば、ハーフブリッジ型やプッシュプル型、フォワード型などの構成でもよい。
【００５９】
更に、上記実施の形態では、整流回路４が、センタタップ型アノードコモン接続の整流回路である場合について説明したが、整流回路の構成はこれには限られない。具体的には、例えば、アノードコモン接続ではなくカソードコモン接続のセンタタップ型でもよく、また、センタタップ型以外（例えば、ハーフブリッジ型やフォワード型、フライバック型など）の構成でもよい。また、全波整流型の整流回路ではなく、半波整流型の整流回路でもよい。
【００６０】
加えて、上記実施の形態では、直流入力電圧Ｖinを降圧することにより直流出力電圧Ｖoutを生成する降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータについて説明したが、本発明は、逆に、直流入力電圧Ｖinを昇圧することにより直流出力電圧Ｖoutを生成する昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータにも適用することが可能である。また、これらのような一方向へ出力電圧を出力するものには限られず、双方向へ出力電圧を出力可能な双方向コンバータや、多出力型のコンバータにも適用することが可能である。
【００６１】
また、上記実施の形態では、電源装置の一例としてＤＣ−ＤＣコンバータを挙げて説明したが、本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ以外の電源装置（例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣインバータなど）にも適用することが可能である。
【００６２】
更に、これまで説明した変形例等を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…高圧バッテリ、１００…風洞、１…スイッチング回路、２…入力平滑コンデンサ、３…トランス、３０…磁芯、３１…１次側巻線、３２Ａ，３２Ｂ…２次側巻線、４…整流回路、４Ａ，４Ｂ…整流ダイオード、５…平滑回路、５１…チョークコイル、５１０…接続端子、５２…出力平滑コンデンサ、６…負荷、７…配線基板（回路基板）、７０…ネジ、８，８Ａ〜８Ｃ…ベースプレート（板金加工部材）、８０…フィン（平板フィン）、８１〜８４…段差加工部、８１０，８２０，８３０Ａ，８３０Ｂ，８４０…開口部、９０…筐体カバー、９…筐体、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ａ，Ｂ…端部、Ｃ…接続点（センタタップ）、Ｄ１…接続点、Ｓ１〜Ｓ４…スイッチング素子、Ｖin…直流入力電圧、Ｖout…直流出力電圧、ＶＯＡ，ＶＯＢ…電圧、Ｉａ１，Ｉｂ１…１次側ループ電流、Ｉａ２，Ｉｂ２…２次側ループ電流、Ｉｘ…出力電流、Ｓｗ…風洞面、Ｗ１１〜Ｗ１５…冷却風、Ｑ１，Ｑ２…熱量。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体としてのベースプレートを用いて構成された電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置に対する空冷による冷却手法としては、ベースプレート上に空冷フィンを設けると共にこのフィンが風洞内に収まるように配置し、風洞内の冷却風によってフィンを介してベースプレート全体を冷却するようにする手法が一般的である。ただし、この手法では、電源部品全体を覆う筐体内の空気と、風洞内の冷却風とは完全に分離されている。そのため、ベースプレート自体は冷却風によって常時冷却されるものの、筐体内部では、電源部品での発熱に起因して熱がこもってしまい、相当な温度上昇が生じていた。
【０００３】
そこで、筐体の外部に冷却風を供給するためのファンを設け、このファンからの冷却風をフィン側（風洞内側）および筐体内部側（電源部品側）の両方へ分散させて供給するようにした冷却手法も提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６１３５２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２１９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１，２の手法では、ファンの配置に制限があったり、筐体の側面に冷却風を流入させるための開口を設ける必要があるため、冷却のための構造全体が複雑化し、コストアップになってしまうという問題があった。また、この手法では、筐体内部の温度上昇を十分には低減できない場合も生じていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、低コスト化を図りつつ冷却性を向上させることが可能なことが可能な電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、１または複数の高温部品を含む部品群を用いて構成された電源部と、上記部品群を搭載する回路基板と、この回路基板を支持するベースプレートとを備えると共に、このベースプレートが、上記回路基板を支持する支持面と、この支持面の反対側において外部部材としての風洞に面する風洞面と、上記支持面上において回路基板と熱的に接続されるように形成され、上記支持面側と上記風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部とを有するものである。なお、このような段差加工部としては、例えば、Ｚ曲げ部、切り起こし部または絞り部などを用いて構成することが可能である。
【０００８】
本発明の電源装置では、ベースプレートにおける回路基板の支持面上に、この支持面側と風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部が設けられていることにより、風洞面側（風洞内）を流れる冷却風の一部が、この段差加工部（具体的には、開口部もしくは切欠き部）を介して上記支持面側（回路基板側）へも流入するようになる。したがって、この流入した冷却風によって、従来と比べて簡易な構造で、電源部において発生した熱による温度上昇が抑えられる。また、上記段差加工部が回路基板と熱的に接続されていることにより、電源部において発生した熱が、回路基板から段差加工部を介して放熱される。すなわち、段差加工部を介した冷却風の流入と放熱経路とにより、従来と比べて効果的な温度上昇抑制（冷却）が簡易な構造で実現される。
【０００９】
本発明の電源装置では、上記段差加工部を、上記高温部品の搭載位置に対応して配置するようにするのが好ましい。このように構成した場合、高温部品での温度上昇が効率的に放熱されるため、より効果的な温度上昇抑制（冷却）が実現される。
【００１０】
本発明の電源装置では、上記風洞面上にフィンを設けるようにするのが好ましい。このように構成した場合、このフィンに対して風洞面上（風洞内）の冷却風が供給されることにより、フィンを介してベースプレート全体が冷却されるようになる。したがって、より効果的な温度上昇抑制（冷却）が実現される。また、この場合において、上記風洞面上におけるフィンの延在方向に沿って、複数の段差加工部を設けるようにするのが更に好ましい。あるいは、上記風洞面上における冷却風の流れる経路に沿って、複数の段差加工部を設けるようにしてもよい。このように構成した場合、冷却風の流入口と流出口とが設けられることになるため、段差加工部が１つだけ設けられている場合と比べて冷却風の流れが良くなり、更に効果的な温度上昇抑制（冷却）が実現される。
【００１１】
本発明の電源装置では、上記高温部品を、高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品とすることが可能である。また、この場合における高発熱の電気部品としては、表面実装型の部品および表面実装型以外の部品のいずれをも用いることが可能である。
【００１２】
本発明の電源装置では、上記ベースプレートを、板金加工部材を用いて構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電源装置によれば、ベースプレートにおける回路基板の支持面上に、この支持面側と風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部を設けると共に、この段差加工部が回路基板と熱的に接続されているようにしたので、この段差加工部を介した冷却風の流入と放熱経路とにより、従来と比べて効果的な放熱を簡易な構造で実現することができる。よって、低コスト化を図りつつ放熱性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置の構成を表す回路図である。
【図２】図１に示した電源装置の主要部の外観構成例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した電源装置の主要部の外観構成例を表す平面図である。
【図４】図１に示した電源装置の主要部の外観構成例を表す分解斜視図である。
【図５】実施の形態に係る電源装置の主要部等の構成例を表す模式断面図である。
【図６】実施の形態に係る電源装置の主要部等の他の構成例を表す模式断面図である。
【図７】図１に示した電源装置における基本動作を説明するための回路図である。
【図８】図７に続く基本動作を説明するための回路図である。
【図９】比較例に係る電源装置の主要部等の構成を表す模式断面図である。
【図１０】本発明の変形例に係る電源装置の主要部等の構成を表す模式断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係るベースプレートの外観構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［実施の形態］
（電源装置の回路構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係る電源装置（スイッチング電源装置）の回路構成を表すものである。このスイッチング電源装置は、高圧バッテリ１０から入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して供給される直流入力電圧Ｖinに対して電圧変換を行うことによって直流出力電圧Ｖoutを生成し、図示しない低圧バッテリに供給して負荷６を駆動するものである。すなわち、このスイッチング電源装置は、高圧の直流入力電圧Ｖinをより低圧の直流出力電圧Ｖoutに変換するＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するようになっている。
【００１７】
このスイッチング電源装置は、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられたスイッチング回路１および入力平滑コンデンサ２と、トランス３と、このトランス３の２次側に設けられた整流回路４と、この整流回路４に接続された平滑回路５とを備えている。すなわち、このスイッチング電源装置は、後述する１または複数の高温部品（高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品）を含む部品群（電気部品群および接続部品群）を用いて構成されている。
【００１８】
入力平滑コンデンサ２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２から入力された直流入力電圧Ｖinを平滑化するためのものである。
【００１９】
スイッチング回路１は、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４により構成されたフルブリッジ型の回路構成となっている。具体的には、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の一端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の一端同士が互いに接続され、これらの一端同士は、トランス３の１次側巻線（後述する１次側巻線３１）を介して互いに接続されている。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３の他端同士は１次側高圧ラインＬ１Ｈ上で互いに接続され、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の他端同士は１次側低圧ラインＬ１Ｌ上で互いに接続されている。このような構成によりスイッチング回路１では、図示しない駆動回路から供給される駆動信号に従って、直流入力電圧Ｖinを交流電圧に変換して出力するようになっている。なお、これらのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４としては、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチ素子が用いられる。
【００２０】
トランス３は、磁芯３０と、１次側巻線３１および２次側巻線３２Ａ，３２Ｂとを有している。１次側巻線３１の両端はそれぞれ、上記したようにスイッチング回路１に接続されている。２次側巻線３２Ａの一端は後述する整流ダイオード４Ａのカソードに接続され、２次側巻線３２Ｂの一端は後述する整流ダイオード４Ｂのカソードに接続され、これら２次側巻線３２Ａ，３２Ｂの他端同士は、互いに出力ラインＬＯ上の接続点Ｃ（センタタップ）に接続されている。このトランス３は、スイッチング回路１によって生成された交流電圧（トランス３の１次側に入力される交流電圧）を変圧し、一対の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂの各端部Ａ，Ｂから、互いに１８０度位相が異なる変圧された交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、１次側巻線３１と２次側巻線３２Ａ，３２Ｂとの巻数比によって定まる。
【００２１】
整流回路４は、一対の整流ダイオード４Ａ，４Ｂを用いて構成された単相全波整流型のものである。整流ダイオード４Ａのカソードは２次側巻線３２Ａの他端Ａに接続され、整流ダイオード４Ｂのカソードは２次側巻線３２Ｂの他端Ｂに接続されている。また、これら整流ダイオード４Ａ，４Ｂのアノード同士は接続点Ｄ１において互いに接続され、接地ラインＬＧに接続されている。つまり、この整流回路４はセンタタップ型のアノードコモン接続の構成となっており、トランス３の２次側から出力される変圧された交流電圧の各半波期間を、それぞれ整流ダイオード４Ａ，４Ｂによって個別に整流して出力するようになっている。
【００２２】
平滑回路５は、チョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２により構成されている。チョークコイル５１は出力ラインＬＯに挿入配置されており、一端がセンタタップＣに接続され、他端が出力ラインＬＯ上の出力端子Ｔ３に接続されている。平滑コンデンサ５２は、出力ラインＬＯ（具体的には、チョークコイル５１の他端）と接地ラインＬＧとの間に接続されている。また、接地ラインＬＧの端部には出力端子Ｔ４が設けられている。このような構成により平滑回路５では、整流回路４において整流された電圧を平滑化して直流出力電圧Ｖoutを生成し、これを出力端子Ｔ３，Ｔ４から低圧バッテリ（図示せず）に出力して給電するようになっている。
【００２３】
（電源装置の外観構成）
次に、図２〜図６を参照して、このような回路構成からなる電源装置（スイッチング電源装置）の外観構成について説明する。図２〜図６は、このスイッチング電源装置の主要部の外観構成をそれぞれ、斜視図，平面図（Ｘ−Ｙ平面図），分解斜視図，断面図（Ｙ−Ｚ断面図）で表したものである。なお、これらの図のうち、図５および図６は、断面図を模式的に表したものである。
【００２４】
図２〜図５に示したように、このスイッチング電源装置では、多層配線を有する配線基板（回路基板）７上に、上述した種々の電気部品群（回路部品群）を含む部品群が搭載されている。具体的には、この配線基板７上には主に、スイッチング回路１を構成するスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、入力平滑コンデンサ２と、トランス３を構成する磁芯３０等と、整流回路４を構成する整流ダイオード４Ａ，４Ｂと、平滑回路５を構成するチョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２とが配置されている。これらの回路部品は、配線基板７の裏面や内層（図示せず）等において、図１で示したような態様で互いに接続されている。なお、このような回路部品（電気部品）同士の接続は、例えばネジ等の接続部品（図示せず）によりなされるようになっている。
【００２５】
これらの部品群および配線基板７は、図５に示したように、以下説明するベースプレート８上において、筐体カバー９０によって全体が覆われている（ほぼ隙間なく覆われている）。これは、ベースプレート８とこの筐体カバー９０とからなる筐体９によって、外気に含まれる塵や埃等に対して電気部品群を保護するためである。
【００２６】
このスイッチング電源装置ではまた、配線基板７が、この配線基板７に対する基体としてのベースプレート８により支持（固定）されている。すなわち、ベースプレート８は、配線基板７における上記電気部品群に対して対向配置されている。このベースプレート８は、例えばアルミニウム合金（具体的には、ＪＩＳ規格におけるＡ５０５２等）などからなると共に、板金加工により作製された板金加工部材（板状部材）により構成されており、配線基板７に接続されて固定されている（一体化されている）。なお、このようなベースプレート８において、図示しない側壁面が設けられているようにしてもよい。
【００２７】
このベースプレート８はまた、上記した電気部品群を含む部品群に対する放熱材としての役割も果たすようになっている。具体的には、まず、図５に示したように、ベースプレート８における配線基板７に対する支持面の反対側（対向側）には、このベースプレート８全体を冷却するためのフィン（平板フィン）８０が、Ｚ軸方向へ向かって立設されている。また、このフィン８０は、スイッチング電源装置の外部部材としての風洞１００内に配置されるようになっている。すなわち、フィン８０は、ベースプレート８における風洞１００に面する風洞面Ｓｗ上に設けられている。この風洞１００は、例えば図５中に示した冷却風Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３のように、その中を冷却風が通る（流入および流出する）ように構成されているものである。
【００２８】
また、図４および図５に示したように、ベースプレート８における上記支持面上には、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２が（板金加工）形成されている。具体的には、ここでこれらの段差加工部８１，８２はそれぞれ、ベースプレート８の一部をＺ軸方向に折り曲げ加工されてなるＺ曲げ部により構成されている。このＺ曲げ部は、配線基板７とベースプレート８との間をネジ等の接続部品によって固定（接続）するための領域としても機能し、所定の高さを伴ってこれらの間を固定するための最も安価な手法となっている。また、ここでは図５に示したように、これら２つの段差加工部８１，８２は、風洞面Ｓｗ上におけるフィン８０の延在方向（Ｙ軸方向；冷却風の流れる方向（流れる経路））に沿って設けられている。すなわち、段差加工部８２が風洞１００内の冷却風の上流側（流入側）に設けられることにより、この段差加工部８２における開口部８２０が、後述する冷却風の流入口として機能している。一方、段差加工部８１が風洞１００内の冷却風の下流側（流出側）に設けられることにより、この段差加工部８１における開口部８１０が、後述する冷却風の流出口として機能している。なお、これらの流入口（開口部８２０）と流出口（開口部８１０）とのＺ軸上の間隔は、冷却風の流れる方向（Ｚ軸方向）の装置長さよりも短くなっていることが望ましい。これにより、冷却風が筐体９内へ流入および流出し易くなるからである。
【００２９】
このような段差加工部８１，８２はそれぞれ、図４および図５に示したように、上記支持面上において配線基板７と熱的に接続されるように配置されている。また、ここでは、これらの段差加工部８１，８２はそれぞれ、配線基板７上の部品群のうちの少なくとも１つの高温部品の搭載位置に対応して配置されている。なお、これらの段差加工部８１，８２と配線基板７または高温部品とは、例えばシリコーン樹脂等からなる熱伝導部材を介して熱的に接続されているようにしてもよい。ここで、この高温部品とは、高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品（例えば、高発熱の電気部品における電気端子に接続する接続バスバー、あるいは、高発熱の電気部品における電気端子やこの接続バスバーを段差加工部８１，８２等に固定するネジなど）のことである。また、ここで言う高発熱の電気部品とは、例えばスイッチング素子等に用いられるトランジスタや、整流素子等に用いられるダイオードなどの、いわゆるパワー半導体（電力用半導体としてのパワー半導体デバイス、パワー半導体素子等、あるいはそれらを含むモジュール）を用いた電子部品や、トランスやコイル等の部品のことである。なお、図中に示されるように、これらの高発熱の電気部品は、表面実装型の部品であっても、あるいは表面実装型以外の部品であってもよく、実装方法にはよらない。具体的には、図４および図５に示した例では、段差加工部８１は、配線基板７上におけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の搭載位置に対応して選択的に配置され、段差加工部８２は、配線基板７上における整流ダイオード４Ａ，４Ｂの搭載位置に対応して選択的に配置されている。また、段差加工部８２は、配線基板７上におけるチョークコイル５１の接続端子５１０と、この段差加工部８２との間のネジ（金属ネジ）７０によるネジ留め位置にも対応して配置されている。このようにして、端子やバスバーを段差加工部８２にネジ留めしているため、配線基板７をベースプレート８に固定するためのボス機能を、この段差加工部８２に持たせるようにすることができる。これにより、ベースプレート８上に設けるボスの個数を削減して低コスト化を図ることが可能となる。また、高温部品の端子やバスバーから、金属ネジをも介して放熱することが可能となるため、他の部品へ熱が伝わるのを抑えることができ、放熱性が更に向上するという効果も得られる。
【００３０】
なお、図４および図５では、段差加工部８１，８２が、配線基板７上におけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４および整流ダイオード４Ａ，４Ｂの搭載位置に対応して選択的に配置されているが、この場合には限られない。すなわち、例えば図６に示したように、段差加工部８１，８２が、配線基板７上におけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４および整流ダイオード４Ａ，４Ｂの搭載位置以外の領域に対応して配置されているようにしてもよい。このように配置した場合であっても、後述する配線基板７および段差加工部８１，８２を介した放熱経路は確保されるため、上記した高温部品での温度上昇もある程度抑えられるからである。
【００３１】
続いて、本実施の形態の電源装置の作用および効果について説明する。
【００３２】
（電源装置の基本動作）
最初に、図７および図８を参照して、電源装置（スイッチング電源装置）の基本動作について説明する。
【００３３】
このスイッチング電源装置では、スイッチング回路１において、入力端子Ｔ１，Ｔ２から供給される直流入力電圧Ｖinがスイッチングされて交流電圧が生成され、この交流電圧がトランス３の１次側巻線３１へ供給される。そしてトランス３ではこの交流電圧が変圧され、２次側巻線３２Ａ，３２Ｂから、変圧された交流電圧が出力される。
【００３４】
次に、整流回路４では、この変圧された交流電圧が整流ダイオード４Ａ，４Ｂによって整流される。これにより、センタタップＣ（出力ラインＬＯ）と整流ダイオード４Ａ，４Ｂの接続点Ｄ１との間に、整流出力が発生する。この整流出力は平滑回路５において平滑化され、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutとして出力される。そしてこの直流出力電圧Ｖoutは、図示しない低圧バッテリに給電されてその充電に供されると共に、負荷６が駆動される。
【００３５】
ここで、このスイッチング電源装置では、スイッチング回路１において、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオン状態になる期間と、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオン状態になる期間とが、交互に繰り返される。したがって、このスイッチング電源装置の動作をより詳細に説明すると、以下のようになる。
【００３６】
まず、図７に示したように、スイッチング回路１のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がそれぞれオフ状態になると共にスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオン状態になると、トランス３の１次側には、高圧バッテリ１０から、スイッチング素子Ｓ１、１次側巻線３１およびスイッチング素子Ｓ４を順に流れる電流（１次側ループ電流）Ｉａ１が流れる。すると、トランス３の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ現れる電圧ＶＯＡ，ＶＯＢは、整流ダイオード４Ｂに対して逆方向となる一方、整流ダイオード４Ａに対して順方向となる。このため、トランス３の２次側には、整流ダイオード４Ａから２次側巻線３２Ａ、そして出力ラインＬＯへ、出力電流Ｉｘが流れる。これにより、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷６が駆動される。
【００３７】
また、このときトランス３の２次側には、整流ダイオード４Ａ、２次側巻線３２Ａ、チョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２を順に通る電流（２次側ループ電流）Ｉａ２も流れる。これにより、出力平滑コンデンサ５２への充電（エネルギーの蓄積）が行われる。
【００３８】
一方、図８に示したように、スイッチング回路１のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフ状態になると共にスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオン状態になると、トランス３の１次側には、高圧バッテリ１０から、スイッチング素子Ｓ３、１次側巻線３１およびスイッチング素子Ｓ２を順に流れる電流（１次側ループ電流）Ｉｂ１が流れる。すると、トランス３の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ現れる電圧ＶＯＡ，ＶＯＢは、整流ダイオード４Ａに対して逆方向となる一方、整流ダイオード４Ｂに対して順方向となる。このため、トランス３の２次側には、整流ダイオード４Ｂから２次側巻線３２Ｂ、そして出力ラインＬＯへ、出力電流Ｉｘが流れる。これにより、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷６が駆動される。
【００３９】
また、このときトランス３の２次側には、整流ダイオード４Ｂ、２次側巻線３２Ｂ、チョークコイル５１および出力平滑コンデンサ５２を順に通る電流（２次側ループ電流）Ｉｂ２も流れる。これにより、出力平滑コンデンサ５２への充電（エネルギーの蓄積）が行われる。
【００４０】
（特徴的部分の作用）
次に、図２〜図６に加えて図９を参照して、本実施の形態の電源装置における特徴的部分の作用について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。図９は、比較例に係る従来の電源装置の主要部等の外観構成を模式断面図で表したものである。
【００４１】
（比較例）
まず、図９に示した比較例の電源装置では、本実施の形態と同様に、配線基板１０７上に、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４および整流ダイオード４Ａ，４Ｂ等の電気部品群を含む部品群が搭載されている。この配線基板１０７は、基体としてのベースレプレート１０８により支持（固定）されている。配線基板１０７および上記部品群はそれぞれ、筐体１０９により覆われている。ただし、本実施の形態の筐体９（筐体カバー９０）とは異なり、この筐体１０９の側面には開口部１０９Ａ，１０９Ｂが設けられている。また、上記したベースプレート１０８における基板１０７の搭載面とは反対側には、冷却用のフィン１０８Ａが設けられている。
【００４２】
このフィン１０８Ａは、図中の冷却風Ｗ１０１，Ｗ１０２，Ｗ１０３等が通る風洞１００内に配置され、これによりベースプレート１０８全体が冷却されるようになっている。このような風洞１００内での冷却風は、図示しないファンによって供給されている。また、上記した筐体１０９内にも、このファンから供給される冷却風（図中の冷却風Ｗ２０１，Ｗ２０２等）から、開口部１０９Ａ，１０９Ｂを介して流入する。これにより、筐体１０９内部での電気部品群における発熱による温度上昇が抑えられるようになっている。すなわち、この比較例の冷却手法では、筐体１０９の外部に冷却風を供給するためのファンを設け、このファンからの冷却風をフィン１０８Ａ側（風洞１００内側）および筐体１０９内部側（部品群側）の両方へ分散させて供給するようにしている。
【００４３】
ところが、この比較例の冷却手法では、ファンの配置に制限があったり、冷却風をフィン１０８Ａ側と筐体１０９内部との両方へ分散させる手段を設けたり、筐体１０９の側面に冷却風を流入させるための開口１０９Ａ，１０９Ｂを設けたりする必要がある。そのため、冷却のための構造全体が複雑化し、コストアップになってしまう。また、この冷却手法では、開口部１０９Ａ，１０９Ｂの形成位置や、配線基板１０７上における電気部品群の搭載位置によって、筐体１０９内部の温度上昇を十分には低減できない場合も生じ得る。
【００４４】
（本実施の形態の作用）
これに対して、本実施の形態の電源装置（スイッチング電源装置）では、図４〜図６に示したように、ベースプレート８における配線基板７の支持面上に、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２が設けられている。これにより、風洞面Ｓｗ側（風洞１００内）を流れる冷却風の一部（例えば、図５中の冷却風Ｗ１４，Ｗ１５）が、これらの段差加工部８１，８２（具体的には、開口部８１０，８２０）を介して、筐体９内（配線基板７側）へも流入するようになる。したがって、この流入した冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等によって、上記比較例と比べて簡易な構造で、配線基板７上の温度上昇（高発熱の電気部品等において発生した熱による温度上昇）が抑えられる。
【００４５】
また、本実施の形態では、このような段差加工部８１，８２がそれぞれ、配線基板７と熱的に接続されている。これにより、例えば図５に示した熱量Ｑ１，Ｑ２のように、配線基板７上の高発熱の電気部品等により発生した熱が、この配線基板７から段差加工部８１，８２を介して放熱される。このようにして、段差加工部８１，８２を介した冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等の流入と、上記した熱量Ｑ１，Ｑ２等の放熱経路とにより、上記比較例と比べて効果的な温度上昇抑制（冷却）が簡易な構造で実現される。
【００４６】
以上のように本実施の形態では、ベースプレート８における配線基板７の支持面上に、風洞面Ｓｗ側への開口部８１０，８２０付きの段差加工部８１，８２を設けると共に、これらの段差加工部８１，８２がそれぞれ、配線基板７と熱的に接続されているようにしたので、段差加工部８１，８２を介した冷却風Ｗ１４，Ｗ１５等の流入と、上記した熱量Ｑ１，Ｑ２等の放熱経路とにより、従来と比べて効果的な温度上昇抑制（冷却）を簡易な構造で実現することができる。よって、低コスト化を図りつつ冷却性を向上させることが可能となる。
【００４７】
また、段差加工部８１，８２をそれぞれ、配線基板７上の部品群のうちの少なくとも１つの高温部品（例えば、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４や整流ダイオード４Ａ，４Ｂ等）の搭載位置に対応して配置するようにした場合には、高温部品での温度上昇が効率的に放熱されるため、より効果的な放熱を実現することができる。
【００４８】
更に、ベースプレート８における風洞面Ｓｗ上にフィン８０を設けるようにしたので、このフィン８０に対して風洞面Ｓｗ上（風洞１００内）の冷却風Ｗ１１〜Ｗ１３等が供給され、フィン８０を介してベースプレート８全体が冷却されるようになる。よって、より効果的な温度上昇抑制（冷却）を実現することができる。ただし、場合によっては、このようなフィン８０をベースプレート８上に設けないようにしてもよい。
【００４９】
加えて、風洞面Ｓｗ上におけるフィン８０の延在方向（Ｚ軸方向）に沿って、複数（２つ）の段差加工部８１，８２を設けるようにしたので、筐体９内への冷却風の流入口と流出口とが設けられることになり、段差加工部が１つだけ設けられている場合（例えば、後述する図１０に示した場合）と比べ、冷却風の流れが良くなる。よって、更に効果的な温度上昇抑制（冷却）を実現することができる。
【００５０】
［変形例］
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５１】
例えば、上記実施の形態では、図５，図６に示したように、ベースプレート８上に複数（２つ）の段差加工部８１，８２を設けるようにした場合について説明したが、段差加工部の数はこれには限られない。すなわち、例えば図１０（Ａ），（Ｂ）に模式的に示したベースプレート（板金加工部材）８Ａのように、ベースプレート８における風洞面Ｓｗ上に単一（１つ）の段差加工部８２を設けるようにしてもよい。ただし、上記実施の形態のように、冷却風の上流側および下流側のそれぞれについて、少なくとも１つずつ設けるようにするほうが望ましい。
【００５２】
また、上記実施の形態では、段差加工部８１，８２がそれぞれ、開口部８１０，８２０付きのＺ曲げ部である場合について説明したが、段差加工部の形状はこれには限られず、他の形状としてもよい。すなわち、例えば図１１（Ａ）に示したベースプレート（板金加工部材）８Ｂのように、段差加工部８３が、一対の開口部８３０Ａ，８３０Ｂ付きの切り起こし部であるようにしてもよい。あるいは、例えば図１１（Ｂ）に示したベースプレート（板金加工部材）８Ｃのように、段差加工部８４が、１または複数の開口部８４０付きの絞り部であるようにしてもよい。また、これまでは、段差加工部８１〜８４がそれぞれ、開口部付きの段差加工部である場合について説明したが、このような開口部の代わりに（開口部に加えて）、切欠き部付きの段差加工部としてもよい。
【００５３】
更に、上記実施の形態では、主に、段差加工部８１，８２に対して、部品群における高温部品の全てを対応して配置させる場合について説明したが、全ての高温部品を対応して配置させるのではなく、高温部品のうちの少なくとも１つを対応して配置させるようにすればよい。
【００５４】
加えて、上記実施の形態では、配線基板７の表面（一方側の面）上にのみ部品群が搭載されている場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば、配線基板７の表面上だけでなく、裏面（他方側の面）上にも部品群の一部が搭載されていてもよく、あるいは、部品群の一部が配線基板７に内蔵して搭載されていてもよい。そして、これらの場合においても、高温部品に対応する位置やそれ以外の領域に、段差加工部が配置されていてもよい。また、これらの場合において、配線基板７の裏面側の高温部品に対して、段差加工部を直接に熱的に接続するようにしてもよい。
【００５５】
また、これまで説明した各種の段差加工部に、ベースプレート８と配線基板７との接続位置の高さを調整するためのボス機能を併せて持たせるようにしてもよい。
【００５６】
更に、上記実施の形態では、ベースプレート８として板金加工部材を用いる場合について説明したが、このようなベースプレートとして、他のものを用いるようにしてもよい。
【００５７】
加えて、上記実施の形態では、フィン８０が平板フィン（平行平板フィン）である場合について説明したが、この場合には限られず、例えばフィン８０をピンフィンにより構成してもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、スイッチング回路１がフルブリッジ型のスイッチング回路である場合について説明したが、スイッチング回路の構成はこれには限られず、例えば、ハーフブリッジ型やプッシュプル型、フォワード型などの構成でもよい。
【００５９】
更に、上記実施の形態では、整流回路４が、センタタップ型アノードコモン接続の整流回路である場合について説明したが、整流回路の構成はこれには限られない。具体的には、例えば、アノードコモン接続ではなくカソードコモン接続のセンタタップ型でもよく、また、センタタップ型以外（例えば、ハーフブリッジ型やフォワード型、フライバック型など）の構成でもよい。また、全波整流型の整流回路ではなく、半波整流型の整流回路でもよい。
【００６０】
加えて、上記実施の形態では、直流入力電圧Ｖinを降圧することにより直流出力電圧Ｖoutを生成する降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータについて説明したが、本発明は、逆に、直流入力電圧Ｖinを昇圧することにより直流出力電圧Ｖoutを生成する昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータにも適用することが可能である。また、これらのような一方向へ出力電圧を出力するものには限られず、双方向へ出力電圧を出力可能な双方向コンバータや、多出力型のコンバータにも適用することが可能である。
【００６１】
また、上記実施の形態では、電源装置の一例としてＤＣ−ＤＣコンバータを挙げて説明したが、本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ以外の電源装置（例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣインバータなど）にも適用することが可能である。
【００６２】
更に、これまで説明した変形例等を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…高圧バッテリ、１００…風洞、１…スイッチング回路、２…入力平滑コンデンサ、３…トランス、３０…磁芯、３１…１次側巻線、３２Ａ，３２Ｂ…２次側巻線、４…整流回路、４Ａ，４Ｂ…整流ダイオード、５…平滑回路、５１…チョークコイル、５１０…接続端子、５２…出力平滑コンデンサ、６…負荷、７…配線基板（回路基板）、７０…ネジ、８，８Ａ〜８Ｃ…ベースプレート（板金加工部材）、８０…フィン（平板フィン）、８１〜８４…段差加工部、８１０，８２０，８３０Ａ，８３０Ｂ，８４０…開口部、９０…筐体カバー、９…筐体、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ａ，Ｂ…端部、Ｃ…接続点（センタタップ）、Ｄ１…接続点、Ｓ１〜Ｓ４…スイッチング素子、Ｖin…直流入力電圧、Ｖout…直流出力電圧、ＶＯＡ，ＶＯＢ…電圧、Ｉａ１，Ｉｂ１…１次側ループ電流、Ｉａ２，Ｉｂ２…２次側ループ電流、Ｉｘ…出力電流、Ｓｗ…風洞面、Ｗ１１〜Ｗ１５…冷却風、Ｑ１，Ｑ２…熱量。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の高温部品を含む部品群を用いて構成された電源部と、
前記部品群を搭載する回路基板と、
前記回路基板を支持するベースプレートと
を備え、
前記ベースプレートは、
前記回路基板を支持する支持面と、
前記支持面の反対側において、外部部材としての風洞に面する風洞面と、
前記支持面上において前記回路基板と熱的に接続されるように形成され、前記支持面側と前記風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部と
を有する電源装置。
【請求項２】
前記段差加工部が、前記高温部品の搭載位置に対応して配置されている
請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記風洞面上に、フィンが設けられている
請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記風洞面上における前記フィンの延在方向に沿って、複数の段差加工部が設けられている
請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記風洞面上における冷却風の流れる経路に沿って、複数の段差加工部が設けられている
請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項６】
前記高温部品が、高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品である
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１】
１または複数の高温部品を含む部品群を用いて構成された電源部と、
前記部品群を搭載する回路基板と、
前記回路基板を支持するベースプレートと
を備え、
前記ベースプレートは、
前記回路基板を支持する支持面と、
前記支持面の反対側において、外部部材としての風洞に面する風洞面と、
前記支持面上において前記回路基板と熱的に接続されるように形成され、前記支持面側と前記風洞面側とを連通させるための開口部もしくは切欠き部を有する段差加工部と
を有する電源装置。
【請求項２】
前記段差加工部が、前記高温部品の搭載位置に対応して配置されている
請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記風洞面上に、フィンが設けられている
請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記風洞面上における前記フィンの延在方向に沿って、複数の段差加工部が設けられている
請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記風洞面上における冷却風の流れる経路に沿って、複数の段差加工部が設けられている
請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項６】
前記高温部品が、高発熱の電気部品およびそれと熱的に接続された接続部品である
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１３９６０１（Ｐ２０１１−１３９６０１Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９８１２８（Ｐ２００９−２９８１２８）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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