JPH0469059A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH0469059A
JPH0469059A JP2169790A JP16979090A JPH0469059A JP H0469059 A JPH0469059 A JP H0469059A JP 2169790 A JP2169790 A JP 2169790A JP 16979090 A JP16979090 A JP 16979090A JP H0469059 A JPH0469059 A JP H0469059A
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insulated metal
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Akira Okamura
岡村 彰
Takahisa Makino
高久 牧野
Tokuo Maeda
徳雄 前田
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50Bond wires
    • H10W72/541Dispositions of bond wires
    • H10W72/5449Dispositions of bond wires not being orthogonal to a side surface of the chip, e.g. fan-out arrangements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/754Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL

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  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は入出力間が絶縁されるコンバータ型のスイッチ
ング電源装置に関し、詳細には、2枚の絶縁金属基板上
にその1次側回路および2次側回路をそれぞれ実装した
スイッチング電源装置に関する。
(ロ)従来の技術 第6図はフライバック方式のスイッチング電源回路を示
す。
図示するスイッチング電源回路は1次巻線と2次巻線が
逆極性であって、人力VINと出力V。Ulを絶縁する
トランス丁、入力VINからトランスTに流れる電流を
制御するスイッチング・トランジスタあるいはパワーM
OSFET等のスイッチング素子Q、数十K Hzの一
定周波数であって、帰還信号によりデユーティが変更さ
れるパルスをスイッチング素子Qの制御電極に8カする
PWM回路(60)、トランスTのリーケージ・インダ
クタンスに蓄積されるエネルギーを放畠するためのスナ
バ回路(66)、スイッチング素子Qの電流をモニタし
て過電流保護を行う電流検出器(64)、電源回路の熱
暴走を防止する温度検出器(62)、トランスTの出力
電圧を整流平滑するそれぞれダイオードD3、コンデン
サC2、出力■。U□の定電圧制御および過電圧制御を
行う電圧検8器(68)、この電圧検出器(68)の出
力を絶縁帰還するホトカプラ(70)等から構成される
次に、上記構成されるスイッチング電源回路の動作を説
明する。
PWM回路(60)の出力パルスがハイレベルとなって
スイッチング素子Qがオンすると、人力VIN)ランス
Tの一次巻線−スイッチング素子Qの閉回路が形成され
てトランスTの1次巻線に1次関数的に増加する電流が
流れる。このとき、トランスTの2次巻線出力はダイオ
ードD3により阻止されるためトランスTを介する電力
の伝達は行われず、1次巻線へ供給されたエネルギーは
全てトランスT内に蓄積される。そして、PWM回路(
60)の出力パルスがローレベルとなってスイッチング
素子Qがオフすると、1次巻線に逆起電力が発生し、こ
の逆起電力に基づく2次巻線出力がダイオ−FD3を介
してコンデンサC2に充電され出力V。U□となる。
上記の動作を行うスイッチング電源回路は高効率である
ため比較的小容量のものではセラミックス等の絶縁基板
上に混成集積回路化することも可能であり、小型、軽量
化が要求される昨今の電気機器の電源装量として好適で
ある。しかしながら、セラミックス等の絶縁基板は概ね
熱伝導能が低いため、発熱量が大きい大容量のスイッチ
ング電源回路を混成集積回路化することができない問題
を有している。
(ハ)発明が解決しようとする課題 これに対して、基板として絶縁金属基板を使用してスイ
ッチング電源回路を混成集積回路化する場合には放熱の
問題は解決されるものの、安全規格によりスイッチング
電源回路の1次側回路と2次側回路を単一の金属基板上
に形成してはならないとされているため製造工程が煩雑
になる問題を有する。
また、特にスイッチング電源装置には電流容量、入出力
電圧あるいは電力容量等による極めて多数のニーズが存
在しているため、それらのいくつかのニーズに応えるた
めの開発負担は重いものとなる。
従って、本発明は回路パターン形成工程、素子実装工程
等を単一の基板を使用するものと同等に簡素化すること
ができると共に開発負担を増加させることなく多数のユ
ーザニーズに即応できる構造のスイッチング電源装置を
捉供することにある。
(勾課題を解決するための手段 本発明は斯る課題に鑑みなされたものであって、スイッ
チング電源回路の1次側回路と2次側回路を第1および
第2の絶縁金属基板上に実装し、この第1および第2の
絶縁金属基板を、2次側回路から1次側回路へ電圧信号
および過電圧信号を絶縁帰還するホトカプラにより結合
することによって、スイッチング電源回路の1次側回路
と2次側回路間の絶縁距離の問題および製造工程上の問
題を解決するものである。
また、第1の絶縁金属基板あるいは第2の絶縁金属基板
に、少なくとも1次側回路の過電流検出レベル設定用可
変抵抗、2次側回路の電圧設定用可変抵抗、あるいは過
電圧検圧レベル設定用可変抵抗の1を実装し、第1およ
び第2の絶縁金属基板の間隙を介して、あるいはケーシ
ングに形成した孔を介して、ユーザサイドにおいて、ま
た少なくとも製造の最終段階においてその抵抗調整を可
能とすることによって多数のユーザニーズに応えるもの
である。
(ホ)作用 スイッチング電源回路の1次側回路と2次側回路を格別
に実装した第1および第2の絶縁金属基板をホトカプラ
により結合することによって、体の金属基板として扱う
ことが可能になり、素子実装工程、リート固着工程等を
単一の基板のものと同等に簡素化することが可能になる
。また、2枚の金属基板をホトカプラにより結合するた
め第1および第2の絶縁金属基板距離を高精度に設定す
ることができる。
また、過電流検出レベル設定用可変抵抗、電圧設定用可
変抵抗、あるいは過電圧検出レベル設定用可変抵抗の少
なくとも1の抵抗調整を可能にしたため、規格変更に即
応することができる。
(へ)実施例 初めに、本発明のスイッチング電源装置の外形並びに構
造の概要を第4図および第5図を参照して説明する。な
お、本発明のスイッチング電源装置には従来例の説明の
項で説明1したスイッチング電源回路を含む任意のコン
バータ型スイッチング電源回路が使用できるため回路構
成の説明は省略する。
第4図を参照すると、本発明のスイッチング電源装置は
絶縁トランス(外部接続されるため図示されない)によ
り分離される1次側および2次側回路をそれぞれに実装
した2枚の混成集積回路基板(20)(20)、2枚の
混成集積回路基板(20)(20>のそれぞれの−周辺
端から導出されるリード(56)(58)、2枚の混成
集積回路基板(20)(20)を結合するホトカプラ(
50)および全体として枠形状であって、サーフ、ンと
称されるスペーサのガイドとなる段部(12)を備える
ケーシング(10)で示されている。
2枚の混成集積回路基板(20)(20)は同一平面上
に所定間隔離間配置され、その周辺端はケーシング(1
0)の段部に接着シート等を使用して固着される。混成
集積回路基板(20)(20)に実装されるスイッチン
グ電源回路の1次側および2次側回路は混成集積回路基
板(20) (20)とケーシング(10)により形成
される独立の封止空間にそれぞれ配置され、それら回路
とトランスとの結合はリード(56)(58)を介して
行われる。また、2次側回路から1次側回路への電圧並
びに過電圧信号の帰還はホトカプラ(50)により行わ
れる。なお、このホトカプラ(50)が配置されるn8
領域は図示しないカバにより封止される。
この第4図に示したスイッチング電源装置においては、
その可変抵抗素子(52)の抵抗調整は第1および第2
の混成集積回路基板(20)(20)の基板間隙を介し
て行われるため、例えば放熱器へ取り付けた後の抵抗調
整は不可能である。これに対して、第5図に示す実施例
はケーシング(10)に可変抵抗素子(52)の抵抗調
整のための孔(14)が形成されており、随時の抵抗調
整が可能である。
次に、本発明の特徴をより明らかにするため実施例の製
造工程を説明する。
第1図Aは回路部品を実装して混成集積回路基板とする
直前の回路基板の平面図を示す、なお、第1図Bはその
I−1線断面図である。
金属基板(20)にはアルミニウム等の厚さ0゜5mm
〜3mmの金属基板が使用され、第1図Aに図示される
ように、その中央部の矩形の捨孔(24)と共に矩形に
プレス打ち抜きされる。
アルミニウムが使用される場合にはこの後陽極酸化処理
により酸化膜が形成され、厚さ18μm〜35μmの銅
箔と厚さ約35μmのポリイミド系あるいはエボ牛シ系
の絶縁樹脂層(26)の積層体が貼着される。そしてこ
の銅箔を所定の形状にエツチングして回路パターン(2
8)、外部リードのためのバッド(30)(32)、ホ
トカプラ(50)のためのパッド(34)、可変抵抗素
子のための)<フド(36)等が形成される。
第2図を参照すると、上記のようにして完成された回路
基板にスイッチング電源回路を構成するスイッチング素
子(40)、PWM回路(42)、過電流検出回路(4
4)、ダイオ−1’ (46)、過電圧検出回路(48
)等の集積回路、あるいは抵抗、コンデンサ等の素子が
チップ形状で実装される。バラ)” (34)には矩形
の捨孔(24)を跨ぐようにしてホトカプラ(50)が
固着され、パッド(30) (32)にはリード(56
)(58)が半田固着される。可変抵抗素子(52)は
ディンプ型あるいはトリマ型等任意の型の表面実装用の
可変抵抗素子が使用され、必要に応じてケーシング(1
0)に孔を形成するか、捨孔(24)を介して調整可能
なような配置で固着される。
この可変抵抗素子(52)の抵抗調整がユーザサイドで
可能な構造、あるいは少なくとも混成集積回路装置の製
造の最後の段階で抵抗調整が可能な構造を採用すること
によって、本発明のスイッチング電源装置は極めて多数
のユーザニーズに即応することができる。この後、ワイ
ヤボンディングにより所定の電極と回路パターンとが接
続される。
これらの実装工程および前記した回路パターンエツチン
グ工程は単一の基板を使用する混成集積回路装置の製造
と同様に行われる。
次いで、素子実装およびリード(46)の固着が完了し
た混成集積回路基板(20(20’)の捨孔の左右の回
路基板を接続しているブリッジ(22)およびリードフ
レーム(54)がプレス打ち抜きにより除去されて、ホ
トカプラ(50)のみにより結合される2枚の混成集積
回路基板として完成する(第3図参照)、なお、2枚の
混成集積回路基板(20)(20)の間隔はホトカプラ
(50)の固着により固定されるため、後の製造工程に
おいても安全規格により定められる基板間隔が保証され
る。
(ト)発明の効果 以上述へたように本発明によれば、 (1)絶縁金属基板を使用するため放熱特性が良好であ
り、大容量のスイッチング電源装置に対応できる。
(2)スイッチング電源回路の1次側回路と2次側回路
が完全に分離されるため安全規格が満たされるにもかか
わらず、エツチング、実装工程等を単一の基板処理と同
等に簡素化することができる。
(3)過電流検出レベル設定用可変抵抗、電圧設定用可
変抵抗、あるいは過電圧検比レベル設定用可変抵抗の少
なくと61の抵抗調整を可能にしたため、多数のユーザ
ニーズに即応できる。
(4)捨孔を形成した単一基板に対して回路)<ターン
が形成されるため、それぞれの基板に形成されるリード
のパッドおよびホトカプラのパッドが整合する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の一実施例の製造工程を説明
する図であって、第1図Aは実施例に使用される回路基
板の平面図、第1図BはそのI−■線断面図、第2図A
は回路素子を実装した混成集積回路基板の平面図、第2
図BはそのI−1線断面図、第3図は完成混成集積回路
基板の平面図、第4図は実施例の斜視図、第5図は変形
例の斜視図、第6図は一般的なスイッチング電源回路の
回路図。 (10)・−ケーシング、(12)・−サーコン ガイ
ド、 (20)・・・混成集積回路基板、 (22)・
ブリッジ、 (24L−・捨孔、 (28)・・・回路
パターン、(30)(32ン(34)(36)・・パッ
ド。 畠願人三洋電機株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)スイッチング電源回路の1次側回路を構成するス
    イッチング素子、このスイッチング素子の動作を制御す
    る回路等の複数の回路素子を実装した第1の絶縁金属基
    板と、 スイッチング電源回路の2次側回路を構成するダイオー
    ド、過電圧検出回路等の複数の回路素子を実装した第2
    の絶縁金属基板と、 第1および第2の絶縁金属基板を同一平面上で所定間隔
    で離間結合し、スイッチング電源回路の2次側回路から
    1次側回路へ電圧信号および過電圧信号を絶縁帰還する
    ホトカプラと、 前記第1および第2の絶縁金属基板に実装されたスイッ
    チング電源回路の1次側回路および2次側回路を独立に
    封止する空間を備えたケーシングとからなり、 第1の絶縁金属基板あるいは第2の絶縁金属基板には少
    なくとも1次側回路の過電流検出レベル設定用可変抵抗
    、2次側回路の電圧設定用可変抵抗、あるいは過電圧検
    出レベル設定用可変抵抗の1が実装され、ケーシングに
    はその可変抵抗に対応する位置が露出するよう孔が形成
    されることを特徴とするスイッチング電源装置。 (2)前記第1および第2の絶縁金属基板が矩形の捨孔
    を形成した単一の絶縁金属基板のブリッジを切断して形
    成されることを特徴とする請求項1記載のスイッチング
    電源装置。(3)前記捨孔の幅が所要の絶縁規格を満た
    す大きさに設定されることを特徴とする請求項2記載の
    スイッチング電源装置。 (4)前記第1および第2の絶縁金属基板から導出され
    るリードがブリッジの切断による前記単一の絶縁金属基
    板の分離前にその一周辺端に固着されることを特徴とす
    る請求項2記載のスイッチング電源装置。
JP2169790A 1990-06-29 1990-06-29 スイッチング電源装置 Expired - Lifetime JPH072014B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10285907A (ja) * 1997-04-10 1998-10-23 Toshiba Corp 電力変換装置
JPH11177169A (ja) * 1997-12-15 1999-07-02 Meidensha Corp パルス電源
JP2009232637A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Rohm Co Ltd スイッチ制御装置及びこれを用いたモータ駆動装置
US9633984B2 (en) 2015-03-13 2017-04-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor module

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US10204891B2 (en) 2015-03-13 2019-02-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor module

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