JPH05145266A - スイツチング電源の実装構造 - Google Patents

スイツチング電源の実装構造

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JPH05145266A
JPH05145266A JP30778491A JP30778491A JPH05145266A JP H05145266 A JPH05145266 A JP H05145266A JP 30778491 A JP30778491 A JP 30778491A JP 30778491 A JP30778491 A JP 30778491A JP H05145266 A JPH05145266 A JP H05145266A
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JP
Japan
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power supply
layer
switching power
rectifying
mounting structure
Prior art date
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Pending
Application number
JP30778491A
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English (en)
Inventor
Kiyoharu Inao
清春 稲生
Shuichi Matsuda
修一 松田
Seiji Fujita
聖二 藤田
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波でのノイズ抑制特性が良く、かつ低周
波での磁気シールドを容易に施すことのできるスイッチ
ング電源の実装構造を提供する。 【構成】 交流電流を入力して直流電流に変換する整流
平滑化回路10と、この整流平滑化回路の出力する直流
電流をスイッチングして所定電圧の直流電流を負荷側に
供給するDC−DCコンバータ部20と、これら整流平
滑化回路とDC−DCコンバータ部を搭載する金属コア
基板30と有するスイッチング電源の実装構造におい
て、金属コア基板は、電気抵抗が低く非磁性材料よりな
る非磁性層と、この非磁性層に比較して大きな電気抵抗
を有するとともに強磁性材料よりなる強磁性層を有し、
前記整流平滑化回路並びにDC−DCコンバータ部の回
路パターンを非磁性層上に設けたことを特徴とするもの
である.

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属コア基板をプリント
基板とするスイッチング電源に係り、特にEMI特性に
おいて高周波のノイズを低減し、かつ低周波の磁界シー
ルドを施せる実装構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】本出願人は、実開昭61−171258
号公報や実開昭63−138886号公報でスイッチン
グ電源の実装構造を提案している。このような装置で
は、プリント基板の材料としてガラスエポキシ樹脂など
が用いられている。また近年、金属コア基板を用いたス
イッチング電源装置が利用されている。この場合、部品
の放熱を目的として、コア金属にアルミニウムや銅など
の熱伝導のよい金属が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コア金
属に非磁性材を用いると、直流磁界や低周波磁界に対す
るシールド効果が得られないという課題があった。そこ
で、低周波磁界に対するシールド効果を高めるために、
鉄などの強磁性材料をコア金属として用いることが考え
られるが、今度はヒステリシス損が増加して電源の効率
が低下するという課題があった。
【0004】本発明はこのような課題を解決したもの
で、高周波でのノイズ抑制特性が良く、かつ低周波での
磁気シールドを容易に施すことのできるスイッチング電
源の実装構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、交流電流を入力して直流電流に変換する整
流平滑化回路10と、この整流平滑化回路の出力する直
流電流をスイッチングして所定電圧の直流電流を負荷側
に供給するDC−DCコンバータ部20と、これら整流
平滑化回路とDC−DCコンバータ部を搭載する金属コ
ア基板30と有するスイッチング電源の実装構造におい
て、前記金属コア基板は、電気抵抗が低く非磁性材料よ
りなる非磁性層と、この非磁性層に比較して大きな電気
抵抗を有するとともに強磁性材料よりなる強磁性層を有
し、前記整流平滑化回路並びにDC−DCコンバータ部
の回路パターンを非磁性層上に設けたことを特徴とする
ものである.
【0006】好ましくは、非磁性層並びに強磁性層の厚
さを、回路パターン程度の厚さとすると、これらの層を
回路パターンを製造するのと同様の方法で製造でき、都
合がよい。また、非磁性層並びに強磁性層の厚さを、そ
れぞれの表皮厚さ以上とするば、十分なシールド効果を
得ることができる。
【0007】
【作用】整流平滑化回路とDC−DCコンバータ部で
は、回路電流により磁界が発生する。非磁性層では、高
周波磁界により渦電流が流れ、しかして高周波のシール
ド効果をもたらす。また非磁性層は強磁性層よりも表面
側にあるので、強磁性層に侵入する磁界が減少して、強
磁性層でのヒステリシス損の発生を抑える。低周波磁界
は非磁性層を透過して、強磁性層にそのまま侵入する。
強磁性層は磁気抵抗が低いため侵入した磁束線が外部に
漏れるのを防止し、しかして低周波のシールド効果をも
たらす。
【0008】
【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す構成図で、(A)は
全体の配置図、(B)は金属コア基板の断面図である。
図において、金属コア基板30上には整流平滑化回路1
0とDC−DCコンバータ部20が隣接して実装されて
いる。整流平滑化回路10は公知の回路であって、ダイ
オードブリッジ回路や平滑用コンデンサを用いて商用電
源より供給される交流電流を直流化している。DC−D
Cコンバータ部20も公知回路であって、トランス22
の一次巻線n1に整流平滑化回路10で直流化された直
流電流が印可され、パワートランジスタ等のスイッチン
グ素子21によりオンオフされている。するとトランス
22の二次巻線n2にスイッチング信号が誘起されるの
で、整流器23により整流する。整流器23はアノード
端子がそれぞれ二次巻線n2の陽極側若しくはコモン側
に接続されたダイオードD1,D2よりなり、両者のカ
ソード端子は突き合わせられている。チョークコイル2
4は二次巻線n2と出力コンデンサ25のコモン側に挿
入されたもので、高周波数成分を除去する。出力コンデ
ンサ25は整流器23で整流された電流を平滑化するも
ので、負荷に直流電圧を供給する。負荷に安定な直流電
圧を供給する場合には、直流安定化回路を設ける。金属
コア基板30は、上層に非磁性層31、下層に強磁性層
32の二層構造になっている。非磁性層31にはアルミ
ニウムや銅などの電気抵抗が低く、非磁性金属材料が用
いられる。強磁性層32は鉄、ニッケル或いはフェライ
ト等の非磁性層31の材料に比較して電気抵抗が高い強
磁性材料を使用する。
【0009】図2は高周波のシールド特性の説明図であ
る。回路パターン33は非磁性層31の上に形成されて
いる。この回路パターン33に流れる回路電流i0 を中
心として高周波磁界H0 及び低周波磁界H2が発生す
る。ここで、両者の区別は周波数10〜100kHzで
行い、この区別は非磁性層31で発生する渦電流i1
より定める。高周波磁界H0 は、非磁性層31と鎖交す
ることにより渦電流i1が流れると共に、その磁界を打
ち消す方向に磁界H1 が発生する。しかして、高周波磁
界H0 と磁界H1 が互いに打ち消しあい、高周波のシー
ルド効果をもたらす。また、強磁性層32に到来する磁
界も低減されることから、ヒステリシス損の発生が抑制
される。以上は、吸収性の損失について述べたものであ
るが、反射性の損失についても、非磁性層31と強磁性
層32の多層構造とすることにより電界の反射面が増加
し、しかして反射損失によるシールド効果も増加する。
【0010】図3は低周波のシールド特性の説明図であ
る。低周波磁界H2 は、非磁性層31で発生する渦電流
1 が小さく、磁界H1 も小さい。そこで低周波磁界H
2 は非磁性層31での減衰を受けずに強磁性層32に侵
入する。強磁性層32は磁気抵抗が低いところから、低
周波磁界H2 は外部に漏れること無く強磁性層32内を
通過し、シールド効果を生ずる。
【0011】非磁性層31並びに強磁性層32の厚さ
は、少なくとも表皮の厚さ以上あることが望ましい。表
皮の厚さδは、電磁場の強さが表面の1/eとなる厚さ
を言い、次の式で表される。 δ=(2/μσω)1/2 (1) ここで、μは透磁率、σは電気伝導度、ωは電磁波の角
周波数であり、非磁性層31並びに強磁性層32の材料
についてそれぞれ定められる。一般には、回路パターン
33の厚さ程度あれば表皮の厚さδを充足することが多
いから、製造上の便宜も考慮して非磁性層31並びに強
磁性層32の厚さを回路パターン33の厚さ程度にす
る。構造的な強度を得る場合には、金属板などの上に非
磁性層31並びに強磁性層32を設けるとよい。渦電流
によるシールド効果は電気抵抗の低い導体ほど大きく、
かつ磁界の周波数が高いほど大きくなる性質がある。逆
に強磁性層32では、高透磁率材料であるため電気抵抗
が大きく、渦電流による高周波のシールド効果は低い。
また高周波での透磁率は低下するから、強磁性層32の
シールド効果は直流磁界や低周波磁界にあらわれる。
【0012】図4は金属コア基板に搭載される他のスイ
ッチング電源の構成ブロック図である。ここでは交流電
源と整流平滑化回路10との間に入力ノイズフィルタ回
路40が設けられている。入力ノイズフィルタ回路40
は、高周波スイッチングノイズが外部に伝達されるのを
防止する。
【0013】図5は本発明の変形実施例を示す構成図
で、(A)は全体の配置図、(B)は金属コア基板の断
面図である。ここでは、金属コア基板30が三層構造に
なっており、上側から非磁性層31、強磁性層32並び
に低熱抵抗層34よりなる。低熱抵抗層34はアルミニ
ウム等のような熱伝導性の良好な材料を用いる。これに
より、スイッチング電源の発熱性電子部品の熱を伝導
し、しかして電子部品の温度上昇を低く抑えることがで
きる。また三層になっているので、図1の二層構造に比
較して、反射損失によるシールド効果がよくなる。
【0014】図6は本発明の第3実施例の構成図であ
る。金属コア基板30をシールドケース50で覆ってい
る。シールドケース50は非磁性層51の単層構造にな
っており、入力ノイズフィルタ回路に対する電界シール
ド効果を高めている。このようにすると、スイッチング
電源全体が隙間なく覆われ、高周波電界のシールドが完
全に行われ、EMI特性が向上する。
【0015】図7は本発明の第4実施例の構成図であ
る。金属コア基板30をシールドケース50で覆ってい
る。シールドケース50は非磁性層51と強磁性層52
の二層構造になっており、非磁性層51が電子部品搭載
面側を向いている。このようにすると、高周波並びに低
周波の電界が金属コア基板30とシールドケース50に
より完全にシールドされ、EMI特性が図6の場合より
も更に向上する。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば非
磁性層31に発生する渦電流により高周波のシールド効
果をもたらしている。また強磁性層で空間を囲うことに
より、低周波の磁界が強磁性層を通過して外部に漏れる
磁界が少なくなり、低周波や直流磁界のシールド効果を
得ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】高周波のシールド特性の説明図である。
【図3】低周波のシールド特性の説明図である。
【図4】金属コア基板に搭載される他のスイッチング電
源の構成ブロック図である。
【図5】本発明の変形実施例を示す構成図である。
【図6】本発明の第3実施例の構成図である。
【図7】本発明の第4実装例の構成図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電流を入力して直流電流に変換する整
    流平滑化回路10と、この整流平滑化回路の出力する直
    流電流をスイッチングして所定電圧の直流電流を負荷側
    に供給するDC−DCコンバータ部20と、これら整流
    平滑化回路とDC−DCコンバータ部を搭載する金属コ
    ア基板30と有するスイッチング電源の実装構造におい
    て、 前記金属コア基板は、電気抵抗が低く非磁性材料よりな
    る非磁性層と、この非磁性層に比較して大きな電気抵抗
    を有するとともに強磁性材料よりなる強磁性層を有し、
    前記整流平滑化回路並びにDC−DCコンバータ部の回
    路パターンを非磁性層上に設けたことを特徴とするスイ
    ッチング電源の実装構造。
  2. 【請求項2】前記非磁性層並びに強磁性層の厚さを、前
    記回路パターン程度の厚さとすることを特徴とする請求
    項1記載のスイッチング電源の実装構造。
  3. 【請求項3】前記非磁性層並びに強磁性層の厚さを、そ
    れぞれの表皮厚さ以上とすることを特徴とする請求項1
    記載のスイッチング電源の実装構造。
  4. 【請求項4】請求項1記載のスイッチング電源をシール
    ドケース50で覆ったことを特徴とするスイッチング電
    源の実装構造。
JP30778491A 1991-11-22 1991-11-22 スイツチング電源の実装構造 Pending JPH05145266A (ja)

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