JPH0638300U - スイッチング電源回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング電源の実装容積や密度を変える
事なく、電気的に主回路部分と制御回路部分を分離して
遮蔽し、放射ノイズによる相互干渉を阻止することがで
き、スイッチング電源の安定動作を実現し得るスイッチ
ング電源回路基板を提供すること。 【構成】 直流入力を供給し主スイッチング素子と主ト
ランスを介して該トランスの２次側に出力を供給するス
イッチング電源における主スイッチング素子を含む主ス
イッチング回路とその制御信号回路を一枚の多層基板２
０に配置したスイッチング電源回路基板である。放射ノ
イズを受けやすい回路部分のシールドパターンを他のシ
ールドパターン部分とを、それぞれ主スイッチング回路
と制御信号回路に対向させて、かつ、電気的に絶縁独立
させて、ノイズを受けやすい回路部分のシールドパター
ンには渦電流回路が形成されない様にしてノイズ干渉を
防止させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、スイッチング電源の主回路と制御回路を同一基板内に実装する場 合の放射ノイズ対策をほどこした多層基板の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

スイッチング電源を小型化する為に、主回路と制御回路を一枚の基板で構成す ることが行われている。この場合には放射ノイズに対する対策が必要である。例 えば基板型スイッチング電源パッケージ、又は通信用負荷パッケージをトレイ内 で隣接配置するＤＣ−ＤＣコンバータ等に於いては、放射ノイズの相互干渉を防 ぐために種々の工夫が成されている。その一例としては、基板に回路パターンを 配置し、部品を実装した実装基板のパターン面（部品非実装面）にもう一枚の基 板をはり合わせ、その基板の裏面全体にシールドパターンを配置する多層基板を 用いることが多い。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、この場合には、隣接する基板同志はシールドパターンによってノイ ズ干渉を防止する事が出来るのであるが、しかし、同一基板内の主回路のスイッ チング動作によって発生するノイズ電力により誘起されるノイズ電流が、主回路 側のシールドパターンを通して制御回路側のシールドパターンにも流れ、これに よって、制御回路がノイズ干渉され動作が不安定となる等の欠点は、なお残って いる。

【０００４】 この考案は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、小型化を目的とし た高密度実装基板が、スイッチングノイズの発生源となる主回路とノイズの影響 を受けやすい制御回路が一枚の基板内に高密度で実装される場合に、スイッチン グ電源の主回路パターン面から出る放射ノイズを隣接基板のみならず自己基板内 でも干渉をおよぼさない様にシールドパターンを配置した多層基板を用い、スイ ッチング電源の実装容積や密度を変える事なく、電気的に主回路部分と制御回路 部分を分離して遮蔽し、放射ノイズによる相互干渉を阻止することができ、スイ ッチング電源の安定動作を実現し得るスイッチング電源回路基板を提供すること を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この目的に対応して、この考案のスイッチング電源回路基板は、直流入力を供 給し主スイッチング素子と主トランスを介して該トランスの２次側に出力を供給 するスイッチング電源における主スイッチング素子を含む主スイッチング回路と その制御信号回路を一枚の多層基板に配置したスイッチング電源回路基板であっ て、多層基板の一の層に回路パターンを配置し、主スイッチング回路部品と制御 信号回路部品を分離して実装配置し、多層基板の他の層に複数のシールドパター ンを配置し、複数のシールドパターンは互いに主スイッチング回路部品の位置に 対向する第１のシールドパターンと制御信号回路部品の位置に対向する第２のシ ールドパターンとを電気的に分離独立させて設け、かつ主スイッチング回路に対 応するシールドパターンは出力電圧の一つの電位と同電位とした事を特徴として いる。

【０００６】

【作用】

回路のノイズ発生源を金属のシールド板で覆う事は従来から一般に行われてい るところである。多層基板の一面にシールドパターンを設けることによっても、 外部への放射ノイズの遮蔽という目的は達成する。しかし、シールドパターンに は放射ノイズによる渦電流が流れ、これが同一基板内の他の回路部分、例えば制 御回路に干渉を与える。そこで、この考案の多層基板は放射ノイズを受けやすい 回路部分のシールドパターンを他のシールドパターン部分と電気的に絶縁独立さ せて、ノイズを受けやすい回路部分のシールドパターンには渦電流回路が形成さ れない様にしてノイズ干渉を防止させる構造である。

【０００７】

【実施例】 以下、この考案の詳細を一実施例を示す図面について説明する。図１はこの考 案の多層基板の断面図、図２はこの考案によりノイズ干渉を防止する効果のある スイッチング電源のパッケージ構成の概念図、図３及び図４は従来の多層基板と この考案の多層基板のシールドパターンに流れる放射ノイズによる渦電流の分布 を示す概念図である。

【０００８】 この考案による多層基板２０は図１に示す様に、例えばガラスエポキシの層３ の一面又は両面に第１の回路パターン４及び第２の回路パターン１１を配置して 第１の層１を形成し、もう一枚のガラスエポキシの層７の一面に第１のシールド パターン８及び第２のシールドパターン９を配置し、第２の層２とする。第１の 層１と第２の層２はシールドパターン８、９が第１の層１の回路パターン４、１ １と電気的に重ならない様にはり合わせ多層基板を構成する。

【０００９】 第１の層１の一面すなわち部品実装面Ｂには主スイッチング回路部品５及び制 御信号回路部品６を第１の回路パターン１及び第２の回路パターン１１の対応す る位置に各々グループ分けし分離して実装する。

【００１０】 一方、第２の層の裏面に配置されたシールドパターンは、主スイッチング回路 部品５がグルーピングされて実装されている部分に対向する面の第１のシールド パターン８と制御信号回路部品６がグルーピングされて実装されている部分に対 向する面の第２のシールドパターンが絶縁帯１０によって分離独立してパターン ニングされている。

【００１１】 このように構成された多層基板２０は、図２に示すスイッチング電源のパッケ ージＡ内に組込まれて使用される。

【００１２】 すなわち、スイッチング電源パッケージＡは、多層基板２０の部品実装面Ｂを 内側、シールドパターン面を外側にして配置する。

【００１３】 一方、部品実装面Ｂ側はアルミシールド板Ｅ等で覆いパッケージを構成する。

【００１４】 このように構成する事によってスイッチング電源回路は遮蔽板で覆われ、外部 に放射ノイズを出さない。

【００１５】 また、シールドパターン面Ｄは第１のシールドパターン８に対し、第２のシー ルドパターン９が絶縁帯１０によって島抜きになっている。この絶縁帯１０はシ ールド用材料が存在せず、ガラスエポキシの層が露出している部分である。

【００１６】 次に、このように構成されたスイッチング電源回路基板の作用について図３の シールドパターン面に流れる放射ノイズによる渦電流の分布を示す概念図につい て説明する。図３は従来のシールドパターンで、主回路部分で制御回路部分が一 面にパターンニングされている。

【００１７】 この場合、主回路部分で発生したスイッチングによる放射ノイズは、シールド パターン面で図の矢印の様な渦電流となって流れ、制御回路部にも流れる。この 制御回路部に流れる渦電流によって、制御回路部にノイズ干渉が起き、制御回路 動作不安定の原因となる。

【００１８】 この考案の回路基板では、図４に示す様に、制御回路部のシールドパターンが 主回路部のシールドパターンに対して島抜きに絶縁されているので、主回路部の ノイズによる渦電流は図の矢印の様に制御回路部には流れない。従って、制御回 路部はノイズ干渉を受けることはない。

【００１９】 尚、主回路部のシールドパターン（図１の第１のシールドパターン８）は電位 を安定にしておく為に、スイッチング電源の出力回路のプラス又はマイナスのい ずれかの電位にクランプしておくと、ノイズ干渉効果をより一層有利にする事が できる。

【００２０】

【考案の効果】

このようにこの考案による多層基板は、基板外面のシールドパターンを主回路 部を制御回路部に分離独立する事によって、隣接する基板の電子回路への放射ノ イズを抑制すると共に、同一基板内の制御回路等他の回路へのノイズ干渉による 不安定な動作も阻止することができる。しかもノイズ防止の為に追加構造を必要 としない為、高密度実装電源のパッケージ構造として極めて有利なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の多層基板の断面図。

【図２】この考案によりノイズ干渉効果を呈するスイッ
チング電源のパッケージ構成の概念図。

【図３】従来の多層基板のシールドパターンに流れる放
射ノイズによる渦電流分布を示す概念図。

【図４】この考案の多層基板のシールドパターンに流れ
る放射ノイズによる渦電流分布を示す概念図。

【符号の説明】

１ 第１の層 ２ 第２の層 ３ ガラスエポキシの層 ４ 第１の回路パターン ５ 主スイッチング回路部品 ６ 制御信号回路部品 ７ ガラスエポキシ ８ 第１のシールドパターン ９ 第２のシールドパターン １０ 絶縁帯 １１ 第２の回路パターン ２０ 多層基板 Ａ スイッチング電源パッケージ Ｂ 部品実装面 Ｃ 回路パターン Ｄ シールドパターン面 Ｅ アルミシールド板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 松本 健治 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)考案者 本多 政敏 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)考案者 真木 勝郎 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流入力を供給し主スイッチング素子と
   主トランスを介して該トランスの２次側に出力を供給す
   るスイッチング電源における前記主スイッチング素子を
   含む主スイッチング回路とその制御信号回路を一枚の多
   層基板に配置したスイッチング電源回路基板であって、
   前記多層基板の一の層に回路パターンを配置し、主スイ
   ッチング回路部品と制御信号回路部品を分離して実装配
   置し、前記多層基板の他の層に複数のシールドパターン
   を配置し、前記複数のシールドパターンは互いに前記主
   スイッチング回路部品の位置に対向する第１のシールド
   パターンと前記制御信号回路部品の位置に対向する第２
   のシールドパターンとを電気的に分離独立させて設け、
   かつ前記主スイッチング回路に対応するシールドパター
   ンは出力電圧の一つの電位と同電位とした事を特徴とす
   るスイッチング電源回路基板。