專利名稱：電源裝置、使用該電源裝置的電源系統(tǒng)及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子線路的安裝結(jié)構(gòu)、電源裝置、電源系統(tǒng)和電子裝置。
背景技術(shù)：
在電源裝置和電源系統(tǒng)中，功率利用系數(shù)是極其重要的性能。
功率利用系數(shù)是電源裝置或電源系統(tǒng)的輸入電力和輸出電力之比，未到達輸出端的電力在電源內(nèi)主要以熱量的形式損耗掉。所以，若功率利用系數(shù)低，則電源的發(fā)熱量大，所以，在作為負荷的電子線路等中不能有益地使用，則浪費損失的電力多，在電源裝置和電源系統(tǒng)中需要冷卻的結(jié)構(gòu)和機構(gòu)，價格提高，體積增大，而且消耗風機等冷卻用的電力，包括風機等在內(nèi)的電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)進一步降低。若功率利用系數(shù)高，則成為低發(fā)熱、低成本、小體積的優(yōu)良電源裝置、電源系統(tǒng)。進而也有助于節(jié)省能源，防止地球變暖。
另一方面，向半導(dǎo)體電路內(nèi)供給電力的電源裝置或電源系統(tǒng)，輸出電壓逐年下降，所以功率利用系數(shù)降低。半導(dǎo)體電路由于高性能化和高集成用的加工技術(shù)的微細化，所以電源耐壓降低。因此，半導(dǎo)體電路的電源電壓降低。但是由于高集成化或高速動作化，所以消耗電流出現(xiàn)增大的趨勢，其結(jié)果，同類的半導(dǎo)體電路消耗功率大致一定，電源電壓降低，消耗電流出現(xiàn)增大趨勢。由于半導(dǎo)體的這種發(fā)展趨勢，所以，半導(dǎo)體電路用的電源裝置或電源系統(tǒng)的輸出電壓降低。電源裝置一般若使輸出電流保持一定，使輸出電壓降低，則當然使輸出電力降低，但由于發(fā)熱量變化不大，所以功率利用系數(shù)降低。這樣，半導(dǎo)體電路中使用的電源裝置或電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)逐年下降。
過去，為了提高電源裝置和電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)，或者為了阻止功率利用系數(shù)的降低，開發(fā)了各種技術(shù)。任一技術(shù)也都是降低電源損耗或發(fā)熱的技術(shù)。
開關(guān)電源裝置的技術(shù)與以前的技術(shù)壓降型電源裝置相比，使功率利用系數(shù)大幅度提高。該開關(guān)電源裝置技術(shù)已出版了許多書籍，被人們廣泛了解。如今面向半導(dǎo)體電路的電源大部分都是開關(guān)電源裝置。
已開發(fā)了零電壓開關(guān)等技術(shù)，用于防止在開關(guān)電源裝置中產(chǎn)生開關(guān)損耗。由于半導(dǎo)體靜電電容充放電等而產(chǎn)生開關(guān)損耗。但若把能量存儲到線圈中，按照適當?shù)捻樞蚝投〞r來進行開關(guān)，則能夠在開關(guān)元件上所加電壓為零的狀態(tài)下進行開關(guān)，能夠消除開關(guān)損耗。這是零電壓開關(guān)技術(shù)。此外，也開發(fā)了零電流開關(guān)技術(shù)。
并且，為了減少開關(guān)電源裝置的整流電路部分的損耗，開發(fā)了同步整流電路技術(shù)。過去，開關(guān)電源裝置在制作交流進行整流的電路中，在整流部分內(nèi)大都采用半導(dǎo)體二極管。半導(dǎo)體二極管雖然是通過電流，但順向電壓降為0.5V到1V，所以，大電流輸出的電源裝置中，有時其發(fā)熱成為問題。把該整流元件置換成場效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor，以下稱為FET)等，與交流電力或變換器同步地進行整流動作，是同步整流電路技術(shù)。其結(jié)果，整流元件的電極間產(chǎn)生的電壓降例如為0.1V，與過去的二極管相比，發(fā)熱量大幅度減少。并且，該電壓降由FET的導(dǎo)通電阻決定，所以與通過電流成正比，因此，當電源的輸出電流小時發(fā)熱量?。划斴敵鲭娏鞔髸r發(fā)熱量大，實現(xiàn)適應(yīng)于電源的性質(zhì)。其結(jié)果，若與上述零電壓開關(guān)技術(shù)等相結(jié)合，則開關(guān)電源的損耗的大部分，除了控制電路的小的工作電力外，均為歐姆損耗，即開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻、變壓器等的線圈電阻、布線電阻等電阻成分造成的損耗。
為了減小電阻成分，有一種使用金屬板等厚的布線材料的技術(shù)。如專利公報2002-345245所述，該技術(shù)是大電流的布線路徑或者主電流路徑中使用金屬板或匯流條。因為開關(guān)電源裝置是電子線路，所以，大都是采用把零件布置在印刷線路板上進行連接的結(jié)構(gòu)。構(gòu)成印刷線路板的布線材料部分通常由薄的銅箔構(gòu)成，所以電阻大，當流過大電流時，發(fā)熱量大。因此，在流過大電流的主電流路徑上采用厚的布線材料金屬板或者匯流條，這樣來減小電阻，減小發(fā)熱量，提高電源裝置或電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)專利公報2002-345245，通過在變壓器和安裝零件上部之間用厚的金屬板進行連接，從而減小了電阻，提高了功率利用系數(shù)。
對現(xiàn)有技術(shù)用圖3進行說明。印刷線路板18上安裝變壓器11和半導(dǎo)體器件15。變壓器11的線圈引出部12連接在金屬板狀的電極部件13上，該金屬板狀的電極器件13連接在半導(dǎo)體器件15的端子14上。半導(dǎo)體器件15的其他端子連接在印刷線路板18上的布線圖形16上，連接在輸出端子17上。也就是說，在變壓器11和半導(dǎo)體器件15之間進行連接的布線利用金屬板狀的電極部件13來實現(xiàn)，在半導(dǎo)體器件15和輸出端子17之間進行連接的布線利用布線圖形16來實現(xiàn)。
在此例中，布線圖形16是銅制的，尺寸為厚35μm，寬10mm，長50mm，這種印刷線路板采用通常的尺寸時，其布線電阻約為2.5mΩ。另一方面，金屬板狀的電極部件13，當厚1mm、寬度10mm、長度50mm時，電阻約為0.mΩ。所以，布線的合計值約為2.6mΩ?，F(xiàn)若考慮所有的布線均為印刷線路板上的布線圖形的情況，則對變壓器11和半導(dǎo)體器件15進行連接的布線也是印刷線路板上的布線圖形，所以存在2個電阻約為2.5mΩ的布線圖形，合計約為5mΩ。所以，現(xiàn)有技術(shù)是把布線圖形的一邊置換成金屬板狀的電極部件，這樣把合計電阻減小到2.6Ωm，也就是說，使合計電阻減小一半。一般，在流過相同電流的情況下，發(fā)熱量與電阻值成正比。若流過50A電流，則5mΩ的布線的發(fā)熱量約為12.5W。2.6mΩ的布線的發(fā)熱量約為6.5W，大致減少一半。
這樣，該現(xiàn)有技術(shù)的效果是與布線有關(guān)的電阻和發(fā)熱量減少一半。
而且，該結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件15的端子14和金屬板狀電極部件13的連接不是在印刷線路板18上，而是在外面，所以不能夠用通常的印刷線路板的制造工藝來進行裝配，但是，如果用手工操作來進行焊接等，那么，與自動裝配相比成本提高，不過，在技術(shù)上容易實施。
如以上所述，過去為了提高電源裝置和電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)一直在進行技術(shù)開發(fā)。
在電源系統(tǒng)和電子線路中，尤其在低電壓下進行大電流輸出的電子電路中有時希望進一步提高功率利用系數(shù)。若輸出電流大，則發(fā)熱量大，并且，若輸出電壓低，則即使相同的電流也是輸出電力小，相對來說，發(fā)熱損耗而浪費丟失的電力增多，所以，功率利用系數(shù)低，為防止此現(xiàn)象等，有時要求進一步提高功率利用系數(shù)。近幾年由于半導(dǎo)體工作電壓降低，所以，這種要求很迫切。
由于現(xiàn)有技術(shù)的開發(fā)，所以電源裝置或電源系統(tǒng)的損耗大部分是電阻成分造成的。該電阻成分主要有開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻，變壓器等的線圈電阻、布線電阻等。其中，有時希望減少布線電阻等電阻成分。
尤其，近幾年，構(gòu)成電源裝置的電子器件的性能逐年提高，電阻成分減少，布線電阻所占的比例增大，有時達到電阻成分的1/3左右，所以減小布線電阻已很重要。
并且，由于半導(dǎo)體的工作電壓降低，所以，電源裝置的變動和誤差的允許值減小，對減小布線中流過電流時所產(chǎn)生的電壓降的要求也日益迫切。
再者，為了降低成本等，采用布線電阻小的安裝結(jié)構(gòu)，有時為了降低成本等要求利用通常的印刷線路板制造工藝來進行裝配。也就是說，有時需要不依賴手工操作等的能自動裝配的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明電子線路的安裝結(jié)構(gòu)，在印刷線路板上作為電流路徑而具有多個匯流條的，該多個匯流條具有按預(yù)定間隔布置成大致平行的部分，而且，該多個匯流條并行部分的寬度大于上述預(yù)定間隔；在該多個匯流條并行的部分，該多個匯流條用布線圖形連接。
并且，本發(fā)明開關(guān)電源裝置的特征在于，以輸出電壓2V以下、輸出電流100A以上的方式制作在印刷線路板上的開關(guān)電源裝置中，具有使功率利用系數(shù)達到70％以上的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，電子線路的安裝結(jié)構(gòu)、電源裝置、電子線路板或者電源系統(tǒng)，具有減小布線部分的合計電阻、也減小發(fā)熱量的效果。并且，電源裝置或電源系統(tǒng)，具有把功率利用系數(shù)提高到70％以上的效果。


圖1是第1實施例的圖。
圖2是第2實施例的圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)的說明圖。
圖4是本發(fā)明的概念圖。
圖5是本發(fā)明的概念圖。
圖6是第3實施例的圖。
圖7是第4實施例的圖。
圖8是第5實施例的圖。
圖9是表示圖4的具體安裝結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖10是表示圖4的具體安裝結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖11是發(fā)熱量的曲線圖。
圖12是功率利用系數(shù)的曲線圖。
圖13是改變輸出電壓時的功率利用系數(shù)的曲線圖。
圖14是改變半導(dǎo)體并聯(lián)數(shù)時的功率利用系數(shù)的曲線圖。
圖15是適用本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的電路圖的一例。
具體實施例方式
以下利用實施例，詳細說明本發(fā)明。
1、第1實施例圖1是本發(fā)明的第1實施例，是電子線路的安裝結(jié)構(gòu)，更詳細地說是電源電路的安裝結(jié)構(gòu)。
在印刷線路板36上安裝變壓器21、匯流條26、27、33、半導(dǎo)體器件31、32等，變壓器21的線圈引出部22具有多個銷端子形狀，通過穿通孔23、布線圖形24、多個穿通孔25，與匯流條26相連接。匯流條26具有多個銷端子形狀，通過穿通孔28、布線圖形29、穿通孔30、半導(dǎo)體器件31、印刷線路板內(nèi)層的布線圖形(無圖示)與匯流條33相連接。匯流條33經(jīng)過布線圖形34與輸出端子35相連接。
從變壓器21到匯流條27、半導(dǎo)體器件32、匯流條33的路徑也是同樣的結(jié)構(gòu)。
匯流條是指不是印刷線路板的結(jié)構(gòu)，其目的是利用獨立的金屬板來使電流通過的零件。
在該結(jié)構(gòu)中，匯流條26、27、33的厚度為2mm，寬度為10mm，長度為100mm，電阻約為0.1mΩ。匯流條26和匯流條33布置成平行狀，間隔L為10mm，平行部分的寬度W為50mm。于匯流條26和匯流條33之間的布線圖形具有大致寬W長L的平面尺寸，更具體地說是厚度35μm、寬50mm、長10mm，電阻根據(jù)計算為0.1mΩ。但實際上為了與半導(dǎo)體器件31相連接，布線圖形具有復(fù)雜的形狀，所以電阻約為0.2mΩ。因此，匯流條26、匯流條33和位于其中間的布線的合計電阻約為0.4mΩ。
并且，變壓器21的線圈引出部22是板狀的，利用多個穿通孔或端子來與印刷線路板相連接。所以是匯流條結(jié)構(gòu)。該線圈引出部22和匯流條26布置成平行狀，間隔為5mm，平行部分的長度為25mm。位于線圈引出部22和匯流條26之間的布線圖形具有大致寬5mm、長25mm的平面尺寸，更具體地說是厚度35μm，寬度25mm，長度5mm，電阻大致為0.1mΩ。所以，從變壓器21的線圈引出部22到匯流條33的布線的合計電阻約為0.5mΩ。
在該布線部分上，即合計電阻為0.4～0.5mΩ的布線部分上，流過50A電流時的發(fā)熱量為0.75W～1W。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，布線電阻的合計約為2.6mΩ，所以，在本實施例中，布線的電阻合計約為0.4mΩ～0.5mΩ，減小到了1/6～1/5。發(fā)熱量也同樣減小了。
并且，匯流條26、27、33和變壓器21的線圈引出部22等具有銷端子結(jié)構(gòu)，以插入到穿通孔內(nèi)的形式與印刷線路板相連接，形狀和連接方法與通常的插入型電子器件相同。所以，能夠利用通常的印刷線路板的制造工藝來進行裝配，能夠自動裝配，因此，制造成本低。通常，自動裝配與手工操作裝配相比較，成本約為1/10，所以，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，關(guān)于該匯流條或金屬板狀的電極部件的裝配部分，用本實施例的裝配成本能夠降低到約1/10。
當然，把連接端子的結(jié)構(gòu)從銷形狀分別更改成為相應(yīng)的端子的形狀，這樣，也很容易采用平面安裝、平面連接以及其他連接方法的結(jié)構(gòu)，而不采用插入到穿通孔內(nèi)的形式。并且，從多個端子形狀中選用連續(xù)的、即與匯流條或金屬板的厚度相比，長度或者寬度較大的連接端子的形狀，也能夠?qū)崿F(xiàn)減小連接部電阻、抑制布線電阻使其降低的初期目的。
在本實施例中，匯流條的平行部分形狀和布線圖形的形狀大致上是一致的，但是，無此必要，重要的是布線圖形較小，例如寬度窄，或者增大，例如有許多倍，或者被分割為多個部分，也能夠使流過電流的部分即在布線圖形上匯流條的平行部分的部分，相對于流過電流的方向來說寬度較大，較短，這樣一來，能夠達到布線電阻小、發(fā)熱量小的目的。
在本實施例中，提出了對電源裝置的實施例。當然，能夠在所有的電子線路中實施。由于具有降低電阻的效果。所以在處理大電流的部分內(nèi)實施是有效的，因此，在電子線路的電源布線部分、供電部分、受電部分、分配部分等實施，能夠發(fā)揮效果。
2、第2實施例圖2是本發(fā)明的第2實施例，是電子線路的安裝結(jié)構(gòu)，更詳細地說是電源電路的安裝結(jié)構(gòu)。
該第2實施例具有與上述第1實施例相同的結(jié)構(gòu)，但也有不同點。以下敘述不同點。
變壓器51的次級線圈是1匝，具有板狀的次級線圈，次級線路和引出部形成一體。該引出部具有多個銷狀端子，所以具有匯流條結(jié)構(gòu)，這些端子插入焊接在穿通孔53內(nèi)，與印刷線路板71上的布線圖形54相連接。匯流條56在中途安裝磁芯61，這部分成為電感，形成開關(guān)電源裝置所需的平滑濾波器用的電感器。匯流條57也是同樣的形狀。
在該第2實施例中，大電流的路徑是第1組從變壓器51經(jīng)過匯流條56而到達輸出端子66上的路徑、以及從變壓器51經(jīng)過匯流條57而到達輸出端子70的路徑。第2組是從變壓器51經(jīng)過匯流條56、半導(dǎo)體器件59、匯流條64而到達輸出端子68上的路徑、以及從變壓器51經(jīng)過匯流條57、半導(dǎo)體器件60、匯流條64而到達輸出端子68上的路徑。
在第1組布線中，變壓器51的線圈引出部是板狀，它借助于多個穿通孔或端子而連接到印刷線路板上，所以，是匯流條結(jié)構(gòu)。該線圈引出部和匯流條56布置成平行狀態(tài)，間隔為5mm，平行部分的長度為25mm。位于該線圈引出部和匯流條56之間的布線圖形具有大約寬5mm、長25mm的平面尺寸，更具體地說是厚35μm、寬25mm、長5mm，所以電阻大約為0.1mΩ。并且，匯流條本身，把電感器部分也包括在內(nèi)是厚度2mm，寬10mm、長150mm，電阻約為0.15mΩ。包括匯流條57在內(nèi)的電流路徑的結(jié)構(gòu)也相同。所以，第1組的布線合計電阻分別約為0.25mΩ。
在第2組布線中，位于變壓器51的線圈引出部和匯流條56之間的布線圖形54的電阻，如已敘述的那樣，大約為0.1mΩ。匯流條本身厚2mm、寬10mm、長100mm，電阻約為0.1mΩ。布線圖形58等、匯流條56和匯流條64布置成平行狀態(tài)，間隔L為10mm，平行部分的寬度W為50mm。位于匯流條56和匯流條64之間的布線圖形具有大致為寬W長L的平面面積，更具體地說，為厚35μm、寬50mm、長10mm，因為形狀復(fù)雜，所以電阻為0.2mΩ。并且，匯流條64為厚2mm、寬10mm、長100mm，電阻約為0.1mΩ。包括匯流條57在內(nèi)的電流路徑的結(jié)構(gòu)也相同。所以，該第2組布線的合計電阻約為0.5mΩ。
這樣，在該第2實施例中，大電流路徑布線的合計電阻為0.25mΩ～0.5mΩ。用現(xiàn)有技術(shù)時，布線電阻的合計約為2.6mΩ，所以在本實施例中，與現(xiàn)有技術(shù)相比，合計電阻降低到1/10～1/5。
在以上的電源電路的安裝結(jié)構(gòu)中，能夠減小布線電阻的原因是布線采用了比印制線路板的布線銅箔厚得多的匯流條，如厚度為2mm；對多個匯流條進行連接的印刷線路板的布線圖形，其形狀是寬度大于長度。其模樣的概念圖是圖4和圖5。
在圖4和圖5中，匯流條80和81布置成平行狀態(tài)，平行部分是間隔為L，寬度為W，利用印刷線路板上的布線圖形82來進行連接。布線圖形82也大致是寬度W、長度L。箭頭表示電流的流動方向。匯流條采用相對較厚的金屬板等，設(shè)計成低電阻。布線圖形82位于印刷線路板上。所以用薄的銅箔來形成。設(shè)計成寬度較大，長度較短，即可減小電阻。在此，如果利用匯流條和布線圖形來使電流的流動方向大致上形成直角，那么，能夠使兩者進行連接。
這樣，本發(fā)明的技術(shù)，其特征在于基本概念是使連接多個匯流條的布線圖形具有寬度大于長度的結(jié)構(gòu)。
因為上述情況是基本概念，所以，布線圖形也可以不是矩形，而是梯形及其他形狀，匯流條也不必嚴格平行，也可以不是直線，如果布線圖形在電流流動方向上寬度大于長度，那么可以達到目的。
并且，如第1和第2實施例所述，該布線圖形也可用于連接半導(dǎo)體器件，所以，也可以進行分割。也就是說，大致上平行布置的匯流條，平行的部分的寬度大于間隔，該平行的部分，如果利用布線圖形來連接兩個匯流條，那么不管布線圖形的細微形狀如何，以及有無分割，均能夠達到目的。
圖9和圖10是具體的安裝結(jié)構(gòu)例。在兩個圖中，匯流條80和匯流條81布置成平行狀態(tài)，平行部分的寬度尺寸大于間隔尺寸。在該平行部分上布置印刷線路板的布線圖形83和84，與各匯流條相連接。在布線圖形83和84上連接半導(dǎo)體器件86。
圖9的半導(dǎo)體器件86用3個端子插入了2個二極管。二極管的陽極端子連接在布線圖形83上的電極A上；二極管的陰極端子連接在布線圖形84上的電極K上。從整體上看，電流的路徑是從匯流條80流入到布線圖形83，通過半導(dǎo)體器件86從布線圖形84到達匯流條81上。在此，布線圖形83和84，其尺寸大于間隔。并且，其結(jié)構(gòu)是在布線圖形83和84上連接半導(dǎo)體器件86，當將多個半導(dǎo)體器件并聯(lián)連接時，如果把半導(dǎo)體器件在布線圖形83和84的寬度方向上進行排列，那么，電流路徑不會亂，容易增加并聯(lián)個數(shù)。此外，布線圖形83、84等即使因分割而其尺寸比間隔小，但由于其具有多個，因此從整體上來說其尺寸比間隔大，按照圖5的內(nèi)容，其效果是一樣的。
圖10的半導(dǎo)體器件86是FET(場效應(yīng)晶體管Field EffectTransistor)，F(xiàn)ET的漏極連接在電極D上，源極連接在電極S上，柵極連接在電極G上。利用對柵的信號來使FET進行開關(guān)。對柵的信號電流小，所以，布線圖形85細。大電流的路徑是從匯流條80流過布線圖形83，通過半導(dǎo)體器件86，從布線圖形84到達匯流條81上。這一點和圖9相同。
3、第3實施例本發(fā)明的第3實施例沒有圖示，這是電子電路基板，由匯流條、布線圖形和電子器件構(gòu)成，把電流供給到電子器件上用的布線部分由匯流條和布線圖形構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的第1或第2實施例相同。
供給電流的部分具有和本發(fā)明的第1或第2實施例相同的結(jié)構(gòu)。所以，布線的合計電阻從過去的2.6mΩ，利用本發(fā)明而減小到0.4mΩ，減小到1/6.5。所以，布線的發(fā)熱也減小到1/6.5。
并且，若電流流入到具有電阻的布線內(nèi)，則產(chǎn)生電壓降，在流過50A電流的情況下，在過去的2.6mΩ的布線中產(chǎn)生130mv的電壓降。但在本發(fā)明的0.4mΩ的布線中，產(chǎn)生40mv的電壓降，減小到1/6.5。在本實施例中，供給該電流的布線部分用于半導(dǎo)體器件的電源供電，供給3.3V的電源電壓，所以，在過去，不同的地方由于130mv的電壓降，所以有的部分產(chǎn)生3.9％的電壓降，偶爾產(chǎn)生誤動作，利用本發(fā)明時，電壓降最大40mv，減小到1.2％，所以，不會有誤動作。此外，降低了電源電路、基板的發(fā)熱。這樣，本發(fā)明的效果除了降低發(fā)熱之外，還有實現(xiàn)電子線路的穩(wěn)定動作，或者提高電子裝置的可靠性。
而且，像后部板那樣，為了專門在印刷線路板之間進行電氣連接，即使未安裝電子器件的電源電路板，也能夠通過采用本發(fā)明的技術(shù)來實現(xiàn)減小布線電阻，減少發(fā)熱，降低電壓降等效果。
并且，當然，電源裝置的部分產(chǎn)品和半成品或者無外殼的電源裝置和電源組件等也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的效果。
4、第4實施例圖6是本發(fā)明的第4實施例，是電源裝置。
在圖6中，電源裝置90具有電源電路91、控制電路92、和接口電路93。電源電路91是本發(fā)明技術(shù)的第3實施例的安裝結(jié)構(gòu)的電源電路，從輸入端子93接收直流電力，向輸出端子94輸出?？刂齐娐?2連接在輸出端子94上，對該點的電壓進行監(jiān)視，使其達到所需的值，為此控制電源電路91。接口電路93連接在控制電路92上，根據(jù)需要，通過端子95進行電源裝置的通、斷控制和正常、異常的報告等。
圖15是由電源電路91和控制電路92構(gòu)成的電源裝置的電源電路圖的一例。
利用變換器(インバ一タ)(由MOSFET A～D構(gòu)成)，用高頻來對DC電壓進行開關(guān)，變換成AC后，用變壓器進行絕緣和變壓，用整流MOSFET(A～B’)進行整流后，用DCL(平滑用線圈L1、L2)和電容器進行平滑，輸出直流電壓。這時，用電壓比較器對輸出電壓和標準電壓進行比較，用PWM控制電路來控制變換器和整流MOSFET，以獲得所需的輸出電壓。
本電源裝置因為在電源電路內(nèi)使用第1實施例的安裝結(jié)構(gòu)，所以，布線部的合計電阻與現(xiàn)有技術(shù)相比，減小到1/6～1/5，布線部分的發(fā)熱量也減少到1/6～1/5。因此，該電源裝置的總發(fā)熱量減少一半。功率利用系數(shù)提高到70％以上。這里，功率利用系數(shù)是電源裝置90的輸入電力和輸出電力之比。
以下利用圖11～圖14，詳細說明涉及本發(fā)明的電源裝置的發(fā)熱量和功率利用系數(shù)。
圖11表示發(fā)熱量的曲線圖。橫坐標是電源的輸出電流，縱坐標是發(fā)熱量。2條曲線，“●”標記是本發(fā)明電源的特性曲線；“▲”標記是過去的電源特性曲線。輸出電壓為1.2V，對兩者是通用的。在曲線圖的整個范圍內(nèi)，本發(fā)明的電源發(fā)熱量小于過去的電源，僅為一半以下。這樣，本發(fā)明的電源發(fā)熱量小。
圖12表示功率利用系數(shù)的曲線圖。橫坐標是電源的輸出電流；縱坐標是功率利用系數(shù)，即輸出電力和輸入電力之比。本發(fā)明電源的功率利用系數(shù)在輸出電流從10A到100A的范圍內(nèi)，為80％～90％。過去的電源在相同的電流范圍內(nèi)為50％～70％。這樣，本發(fā)明的電源的功率利用系數(shù)高于過去的電源。
并且，在圖12中，從輸出電流20A到60A，效率高，在此以上的效率開始下降，達到100A左右時，變成右下的特性。這樣，當達到約100A以上的大電流時，功率利用系數(shù)下降，所以本發(fā)明有助于提高功率利用系數(shù)。
圖13是涉及本發(fā)明的電源改變輸出電壓時的功率利用系數(shù)的曲線圖。3條特性曲線從上開始依次為輸出電壓2V、1.2V、1.0V。這樣，當輸出電壓降低時，效率下降。這對任何電源來說也都是一般的普遍特性。涉及本發(fā)明的技術(shù)，若輸出電壓達到2V左右以下，則功率利用系數(shù)的效果顯著。這是因為像該曲線圖那樣，在輸出電壓為2V左右以上時功率利用系數(shù)高，所以，沒有太大的差別。這樣，涉及本發(fā)明的技術(shù)在輸出電壓為2V左右以下時效果顯著。
圖14是在本發(fā)明的技術(shù)中改變半導(dǎo)體的并聯(lián)連接數(shù)時的功率利用系數(shù)的曲線圖。特性曲線是，從上開始依次為半導(dǎo)體并聯(lián)數(shù)約為3倍時(“△”標記)、第2實施例(“○”標記)、半導(dǎo)體并聯(lián)數(shù)約為一半時(“□”標記)。在第2實施例中，功率利用系數(shù)在輸出電流20A～100A的范圍內(nèi)為80％～90％，輸出電流100A～200A的范圍內(nèi)為70％以上；在半導(dǎo)體并聯(lián)數(shù)約為3倍，總電阻成分R減小一半時，輸出電流20A～200A的范圍內(nèi)為83％～93％；在半導(dǎo)體并聯(lián)數(shù)約為一半時，輸出電流20A～100A的范圍內(nèi)為70％～83％，輸出電流200A時減小到56％。改變半導(dǎo)體并聯(lián)個數(shù)的方法有改變匯流條并聯(lián)部分的長度，或者增減匯流條的數(shù)量等。根據(jù)尺寸、形狀、費用等的需要，并且根據(jù)作為目標的輸出電流等，可以把功率利用系數(shù)任意設(shè)計到從70％到90％以上，從原理上可以接近100％。能夠設(shè)計這樣高功率利用系數(shù)的電源是涉及本發(fā)明的技術(shù)效果。
并且，裝配工藝，過去需要手工操作，但是，本電源裝置可以完全自動化。其結(jié)果，裝配時間減少一半，裝配費用減少30％。
而且，電源電路部采用第2實施例的安裝結(jié)構(gòu)，也能獲得同樣的效果。
并且，過去，為了使布線圖形的電阻能夠有所下降，為了使銅圖形增加厚度，印刷線路板采用14層的，但采用本發(fā)明的結(jié)果，可以采用6層的板，這樣，能夠減小印刷線路板的層數(shù)，能夠使印刷線路板的價格降低到1/2，使電源裝置的價格降低10％。
電源裝置有各種形式，例如具有控制電路的、沒有控制電路的、具有復(fù)雜控制電路的、具有冷卻機構(gòu)的、沒有冷卻機構(gòu)的、具有整流電路的、具有AC/DC轉(zhuǎn)換器的、具有高頻控制功能的、具有功率改善功能的、以及其他。不管是哪種形式，均能獲得同樣的效果。
5、第5實施例圖7是本發(fā)明的第5實施例，是電源系統(tǒng)。
在圖7中，電源系統(tǒng)100具有電源裝置101和102以及控制電路103。電源裝置101和102中的至少一個是本發(fā)明第4實施例的電源裝置，控制裝置103進行電源通、斷或監(jiān)視等。
本電源系統(tǒng)采用涉及本發(fā)明的電源裝置，所以，布線部的合計電阻與現(xiàn)有技術(shù)相比，減小到1/10～1/5，布線部分的發(fā)熱量也減小到1/10～1/5。因此，該電源系統(tǒng)的總發(fā)熱量減少一半，功率利用系數(shù)提高到70％以上。其結(jié)果，冷卻采用自然對流就足夠，能夠取消過去需要的冷卻風機，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和低價格。
并且，裝配工藝過去需要手工操作，但本電源系統(tǒng)已可以全自動化。其結(jié)果，裝配時間可以減少一半，裝配費用可以減少30％。
一般，電源系統(tǒng)的構(gòu)成是多用的，像本實施例那樣具有多種形式，例如具有多個電源裝置的、具有更多電源裝置的、具有一個的、或者具有控制電路的、沒有控制電路的、具有復(fù)雜的控制電路的、具有冷卻機構(gòu)的、沒有冷卻機構(gòu)的、以及其他形式的。若使用本發(fā)明的技術(shù)，則能夠獲得同樣的效果。
6、第6實施例圖8是本發(fā)明的第6實施例，是電子裝置。
在圖8中，電子裝置110由電源系統(tǒng)112和電子線路111構(gòu)成。電源系統(tǒng)112是本發(fā)明的第5實施例的電源系統(tǒng)，它向電子線路111供電。在電子線路111局部使用本發(fā)明的第3實施例的電子線路基板。
本電子裝置采用涉及本發(fā)明的電源系統(tǒng)，所以能夠使本電子裝置的消耗功率降低15％。這樣，在減小電子裝置的功耗的同時，也能夠減小向電子裝置供電的受電設(shè)備等的負擔或者減少設(shè)備，也能夠削減電子裝置的冷卻設(shè)備。并且，功耗小，所以節(jié)省能源，有助于節(jié)約石油等資源，也有助于減少二氧化碳等溫室(溫暖化)氣體的排出量。
并且，本電子裝置能夠使電源系統(tǒng)部分的裝配自動化，所以也有助于降低電子裝置的裝配成本。
再者，面向一般用戶的電子裝置中，商用電源用電源電纜大都具有15A的限制，但由于提高了電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)，所以利用相同的電源電纜，能夠多安裝15％的電子線路，能夠提高電子裝置的性能。
并且，在電子線路111中采用本發(fā)明的第3實施例的電子線路板。所以，電子線路的工作穩(wěn)定性得到改善，線路工作的可靠性提高10倍。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，其特征在于以輸出電壓2V以下、輸出電流100A以上的方式制作在印刷線路板上的開關(guān)電源裝置中，具有使功率利用系數(shù)達到70％以上的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于在上述輸出電流流過的主電流路徑上使用多個匯流條與連接該多個匯流條之間的布線圖形的組合，使功率利用系數(shù)達到70％以上。
3.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于把連接上述多個匯流條之間的上述布線圖形制作成寬度大的布線圖形，相對于電流流過的長度方向來說，寬度大于長度。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于上述多個匯流條具有相互按預(yù)定間隔布置成大致平行的部分，而且，該多個匯流條重疊并行的部分的寬度大于上述預(yù)定間隔，在該多個匯流條的重疊并行的部分中，該多個匯流條由布線圖形連接。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于對上述多個匯流條之間進行連接的上述布線圖形為了連接半導(dǎo)體器件而被分割。
6.一種電源系統(tǒng)，其特征在于，采用了權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置。
7.一種電子裝置，其特征在于，采用了權(quán)利要求6所述的電源系統(tǒng)。
8.一種電子裝置，其特征在于，采用了權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置。
全文摘要
本發(fā)明能夠防止半導(dǎo)體電源電壓降所造成的電源裝置的效率降低，防止浪費電力的增加，防止供電布線電壓降造成的誤動作等。一種電子線路的安裝結(jié)構(gòu)，在印刷線路板上，作為電流路徑而具有多個匯流條，其特征在于，該多個匯流條具有按預(yù)定間隔布置成大致平行的部分，而且，該多個匯流條并行部分的寬度大于上述預(yù)定間隔；在該多個匯流條并行的部分，該多個匯流條用布線圖形連接。并且，以輸出電壓2V以下、輸出電流100A以上的方式制作在印刷線路板上的開關(guān)電源裝置中，具有使功率利用系數(shù)達到70％以上的裝置。
文檔編號H02M1/096GK1819420SQ20061000624
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者山村英穗, 丸直樹, 中島和則, 西須浩二, 大前重雄 申請人:株式會社日立制作所