JP2013034270A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力電力にノイズが重畳するのを抑制できる電源装置を提供することである。
【解決手段】少なくとも半導体素子Ｑ１，Ｑ２（第１半導体素子）を配置するプリント基板１２（基板）と、プリント基板１２を収容するとともに冷却を行うための冷却部１４を備えるケース１１とを有する電源装置１０において、ケース１１は冷却部１４側から整流素子１５（第２半導体素子）、トランス１６、フィルタ部１７の順番で直列状に配置される直列状配置部品群を有する構成とした。この構成によれば、ケース１１内でノイズ発生源からできるだけ離れた位置にフィルタ部１７を配置することで、ノイズが出力電力に重畳するのを抑制できる。半導体素子Ｑ１，Ｑ２や整流素子１５を冷却部１４に直接的／間接的に接触させたり、冷却部１４の近傍に配置して効率よく冷却を行える。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷却部を備えたケース内に基板を有する電源装置に関する。

従来では、小型化が図られた水冷方式のスイッチング電源の提供を目的とするスイッチング電源に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。このスイッチング電源は、内部を冷媒が流通する冷媒流路（水路３８）が形成された台座部（３０）上にスイッチング素子（１６ａ）および整流素子（ダイオード２０ａ）の少なくとも一方を搭載し、メイントランス（１８）を台座部（３０）付近に搭載し、チョークコイル（２２Ａ）を台座部（３０）以外の残余領域に搭載する（特許文献１の図６を参照）。これらの要素のうちで平滑回路を構成するチョークコイル（２２Ａ）は、半導体素子であるスイッチング素子（１６ａ）や整流素子（ダイオード２０ａ）に近接して配置されている（特許文献１の図１および図６を参照）。

特許第３７３０９６８号公報

特許文献１の技術を適用する場合において、特にスイッチング素子（１６ａ）とチョークコイル（２２Ａ）とが近接しているので、出力電圧にノイズが重畳して出力され易いという問題がある。すなわち、スイッチング素子（１６ａ）の作動に伴って発生するノイズがチョークコイル（２２Ａ）に伝播し、出力電圧にノイズが重畳し易いためである。

また、台座部（３０）の内部に形成される冷媒流路（水路３８）は、台座部（３０）の裏側に立設された流路側壁（フィン３４）と、開口部を閉蓋するカバープレート（３６）とで構成され、しかもスイッチング電源全体の半分程度を台座部（３０）が占める。そのため、スイッチング電源全体の体格が大きくならざるを得ないという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、第１の目的は、出力電圧にノイズが重畳するのを抑制できる電源装置を提供することを目的とすることである。第２の目的は、装置全体の体格を小さく抑える電源装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、少なくとも第１半導体素子を配置する基板と、前記基板を収容するとともに冷却を行うための冷却部を備えるケースとを有する電源装置において、前記ケースは、前記冷却部側から第２半導体素子、トランス、フィルタ部の順番で直列状に配置される直列状配置部品群を有することを特徴とする。

この構成によれば、フィルタ部は、第２半導体素子との間にトランスを介在させることで配置距離を確保し、第２半導体素子だけでなく第１半導体素子の作動に伴って発生するノイズが重畳するのを抑制することができる。すなわち、ケース内でノイズ発生源からできるだけ離れた位置にフィルタ部を配置することでノイズの影響を抑制する原理である。また、第１半導体素子や第２半導体素子を冷却部に直接的または間接的に接触させたり、あるいは冷却部の近傍に配置することで効率よく冷却を行うことができる。

なお「第１半導体素子」と「第２半導体素子」とは、同種の半導体素子である場合と、異種の半導体素子である場合とがある。これらの半導体素子は、半導体による電子部品または電子部品の根幹である機能中心部の素子であれば任意である。例えば、スイッチング素子（ＦＥＴ，ＩＧＢＴ，ＧＴＯ，パワートランジスタ等を含む）、整流素子（整流回路や整流器等を含む）などが該当する。「ケース」は基板や冷却部など収容可能であれば任意である。例えば、単体のケースでもよく、仕切部（例えば仕切壁や仕切面など）によって複数の空間が形成されるブロック体にかかる一の空間からなるケースでもよい。「基板」は、少なくとも半導体素子を実装可能な板状部材であれば任意であり、層数（単層や多層等）を問わない。「冷却部」には、実装品を冷却可能であれば任意の装置や部品等を適用できる。例えば、冷媒（空気，水，油などの流体）が流れる通路を有する部位・部品・装置等、冷却用フィン（放熱フィン）、ヒートポンプなどのうちで一以上が該当する。「接続線」には、例えばプリント基板上の配線（いわゆる配線パターン）や電線などが該当する。電線には、例えばケーブルやコード等を用いるが、ノイズによる影響を抑制または防止するためシールド線を用いるのが望ましい。「フィルタ部」は出力電力の交流成分を低減したり除去したりする機能を有すれば任意であり、パッシブフィルタ（例えばＬＣ回路，ＲＬＣ回路，ＲＣ回路等）やアクティブフィルタ等の種類を問わない。

請求項２に記載の発明は、前記基板には、発熱性の高い主回路実装品と、発熱性の低い制御回路実装品とが実装され、前記主回路実装品は、前記冷却部の近傍に配置することを特徴とする。この構成によれば、発熱性の高い実装品は冷却部の近傍に配置されるので、発熱性の高い実装品の冷却効果を高めることができる。なお「主回路実装品」には、例えば入力側（１次側）回路に組み込まれるコンデンサやコイル（チョークコイルを含む）などが該当する。「制御回路実装品」には、例えばＩＣや表面実装品などが該当する。

請求項３に記載の発明は、前記基板は、前記ケース内で前記直列状配置部品群と並列状に配置され、前記第１半導体素子および前記第２半導体素子のうちで一方または双方は、前記冷却部に直接的または間接的に接触して配置されるか、または、前記冷却部の近傍に配置されることを特徴とする。この構成によれば、基板と直列状配置部品群とは並列状に配置される。また、第１半導体素子や第２半導体素子は、冷却部に直接的または間接的に接触して配置されるか、冷却部の近傍（冷却効果が得られる範囲内）に配置される。言い換えれば、第１半導体素子や第２半導体素子をケース内の一辺側に並ぶように配置する。これらの配置によって、フィルタ部はノイズ（第１半導体素子や第２半導体素子等の半導体素子によるノイズであるか否かを問わない）が出力電力に重畳するのを抑制できる。また、第２半導体素子を積極的に冷却するので、安定して作動させることができる。

請求項４に記載の発明は、前記ケースは、長辺部と短辺部とを有し、前記第２半導体素子は、前記短辺部側に配置されることを特徴とする。この構成によれば、第２半導体素子が配置される短辺部側のケースに冷却部を備える。特許文献１の技術では全体の半分程度を占める台座部に対して、ケースを占める冷却部の占有率を大幅に小さくできるので、ケース（ひいては電源装置）自体の体格を小さく抑えることができる。「長辺部」は長辺状の部位（壁や面等）を示し、「短辺部」は短辺状の部位（壁や面等）を示す。尚、他の構造上の制約により長辺部側に冷却部が配置される場合もあるため、本請求項以外の発明に関して、本請求項により短辺部に設けることを制限するものではない。

請求項５に記載の発明は、前記トランスの２次側端子は、前記直列状配置部品群に沿う方向に引き出され、前記フィルタ部と電気的に接続されることを特徴とする。この構成によれば、直列状配置部品群に沿う方向でトランスの２次側端子とフィルタ部とが電気的に接続されるので、配線距離を最小限に抑えられる。よって、配線による電力損失を低下させることができ、ケース（ひいては電源装置）自体の体格も小さく抑えられる。

請求項６に記載の発明は、前記トランスに構成されるコアの巻線窓面は、前記直列状配置部品群に沿う方向と交差する方向に備えることを特徴とする。「コアの巻線窓面」は、コアに巻線を収容する部位（巻線収容部）の一部であって、コアから巻線が露出する開口面を意味する。トランスの巻線（コイル）に流れる電流によってコアに磁束が発生し、発生した磁束の一部が巻線窓面から漏れ、フィルタ部や配線を通じて漏れ磁束によるノイズが出力電力に重畳する可能性がある。この構成によれば、コアの巻線窓面を直列状配置部品群に沿う方向とは異なる方向に備えるので、漏れ磁束によるノイズが出力電力に重畳するのを抑制することができる。

請求項７に記載の発明は、前記フィルタ部の一部または全部をシールドするシールド部を有し、前記シールド部は、前記トランスと前記フィルタ部との間、および、前記基板と前記フィルタ部との間のうちで一方または双方に配置されることを特徴とする。この構成によれば、シールド部はノイズの影響を低減または遮断するので、当該ノイズが出力電力に重畳するのをさらに確実に抑制することができる。「ノイズ」は、例えば半導体素子のスイッチングによる放射ノイズや、トランスの漏れ磁束等による電界や磁気等を起因とするノイズなどが挙げられる。「シールド部」は、ノイズの影響を低減または遮断できる電磁シールドであれば形状，厚み，材料（素材）等は任意である。例えば、金属板（板金を含む），金属メッシュ等が該当する。また、所定形状（例えば板状や筐体状等）に成形された樹脂部材の表面や裏面に金属インクまたは同様の物質でメッキしたものでもよい。なお、フィルタ部との電気的な接続を行う接続線を通すため、シールド部の一部に貫通穴をあける場合、当該貫通穴や接続線との隙間も同様にシールドするのが望ましい。

請求項８に記載の発明は、前記ケースの一部は、前記シールド部の一部を構成することを特徴とする。この構成によれば、ケースの一部（壁部や床部等）をシールド部と一体構成とすることにより、フィルタ部を取り囲む空間全体をノイズから保護することができる。シールド部は半導体素子や漏れ磁束等によるノイズの影響をさらに低減または遮断するので、ノイズが出力電力に重畳するのをより確実に抑制することができる。

請求項９に記載の発明は、前記直列状配置部品群の一つである前記第２半導体素子は、前記トランスの２次側に電気的に接続される整流素子であることを特徴とする。この構成によれば、整流素子は冷却部によって冷却されるので、整流作用を安定して確実に行うことができる。また、整流素子の作動に伴ってノイズが発生しても、フィルタ部は離れた位置に配置されるので当該ノイズが出力電力に重畳するのを抑制することができる。

電源装置の構成例を模式的に示す分解斜視図である。 電源装置の構成例を模式的に示す平面図である。 ケースに収容される要素の一例を模式的に示す平面図である。 トランスの第１構成例を示す斜視図である。 第１コア部の構成例を示す斜視図および側面図である。 第２コア部の構成例を示す斜視図および側面図である。 インサートバスバーの構成例を示す三面図である。 電源装置の回路構成例を模式的に示す回路図である。 トランスの第２構成例を示す斜視図および側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。連続符号は記号「〜」を用いて表記する。例えば「接続端子Ｔ１〜Ｔ６」は、「接続端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６」を意味する。「ノイズ」には、第１半導体素子や第２半導体素子等の作動に伴うノイズに限らず、外来ノイズを含む。

まず、電源装置の構成例について図１〜図３を参照しながら説明する。図１には電源装置の構成例を模式的に分解斜視図で示す。図２には電源装置の構成例を平面図で示す。図３にはケースに収容される要素の一例を模式的に平面図で示す。

図１に示す電源装置１０は、いわゆる「ＤＣ−ＤＣコンバータ」であって、電力源（例えばバッテリや燃料電池等）から供給される直流電圧を目的の電圧に変換して出力する機能を担う。この電源装置１０は、大別してケース１１、プリント基板１２、図示しない収容部品などを有する。「収容部品」は、ケース１１内に収容される部品等であって、プリント基板１２上には配置されない素子や部品等を意味する。なお図１では、見易くするために、後述する直列状配置部品群（すなわち整流素子，トランス，フィルタ部等）や、インサートバスバーなどの収容部品の図示を省略する（図２，図３，図７を参照）。

ケース１１は、ケース蓋１１ａとケース本体１１ｂとで構成される。ケース本体１１ｂは、一面を開口させた箱状筐体である。図１の例では簡単のために直方体状の形成例を示すが、プリント基板１２や収容部品などを収容可能であれば、形成する形状は任意である。ケース蓋１１ａは、ケース本体１１ｂの開口部を覆う蓋である。本形態のケース１１は金属で形成するが、一部または全部について使用環境条件（例えば温度，電磁シールド，剛性等）を満たす他の材料（例えば樹脂等）で形成してもよい。

プリント基板１２は、実装表面１２ａおよび実装裏面１２ｂの両面でプリント配線がなされ、実装品を配置して実装する基板である。実装品は、素子（例えば半導体素子や回路素子等を含む）や部品（例えば接続線，台座，端子台等を含む）などのように基板に実装可能なものが該当し、表面実装品であるか否かを問わない。

図１に示す台座１３や冷却部１４は、ケース１１の内部（特にケース本体１１ｂ）に備えられる。複数の台座１３および冷却部１４のうちで一方または双方は、ケース本体１１ｂと一体形成してもよく、別体形成した上で固定手段（例えばネジ止めや接着剤等による接着など）によって固定してもよい。複数の台座１３は、プリント基板１２をケース１１内に収容するにあたって、ケース本体１１ｂに固定するために用いる。

冷却部１４は、半導体素子群Ｑｇ、実装品、収容部品等を冷却する機能を担う。本形態の冷却部１４は、ケース１１の短辺部１１Ｓ（特に対向面１１ｆ側の隅部）に備えられ、冷媒（例えば水，空気，油等）を通すための冷媒通路１４ｃを内部に有する（図１，図２を参照）。冷却部１４には、冷媒を流すための入出口となる接続部１４ａ，１４ｂを有する。接続部１４ａ，１４ｂにはホース等の接続部材で物理的に接続し、冷却部１４と図示しない冷却装置（例えばラジエータ等）との間で冷媒が流れるように構成される。このように冷媒を介して冷却を確実に行うため、冷却部１４は熱伝導率が高い材料で形成するのが望ましい。

プリント基板１２や直列状配置部品群などを収容した後の電源装置１０を図２，図３に示す。具体的には、図２はケース蓋１１ａで覆わない状態を示す。図３はプリント基板１２や直列状配置部品群にかかる配置例を示す。

図２や図３に示すように、ケース１１内にはプリント基板１２とともに直列状配置部品群（すなわち整流素子１５，トランス１６，フィルタ部１７等）が配置される。整流素子１５は「第２半導体素子」に相当し、例えば整流回路や整流器などが該当する。フィルタ部１７は、出力電力（特に出力電圧。以下同じである。）の交流成分を低減したり除去したりする機能を有すれば任意であり、パッシブフィルタ（ＬＣ回路，ＲＬＣ回路，ＲＣ回路等）やアクティブフィルタ等の種類を問わない。本形態では、フィルタ部１７をＬＣ回路で構成する（図８を参照）。直列状配置部品群の回路素子は、実装表面１２ａと対向面１１ｆとの間に形成される空間（図１，図３を参照）以外の空間（図２，図３を参照）に配置される。

上記フィルタ部１７は、ノイズの影響を受け易く、出力電力に重畳され易い。そのため、トランス１６とフィルタ部１７との間にはシールド部Ｓ１を配置し、プリント基板１２とフィルタ部１７との間にはシールド部Ｓ２を配置する。シールド部Ｓ１，Ｓ２には、ノイズの影響を低減または遮断できる電磁シールドであれば形状，厚み，材料（素材）等は任意である。例えば、金属板（板金を含む），金属メッシュ，発泡金属等が該当する。また、所定形状（例えば板状や筐体状等）に成形された樹脂部材の表面や裏面に金属インクまたは同様の物質でメッキしたものでもよい。本形態ではシールド部Ｓ１，Ｓ２を個別に配置したが、Ｌ字状に一体成形して配置してもよい。シールド部Ｓ１，Ｓ２の一部に貫通穴をあける場合、当該貫通穴や接続線Ｊ１，Ｊ２との隙間も同様にシールドするのが望ましい。ただし、絶縁等を確保するために隙間が必要な場合には、接続線Ｊ１，Ｊ２を通すことが可能な最小の貫通穴にするのが望ましい。シールド部Ｓ１，Ｓ２の一部として、ケース１１の一部（壁部や床部等）を構成するのが望ましい。ケース本体１１ｂと同様な形状（すなわち一面が開口する箱状の筐体）のシールド部を形成して、フィルタ部１７全体を覆う構成としてもよい。

図３において、直列状配置部品群（整流素子１５，トランス１６，フィルタ部１７等）とプリント基板１２とは並列的に配置される。すなわち、直列状配置部品群は直列線ＳＬに沿って直列状に配置される。しかも、整流素子１５は冷却部１４に直接的または間接的に接触して配置（固定）される。間接的に接触する形態としては、例えば冷却部１４と整流素子１５との間に絶縁シート等の部材を介在させる形態などが該当する。間接的接触については、後述する半導体素子群Ｑｇの配置についても同様である。一点鎖線でそれぞれ示す直列線ＳＬとプリント基板１２の中心線ＣＬとは、図示するように並列する。並列には、平行のみならず、部品どうしが当たらない程度の非平行を含む。プリント基板１２と直列状配置部品群とは、ケース１１内に収容されて固定される。このうちプリント基板１２の実装表面１２ａは、ケース１１の対向面１１ｆと対向する（図１を参照）。よって、プリント基板１２に配置される実装品Ｐ１〜Ｐ６等もまた対向面１１ｆと対向する。この対向面１１ｆを含む部位（仕切壁や仕切面など）は「仕切部」に相当する。

二点鎖線で示す冷却部１４は、少なくとも半導体素子群Ｑｇ（半導体素子Ｑ１，Ｑ２；「第１半導体素子」に相当する）に向かって、対向面１１ｆの一部（具体的にはケース１１の隅部）が上方に向けて突出して形成される（図１を参照）。冷却部１４の上面には半導体素子群Ｑｇが直接的または間接的に接触して配置（固定）される。実装品Ｐ１，Ｐ２などは、プリント基板１２に実装される実装品のうちで発熱性が高い部品である。発熱性が高い実装品Ｐ１，Ｐ２などを冷却部１４の近傍（すなわち冷却部１４による冷却効果が得られる範囲内）に配置することで、当該実装品の冷却効率を高めることができる。

トランス１６は、整流素子１５とフィルタ部１７との間に介在して配置される。トランス１６の具体的な構成例（構造）については後述する（図４〜図７を参照）。トランス１６に備えられる接続用端子は、大別して三方向の端子がある。第１の端子は、インサートバスバー１９の接続端子台１９ｃと接続する１次側端子１６ｔ１である。１次側端子１６ｔ１は接続端子台１９ｃに向けて引き出される。第２の端子は、整流素子１５と接続線Ｊ１で接続する２次側端子１６ｔ２ａである。第３の端子は、フィルタ部１７と接続線Ｊ２で接続する２次側端子１６ｔ２ｂである。２次側端子１６ｔ２ａ，１６ｔ２ｂは直列線ＳＬに沿って引き出される。これらの各端子は、通常の端子のみならずリード線等を含み、図８の回路図にも示す。なお、図２，図３に示す２個の半導体素子Ｑ２は並列接続されるが、図８では１個の半導体素子Ｑ２として示す。

プリント基板１２の実装表面１２ａ側における所定位置にインサートバスバー１９を配置する。図３では、半導体素子群Ｑｇや実装品Ｐ１〜Ｐ６等も併せて示す。インサートバスバー１９全体の一部または全部は、実装表面１２ａに配置した実装品Ｐ１〜Ｐ６等と対向面１１ｆとの隙間に挿入して配置する。特に、トランス１６の１次側端子１６ｔ１とインサートバスバー１９の接続端子台１９ｃとを接続するにあたって、その接続距離が最短になるような構成とする。インサートバスバー１９に備える接続端子Ｔ１〜Ｔ６は、各接続端子に対応するプリント基板１２の接続部（例えばスルーホールや接続端子等）と接続される。インサートバスバー１９の構成例については後述する（図７を参照）。

次に、トランス１６の構成例について図４〜図６を参照しながら説明する。図４にはトランスの第１構成例を斜視図で示す。図５には第１コア部の構成例を示す。図６には第２コア部の構成例を示す。

図４に示すトランス１６は、実線で示すコア（すなわち第１コア部１６ａおよび第２コア部１６ｇ）や、二点鎖線で示すコイル１６ｂ（すなわち巻線）などで構成される。見易くするために、図３等に示す１次側端子１６ｔ１や２次側端子１６ｔ２ａ，１６ｔ２ｂの図示を省略する。第１コア部１６ａと第２コア部１６ｇは、同一形状や鏡像形状であってもよく、異なる形状であってもよい。第１コア部１６ａの構成例は図５に示し、第２コア部１６ｇの構成例は図６に示し、詳細は後述する。

第１コア部１６ａは、鏡像に形成された第１コア上部１６ａ１と第１コア下部１６ａ２とを対向させて固定される。第２コア部１６ｇは、鏡像に形成された第２コア上部１６ｇ１と第２コア下部１６ｇ２とを対向させて固定される。固定の手段は任意であり、例えばホルダや接着などが挙げられる。第１コア上部１６ａ１と第１コア下部１６ａ２にはそれぞれ凹部が形成されており、両者を対向して固定することで図示するような開口部１６ｃ，１６ｄ，１６ｈなどが形成される。開口部１６ｃ，１６ｄ，１６ｈなどはコアが開口する部位であって、コイル１６ｂを収容する巻線収容部でもある。

第１コア部１６ａの構成例について図５を参照しながら説明する。図５（Ａ）には斜視図を示し、図５（Ｂ）には平面図を示し、図５（Ｃ）には図５（Ａ）に示す矢印Ｄａ方向から見た側面図を示す。

図５（Ａ）に示す第１コア部１６ａは、上述したように鏡像に形成された第１コア上部１６ａ１と第１コア下部１６ａ２とを対向させて固定される。この固定によって図５（Ｂ）に示すような通路状の開口部１６ｃ，１６ｄ，１６ｉが形成される。これらの開口部のうちで開口部１６ｃ，１６ｄを通るように、図４に示すコイル１６ｂを収容する。コイル１６ｂに流れる電流に伴って第１コア部１６ａに磁束が発生するので、開口部１６ｃ，１６ｄ，１６ｉはノイズの発生源となり得る。図５（Ｃ）に示すように、開口部１６ｃは斜線ハッチで示す窓面Ｗ１に対応し、開口部１６ｄは斜線ハッチで示す窓面Ｗ２に対応する。開口部１６ｃ（窓面Ｗ１）、開口部１６ｄ（窓面Ｗ２）、開口部１６ｉは、いずれも「コアの巻線窓面」に相当する。しかしながら、図３に示す直列線ＳＬと交差する方向に向いているので、フィルタ部１７に与える影響が低減される。

第２コア部１６ｇの構成例について図６を参照しながら説明する。図６（Ａ）には斜視図を示し、図６（Ｂ）には平面図を示し、図６（Ｃ）には図６（Ａ）に示す矢印Ｄｂ方向から見た側面図を示す。

図６（Ａ）に示す第２コア部１６ｇは、上述したように鏡像に形成された第２コア上部１６ｇ１と第２コア下部１６ｇ２とを対向させて固定される。この固定によって図６（Ｂ）に示すような通路状の開口部１６ｅ，１６ｆ，１６ｈが形成される。これらの開口部のうちで開口部１６ｅ，１６ｆを通るように、図４に示すコイル１６ｂを収容する。コイル１６ｂに流れる電流に伴って第２コア部１６ｇに磁束が発生するので、開口部１６ｅ，１６ｆ，１６ｈはノイズの発生源となり得る。図６（Ｃ）に示すように、開口部１６ｈは斜線ハッチで示す窓面Ｗ３に対応する。開口部１６ｅ、開口部１６ｆ、開口部１６ｈ（窓面Ｗ３）は、いずれも「コアの巻線窓面」に相当する。しかしながら、図３に示す直列線ＳＬと交差する方向に向いているので、フィルタ部１７に与える影響が低減される。

次に、インサートバスバー１９の構成例を図７に三面図で示す。図７（Ａ）には平面図を示し、図７（Ｂ）には図７（Ａ）の右側から見た側面図を示し、図７（Ｃ）には図７（Ａ）の下側から見た側面図を示す。図７に示すインサートバスバー１９は、バスバー本体１９ｂに対して、固定部１９ａ，１９ｄ，１９ｆ、接続端子台１９ｃ、入力部１９ｅ、接続端子Ｔ１〜Ｔ６などを有する。これらの各要素はバスバー本体１９ｂの一面側（すなわち接続表面１９ｇ）に配置され、他面側（すなわち接続裏面１９ｈ）には何も配置されない。固定部１９ａ，１９ｄ，１９ｆは、インサートバスバー１９をプリント基板１２やケース本体１１ｂに固定するための部位である。バスバー本体１９ｂは絶縁性材料（例えば樹脂等）で所定形状に形成される。具体的には、鋳造や射出成形等によるモールディングで形成される。接続端子台１９ｃは「端子台」に相当し、トランス１６と対向する位置に備えられ、１次側端子１６ｔ１と接続する機能を担う端子１９ｃｔを有する。

上述のように構成される電源装置１０を回路図で示すと、図８のようになる。ただし、図８に示す回路図は一例にすぎず、主要部を示す。

図８において、電力源Ｅdcは直流電力を電源装置１０に供給する。電力源Ｅdcには、例えばバッテリや燃料電池が用いられる。電力源Ｅdcのプラス端子は、チョークコイルＬin，コンデンサＣ１およびインサートバスバー１９を経て、トランス１６の１次側端子に接続される。一方、電力源Ｅdcのマイナス端子は、チョークコイルＬin，コンデンサＣ１，コンデンサＣ１１およびインサートバスバー１９を経て、トランス１６の１次側端子１６ｔ１に接続される。チョークコイルＬinは入力フィルタとして機能し、コンデンサＣ１は直流電力の充放電を繰り返し行う。

プリント基板１２は、半導体素子Ｑ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ１０，Ｃ１１、ドライブ回路１２ｃ、制御回路１２ｄ、検出回路１２ｅなどを有する。半導体素子Ｑ１，Ｑ２は、ドライブ回路１２ｃから伝達される駆動信号に従って個別にスイッチングが制御される。検出回路１２ｅはフィルタ部１７の出力側の電圧（すなわち電圧Ｖｄ）を検出する。制御回路１２ｄは、電圧Ｖｄが目標電圧となるように、ドライブ回路１２ｃを駆動する指令信号Ｖc^*を出力する。目標電圧は、制御回路１２ｄ内の記録媒体に予め記録したり、外部装置（例えばＥＣＵ等）から入力したりする。ドライブ回路１２ｃは、指令信号Ｖc^*に基づいて、上述した駆動信号を生成して出力する。

本例の半導体素子Ｑ１，Ｑ２は直列接続される。二点鎖線で示すダイオードＤ１，Ｄ２はフリーホイールダイオードとしての機能を担い、半導体素子Ｑ１，Ｑ２に内蔵されたものでもよく、外付けしたものでもよい。コンデンサＣ１０は、半導体素子Ｑ１のドレイン端子と接続端子台１９ｃとの間に接続される。コンデンサＣ１１は、上述したように電力源Ｅdcのマイナス端子と接続端子台１９ｃとの間に介在して接続される。電力源Ｅdcのマイナス端子およびコンデンサＣ１１の一方側端子は、半導体素子Ｑ２のソース端子に共通して接続される。

接続端子台１９ｃと接続する１次側端子１６ｔ１はトランス１６の１次側端子である。一方、トランス１６の２次側端子は、整流素子１５，コンデンサＣ１２，フィルタ部１７などが接続される。整流素子１５は、トランス１６の２次側端子から出力される交流電力を整流する機能を担う。図８には二相全波整流を行う構成を示すが、単相ブリッジ整流を行う構成としてもよい。コンデンサＣ１２は、整流素子１５によって整流された直流電力を平滑化する機能を担う。フィルタ部１７は、リアクトル（コイル）Ｌ１７とコンデンサＣ１７とを有し、出力電力の高周波成分を除去したり、整流に伴う電力（特に電圧）の脈動を抑制したりする機能を担う。整流素子１５やコンデンサＣ１２,Ｃ１７の一方側端子は、共通電位となるグラウンドＮに接続される。上述した整流素子１５，コンデンサＣ１２，フィルタ部１７によって安定化された出力電力は、出力機器３０に出力される。出力機器３０には、電力を必要とする任意の機器を適用できる。

上述した実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、電源装置１０において、ケース１１は、冷却部１４側から整流素子１５（第２半導体素子）、トランス１６、フィルタ部１７の順番で直列状に配置される直列状配置部品群を有する構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、ケース１１内でノイズ発生源からできるだけ離れた位置にフィルタ部１７を配置することでノイズの影響を抑制し、ノイズが出力電力に重畳するのを抑制することができる。また、半導体素子Ｑ１，Ｑ２（第１半導体素子）や整流素子１５を冷却部１４に直接的または間接的に接触させたり、あるいは冷却部１４の近傍に配置することで効率よく冷却を行える。

請求項２に対応し、プリント基板１２（基板）には発熱性の高い主回路実装品（チョークコイルＬinやコンデンサＣ１など）と、発熱性の低い制御回路実装品（ＩＣや表面実装品など）とが実装され、主回路実装品は、冷却部１４の近傍に配置する構成とした（図１〜図３を参照）。この構成によれば、発熱性の高いチョークコイルＬinやコンデンサＣ１などを確実に冷却することができる。

請求項３に対応し、プリント基板１２は、ケース１１内で直列状配置部品群と並列状に配置され、半導体素子Ｑ１，Ｑ２および整流素子１５のうちで一方または双方は、冷却部１４に直接的または間接的に接触して配置されるか、または、冷却部１４の近傍に配置される構成とした（図１〜図３を参照）。この構成によれば、フィルタ部１７はノイズ（半導体素子Ｑ１，Ｑ２や整流素子１５等の半導体素子Ｑ１，Ｑ２によるノイズであるか否かを問わない）が出力電力に重畳するのを抑制できる。また、整流素子１５を積極的に冷却するので、安定して作動させることができる。

請求項４に対応し、ケース１１は長辺部１１Ｌと短辺部１１Ｓとを有し、整流素子１５は短辺部１１Ｓ側に配置される構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、ケース１１を占める冷却部１４の占有率を大幅に小さくできるので、ケース１１（ひいては電源装置１０）自体の体格を小さく抑えることができる。

請求項５に対応し、トランス１６の２次側端子１６ｔ２ｂは、直列状配置部品群に沿う方向（直列線ＳＬの方向）に引き出され、フィルタ部１７と接続される構成とした（図２，図３参照）。この構成によれば、直列状配置部品群に沿う方向でトランス１６の２次側端子１６ｔ２ｂとフィルタ部１７とが接続されるので、配線距離を最小限に抑えられる。よって、配線による電力損失を低下させることができ、ケース１１（ひいては電源装置１０）自体の体格も小さく抑えられる。

請求項６に対応し、トランス１６に構成されるコアの巻線窓面（窓面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）は、直列状配置部品群に沿う方向と交差する方向に備える構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、コアの巻線窓面（窓面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）を直列状配置部品群に沿う方向とは異なる方向に備えるので、漏れ磁束によるノイズが出力電力に重畳するのを抑制することができる。

請求項７に対応し、フィルタ部１７の一部または全部をシールドするシールド部Ｓ１，Ｓ２を有し、シールド部Ｓ１，Ｓ２は、トランス１６とフィルタ部１７との間、および、プリント基板１２とフィルタ部１７との間のうちで一方または双方に配置される構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、シールド部Ｓ１，Ｓ２はノイズの影響を低減または遮断するので、当該ノイズが出力電力に重畳するのをさらに確実に抑制することができる。

請求項８に対応し、ケース１１の一部は、シールド部Ｓ１，Ｓ２の一部を構成する構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、ケース１１の一部をシールド部Ｓ１，Ｓ２と一体構成とすることにより、フィルタ部１７を取り囲む空間全体をノイズから保護することができる。シールド部Ｓ１，Ｓ２は半導体素子Ｑ１，Ｑ２や漏れ磁束等によるノイズの影響をさらに低減または遮断するので、ノイズが出力電力に重畳するのをより確実に抑制することができる。

請求項９に対応し、直列状配置部品群の一つである第２半導体素子は、トランス１６の２次側に接続される整流素子１５である構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、整流素子１５は冷却部１４によって冷却されるので、整流作用を安定して確実に行うことができる。また、整流素子１５の作動に伴ってノイズが発生しても、フィルタ部１７は離れた位置に配置されるので当該ノイズが出力電力に重畳するのを抑制できる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、コアの巻線窓面としての開口部１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｈ，１６ｉを有するトランス１６を適用した（図４〜図６を参照）。この形態に代えて、図９に示すトランス１００（いわゆるＥ型トランス）を適用することもできる。図９（Ａ）に示すトランス１００は、コア１０２やコイル１０１などで構成される。コア１０２は、コア上部１０２ａとコア下部１０２ｂとを対向させて固定することで形成される。コア上部１０２ａとコア下部１０２ｂとの対向によって開口部１０３，１０４が形成され、各開口部は図９（Ｂ）に示す窓面Ｗ１０，Ｗ１１にそれぞれ対応する。図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示す矢印Ｄｃから見た側面図である。開口部１０３（窓面Ｗ１０）と開口部１０４（窓面Ｗ１１）とを、図３に示す直列線ＳＬと交差する方向に向けるように配置すれば、フィルタ部１７に与える影響が低減される。したがって、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、プリント基板１２は、実装表面１２ａと実装裏面１２ｂとを有する基板を適用した（図１〜図３を参照）。この形態に代えて、一以上の中間層を含む多層基板を適用してもよく、ユニバーサル基板を適用してもよい。いずれの基板にせよ、半導体素子群Ｑｇや実装品Ｐ１〜Ｐ６等を配置することができるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、冷却部１４は、対向面１１ｆから実装表面１２ａに向けて突出させ、その突出部位に冷媒が流れる冷媒通路１４ｃを有する構成とした（図１〜図３を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、他の冷却手段を構成してもよい。他の冷却手段は、例えば冷却用フィン（放熱フィン）、ヒートポンプなどのうちで一以上が該当する。他の冷却手段で構成した場合でも、半導体素子群Ｑｇや実装品を冷却できるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

１０ 電源装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１１ ケース
１１ｆ 対向面
１２ プリント基板（基板）
１４ 冷却部
１５ 整流素子（第２半導体素子）
１６，１００ トランス（回路素子）
１６ａ 第１コア部（コア）
１６ｂ コイル（巻線）
１６ｇ 第２コア部（コア）
１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｈ，１６ｉ 開口部（コアの巻線窓面）
１６ｔ１ １次側端子
１６ｔ２ａ，１６ｔ２ｂ ２次側端子
１７ フィルタ部（回路素子）
１９ インサートバスバー
１９ｃ 接続端子台
３０ 出力機器
Ｌin チョークコイル（発熱性の高い実装品）
Ｃ１ コンデンサ（発熱性の高い実装品）
Ｑｇ 半導体素子群
Ｑ１，Ｑ２，… 半導体素子（第１半導体素子）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，… 実装品
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，… 接続端子
Ｓ１，Ｓ２ シールド部
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 窓面

Claims (9)

1. 少なくとも第１半導体素子を配置する基板と、前記基板を収容するとともに冷却を行うための冷却部を備えるケースと、を有する電源装置において、
   前記ケースは、前記冷却部側から第２半導体素子、トランス、フィルタ部の順番で直列状に配置される直列状配置部品群を有することを特徴とする電源装置。
2. 前記基板には、発熱性の高い主回路実装品と、発熱性の低い制御回路実装品とが実装され、
   前記主回路実装品は、前記冷却部の近傍に配置することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記基板は、前記ケース内で前記直列状配置部品群と並列状に配置され、
   前記第１半導体素子および前記第２半導体素子のうちで一方または双方は、前記冷却部に直接的または間接的に接触して配置されるか、または、前記冷却部の近傍に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記ケースは、長辺部と短辺部とを有し、
   前記第２半導体素子は、前記短辺部側に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 前記トランスの２次側端子は、前記直列状配置部品群に沿う方向に引き出され、前記フィルタ部と電気的に接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電源装置。
6. 前記トランスに構成されるコアの巻線窓面は、前記直列状配置部品群に沿う方向と交差する方向に備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置。
7. 前記フィルタ部の一部または全部をシールドするシールド部を有し、
   前記シールド部は、前記トランスと前記フィルタ部との間、および、前記基板と前記フィルタ部との間のうちで一方または双方に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電源装置。
8. 前記ケースの一部は、前記シールド部の一部を構成することを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
9. 前記直列状配置部品群の一つである前記第２半導体素子は、前記トランスの２次側に電気的に接続される整流素子であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電源装置。

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