CN106664031B - 电力转换装置的控制基板 - Google Patents

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Abstract

本发明的电力转换装置的控制基板包括：基板主体；电源生成部，其设置于基板主体，并具备接地端子；温度检测部，其设置于基板主体，对电力转换装置的开关元件的温度进行检测；驱动部，其设置于基板主体，生成驱动开关元件的驱动信号；以及接地电位部，其设置于基板主体，接地电位部包括：第一导体部，其从电源生成部的接地端子延伸到最初的分支部；第二导体部，其在最初的分支部分支并延伸到温度检测部，并在比最初的分支部靠下游处仅与温度检测部电连接；以及第三导体部，其在最初的分支部向与第二导体部不同的方向分支并延伸到驱动部。

Description

电力转换装置的控制基板
技术领域
本公开涉及电力转换装置的控制基板。
背景技术
公知有分别形成包含温度传感器的开关IC(Integrated Circuit：集成电路)的芯片、和控制电路IC的芯片，且开关IC与控制电路IC通过焊线来连接的内燃机用点火装置(例如，参照专利文献1)。在该内燃机用点火装置中，控制电路IC经由导电性材料安装在GND端子上。
专利文献1：日本特开2006-299988号公报
然而，有为了检测开关元件的温度，而在基板上设置温度检测部的情况。有在基板上除了温度检测部以外，还安装驱动部、过电流检测部等需要接地的其它电路部的情况。在这样的情况下，根据温度检测部以及其它电路部与接地的电连接方式的不同，存在由于因其它电路部的动作而引起的接地电位的变动(从0V的偏离)，而温度检测部的检测精度恶化的可能性。
发明内容
因此，本公开的目的在于提供一种能够减少温度检测部的检测精度恶化的电力转换装置的控制基板。
根据本公开的一个方面，提供一种电力转换装置的控制基板，
该电力转换装置的控制基板包括：基板主体；
电源生成部，其设置于上述基板主体，并具备接地端子；
温度检测部，其设置于上述基板主体，对电力转换装置的开关元件的温度进行检测；
驱动部，其设置于上述基板主体，生成驱动上述开关元件的驱动信号；以及
接地电位部，其设置于上述基板主体，
上述接地电位部包括第一导体部、第二导体部以及第三导体部，其中上述第一导体部从上述电源生成部的接地端子延伸到最初的分支部；上述第二导体部在上述最初的分支部分支并延伸到上述温度检测部，且在比上述最初的分支部靠下游处仅与上述温度检测部电连接；上述第三导体部在上述最初的分支部向与上述第二导体部不同的方向分支并延伸到上述驱动部。
根据本公开，可得到能够减少温度检测部的检测精度恶化的电力转换装置的控制基板。
附图说明
图1是表示包括变频器4的电气电路1的一个例子的图。
图2是一个例子的变频器4的控制基板400-1的安装图。
图3是表示一个例子的控制基板400-1的接地电位部430-1的图。
图4是简要地表示比较例的控制基板的接地电位部的图。
图5是简要地表示安装状态下的基板主体410-1与电源组件70的关系的一个例子的剖视图。
图6是简要地表示另一个例子的控制基板400-2的接地电位部430-2的图。
具体实施方式
以下，参照附图对各实施例进行详细说明。
图1是表示包括逆变器4的电气电路1的一个例子的图。电气电路1例如是马达驱动用。
电气电路1包括电池2、逆变器(电力转换装置的一个例子)4、以及平滑电容器C1。逆变器4与马达5连接。马达5可以是混合动力汽车或者电动汽车中所使用的牵引马达。
逆变器4具备多个开关元件Q1～Q6。开关元件Q1～Q6是IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)。其中，也可以代替IGBT，而是像MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)那样的其它开关元件。逆变器4也可以对开关元件Q1～Q6的每一个并列地设置续流二极管D1～D6。
图2是一个例子的逆变器4的控制基板400-1的安装图。图3是表示一个例子的控制基板400-1的接地电位部430-1的图，且是简要地表示控制基板400-1的内层的剖视图。另外，虽然图3相对于图2所示的控制基板400-1的安装图，各部的位置关系稍有不同，但这些不同并不是本质的。
控制基板400-1包括基板主体410-1、电源生成部421、温度检测部422、驱动部424、过电流检测部426、以及接地电位部430-1。
基板主体410-1是多层基板。基板主体410-1例如具有2层以上的内层。
电源生成部421设置于基板主体410-1。电源生成部421生成温度检测部422、驱动部424、过电流检测部426等的动作所需要的电源。电源生成部421包括接地端子GND。如图2所示，电源生成部421也可以以芯片形式形成。如图3所示，电源生成部421也可以包括电容器C2。
温度检测部422设置于基板主体410-1。温度检测部422对逆变器4的开关元件Q1～Q6的温度进行检测。温度检测部422例如包括串联连接的多个多晶硅二极管。在该情况下，温度检测部422利用多晶硅二极管的正向电压根据开关元件Q1等的温度变动的特点，来检测开关元件Q1等的温度。
驱动部424设置于基板主体410-1。驱动部424生成驱动开关元件Q1～Q6的驱动信号(门信号)。另外，开关元件Q1～Q6的驱动方法是任意的。
过电流检测部426设置于基板主体410-1。过电流检测部426对在开关元件Q1～Q6中产生的过电流进行检测。
接地电位部430-1设置于基板主体410-1。在图3所示的例中，接地电位部430-1形成于基板主体410-1的内层。
接地电位部430-1包括第一导体部431-1、第二导体部432-1、以及第三导体部433-1。
第一导体部431-1从电源生成部421的接地端子GND延伸到最初的分支部BR1。所谓的分支部是指电流路径分支到各部件的位置。因此，一个分支路径不与任何部件电连接的位置(例如，图3的位置BR2)不相当于分支部。第一导体部431-1优选尽可能地形成为较短。在图3所示的例子中，第一导体部431-1由形成于基板主体410-1的贯通孔的一部分形成。另外，在以下的说明中，所谓的上游是指接近电源生成部421的接地端子GND的一侧，所谓的下游是指远离电源生成部421的接地端子GND的一侧。
第二导体部432-1在最初的分支部BR1分支并延伸到温度检测部422。在图3所示的例子中，第二导体部432-1包括导体图案432-1a、以及导通孔432-1b。导体图案432-1a形成于作为基板主体410-1的内层的第一层411。导体图案432-1a例如也可以是铜的立体图案。导通孔432-1b对导体图案432-1a和温度检测部422之间进行电连接。第二导体部432-1在比最初的分支部BR1靠下游仅与温度检测部422电连接。
第三导体部433-1在最初的分支部BR1向与第二导体部432-1不同的方向分支并延伸到驱动部424。所谓的向与第二导体部432-1不同的方向分支意味着第三导体部433-1与第二导体部432-1没有相互重复的电流路径。换言之，分支部BR1形成从第一导体部431-1朝向第二导体部432-1或者第三导体部433-1的分支部。在图3所示的例子中，第三导体部433-1包括导体图案433-1a、以及导通孔433-1b、433-1c。导体图案433-1a形成于作为基板主体410-1的内层的第二层412。导体图案433-1a例如也可以是铜的立体图案。另外，分别形成导体图案433-1a以及导体图案432-1a的层(从上数第几层)是任意的。导通孔433-1b对导体图案433-1a和驱动部424之间进行电连接。导通孔433-1c对导体图案433-1a和过电流检测部426之间进行电连接。导通孔433-1b、433-1c以与导体图案432-1a电绝缘的方式形成。
图4是表示比较例的剖视图。在该比较例中，在基板主体的内层的立体图案(接地电位部)从上游侧开始依次电连接有过电流检测部、温度检测部以及驱动部。在这样的比较例中，由于在比最初的分支部BR1靠下游处除了温度检测部以外，驱动部还与接地电位部电连接，所以由于驱动部的动作在导体部432-0稍微产生电位差。由于该电位差是由温度检测部的接地电位的变动(从0V的偏离)引起的，所以存在温度检测部的检测精度恶化的可能性。另外，这样的问题即使在图4中，过电流检测部以及驱动部的各自的位置相反的结构中也同样产生。
这一点，根据图3所示的例子，温度检测部422在比最初的分支部BR1靠下游经由第二导体部432-1与电源生成部421的接地端子GND电连接。另外，驱动部424以及过电流检测部426在比最初的分支部BR1靠下游经由第三导体部433-1与电源生成部421的接地端子GND电连接。因此，根据图3所示的例子，即使在由于驱动部424等的动作而第三导体部433-1中的接地电位变动的情况下，这样的变动对温度检测部422的接地电位也只会影响第一导体部431-1的变动的量。由此，能够减少温度检测部422的检测精度的恶化。
另外，根据图3所示的例子，第二导体部432-1在比最初的分支部BR1靠下游仅与温度检测部422电连接。因此，根据图3所示的例子，在比最初的分支部BR1靠下游只有温度检测部422与第二导体部432-1电连接。因此，在比最初的分支部BR1靠下游，温度检测部422以外的部件不会使第二导体部432-1的接地电位变动。由此，能够减少温度检测部422的检测精度的恶化。
另外，根据图3所示的例子，由于导体图案432-1a和导体图案433-1a形成于基板主体410-1的内层，所以没有对基板主体410-1的表面的部件安装范围的制约，且能够不会使基板主体410-1大型化地实现接地电位部430-1。
图5是简要地表示安装状态下的基板主体410-1与电源组件70的关系的一个例子的剖视图。
基板主体410-1优选以与电源组件70对置的方式配置。所谓的对置意味着以在俯视时相互具有重叠的方式，在基板主体410-1的表面的正交方向上排列配置。如图5所示，温度检测部422设置于基板主体410-2上的与和电源组件70对置的一侧相反侧的表面。由此，能够减少针对温度检测部422的来自电源组件70的开关噪声的影响。另外，电源组件70包括开关元件Q1～Q6。例如，电源组件70也可以以将开关元件Q1～Q6、端子、冷却构造等一体化的方式形成。
另外，如图5所示，导体图案432-1a优选在基板主体410-1的正交方向上，形成于距离电源组件70最远的内层。由此，能够减少针对导体图案433-1a(进而温度检测部422)的来自电源组件70的开关噪声的影响。另外，在图5所示的例子中，由于导体图案433-1a起到屏蔽开关噪声的功能，所以能够进一步减少针对导体图案433-1a(进而温度检测部422)的来自电源组件70的开关噪声的影响。
图6是简要地表示另一个例子的控制基板400-2的接地电位部430-2的图，且是基板主体410-2的俯视图。图6所示的控制基板400-2主要在基板主体410-2不是多层基板的点与图3所示的控制基板400-1不同。对于控制基板400-2的构成要素中的也可以与控制基板400-1的构成要素实际相同的构成要素标注相同的参照符号并省略说明。
基板主体410-2例如由印刷电路基板形成。接地电位部430-2设置于基板主体410-2。在图6所示的例子中，接地电位部430-2形成于基板主体410-2的表面。接地电位部430-2也可以由印刷布线的图案形成。
接地电位部430-2包括第一导体部431-2、第二导体部432-2、以及第三导体部433-2。同样地，第一导体部431-2从电源生成部421的接地端子GND延伸到最初的分支部BR1。第二导体部432-2在最初的分支部BR1分支并延伸到温度检测部422。第二导体部432-1在比最初的分支部BR1靠下游仅与温度检测部422电连接。第三导体部433-2在最初的分支部BR1向与第二导体部432-2不同的方向分支并延伸到驱动部424。第三导体部433-2在比最初的分支部BR1靠下游，除了驱动部424以外还与过电流检测部426电连接。
根据图6所示的例子，起到与上述的图3所示的例子基本相同的效果。其中，在图6所示的例子中，产生对基板主体410-2的表面的部件安装范围的制约。另外，对于控制基板400-2，也可以以图5所示那样的方式，相对于电源组件70来配置。即、基板主体410-2以与电源组件70对置的方式配置，此时，温度检测部422设置于基板主体410-2上的与和电源组件70对置的一侧相反侧的表面。由此，能够减少针对温度检测部422的来自电源组件70的开关噪声的影响。
以上，对各实施例进行了详细叙述，但并不限定于特定的实施例，能够在权利要求书所记载的范围内，进行各种变形以及变更。另外，也能够对上述的实施例的构成要素将全部或者多个进行组合。
例如，在上述的实施例中，作为驱动部424以外的其它电路部的一个例子，设置过电流检测部426，但除了过电流检测部426以外或者代替过电流检测部426，也可以设置需要接地的其它电路部。
另外，在上述的实施例中，电源生成部421、温度检测部422、驱动部424以及过电流检测部426设置于基板主体410-1(410-2)的同一侧的表面，但也可以将电源生成部421、温度检测部422、驱动部424以及过电流检测部426中的任意的部分设置于基板主体410-1(410-2)的相反侧的表面。
另外，在上述的实施例中，对于控制基板400-1(控制基板400-2)而言，安装有对逆变器4进行控制的部件，但并不限定于此。例如，在平滑电容器C1与电池2之间设置DC-DC转换器(电力转换装置的另一个例子)的情况下，控制基板400-1(控制基板400-2)代替对逆变器4进行控制的部件或者除了对逆变器4进行控制的部件以外，安装有对DC-DC转换器进行控制的部件。
另外，在图3所示的例子中，将导体图案433-1a和导体图案432-1a形成于不同的内层，但也可以形成于同一内层。
此外，关于以上的实施例，还公开以下内容。
(1)电力转换装置4的控制基板400-1、400-2包括：
基板主体410-1、410-2；
电源生成部421，其设置于基板主体410-1、410-2，并具备接地端子GND；
温度检测部422，其设置于基板主体410-1、410-2，对电力转换装置4的开关元件Q1～Q6的温度进行检测；
驱动部424，其设置于基板主体410-1、410-2，生成驱动开关元件Q1～Q6的驱动信号；以及
接地电位部430-1、430-2，其设置于基板主体410-1、410-2，
接地电位部430-1、430-2包括：第一导体部431-1、431-2，其从电源生成部421的接地端子GND延伸到最初的分支部BR1；第二导体部432-1、432-2，其在最初的分支部BR1分支并延伸到温度检测部422，在比最初的分支部BR1靠下游处仅与温度检测部422电连接；以及第三导体部433-1、433-2，其在最初的分支部BR1向与第二导体部432-1、432-2不同的方向分支并延伸到驱动部424。
根据(1)所记载的结构，温度检测部422在比最初的分支部BR1靠下游经由第二导体部432-1、432-2与电源生成部421的接地端子GND电连接。另外，驱动部424在比最初的分支部BR1靠下游经由第三导体部433-1、433-2与电源生成部421的接地端子GND电连接。因此，即使由于驱动部424的动作而第三导体部433-1的接地电位发生了变动的情况下，这样的变动对于温度检测部422的接地电位，也仅影响第一导体部431-1、431-2中的变动的量。由此，能够减少温度检测部422的检测精度的恶化。另外，第二导体部432-1、432-2在比最初的分支部BR1靠下游仅与温度检测部422电连接。因此，在比最初的分支部BR1靠下游，只有温度检测部422与第二导体部432-1、432-2电连接。因此，在比最初的分支部BR1靠下游，温度检测部422以外的部件不会使第二导体部432-1、432-2的接地电位变动。由此，能够减少温度检测部422的检测精度的恶化。
(2)根据1所记载的电力转换装置4的控制基板400-1，
基板主体410-1、410-2是多层基板，
第二导体部432-1、432-2包括形成于作为基板主体410-1、410-2的内层的第一层411的导体图案432-1a，
第三导体部433-1、433-2包括形成于作为基板主体410-1、410-2的内层且与第一层411不同的第二层412的导体图案433-1a。
根据(2)所记载的结构，导体图案432-1a以及导体图案433-1a形成于基板主体410-1的内层。由此，没有由导体图案432-1a以及导体图案433-1a引起的对基板主体410-1、410-2的表面的部件安装范围的制约，其结果，能够不伴有控制基板400-1的大型化地实现接地电位部430-1。
(3)根据2所记载的电力转换装置4的控制基板400-1，
基板主体410-1以与包括开关元件Q1～Q6的电源组件70对置的方式配置，
温度检测部422设置于基板主体410-1上的与和电源组件70对置的一侧相反侧的表面，
第一层411是比第二层412远离电源组件70的一侧的内层。
根据(3)所记载的结构，能够减少针对温度检测部422的来自电源组件70的开关噪声的影响。另外，能够减少针对导体图案433-1a(进而温度检测部422)的来自电源组件70的开关噪声的影响。另外，由于第二层412的导体图案433-1a起到屏蔽开关噪声的功能，所以能够进一步减少针对第一层411的导体图案433-1a(进而温度检测部422)的来自电源组件70的开关噪声的影响。
此外，本国际申请主张基于在2014年7月30日申请的日本国专利申请2014-154635号的优先权，通过这里的参照将其全部内容引用到本国际申请。
附图标记说明
1…电气电路；4…逆变器；70…电源组件；400-1、400-2…控制基板；410-1、410-2…基板主体；411…第一层；412…第二层；421…电源生成部；422…温度检测部；424…驱动部；426…过电流检测部；430-1、430-2…接地电位部；431-1、431-2…第一导体部；432-1、432-2…第二导体部；432-1a…导体图案；433-1、433-2…第三导体部；433-1a…导体图案。

Claims (2)

1.一种电力转换装置的控制基板，包括：
基板主体；
电源生成部，其设置于上述基板主体，并具备接地端子；
温度检测部，其设置于上述基板主体，对电力转换装置的开关元件的温度进行检测；
驱动部，其设置于上述基板主体，生成驱动上述开关元件的驱动信号；以及
接地电位部，其设置于上述基板主体，
上述接地电位部包括第一导体部、第二导体部以及第三导体部，其中，上述第一导体部从上述电源生成部的接地端子延伸到最初的分支部；上述第二导体部在上述最初的分支部分支并延伸到上述温度检测部，且在比上述最初的分支部靠下游处仅与上述温度检测部电连接；上述第三导体部在上述最初的分支部向与上述第二导体部不同的方向分支并延伸到上述驱动部，
上述基板主体是多层基板，
上述第二导体部包括形成于作为上述基板主体的内层的第一层的导体图案，
上述第三导体部包括形成于作为上述基板主体的内层且与上述第一层不同的第二层的导体图案。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置的控制基板，其中，
上述基板主体以与包括上述开关元件的电源组件对置的方式配置，
上述温度检测部设置于上述基板主体上的与和上述电源组件对置的一侧相反侧的表面，
上述第一层是比上述第二层远离上述电源组件的一侧的内层。
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