CN106982510A - 控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够防止温度熔断器的设置位置偏离，又能够使针对多个半导体开关元件的异常发热的检测能力提高的控制装置。本发明的控制装置(4)具备：基板(21)；被设置在基板(21)的第一开关元件(Q1)和第二开关元件(Q2)；与第一开关元件(Q1)和第二开关元件(Q2)接触的散热板(22)；以及被设置在基板(21)的温度熔断器(26)。散热板(22)具有限制部(35)，以使温度熔断器(26)与第一开关元件(Q1)和第二开关元件(Q2)接触、且不与基板(21)接触的方式，来保持温度熔断器(26)。

Description

控制装置

技术领域

本发明涉及能够提高针对多个半导体开关元件的异常发热的检测能力的控制装置。

背景技术

在引用文献1中公开了一种电路基板，对于被组装在形成有布线图案基板的表面的电子部件之中容易发热的特殊的电子部件(半导体开关元件)，在其附近设置当该半导体开关元件的温度上升时，使电路断开的温度熔断器。在设置了该半导体开关元件的基板的部分，设置有贯通孔。半导体开关元件跨越该贯通孔，而被安装在基板的表面侧。在半导体开关元件的背面侧，例如经由硅树脂等导热性树脂，温度熔断器的一部分以插入到贯通孔内的方式而被安装。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-330665号公报

然而，当在基板的背面焊接温度熔断器时，温度熔断器的配置位置会发生偏离。在使用了多个容易发热的半导体开关元件的情况下，会因这种偏离导致针对各个半导体开关元件的异常发热的检测能力降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够防止温度熔断器的设置位置的偏离，并能够提高针对多个半导体开关元件的异常发热的检测能力的控制装置。

本发明的一个形态所涉及的控制装置具备：基板；被设置在所述基板的第一开关元件以及第二开关元件；与所述第一开关元件以及所述第二开关元件接触的散热板；以及被设置在所述基板的温度熔断器，所述散热板具有限制部，该限制部以使所述温度熔断器与所述第一开关元件以及所述第二开关元件接触、且不与所述基板接触的方式，保持所述温度熔断器。

通过本发明，能够防止温度熔断器的设置位置的偏离，并能够提高针对多个半导体开关元件的异常发热的检测能力。

附图说明

图1是示出实施方式1所涉及的照明控制系统的系统构成图。

图2是示出实施方式1所涉及的控制装置的电路的构成图。

图3是示出实施方式1所涉及的控制装置的电压变化的时间图。

图4是示出实施方式1所涉及的控制装置的分解斜视图。

图5是示出实施方式1所涉及的控制装置的基板、散热板、第一开关元件、第二开关元件等的一部分的放大斜视图。

图6是示出实施方式1所涉及的控制装置的散热板的全体斜视图。

图7是示出图5的VII-VII线处的实施方式1所涉及的控制装置的限制部、第一开关元件、第二开关元件、温度熔断器等的模式图。

图8是示出实施方式2所涉及的控制装置的基板、散热板、第一开关元件、第二开关元件等的一部分的放大斜视图。

符号说明

4 控制装置

21 基板

22 散热板

26 温度熔断器

35 限制部

Q1 第一开关元件

Q2 第二开关元件

具体实施方式

(实施方式1)

在本实施方式中，对被使用于图1所示照明控制系统10的情况下的控制装置4进行说明。但是，控制装置4并非被限定于在照明控制系统10中使用。图1是示出实施方式1所涉及的照明控制系统10的系统构成图。

如图1所示，照明控制系统10具备：作为母机的传输单元1；作为子机的多个(在本实施方式中为两个)操作终端设备2；以及多个(在本实施方式中为两个)控制终端设备3。这些传输单元1、多个操作终端设备2以及多个控制终端设备3例如由双线式的信号线7而彼此电连接。在多个控制终端设备3与控制装置4电连接。控制装置4是调光装置，如图2所示，以串联的方式电连接于交流电源11和照明装置5(负荷)之间的状态来使用。照明装置5具备：例如作为光源的LED元件、以及使LED元件点灯的点灯电路。交流电源11例如可以是单相100〔V〕、60〔Hz〕等商用电源。

如图1所示，控制装置4通过控制终端设备3，接收操作终端设备2向照明装置5输出的起动信号。起动信号是指，指示照明装置5灭灯的灭灯信号以及指示点灯的点灯信号、对照明装置5的亮度进行调光的调光信号等。

以下参照图2，对控制装置4中的电路的构成进行说明。图2是示出实施方式1所涉及的控制装置4的电路的构成图。如图2所示，控制装置4具有：中继电路12、以及主电路13。

中继电路12是对主电路13的开闭开关14进行导通与断开的切换的电路。即，中继电路12进行从交流电源11向主电路13的电压施加，以及截止从交流电源11向主电路13的电压的施加。中继电路12具有：切换开关15、以及第一控制部16。第一控制部16从图1的控制终端设备3接收起动信号，并按照起动信号来控制切换开关15。切换开关15按照第一控制部16的起动信号，使开闭开关14工作。例如，第一控制部16在从图1的控制终端设备3接收到灭灯信号时，通过切换开关15使开闭开关14断开，从而截止向主电路13的电压的施加。并且，第一控制部16在从图1的控制终端设备3接收到点灯信号时，通过切换开关15，使开闭开关14导通，从而电压被施加到主电路13。

主电路13被电连接于照明装置5和交流电源11之间，既是对给照明装置5的电流进行截断以及导通的电路，又是通过调节给照明装置5的电流量来进行调光的电路。主电路13具有：双向开关17、一对输入端子(A，B)、以及第二控制部18。第二控制部18按照从图1的控制终端设备3接收的调光信号，对双向开关17的电流的截止以及电流的导通进行控制。并且，第二控制部18对供给给照明装置5的电流量进行调节。

对于控制装置4中的电路的构成，也可以是第一控制部16和第二控制部18为一个控制部。在这种情况下，在该控制部接收到点灯信号并使开闭开关14导通之后，进行双向开关17中的电流的导通以及照明装置5的调光控制。并且，在控制部接收到灭灯信号并使双向开关17中的电流的导通截止之后，使开闭开关14断开。

双向开关17在通过中继电路12电压从交流电源11施加到主电路13的状态下，针对照明装置5进行双方向的电流的截止以及电流的导通。双向开关17具有第一开关元件Q1、以及第二开关元件Q2。第一开关元件Q1和第二开关元件Q2串联地电连接于输入端子(A，B)之间。由第一开关元件Q1和第二开关元件Q2构成连接体。另外，在除了第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2以外存在其他的开关元件的情况下，连接体可以包括其他的开关元件，也可以包括对第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2等进行电连接的电阻等。在该连接体中被施加来自交流电源11的电压(后述的交流电压Vac)。例如，第一开关元件Q1与第二开关元件Q2分别是由增强型的n通道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)构成的半导体开关元件。

第一开关元件Q1与第二开关元件Q2在输入端子(A，B)之间为所谓的逆串联连接。即，第一开关元件Q1与第二开关元件Q2为，第一开关元件Q1的源极与第二开关元件Q2的源极彼此电连接。第一开关元件Q1的漏极与输入端子B连接，第二开关元件Q2的漏极与输入端子A连接。在第一开关元件Q1的源极与第二开关元件Q2的源极，被电连接控制装置4中的内部电路的基准电位。

双向开关17通过第一开关元件Q1与第二开关元件Q2中的导通与断开的组合，能够切换成四个状态。这四个状态是，第一开关元件Q1与第二开关元件Q2均为断开的双方向断开状态，第一开关元件Q1与第二开关元件Q2均为导通的双方向导通状态，仅第一开关元件Q1与第二开关元件Q2中的一方为导通的两种单方向导通状态(第一单向导通状态、第二单向导通状态)。在单向导通状态中，第一开关元件Q1与第二开关元件Q2之中，从为导通状态的开关元件一方，通向为断开状态的开关元件的一方的寄生二极管，在一对输入端子(A，B)之间单向地导通。例如，在第一开关元件Q1为导通状态且第二开关元件Q2为断开状态时，成为电流从输入端子B流向输入端子A的第一单向导通状态。并且，在第二开关元件Q2为导通的状态以及第一开关元件Q1为断开的状态，成为电流从输入端子A流向输入端子B的第二单向导通状态。参照图3，对导通的状态与断开的状态的切换进行说明。图3是示出实施方式1所涉及的控制装置4的电压变化的时间图。图3的实线示出了控制装置4的电压变化。在图2的输入端子(A，B)之间被施加来自交流电源11的交流电压Vac的情况下，如图3所示，在交流电压Vac的正向极性的半周期，第一单向导通状态为“順方向导通状态”，第二单向导通状态为“逆方向导通状态”。并且，在交流电压Vac的负向极性的半周期成为，第二单向导通状态为“順方向导通状态”、第一单向导通状态为“逆方向导通状态”。

第一开关元件Q1与第二开关元件Q2的导通与断开由第一开关元件Q1的栅极电压和第二开关元件Q2的栅极电压来控制。在第二控制部18从图1的控制终端设备3接收到调光信号时，按照调光级别对各个栅极电压进行控制。在使照明装置5成为最亮的情况下，第二控制部18使第一开关元件Q1和第二开关元件Q2在半周期中均切换为导通的状态。在使照明装置5的亮度减少的情况下，例如第二控制部18如图3所示，在交流电压Vac中的正向极性的半周期从0伏开始的地点P1，将第一开关元件Q1在一定期间切换为断开的状态之后，在地点P2将第一开关元件Q1切换为导通的状态。并且，在交流电压Vac中的负向极性的半周期从0伏开始的地点P3，使第二开关元件Q2在一定期间切换为断开的状态之后，在地点P4将第二开关元件Q2切换为导通的状态。即，第二控制部18通过对第一开关元件Q1和第二开关元件Q2的导通与断开进行切换，从而能够按照导通的状态的时间长短使输出到照明装置5的电量变化，以此来调整照明装置5的亮度。导通的状态在半周期内越长，则照明装置5就被调光成越亮。

照明装置5的内部电路根据控制装置4的交流电压Vac的波形来读取调光级别，使LED元件的光输出的大小发生变化。在此，照明装置5的点灯电路作为一个例子具有泄放电路等用于确保电流的电路。因此，控制装置4的双向开关17即使在成为非导通的期间中，也能够使电流流向照明装置5。

这样，在照明装置5点灯的情况下，无论调光级别如何，总会有电流从交流电源11流向双向开关17。因此，采用了MOSFET的双向开关17会产生热，而出现导通损失。在双向开关17不能进行控制的情况下，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2的至少一方会异常生热，因此需要对第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2进行温度检测。并且，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2在交流电压Vac的情况下发生极性方向的改变。并且，在第一开关元件Q1和第二开关元件Q2中，经由寄生二极管的开关元件与经由开关元件自身的开关元件彼此不同，因此会导致发生的热量改变。

据此，在本实施方式中提出了控制装置4，其能够以一个温度熔断器26来均等地检测第一开关元件Q1和第二开关元件Q2所产生的热。以下对控制装置4的构成进行说明，该控制装置4能够防止对第一开关元件Q1和第二开关元件Q2的温度进行检测的温度熔断器26的设置位置的偏离，并且能够提高针对多个开关元件的异常发热的检测能力。

参照图4至图7对控制装置4的构成进行说明，图4是从斜下方来观看控制装置4时的分解斜视图，图5是从斜下方来观看控制装置4的基板21、散热板22、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2等时的斜视图，图6是从斜上方来观看控制装置4的散热板22时的图，图7是从上方来观看限制部35、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、温度熔断器26等时的图。图4是示出实施方式1所涉及的控制装置4的分解斜视图。图5是示出实施方式1所涉及的控制装置4的基板21、散热板22、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2等的一部分放大斜视图。图6是示出实施方式1所涉及的控制装置4的散热板22的全体的斜视图。图7是示出图5的VII-VII线处的实施方式1所涉及的控制装置4的限制部35、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、温度熔断器26等的模式图。在图4中，将设置了框体23的上部23a的一侧定义为上方向，将设置了与其相反一侧的下部23b一侧定义为下方向。并且，图4以后的各个图所示的方向均与图4所示的方向对应。并且，图4的上下方向由于使用状态而变化，因此不受以上所限。在图4以后的各个图中也是同样。

如图4所示，控制装置4具有：基板21、散热板22、以及框体23。基板21以及散热板22等被收纳在分为上部23a和下部23b的框体23。框体23具有位于上侧的上部23a、以及位于上部23a下方的下部23b。在下部23b被固定有连接端子和端子螺丝。在本实施方式中，六个连接端子与六个端子螺丝一对一地固定在下部23b。

第一开关元件Q1和第二开关元件Q2被设置在基板21。第一开关元件Q1和第二开关元件Q2与基板21电连接。在基板21除了第一开关元件Q1和第二开关元件Q2以外，还设置有温度熔断器26、电容器以及其他的部件。基板21例如是混有纸酚醛或玻璃的环氧树脂等布线基板。在基板21的上表面以及基板21的下表面由铜等形成的多个布线图案以及焊盘。基板21的上表面是框体23的上部23a一侧的面。基板21的下表面是框体23的下部23b一侧的面。基板21的上表面以及基板21的下表面除了焊盘以外，全部由聚酯或环氧树脂等绝缘层覆盖。

如图5所示，第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2分别具有端子24以及固定片25。端子24是在第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2中被设置在一侧(下侧)的多个电极。在本实施方式中，第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2均具有三个端子24。第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2中的端子24被安装在基板21，通过在基板21的上表面的焊盘进行焊接，而被电连接。端子24通过第一开关元件Q1和第二开关元件Q2的布线图案而与交流电源11以及照明装置5等电子电路电连接。这样，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2串联连接，在第一开关元件Q1的端子24以及第二开关元件Q2的端子24被施加交流电压。第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2中的固定片25被设置在另一侧(上侧)，通过固定部件被固定在散热板22。在本实施方式中，固定部件是螺丝41。

散热板22例如由金属形成，对来自第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2的热进行传导而散热。并且，在除第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2以外存在其他的开关元件的情况下，散热板22也可以传导来自其他的开关元件的热来进行散热。如图5以及图6所示，散热板22是下方具有开口的像容器一样的形状。散热板22具有：与基板21相对的主体部27、以及被设置在主体部27的外周边缘的周壁28。主体部27呈覆盖基板21的平板状，并且以不与载置于基板21的部件接触的状态，与基板21相离。在主体部27与基板21之间形成有空洞部30。空洞部30是以与被载置于基板21的电子部件和散热板22不接触的状态而被设置的空间。通过空洞部30，散热板22除了基板21以外，不与第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2之外的部件接触。周壁28具有脚片29以及固定壁31。脚片29是周壁28的一部分，从主体部27的四个角分别向基板21弯曲的支承片。脚片29通过螺丝等被固定在基板21。脚片29具有第一片32以及第二片33。第一片32相对于基板21垂直地延伸设置。第二片33以大致与基板21平行的状态在第一片32的前端(基板21侧)弯曲。第二片33具有贯通孔，通过穿通贯通孔的螺丝等而被固定在基板21。

固定壁31是周壁28的一部分，从主体部27的边缘向基板21一侧弯曲，是不与基板21接触的支承片。固定壁31对第一开关元件Q1和第二开关元件Q2进行固定。在固定壁31，第一开关元件Q1的固定片25和第二开关元件Q2的固定片25通过两个螺丝41，而被一对一地固定。固定壁31具有：两个螺孔34、以及对温度熔断器26的位置进行限制使其不与基板21接触的限制部35。第一开关元件Q1通过螺丝41穿通第一开关元件Q1中的固定片25的穿通孔以及一方的螺孔34，而被固定在固定壁31。第二开关元件Q2通过螺丝41穿通第二开关元件Q2中的固定片25的穿通孔以及另一方的螺孔34，而被固定在固定壁31。限制部35从散热板22的固定壁31延伸而被设置在散热板22上的第一开关元件Q1与第二开关元件Q2之间。

在本实施方式中，在第一开关元件Q1和第二开关元件Q2被固定在固定壁31时，在第一开关元件Q1和第二开关元件Q2之间形成间隙D1。也就是说，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2相离。

如图7所示，限制部35是位于第一开关元件Q1和第二开关元件Q2之间的间隙D1、且与基板21大致平行的平板状的突起。限制部35从固定壁31大致在垂直方向上弯曲，从固定壁31的基板21侧向温度熔断器26侧突出。限制部35在第一开关元件Q1和第二开关元件Q2之间的间隙D1通过。限制部35具有从第一开关元件Q1和第二开关元件Q2之间的间隙D1伸出的保持部35a。保持部35a位于限制部35的前端侧。保持部35a的一端向第一开关元件Q1侧伸出。保持部35a的另一端向第二开关元件Q2侧伸出。保持部35a以与基板21不接触的方式保持温度熔断器26，并防止温度熔断器26的设置位置偏离。即，通过使温度熔断器26与第一开关元件Q1和第二开关元件Q2接触来保持。并且，保持部35a的一部分也可以位于第一开关元件Q1和第二开关元件Q2之间的间隙D1。

温度熔断器26的内部，即由陶瓷等构成的大致呈圆筒状的筒体内具有可溶合金，并从两端伸出有一对熔断器端子37。用于温度熔断器26的筒体与开关元件Q1的面和第二开关元件Q2的面接触，所述开关元件Q1的面与所述开关元件Q2的面均为固定壁31相反一侧的面。温度熔断器26以温度熔断器26中使用的筒体与限制部35的上表面接触的状态，而被设置在限制部35。一方(第一开关元件Q1侧)的熔断器端子37在第一开关元件Q1的固定壁31的相反一侧，从温度熔断器26的一端与基板21电连接。另一方(第二开关元件Q2侧)的熔断器端子37在第二开关元件Q2的固定壁31的相反一侧，从温度熔断器26的另一端与基板21电连接。

接着，对本实施方式中的控制装置4的作用效果进行说明。如以上所述，本实施方式所涉及的控制装置4具备：基板21；被设置在基板21上的第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2；与第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2接触的散热板22；以及被设置在基板21的温度熔断器26。并且，散热板22具有限制部35，其以使温度熔断器26与第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2接触，且不与基板21接触的方式来保持温度熔断器26。通过此构成，以与第一开关元件Q1和第二开关元件Q2接触的状态，将温度熔断器26设置在限制部35的保持部35a的上表面，通过使两个熔断器端子37与基板21电连接，从而能够容易地将温度熔断器26组装到与第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2均等接触的位置。并且，通过将第一开关元件Q1和第二开关元件Q2直接固定到散热板22，从而能够确实地将第一开关元件Q1的热和第二开关元件Q2的热传导到散热板22。因此，在控制装置4能够确实地对第一开关元件Q1的热和第二开关元件Q2的热进行散热。

而且，通过使温度熔断器26与第一开关元件Q1和第二开关元件Q2接触，从而能够确实地对第一开关元件Q1和第二开关元件Q2发出的热进行检测。因此，在控制装置4能够防止温度熔断器26的设置位置的偏离，并且能够提高对多个半导体开关元件的异常发热进行检测的能力。这样，在控制装置4能够期待着提高安全性。并且，在本实施方式所涉及的控制装置4中，限制部35从散热板22延伸设置在第一开关元件Q1和第二开关元件Q2之间。根据此构成，通过在温度熔断器26的筒体的下方接触的限制部35，则温度熔断器26的设置位置不易偏离。并且，在本实施方式所涉及的控制装置4中，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2为串联连接。在对第一开关元件Q1和第二开关元件Q2进行串联连接的连接体的两端施加交流电压。通过此构成，即使在第一开关元件Q1和第二开关元件Q2产生的热的热量发生变化，散热板22也能够确实地对第一开关元件Q1的热和第二开关元件Q2的热进行散热。

(实施方式2)

利用图8对实施方式2所涉及的控制装置4进行说明。图8是示出实施方式2所涉及的控制装置4的基板21、散热板22、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2等的一部分的放大斜视图。并且，在此仅对与上述的实施方式1不同之处进行说明，对于其他的与上述实施方式1相同的构成将会省略其说明。

如图8所示，在控制装置4，将温度熔断器26配置在限制部35的保持部35a的下表面。温度熔断器26的筒体(陶瓷部分)以与限制部35的保持部35a的下表面、第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2接触的方式而被设置。在这种情况下也是同样，一方的熔断器端子37在第一开关元件Q1的固定壁31的相反一侧，从温度熔断器26的一端与基板21电连接。另一方的熔断器端子37在第二开关元件Q2的固定壁31的相反一侧，从温度熔断器26的另一端与基板21电连接。温度熔断器26以与基板21不接触的方式而与基板21相离。

即使在这种情况，限制部35也能够将温度熔断器26固定到配置位置，能够容易地将温度熔断器26组装到与第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2均等接触的位置。对于其他的作用效果由于与上述的实施方式1相同，在此省略说明。

Claims (3)

1.一种控制装置，具备：

基板；

被设置在所述基板的第一开关元件以及第二开关元件；

与所述第一开关元件以及所述第二开关元件接触的散热板；以及

被设置在所述基板的温度熔断器，

所述散热板具有限制部，该限制部以使所述温度熔断器与所述第一开关元件以及所述第二开关元件接触、且不与所述基板接触的方式，保持所述温度熔断器。

2.如权利要求1所述的控制装置，

所述限制部从所述散热板延伸设置在所述第一开关元件与所述第二开关元件之间。

3.如权利要求1所述的控制装置，

所述第一开关元件与所述第二开关元件串联连接，

在对所述第一开关元件与所述第二开关元件进行串联连接的连接体的两端被施加交流电压。