CN112368929A - 电路装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够降低来自导体的噪声的影响，确保稳定的动作的电路装置。电力变换装置(1)具备：开关电路部(14)，其具有开关元件(13)；驱动电路基板(15)，其具有安装有驱动IC(18)的安装面(15a)；长条状的交流总线(17)，其与开关电路部(14)电连接；电流检测元件(19)，其检测在交流总线(17)中流过的电流；以及磁屏蔽部(20)，其从外部磁场屏蔽电流检测元件(19)。在从安装面(15a)的法线方向观察驱动IC(18)时，驱动IC(18)配置于整体与磁屏蔽部(20)重叠的位置。
Description
技术领域
本发明涉及电路装置。
背景技术
作为电路装置，已知有将从电池组件供给的直流电力变换为交流电力的电力变换装置。在这样的电力变换装置中，配置有检测电流的电流传感器。最近，为了实现电力变换装置的小型化以及低成本化，不使用体积比较大并且昂贵的聚磁芯的、所谓的无芯类型的电流传感器的采用正在推进。具有无芯类型的电流传感器的电力变换装置例如如下述专利文献1所记载那样，具备由总线构成的导体、检测在总线中流过的电流的电流检测元件以及将电流检测元件从外部磁场屏蔽的磁屏蔽部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-049184号公报
发明内容
发明要解决的课题
通过采用无芯类型的电流传感器，能够实现电力变换装置的小型化以及低价格化。但是，伴随着小型化，具有驱动IC的驱动电路基板配置在与总线接近的位置，所以内置有无芯变压器的驱动IC容易受到来自总线的噪声的影响。因此，引起驱动IC的误工作，产生难以确保驱动IC的稳定动作的问题。
本发明是为了解决这样的技术课题而完成的，其目的在于提供能够降低来自导体的噪声的影响，确保稳定的动作的电路装置。
用于解决课题的技术手段
本发明的电路装置具备：开关电路部，其具有开关元件；驱动电路基板，其具有安装面，在所述安装面上安装有对所述开关元件输出驱动信号的驱动IC；长条状的导体，其与所述开关电路部电连接；电流检测元件，其检测在所述导体中流过的电流；以及磁屏蔽部，其从外部磁场屏蔽所述电流检测元件，在从所述安装面的法线方向观察所述驱动IC时，所述驱动IC配置于至少一部分与所述磁屏蔽部重叠的位置、或者/以及与如下区域重叠的位置，该区域是在与所述导体的长度方向正交的方向上隔着所述磁屏蔽部的两侧的区域。
发明的效果
根据本发明，具备将电流检测元件从外部磁场屏蔽的磁屏蔽部，所以磁屏蔽部将在导体中流过的电流所产生的磁通集聚，在磁通横穿电流检测元件时使磁通的分布稳定，从而能够降低来自导体的噪声。而且，驱动IC的至少一部分配置在与磁屏蔽部重叠的位置、或者/以及与在与导体的长度方向正交的方向上隔着磁屏蔽部的两侧的区域重叠的位置，从而能够降低来自导体的噪声的影响。其结果，能够防止噪声所致的驱动IC的误工作，能够确保驱动IC的稳定的动作。
附图说明
图1为表示第1实施方式的电力变换装置的立体图。
图2为沿着图1的A-A线的剖面图。
图3为表示电力变换装置的构造的示意剖面图。
图4为表示交流总线的配置的俯视图。
图5为用于对驱动IC的配置位置进行说明的示意图。
图6为对驱动IC的配置位置的变形例进行说明的示意图。
图7为对驱动IC的配置位置的变形例进行说明的示意图。
图8为对驱动IC的配置位置的变形例进行说明的示意图。
图9为对驱动IC的配置位置的变形例进行说明的示意图。
图10为表示磁屏蔽部的形状的变形例的示意剖面图。
图11为表示磁屏蔽部的形状的变形例的示意剖面图。
图12为表示磁屏蔽部的形状的变形例的示意剖面图。
图13为表示第2实施方式的电力变换装置的示意剖面图。
图14为表示第3实施方式的电力变换装置的示意剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的电路装置的实施方式进行说明。在此，作为电路装置，举出电力变换装置的例子而进行说明，但本发明并不限定于此，还能够应用于除了电力变换装置以外的电路装置。另外，在以下的说明中，上下、左右的方向以及位置为便于与显示于附图的状态对应的方向以及位置，并不限定电力变换装置的姿势、配置。
[第1实施方式]
图1为表示第1实施方式的电力变换装置的立体图，图2为沿着图1的A-A线的剖面图。图3为表示电力变换装置的构造的示意剖面图，图4为表示交流总线的配置的俯视图，图5为用于对驱动IC的配置位置进行说明的示意图。本实施方式的电力变换装置1用于将从电池组件供给的直流电力变换为交流电力并驱动马达等。该电力变换装置1呈大致长方体形状，具备：外壳10，其在内部形成有收纳开关电路部14、驱动电路基板15等的空间；金属底板11，其通过螺纹紧固安装于外壳10的上部；以及控制基板12，其固定于金属底板11的上方。
如图2所示，在外壳10的内部下方收纳有具有多个(在此为6个)开关元件13的开关电路部14。开关电路部14具有将直流电力变换为交流电力的变换电路。6个开关元件13隔开一定的间隔而沿着左右方向并排设置。而且，在金属底板11与开关电路部14之间，从上方向下方依次配置有驱动电路基板15、电流传感器基板16、多根(在此为6根)交流总线17。
驱动电路基板15具有安装有多个(在此为12个)驱动IC18的安装面15a。在本实施方式中，安装面15a为驱动电路基板15的上表面，所以驱动IC18安装于驱动电路基板15的上表面，但也可以根据需要而安装于驱动电路基板15的下表面。
12个驱动IC18作为两个一组与上述6个开关元件13对应地配置。即，针对每1个开关元件13对应两个驱动IC18。这些驱动IC18分别向对应的开关元件13输出驱动信号。
6根交流总线17相对于6个开关元件13一对一地配置。这些交流总线17分别相当于技术方案中所记载的“导体”，与开关电路部14电连接，且将交流电力传递至两个三相马达各自的U相、V相、W相。更具体而言，交流总线17例如由铝等金属板形成为长条状，其一端部与开关电路部14连接，另一端部形成从外壳10伸出的输出端子部17a。而且，6根交流总线17以与长度方向正交的宽度方向与开关元件13的并排设置方向一致的方式并排设置。
如图4所示，这些交流总线17通过树脂制模而与传递直流电力的直流总线25一体地形成。直流总线25相当于技术方案中所记载的“导体”，埋入树脂制模中。直流总线25与交流总线17同样地由铝等金属板形成为长条状，与从外壳10突出设置的直流电源端子26连接。
在交流总线17的上方配置有电流传感器基板16，其安装有6个电流检测元件19。6个电流检测元件19相对于6根交流总线17一对一地设置，且配置于对应的交流总线17的正上方位置。电流检测元件19例如由作为磁电变换元件的霍尔元件、霍尔IC构成，检测在交流总线17中流过的电流，将其检测到的结果输出至控制基板12。此外，在本实施方式中，电流检测元件19安装于电流传感器基板16的上表面，但也可以根据需要而安装于电流传感器基板16的下表面。
另外，在本实施方式中，电力变换装置1具备从外部磁场屏蔽各电流检测元件19的磁屏蔽部20。磁屏蔽部20呈在上方具有开口部的剖面コ字状，以包围交流总线17的一部分和电流检测元件19的方式配置。该磁屏蔽部20具有：底板部20a，其位于交流总线17与开关元件13之间，且在交流总线17的宽度方向上延伸；以及相互相对的一对侧板部20b、20c，它们从底板部20a的交流总线17的宽度方向的两端部竖立设置。驱动电路基板15以与磁屏蔽部20的开口部相对的方式配置。
磁屏蔽部20的侧板部20b、20c贯通电流传感器基板16，并以从总线17的宽度方向的两侧包围该总线17的方式，延伸至驱动电路基板15与电流传感器基板16之间的空间。具有这样的构造的磁屏蔽部20例如通过将薄的硅钢板、坡莫合金、铁等金属板折弯成コ字状而形成，通过树脂制模而与电流传感器基板16一体化。
而且，当电流沿着交流总线17的长度方向流动时，在交流总线17的周围产生磁通。磁屏蔽部20包围交流总线17的一部分，所以将在交流总线17中流过的电流所产生的磁通进行集聚，在磁通横穿电流检测元件19时使磁通的分布稳定。由此，能够降低来自交流总线17的噪声对电流检测元件19的影响。电流检测元件19检测与交流总线17的电流成比例的磁通，将与该磁通成比例的电流作为检测值而输出至控制基板12。这样将在交流总线17中流过的电流值反馈至控制基板12，从而能够以高精度进行马达控制。
另外，在本实施方式中，在从驱动电路基板15的安装面15a的法线方向观察驱动IC18时，驱动IC18配置于整体与磁屏蔽部20重叠的位置。具体而言，如图5所示，在从驱动电路基板15的安装面15a的法线方向观察驱动IC18(即，从上方观察驱动IC18)的情况下，在将磁屏蔽部20的区域设为第1区域S1时，驱动IC18的整体与第1区域S1重叠。
根据这样构成的电力变换装置1，磁屏蔽部20能够减少来自交流总线17的噪声，所以驱动IC18配置于其整体与第1区域S1重叠的位置，从而能够降低来自交流总线17的噪声的影响，防止噪声所引起的驱动IC18的误工作。因而，即使驱动IC18配置于与交流总线17接近的位置，也能够确保驱动IC18的稳定的动作。
此外，关于本实施方式的电力变换装置1，考虑各种变形例。
[与驱动IC的配置位置有关的变形例]
首先，关于驱动IC18的配置位置，不限定于如上所述其整体与第1区域S1重叠的位置。在从驱动电路基板15的安装面15a的法线方向观察驱动IC18的情况下，在将在交流总线17的宽度方向上隔着磁屏蔽部20的左右两侧的区域设为第2区域S2时，驱动IC18既可以至少一部分配置于与上述第1区域S1重叠的位置，或者/以及也可以配置于与第2区域S2重叠的位置。
例如，在图6所示的变形例中，与各磁屏蔽部20对应的两个驱动IC18分别配置于磁屏蔽部20中的交流总线17的长度方向的一端部附近。驱动IC18的一部分与第1区域S1重叠，另一部分与第1区域S1不重叠。在这样的情况下，也能够得到与上述实施方式同样的作用效果。
另外，在图7所示的变形例中，与各磁屏蔽部20对应的两个驱动IC18配置于磁屏蔽部20中的交流总线17的宽度方向的两端部附近。具体而言，两个驱动IC18中的一个配置于磁屏蔽部20的左端部，另一个配置于磁屏蔽部20的右端部。而且，驱动IC18的一部分与第1区域S1重叠，另一部分与第2区域S2重叠。在这样的情况下，也能够得到与上述实施方式同样的作用效果。
另外，在图8所示的变形例中，与各磁屏蔽部20对应的两个驱动IC18配置于各自的整体与第2区域S2重叠的位置。换言之，驱动IC18配置于与相邻的磁屏蔽部20彼此之间的区域重叠的位置。在这样的情况下，也能够得到与上述实施方式同样的作用效果。
另外，在图9所示的变形例中，与各磁屏蔽部20对应的两个驱动IC18中的一个配置于其整体与第1区域S1重叠的位置，另一个配置于其整体与第2区域S2重叠的位置。在这样的情况下，也能够得到与上述实施方式同样的作用效果。
[与磁屏蔽部的形状有关的变形例]
接下来，驱动电路基板15也可以以与磁屏蔽部的开口部以外的部分相对的方式配置。
例如，在图10所示的变形例中，磁屏蔽部21呈在侧方(在此为左侧)具有开口部的剖面コ字状，具有：顶板部21a和底板部21b，它们在上下方向上相互相对；以及右侧板部21c，其连结顶板部21a以及底板部21b。而且，驱动电路基板15以与磁屏蔽部21的顶板部21a相对的方式配置于该顶板部21a的上方。此外，磁屏蔽部21由与上述磁屏蔽部20相同的材料形成。
根据本变形例，除了能够得到与上述实施方式同样的作用效果之外，驱动电路基板15以与磁屏蔽部21的开口部以外的部分相对的方式配置，所以从开口部泄漏的磁通的影响比驱动电路基板15与磁屏蔽部的开口部相对地配置的情况少。因此，能够进一步提高降低来自交流总线17的噪声的影响的效果，更加易于确保驱动IC18的稳定的动作。
另外，在图11所示的变形例中，磁屏蔽部22呈在侧方(在此为右侧)具有开口部的剖面コ字状，具有：顶板部22a和底板部22b，它们在上下方向上相互相对；以及左侧板部22c，其连结顶板部22a以及底板部22b。而且，驱动电路基板15以与磁屏蔽部22的顶板部22a相对的方式配置于该顶板部22a的上方。此外，磁屏蔽部22由与上述磁屏蔽部20相同的材料形成。
根据本变形例，除了能够得到与上述实施方式同样的作用效果之外，驱动电路基板15以与磁屏蔽部22的开口部以外的部分相对的方式配置，所以从开口部泄漏的磁通的影响比驱动电路基板15与磁屏蔽部的开口部相对地配置的情况少。因此，能够进一步提高降低来自交流总线17的噪声的影响的效果，更加易于确保驱动IC18的稳定的动作。
另外，在图12所示的变形例中，磁屏蔽部23呈在下方具有开口部的剖面コ字状，具有：顶板部23a，其在交流总线17的宽度方向上延伸；以及相互相对的一对侧板部23b、23c，它们从顶板部23a的交流总线17的宽度方向的两端部垂直设置。而且，驱动电路基板15以与磁屏蔽部23的顶板部23a相对的方式配置于该顶板部23a的上方。此外，磁屏蔽部23由与上述磁屏蔽部20相同的材料形成。
根据本变形例，除了能够得到与上述实施方式同样的作用效果之外，驱动电路基板15以与磁屏蔽部23的开口部以外的部分相对的方式配置，所以从开口部泄漏的磁通的影响比驱动电路基板15与磁屏蔽部的开口部相对地配置的情况少。因此，能够进一步提高降低来自交流总线17的噪声的影响的效果，更加易于确保驱动IC18的稳定的动作。
[第2实施方式]
图13为表示第2实施方式的电力变换装置的示意剖面图。本实施方式的电力变换装置1A在控制基板兼具电流传感器基板的功能这点上与上述第1实施方式不同。其它构造与第1实施方式相同，所以省略重复说明。
如图13所示，在本实施方式的电力变换装置1A中，未设置电流传感器基板，电流检测元件19直接安装于控制基板12。更具体而言，电流检测元件19在控制基板12上安装于对应的交流总线17的正上方位置。磁屏蔽部20在其侧板部20b、20c贯通控制基板12的状态下，利用模制树脂而与控制基板12一体化。另一方面，安装有驱动IC18的驱动电路基板15以与磁屏蔽部20的底板部20a相对的方式配置于磁屏蔽部20的下方。
根据这样构成的电力变换装置1A，除了能够得到与上述第1实施方式同样的作用效果之外，通过省去电流传感器基板，部件的件数变少，所以能够实现成本削减以及电力变换装置1A的薄型化。进而，驱动电路基板15以与磁屏蔽部20的开口部以外的部分相对的方式配置，所以从开口部泄漏的磁通的影响比驱动电路基板15与磁屏蔽部的开口部相对地配置的情况少。因此，能够进一步提高降低来自交流总线17的噪声的影响的效果。
[第3实施方式]
图14为表示第3实施方式的电力变换装置的示意剖面图。本实施方式的电力变换装置1B在驱动电路基板还安装有温度IC这点上，与上述第1实施方式不同。其它构造与第1实施方式相同，所以省略重复说明。
如图14所示，在本实施方式的电力变换装置1B中，相对于各开关元件13而配置有各一个驱动IC18以及温度IC24。温度IC24在驱动电路基板15的安装面15a上与驱动IC18相邻地安装。该温度IC24检测开关电路部14的开关元件13的温度，将其检测结果输出至控制基板12。而且，在从驱动电路基板15的安装面15a的法线方向观察温度IC24时，温度IC24与驱动IC18同样地配置于其整体与第1区域S1重叠的位置。
根据这样构成的电力变换装置1B，除了能够得到与上述第1实施方式同样的作用效果之外，还能够得到以下的作用效果。即，在从驱动电路基板15的安装面15a的法线方向观察温度IC24时，温度IC24配置于其整体与第1区域S1重叠的位置，所以能够降低来自交流总线17的噪声对温度IC24的影响。因此，能够确保温度IC24的稳定的动作，能够提高温度IC24的检测精度。
此外，关于温度IC24的配置位置，不限定于配置于其整体与第1区域S1重叠的位置。在从驱动电路基板15的安装面15a的法线方向观察温度IC24的情况下，温度IC24既可以配置于至少一部分与上述第1区域S1重叠的位置，或者/以及也可以配置于与第2区域S2重叠的位置。
以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离技术方案中所记载的本发明的精神的范围，进行各种设计变更。例如，在上述第1实施方式中，说明了针对每1个开关元件13而对应地配置两个驱动IC18的例子，但也可以适当地增减与1个开关元件13对应的驱动IC18的数量。
另外，在上述实施方式中，说明了设置检测在交流总线17中流过的电流的电流检测元件19的例子，但也可以还设置检测在直流总线25中流过的电流的电流检测元件。如果这样做，则除了检测交流侧的电流值之外，还检测直流侧的电流值，从而能够进一步提高马达控制的精度。
符号说明
1、1A、1B 电力变换装置
10 外壳
11 金属底板
12 控制基板
13 开关元件
14 开关电路部
15 驱动电路基板
15a 安装面
16 电流传感器基板
17 交流总线(导体)
17a 输出端子部
18 驱动IC
19 电流检测元件
20、21、22、23 磁屏蔽部
20a、21b、22b 底板部
20b、20c、23b、23c 侧板部
21a、22a、23a 顶板部
21c 右侧板部
22c 左侧板部
24 温度IC
25 直流总线(导体)
26 直流电源端子。
Claims (7)
1.一种电路装置，其特征在于，具备：
开关电路部，其具有开关元件；
驱动电路基板，其具有安装面，在所述安装面上安装有对所述开关元件输出驱动信号的驱动IC；
长条状的导体，其与所述开关电路部电连接；
电流检测元件，其检测在所述导体中流过的电流；以及
磁屏蔽部，其从外部磁场屏蔽所述电流检测元件，
在从所述安装面的法线方向观察所述驱动IC时，所述驱动IC配置于至少一部分与所述磁屏蔽部重叠的位置、或者/以及与如下区域重叠的位置，该区域是在与所述导体的长度方向正交的方向上隔着所述磁屏蔽部的两侧的区域。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
在从所述安装面的法线方向观察所述驱动IC时，所述驱动IC配置于整体与所述磁屏蔽部重叠的位置。
3.根据权利要求1或者2所述的电路装置，其特征在于，
所述磁屏蔽部具有开口部，
所述驱动电路基板以与所述磁屏蔽部的所述开口部以外的部分相对的方式配置。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电路装置，其特征在于，
在所述驱动电路基板的所述安装面还安装有温度IC，其检测所述开关电路部的温度，
在从所述安装面的法线方向观察所述温度IC时，所述温度IC配置于至少一部分与所述磁屏蔽部重叠的位置、或者/以及与如下区域重叠的位置，该区域是在与所述导体的长度方向正交的方向上隔着所述磁屏蔽部的两侧的区域。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电路装置，其特征在于，
所述开关电路部具有将直流电力变换为交流电力的变换电路，
所述导体为传递所述交流电力的交流总线。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电路装置，其特征在于，
所述开关电路部具有将直流电力变换为交流电力的变换电路，
所述导体为传递所述直流电力的直流总线。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的电路装置，其特征在于，
所述导体为多个，沿着与该导体的长度方向正交的方向并排设置，
所述磁屏蔽部为多个，相对于所述多个导体一对一地设置，且沿着所述导体的并排设置方向而配置，
在从所述安装面的法线方向观察所述驱动IC时，所述驱动IC配置于与相邻的所述磁屏蔽部彼此之间的区域重叠的位置。
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