CN114365247A - 包括至少两个电容器的电子部件 - Google Patents

Abstract

一种电子部件(1)，包括：‑第一导电层(17)，处于第一电位，‑第二导电层(18)，处于第二电位，‑第一电容器(11)，其具有电连接到第一导电层(17)的第一端子(15)和电连接到第二导电层(18)的第二端子(16)，以及‑第二电容器(12)，其具有连接到第二导电层(18)的第一端子(15)和连接到第一导电层(17)的第二端子(16)，第一电容器(11)和第二电容器(12)被布置为使得，相对于正交于第一层(17)和/或第二层(18)的平面(D)，相对于该平面限定第一侧(C1)和第二侧(C2)，第一电容器(11)和第二电容器(12)具有布置在第一侧(C1)上的它们各自的第一端子(15)，以及布置在第二侧(C2)上的它们各自的第二端子(16)。

Description

包括至少两个电容器的电子部件

技术领域

本发明涉及一种包括至少两个电容器的电子部件。这种电子部件用于例如生产电压转换器，例如DC/DC转换器，或者实际上是逆变器/整流器。这种电压转换器可以集成到混合动力或电动车辆中，例如机动车辆，并且属于该车辆的电动推进马达的电力供应电路。

背景技术

电容器经常用于DC电压源的端子，在开关臂的上游或下游，以对由开关臂的开关产生的高频谐波进行滤波并防止过电压。这些电容器中的每一个都具有特定的电感，而且并联这些电容器会产生寄生电感。所有这些电感都会降低这些电容器所提供的带宽。

需要允许电容器并联连接，例如在开关臂的上游或下游，且同时降低这些电容器的特定电感以及由并联连接这些电容器所产生的寄生电感。

发明内容

本发明的目的是解决这一需求，并且根据本发明的一个方面，本发明使用电子部件来实现这一目的，所述电子部件包括：

-第一导电层，处于第一电位，

-第二导电层，处于第二电位，

-第一电容器，具有电连接到第一导电层的第一端子和电连接到第二导电层的第二端子，以及

-第二电容器，具有连接到第二导电层的第一端子和连接到第一导电层的第二端子，

第一电容器和第二电容器被布置为使得，相对于正交于第一层和/或第二层的平面，相对于该平面限定第一侧和第二侧，第一电容器和第二电容器具有布置在第一侧上的它们各自的第一端子，以及布置在第二侧上的它们各自的第二端子。

在下文中，除非另有明确说明，术语“连接”指的是电连接，而术语“布置”指的是空间布置。

因此，第一电容器和第二电容器并联连接，因为它们各自连接在第一导电层和第二导电层之间，但是它们具有不同的取向，因为连接到第一导电层的第一电容器的端子没有布置在与连接到该第一导电层的第二电容器的端子相同的一侧。因此，从电学上来说，第一电容器和第二电容器可以被认为是并联安装的，尽管从空间上来说，它们可以被认为是反向安装的。

每个导电层可以限定平面，并且采用这些平面允许降低与互连这些电容器相关联的寄生电感。

每个导电层可以是板的形式，该板在彼此平行的两个表面之间延伸。

电子部件可以包括印刷电路板部分，每个电容器特别地安装在该印刷电路板部分的相同端面上。

第一导电层和/或第二导电层可以布置在印刷电路板部分内部。导电层之一例如是限定印刷电路板部分的外表面(例如上表面或下表面)的层，而另一导电层是布置在该印刷电路板部分内部的层。

作为变型例，导电层中的每一个都布置在印刷电路板部分的内部。

作为另一变型例，导电层中的每一个都是限定印刷电路板部分的外表面的层，这些层中的一个是该印刷电路板部分的上表面，并且另一个层是该印刷电路板部分的下表面。

在印刷电路板部分的情况下，第一电容器和第二电容器可以由印刷电路板部分的外表面承载。

仍然在印刷电路板部分的情况下，并且当第一导电层和第二导电层都布置在印刷电路板部分的内部时，这两个导电层可以在它们之间限定高频电容器，其特别地具有小于1nH的比电感，如申请人于2019年4月1日在法国提交的申请号为19 03457的申请中所公开的。

第一导电层可以包括并联的多个子层。

第二导电层可以包括并联的多个子层。

在适当的情况下，电子部件可以包括与第二导电层的子层交替的第一导电层的子层，然后这些子层被堆叠。

第一或第二导电层的这些子层中仅有一些可以布置在印刷电路板部分的内部。

作为变型例，第一或第二导电层的所有这些子层都布置在印刷电路板部分的内部。

形成第一导电层的所有子层例如布置在印刷电路板部分的内部，和/或形成第二导电层的所有子层例如布置在印刷电路板部分的内部。

本发明不限于包括印刷电路板部分的部件。所述部件包括例如两个母线，并且这些母线中的每一个都是板的形式，从而分别限定第一导电层和第二导电层。

导电层可以在空间上彼此平行。在这种情况下，相对于其限定第一侧和第二侧的方向可以是每个导电层的法线。

在所有上文中，第一导电层和第二导电层可以全部或部分重叠。例如，层中的一个与另一个层的整体重叠。

在所有上文中，电子部件还可以包括第三电容器，该第三电容器具有电连接到第一导电层的第一端子和电连接到第二导电层的第二端子，第一电容器、第二电容器和第三电容器被布置为使得第二电容器被布置在第一电容器和第三电容器之间。

在所有上文中，电容器可以在空间上平行布置，也就是说，为每个电容器在其第一端子和第二端子之间定义直线，这些直线从一个电容器到下一个电容器是平行的。

第一电容器和第二电容器可以在平行的平面中延伸，并且，在这些平面中的每一个中，这两个电容器之间的最小距离可以在0.1mm至2cm之间。因此，这些电容器可以相邻地布置，而同时减少前述的电感。

在所有上文中，特别是当导电层中的至少一个布置在印刷电路板部分的内部时，可以形成一个或多个通孔，以允许电容器的端子与对应的导电层电连接。每个通孔例如由金属化孔或激光通孔形成。

在所有上文中，电容器中的每一个的电容可以在1pF和1000F之间，特别是在10pF和100mF之间，或者在1F和1000F之间。

该部件还可以包括并联连接在第一导电层和第二导电层之间的至少一个开关臂，该开关臂通过串联连接两个电子开关而形成，这两个电子开关中至少一个是可控的，并且这两个电子开关限定了它们之间的中点。

电子部件可以限定电压转换器，例如DC/DC转换器，用于例如在12V的DC电压和48V的DC电压之间转换，或者实际上在12V的DC电压和大于300V的DC电压之间转换。这样的转换器可以集成到电动或混合动力车辆的车载网络中。

在12/48V的DC/DC转换器的应用中，第一导电层可以处于48V的电位，并且第二导电层可以处于接地。于是，本发明适用于与值为48V的电压输入端并联的电容器。

作为变型例，在12/48V的DC/DC转换器的应用中，第一导电层可以处于12V的电位，第二导电层可以处于接地。于是，本发明适用于与值为12V的电压输入端并联的电容器。

作为另一个变型例，在12/48V的DC/DC电压转换器的应用中，存在处于12V电位的一个第一导电层，处于48V电位的另一个第一导电层，并且第二导电层接地。然后，本发明一方面经由处于48V的第一导电层和接地的第二导电层适用于与值为48V的电压输入端并联的电容器，还经由处于12V的第一导电层和接地的第二导电层适用于与值为12V的电压输入端并联的电容器。

在用于在12V的DC电压和值大于300V的DC电压之间进行转换的DC/DC转换器的应用中，第一导电层可以处于大于300V的电位，并且第二导电层可以处于接地。于是，本发明适用于与值大于300V的电压输入端并联的电容器。

作为变型例，在用于在12V的DC电压和值大于300V的DC电压之间进行转换的DC/DC转换器的应用中，第一导电层可以处于12V的电位，第二导电层可以处于接地。于是，本发明适用于与值为12V的电压输入端并联的电容器。

作为另一变型例，在用于在12V的DC电压和值大于300V的DC电压之间进行转换的DC/DC转换器的应用中，存在处于12V电位的一个第一导电层，处于值大于300V的电位的另一个第一导电层，并且第二导电层接地。于是，本发明一方面经由电位大于300V的第一导电层和接地的第二导电层适用于与值大于300V的电压输入端并联的电容器，并且还经由处于12V的第一导电层和接地的第二导电层适用于与值为12伏的电压输入端并联的电容器。

作为变型例，电子部件可以形成逆变器/整流器，在这种情况下，DC电压具有例如12V或48V的值或大于300V的值。

在所有上文中，每个电子开关都可以是可控的。

每个可控开关可以是使用氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)或硅的晶体管。

多个开关臂可以平行安装，例如在一个和六个开关臂之间。

在所有上文中，每个导电层可以由铜制成，例如是铜板。

本发明适用于任何类型的电容器，例如通孔电容器或非通孔电容器、陶瓷电容器、化学电容器或塑料电容器。

附图说明

通过阅读以下对本发明的非限制性示例性实施方式的描述并查看附图，可以更好地理解本发明，在附图中：

-图1示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施方式的限定DC/DC转换器的电子部件，

-图2示出了图1的部件的一部分的平面图，该部件包括印刷电路板部分，

-图3和图4分别是图2的部件沿III-III和沿IV-IV的剖视图，

-图5是类似于图2的根据本发明第二示例性实施方式的部件的平面图，

-图6示出了说明在特定示例中由本发明的一部分提供的增益的曲线，以及

-图7摘自申请人于2019年4月1日在法国提交的编号为19 03457的申请，示出了在印刷电路板部分中电子子层的示例性堆叠。

具体实施方式

图1示出了电子部件1，其在所考虑的示例中形成DC/DC转换器。在所考虑的示例中，它是12V/48V的DC/DC转换器，但是本发明不限于这样的示例。

以已知的方式，该转换器1包括第一DC电压输入端4、第二DC电压输入端5和一个或多个开关臂6，一个或多个开关臂6允许第一DC电压输入端4处的电压值被转换成在第二DC电压输入端5处可获取的另一电压值，反之亦然。

在所考虑的示例中，开关臂6包括两个可控电子开关10，这两个可控电子开关10串联连接，并且在它们之间限定了连接到第二电压输入端5的中点。

在这种情况下，每个可控开关10是例如MOSFET，其使用例如氮化镓、碳化硅或硅。

电子部件1还包括两个电容器11和12，这两个电容器都并联，并且与开关臂6并联。

这两个电容器11和12例如是相同类型的，即特别地是化学电容器或陶瓷电容器。

如图2中可以看到的，在所考虑的示例中，这些电容器11和12安装在电子部件1的印刷电路板部分14的外表面13上。两个电容器11和12各自包括两个端子，并且，相对于垂直于印刷电路板部分14的外表面13的平面(D)，可以为电容器11和12中的每一个定义布置在该平面(D)的第一侧C1上的第一端子15和布置在该平面(D)的第二侧C2上的第二端子16。在第一电容器11和第二电容器12之间测量的距离例如在0.1mm至2cm之间。

可以观察到，在所考虑的示例中，两个电容器11和12在空间上平行布置在外表面13上。可以观察到，具体地，连接电容器之一的第一端子15和第二端子16的线基本上平行于连接另一个电容器的第一端子15和第二端子16的线。通过查看图3和图4可以理解，印刷电路板部分14包括两个导电的内层17和18。在这种情况下，每个层17、18由铜板形成。这些层中的一个，也称为“第一导电层17”，处于第一DC电压输入端4的正端的电位，在这种情况下为48V电位，而另一个层，也称为“第二导电层18”，处于第一DC电压输入端4的另一个端子的电位，在这种情况下为接地电位。

可以观察到，第一导电层17在平行于第二导电层18延伸平面的平面中延伸。还可以观察到，在所考虑的示例中，这些平面还平行于印刷电路板部分14的外表面13延伸的平面。

代替单个第一导电层17和单个第二导电层18，可以用多个相应的子层来替换它们，这些子层可以限定交替，类似于图7所示，图7示出了另一种产品。替换第一导电层17的子层在所述图7中也标记为“17”，替换第二导电层18的子层在图7中也标记为“18”。

类似于图7所示，四个导电子层可以被引入印刷电路板部分14的该印刷电路板部分的外表面之间，即：

-两个第一子层17，处于第一DC电压输入端的正端的电位，以及

-两个第二子层18，处于接地。

由于两个第一子层17在印刷电路板部分14内不直接相邻，并且两个第二子层18在该板内不直接相邻，因此在印刷电路板部分14内获得了这些导电子层的三个交替。

不是所有的第一子层17和所有的第二子层18都必须布置在印刷电路板部分14的内部。

类似于图7所示，每个第一子层17可以与第一通孔30的金属化壁电接触，并且每个第二子层18可以与第二通孔30的金属化壁电接触。

根据本发明，如现在将参考图2至图4描述的，电容器11和12虽然电并联，但可以认为是反向布置的。在图3中可以观察到，电容器中的一个，下面称为“第一电容器11”，其第一端子15电连接到第一导电层17，而另一个电容器，下面称为“第二电容器12”，其第一端子15电连接到第二导电层18。类似地，在图4中可以观察到，第一电容器11的第二端子16电连接到第二导电层18，而第二电容器12的第二端子16电连接到第一导电层17。电容器端子和相应导电层之间的这些电连接中的每一个都是例如通过印刷电路板部分的一部分经由通孔19形成的，通孔19是金属化孔。

因此，从第一电容器11到第二电容器12，第一端子15反向地电连接，正如第二端子16一样。

从第一电容器11到第二电容器12的相应端子的这种反向组装允许这些电容器中的每一个的比电感减小。此外，将这些电容器11和12连接到平面的导电层17和18允许降低由于连接这两个电容器11和12而产生的寄生电感，这将在下面参照图6进行解释。

图5示出了本发明的另一示例性实施方式。根据该示例，四个电容器20并联连接，从电学上来说，这些电容器20中的每一个都与第一电压输入端4并联连接。类似于图2至图4的示例，从空间上来说，电容器20平行布置在印刷电路板部分14的端面13上。

类似于图2，可以为每个电容器20限定布置在参考平面的第一侧的第一端子21和布置在参考平面的第二侧的第二端子22。在图5的示例中，两个相邻的电容器从空间上来说具有反向连接的对应端子，也就是说，电容器20之一的第一端子21电连接到第一导电层17，并且其第二端子22电连接到第二导电层18。

图6示出：

-在曲线100上，由四个并联分支形成的组件以dB为单位的等效阻抗，每个分支由与电感器串联的电容器20组成。从一个分支到下一个分支，电容器的第一端子电连接到相同的48V电位，并且其第二端子电连接到电感器，对于每个分支，电感器接地。在这种情况下，这些电容器中的每一个的电容为2.2μF，并且与3nH的电感器串联。

-在曲线110上，组件的等效阻抗(以dB为单位)与曲线100上的前一个的不同之处仅在于，电容器20的第一端子和第二端子根据本发明连接，也就是说端子反向连接。

通过比较曲线100和110可以观察到，当根据本发明连接电容器20时，谐振频率增加，从而对于高频，这些电容器处的等效阻抗减小。因此，使用电容器20对高频谐波的滤波得到改善。

Claims (12)

1.一种电子部件(1)，包括：

-第一导电层(17)，处于第一电位，

-第二导电层(18)，处于第二电位，

-第一电容器(11)，具有电连接到所述第一导电层(17)的第一端子(15)和电连接到所述第二导电层(18)的第二端子(16)，以及

-第二电容器(12)，具有连接到所述第二导电层(18)的第一端子(15)和连接到所述第一导电层(17)的第二端子(16)，

所述第一电容器(11)和所述第二电容器(12)被布置为使得，相对于与所述第一层(17)和/或所述第二层(18)正交的平面(D)，相对于所述平面限定第一侧(C1)和第二侧(C2)，所述第一电容器(11)和所述第二电容器(12)具有布置在所述第一侧(C1)上的各自的第一端子(15)，以及布置在所述第二侧(C2)上的各自的第二端子(16)，

所述第一导电层(17)和/或所述第二导电层(18)包括并联连接的多个子层。

2.根据权利要求1所述的电子部件，所述电子部件(1)包括印刷电路板部分(14)，每个电容器(11、12)安装在所述印刷电路板部分(14)的同一个端面(13)上，并且所述第一导电层(17)和/或所述第二导电层(18)特别地布置在所述印刷电路板部分(14)的内部。

3.根据权利要求1或2所述的电子部件，包括与所述第二导电层(18)的子层交替的所述第一导电层(17)的子层，这些子层被堆叠。

4.根据权利要求2或3所述的部件，所述第一导电层(17)的所有或一些子层和/或所述第二导电层(18)的所有或一些子层布置在所述印刷电路板部分(14)的内部。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电子部件，所述导电层(17、18)在空间上彼此平行。

6.根据权利要求4所述的电子部件，所述导电层(17、18)全部或部分地重叠。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电子部件，还包括第三电容器(20)，所述第三电容器具有电连接到所述第一导电层(17)的第一端子(21)和电连接到所述第二导电层(18)的第二端子(22)，所述第一电容器、所述第二电容器和所述第三电容器被布置为使得所述第二电容器布置在所述第一电容器和所述第三电容器之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电子部件，在每个电容器的第一端子和第二端子之间限定直线，所述直线从一个电容器到另一个电容器平行。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电子部件，所述第一电容器(11)和所述第二电容器(12)在平行的平面中延伸，并且在所述平面中，在所述两个电容器之间的最小距离在0.1mm至2cm之间。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电子部件，包括一个或多个通孔(19)，以允许电容器(11、12)的端子(15、16)和对应的导电层(17、18)电连接。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电子部件，每个电容器(10、11)具有10pF至100mF之间的电容。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电子部件，还包括并联连接在所述第一导电层(17)和所述第二导电层(18)之间的至少一个开关臂(6)，所述开关臂通过串联连接两个电子开关(10)而形成，所述两个电子开关中的至少一个是可控的，并且所述两个电子开关在其之间限定中点。

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