CN115133774A - 降压转换器 - Google Patents

Abstract

一种降压转换器，能削减部件个数。降压转换器包括：具有初级侧线圈(21)和次级侧线圈(22)的降压变压器(20)；使用非导电性树脂而与初级侧线圈和次级侧线圈一体成型的树脂成型体(40)；以及整流元件(30a1)，整流元件(30a1)是表面安装型的，树脂成型体(40)具有供整流元件(30a1)安装的安装面(41a)，次级侧线圈(22)具有第一板状端子(23a)。第一板状端子(23a)在安装面(41a)中从树脂成型体(40)露出，在安装面(41a)设置有隔着间隙(43a)而与第一板状端子并排的第二板状端子(42a)，整流元件(30a1)通过焊锡连接而接合于第一板状端子(23a)及第二板状端子(42a)两方，非导电性树脂具有比焊锡的熔点高的熔点。

Description

降压转换器

技术领域

本公开涉及一种包括降压变压器和与降压变压器一体成型的树脂成型体的降压转换器。

背景技术

在混合动力车、电动汽车等电动车辆中，能使用使高电压电池的电压降压至12V系的低电压的降压转换器。在专利文献1中记载有包括AC/DC转换模块基板的车载用DC/DC转换器。AC/DC转换模块基板具有：变压器，所述变压器具有初级侧线圈和次级侧线圈；表面安装型的整流元件；以及金属基板，所述金属基板供变压器和整流元件装设。在金属基板上形成有隔着绝缘层而与金属基板绝缘的多个导体图案。次级侧线圈的端部以及整流元件各自焊锡连接于多个导体图案中的任一个。金属基板螺纹紧固于散热用的底板上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-221919号公报

在上述这种车载用DC/DC转换器中，也可以想到通过使用非导电性树脂成型的树脂成型体来使初级侧线圈和次级侧线圈一体化，以削减组装工时数。然而，一般情况下，非导电性树脂的熔点比焊锡的熔点低。因此，在对表面安装型的整流元件进行安装的工序中，通常无法将通过树脂成型体一体化的初级侧线圈和次级侧线圈放入炉中。因此，在专利文献1的车载用DC/DC转换器中，即使通过树脂成型体将初级侧线圈和次级侧线圈一体化，也需要用于通过反流方式的焊锡连接来安装整流元件的金属基板。由此，在专利文献1的车载用DC/DC转换器中，存在难以削减部件个数的技术问题。

发明内容

本公开是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种能削减部件个数的降压转换器。

本公开的降压转换器包括：降压变压器，所述降压变压器具有初级侧线圈和次级侧线圈；树脂成型体，所述树脂成型体使用非导电性树脂与所述初级侧线圈和所述次级侧线圈一体成型而成；以及整流元件，所述整流元件对所述次级侧线圈的感应电压进行整流，所述整流元件是表面安装型的，所述树脂成型体具有供所述整流元件安装的安装面，所述次级侧线圈具有第一板状端子，所述第一板状端子在所述安装面中从所述树脂成型体露出，在所述安装面设置有隔着间隙而与所述第一板状端子并排的第二板状端子，所述整流元件通过使用了焊锡的焊锡连接而接合于所述第一板状端子和所述第二板状端子两方，所述非导电性树脂具有比所述焊锡的熔点高的熔点。

根据本公开，能削减降压转换器的部件个数。

附图说明

图1是表示实施方式1的降压转换器的电路结构的电路图。

图2是表示实施方式1的降压转换器的主要部分结构的立体图。

图3是表示实施方式1的降压转换器的主要部分结构的分解图。

图4是表示实施方式1的降压转换器的主要部分结构的俯视图。

图5是表示实施方式1的降压转换器的树脂成型体的安装面的结构的剖视图。

图6是表示实施方式1的降压转换器的结构的俯视图。

图7是表示实施方式2的降压转换器的树脂成型体的安装面的结构的剖视图。

图8是表示实施方式3的降压转换器的主要部分结构的立体图。

图9是表示实施方式3的降压转换器的主要部分结构的俯视图。

(符号说明)

10 开关电路部；

11a 正极端子；

11b 负极端子；

12a、12b、12c、12d 开关元件；

13a、13b 连接点；

20 降压变压器；

21 初级侧线圈；

22 次级侧线圈；

22a 第一线圈；

22b 第二线圈；

23a、23b 第一板状端子；

24a、24b 端子；

30a、30a1、30a2、30b、30b1、30b2 整流元件；

31 平滑电抗器；

32 平滑电容器；

33 输出端子；

34 阳极端子；

35 阴极端子；

40 树脂成型体；

41a、41b 安装面；

42a、42b 第二板状端子；

43a、43b 间隙；

44 凸部；

45 固定部；

46 衬圈部；

47 空洞部；cao

48 凹部；

49 槽部；

50 框体；

51 螺钉。

具体实施方式

实施方式1

对实施方式1的降压转换器进行说明。图1是表示本实施方式的降压转换器的电路结构的电路图。如图1所示，降压转换器具有开关电路部10、降压变压器20和多个整流元件30a、30b。

开关电路部10连接于正极端子11a和负极端子11b。正极端子11a连接于高电压电池的正极。负极端子11b连接于高电压电池的负极。开关电路部10具有四个开关元件12a、12b、12c、12d。开关元件12a、12b、12c、12d各自通过未图示的控制电路而被控制。

开关元件12a与开关元件12b在正极端子11a与负极端子11b之间相互串联连接。开关元件12c与开关元件12d在正极端子11a与负极端子11b之间相互串联连接。开关元件12a以及开关元件12b与开关元件12c以及开关元件12d相互并联连接。

降压变压器20具有初级侧线圈21和次级侧线圈22。初级侧线圈21的一端连接于开关元件12a与开关元件12b之间的连接点13a。初级侧线圈21的另一端连接于开关元件12c与开关元件12d之间的连接点13b。

次级侧线圈22具有第一线圈22a以及第二线圈22b。第一线圈22a的一端连接于整流元件30a的阳极。第二线圈22b的一端连接于整流元件30b的阳极。第一线圈22a以及第二线圈22b两方的另一端维持为基准电位。

整流元件30a以及整流元件30b各自是对次级侧线圈22的感应电压进行整流的元件。整流元件30a如后文所述具有相互并联连接的两个整流元件30a1、30a2(在图1中未图示)。同样地，整流元件30b如后文所述具有相互并联连接的两个整流元件30b1、30b2(在图1中未图示)。

整流元件30a的阴极以及整流元件30b的阴极连接于平滑电抗器31的一端。平滑电抗器31的另一端连接于输出端子33，并且连接于平滑电容器32的一个电极。平滑电容器32的另一个电极维持为基准电位。

接着，对本实施方式的降压转换器的物理结构进行说明。图2是表示本实施方式的降压转换器的主要部分结构的立体图。图3是表示本实施方式的降压转换器的主要部分结构的分解图。图4是表示本实施方式的降压转换器的主要部分结构的俯视图。在图2～图4中示出了图1所示的降压转换器的电路结构中的、主要是降压变压器20的初级侧线圈21以及次级侧线圈22和整流元件30a1、30a2、30b1、30b2。图5是表示本实施方式的降压转换器中的树脂成型体的安装面的结构的剖视图。在图5中省略固化后的焊锡层的图示。

如图2～图5所示，降压转换器具有：树脂成型体40，所述树脂成型体40将降压变压器20的初级侧线圈21和次级侧线圈22覆盖而形成；以及整流元件30a1、30a2、30b1、30b2。降压变压器20的初级侧线圈21和次级侧线圈22的除了供整流元件30a1、30a2、30b1、30b2装设的部分以外，被树脂成型体40覆盖。为了提高降压转换器的转换效率，较为理想的是，初级侧线圈21的材质和次级侧线圈22的材质均是铜。

树脂成型体40使用非导电性树脂与降压变压器20的初级侧线圈21和次级侧线圈22一体成型而成。此外，树脂成型体40与后述的第二板状端子42a、第二板状端子42b以及多个衬圈部46一体成型。即，初级侧线圈21、次级侧线圈22、第二板状端子42a、第二板状端子42b以及多个衬圈部46是在对树脂成型体40进行成型时插入到模具内的嵌插部件。

初级侧线圈21的一端侧的端子24a从树脂成型体40的一部分突出。初级侧线圈21的另一端侧的端子24b从树脂成型体40的另一部分突出。端子24a和端子24b均连接于图1所示的开关电路部10。

树脂成型体40具有：安装面41a，所述安装面41a供整流元件30a1和整流元件30a2安装；以及安装面41b，所述安装面41b供整流元件30b1和整流元件30b2安装。整流元件30a1、30a2、30b1、30b2各自是表面安装型的。

次级侧线圈22具有：第一板状端子23a，所述第一板状端子23a为第一线圈22a的一端侧的端子；以及第一板状端子23b，所述第一板状端子23b为第二线圈22b的一端侧的端子。第一板状端子23a在树脂成型体40的安装面41a中从树脂成型体40露出。第一板状端子23a形成为沿着安装面41a的平板状。第一板状端子23b在树脂成型体40的安装面41b中从树脂成型体40露出。第一板状端子23b形成为沿着安装面41b的平板状。

在安装面41a设置有第二板状端子42a。第二板状端子42a形成为沿着安装面41a的平板状。第二板状端子42a隔着间隙43a而与第一板状端子23a并排。在安装面41b形成有第二板状端子42b。第二板状端子42b形成为沿着安装面41b的平板状。第二板状端子42b隔着间隙43b而与第一板状端子23b并排。第二板状端子42a和第二板状端子42b均电连接于图1所示的平滑电抗器31的一端。

第二板状端子42a具有多个凸部44。在本实施方式中，在第二板状端子42a中，在与整流元件30a1接合的接合面形成有三个凸部44，在与整流元件30a2接合的接合面也形成有三个凸部44。凸部44各自从第二板状端子42a的表面沿着该表面的法线方向突出。凸部44各自具有导电性。第二板状端子42a至少在凸部44处接合于整流元件30a1和整流元件30a2。

同样地，第二板状端子42b具有多个凸部44。在本实施方式中，在第二板状端子42b中，在与整流元件30b1接合的接合面形成有三个凸部44，在与整流元件30b2接合的接合面也形成有三个凸部44。第二板状端子42b至少在凸部44处接合于整流元件30b1和整流元件30b2。

通过在第二板状端子42a和第二板状端子42b各自形成有凸部44，当在回熔工序中焊锡发生熔融时，剩余的焊锡会积存于第二板状端子42a和第二板状端子42b各自的凸部44以外的平坦面上。因此，能抑制固化后的焊锡层的厚度变厚。

在本实施方式中，在第二板状端子42a和第二板状端子42b各自形成有凸部44，但也可以在第一板状端子23a和第一板状端子23b各自形成有凸部。

在安装面41a安装有整流元件30a1和整流元件30a2。整流元件30a1跨过间隙43a并通过使用了焊锡的焊锡连接而接合于第一板状端子23a和第二板状端子42a两方。整流元件30a1的阳极端子34通过焊锡连接而接合于第一板状端子23a。整流元件30a1的阴极端子35通过焊锡连接而接合于第二板状端子42a。同样地，整流元件30a2跨过间隙43a并通过使用了焊锡的焊锡连接而接合于第一板状端子23a和第二板状端子42a两方。

在安装面41b安装有整流元件30b1和整流元件30b2。与整流元件30a1和整流元件30a2同样地，整流元件30b1和整流元件30b2各自跨过间隙43b并通过使用了焊锡的焊锡连接而接合于第一板状端子23b和第二板状端子42b两方。

作为树脂成型体40的形成材料的非导电性树脂，能使用具有比焊锡的熔点高的熔点的树脂。具有比焊锡的熔点高的熔点的树脂有PPS(Poly Phenylene Sulfide：聚苯硫醚)、LCP(Liquid Crystal Polymer：液晶聚合物)等。例如，无铅焊锡的熔点是220℃左右，而PPS的熔点是280℃左右，LCP的熔点是280～370℃左右。

由此，能在安装整流元件30a1、30a2、30b1、30b2的工序中，将树脂成型体40与整流元件30a1、30a2、30b1、30b2一起放入炉中。因而，能在不另行使用用于供整流元件安装的金属基板等的情况下进行回熔方式的焊锡连接。

也可以事先对第一板状端子23a和第二板状端子42a实施Ni、Au、Ti等的镀覆处理。由此，能提高由焊锡连接实现的接合强度。在先通过镀覆材料形成第一板状端子23a和第二板状端子42a的情况下，理想的是，选定能耐受树脂成型体40的成型温度的镀覆材料。

理想的是，初级侧线圈21和次级侧线圈22的形成材料的热膨胀系数与非导电性树脂的热膨胀系数相等。在上述热膨胀系数相等的情况下，即使初级侧线圈21和次级侧线圈22的温度上升，也能防止在树脂成型体40上产生剥离或裂纹。

图6是表示本实施方式的降压转换器的结构的俯视图。在图6中，除了图4所示的结构以外，还示出降压转换器所包括的框体50。在树脂成型体40形成有多个固定部45。多个固定部45是为了将树脂成型体40固定于对树脂成型体40进行收容的框体50而设置的。在固定部45各自形成有金属制的筒状的衬圈部46。衬圈部46与树脂成型体40一体形成。

树脂成型体40通过分别插入到衬圈部46的螺钉51固定于框体50。由此，由于能提高降压转换器的耐振性，因此，即使在降压转换器装设于汽车的情况下，降压转换器也能耐受汽车的振动。

框体50还作为将热量释放到降压转换器的外部的散热部件发挥作用。在树脂成型体40固定于框体50的状态下，树脂成型体40的底部与框体50相对。在树脂成型体40的底部与框体50之间设置有未图示的导热构件。由此，树脂成型体40和框体50经由导热构件热连接。在初级侧线圈21和次级侧线圈22产生的热量经由树脂成型体40和导热构件传递至框体50，并从框体50高效地释放到降压转换器的外部。

在本实施方式中，发热量大的整流元件30a1、30a2、30b1、30b2直接接合于次级侧线圈22的第一板状端子23a或第一板状端子23b。因此，在整流元件30a1、30a2、30b1、30b2产生的热量经由次级侧线圈22、树脂成型体40以及导热构件传递至框体50，并从框体50释放到降压转换器的外部。这样，整流元件30a1、30a2、30b1、30b2的散热路径与次级侧线圈22的散热路径共用。

也可以在框体50的散热面设置有冷却翅片等。在框体50的散热面设置有冷却翅片的情况下，从框体50向外部的散热效率得到提高。框体50的冷却方法并不局限于水冷却，也可以是空气冷却。

如以上说明的那样，本实施方式的降压转换器包括降压变压器20、树脂成型体40、整流元件30a1、30a2、30b1、30b2。降压变压器20具有初级侧线圈21和次级侧线圈22。树脂成型体40使用非导电性树脂而与初级侧线圈21和次级侧线圈22一体成型。整流元件30a1、30a2、30b1、30b2各自构成为对次级侧线圈22的感应电压进行整流。整流元件30a1、30a2、30b1、30b2各自是表面安装型的。树脂成型体40具有：安装面41a，所述安装面41a供整流元件30a1、30a2安装；以及安装面41b，所述安装面41b供整流元件30b1、30b2安装。次级侧线圈22具有第一板状端子23a、23b。第一板状端子23a在安装面41a中从树脂成型体40露出。第一板状端子23b在安装面41b中从树脂成型体40露出。在安装面41a设置有隔着间隙43a而与第一板状端子23a并排的第二板状端子42a。在安装面41b设置有隔着间隙43b而与第一板状端子23b并排的第二板状端子42b。整流元件30a1、30a2各自通过使用了焊锡的焊锡连接而接合于第一板状端子23a和第二板状端子42a两方。整流元件30b1、30b2各自通过使用了焊锡的焊锡连接而接合于第一板状端子23b和第二板状端子42b两方。上述非导电性树脂具有比焊锡的熔点高的熔点。

根据上述结构，能将整流元件30a1、30a2安装于树脂成型体40的安装面41a，能将整流元件30b1、30b2安装于树脂成型体40的安装面41b。此外，能在安装整流元件30a1、30a2、30b1、30b2的工序中，将树脂成型体40与整流元件30a1、30a2、30b1、30b2一起放入炉中。由此，即使不使用用于供整流元件30a1、30a2、30a1、30b2安装的金属基板，也能通过回熔方式的焊锡连接来安装整流元件30a1、30a2、30b1、30b2。因而，能省略专利文献1所记载的那种金属基板，因此，能削减降压转换器的部件个数。

在本实施方式的降压转换器中，第二板状端子42a、42b各自具有接合于整流元件的凸部44。根据上述结构，能将剩余的焊锡积存于第二板状端子42a、42b各自的除了凸部44以外的部分。因此，能抑制固化后的焊锡层的厚度变厚。第一板状端子23a、23b也可以各自具有凸部44。

本实施方式的降压转换器还包括对树脂成型体40进行收容的框体50。在树脂成型体40形成有金属制的筒状的衬圈部46。树脂成型体40通过插入到衬圈部46的螺钉51而固定于框体50。根据上述结构，能提高降压转换器的耐振性。

在本实施方式的降压转换器中，在树脂成型体40与框体50之间设置有导热构件。根据上述结构，能将在初级侧线圈21和次级侧线圈22产生的热量经由树脂成型体40、导热构件和框体50高效地释放到外部。

实施方式2

对实施方式2的降压转换器进行说明。图7是表示本实施方式的降压转换器中的树脂成型体的安装面的结构的剖视图。另外，对于具有与实施方式1相同的功能和作用的结构要素标注相同符号并省略其说明。

在万一产生预想之外的大电流，使得整流元件破损而变成短路状态的情况下，整流元件的外装材料可能会燃烧。在这种情况下，电流持续流动，因此，燃烧可能会持续到整流元件和树脂成型体两方的可燃成分消失。树脂成型体虽是用阻燃性材料形成的，但并不一定是不燃物。因此，当树脂成型体在第一板状端子与第二板状端子之间发生燃烧而碳化时，第一板状端子和第二板状端子可能会经由碳化后的树脂成型体导通。

如图7所示，在本实施方式的树脂成型体40中，在位于第一板状端子23a与第二板状端子42a之间的安装面41a形成有空洞部47。空洞部47沿着树脂成型体40的厚度方向贯穿树脂成型体40。理想的是，空洞部47形成于在安装面41a的俯视观察时被第一板状端子23a和第二板状端子42a夹在中间的部分的整体。虽然省略图示，但在位于第一板状端子23b与第二板状端子42b之间的安装面41b也同样形成有空洞部47。在因形成有空洞部47而使树脂成型体40的强度不足的情况下，也可以通过阻燃性比树脂成型体40的形成材料高的树脂来填埋空洞部47。

如以上说明的那样，在本实施方式的降压转换器中，在位于第一板状端子23a与第二板状端子42a之间的安装面41a形成有空洞部47。同样地，在位于第一板状端子23b与第二板状端子42b之间的安装面41b形成有空洞部47。

根据上述结构，即使万一整流元件30a1或整流元件30a2的外装材料燃烧，也能防止由碳化后的树脂成型体40引起的第一板状端子23a与第二板状端子42a的导通。同样地，即使万一整流元件30b1或整流元件30b2的外装材料燃烧，也能防止由碳化后的树脂成型体40引起的第一板状端子23b与第二板状端子42b的导通。

实施方式3

对实施方式3的降压转换器进行说明。图8是表示本实施方式的降压转换器的主要部分结构的立体图。图9是表示本实施方式的降压转换器的主要部分结构的俯视图。另外，对于具有与实施方式1或2相同的功能和作用的结构要素标注相同符号并省略其说明。

如图8和图9所示，第一板状端子23a具有凹部48。在第一板状端子23a中的、与整流元件30a接合的接合面以及与整流元件30a2接合的接合面各形成有一个凹部48。第一板状端子23b与第一板状端子23a同样地具有凹部48。

第二板状端子42a具有槽部49。在第二板状端子42a中的、与整流元件30a1接合的接合面形成有将三个凸部44包围的槽部49。在与整流元件30a2接合的接合面也形成有同样的槽部49。第二板状端子42b与第二板状端子42a同样地具有槽部49。

在本实施方式中，在第一板状端子23a、23b各自形成有凹部48，因此，能在回熔工序中使熔融后的焊锡积存于凹部48。由此，能抑制焊锡的润湿扩散。因此，能抑制焊锡向各间隙43a、43b的热陷。

此外，在本实施方式中，在第二板状端子42a、42b各自形成有槽部49，因此，能在回熔工序中使熔融后的焊锡流入槽部49内，并能防止焊锡跨越槽部49而扩散。由此，能抑制焊锡的润湿扩散，并且能管理焊锡润湿扩散的范围。因此，能抑制焊锡向各间隙43a、43b的热陷。

在本实施方式中，在第一板状端子23a、23b各自形成有凹部48，但也可以在第一板状端子23a、23b各自形成有槽部。此外，在本实施方式中，在第二板状端子42a、42b各自形成有槽部49，但也可以在第二板状端子42a、42b各自形成有凹部。

也可以在第一板状端子23a、23b和第二板状端子42a、42b各自的表面涂抹阻焊剂。通过涂抹阻焊剂，还能抑制焊锡的润湿扩散。

如以上说明的那样，在本实施方式的降压转换器中，在第一板状端子23a和第二板状端子42a中的至少一方的、与整流元件30a1、30a2接合的接合面形成有凹部48或槽部49。此外，在第一板状端子23b和第二板状端子42b中的至少一方的、与整流元件30b1、30b2接合的接合面形成有凹部48或槽部49。根据上述结构，能抑制焊锡的润湿扩散，因此，能抑制焊锡向间隙43a和间隙43b的热陷。

在本申请说明书中记载有例示的实施方式，但各实施方式所记载的各种各样的特征、形态以及功能不仅适用于上述实施方式，还能以单独或各种各样的组合的方式适用于其他实施方式。

Claims (6)

1.一种降压转换器，其特征在于，包括：

降压变压器，所述降压变压器具有初级侧线圈和次级侧线圈；

树脂成型体，所述树脂成型体使用非导电性树脂而与所述初级侧线圈和所述次级侧线圈一体成型而成；以及

整流元件，所述整流元件对所述次级侧线圈的感应电压进行整流，

所述整流元件是表面安装型的，

所述树脂成型体具有供所述整流元件安装的安装面，

所述次级侧线圈具有第一板状端子，

所述第一板状端子在所述安装面中从所述树脂成型体露出，

在所述安装面设置有隔着间隙而与所述第一板状端子并排的第二板状端子，

所述整流元件通过使用了焊锡的焊锡连接而接合于所述第一板状端子和所述第二板状端子两方，

所述非导电性树脂具有比所述焊锡的熔点高的熔点。

2.如权利要求1所述的降压转换器，其特征在于，

所述第一板状端子和所述第二板状端子中的至少一方具有凸部，所述凸部接合于所述整流元件。

3.如权利要求1或2所述的降压转换器，其特征在于，

在位于所述第一板状端子与所述第二板状端子之间的所述安装面形成有空洞部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的降压转换器，其特征在于，

还包括框体，所述框体对所述树脂成型体进行收容，

在所述树脂成型体形成有金属制的筒状的衬圈部，

所述树脂成型体通过插入到所述衬圈部的螺钉固定于所述框体。

5.如权利要求1至3中任一项所述的降压转换器，其特征在于，

还包括框体，所述框体对所述树脂成型体进行收容，

在所述树脂成型体与所述框体之间设置有导热构件。

6.如权利要求1至5中任一项所述的降压转换器，其特征在于，

在所述第一板状端子和所述第二板状端子中的至少一方的、与所述整流元件接合的接合面形成有凹部或槽部。

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