CN201563065U - 电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
一种廉价、容易制造、且可准确地对电源模块的温度进行检测的电力转换装置。本电力转换装置包括：印刷基板；电源模块，在内部收纳有驱动电路和由该驱动电路来驱动的多个切换元件，并焊接在印刷基板上；以及芯片型的温度检测元件，安装在与电源模块的温度最高的位置相向的印刷基板的位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力转换装置，特别是涉及一种对电源模块(PowerModule)的温度进行检测的温度检测元件的安装结构经改良的电力转换装置。
背景技术
先前，在空调机等所使用的逆变器(Inverter)装置中，大多使用的是驱动电路和主切换(Switching)元件成为一体并利用树脂模具(Mold)来封装(Package)的电源模块。
对于此种电源模块而言，在运行负载重，且流通着大量的电流的状态下，主切换元件的温度会上升，进而会导致热失控(thermal runaway)或热破裂(thermal Fracture)。
为了处理此情况，设置对电源模块或安装有该电源模块的散热器(Heatsink)的温度进行检测的温度检测元件，当该温度检测元件的检测温度大于等于规定值时，使主切换元件的切换停止，或降低输出频率，且进行控制以使电源模块的温度不再上升。
关于此种温度检测元件的安装，如专利文献1所揭示，以横跨安装有电源模块的印刷(Printed)基板上所设置的开口的方式来安装温度传感器(Sensor)，在该温度传感器与电源模块接触的状态下，借由硅(Silicon)树脂来进行涂层(Coating)。
但是，专利文献1所揭示的技术存在如下的问题，即，必须在安装着电源模块的状态下，一面从印刷基板的背面来对温度传感器进行定位，一面对该温度传感器的端子进行焊接，制造性变差。
[专利文献1]日本专利特开2004-151009号公报
实用新型内容
本实用新型是鉴于所述情况而完成的，目的在于提供一种廉价、容易制造、且可准确地对电源模块的温度进行检测的电力转换装置。
为了达成所述目的，本实用新型的电力转换装置的特征在于包括：印刷基板；电源模块，在内部收纳有驱动电路和由该驱动电路来驱动的多个切换元件，并隔着间隔而焊接在所述印刷基板上；以及芯片型(Chip type)的温度检测元件，在所述印刷基板与所述电源模块之间的间隙中，安装在与所述电源模块的温度最高的位置相向的所述印刷基板的位置。
而且，本实用新型的电力转换装置的特征在于包括：印刷基板；电源模块，在内部收纳有驱动电路和由该驱动电路来驱动的多个切换元件，并隔着间隔而焊接在所述印刷基板上；以及芯片型的温度检测元件，在所述印刷基板与所述电源模块之间的间隙中，安装在与所述电源模块内的所述切换元件相向的所述印刷基板的位置。
[实用新型的效果]
根据本实用新型的电力转换装置，可提供一种廉价、容易制造、且可准确地对电源模块的温度进行检测的电力转换装置。
附图说明
图1是本实用新型的一实施形态的电力转换装置的概念图。
图2是表示本实用新型的一实施形态的电力转换装置中所用的电源模块的内部结构的概念图。
图3是本实用新型的一实施形态的电力转换装置中所用的逆变器装置的电路构成图。
[符号的说明]
1电力转换装置 2印刷基板
2a插入孔 3电源模块(PM)
3a配线端子 4温度检测元件
4a、7a端子 5铝板
6散热器 7电路元件
8整流电路 9马达
10电流检测机构 11三相电流计算机构
12向量运算机构 31驱动电路
32切换元件 33树脂模具
40位置 G间隙
g间隔 h色缘距离
P商用电源
具体实施方式
参照附图来对本实用新型的一实施形态的电力转换装置进行说明。
图1是本实用新型的一实施形态的电力转换装置的概念图。
如图1所示，本实用新型的一实施形态的电力转换装置1包括印刷基板2、焊接在该印刷基板2上的电源模块(以下称作PM)3、以及温度检测元件4。
印刷基板2例如用于空调机的室外机的控制电路，主要安装着PM3、以及包含其他电路元件7、及微控制器单元(Microcontroller Unit)(省略图示)的各种电路或元件。
使PM3的配线端子3a穿过设置在印刷基板2上的插入孔2a，借此来将PM3安装到印刷基板2上，在PM3和印刷基板2之间设置着间隙G。
接着，在PM3的与基板相反的一侧安装距离(高度)调整用的铝(Aluminum)板5，然后，在该铝板5的与PM3相反的面安装散热用的散热器(Heat sink)6。
印刷基板2与散热器6的距离是取决于，确保载置在印刷基板2上的其他电路元件7的向散热器6侧突出的端子7a与该散热器6之间的绝缘距离h、以及其他结构上的重要因素，可通过适当设定PM3与散热器6之间的铝板5的厚度来调整为适当的距离。而且，利用印刷基板2和PM3之间的间隙G来将芯片型温度检测元件(温度传感器)4设置在印刷基板2上。该温度检测元件4的从两端延伸出的端子4a是与设置在印刷基板2上的配线图案(Pattern)(未图示)连接。
图2是表示PM3的内部的概略结构的概念图，图3是具备PM的逆变器装置的电路构成图。
如图2及图3所示，PM3包括驱动电路31以及受到该驱动电路31控制的多个包含绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，MOS-FET)等的切换元件32，驱动电路31和切换元件32被一体地封装(Package)在树脂模具33中。
并且，PM3例如组装在空调机的室外机的控制电路中，将该PM3连接于商用电源P及整流电路(rectification circuit)8而使用，例如对压缩机用的马达(Motor)9施加频率受到控制的交流电流。借由电流检测机构10来对流向该马达9的电流进行检测，电流信息信号是经由三相电流计算机构11、向量(Vector)运算机构12而被输入到驱动电路31中。温度检测元件4的检测温度输出是被输入到向量运算机构12中。
如果温度检测元件4的检测温度超过规定值，例如超过80℃，则向量运算机构12使PM3的输出频率减小，当所述温度检测元件4的检测温度超过更高的温度，例如超过90℃时，所述向量运算机构12使PM3的输出停止以保护PM3内的切换元件32。
而且，在与图1及图2的PM3上的位置40相对的印刷基板2上的位置，安装着芯片型的温度检测元件4。该温度检测元件4的安装位置是与PM3的温度最高的位置40相向。多数情况下，在PM3的目录(Catalogue)等中标明有零件温度测定点，由于观察这些数据(Data)就可了解PM3的温度最高的位置，因此，与该位置相向地设置温度检测元件4。在数据不明的情况下，也可在运转过程中对PM3的各个位置的温度进行测定，决定温度最高的位置。
而且，一般而言，PM3的达到高温的位置是PM3的大致中央的与内部的切换元件32相向的位置，也可对应于该位置来安装所述温度检测元件4。该位置40优选是与中央的两个切换元件32中的任一个相向的位置。图2中，在与中央的两个切换元件32中的左侧的切换元件32相向的位置，安装着芯片型的温度检测元件4。
如上所述，就防止PM3过热的观点而言，温度检测元件4在印刷基板2上的安装位置优选是与PM3的温度最高的位置相向的部位，但一般而言，即使所述安装位置在位于PM3的大致中央的元件的上部，也不会产生太大的差异。
PM3和温度检测元件4的间隔g优选大于等于1mm且小于等于2mm。
如果间隔g小于等于1mm，则在印刷基板2由于热影响等而弯曲时，PM3有可能会与温度检测元件4接触。如果PM3与温度检测元件4接触，则温度检测元件4会对PM3的温度进行检测，导致表现出比设置间隔g来进行温度检测时的正常状态更高的温度。结果，尽管未达到原本需要保护的温度，却不必要地使切换元件32的运作停止，或使输出(频率)降低，从而无法发挥原本的能力。
另一方面，如果间隔g超过2mm，则温度检测元件4与PM3之间的距离过大，与原本想要检测的PM3的温度相比，周围环境温度等的干扰的影响变大，无法进行准确的温度检测。一般而言，由于散热器6与印刷基板2分别安装在其他构造物，所以它们的位置已固定。因此，较理想的是利用铝板5的厚度来对间隔g进行调整。
可借由极简单的步骤来将PM3及温度检测元件4安装到印刷基板2上，且易于制造，该极简单的步骤是指，先将芯片型的温度检测元件4定位在规定的位置，对该温度检测元件4的端子4a进行焊接，然后，从温度检测元件4的上方将PM3安装到印刷基板2上，并对突出到印刷基板2的背面的PM3的配线端子3a进行焊接。
利用温度检测元件4来对温度进行检测的机理如下所述。在电力转换装置1动作时，直流电(direct current)经由商用电源P、整流电路8而被施加到该电力转换装置1中，当由PM3将该直流电转换成规定频率的交流电(alternating current)时，PM3会发热，并从PM3的表面发出辐射热(radiantheat)。该辐射热会被与PM3的表面接近地设置的温度检测元件4有效地检测，而且，在设置着温度检测元件4的印刷基板2与PM3的狭窄间隙G中难以产生空气流，热集中在该间隙G中，因此，可准确地对PM3的温度进行检测(推断)。
在本实施例中，使用廉价的芯片型(Chip type)的温度传感器来作为温度检测元件4，因此，与管形的温度传感器相比，可廉价地构成温度检测元件4。而且，由于芯片型的温度传感器的高度低，因此，可容易地装入到印刷基板2与PM3的间隙G中。
而且，用于温度检测元件4中的芯片温度传感器不与在PM3中流动的电流的配线图案(Pattern)接触，因此，有不易受到干扰(Noise)的影响的优点。
另外，在实际的控制中，要考虑PM3的表面温度与温度检测元件4的检测温度的温度差。即，当通过实验查明PM3的表面温度与温度检测元件4的检测温度的温度差为10度(deg)，并想要在PM3的温度变为100℃时异常停止的情况下，温度检测元件4的检测温度变成90℃时使异常停止。
根据本实施形态的电力转换装置，可实现一种廉价、容易制造、且可准确地对电源模块的温度进行检测的电力转换装置。
Claims (3)
1.一种电力转换装置，其特征在于包括：
印刷基板；
电源模块，在内部收纳有驱动电路和由该驱动电路来驱动的多个切换元件，并隔着间隙而焊接在所述印刷基板上；以及
芯片型的温度检测元件，在所述印刷基板与所述电源模块之间的间隙中，安装在与所述电源模块的温度最高的位置相向的所述印刷基板的位置。
2.一种电力转换装置，其特征在于包括：
印刷基板；
电源模块，在内部收纳有驱动电路和由该驱动电路来驱动的多个切换元件，并隔着间隔而焊接在所述印刷基板上；以及
芯片型的温度检测元件，在所述印刷基板与所述电源模块之间的间隙中，安装在与所述电源模块内的所述切换元件相向的所述印刷基板的位置。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述电源模块与所述温度检测元件之间的间隔大于等于1mm且小于等于2mm。
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