DE112016005822T5

DE112016005822T5 - Leistungsversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016005822T5
Application number: DE112016005822.5T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Ando; Yuichi Handa; Kimikazu Nakamura; Kaoru KOKETSU; Yuki Yamada; Seiji Iyasu; Shuji KURAUCHI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-08-30
Also published as: WO2017104339A1; CN108432115A; US20180367031A1; CN108432115B; JP2017112794A; JP6451620B2; US10256719B2

Abstract

Eine Leistungsversorgungsvorrichtung (1) weist einen Transformator (2), eine primäre Halbleiterkomponente (3), eine sekundäre Halbleiterkomponente (4), eine Drosselspule (5) und eine Leiterplatte auf. Elektronische Komponenten (10), die den Transformator (2), die primäre Halbleiterkomponente (3), die sekundäre Halbleiterkomponente (4) und die Drosselspule (5) aufweisen, sind in Paaren in einer Normalenrichtung Z einer Leiterplatte gestapelt. Ein Paar bildet einen ersten gestapelten Körper (11), und ein anderes Paar bildet einen zweiten gestapelten Körper (12). Eine Leiterplatte (6) ist zwischen dem einen Paar der elektronischen Komponenten (10), das dem ersten gestapelten Körper (11) bildet, und ebenfalls zwischen dem anderen Paar der elektronischen Komponenten (10) eingefügt, das den zweiten gestapelten Körper (12) bildet.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-247539 , die am 18. Dezember 2015 eingereicht worden ist, wobei deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungsversorgungsvorrichtung.
Stand der Technik
Leistungsversorgungsvorrichtungen wie ein Gleichspannungswandler und eine damit versehene Ladevorrichtung wurden beispielsweise in Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen verwendet. Derartige Leistungsversorgungsvorrichtungen weisen einen Transformator, eine Drosselspule, eine primäre Halbleiterkomponente und eine sekundäre Halbleiterkomponente auf. Patentliteratur 1 offenbart eine Leistungsversorgungsvorrichtung, bei denen zwei gestapelte Körper durch Stapeln der Vielzahl elektronischer Komponenten jeweils in Paaren gebildet sind. Damit werden eine Verkleinerung und eine Störungsreduktion der Leistungsversorgungsvorrichtung erzielt.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL1: JP 2015-47058 A
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Leistungsversorgungsvorrichtung weist im Allgemeinen eine Leiterplatte auf, auf der eine Steuerungsschaltung gebildet ist. Jedoch ist gemäß der Offenbarung der Patentliteratur 1 eine Leiterplatte an einer Position angeordnet, die entgegengesetzt zu den Halbleiterkomponenten der gestapelten Körper ist. Anders ausgedrückt ist der Transformator oder die Drosselspule zwischen der Leiterplatte und den Halbleiterkomponenten eingefügt. Daher ist es wahrscheinlich, dass sich die Drahtlängen zwischen der Leiterplatte und den Halbleiterkomponenten erhöhen. Es wird somit in Betracht gezogen, dass es Raum zur weiteren Störungsreduktion gibt.
Zusätzlich ist es wahrscheinlich, dass die Konfiguration, bei der der Transformator oder die Drosselspule zwischen der Leiterplatte und den Halbleiterkomponenten eingefügt ist, im Hinblick auf Wärmeabstrahlung des Transformators oder der Drosselspule nachteilig ist.
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Verkleinerung der Vorrichtung, eine Störungsreduktion und eine Verbesserung der Wärmeabstrahlungseffizienz erzielen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist eine Leistungsversorgungsvorrichtung (1) versehen mit:

einem Transformator (2), der eine Primärspule (21) und eine Sekundärspule (22) aufweist,
einer primären Halbleiterkomponente (3), die eine primäre Schaltung bildet, wobei die primäre Schaltung mit der Primärspule des Transformators verbunden ist,
einer sekundären Halbleiterkomponente (4), die eine sekundäre Schaltung bildet, die mit der Sekundärspule des Transformators verbunden ist,
einer Drosselspule (5), die die sekundäre Schaltung mit der sekundären Halbleiterkomponente bildet, und
einer Leiterplatte (5), auf der eine Steuerungsschaltung gebildet ist.

Der Transformator, die primäre Halbleiterkomponente, die sekundäre Halbleiterkomponente und die Drosselspule sind elektronische Komponenten 10, die in einem Paar, jeweils zu zweit, angeordnet sind, um einen ersten gestapelten Körper (11) und einen zweiten gestapelten Körper (12) zu konfigurieren. Ein Paar der elektronischen Komponenten, das den ersten gestapelten Körper (11) bildet, und ein anderes Paar der elektronischen Komponenten, das den zweiten gestapelten Körper (12) bildet, sind in einer Normalenrichtung der Schaltung gestapelt, und das Schaltungssubstrat ist zwischen dem einen Paar der elektronischen Komponenten, das den ersten gestapelten Körper konfiguriert, und dem anderen Paar der elektronischen Komponenten angeordnet, das den zweiten gestapelten Körper konfiguriert.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung ist mit dem ersten gestapelten Körper und dem zweiten gestapelten Körper versehen, von denen jeder aus den zwei elektronischen Komponenten gebildet ist, die den Transformator, die primäre Halbleiterkomponente, die sekundäre Halbleiterkomponente und die Drosselspule aufweisen. Entsprechend der Konfiguration kann der Anordnungsraum der elektronischen Komponenten, wenn in der normalen Richtung der Platine betrachtet, verringert werden, wodurch ebenfalls eine Verkleinerung der Leistungsversorgungsvorrichtung erzielt werden kann.
Zusätzlich ist die Leiterplatte zwischen den elektronischen Komponenten in dem Paar, das den ersten gestapelten Körper bildet, und zwischen den elektronischen Komponenten in dem anderen Paar eingefügt, das den zweiten gestapelten Körper bildet. Daher kann ein Abstand zwischen der Leiterplatte und irgendwelchen der elektronischen Komponenten reduziert werden und können Drahtlängen zwischen der Leiterplatte und den elektronischen Komponenten ebenfalls reduziert werden. Weiterhin kann als Ergebnis eine Störung, die durch die Verbindungsdrähte verursacht wird, ebenfalls reduziert werden.
Weiterhin wird Wärme aus den elektronischen Komponenten problemlos abgestrahlt, da die Vielzahl der elektronischen Komponenten an beiden Seiten der Leiterplatte verstreut sind. Anders ausgedrückt kann die Wärmeabstrahlungseffizienz der Leistungsversorgungsvorrichtung verbessert werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Verkleinerung davon zusätzlich zu einer Störungsreduktion und einer verbesserten Wärmeabstrahlungseffizienz erzielt wird.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebenen Aufgaben, andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden im Hinblick auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 zeigt eine schematische Draufsicht der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, in einer Normalenrichtung der Platine betrachtet.
3 zeigt ein Schaltbild der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
5 zeigt eine schematische Draufsicht der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, in der Normalenrichtung der Platine betrachtet,
6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
7 zeigt ein Schaltbild der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, von schräg oben betrachtet,
9 zeigt eine perspektivische Darstellung des Verbindungselements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, von schräg unten betrachtet,
10 zeigt eine perspektivische Darstellung von Leitungskörperabschnitten und Verbindungsanschlussabschnitten gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, von schräg oberhalb betrachtet,
11 zeigt eine erläuternde Draufsicht der Leistungsversorgungsvorrichtung, in der Normalenrichtung der Platine betrachtet ist, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
12 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung, die beschreibend eine Querschnittsansicht über Pfeile XII-XII in 11 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt,
13 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung, die beschreibend eine Querschnittsansicht über Pfeile XIII-XIII in 11 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt,
14 zeigt eine erläuternde Darstellung eines Zustands eines Verbindungsanschlussabschnitts oder eines Leitungsanschlusses vor Einsetzen durch eine Durchgangsöffnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
15 zeigt eine erläuternde Darstellung eines Zustands eines Verbindungsanschlussabschnitts oder eines Leitungsanschlusses nach dem Einsetzen durch eine Durchgangsöffnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
16 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
17 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
18 zeigt ein Schaltbild der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,
19 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, und
20 zeigt ein Schaltbild der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist beispielsweise als ein Gleichspannungswandler anwendbar, der eine Hochspannungs-Gleichstromleistung aus einer Gleichstromleistungsversorgung in eine Niedrigspannungs-Gleichstromleistung umwandelt. Die Leistungsversorgungsvorrichtung kann ebenfalls beispielsweise in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen installiert werden.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung weist vorzugsweise ein Verbindungselement auf, das elektrisch eine Vielzahl elektronischer Komponenten miteinander verbindet oder die Vielzahl der elektronischen Komponenten und die Leiterplatte miteinander verbindet. Außerdem ist die Leistungsversorgungsvorrichtung vorzugsweise mit dem Verbindungselement versehen, das zwischen dem Paar der elektronischen Komponenten, die den ersten gestapelten Körper bilden, eingefügt ist, und ebenfalls zwischen den elektronischen Komponenten, die ein anderes Paar bilden, die den zweiten gestapelten Körper bilden, eingefügt ist. In diesem Fall können Verdrahtungsabstände zwischen den elektronischen Komponenten oder zwischen den elektronischen Komponenten und der Leiterplatte reduziert werden, weshalb eine weitere Störungsreduktion und Verkleinerung erzielt werden können.
Das Verbindungselement kann einen Leitungshauptkörperabschnitt und eine Vielzahl von Verbindungsanschlussabschnitten aufweisen, die von dem leitenden Hauptkörperabschnitt in einer Normalenrichtung der/einer Platte vorspringen. Zumindest zwei Elemente aus der Vielzahl von elektronischen Komponenten und der Leiterplatte können mit der Vielzahl der Verbindungsanschlussabschnitte verbunden sein. In diesem Fall kann die Zusammenbaubearbeitbarkeit der elektronischen Komponenten und der Leiterplatte in Bezug auf das Verbindungselement verbessert werden.
Der erste gestapelte Körper kann aus einem Transformator und entweder primären Halbleiterkomponenten oder sekundären Halbleiterkomponenten gebildet sein. Der zweite gestapelte Körper kann aus einer Drosselspule und entweder der sekundären Halbleiterkomponente oder der primären Halbleiterkomponente gebildet sein. Der Transformator und die Drosselspule können auf derselben Oberflächenseite der Leiterplatte angeordnet sein. In diesem Fall wird die Leistungsversorgungsvorrichtung in der Leiterplattennormalenrichtung problemlos verkleinert.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ausführungsbeispiele für eine Leistungsversorgungsvorrichtung sind nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
Wie es in 1 und 2 veranschaulicht ist, weist eine Leistungsversorgungsvorrichtung 1 einen Transformator 2, eine primäre Halbleiterkomponente 3, eine sekundäre Halbleiterkomponente 4, eine Drosselspule 5 und eine Leiterplatte 6 auf.
Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Transformator 2 eine Primärspule 21 und eine Sekundärspule 22 auf. Die primäre Halbleiterkomponente 3 bildet eine Primärschaltung, die mit der Primärspule 21 des Transformators 2 verbunden ist. Die sekundäre Halbleiterkomponente 4 bildet eine Sekundärschaltung, die mit der Sekundärspule 22 des Transformators 2 verbunden ist. Die Drosselspule 5 bildet die Sekundärschaltung gemeinsam mit der sekundären Halbleiterkomponente 4. Eine Steuerungsschaltung ist auf der Leiterplatte 6 gebildet.
Wie es in 1 und 2 gezeigt ist, sind Paare von elektronischen Komponenten 10 in der Normalenrichtung Z der Platine gestapelt, wobei jedes der Paare jeweils den ersten gestapelten Körper 11 und den zweiten gestapelten Körper 12 bilden. Bei dem Paar der elektronischen Komponenten handelt es sich um die elektronischen Komponenten, die den Transformator 2 und die primäre Halbleiterkomponente 3 sowie die sekundäre Halbleiterkomponente 4 und die Drosselspule 5 aufweisen. Jedes Paar der elektronischen Komponenten ist gestapelt, um jeweils den ersten gestapelten Körper 11 und den zweiten gestapelten Körper 12 in einer Normalenrichtung Z der Platine zu bilden. Es sei bemerkt, dass die Normalenrichtung Z der Platine sich insbesondere auf eine Normalenrichtung der Leiterplatte 6 bezieht.
Die Leiterplatte 6 ist zwischen den elektronischen Komponenten 10, die gepaart sind, um den ersten gestapelten Körper 11 zu bilden, und ebenfalls zwischen den elektronischen Komponenten 10 eingefügt, die als ein anderes Paar vorgesehen sind, um den zweiten gestapelten Körper 12 zu bilden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste gestapelte Körper 11 aus dem Transformator 2 und der primären Halbleiterkomponente 3 gebildet. Der zweite gestapelte Körper 12 ist aus der Drosselspule 5 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 gebildet. Weiterhin sind der Transformator 2 und die Drosselspule 5 auf derselben Oberflächenseite der Leiterplatte 6 angeordnet. Die Leiterplatte 6 ist zwischen dem Transformator 2 und der primären Halbleiterkomponente 3 sowie ebenfalls zwischen der Drosselspule 5 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 eingefügt. Nachstehend ist eine Seite der Leiterplatte 6, auf die der Transformator 2 und die Drosselspule 5 angeordnet sind, als eine obere Seite bezeichnet, und ist eine Seite, die dazu entgegengesetzt ist, als eine untere Seite bezeichnet. Es sei bemerkt, dass dieser Ausdruck der Einfachheit halber verwendet wird, und nicht eine Orientierung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 begrenzt.
In diesem Beispiel ist die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ein Gleichspannungswandler. Der Gleichspannungswandler ist beispielsweise in elektrischen Autos und Hybridautos installiert und wird zum Heruntersetzen einer Hochspannungs-Gleichstromleistung aus einer Gleichstromleistungsversorgung auf eine Niedrigspannungs-Gleichstromleistung verwendet, und ebenfalls, um die Niedrigspannungs-Gleichstromleistung einer Hilfsbatterie zuzuführen. Insbesondere ist, wie es in 3 gezeigt ist, die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 zwischen einer primären Gleichstromleistungsversorgung 131 und einer sekundären Gleichstromleistungsversorgung 132 (wie die Hilfsbatterie) geschaltet. Weiterhin ist die Primärschaltung, die aus der primären Halbleiterkomponente 3 gebildet ist, mit der primären Gleichstromleistungsversorgung 131 verbunden, und ist die sekundäre Schaltung, die aus der sekundären Halbleiterkomponente 4 gebildet ist, mit der sekundären Gleichstromleistungsversorgung 132 über ein Welligkeitsfilter verbunden, das die Drosselspule 5 aufweist.
Die Primärschaltung dient als eine Schalt-Schaltung. Die primäre Halbleiterkomponente 3 ist aus einem Halbleitermodul gebildet, das eine Vielzahl von eingebauten Schaltelementen aufweist. MOSFETs, IGBTs oder dergleichen können als diese Schaltelemente verwendet werden. Der MOSFET ist eine Abkürzung für einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. Der IGBT ist eine Abkürzung für Bipolartransistor mit isoliertem Gate. Es sei bemerkt, dass die primäre Halbleiterkomponente nicht notwendigerweise das Halbleitermodul ist und beispielsweise eine diskrete Halbleiterkomponente sein kann.
Die Sekundärschaltung dient als eine Gleichrichterschaltung, und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 ist aus einem Halbleitermodul mit einer Vielzahl von eingebauten Schaltelementen gebildet. MOSFETs, IGBTs oder dergleichen können ebenfalls als diese Schaltelemente verwendet werden. Es sei bemerkt, dass die sekundäre Halbleiterkomponente ein Diodenmodul mit einer Vielzahl von eingebauten Dioden sein kann. Alternativ kann die sekundäre Halbleiterkomponente eine diskrete Halbleiterkomponente sein.
Die Drosselspule 5 bildet das Welligkeitsfilter mit einem Kondensator 133. Die in die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eingegebene Gleichstromleistung wird in der primären Schalt-Schaltung in Wechselstromleistung umgewandelt und dann in den Transformator 2 eingegeben. Nach Durchführen des Heruntersetzens der eingegebenen Wechselstromleistung in den Transformator 2 wird dann die Leistung an der sekundären Gleichrichterschaltung in Gleichstromleistung gleichgerichtet. Danach wird die heruntergesetzte Gleichstromleistung durch das Welligkeitsfilter geglättet und wird dann ausgegeben.
Im Gegensatz dazu kann das Heruntersetzen der Gleichstromleistung aus der sekundären Gleichstromleistungsversorgung 132 durchgeführt werden, und diese dann zu der primären Gleichstromleistungsversorgung 131 geladen werden.
Obwohl es nicht gezeigt ist, ist die Steuerungsschaltung auf der Leiterplatte 6 gebildet. Diese Steuerungsschaltung ist konfiguriert, eine Ein-AusSteuerung der Schaltelemente der primären Halbleiterkomponente 3 und der Schaltelemente der sekundären Halbleiterkomponente 4 durchzuführen. Somit sind Signalanschlüsse von jedem der Schaltelemente, wie Gate-Anschlüsse der MOSFETs, mit der Steuerungsschaltung auf der Leiterplatte 6 verbunden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die primäre Halbleiterkomponente 3 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 direkt auf der Leiterplatte 6 montiert. Insbesondere weisen die Halbleitermodule, die die primäre Halbleiterkomponente 3 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 sind, (nicht gezeigte) Leitungsanschlüsse auf. Diese Leitungsanschlüsse sind direkt mit der Leiterplatte 6 verbunden. Es sei bemerkt, dass die Leitungsanschlüsse Signalanschlüsse sein können, die beispielsweise mit den Gates der Schaltelemente verbunden sind. Alternativ dazu können die Leitungsanschlüsse, die mit Sources und dergleichen oder Drains und dergleichen der Schaltelemente verbunden sind, direkt mit der Leiterplatte 6 verbunden werden.
Es sei bemerkt, dass die vorstehend beschriebenen „Sources und dergleichen““ sich auf Sources in dem Fall, in dem die Schaltelemente MOSFETs sind, und Emitter in dem Fall beziehen, in dem die Schaltelemente IGBTs sind. Gleichermaßen beziehen sich die vorstehend beschriebenen „Drains und dergleichen“ nicht nur auf Drains in dem Fall, in dem die Schaltelemente MOSFETs sind, sondern ebenfalls auf Kollektoren in dem Fall, in dem die Schaltelemente IGBTs sind. Dasselbe gilt auch in dem Nachfolgenden.
Nachstehend sind Funktionen und Vorteile des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben.
In der vorstehend beschriebenen Leistungsversorgungsvorrichtung 1 bilden der Transformator 2 und die primäre Halbleiterkomponente 3 den ersten gestapelten Körper 11, und bilden die sekundäre Halbleiterkomponente 4 und die Drosselspule 5 den zweiten gestapelten Körper 12. Aufgrund davon können die elektronischen Komponenten 10 problemlos in einem kompakteren Raum angeordnet werden, wenn in der Normalenrichtung Z der Platine betrachtet. Daher kann eine Verkleinerung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 erzielt werden.
Zusätzlich ist die Leiterplatte 6 zwischen den elektronischen Komponenten 10 in dem Paar, das den ersten gestapelten Körper 11 bildet, und zwischen den elektronischen Komponenten 10 in dem Paar, das den zweiten gestapelten Körper 12 bildet, eingefügt. Daher können Abstände zwischen der Leiterplatte 6 und irgendeiner der elektronischen Komponenten 10 reduziert werden. Als Ergebnis können Drahtlängen zwischen der Leiterplatte 6 und den elektronischen Komponenten 10 reduziert werden. Dementsprechend können Störungen, die durch die Verbindungsdrähte verursacht werden, reduziert werden.
Insbesondere können, da der Abstand zwischen der Leiterplatte 6 und sowohl der primären Halbleiterkomponente 3 als auch der sekundären Halbleiterkomponente 4 reduziert werden kann, die Verdrahtungsabstände zwischen der Steuerungsschaltung und dem Gate der Schaltelemente ebenfalls reduziert werden. Als Ergebnis können Störungen, die durch den Steuerungssignalstrom verursacht werden, und Störungen, die den Steuerungssignalstrom beeinträchtigen, reduziert werden.
Weiterhin wird, da die Vielzahl der elektronischen Komponenten 10 auf beiden Seiten der Leiterplatte 6 verstreut ist, Wärme aus den elektronischen Komponenten 10 problemlos abgestrahlt. Anders ausgedrückt kann die Wärmeabstrahlungseffizienz der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 erhöht werden. Zusätzlich können, obwohl in den Figuren nicht gezeigt, Kühlelemente derart vorgesehen werden, dass der erste gestapelte Körper 11 und der zweite gestapelte Körper 12 in Kontakt mit den Kühlelementen auf beiden Seiten in der Normalenrichtung Z der Platine sind. Gemäß dieser Konfiguration kann die Wärmeabstrahlungseffizienz weiter erhöht werden, und können als Ergebnis Störungen weiter verringert werden.
Da weiterhin die primäre Halbleiterkomponente 3 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 direkt auf der Leiterplatte 6 montiert sind, kann ein Zusammenbau davon verbessert werden. Zusätzlich können die Störungen weiter reduziert werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Verkleinerung und eine Störungsreduktion erzielt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Wie es in 4 und 5 veranschaulicht ist, weist die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel weiterhin ein Verbindungselement 7 auf.
Das Verbindungselement 7 verbindet elektrisch die Vielzahl der elektronischen Komponenten 10 miteinander oder die elektronischen Komponenten 10 und die Leiterplatte 6 miteinander. Das Verbindungselement 7 ist zwischen dem Paar der elektronischen Komponenten 10, das den ersten gestapelten Körper 11 bildet, und zwischen dem anderen Paar der elektronischen Komponenten 10 vorgesehen, das den zweiten gestapelten Körper 12 bildet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement 7 zwischen dem Transformator 2 und der primären Halbleiterkomponente 3 sowie zwischen der Drosselspule 5 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 eingefügt. Zusätzlich ist das Verbindungselement 7 auf der oberen Seite der Leiterplatte 6 angeordnet. Es sei bemerkt, dass das Verbindungselement 7 ebenfalls auf der unteren Seite der Leiterplatte 6 angeordnet sein kann.
Das Verbindungselement 7 weist Leitungskörperabschnitte 71 und eine Vielzahl von Verbindungsanschlussabschnitten 72 auf. Die Verbindungsanschlussabschnitte 72 sind derart angeordnet, dass sie sich von den Leitungskörperabschnitten 71 in der Normalenrichtung Z der Platine erstrecken. Zumindest zwei Elemente aus der Vielzahl der elektronischen Komponenten 10 und der Leiterplatte 6 sind mit den Verbindungsanschlussabschnitten 72 verbunden.
Zumindest eine der primären Halbleiterkomponente 3 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 und die Leiterplatte 6 ist elektrisch miteinander über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und die Leitungskörperabschnitte 71 verbunden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl die primäre Halbleiterkomponente 3 als auch die sekundäre Halbleiterkomponente 4 mit der Leiterplatte 6 über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und die Leitungskörperabschnitte 71 des Verbindungselements 7 verbunden.
Die Verbindungsanschlussabschnitte 72, die mit der primären Halbleiterkomponente 3 oder der sekundären Halbleiterkomponente 4 verbunden sind, können beispielsweise mit den Gates der Schaltelemente verbunden sein. In diesem Fall sind die Verbindungsanschlussabschnitte 72, die elektrisch mit den Verbindungsanschlussabschnitten 72 verbunden sind, mit der Steuerungsschaltung auf der Leiterplatte 6 verbunden. Alternativ dazu können die Verbindungsanschlussabschnitte 72, die mit der primären Halbleiterkomponente 3 oder der sekundären Halbleiterkomponente 4 verbunden sind, beispielsweise mit den Sources der Schaltelemente oder beispielsweise mit Leistungsanschlüssen von Drains verbunden sein.
Das Verbindungselement 7 weist einen Abdichtungsabschnitt 73 auf, der durch Abdichten zumindest eines Teils der Leitungskörperabschnitte 71 mit Harz gebildet ist. Die Verbindungsanschlussabschnitte 72 sind von dem Abdichtungsabschnitt 73 freigelegt. Die Vielzahl der Verbindungsabschlussabschnitte 72 erstrecken sich jeweils zu der unteren Seite in der Normalenrichtung Z der Platine. Weiterhin sind diese Verbindungsanschlussabschnitte 72 jeweils mit der Leiterplatte 6, der primären Halbleiterkomponente 3 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 verbunden. Es sei bemerkt, dass die Verbindungsanschlussabschnitte 72 des Verbindungselements 7 sich zu der oberen Seite hin erstrecken können.
Die Leiterplatte 6 weist Durchgangsöffnungen 62 auf, die als Öffnungen gebildet sind, die in der Normalenrichtung 7 der Platte hindurchgehen. Der Verbindungsanschlussabschnitt 72, der mit jeder der primären Halbleiterkomponente 3 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 verbunden ist, ist durch die Durchgangsöffnung 62 eingesetzt. Weitere konfigurierende Komponenten sind dieselben wie diejenigen, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind. Es sei bemerkt, dass Bezugszeichen in Ausführungsbeispielen, die dem zweiten Ausführungsbeispiel nachfolgen, die dieselben wie die Bezugszeichen sind, die in vorhergehenden Ausführungsbeispielen, insbesondere ersten und zweiten Ausführungsbeispielen verwendet werden, dieselben Komponenten und dergleichen repräsentieren, solange nichts anderes gesagt ist.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Verbindungselement 7 auf. Weiterhin ist das Verbindungselement 7 zwischen dem Paar der elektronischen Komponenten 10, das den ersten gestapelten Körper 11 bildet, und zwischen dem anderen Paar der elektronischen Komponenten 10 eingefügt, das den zweiten gestapelten Körper 12 bildet. Daher kann der Drahtabstand zwischen den elektronischen Komponenten 10 und der Leiterplatte 6 reduziert werden, und kann somit eine weitere Störungsreduktion und Verkleinerung erzielt werden.
Das Verbindungselement 7 weist die Leitungskörperabschnitte 71 und die Verbindungsanschlussabschnitte 72 auf. Als Ergebnis kann eine Zusammenbaueffizienz der elektronischen Komponenten 10 und der Leiterplatte 6 mit dem Verbindungselement 7 erhöht werden. Insbesondere können bei Zusammenbau des Verbindungselements 7, der elektronischen Komponenten 10 und der Leiterplatte 6 miteinander diese Komponenten relativ zueinander in der Normalenrichtung Z der Platine bewegt werden, ohne dass sie in einer Richtung parallel zu der Leiterplatte 6 bewegt werden. Somit kann die Fläche, die zum Zusammenbau der konfigurierenden Komponenten erforderlich ist, reduziert werden.
Andere Wirkungen und Vorteile des zweiten Ausführungsbeispiels sind dieselben wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Drittes Ausführungsbeispiel
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist der Transformator 2 und/oder die Drosselspule 5 elektrisch mit der Leiterplatte 6 über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und die Leitungskörperabschnitte 71 verbunden.
Genauer sind sowohl der Transformator 2 als auch die Drosselspule 5 und die Leiterplatte 6 elektrisch miteinander über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und die Leitungskörperabschnitte 71 des Verbindungselements 7 verbunden.
Wie es in dem Schaltbild von 7 gezeigt ist, ist ein Paar von Anschlüssen der Primärspule 21 des Transformators 2 mit der Leiterplatte 6 über das Verbindungselement 7 verbunden. Zusätzlich ist die primäre Halbleiterkomponente 3, die auf der Leiterplatte 6 montiert ist, mit Leitungsdrähten verbunden, die auf der Leiterplatte 6 gebildet sind. Daher ist die Primärspule 21 elektrisch mit der primären Halbleiterkomponente 3 über das Verbindungselement 7 und die Leiterplatte 6 verbunden.
Insbesondere sind die Leitungsdrähte, die auf der Leiterplatte 6 gebildet sind, unabhängig von der Steuerungsschaltung, und ist die Primärspule 21 mit der primären Halbleiterkomponente 3 über die Leitungsdrähte verbunden. Zusätzlich ist ein Paar von Anschlüssen der Primärspule 21 elektrisch mit Drähten verbunden, die zwischen den Schaltelementen auf der jeweiligen hohen Seite und den Schaltelementen auf einer entsprechenden niedrigen Seite der primären Halbleiterkomponente 3 vorgesehen sind.
Weiterhin erlaubt das Verbindungselement 7, dass ein Paar von Anschlüssen der Hilfsspule 52 der Drosselspule 5 mit der Leiterplatte 6 verbunden wird. Die Hilfsspule 52 wird zum Heraufsetzen der Spannung der sekundären Gleichstromleistungsversorgung 132 und zur Zufuhr der Leistung zu der primären Gleichstromleistungsversorgung 131 verwendet. In diesem Fall ist Energie, die in der Drosselspule 5 akkumuliert wird, Energie, die der Primärschaltung zugeführt wird. Eine Diode zum Verhindern eines Rückstromflusses ist zwischen einem der Anschlüsse der Hilfsspule 52 und der Primärschaltung vorgesehen.
Wie es in 8 und 9 gezeigt ist, weist das Verbindungselement 7 den Abdichtungsabschnitt 73 auf, der durch Abdichten zumindest eines Teils der Leitungskörperabschnitte 71 mit Harz gebildet wird. Die Verbindungsabschnitte 72 sind von dem Abdichtungsabschnitt 73 freigelegt. Die Vielzahl der Verbindungsanschlussabschnitte 72 sind derart vorgesehen, dass sie sich auf einer oberen Seite und einer unteren Seite des Verbindungselements 7 in der Normalenrichtung Z der Platine erstrecken. Weiterhin sind, wie es in 6 veranschaulicht ist, die Verbindungsanschlussabschnitte 72, die auf der oberen Seite vorspringen, mit dem Transformator 2 und der Drosselspule 5 verbunden. Die Verbindungsanschlussabschnitte 72, die zu der unteren Seite hin vorspringen, sind mit der Leiterplatte 6 verbunden.
Zusätzlich sind die Verbindungsanschlussabschnitte 72, die mit dem Transformator 2 verbunden sind, und die Verbindungsanschlussabschnitte 72, die mit der Drosselspule 5 verbunden sind, elektrisch voneinander unabhängig. Anders ausgedrückt sind, wie es in 6 und 10 veranschaulicht ist, die Vielzahl der Leitungskörperabschnitte 71 des Verbindungselements 7 elektrisch unabhängig voneinander.
Wie es in 11 bis 13 veranschaulicht ist, weist der Transformator 2 oder die Drosselspule 5 eine gedruckte Leiterplatte 14 auf, auf der zumindest ein Teil eines Spulenabschnitts gebildet ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen der Transformator 2 und die Drosselspule 5 eine dicke Kupferplatine als die gedruckte Leiterplatte 14 auf.
Die Primärspule 21 und die Sekundärspulen 22 des Transformators 2 sowie der Spulenabschnitt der Drosselspule 5 sind derart konfiguriert, dass sie die einzelne gedruckte Leiterplatte 14 gemeinsam nutzen. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, ist die gedruckte Leiterplatte 14 mit einer Vielzahl von leitenden Schichten und einer Harzschicht versehen. Weiterhin sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Vielzahl der leitenden Schichten an sowohl einem ersten Teil als auch einem zweiten Teil von zwei Teilen in einer Ausdehnungsrichtung der gedruckten Leiterplatte 14 gebildet. Insbesondere bilden der erste Teil der gedruckten Leiterplatte 14 und ein oberer Kern 231 sowie ein unterer Kern 232, die jeweils angeordnet sind, den ersten Teil sandwichartig zu umgeben, den Transformator 2. Zusätzlich konfigurieren der zweite Teil der gedruckten Leiterplatte 14 sowie ein oberer Kern 531 und ein unterer Kern 532, die jeweils derart angeordnet sind, dass sie den zweiten Teil sandwichartig umgeben, die Drosselspule 5.
Weiterhin sind elastische Elemente 13 jeweils auf einer oberen Oberfläche des oberen Kerns 231 des Transformators 2 und einer oberen Oberfläche des oberen Kerns 531 der Drosselspule 5 angeordnet. Zusätzlich ist das Verbindungselement 7 unterhalb des unteren Kerns 232 des Transformators 2 und des unteren Kerns 532 der Drosselspule 5 angeordnet.
Wie es in 12 und 13 veranschaulicht ist, ist der Abdichtungsabschnitt 73 des Verbindungselements 7 auf beiden Seiten durch das Paar der elektronischen Komponenten 10, das den ersten gestapelten Körper 11 bildet, und das andere Paar der elektronischen Komponenten 10, das den zweiten gestapelten Körper 12 bildet, in der Normalenrichtung Z der Platine gestützt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Abdichtungsabschnitt 73 nicht nur durch den Transformator 2 und der primären Halbleiterkomponente 3, sondern ebenfalls durch die Drosselspule 5 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 gestützt.
Der Abdichtungsabschnitt 73 weist eine obere anstoßende Oberfläche 731, die gegen die elektronischen Komponenten 10 an der oberen Seite anstößt, und eine untere anstoßende Oberfläche 732 auf, die die elektronischen Komponenten 10 auf der unteren Seite berührt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berührt die obere anstoßende Oberfläche 731 den unteren Kern 232 des Transformators 2 und den unteren Kern 532 der Drosselspule 5. Zusätzlich steht die untere anstoßende Oberfläche 732 in Kontakt mit der primären Halbleiterkomponente 3 und der sekundären Halbleiterkomponente 4. Die obere anstoßende Oberfläche 731 und die untere anstoßende Oberfläche 732 sind jeweils flache Oberflächen, die senkrecht zu der Normalenrichtung Z der Platine sind. Der Abdichtungsabschnitt 73 weist Schenkelbschnitte 733 auf, die die untere anstoßende Oberfläche 732 als ihre untere Oberfläche aufweisen. Es sei bemerkt, dass auf der Leiterplatte 6 ein Öffnungsabschnitt 63 gebildet sein kann, der vorgesehen ist, um ein Ineinandergreifen mit dem Schenkelabschnitt 733 zu verhindern.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist mit konfigurierenden Komponenten versehen, die den ersten gestapelten Körper 11 und den zweiten gestapelten Körper 12 aufweisen, die innerhalb eines Gehäuses 15 untergebracht sind. Das Gehäuse 15 ist durch Kombinieren eines unteren Gehäusekörpers 151 und eines oberen Gehäusekörpers 152 miteinander gebildet.
Die primäre Halbleiterkomponente 3 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4, die Leiterplatte 6, das Verbindungselement 7 sowie der Transformator 2 und die Drosselspule 5 sind in dieser jeweiligen Ordnung auf dem unteren Gehäusekörper 151 geschichtet. Die elastischen Elemente 13 sind ebenfalls jeweils auf einer oberen Seite des Transformators 2 und der Drosselspule 5 angeordnet, und der obere Gehäusekörper 152 ist auf einer Oberseite der elastischen Elemente 13 angeordnet. Der obere Gehäusekörper 152 ist mit dem unteren Gehäusekörper 151 zusammengebaut, und in diesem Zustand werden die elastischen Elemente 13 elastisch in der Normalenrichtung Z der Platine zusammengedrückt. In dieser Konfiguration drücken die elastischen Elemente 13 den ersten gestapelten Körper 11 und den zweiten gestapelten Körper 12. Zu diesem Punkt werden der Transformator 2, der Abdichtungsabschnitt 73 des Verbindungselements 7 und die primäre Halbleiterkomponente 3 des ersten gestapelten Körpers 11 jeweils mit einer Presskraft von einem der elastischen Elemente 13 beaufschlagt. Weiterhin werden die Drosselspule 5, der Abdichtungsabschnitt 73 des Verbindungselements 7 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 des zweiten gestapelten Körpers 12 jeweils mit einer Presskraft von einem anderen elastischen Element 13 beaufschlagt. Anders ausgedrückt wird in dieser Konfiguration die Leiterplatte 6 nicht mit einer Presskraft beaufschlagt.
Wie es in 14 und 15 veranschaulicht ist, ist eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement 7 und der Leiterplatte 6 durch eine Durchgangsöffnung 61, die in der Leiterplatte 6 gebildet ist, und dem in die Durchgangsöffnung 61 eingesetzten Verbindungsanschlussabschnitt 72 konfiguriert. Der Verbindungsanschlussabschnitt 72 weist eine Presspassungsstruktur auf, die in radialer Richtung verformbar ist. Weiterhin wird der Verbindungsanschlussabschnitt 72 an einer inneren Wandoberfläche der Durchgangsöffnung 61 pressgeschweißt. Insbesondere weist, wie es in 14 gezeigt ist, der Verbindungsanschlussabschnitt 72, der in die Durchgangsöffnung 61 eingesetzt wird, eine größere radiale Richtung auf zumindest einer Seite davon auf, als ein innerer Radius der Durchgangsöffnung 61. Zusätzlich weist der Verbindungsanschlussabschnitt 72 eine verformbare Elasto-Plastizität in der radialen Richtung auf. Als Ergebnis wird, wenn der Verbindungsanschlussabschnitt 72 in die Durchgangsöffnung 61 eingesetzt wird, der Verbindungsanschlussabschnitt 72 derart verbildet, dass er in der radialen Richtung zusammengedrückt wird, wie es in 15 gezeigt ist. Dann agiert in einem Zustand, in dem der Verbindungsanschlussabschnitt 72 in der Durchgangsöffnung 61 angeordnet ist, eine Wiederherstellungskraft F an einer außenliegenden Seite davon in der radialen Richtung. Anders ausgedrückt wird der Verbindungsanschlussabschnitt 72 mit der inneren Wandoberfläche der Durchgangsöffnung 61 pressverschweißt.
Es sei bemerkt, dass der Verbindungsanschlussabschnitt 72 in der Durchgangsöffnung 62 angeordnet werden kann, wobei lediglich ein elastischer Bereich davon verbildet wird. Alternativ dazu kann, wenn die Wiederherstellungskraft F ausreichend ist, der Verbindungsanschlussabschnitt 72 über den elastischen Verformungsbereich zu einem plastischen Verformungsbereich verbildet werden, um in die Durchgangsöffnung 61 angeordnet zu werden.
Die Verbindung zwischen dem Verbindungselement 7 und dem Transformator 2 oder der Drosselspule 5 wird durch eine Durchgangsöffnung 141, die auf der gedruckten Leiterplatte 14 gebildet ist, und durch Einsetzen des Verbindungsanschlussabschnitts 72 in die Durchgangsöffnung 141 bereitgestellt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verbindung zwischen dem Transformator 2 und dem Verbindungselement 7 sowie die Verbindung zwischen der Drosselspule 5 und dem Verbindungselement 7 jeweils durch die Durchgangsöffnung 141 und den Verbindungsanschlussabschnitt 72 bereitgestellt. Zusätzlich sind diese Verbindungen ebenfalls in einem Zustand bereitgestellt, in dem der Verbindungsanschlussabschnitt 72, der die Presspassungsstruktur aufweist, an einer inneren Wandoberfläche der Durchgangsöffnung 141 pressverschweißt wird.
Weiterhin sind die Leitungsanschlüsse der primären Halbleiterkomponente 3 und/oder der sekundären Halbleiterkomponente 4 in die durch die Leiterplatte 6 gebildete Durchgangsöffnung 61 eingesetzt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein Leitungsanschluss 31 der primären Halbleiterkomponente 3 und ein Leitungsanschluss 41 der sekundären Halbleiterkomponente 4 jeweils in die Durchgangsöffnung 61 eingesetzt. Zusätzlich werden diese Verbindungen ebenfalls unter dem Zustand hergestellt, in dem die Leitungsausführungsanschlüsse 31 und 41, die jeweils eine Presspassungsstruktur aufweisen, jeweils in Presskontakt mit der inneren Wandoberfläche der Durchgangsöffnung 61 gehalten werden.
Weiterhin weist, wie es in 7 bis 10 gezeigt ist, das Verbindungselement 7 eine Massestromschiene 74 auf, die zu erden ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient der Leitungskörperabschnitt 71, der mit dem Verbindungsanschlussabschnitt 72 verbunden ist, der mit einem mittleren Anschlussfeld zwischen den sekundären Spulen 22 des Transformators 2 zu verbinden ist, als die Massestromschiene 74. Die Massestromschiene 74 ist derart angeordnet, dass sie sich zwischen den elektronischen Komponenten 10 in dem Paar, das den ersten gestapelten Körper 11 bildet, und zwischen den elektronischen Komponenten 10 in dem anderen Paar, das den zweiten gestapelten Körper 12 bildet, erstreckt.
Weiterhin sind, wie es in 11 veranschaulicht ist, Montagekomponenten 17, die sich von den elektronischen Komponenten 10 unterscheiden, an der Leiterplatte 6 montiert. Wie in der Leiterplattennormalenrichtung Z betrachtet, sind die Montagekomponenten 17 an Positionen angeordnet, die sich nicht mit den elektronischen Komponenten 10 und dem Verbindungselement 7 überlappen. Beispiele für die Montagekomponenten 17 weisen eine Sicherung, einen Kondensator, eine Eingangsanschlusspassung, einen Stromtransformator, einen Signalverbinder und eine magnetische Komponente für eine Hilfskomponente auf. Es sei bemerkt, dass eine Höhenabmessung in der Leiterplattennormalenrichtung Z von jeder der Montagekomponenten 17 größer als beispielsweise der Freiraum zwischen der Leiterplatte 6 und der primären Halbleiterkomponente 3 oder der sekundären Halbleiterkomponente 4 ist. Alternativ dazu kann die Höhenabmessung von jedem der Montagekomponenten 17 größer als beispielsweise der Freiraum zwischen der Leiterplatte 6 und dem Transformator 2 oder der Drosselspule 5 sein.
Andere Konfigurationsmerkmale sind dieselben wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nachstehend sind Funktionen und Vorteile des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können das Paar des Transformators 2 und der Drosselspule 5 und die Leiterplatte 6 miteinander über das Verbindungselement 7 verbunden werden. Somit können elektrische Verbindungen des Transformators 2 und der Drosselspule 5 mit beispielsweise anderen der elektronischen Komponenten 10 problemlos konfiguriert werden. Zusätzlich können die Verbindungsdrähte dazwischen verkürzt werden und kann eine Störungsreduktion erzielt werden.
Weiterhin sind, wie in der Leiterplattennormalenrichtung Z betrachtet, die Montagekomponenten 17 an den Positionen angeordnet, die sich nicht mit irgendwelchen der elektronischen Komponenten 10 und des Verbindungselements 7 überlappen. Damit kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 in der Leiterplattennormalenrichtung Z verkleinert werden.
Zusätzlich sind die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und die Leitungsausführungsanschlüsse 31 und 41 durch die Durchgangsöffnungen 61 der Leiterplatte 6 oder die Durchgangsöffnungen 141 der gedruckten Leiterplatte 14 eingesetzt. In dieser Konfiguration können die elektronischen Komponenten 10, die Leiterplatte 6 und das Verbindungselement 7 problemlos miteinander in der Normalenrichtung Z der Platine zusammengebaut werden. Weiterhin weisen die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und die Leiteranschlüsse 31 und 41 jeweils die Presspassungsstruktur auf, weshalb der Zusammenbauarbeitsaufwand weiter verringert werden kann. Beispielsweise können, wenn einmal die elektronischen Komponenten 10, das Verbindungselement 7 und die Leiterplatte 6 in Ausrichtung sind und mit der Normalenrichtung Z der Platine eingestellt sind, Verbindungen von allen der Verbindungsanschlussabschnitte 72 und der Leiteranschlüsse 31 und 41 durch einmaliges Pressen bewerkstelligt werden.
Weiterhin können durch Versehen der Verbindungsanschlussabschnitte 72 und der Leiteranschlüsse 31 und 41 mit der Presspassungsstruktur Abstände zwischen den Anschlüssen reduziert werden und Abstände zwischen den Anschlüssen und peripheren Komponenten ebenfalls reduziert werden, im Vergleich dazu, wenn Lötverbinder verwendet werden. Insbesondere ist es wahrscheinlich, dass, wenn die Lötverbinder verwendet werden, Verbindungsabschnitte sich in der Fläche erhöhen, beispielsweise um eine Fläche einer Lötfüllung. Insbesondere müssen Positionen der gelöteten Abschnitte beispielsweise derart eingestellt werden, dass die Leiterplatte 6 nicht mit einer großen Spannung beaufschlagt wird, um Risse an gelöteten Abschnitten zu verhindern. Wenn im Gegensatz dazu die Presspassungsstruktur angewendet wird, wird Einsparen von Raum problemlos erzielt. Zusätzlich wird im Vergleich beispielsweise mit Schweißen die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 problemlos im Hinblick auf beispielsweise die Ausrüstung verkleinert, die bei dem Zusammenbau zu verwenden ist.
Weiterhin weist das Verbindungselement 7 die Massestromschiene 74 auf. Somit kann der Einfluss elektromagnetischer Störung zwischen den elektronischen Komponenten 10 auf einer oberen Seite des Verbindungselements 7 und den elektronischen Komponenten 10 auf einer unteren Seite des Verbindungselements 7 verringert werden. Zusätzlich kann, da die Massestromschiene 74 zwischen der Leiterplatte 6 und dem Transformator 2 und der Drosselspule 5 angeordnet ist, der Einfluss elektromagnetischer Störung und Einfluss von Wärme von dem Transformator 2 und der Drosselspule 5 auf die Leiterplatte 6 effektiv reduziert werden.
Der Abdichtungsabschnitt 73 des Verbindungselements 7 wird von beiden Seiten in der Normalenrichtung Z der Platine durch die elektronischen Komponenten 10 gestützt. Als Ergebnis wird die Leiterplatte 6 nicht mit der Presskraft beaufschlagt, und gleichzeitig können der erste gestapelte Körper 11 und der zweite gestapelte Körper 12 in der Normalenrichtung Z der Platine fixiert werden. Zusätzlich kann, da die Leiterplatte 6 nicht mit dieser Presskraft von den elastischen Elementen 13 beaufschlagt wird, die Presskraft davon erhöht werden, und kann somit eine Vibrationswiderstandsfähigkeit problemlos verbessert werden.
Andere Wirkungen des dritten Ausführungsbeispiels sind dieselben wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Viertes Ausführungsbeispiel
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Vielzahl der elektronischen Komponenten 10 derart angeordnet, dass sie miteinander über das Verbindungselement 7 verbunden sind. Insbesondere sind die elektronischen Komponenten 10 derart vorgesehen, dass die Leiterplatte 6 zwischen den Paaren angeordnet ist, so dass die Paare auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Leiterplatte sind, wie es in 16 gezeigt ist.
Insbesondere ist eine elektrische Verbindung zwischen zumindest einem eines Paars des Transformators 2 und der primären Halbleiterkomponente 3, eines Paars des Transformators 2 und der sekundären Halbleiterkomponente 4, eines Paars der Drosselspule 5 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 und eines Paars der Drosselspule 5 und der primären Halbleiterkomponente 3 jeweils über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und der Leitungskörperabschnitte 71 vorgesehen. Insbesondere sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die jeweiligen Paare des Transformators 2 und der primären Halbleiterkomponente 3 sowie der Drosselspule 5 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 jeweils elektrisch miteinander über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und den Leitungskörperabschnitt 71 des Verbindungselements 7 verbunden.
Die Durchgangsöffnungen 62 sind an einem Teil der Leiterplatte 6 gebildet. Weiterhin sind der Verbindungsanschlussabschnitt 72, der mit der primären Halbleiterkomponente 3 verbunden ist, und der Verbindungsanschlussabschnitt 72, der mit der sekundären Halbleiterkomponente 4 verbunden ist, durch die Durchgangsöffnungen 62 eingesetzt.
Andere Konfigurationsmerkmale sind dieselben wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Leistungsversorgungsvorrichtung erhalten werden, die eine Verkleinerung, Störungsreduktion und eine Verbesserung in der Wärmeabstrahlungseffizienz erzielen kann.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 17 und 18 veranschaulicht ist, der Transformator 2 und die Drosselspule 5 elektrisch miteinander über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und den Leitungskörperabschnitt 71 verbunden.
Insbesondere ist, wie es in 17 veranschaulicht ist, das Verbindungselement 7 derart konfiguriert, dass die Vielzahl der Verbindungsanschlussabschnitte 72, die miteinander über den Leitungskörperabschnitt 71 verbunden sind, zu der oberen Seite davon hin vorspringen. Weiterhin ist eine Sektion der Vielzahl dieser Verbindungsanschlussabschnitte 72 mit dem Transformator 2 verbunden, und ist eine andere Sektion der Vielzahl dieser Verbindungsanschlussabschnitte 72 mit der Drosselspule 5 verbunden. Als Ergebnis sind der Transformator 2 und die Drosselspule 5 elektrisch miteinander verbunden.
Eine Schaltungskonfiguration der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 18 gezeigt ist, ist beispielsweise denkbar. In dieser Schaltungskonfiguration sind Anschlüsse der Sekundärspulen 22 des Transformators 2 mit einem der Anschlüsse der Drosselspule 5 verbunden. Der Leitungskörperabschnitt 71 und die Verbindungsanschlussabschnitte 72 des Verbindungselements 7 sind zwischen dem Transformator 2 und der Drosselspule 5 als Verbindungsdrähte dazwischen eingefügt.
Andere Konfigurationsmerkmale sind dieselben wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Leistungsversorgungsvorrichtung erhalten werden, die eine Verkleinerung, Störungsreduktion und eine Verbesserung in der Wärmeabstrahlungseffizienz erzielen kann.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 19 und 20 veranschaulicht ist, die primäre Halbleiterkomponente 3 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 elektrisch miteinander über die Verbindungsanschlussabschnitte 72 und den Leitungskörperabschnitt 71 verbunden.
Insbesondere ist das Verbindungselement 7 derart vorgesehen, dass die Vielzahl der Verbindungsanschlussabschnitte 72, die miteinander über den Leitungskörperabschnitt 71 verbunden sind, derart konfiguriert ist, dass sie zu der unteren Seite hin vorspringen. Weiterhin sind einige aus der Vielzahl dieser Verbindungsanschlussabschnitte 72 mit der primären Halbleiterkomponente 3 verbunden, und sind die anderen aus der Vielzahl dieser Verbindungsanschlussabschnitte 72 mit der sekundären Halbleiterkomponente 4 verbunden. Damit sind die primäre Halbleiterkomponente 3 und die sekundäre Halbleiterkomponente 4 elektrisch miteinander verbunden.
Eine denkbare Konfiguration von beispielsweise einer Schaltung einer Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist in 20 gezeigt. In dieser Schaltungskonfiguration ist die primäre Halbleiterkomponente 3 durch Integrieren vierer MOSFETs und zwei Kondensatoren miteinander gebildet. Weiterhin ist die sekundäre Halbleiterkomponente 4 durch Integrieren zweier MOSFETs und eines Kondensators gebildet. Zusätzlich ist ein Verdrahtungsteil zwischen den zwei Kondensatoren in der primären Halbleiterkomponente 3 und einer der Anschlüsse des Kondensators in der sekundären Halbleiterkomponente 4 elektrisch miteinander verbunden und geerdet. Das hier erwähnte Verbindungsverdrahtungsteil ist aus dem Leitungskörperabschnitt 71 und den Verbindungsanschlussabschnitten 72 des Verbindungselements 7 gebildet.
Andere Konfigurationsmerkmale sind dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Leistungsversorgungsvorrichtung erhalten werden, bei der eine Verkleinerung und Störungsreduktion erzielt werden sowie eine Verbesserung in der Wärmeabstrahlungseffizienz erzielt werden kann.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, und ist auf verschiedene andere Ausführungsbeispiele ohne Abweichung von dem Umfang davon anwendbar.
Beispielsweise kann jedes von konfigurierenden Elementen, die gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, bei den anderen Ausführungsbeispielen angewendet werden. Insbesondere können die konfigurierenden Elemente des dritten Ausführungsbeispiels, wie die Konfigurationen des Verbindungselements 7, der elektronischen Komponenten 10 und der Leiterplatte 6 ebenfalls auf die anderen Ausführungsbeispiele angewendet werden.
Außerdem ist, wie es in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart ist, der erste gestapelte Körper 11 aus dem Transformator 2 und der primären Halbleiterkomponente 3 gebildet, und ist der zweite gestapelte Körper 12 aus der Drosselspule 5 und der sekundären Halbleiterkomponente 4 gebildet. Jedoch sind die Kombinationen der elektronischen Komponenten 10 des ersten gestapelten Körpers 11 und des zweiten gestapelten Körpers 12 nicht darauf begrenzt, und andere Kombinationen können angewendet werden. Weiterhin kann die Anordnung der elektronischen Komponenten 10 in Bezug auf die Leiterplatte 6 in verschiedenerlei Weise geändert werden.
Zusätzlich ist das Verbindungselement 7 oberhalb der Leiterplatte 6 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen angeordnet, jedoch kann diese Anordnungsbeziehung umgekehrt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015247539 [0001]
JP 2015047058 A [0004]

Claims

Leistungsversorgungsvorrichtung (1) mit: einem Transformator (2), der eine Primärspule (21) und Sekundärspulen (22) aufweist, einer primären Halbleiterkomponente (3), die eine Primärschaltung bildet, die mit der Primärspulenseite des Transformators verbunden ist, einer sekundären Halbleiterkomponente (4), die eine Sekundärschaltung bildet, die mit der Sekundärspulenseite des Transformators verbunden ist, einer Drosselspule (5), die die Sekundärschaltung zusammen mit der sekundären Halbleiterkomponente bildet, und einer Leiterplatte (6), auf der eine Steuerungsschaltung gebildet ist, wobei der Transformator, die primäre Halbleiterkomponente, die sekundäre Halbleiterkomponente und die Drosselspule elektronische Komponenten (10) sind, die elektronischen Komponenten in Paaren, jeweils zu zweit, angeordnet sind, um einen ersten gestapelten Körper (11) und einen zweiten gestapelten Körper (12) zu bilden, und ein Paar der elektronischen Komponenten, das den ersten gestapelten Körper (11) bildet, und ein anderes Paar der elektronischen Komponenten, das den zweiten gestapelten Körper (12) bildet, in einer Normalenrichtung (Z) der Platine gestapelt sind, und die Leiterplatte zwischen dem einen Paar der elektronischen Komponenten, das den ersten gestapelten Körper bildet, und dem anderen Paar der elektronischen Komponenten angeordnet ist, das den zweiten gestapelten Körper bildet.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Verbindungselement (7), wobei das Verbindungselement elektrisch jedes aus der Vielzahl der elektronischen Komponenten miteinander sowie die elektronischen Komponenten und die Leiterplatte miteinander verbindet, wobei das Verbindungselement zwischen dem Paar der elektronischen Komponenten, das den ersten gestapelten Körper bildet, und dem anderen Paar der elektronischen Komponenten, das den zweiten gestapelten Körper bildet, eingefügt ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Verbindungselement einen Leitungskörperabschnitt (71) und eine Vielzahl von Verbindungsanschlussabschnitten (72) aufweist, die derart konfiguriert sind, dass sie sich von dem Leitungskörperabschnitt in der Normalenrichtung der Platine erstrecken, und unter der Vielzahl der elektronischen Komponenten und der Leiterplatte zumindest zwei Elemente mit den Verbindungsanschlussabschnitten verbunden sind.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste gestapelte Körper aus dem Transformator und einer der primären Halbleiterkomponente und der sekundären Halbleiterkomponente gebildet ist, und der zweite gestapelte Körper aus der Drosselspule und einer der sekundären Halbleiterkomponente und der primären Halbleiterkomponente gebildet ist, und der Transformator und die Drosselspule auf derselben Oberflächenseite der Leiterplatte angeordnet sind.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Leiterplatte und der Transformator und/oder die Drosselspule elektrisch miteinander über den Verbindungsanschlussabschnitt und den Leitungskörperabschnitt verbunden sind.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem Transformator und der primären Halbleiterkomponente und/oder dem Transformator und der sekundären Halbleiterkomponente und/oder der Drosselspule und der sekundären Halbleiterkomponente, und/oder der Drosselspule und der primären Halbleiterkomponente vorgesehen ist, wobei die elektrische Verbindung über den Verbindungsanschlussabschnitt und dem Leitungskörperabschnitt vorgesehen ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei zumindest eine der primären Halbleiterkomponente und der sekundären Halbleiterkomponente elektrisch mit der Leiterplatte über den Verbindungsanschlussabschnitt und den Leitungskörperabschnitt verbunden ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei zumindest eine der primären Halbleiterkomponente und der sekundären Halbleiterkomponente direkt auf der Leiterplatte montiert ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei eine Montagekomponente (17), die sich von den elektronischen Komponenten unterscheidet, auf der Leiterplatte montiert ist, und die Montagekomponente an einer Position angeordnet ist, die sich nicht mit irgendeiner der elektronischen Komponenten und des Verbindungselements überlappt, wenn in der Normalenrichtung der Platine betrachtet.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der Transformator und die Drosselspule elektrisch miteinander über die Verbindungsanschlussabschnitte und den Leitungskörperabschnitt verbunden sind.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die primäre Halbleiterkomponente und die sekundäre Halbleiterkomponente elektrisch miteinander über den Verbindungsanschlussabschnitt und den Leitungskörperabschnitt verbunden sind.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 7, wobei eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der Leiterplatte vorgesehen ist, wobei die Verbindung über die Durchgangsöffnung (61), die an der Leiterplatte gebildet ist, und dem Verbindungsanschlussabschnitt bereitgestellt ist, der durch die Durchgangsöffnung eingesetzt ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Verbindungsanschlussabschnitt eine Presspassungsstruktur aufweist, die in einer radialen Richtung verformbar ist, und der Verbindungsanschlussabschnitt an eine innere Wandoberfläche der Durchgangsöffnung pressgeschweißt ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Transformator oder die Drosselspule eine gedruckte Leiterplatte (14) aufweist, auf die zumindest ein Teil eines Spulenabschnitts gebildet ist, und eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement und entweder dem Transformator oder der Drosselspule über eine Durchgangsöffnung (141), die auf der gedruckten Leiterplatte gebildet ist, und über den Verbindungsanschlussabschnitt gebildet ist, der in die Durchgangsöffnungen eingesetzt ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Verbindungsanschlussabschnitt eine Presspassungsstruktur aufweist, die in einer radialen Richtung verformbar ist, und der Verbindungsanschlussabschnitt an einer inneren Wandoberfläche der Durchgangsöffnung pressverschweißt ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei zumindest eine der primären Halbleiterkomponente und der sekundären Halbleiterkomponente Leiteranschlüsse (31, 41) aufweist, die in Durchgangsöffnungen eingesetzt sind, die an der Leiterplatte gebildet sind.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Verbindungsanschlussabschnitt eine Presspassungsstruktur aufweist, die in einer radialen Richtung verformbar ist, und an einer inneren Wandoberfläche der Durchgangsöffnung pressverschweißt ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei das Verbindungselement eine zu erdende Massestromschiene (74) aufweist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, wobei das Verbindungselement einen Abdichtungsabschnitt (73) aufweist, der durch Abdichten zumindest eines Teils des Leitungskörperabschnitts mit Harz gebildet ist, der Leitungskörperabschnitt in einem derartigen Zustand ist, dass die Verbindungsanschlussabschnitte freigelegt sind, und der Abdichtungsabschnitt gestützt wird, und der Abdichtungsabschnitt durch das eine Paar der elektronischen Komponenten des ersten gestapelten Körpers und das andere Paar der elektronischen Komponenten des zweiten gestapelten Körpers auf beiden Seiten davon in der Normalenrichtung der Platine gestützt ist.