JP2000014149A

JP2000014149A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置

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Publication number: JP2000014149A
Application number: JP10170139A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsumae; 博松前
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2000-01-14
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: JP3334620B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ブスバーの引きまわしが簡素であり、配線基板
の強度の向上が不要であり、トランスまたはチョークコ
イルの寿命延長が可能なＤＣ−ＤＣコンバータ装置を提
供すること。【解決手段】インバータ回路２のパワースィッチング素
子１１を支持してそれを冷却するとともに配線基板８を
支持するベースプレート（金属部材）９は、配線基板８
の反実装面に所定間隔を隔てて面しつつ反実装面と平行
に延設される平行板部９１を有する。トランス３または
チョークコイル７の底面は、平行板部９１の配線基板８
側の主面に密着して設けられ、配線基板８に設けられた
穴部８１または切り欠き部８２から配線基板８の実装面
側に突出する。これにより、トランス３またはチョーク
コイル７の端子は、配線基板８の実装面上へ突出して、
配線基板８側の接続端子に容易に接続されることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧直流電力を低
圧直流電力に変換したり、低圧直流電力を高圧直流電力
に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているように、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ回路は、入力される直流電力を交流電力に
変換するインバータ回路、インバータ回路の出力電圧を
変更するトランス、トランスの出力を整流する整流回
路、及び、整流回路の出力電圧を平滑化する出力平滑化
回路を有している。また、インバータ回路の入力電流の
平滑化のために入力平滑回路を設けることも良く行われ
る。

【０００３】ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成する上記
素子のうちインバータ回路の電力スィッチング素子は冷
却やヒートシンクのために金属部材を通じて配線基板に
固定され、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成する他の回
路部品は配線基板に実装されるのが通常である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ回路を構成する各回路部品のうち、トランス
やチョークコイルは他の回路部品に比較してその高さが
高いためにこれらトランスやチョークコイルの端子と他
の回路部品とを接続するブスバーの形状が複雑化し、必
要スペースが増大するという不具合があった。

【０００５】また、これらトランスまたはチョークコイ
ルは、他の回路部品に比較して重量が大きいので、それ
を支持する配線基板の強度を向上させる必要があった。
更に、トランスまたはチョークコイルもその発熱のため
に寿命が制限されるという問題があった。本発明は上記
問題点に鑑みなされたものであり、ブスバーの引きまわ
しが簡素であり、配線基板の強度の向上が不要であり、
トランスまたはチョークコイルの寿命延長が可能なＤＣ
−ＤＣコンバータ装置を提供することを、その目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ装置では、インバータ回路のパワースィッ
チング素子を支持してそれを冷却するとともに配線基板
を支持する金属部材は、配線基板の反実装面に所定間隔
を隔てて面しつつ反実装面と平行に延設される平行板部
を有する。トランスまたはチョークコイルの底面は、平
行板部の配線基板側の主面に密着して設けられ、配線基
板に設けられた穴部または切り欠き部から配線基板の実
装面側に突出する。これにより、トランスまたはチョー
クコイルの端子は、配線基板の実装面上へ突出して、配
線基板側の接続端子に容易に接続されることができる。

【０００７】更に説明すれば、トランスまたはチョーク
コイルの端子の高さをトランスまたはチョークコイルに
設けられた穴を通じてその下の平行板部まで落ち込ませ
ることができるので、この穴の周囲に位置して配線基板
に設けられた接続端子は、これら接続端子の高さを配線
基板から高く持ちあげることなしにトランスまたはチョ
ークコイルの端子に上下に重ねあわせることができ、配
線基板上の接続、配線構成特にブスバーの配列は特にそ
の高さ方向において特に低く、簡素となる。

【０００８】また、トランスまたはチョークコイルが挿
入される穴は、配線基板に固定される接続端子の近傍に
位置して開口することができるので、トランスまたはチ
ョークコイルを配線基板の外周に位置して平行板部また
は金属部材に設ける場合に比較しても接続端子と配線基
板上の回路部品とを接続する配線（通常はブスバー）の
引きまわしを短縮し、かつ、簡素な形状とすることがで
き、それにより、この配線の抵抗損失及び重量の低減を
図ることができる。

【０００９】また、上述したようにトランスまたはチョ
ークコイルの端子と接続端子とを容易に上下に重ね合わ
せることができるので、上方からねじによりそれらを締
結することができ、実装、及び、締結作業をすべて上方
から行うことを容易に行うことができ、組み付け作業の
自動化、簡素化を容易とすることができる。また、配線
基板に設けられたトランスまたはチョークコイル挿入用
の穴は、トランスまたはチョークコイルの位置決め用の
ガイドとしても用いることができ、かつ、ある場合には
トランスまたはチョークコイルが横方向に動こうとする
ことに対する阻止部材としての機能をもつこともでき
る。

【００１０】また、配線基板上の好適な位置に適宜設け
られる接続端子との接続便宜性を維持しつつ、トランス
またはチョークコイルを配線基板上に実装する必要がな
いので、配線基板の強度、剛性の増大を必要としないと
いう利点もある。更に、トランスまたはチョークコイル
で生じた熱は良好に金属部材の平行板部に放熱されるの
で、トランスまたはチョークコイルの寿命向上を図るこ
とができる。

【００１１】また更に、金属部材の平行板部は大きな放
熱表面積をもち、パワースィッチング素子の放熱に有効
であり、かつ、配線基板の裏面を覆ってその保護を行う
こともできる。請求項２記載の構成によれば請求項１記
載のＤＣ−ＤＣコンバータ装置において更に、トランス
またはチョークコイルの端子は、実装面と平行に延設さ
れて接続端子に締結される。このようにすれば、配線、
接続作業が簡素となる。

【００１２】たとえば、配線基板の接続端子としては、
端子台やブスバーに設けられた雌螺子穴とすることがで
き、この上にトランスまたはチョークコイルの遊孔を重
ねてネジを上方から締結するだけで、配線を完了するこ
とができる。また、逆に、あらかじめ平行板部にトラン
スまたはチョークコイルをセットしておき、その上方か
ら、配線基板を落とし込むことにより、トランスまたは
チョークコイルの端子の上に配線基板の接続端子を重ね
あわせてもよい。

【００１３】請求項３記載の構成によれば請求項１また
は２記載のＤＣ−ＤＣコンバータ装置において更に、ト
ランスまたはチョークコイルの角形コアの側面に沿って
配線基板から立設される一対の側板部と、両側板部の先
端間に設けられて角形コアの頂面に密接する天板部とを
有する門形のコア押さえプレートを有する。このように
すれば、トランスまたはチョークコイルの固定を容易と
することができる。

【００１４】請求項４記載の構成によれば請求項３記載
のＤＣ−ＤＣコンバータ装置において更に、天板部は、
中央部がトランスまたはチョークコイル側に向けて湾曲
してトランスまたはチョークコイルをベースプレートの
平行板部に向けて弾性付勢する。このようにすれば、コ
ア押さえプレートによるトランスまたはチョークコイル
の固定が更に容易となる。

【００１５】請求項５記載の構成によれば請求項１また
は４記載のＤＣ−ＤＣコンバータ装置において更に、ベ
ースプレートは、平行板部の一辺から配線基板側へ向け
て平行板部に対して直角に立設されるパワースィッチン
グ素子支持板部を有し、パワースィッチング素子は、パ
ワースィッチング素子支持板部に配線基板側へ突設され
る。

【００１６】このようにすれば、背が低いパワースィッ
チング素子を金属部材に固定しつつ配線基板の回路部品
実装面側に位置させることができ、配線を簡素化するこ
とができる。

【００１７】

【発明を実施するための態様】本発明のＤＣ−ＤＣコン
バータ装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明
する。

【００１８】

【実施例１】本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置の第１
実施例を図１を参照して説明する。図１は、このＤＣ−
ＤＣコンバータ装置の回路図である。このＤＣ−ＤＣコ
ンバータ装置は、電気自動車の走行エネルギー蓄電用の
主バッテリ（図示せず）から、補機及び制御装置給電用
の補機バッテリに電圧変換して給電するためのものであ
って、直流電源（図示せず）に接続されてその電流を平
滑化する入力平滑回路１、入力平滑回路１から入力され
る直流電力を交流電力に変換するインバータ回路２、イ
ンバータ回路２の出力電圧を変更するトランス３、トラ
ンス３の出力を整流する全波整流回路モジュール４、及
び、全波整流回路モジュール４の出力電圧を平滑化する
出力平滑化回路５を有するインバータ回路をその主要な
構成要素とし、更に、インバータ回路２を制御するコン
トローラ、電流センサなどを有し、出力平滑化回路５は
平滑コンデンサ６及びチョークコイル７からなる。

【００１９】更に、このＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、
斜視図である図２に示すように、上記部品や回路素子を
実装するための配線基板８及びベースプレート（本発明
でいう金属部材）９を有している。配線基板８の実装面
には、各部品や回路素子の間を縫って多数のブスバー１
０が延設されている。インバータ回路２は周知のように
４個のＩＧＢＴモジュール（パワースィッチング素子）
１１をいわゆるＨブリッジ構成してなり、各ＩＧＢＴモ
ジュール１１はＩＧＢＴとフライバックダイオードを逆
並列接続してなる。

【００２０】配線基板８は、全波整流回路モジュール
４、ＩＧＢＴモジュール１１、トランス３及びチョーク
コイル７以外の部品や回路素子が実装面に実装される多
層アルミナ基板からなる。各部品や回路素子を配線基板
８に実装するには、図４に示すように、配線基板８に設
けたホールに端子を挿入し、配線基板８の反実装面側で
はんだ固定して行われる。

【００２１】ベースプレート９は、アルミ部材であっ
て、配線基板８の反実装面に近接してそれと平行に延設
される厚板状の平行板部９１と、平行板部９１の短辺か
ら配線基板８側へ向けて平行板部９１と直角に立設され
る線状突起部９２と、パワースィッチング素子支持板部
９３とからなる。パワースィッチング素子支持板部９３
は、その配線基板８側の主面にインバータ回路２の各Ｉ
ＧＢＴモジュール１１が搭載されるヒートシンクであっ
て、線状突起部９２の頂面にねじ９４により締結され、
これにより、ベースプレート９の平行板部９１は配線基
板８の反実装面に所定間隔を隔てて対面されている。し
たがって、ベースプレート９の平行板部９１は、配線基
板８の反実装面を保護するケース機能を有するととも
に、ＩＧＢＴモジュール１１の放熱板としての機能も有
している。

【００２２】配線基板８の一辺は、パワースィッチング
素子支持板部９３から配線基板８側へ配線基板８と平行
に延設される配線基板支持突起９５に締結され、配線基
板８の他部位も、平行板部９１から配線基板８側へ向け
て立設される配線基板支持突起９６に締結され、これに
より、ベースプレート９は、配線基板８を支持する機能
も果たしている。

【００２３】配線基板８には、図３、図４に示すよう
に、トランス３挿入用の孔部８１と、全波整流回路モジ
ュール４及びチョークコイル７挿入用の切り欠き部８２
とが設けられている。トランス３は孔部８１に挿入され
て、その底面は平行板部９１の上面に突設されたトラン
ス用台座部９７に着座されている。全波整流回路モジュ
ール４は切り欠き部８２に挿入されて、その底面は平行
板部９１の上面に突設された台座部９８に着座されてい
る。チョークコイル７は全波整流回路モジュール４に隣
接して切り欠き部８２に挿入されて、その底面は平行板
部９１の上面に突設された台座部９９に着座されてい
る。すなわち、ベースプレート９は大重量部品であるト
ランス３及びチョークコイル７を担持する機能を有する
とともに、大発熱部品である全波整流回路モジュール４
を支持し放熱する機能も有する。

【００２４】全波整流回路モジュール４は台座部９８上
に穿設されたねじ穴に締結されるが、トランス３および
チョークコイル７の下部はコアであるので台座部９７、
９９に締結されない。各台座部９７〜９９の高さはそれ
ぞれ異なるように形成されて、それらの上に搭載された
全波整流回路モジュール４、トランス３およびチョーク
コイル７の端子が、締結のために配線基板８の実装面上
方のブスバー１０に重なることができるようになってい
る。

【００２５】トランス３は、一次コイル及び二次コイル
が巻装された三脚形コア３０を有しており、この、三脚
形コア３０の上にコア押さえプレート３１が被せられて
いる。コア押さえプレート３１は、三脚形コア３０の側
面に沿って配線基板８から立設される一対の側板部３１
１と、両側板部３１１の先端間に設けられて三脚形コア
３０の頂面に密接する天板部３１２とを有する門形薄板
金属部材である。両側板部３１１は、配線基板８を貫通
するねじによりベースプレート９の平行板部９１に締結
され、これによりトランス３が配線基板８及びベースプ
レート９に固定されている。天板部３１２は、中央部が
トランス３側に向けて湾曲してトランス３をベースプレ
ート９の平行板部９１に向けて弾性付勢している。

【００２６】チョークコイル７は、コイルが巻装された
三脚形コア７０を有しており、この、三脚形コア７０の
上にコア押さえプレート７１が被せられている。コア押
さえプレート７１は、三脚形コア７０の側面に沿って配
線基板８から立設される一対の側板部７１１と、両側板
部７１１の先端間に設けられて三脚形コア７０の頂面に
密接する天板部７１２とを有する門形薄板金属部材であ
る。両側板部７１１は、配線基板８を貫通するねじによ
りベースプレート９の平行板部９１に締結され、これに
よりチョークコイル７が配線基板８及びベースプレート
９に固定されている。天板部７１２は、中央部がチョー
クコイル７側に向けて湾曲してチョークコイル７をベー
スプレート９の平行板部９１に向けて弾性付勢してい
る。

【００２７】次に、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の要
部組み立て順序を以下に説明する。まず、必要な部品や
回路素子を実装し、パワースィッチング素子支持板部９
３を締結した配線基板８をベースプレート９の平行板部
９１、線状突起部９２に締結する。次に、トランス３、
全波整流回路モジュール４及びチョークコイル７を上方
から取り付け、全波整流回路モジュール４を締結し、コ
ア押さえプレート３１、７１を締結する。最後に、これ
らトランス３、全波整流回路モジュール４及びチョーク
コイル７の端子をブスバーなどに締結する。

【００２８】以上説明した本実施例のＤＣ−ＤＣコンバ
ータ装置の利点を以下に説明する。インバータ回路のパ
ワースィッチング素子を支持してそれを冷却するととも
に配線基板を支持するベースプレート（金属部材）９
は、配線基板の反実装面に所定間隔を隔ててそれを保護
する。更に、ベースプレート９はトランス３またはチョ
ークコイル７の底面に密着して、その支持、冷却を行う
ことができる。

【００２９】また、コアをもつため背が高くなるこのト
ランス３及びチョークコイル７の端子が、ベースプレー
ト９と配線基板８との隙間分だけ、配線基板８側にシフ
トすることができるので、配線基板８に実装される背が
低いその他の部品や回路素子とトランス３やチョークコ
イル７の端子との接続が容易となる。その上、トランス
３、全波整流回路モジュール４及びチョークコイル７が
配線基板８の穴部や切り欠き部を通じてベースプレート
９の平行板部９１に密着されるので、トランス３などの
これらの部品を配線基板８の周囲に設ける場合に比較し
て配線上、適切な場所に設けることができ、各部品間の
スペース配分や配線引き回しが簡素とすることができ、
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の体格縮小にも有効である。

【００３０】更に、配線基板８に設けられたトランス３
またはチョークコイル７挿入用の穴や切り欠きは、トラ
ンス３またはチョークコイル７の位置決め用のガイドと
しても用いることができる。

【００３１】

【実施例２】他の実施例を図５を参照して説明する。こ
の実施例では、ベースプレート９ａのトランス担持面９
ｂを囲んでトランス３ａの側面底部を覆う周壁部９ｃを
設けている。このようにすれば、トランス３ａの位置決
めをベースプレート９ａにより行うことができ、トラン
ス冷却性も向上する。なお、トランス３、３ａを熱伝導
性に優れた接着剤やグリスを用いてベースプレート９、
９ａに接着することも当然可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置の一実施
例を示す回路図である。

【図２】図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の斜視
図である。

【図３】図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の一部
斜視図である。

【図４】図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の分解
斜視図である。

【図５】本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置の他の実
施例を示す部分縦断面図である。

【符号の説明】

３はトランス、４は全波整流回路モジュール、７はチョ
ークコイル、８は配線基板、９はベースプレート（金属
部材）、９１はベースプレート９の平行板部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源に接続されてその電流を平滑化す
る入力平滑回路、前記入力平滑化回路から入力される直流電力を交流電力
に変換するインバータ回路、前記インバータ回路の出力電圧を変更するトランス、前記トランスの出力を整流する整流回路、及び、チョークコイルを有して前記整流回路の出力電圧を平滑
化する出力平滑化回路、を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、前記インバータ回路のパワースィッチング素子が実装さ
れる金属部材と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成する回路素子が実
装面に実装されて前記金属部材に固定される配線基板
と、を備え、前記金属部材は、前記配線基板の反実装面に所定間隔を
隔てて面しつつ前記反実装面と平行に延設される平行板
部を有し、前記トランスまたはチョークコイルの底面は、前記平行
板部の配線基板側の主面に密着して設けられ、前記トランスまたはチョークコイルは、前記配線基板に
設けられた穴部または切り欠き部から前記配線基板の実
装面側に突出し、前記トランスまたはチョークコイルの端子は、前記配線
基板の実装面上へ突出して、前記配線基板側の接続端子
に接続されていることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバー
タ装置。
【請求項２】請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ装置
において、前記トランスまたはチョークコイルの端子は、前記実装
面と平行に延設されて前記接続端子に締結されることを
特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
【請求項３】請求項１または２記載のＤＣ−ＤＣコンバ
ータ装置において、前記トランスまたはチョークコイルの角形コアの側面に
沿って前記配線基板から立設される一対の側板部と、前
記両側板部の先端間に設けられて前記角形コアの頂面に
密接する天板部とを有する門形のコア押さえプレートを
有することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
【請求項４】請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータ装置
において、前記天板部は、中央部が前記トランスまたはチョークコ
イル側に向けて湾曲して前記トランスまたはチョークコ
イルを前記ベースプレートの平行板部に向けて弾性付勢
することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
【請求項５】請求項１または４記載のＤＣ−ＤＣコンバ
ータ装置において、前記金属部材は、前記平行板部の一辺から前記配線基板
側へ向けて前記平行板部に対して直角に立設されるパワ
ースィッチング素子支持板部を有し、前記パワースィッチング素子は、前記パワースィッチン
グ素子支持板部に前記配線基板側へ突設されることを特
徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。