JP2001211661A - Automotive inverter gate power supply - Google Patents
Automotive inverter gate power supplyInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電動機等を駆
動、制御する車載用インバータにおいて、IGBTやM
OSFET等のインバータスイッチング素子を駆動する
ためのゲート電源の構成に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-vehicle inverter for driving and controlling an electric motor, etc.
The present invention relates to a configuration of a gate power supply for driving an inverter switching element such as an OSFET.
【0002】[0002]
【従来の技術】車載用インバータは、バッテリの直流を
モータ駆動用の交流に変換する機能を有している。図
6、図7にEV、HEVの走行モータ用インバータに搭
載されるインバータゲート電源の従来例を示す。図6に
おいてインバータゲート電源の構成を説明する。多出力
RCC方式コンバータにより12Vバッテリから汎用の
多ピントランスを用いて、U・V・W相上アームの3電
源とU・V・W相共通の下アーム電源の合計4電源を得
ている。図7においてインバータゲート電源は、入力側
平滑コンデンサ1、スイッチング素子2、スイッチング
素子を放熱するための放熱ランド3、制御IC4、汎用
トランス15、整流ダイオード6と出力側平滑コンデン
サ7から構成される。2. Description of the Related Art In-vehicle inverters have a function of converting DC from a battery into AC for driving a motor. 6 and 7 show a conventional example of an inverter gate power supply mounted on an inverter for a traveling motor of an EV or HEV. The configuration of the inverter gate power supply will be described with reference to FIG. A multi-output RCC converter uses a general-purpose multi-pin transformer from a 12V battery to obtain a total of four power supplies: three power supplies for the U / V / W phase upper arm and a lower arm power supply common to the U / V / W phase. In FIG. 7, the inverter gate power supply includes an input-side smoothing capacitor 1, a switching element 2, a radiating land 3 for radiating heat from the switching element, a control IC 4, a general-purpose transformer 15, a rectifier diode 6, and an output-side smoothing capacitor 7.
【0003】汎用トランス15の構造を図8によって説
明する。ポリウレタン線等の巻線16がボビン17に巻
きつけられ、1対のコア9がボビン17を挟み込む構造
となっている。汎用トランス15の基板12への実装
は、ピン(リード線)18が基板12のスルーホール1
3にハンダ付けされ、ボビン17に設けられたゲタ19
もしくはコア9が基板12表面に接して汎用トランス1
5を支持している。The structure of the general-purpose transformer 15 will be described with reference to FIG. A winding 16 such as a polyurethane wire is wound around a bobbin 17, and a pair of cores 9 sandwich the bobbin 17. When mounting the general-purpose transformer 15 on the board 12, the pins (lead wires) 18 are
Getter 19 soldered to 3 and provided on bobbin 17
Alternatively, the core 9 contacts the surface of the substrate 12 and the general-purpose transformer 1
5 is supported.
【0004】このような構造の車載用インバータゲート
電源は、多出力電源であるためにピン数の多いトランス
を必要としているが、従来の車載用インバータゲート電
源に用いられている汎用トランス15では、背の高い大
型のトランスであり、重心位置が高い為に車載環境のよ
うな厳しい振動が加わる個所に設置されると、飛損する
可能性が高かった。A vehicle inverter gate power supply having such a structure requires a transformer having a large number of pins because it is a multi-output power supply. However, a general-purpose transformer 15 used in a conventional vehicle inverter gate power supply has the following problems. It was a large, tall transformer, and the location of the center of gravity was high, so if it was installed in a location where severe vibrations were applied, such as in a vehicle environment, the possibility of flying was high.
【0005】また、従来の汎用トランス15では、ボビ
ン17に設けられたゲタ19もしくはコア9が基板2の
表面に直接接触しているが、ピン(リード線)18とボ
ビン17またはコア9の熱膨張率が異なるため、エンジ
ンルームのような温度サイクルの極めて厳しい環境下で
は、ピン(リード線)18とハンダ付けしているスルー
ホール13部でハンダクラックが発生する可能性が高か
った。Further, in the conventional general-purpose transformer 15, the getter 19 or the core 9 provided on the bobbin 17 is in direct contact with the surface of the substrate 2. Due to the different expansion rates, there is a high possibility that solder cracks will occur in the through holes 13 soldered to the pins (lead wires) 18 under an extremely severe temperature cycle environment such as an engine room.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の車
載用インバータゲート電源では、汎用トランスが背の高
い大型のものであり、振動によって飛損する恐れがあ
り、また基板に直接接触して設置してあるため、構成材
の熱膨張率の差によるストレスで、ピン(リード線)の
ハンダ付け部でクラックが発生するという問題点があっ
た。In the conventional inverter gate power supply for a vehicle as described above, the general-purpose transformer is a tall and large-sized one, which may be damaged by vibration, and may be installed in direct contact with the substrate. Therefore, there is a problem that cracks occur at the soldered portions of the pins (lead wires) due to the stress due to the difference in the thermal expansion coefficient of the constituent materials.
【0007】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、第1の目的はトランスに
重心位置の低い薄型トランスを採用することで、耐振動
性の向上した車載用インバータゲート電源を提供しよう
とするものである。第2の目的は、リード線に曲げ部を
設けて、この個所でストレスを吸収し基板とリード線と
のハンダ付け部に発生するクラックを防ぐものである。
第3の目的は、薄型トランスと基板との間に衝撃吸収シ
ートを設け、また、基板に開孔部を設けて薄型トランス
を一部埋設してストレスの吸収と耐振動性をより高めた
車載用インバータゲート電源を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to adopt a thin transformer having a low center of gravity as a transformer, thereby improving the vibration resistance of a vehicle. It is intended to provide an inverter gate power supply. A second object of the present invention is to provide a bent portion in the lead wire to absorb stress at this location and prevent a crack from occurring at a soldered portion between the substrate and the lead wire.
A third object is to provide a shock absorbing sheet between the thin transformer and the substrate, and to provide a hole in the substrate to partially embed the thin transformer so as to improve stress absorption and vibration resistance. It is to provide an inverter gate power supply.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に係る車載用イ
ンバータゲート電源は、コアとプリントコイルとリード
線とで構成される薄型トランスが基板上に設置され、前
記リード線が基板に接続されているものである。An inverter gate power supply for a vehicle according to the present invention has a thin transformer including a core, a printed coil, and a lead wire installed on a board, and the lead wire is connected to the board. Is what it is.
【0009】また、リード線が曲げ部を有しているもの
である。Further, the lead wire has a bent portion.
【0010】また、薄型トランスが基板上に設けられた
衝撃吸収シートを介して設置されているものである。[0010] Further, the thin transformer is provided via an impact absorbing sheet provided on the substrate.
【0011】また、薄型トランスのコアが基板に設けら
れた開孔内に一部分埋設しているものである。Further, the core of the thin transformer is partially buried in an opening provided in the substrate.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1を図1、図2について説明する。図1にお
いて車載用インバータゲート電源は、入力側平滑コンデ
ンサ1、スイッチング素子2、スイッチング素子を放熱
するための放熱ランド3、制御IC4、薄型トランス
5、整流ダイオード6、出力側平滑コンデンサ7から構
成されている。図2に薄型トランス5の基板12への実
装状態を示す。コア9が基板12上に直接接触して薄型
トランス5を支持している。リード線10は基板12の
スルーホール13にハンダ付けされている。多層基板ま
たは積層された単層基板で構成されたプリントコイル8
は、リード線10を多方向に引き出す構造が採用される
ので(図1の例では4方向)トランスの薄型、小型化を
可能としている。そのため、基板12に設置されても重
心位置が低く、車載環境のように振動条件を極めて厳し
い環境でもトランスが飛損する恐れはない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the vehicle inverter gate power supply comprises an input-side smoothing capacitor 1, a switching element 2, a heat-dissipating land 3 for radiating heat from the switching element, a control IC 4, a thin transformer 5, a rectifier diode 6, and an output-side smoothing capacitor 7. ing. FIG. 2 shows a mounting state of the thin transformer 5 on the substrate 12. The core 9 is in direct contact with the substrate 12 to support the thin transformer 5. The lead wire 10 is soldered to a through hole 13 of the substrate 12. Printed coil 8 composed of a multi-layer substrate or a laminated single-layer substrate
Since a structure is employed in which the lead wire 10 is drawn out in multiple directions (in the example of FIG. 1, four directions), the thickness and size of the transformer can be reduced. Therefore, even if it is installed on the substrate 12, the position of the center of gravity is low, and there is no possibility that the transformer will be damaged even in an environment where vibration conditions are extremely severe, such as in a vehicle environment.
【0013】実施の形態2.図3に本実施の形態2を示
す。図3において、リード線10に曲げ部11を設けて
いる。この曲げ部11を有するリード線10は、コア9
とリード線10の熱膨張に差があっても、リード線10
と基板12のスルーホール13のハンダ付け部にストレ
スがかからない構造となっている。このため、エンジン
ルームのような温度サイクルの厳しい環境でも、スルー
ホール13のハンダ付け部にクラックの発生する恐れが
少ない。またさらに、この曲げ部11にて振動を吸収す
ることもでき耐振動性も向上させることができる。Embodiment 2 FIG. FIG. 3 shows the second embodiment. In FIG. 3, a bent portion 11 is provided on a lead wire 10. The lead wire 10 having the bent portion 11 is
And the thermal expansion of the lead wire 10 is different,
And a structure in which stress is not applied to the soldered portion of the through hole 13 of the substrate 12. For this reason, even in an environment where the temperature cycle is severe such as an engine room, there is little possibility that cracks occur in the soldered portion of the through hole 13. Further, vibration can be absorbed by the bent portion 11 and vibration resistance can be improved.
【0014】実施の形態3.図4に本実施の形態3を示
す。図4において、薄型トランス5のコア9が基板12
上に設けられた衝撃吸収シート14を介して設置されて
いる。この衝撃吸収シート14は熱伝導性の良い例えば
放熱用シリコンシート等がよい。このような構造を採用
した車載用インバータゲート電源は、コアとリード線1
0の熱膨張に差があっても、衝撃吸収シート14がスル
ーホール13のハンダ付け部にかかるストレスを緩和
し、ハンダ付け部のクラックの発生を防止する。また、
衝撃吸収シート14は熱伝導性の良い材料を用いること
により、コア9の発熱を衝撃吸収シート14を介して基
板12に逃がすことができ、コア9の小型化が可能とな
り、さらにエンジンルームのような高温環境下でも問題
なく使用可能となる。またさらに、衝撃吸収シート14
に両面シールを用いてコア9と基板12を接着させるこ
とでより耐振性を向上させることができる。なお、図4
ではリード線10は曲げ部を有しないものを示したが、
図3に示したように曲げ部11を有することで、さらに
ストレス、振動の緩和が為されることは言うまでもな
い。Embodiment 3 FIG. 4 shows the third embodiment. In FIG. 4, the core 9 of the thin transformer 5 is
It is installed via the shock absorbing sheet 14 provided above. The impact absorbing sheet 14 is preferably a heat-dissipating silicon sheet having good thermal conductivity. A vehicle inverter gate power supply employing such a structure is composed of a core and a lead wire 1.
Even if there is a difference in the thermal expansion of 0, the shock absorbing sheet 14 reduces the stress applied to the soldered portion of the through hole 13 and prevents the occurrence of cracks in the soldered portion. Also,
By using a material having good thermal conductivity for the shock absorbing sheet 14, heat generated from the core 9 can be released to the substrate 12 via the shock absorbing sheet 14, and the core 9 can be reduced in size, and furthermore, like an engine room. It can be used without problems even in a high temperature environment. Further, the shock absorbing sheet 14
The core 9 and the substrate 12 are adhered to each other using a double-sided seal, whereby the vibration resistance can be further improved. FIG.
Although the lead wire 10 has no bent portion,
It is needless to say that the provision of the bent portion 11 as shown in FIG. 3 further reduces stress and vibration.
【0015】実施の形態4.図5に本実施の形態4を示
す。図5において薄型トランス5の一部分であるコア9
が基板12に設けられた開孔20内に一部沈めて配置さ
れるとともに、基板12上に設けられた衝撃吸収シート
14にプリントコイル8が接して、薄型トランス5を支
持している。このような構造を採用した車載用インバー
タゲート電源は、プリントコイル8とリード線10に熱
膨張に差があっても、衝撃吸収シート14がスルーホー
ル13のハンダ付け部のストレスを緩和し、ハンダのク
ラック発生を防止する。また、衝撃吸収シート14に両
面シールを用いてコア9と基板12を接着させることで
より耐振性を向上させることができる。なお本実施の形
態4も、図3に示したように曲げ部11をリード線10
に設けることによって、さらにストレス、振動の緩和が
為されることは言うまでもない。またさらに、衝撃吸収
シート14に熱伝導の良い材料を用いることにより、プ
リントコイル8の発熱を衝撃吸収シート14を通して基
板12に逃がすことができるのでプリントコイル8の小
型化が可能である。さらに、薄型トランス5の一部分を
基板12の開孔内20に埋設しているので、車載用イン
バータゲート電源装置としての全体高さを低くすること
が可能となり、装置のコンパクト化と共に、耐振動性を
飛躍的に向上させることができる。Embodiment 4 FIG. 5 shows the fourth embodiment. In FIG. 5, a core 9 which is a part of the thin transformer 5 is shown.
Are partially submerged in an opening 20 provided in the substrate 12, and the printed coil 8 is in contact with the shock absorbing sheet 14 provided on the substrate 12 to support the thin transformer 5. In a vehicle inverter gate power supply employing such a structure, even if there is a difference in thermal expansion between the printed coil 8 and the lead wire 10, the shock absorbing sheet 14 reduces the stress of the soldered portion of the through hole 13, To prevent the occurrence of cracks. Further, by bonding the core 9 and the substrate 12 to the shock absorbing sheet 14 using a double-sided seal, the vibration resistance can be further improved. In the fourth embodiment, as shown in FIG.
It is needless to say that the stress and the vibration are further alleviated by providing the above. Further, by using a material having good heat conductivity for the shock absorbing sheet 14, heat generated by the printed coil 8 can be released to the substrate 12 through the shock absorbing sheet 14, so that the printed coil 8 can be downsized. Further, since a part of the thin transformer 5 is buried in the opening 20 of the substrate 12, it is possible to reduce the overall height of the inverter gate power supply device for a vehicle, and to make the device compact and vibration resistant. Can be dramatically improved.
【0016】[0016]
【発明の効果】この発明は以上述べたように構成されて
いるので、以下に示すような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【0017】薄型トランスが基板上に設置されているの
で、重心位置が低く、車載用インバータゲート電源に印
加される振動によって、薄型トランスが飛損する恐れが
なく耐振動性が向上する。Since the thin transformer is mounted on the substrate, the position of the center of gravity is low, and the vibration applied to the in-vehicle inverter gate power supply does not cause the thin transformer to fly, thereby improving the vibration resistance.
【0018】また、プリントコイルリード線が曲げ部を
有しているので、厳しい温度サイクルの熱膨張差による
基板との接続部のハンダ付け部の応力緩和が可能となり
クラックの発生を防止することができる。Further, since the printed coil lead wire has a bent portion, it is possible to alleviate the stress of the soldering portion of the connection portion with the substrate due to a difference in thermal expansion in a severe temperature cycle, thereby preventing the occurrence of cracks. it can.
【0019】またさらに、薄型トランスが衝撃吸収シー
トを介して基板上に設置されているので、コアとリード
線に熱膨張差が生じても、ハンダ付け部のクラック発生
を防止でき、さらにコア発熱を衝撃吸収シートを介して
基板に伝達することでコアの小型化が可能となり、また
耐振動性が向上する。Furthermore, since the thin transformer is mounted on the substrate via the shock absorbing sheet, even if a difference in thermal expansion occurs between the core and the lead wire, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the soldered portion, and furthermore, to generate heat from the core. Is transmitted to the substrate via the shock absorbing sheet, so that the core can be reduced in size, and the vibration resistance is improved.
【0020】また、基板の開孔内に薄型トランスが一部
分埋設しているので、全体の高さが低くなり耐振動性を
向上させるという効果を奏する。Further, since the thin transformer is partially buried in the opening of the substrate, there is an effect that the overall height is reduced and the vibration resistance is improved.
【図1】 この発明の実施の形態1を示す配置図であ
る。FIG. 1 is a layout diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の実施の形態1を示す薄型トランス
実装図である。FIG. 2 is a thin transformer mounting diagram showing the first embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態2を示す薄型トランス
実装図である。FIG. 3 is a thin transformer mounting diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態3を示す薄型トランス
実装図である。FIG. 4 is a thin transformer mounting diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態4を示す薄型トランス
実装図である。FIG. 5 is a thin transformer mounting diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図6】 インバータゲート電源の構成を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an inverter gate power supply.
【図7】 従来例の車載用インバータゲート電源の配置
図である。FIG. 7 is a layout diagram of a conventional vehicle inverter gate power supply.
【図8】 従来例の汎用トランスを示す構造図である。FIG. 8 is a structural diagram showing a conventional general-purpose transformer.
1 入力側平滑コンデンサ、2 スイッチング素子、3
放熱ランド、4 制御IC、5 薄型トランス、6
整流ダイオード、7 出力側平滑コンデンサ、8 プリ
ントコイル、9 コア、10 リード線、11 曲げ
部、12 基板、13 スルーホール、14 衝撃吸収
シート、15 汎用トランス、16 巻線、17 ボビ
ン、18 ピン(リード線)、19 ゲタ、20 開
孔。1 input side smoothing capacitor, 2 switching element, 3
Heat radiation land, 4 control IC, 5 thin transformer, 6
Rectifier diode, 7 output side smoothing capacitor, 8 printed coil, 9 core, 10 lead wire, 11 bent part, 12 board, 13 through hole, 14 shock absorbing sheet, 15 general transformer, 16 winding, 17 bobbin, 18 pin ( Lead wire), 19 getters, 20 holes.
Claims (4)
コアとプリントコイルとこのプリントコイルに設けられ
たリード線とで構成される薄型トランスが、基板上に設
置されると共に、前記リード線が前記基板に接続されて
いることを特徴とする車載用インバータゲート電源。1. An in-vehicle inverter gate power supply,
A thin-film transformer comprising a core, a print coil, and a lead wire provided on the print coil is mounted on a substrate, and the lead wire is connected to the substrate. Gate power.
徴とする請求項1記載の車載用インバータゲート電源。2. The in-vehicle inverter gate power supply according to claim 1, wherein the lead wire has a bent portion.
撃吸収シートを介して設置されていることを特徴とする
請求項1または請求項2記載の車載用インバータゲート
電源。3. The on-vehicle inverter gate power supply according to claim 1, wherein the thin transformer is provided via an impact absorbing sheet provided on the substrate.
に一部分埋設していることを特徴とする請求項1〜3記
載の車載用インバータゲート電源。4. The in-vehicle inverter gate power supply according to claim 1, wherein the thin transformer is partially buried in an opening formed in the substrate.
Priority Applications (1)
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