JP2002369528A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型化や低コスト化に優れるＤＣ−ＤＣコンバ
ータ装置を提供する。 【解決手段】第１ダイオードチップ４１と、第２ダイオ
ードチップ４２と、第１ダイオードチップの第１アノー
ド端子４１１が固定されると共にトランス３の第１出力
端子３５に配線される第１金属バー４５と、第２ダイオ
ードチップの第２アノード端子４２１が固定されると共
にトランスの第２出力端子３６に配線される第２金属バ
ー４６と、対向して配設された第１カソード端子および
第２カソード端子が固定されると共に出力平滑化回路部
の入力端子７７に配線される第３金属バー４７とを、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ回路１０１を構成する整流回路部４
が備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
各金属バーが配線部材と配線基板との両機能を有するこ
とにより、整流回路部の小型化、部品点数の削減による
低コスト化等が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源から供給
された直流電力を、その電圧を変更した直流電力として
出力するＤＣ−ＤＣコンバータ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、周知のよ
うに、高圧直流電力を低圧直流電力に変換して出力した
り、低圧直流電力を高圧直流電力に変換して出力する装
置である。このＤＣ−ＤＣコンバータ装置は主にＤＣ−
ＤＣコンバータ回路により構成される。ＤＣ−ＤＣ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
るインバータ回路部、インバータ回路部の出力電圧を変
更するトランス、トランスの交流出力を整流する整流回
路部及び整流回路部の出力である直流電力を平滑化する
出力平滑化回路とを備えることが一般的である。また、
インバータ回路部の入力電流の平滑化のために入力平滑
回路が設けられることも多い。

【０００３】ところで、このようなＤＣ−ＤＣコンバー
タ装置の簡素化と冷却性向上を目的したものとして、例
えば、特開２０００−１４１４９号公報にその開示があ
る。この公報によると、トランスとチョークコイル（平
滑化コイル）との端子を配線基板の実装面上に突出させ
てブスバー（配線部材）の引回しを簡素化している。ま
た、トランスとチョークコイルとのフェライトコアを冷
却部材であるベースプレートに密着させ、それらの放熱
性を向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、同公報の図
２から解るように、そのＤＣ−ＤＣコンバータ装置で
は、トランス（３）と整流回路部（４）との間および整
流回路部（４）と出力平滑化回路部（６、７）との間
は、銅板からなるブスバーで連結されている。な
お、（）内の番号は、同図中の符号を示す。従って、単
なる配線だけのためにブスバーを別途設けていることに
変わりなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路全体としては、
十分に簡素化されているとはいえない。また、同図から
も解るように、ブスバーの取り回しは依然として複雑で
ある。

【０００５】また、同公報中には、発熱量が大きくなり
得る整流回路部の冷却性については、言及されていな
い。本発明は、このような事情に鑑みて為されたもので
ある。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路のさらなる簡
素化を可能とし、全体的な低コスト化、小型化等を図れ
るＤＣ−ＤＣコンバータ装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、
トランスと出力平滑化回路部との間に設ける配線部材
に、整流回路部の配線基板としての機能をもたせること
を思い付き、本発明を完成するに至ったものである。す
なわち、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、直流電
源から供給される直流電力を交流電力に変換するインバ
ータ回路部と、該インバータ回路に接続され電圧を変更
した交流電力を第１出力端子と第２出力端子とから出力
するトランスと、該第１出力端子に接続される第１アノ
ード端子を有する第１ダイオードチップと該第２出力端
子に接続される第２アノード端子を有する第２ダイオー
ドチップとを少なくとも備えて該トランスから入力され
た交流電力を直流電力に整流して該第１ダイオードチッ
プの第１カソード端子または該第２ダイオードチップの
第２カソード端子から出力する整流回路部と、該第１カ
ソード端子と該第２カソード端子とに接続される入力端
子を有し該整流回路部の出力電圧を平滑化する出力平滑
化回路部と、を備えるＤＣ−ＤＣコンバータ回路からな
るＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、前記整流回路部
は、前記第１アノード端子が固定されると共に前記トラ
ンスの第１出力端子に配線される第１金属バーと、前記
第２アノード端子が固定されると共に前記トランスの第
２出力端子に配線される第２金属バーと、対向して配設
された前記第１カソード端子および前記第２カソード端
子が固定されると共に前記出力平滑化回路部の入力端子
に配線される第３金属バーとを備えることを特徴とす
る。

【０００７】本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置では、
整流回路部の主要構成部材である第１ダイオードチップ
と第２ダイオードチップとが、第１〜３の金属バー上に
固定される。従って、それらの金属バーは、トランスと
整流回路部および整流回路部と出力平滑化回路部の間を
接続する配線部材であると共に、第１ダイオードチップ
と第２ダイオードチップとを実装する配線基板としても
役割も果す。従って、トランスから出力平滑化回路部に
至る整流回路部のみならず、その周辺部の構成も非常に
簡素化され、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、ひいてはＤＣ
−ＤＣコンバータ装置のコンパクト化または低コスト化
等を図ることができる。

【０００８】各金属バーは、ダイオードチップの端子が
固定でき、許容電流量を満たすものである限り、その形
状等は拘らない。また、その材質は、銅に限らず、アル
ミ等でも良く、また、ダイオードチップが実装される部
分や端子の接続部分以外は絶縁層で被覆されていても良
い。また、金属バーは、銅張基板のように複層構造体で
も良い。銅張基板からなる場合、銅箔（配線パターン）
部分が金属バーを構成することとなる。さらに、各金属
バーは、それぞれの間が絶縁されている限り、一体的に
形成されていても良い。なお、金属バー等に付した「第
１」、「第２」等の称呼は便宜上のものにすぎないこと
を断っておく。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、実施形態を挙げ、本発明を
より詳しく説明する。 （１）本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、前記トラ
ンスと前記整流回路部と前記出力平滑化回路部とが略一
列状に配置され、前記第１金属バーと前記第２金属バー
と前記第３金属バーとが略直線状であると、好適であ
る。これにより、トランスと出力平滑化回路部との近接
化または金属バーの短縮化を図れ、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ装置をより小型化することが可能となる。また、前記
第１金属バーと前記トランスの第１出力端子と、前記第
２金属バーと前記トランスの第２出力端子とが、それぞ
れ一体となっていると、好適である。これにより、各金
属バーと出力端子との接合部材（ネジ等）や接合工程の
削減を図れ、一層の低コスト化を図れる。なお、本明細
書でいうトランスの出力端子は、特別に設けた部材でな
くとも、２次側コイルの単なる端部でも良い。

【００１０】（２）本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置
は、前記第１ダイオードチップと前記第２ダイオードチ
ップとが、前記第１金属バーと前記第２金属バーとの表
面および／または前記第３金属バーの表面に密着して実
装されていると、好適である。つまり、ダイオードチッ
プの端子のみならず、ダイオードチップの本体自体がい
わゆる表面実装されることにより、ダイオードチップで
発生した熱が金属バーに効率的に伝達され、金属バーが
ヒートシンク（放熱部材）となり、ダイオードチップの
冷却性が向上する。さらに、前記第１金属バーと前記第
２金属バーとの少なくとも一面および／または前記第３
金属バーの少なくとも一面が、冷却部材に密着している
と、好適である。

【００１１】これにより、金属バーに流れ込んだダイオ
ードチップの発生熱量が、さらにその金属バーから冷却
部材に流れ込み、熱が冷却部材から外部へ効率的に放熱
される。従って、ダイオードチップの冷却がより促進さ
れる。なお、冷却部材に接する金属バーの一面は、ダイ
オードチップの実装面でも、裏面でも、さらには側面で
も良い。勿論、一面のみらず複数面が冷却部材に密着し
ていても良い。冷却部材は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
が形成される金属等のベースプレートや筐体（ケース）
の側部または底部などで構成できる。冷却部材の放熱面
には冷却フィン等を設けるとより良い。冷却方式は、空
冷に限らず、水冷等でも良い。

【００１２】（３）用途 本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、高電圧の直流電
力を低電圧の直流電力に変換するものに限らず、低電圧
の直流電力を高電圧の直流電力に変換するものでも良
い。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、例えば、電気
自動車、ハイブリット車、工場内で使用される物流装置
や搬送車両等に使用できる。特に、電気自動車やハイブ
リット車等の電気車両に使用されるＤＣ−ＤＣコンバー
タ装置の場合、駆動用主バッテリから供給される高電圧
の直流電力を、低電圧の直流電力に変換して補機や補機
用バッテリに給電するものが代表的である。

【００１３】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。本発明の第１実施例であるＤＣ−ＤＣコン
バータ装置１００のＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１を
図１に示す。本実施例のＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０
０は、電気自動車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ
（直流電源）９から、補機及び制御装置給電用の補機バ
ッテリ１０に電圧変換して給電するものである。

【００１４】図１から解るように、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ回路１０１は、主バッテリ９から供給される電流を平
滑化する入力平滑回路部１と、入力平滑回路部１から入
力された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路
部２と、インバータ回路部２の出力電圧を変更して交流
電力を出力するトランス３と、トランス３の交流出力を
全波整流して直流出力にする整流回路部４と、整流回路
部４の出力電圧を平滑化する出力平滑化回路部５とを基
本構成とする。なお、出力平滑化回路部５は、平滑化コ
ンデンサ６及び平滑化コイル７とからなる。このＤＣ−
ＤＣコンバータ回路１０１により、直流電源の高電圧
（２７０〜２８０Ｖ）が低電圧（１４Ｖ程度）に変更さ
れる。一方、その電圧変換により、トランス３の下流側
には、数十Ａから百数十Ａの大電流が流れ得る。

【００１５】次に、本実施例の主要部であるトランス３
と整流回路部４と出力平滑化回路部５とを図２を用いて
説明する。図２（ａ）は、それらの平面図であり、同図
（ｂ）はその正面図である。トランス３は、インバータ
回路部２に接続される一次コイル３１と、第１出力端子
３５と第２出力端子３６とを備え、それらから整流回路
部４に接続される二次コイル３２と、各コイルが巻回さ
れるコア３３と、コア３３等を保持する押え金具３４と
からなる。押え金具３４は、コア３３を筐体８の底部プ
レート８１に向けて弾性付勢している。そして、コア３
３の下面と底部プレート８１の上面とを密着させ、コア
３３の熱を底部プレート８１へ効率的に放熱している。
この底部プレート８１は、熱伝導性に優れるアルミニウ
ム合金製であり、本発明でいう冷却部材でもある。な
お、トランス３は、第１出力端子３５と第２出力端子３
６との間に中間タップ３７を備えるタイプであり、中間
タップ３７はグランド（ＧＮＤ）に接続される。

【００１６】整流回路部４は、第１出力端子３５および
第２出力端子３６にそれぞれネジで接続固定される第１
銅バー４５および第２銅バー４６と、後述する平滑化コ
イル７の入力端子７７にネジで接続固定される第３銅バ
ー４７と、第１銅バー４５と第２銅バー４６とを保持す
る樹脂枠４８と、第３銅バー４７を保持する樹脂枠４９
と、第１ダイオードチップ４１と、第２ダイオードチッ
プ４２と、第１銅バー４５と第３銅バー４７との間およ
び第２銅バー４６と第３銅バー４７との間にそれぞれ介
在するサージ吸収用のコンデンサ４３、４４とからな
る。第１銅バー４５、第２銅バー４６および第３銅バー
４７が、それぞれ、本発明でいう第１金属バー、第２金
属バーおよび第３金属バーに相当する。

【００１７】ところで、第１ダイオードチップ４１およ
び第２ダイオードチップ４２は、図２に示すように、１
チップ当り２個のダイオードが内蔵されたものである。
本実施例では、一つのダイオード当りに流れる電流を低
減するために、第１銅バー４５と第３銅バー４７の間お
よび第２銅バー４６と第３銅バー４７との間に、それぞ
れ３個のダイオードチップを配設した。なお、各ダイオ
ードチップは全て同型である。３つの第１ダイオードチ
ップ４１と３つの第２ダイオードチップ４２は、いずれ
も平板状の第３銅バー４７表面上に配設され、裏面がハ
ンダで固定（つまり、表面実装）されている。そして、
このとき、各チップの裏面側に設けられた図示しない第
１カソード端子と第２カソード端子とを形成するバンプ
が第３銅バー４７にハンダ接合される。

【００１８】一方、第１ダイオードチップ４１の第１ア
ノード端子（脚）４１１と、第２ダイオードチップ４２
の第２アノード端子（脚）４２１とは、それぞれ、第１
銅バー４５と第２銅バー４６とにハンダ接合されてい
る。また、樹脂枠４８は、底部プレート８１から図上方
へ一体的に突出した台座８２にネジ８８で固定されてい
る。同様に、樹脂枠４９は、台座８２に、ネジ８９で固
定される。これにより、第１銅バー４５、第２銅バー４
６および第３銅バー４７の各下面（裏面）とは、台座８
２の上面に密着固定される。但し、各銅バーと台座８２
との間の絶縁性を確保するために、熱伝導性の良い絶縁
シート８３が両者の間に挟持されている。こうして、各
銅バーと台座８２との間で、絶縁性が保持されつつ熱が
伝達され、台座８２に伝達された熱は底部プレート８１
から放熱される。この台座８２も、底部プレート８１と
同様のアルミニウム合金製であり、本発明でいう冷却部
材に相当する。

【００１９】出力平滑化回路部５の一部を構成する平滑
化コイル７は、コア７３と、コア７３に巻回されたコイ
ル７２と、それらを保持する押え金具７４とからなる。
押え金具７４は、コア７３を筐体８の底部プレート８１
に向けて弾性付勢している。そして、コア７３の下面と
底部プレート８１の上面とを密着させ、コア７３の熱を
底部プレート８１へ放熱させている。なお、前述したよ
うに、入力端子７７と第３銅バー４７とはネジで接続固
定されており、これにより整流回路部４と出力平滑化回
路部５とが接続される。

【００２０】図２を観れば解るように、本実施例のＤＣ
−ＤＣコンバータ装置１００では、トランス３と整流回
路部４と出力平滑化回路部５の平滑化コイル７とが一列
状に配設され、かつ、整流回路部４を構成する各銅バー
４５、４６、４７は直線状となっている。そして、各銅
バーにダイオードチップの配線基板としての機能と配線
部材としての機能とを共有させている。これにより、ト
ランス３から出力平滑化回路部５までが非常にコンパク
トになり、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の全体的な
小型化を図れた。また、トランス３と整流回路部４との
間、および整流回路部４と出力平滑化回路部５との間
で、従来用いていたブスバー等の配線部材を別途設けて
いないため、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１０１が非常に
すっきりした形態となっている。さらには、各銅バーが
複数の機能をもつことにより、部材数を低減でき、低コ
スト化を図ることもできた。

【００２１】図３に、第２実施例であるＤＣ−ＤＣコン
バータ装置２００を示す。第１実施例と同様の部材に
は、図２と同符号を付して示した。第２実施例は、第１
実施例の第１出力端子３５と第１銅バー４５とを一体化
して第１銅バー２４５とし、第２出力端子３６と第１銅
バー４６とを一体化して第２銅バー２４６としたもので
ある。なお、第１銅バー２４５と第２銅バー２４６と
は、トランス３の二次コイル側から延出している。これ
により、整流回路部４の構成がより簡素化される。さら
に、トランス３の出力端子と整流回路部４の各銅バーと
の接続固定が不要となるため、その分、締結具等の部品
や組立て工数が削減され、一層低コスト化が図られる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、小型化や低コスト化に
優れるＤＣ−ＤＣコンバータ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るＤＣ−ＤＣコンバー
タ回路を示す回路図である。

【図２】その第１実施例に係るＤＣ−ＤＣコンバータ装
置の主要部を示す図であり、同図（ａ）はその平面図で
あり、同図（ｂ）はその正面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るＤＣ−ＤＣコンバー
タ装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 入力平滑回路部 ２ インバータ回路部 ３ トランス ３５ 第１出力端子 ３６ 第２出力端子 ４ 整流回路部 ４１ 第１ダイオードチップ ４２ 第２ダイオードチップ ４５ 第１銅バー（第１金属バー） ４６ 第２銅バー（第２金属バー） ４７ 第３銅バー（第３金属バー） ５ 出力平滑化回路部 ６ 平滑化コンデンサ ７ 平滑化コイル ７７ 入力端子 ８ 筐体 ８１ 底部プレート（冷却部材） ８２ 台座（冷却部材） ９ 主バッテリ（直流電源）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源から供給される直流電力を交流電
   力に変換するインバータ回路部と、 該インバータ回路に接続され電圧を変更した交流電力を
   第１出力端子と第２出力端子とから出力するトランス
   と、 該第１出力端子に接続される第１アノード端子を有する
   第１ダイオードチップと該第２出力端子に接続される第
   ２アノード端子を有する第２ダイオードチップとを少な
   くとも備えて該トランスから入力された交流電力を直流
   電力に整流して該第１ダイオードチップの第１カソード
   端子または該第２ダイオードチップの第２カソード端子
   から出力する整流回路部と、 該第１カソード端子と該第２カソード端子とに接続され
   る入力端子を有し該整流回路部の出力電圧を平滑化する
   出力平滑化回路部と、を備えるＤＣ−ＤＣコンバータ回
   路からなるＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、 前記整流回路部は、前記第１アノード端子が固定される
   と共に前記トランスの第１出力端子に配線される第１金
   属バーと、 前記第２アノード端子が固定されると共に前記トランス
   の第２出力端子に配線される第２金属バーと、 対向して配設された前記第１カソード端子および前記第
   ２カソード端子が固定されると共に前記出力平滑化回路
   部の入力端子に配線される第３金属バーとを備えること
   を特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
2. 【請求項２】前記トランスと前記整流回路部と前記出力
   平滑化回路部とは略一列状に配置され、前記第１金属バ
   ーと前記第２金属バーと前記第３金属バーとは略直線状
   である請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
3. 【請求項３】前記第１金属バーと前記トランスの第１出
   力端子と、前記第２金属バーと前記トランスの第２出力
   端子とは、それぞれ一体となっている請求項１記載のＤ
   Ｃ−ＤＣコンバータ装置。
4. 【請求項４】前記第１ダイオードチップと前記第２ダイ
   オードチップとは、前記第１金属バーと前記第２金属バ
   ーとの表面および／または前記第３金属バーの表面に密
   着して実装されている請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバ
   ータ装置。
5. 【請求項５】前記第１金属バーと前記第２金属バーとの
   少なくとも一面および／または前記第３金属バーの少な
   くとも一面は、冷却部材に密着している請求項３記載の
   ＤＣ−ＤＣコンバータ装置。