JP2011188715A - Dc/dcコンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DC/DCコンバータ1は、ヒートシンク2上に載置された端子台4と、端子台4に埋設されている金属プレート10と、端子台4の一方の側に配置される平滑コンデンサ5及び充放電コンデンサ6と、金属プレート10に接続される平滑コンデンサ5の端子5a、5bと充放電コンデンサ6の端子6a、6bと、端子台4の他方の側に配置されるリアクトル7と、第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2を一体化して収められたTPM8と、第1整流素子D1と第2整流素子D2を一体化して収められたTPM9と、で構成されている。回路インダクタンスを低減して、効率を向上させている。
【選択図】図2
Description
電コンデンサの端子とが並設されているので、反対方向に流れる電流による相殺効果により、さらに回路インダクタンスを低減することができるため、回路の損失が減り、高効率化が図れるという効果を発揮するものである。
図1は、実施の形態1におけるDC/DCコンバータの外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態1におけるDC/DCコンバータのコンデンサと端子台を示す部分断面図である。
図1において、DC/DCコンバータ1は、ヒートシンク2と、ヒートシンク2を冷却するための水冷管3と、ヒートシンク2上に載置された端子台4と、端子台4の一方の側に配置される平滑コンデンサ5及び充放電コンデンサ6と、端子台4に接続される平滑コンデンサ5の端子5a、5bと、端子台4に接続される充放電コンデンサ6の端子6a、6bと、端子台4の他方の側に配置されるリアクトル7と、第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2を一体化して収められたTPM(Transfer Power Module)8と、第1整流素子D1と第2整流素子D2を一体化して収められたTPM9と、で構成されている。図2において、金属プレート10は、端子台4に埋設されており、また、平滑用コンデンサ5の端子5a,5bと充放電コンデンサ6の端子6a,6b(図示せず)とに接続されており、さらに、金属プレート10には、配線導体11が接続されている。
DCコンバータの回路図及び図4の回路動作図を参照して説明する。
DC/DCコンバータの回路は、直流電源12に接続されるリアクトル7と、出力電圧端子13に設けられ、一端5aが第1スイッチング素子S1に接続され、他端5bが第1整流素子D1に接続される平滑用コンデンサ5と、リアクトル7と出力電圧端子13との間に直列に接続される第1整流素子D1、第2整流素子D2と、リアクトル7に直列に接続され直流電源12との間でループを形成する第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2と、一端6aが第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2との接続部K1に、他端6bが第1整流素子D1と第2整流素子D2との接続部K2に接続される充放電コンデンサ6と、により構成されている。
動作1:
第1スイッチング素子S1及び第2スイッチング素子S2がオンし、第1整流素子D1及び第2整流素子D2がオフのとき、直流電源12→リアクトル7→第2スイッチング素子S2→第1スイッチング素子S1→直流電源12というループができ、リアクトル7にエネルギーが蓄積される。
動作2:
第1スイッチング素子S1がオフ、第2スイッチング素子S2がオン、第1整流素子D1がオフ、第2整流素子D2がオンのとき、直流電源12→リアクトル7→第2スイッチング素子S2→充放電コンデンサ6→第2整流素子D2→平滑用コンデンサ5→直流電源12に回路ループができ、充放電コンデンサ6と平滑用コンデンサ5に蓄電され、リアクトル7ではエネルギーが蓄積もしくは放出される。
動作3:
第1スイッチング素子S1がオン、第2スイッチング素子S2がオフ、第1整流素子D1がオン、第2整流素子D2がオフのとき、直流電源12→リアクトル7→第1整流素子D1→充放電コンデンサ6→第1スイッチング素子S1→直流電源12にループができる。
動作4:
第1スイッチング素子S1及び第2スイッチング素子S2がオフ、第1整流素子D1及び第2整流素子D2がオンのとき、直流電源12→リアクトル7→第1整流素子D1→第2整流素子D2→平滑用コンデンサ6にループができる。
図7は、実施の形態2におけるDC/DCコンバータの外観を示す斜視図である。また、図8は、実施の形態2におけるDC/DCコンバータのコンデンサの端子部分を示す斜視図である。
実施の形態2のDC/DCコンバータは、実施の形態1の平滑コンデンサ5と充放電コンデンサ6とを一体化してコンデンサモジュール14としたものである。なお、他の構成部分については、実施の形態1の図1及び図2と同様であるので、説明を省略する。
次に、実施の形態3におけるDC/DCコンバータについて説明する。図9は、実施の形態3におけるDC/DCコンバータの端子台部分を示す断面図である。実施の形態3のDC/DCコンバータでは、端子台4とヒートシンク2が接触する面に熱伝導性絶縁シート16が挿入されており、充放電コンデンサ6の端子6aと接続する金属プレート10は、ヒートシンク2に接する面で端子台4から露出されており、熱伝導性絶縁シート16を介してヒートシンク2に接している。
次に、実施の形態4におけるDC/DCコンバータについて説明する。図10は、実施の形態4におけるDC/DCコンバータのコンデンサモジュール14で、コンデンサの周りを弾性を有する樹脂18で覆うものである。
2 ヒートシンク
4 端子台
5 平滑用コンデンサ
5a,5b 平滑用コンデンサの端子
6 充放電コンデンサ
6a,6b 充放電コンデンサの端子
7 リアクトル
8,9 TPM
10 金属プレート
12 直流電源
13 出力電圧端子
14 コンデンサモジュール
16 熱伝導性絶縁シート
18 弾性を有する樹脂
D1 第1整流素子
D2 第2整流素子
S1 第1スイッチング素子
S2 第2スイッチング素子
H1 第1半導体素子
H2 第2半導体素子
H3 第3半導体素子
H4 第4半導体素子
Claims (7)
- 直流電源に接続されるリアクトルと、出力電圧端子に設けられた平滑コンデンサと、前記リアクトルと前記平滑コンデンサとの間に設けられ、スイッチング素子で構成される直流電圧変換部と、前記直流電圧変換部に設けられた充放電コンデンサと、を有するDC/DCコンバータにおいて、
前記平滑用コンデンサ及び前記充放電コンデンサの端子に接続される金属プレートと、前記金属プレートが埋設された端子台と、前記端子台を密着させて載置するヒートシンクと、を備えたことを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記金属プレートの一部が前記端子台から露出され、露出された前記金属プレートと前記ヒートシンクとの間に熱伝導性絶縁体が介在されていることを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記直流電圧変換部が、前記リアクトルと前記出力電圧端子との間に直列に接続される第1整流素子、第2整流素子と、前記リアクトルに直列に接続され前記直流電源との間でループを形成する第1スイッチング素子、第2スイッチング素子と、一端が前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続部に、他端が前記第1整流素子と前記第2整流素子との接続部に接続される前記充放電コンデンサと、により構成されており、
前記第1スイッチング素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第1スイッチング素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、また、前記第2整流素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第2整流素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、それぞれ並設されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記直流電圧変換部が、スイッチング素子と整流素子とが並列に接続されたものを半導体素子として、前記リアクトルと前記出力電圧端子との間に直列に接続される第1半導体素子、第2半導体素子と、前記リアクトルに直列に接続され前記直流電源との間でループを形成する第3半導体素子、第4半導体素子と、一端が前記第3半導体素子と前記第4の半導体素子との接続部に、他端が前記第1半導体素子と前記第2半導体素子との接続部に接続される前記充放電コンデンサと、により構成されており、
前記第3半導体素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第3半導体素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、また、前記第2半導体素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第2半導体素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、それぞれ並設されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記端子台は、前記ヒートシンクの中央部に配置され、前記端子台に対して、一方の側には前記リアクトルと前記第1整流素子、前記第2整流素子、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子が、他方の側には前記平滑用コンデンサ及び前記充放電コンデンサが、それぞれ前記ヒートシンク上に載置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。
- 前記端子台は、前記ヒートシンクの中央部に配置され、前記端子台に対して、一方の側には前記リアクトルと前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子及び前記第4半導体素子が、他方の側には前記平滑用コンデンサ及び前記充放電コンデンサが、それぞれ前記ヒートシンク上に載置されていることを特徴とする請求項1、請求項3及び請求項4のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。
- 前記平滑用コンデンサと前記充放電コンデンサの少なくとも一方が、熱伝導性樹脂また
は弾性を有する熱伝導性樹脂で覆われていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。
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- 2010-03-11 JP JP2010054534A patent/JP5355457B2/ja active Active
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