JP2013005498A - Electric power conversion apparatus - Google Patents

Electric power conversion apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2013005498A
JP2013005498A JP2011131595A JP2011131595A JP2013005498A JP 2013005498 A JP2013005498 A JP 2013005498A JP 2011131595 A JP2011131595 A JP 2011131595A JP 2011131595 A JP2011131595 A JP 2011131595A JP 2013005498 A JP2013005498 A JP 2013005498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
power supply
line
electrolytic capacitors
snubber circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011131595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5686677B2 (en
Inventor
Yasuhisa Tasaka
泰久 田坂
Katsuhiko Takahashi
勝彦 鷹箸
Kohei Kubo
孝平 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2011131595A priority Critical patent/JP5686677B2/en
Publication of JP2013005498A publication Critical patent/JP2013005498A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5686677B2 publication Critical patent/JP5686677B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion apparatus which suppresses the temperature rise while taking measures for noise and serge.SOLUTION: A power module 4 is mounted on a first surface S1 of a substrate 20, and a gate drive circuit 6, multiple electrolytic capacitors C1, and components of a snubber circuit 8 are mounted on a second surface S2 of the substrate 20. The multiple electrolytic capacitors C1 are disposed at two regions 23, 25 so as to be separated from each other and form a clearance 21 at the center of the substrate 20. The components of the snubber circuit are disposed in a region 29 enclosed by the multiple electrolytic capacitors C1.

Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

図1は、インバータをはじめとする電力変換装置の構成を示す図である。図1の電力変換装置2は、3相のコンバータであり、U相、V相、W相のパワートランジスタM1〜M1、M2〜M2が内蔵されたパワーモジュール4と、パワートランジスタM1〜M1、M2〜M2を駆動するゲートドライブ回路6、電解コンデンサである平滑化コンデンサC1ならびにスナバ回路8を備える。図1には、U相のみが示され、V相、W相は省略される。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power conversion device including an inverter. Power converter 2 of FIG. 1 is a converter of three phases, U-phase, V-phase, and the power transistor M1 U to M1 W, M2 U -M2 power module 4 W is built of W-phase, the power transistor M1 comprising a U ~M1 W, M2 U ~M2 gate drive circuit 6 for driving the W, the smoothing capacitor C1 and the snubber circuit 8 is an electrolytic capacitor. In FIG. 1, only the U phase is shown, and the V phase and the W phase are omitted.

特開平7−241087号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-241087

上側電源ラインLPおよび下側電源ラインLNは、それぞれ電源5の陽極、陰極に接続される。パワーモジュール4は、各相ごとに、上側電源ラインLPと下側電源ラインLNの間に順に直列に設けられたハイサイドトランジスタM1と、ローサイドトランジスタM2を含む。U相に着目すると、ハイサイドトランジスタM1がオンのとき、U相の出力OUTUはハイレベルとなり、ローサイドトランジスタM2がオンのとき、U相の出力OUTUはローレベルとなる。 Upper power supply line LP and lower power supply line LN are connected to the anode and cathode of power supply 5, respectively. The power module 4 includes, for each phase, a high-side transistor M1 and a low-side transistor M2 that are sequentially provided in series between the upper power supply line LP and the lower power supply line LN. Focusing on the U phase, when the high side transistor M1 U is on, the U phase output OUTU is at a high level, and when the low side transistor M2 U is on, the U phase output OUTU is at a low level.

ゲートドライブ回路6が生成するパワートランジスタM1、M2それぞれに対する制御信号G1、G2にノイズが重畳すると、パワートランジスタM1、M2が意図せずに動作するおそれがある。この対策として、平滑化コンデンサC1やスナバ回路8は、パワーモジュール4の直近に配置することが望ましい。   If noise is superimposed on the control signals G1 and G2 for the power transistors M1 and M2 generated by the gate drive circuit 6, the power transistors M1 and M2 may operate unintentionally. As a countermeasure against this, it is desirable that the smoothing capacitor C1 and the snubber circuit 8 are arranged in the immediate vicinity of the power module 4.

一方でパワーモジュール4および電解コンデンサである平滑化コンデンサC1は、電力変換装置2の動作状態において発熱する。したがって、これらが近接して配置されると、相互に熱的に影響を及ぼし、双方の温度が上昇する要因となりうる。過度の温度上昇は、電解コンデンサやパワーモジュールの寿命に影響するため望ましくない。   On the other hand, the power module 4 and the smoothing capacitor C <b> 1 that is an electrolytic capacitor generate heat in the operating state of the power converter 2. Therefore, if they are arranged close to each other, they may affect each other thermally and cause the temperature of both to rise. Excessive temperature rise is undesirable because it affects the life of electrolytic capacitors and power modules.

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ノイズやサージを対策しつつ、温度上昇を抑制可能な電力変換装置の提供にある。   The present invention has been made in view of such problems, and one of the exemplary purposes of an aspect thereof is to provide a power conversion device capable of suppressing temperature rise while taking measures against noise and surge.

本発明のある態様は、負荷に電力を供給する電力変換装置に関する。この電力変換装置は、上側電源ラインおよび下側電源ラインと、上側電源ラインと下側電源ラインの間に、電気的に並列に設けられる複数の電解コンデンサと、上側電源ライン、下側電源ラインそれぞれと電気的に接続される上側電源端子、下側電源端子を有するとともに、上側電源端子と下側電源端子の間に設けられた少なくともひとつのパワートランジスタを内蔵するパワーモジュールと、少なくともひとつのパワートランジスタを駆動するゲートドライブ回路と、上側電源ラインおよび下側電源ラインと電気的に接続されるスナバ回路と、その第1面にパワーモジュールが実装され、その第2面にゲートドライブ回路、複数の電解コンデンサおよびスナバ回路の構成部品が実装される基板と、を備える。複数の電解コンデンサは、基板の中心にクリアランスを有するように少なくとも2つの領域に隔てて配置され、複数の電解コンデンサに囲まれる領域に、スナバ回路の構成部品が配置される。   An embodiment of the present invention relates to a power conversion device that supplies power to a load. The power converter includes an upper power line and a lower power line, a plurality of electrolytic capacitors provided in parallel between the upper power line and the lower power line, and an upper power line and a lower power line, respectively. A power module that has an upper power supply terminal and a lower power supply terminal that are electrically connected to each other, and that includes at least one power transistor provided between the upper power supply terminal and the lower power supply terminal, and at least one power transistor Drive circuit, a snubber circuit electrically connected to the upper power supply line and the lower power supply line, a power module mounted on the first surface, a gate drive circuit on the second surface, and a plurality of electrolysis And a substrate on which components of a capacitor and a snubber circuit are mounted. The plurality of electrolytic capacitors are arranged in at least two regions so as to have a clearance in the center of the substrate, and the components of the snubber circuit are arranged in a region surrounded by the plurality of electrolytic capacitors.

この態様によると、複数の電解コンデンサを、パワーモジュールの熱集中が発生する基板中央を避けて配置することにより、電解コンデンサとパワーモジュールの熱的な相互作用を低減できる。また、電解コンデンサよりも高さが低いスナバ回路の構成部品を、電解コンデンサに囲まれる領域に配置することにより、スナバ回路の構成部品の上部を、空気の流路として利用することができ、電解コンデンサの熱を効果的に逃がすことができる。これらにより、電解コンデンサおよびスナバ回路によるノイズやサージ対策を維持しつつも、電解コンデンサおよびパワーモジュールの温度が過度に上昇するのを防止できる。   According to this aspect, the thermal interaction between the electrolytic capacitor and the power module can be reduced by arranging the plurality of electrolytic capacitors so as to avoid the center of the substrate where the heat concentration of the power module occurs. In addition, by arranging the snubber circuit components that are lower in height than the electrolytic capacitors in the area surrounded by the electrolytic capacitors, the upper part of the snubber circuit components can be used as an air flow path. Capacitor heat can be effectively released. Accordingly, it is possible to prevent the temperature of the electrolytic capacitor and the power module from rising excessively while maintaining countermeasures against noise and surge caused by the electrolytic capacitor and the snubber circuit.

基板は実使用状態において地面と垂直な平面をなすものであり、クリアランスは、地面と垂直方向に沿って設けられてもよい。
熱せられた空気は、低い方から高い方に向かって流れる。したがって、クリアランスを地面垂直方向に設けることにより、クリアランスに沿って熱せられた空気を効率的に排気することができる。
The substrate forms a plane perpendicular to the ground in actual use, and the clearance may be provided along a direction perpendicular to the ground.
Heated air flows from low to high. Therefore, by providing the clearance in the direction perpendicular to the ground, the air heated along the clearance can be efficiently exhausted.

各電解コンデンサは、その四方のうち少なくとも一方向には別の電解コンデンサが隣接しないように配置されてもよい。
これにより、ある電解コンデンサに熱集中するのを防止できる。
Each electrolytic capacitor may be arranged such that another electrolytic capacitor is not adjacent in at least one of the four directions.
As a result, heat concentration on a certain electrolytic capacitor can be prevented.

各領域において電解コンデンサは、直線上に一列に配置されてもよい。さらに複数の電解コンデンサは、実使用状態における地面垂直方向に沿って配置されてもよい。
これにより、複数の電解コンデンサの列の両側にクリアランスが生ずることになり、電解コンデンサの熱を両側のクリアランスから逃がすことができる。
In each region, the electrolytic capacitors may be arranged in a line on a straight line. Further, the plurality of electrolytic capacitors may be arranged along the direction perpendicular to the ground in the actual use state.
As a result, a clearance is generated on both sides of the row of electrolytic capacitors, and the heat of the electrolytic capacitors can be released from the clearance on both sides.

本発明の別の態様も、電力変換装置である。この電力変換装置は、上側電源ラインおよび下側電源ラインと、上側電源ラインと下側電源ラインの間に、電気的に並列に設けられる複数の電解コンデンサと、上側電源ライン、下側電源ラインそれぞれと電気的に接続される上側電源端子、下側電源端子を有するとともに、上側電源端子と下側電源端子の間に設けられた少なくともひとつのパワートランジスタを内蔵するパワーモジュールと、少なくともひとつのパワートランジスタを駆動するゲートドライブ回路と、上側電源ラインおよび下側電源ラインと電気的に接続されるスナバ回路と、その第1面にパワーモジュールが実装され、その第2面にゲートドライブ回路、複数の電解コンデンサおよびスナバ回路の構成部品が実装される基板と、を備える。複数の電解コンデンサは千鳥状に配置され、複数の電解コンデンサに囲まれる領域に、スナバ回路の構成部品が配置される。   Another aspect of the present invention is also a power converter. The power converter includes an upper power line and a lower power line, a plurality of electrolytic capacitors provided in parallel between the upper power line and the lower power line, and an upper power line and a lower power line, respectively. A power module that has an upper power supply terminal and a lower power supply terminal that are electrically connected to each other, and that includes at least one power transistor provided between the upper power supply terminal and the lower power supply terminal, and at least one power transistor Drive circuit, a snubber circuit electrically connected to the upper power supply line and the lower power supply line, a power module mounted on the first surface, a gate drive circuit on the second surface, and a plurality of electrolysis And a substrate on which components of a capacitor and a snubber circuit are mounted. The plurality of electrolytic capacitors are arranged in a staggered manner, and the components of the snubber circuit are arranged in a region surrounded by the plurality of electrolytic capacitors.

この態様によると、各電解コンデンサは、別のコンデンサと隣接しないため、熱集中を防止できる。また電解コンデンサよりも高さが低いスナバ回路の構成部品を、電解コンデンサに囲まれる領域に配置することにより、スナバ回路の構成部品の上部を、空気の流路として利用することができ、電解コンデンサの熱を効果的に逃がすことができる。これらにより、電解コンデンサおよびスナバ回路によるノイズやサージ対策を維持しつつも、電解コンデンサおよびパワーモジュールの温度が過度に上昇するのを防止できる。   According to this aspect, since each electrolytic capacitor is not adjacent to another capacitor, heat concentration can be prevented. In addition, by arranging the snubber circuit components that are lower in height than the electrolytic capacitor in the area surrounded by the electrolytic capacitors, the upper part of the snubber circuit components can be used as an air flow path. Can effectively release the heat. Accordingly, it is possible to prevent the temperature of the electrolytic capacitor and the power module from rising excessively while maintaining countermeasures against noise and surge caused by the electrolytic capacitor and the snubber circuit.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、ノイズやサージを対策しつつ、温度上昇を抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress an increase in temperature while taking measures against noise and surge.

インバータをはじめとする電力変換装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of power converters including an inverter. 図2(a)、(b)は、実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。2A and 2B are diagrams illustrating a configuration of the power conversion device according to the embodiment. 図3(a)、(b)は、第1の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating the configuration of the power conversion device according to the first modification. 図4(a)、(b)は、第2の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。4A and 4B are diagrams illustrating a configuration of a power conversion device according to a second modification.

図2(a)、(b)は、実施の形態に係る電力変換装置2の構成を示す図である。図2(a)は電力変換装置2の斜視図、図2(b)は、電力変換装置2の側面図である。   2A and 2B are diagrams illustrating a configuration of the power conversion device 2 according to the embodiment. 2A is a perspective view of the power converter 2, and FIG. 2B is a side view of the power converter 2. FIG.

電力変換装置2は、図示しない負荷に電力を供給する。電力変換装置2の等価回路図は、たとえば図1で説明した通りである。   The power converter 2 supplies power to a load (not shown). An equivalent circuit diagram of the power conversion device 2 is, for example, as described in FIG.

電力変換装置2は、上側電源ラインLP、下側電源ラインLN、平滑化用の電解コンデンサC1、パワーモジュール4、ゲートドライブ回路6、スナバ回路8、基板20を備える。はじめに図1を参照し、各部材の電気的な接続関係を説明する。   The power conversion device 2 includes an upper power supply line LP, a lower power supply line LN, a smoothing electrolytic capacitor C1, a power module 4, a gate drive circuit 6, a snubber circuit 8, and a substrate 20. First, the electrical connection relationship of each member will be described with reference to FIG.

図1に示すように上側電源ラインLP、下側電源ラインLNには、電源5から、上側電源電圧VDDと下側電源電圧VSSが供給される。平滑化コンデンサC1は、上側電源ラインLPと下側電源ラインLNの間に電気的に接続される。平滑化コンデンサC1は、複数の電解コンデンサC1を並列に接続することにより大容量を実現している。   As shown in FIG. 1, the upper power supply voltage LP and the lower power supply voltage VSS are supplied from the power supply 5 to the upper power supply line LP and the lower power supply line LN. The smoothing capacitor C1 is electrically connected between the upper power supply line LP and the lower power supply line LN. The smoothing capacitor C1 realizes a large capacity by connecting a plurality of electrolytic capacitors C1 in parallel.

パワーモジュール4は、上側電源ラインLPと電気的に接続される上側電源端子P、下側電源ラインLNと電気的に接続される下側電源端子Nを有するとともに、上側電源端子Pと下側電源端子Nの間に設けられた少なくともひとつのパワートランジスタM1、M2を内蔵する。パワーモジュール4は、単相であってもよいし、多相であってもよく、その相数は限定されない。   The power module 4 has an upper power supply terminal P electrically connected to the upper power supply line LP, a lower power supply terminal N electrically connected to the lower power supply line LN, and the upper power supply terminal P and the lower power supply. At least one power transistor M1, M2 provided between the terminals N is incorporated. The power module 4 may be single-phase or multi-phase, and the number of phases is not limited.

ゲートドライブ回路6は、パワーモジュール4を構成するパワートランジスタM1、M2を駆動する。スナバ回路8は、パワートランジスタM1、M2をスイッチングさせる際に生ずる過渡的な高電圧を吸収する保護回路であり、上側電源ラインLPおよび下側電源ラインLNおよび出力端子OUTと電気的に接続される。たとえば図1の構成例では、キャパシタC2がCスナバを、抵抗R1、R2、キャパシタC3、C4、ダイオードD1、D2がRCDスナバを形成する。なおスナバ回路8の構成は特に限定されず、任意の構成でよい。スナバ回路8は、相ごとに設けられる。   The gate drive circuit 6 drives the power transistors M1 and M2 constituting the power module 4. The snubber circuit 8 is a protection circuit that absorbs a transient high voltage generated when the power transistors M1 and M2 are switched, and is electrically connected to the upper power supply line LP, the lower power supply line LN, and the output terminal OUT. . For example, in the configuration example of FIG. 1, the capacitor C2 forms a C snubber, and the resistors R1, R2, capacitors C3, C4, and diodes D1, D2 form an RCD snubber. The configuration of the snubber circuit 8 is not particularly limited and may be an arbitrary configuration. The snubber circuit 8 is provided for each phase.

続いて図2(a)、(b)を参照し、各部材の電気的、機械的な接続関係を説明する。図2(a)、(b)において上側電源ラインLP、下側電源ラインLNは省略されている。   Next, with reference to FIGS. 2A and 2B, the electrical and mechanical connection relationships of the respective members will be described. 2A and 2B, the upper power supply line LP and the lower power supply line LN are omitted.

基板20の第1面S1にはパワーモジュール4が実装され、それと反対の第2面S2にはゲートドライブ回路6、スナバ回路8の構成部品C2〜C4、R1、R2、D1、D2、ならびに複数の電解コンデンサC1が実装される。パワーモジュール4の表面には、ヒートシンク10が取り付けられる。   The power module 4 is mounted on the first surface S1 of the substrate 20, and the components C2 to C4, R1, R2, D1, D2 of the gate drive circuit 6, the snubber circuit 8 and a plurality of components are mounted on the second surface S2 opposite thereto. The electrolytic capacitor C1 is mounted. A heat sink 10 is attached to the surface of the power module 4.

複数の電解コンデンサC1は、基板20の中心にクリアランス21を有するように、少なくとも2つの領域23、25に隔てて配置される。基板20は、電力変換装置2の実使用状態において、地面と垂直な平面をなすようにして配置される。そしてクリアランス21は、地面と垂直方向に沿って設けられる。   The plurality of electrolytic capacitors C <b> 1 are arranged with at least two regions 23 and 25 so as to have a clearance 21 at the center of the substrate 20. The board | substrate 20 is arrange | positioned so that the plane perpendicular | vertical to the ground may be made | formed in the actual use state of the power converter device 2. FIG. The clearance 21 is provided along the direction perpendicular to the ground.

各電解コンデンサは、その四方(上下、左右)のうち少なくとも一方向には別の電解コンデンサが隣接しないように配置される。四方を別の電解コンデンサで囲むことにより、熱集中を防止するためである。図2(a)の電力変換装置2では、電解コンデンサC1a、C1bは、3方向が別の電解コンデンサと接するが、その他の電解コンデンサは、1方向のみが別の電解コンデンサと隣接しており、3方向が開放されている。   Each electrolytic capacitor is arranged such that another electrolytic capacitor is not adjacent in at least one of the four directions (up and down, left and right). This is to prevent heat concentration by surrounding the four sides with another electrolytic capacitor. In the power conversion device 2 of FIG. 2A, the electrolytic capacitors C1a and C1b are in contact with another electrolytic capacitor in three directions, but the other electrolytic capacitors are adjacent to another electrolytic capacitor in only one direction. Three directions are open.

スナバ回路8の構成部品C2U,V,W〜C4U,V,W、R1U,V,W、R2U,V,W、D1U,V,W、D2U,V,Wは、複数の電解コンデンサC1に囲まれる一点鎖線の領域29に配置される。たとえばキャパシタC2、C3、抵抗R1、R2はDIP(Dual Inline Package)部品であり、ダイオードD1、D2は、チップ部品である。 Component C2 U snubber circuit 8, V, W ~C4 U, V, W, R1 U, V, W, R2 U, V, W, D1 U, V, W, D2 U, V, W , a plurality It is arranged in a region 29 of a one-dot chain line surrounded by the electrolytic capacitor C1. For example, capacitors C2 and C3 and resistors R1 and R2 are DIP (Dual Inline Package) components, and diodes D1 and D2 are chip components.

パワーモジュール4は、U、V、W相それぞれの出力端子OUTU、OUTV、OUTWを有する。RCDスナバ回路8の構成部品のうち、U相の部品R1、R2、C3、C4、D1、D2は、出力端子OUTUの上方に、V相の部品R1、R2、C3、C4、D1、D2は、出力端子OUTVの上方に、W相の部品R1、R2、C3、C4、D1、D2は、出力端子OUTWの上方に設けられる。 The power module 4 has U, V, and W phase output terminals OUTU, OUTV, and OUTW, respectively. Among the components of the RCD snubber circuit 8, U-phase components R1 U , R2 U , C3 U , C4 U , D1 U , D2 U are located above the output terminal OUTU and V-phase components R1 V , R2 V , C3 V , C4 V , D1 V , D2 V are provided above the output terminal OUTV, and W-phase components R1 W , R2 W , C3 W , C4 W , D1 W , D2 W are provided above the output terminal OUTW. It is done.

また各相において、ダイオードD1、D2が出力端子OUTに最も近く、続いてコンデンサC2、C3が配置される。抵抗R1、R2は、遠くに配置されても、配線による抵抗成分の増加は無視でき、また抵抗値の増加がスナバ回路の動作に影響を及ぼすものではないことから、最も遠い位置に配置することとした。   In each phase, the diodes D1 and D2 are closest to the output terminal OUT, followed by the capacitors C2 and C3. Even if the resistors R1 and R2 are arranged far away, the increase in the resistance component due to the wiring can be ignored, and the increase in the resistance value does not affect the operation of the snubber circuit. It was.

以上が電力変換装置2の構成である。
電力変換装置2の動作状態において、電解コンデンサC1およびパワーモジュール4が発熱する。パワーモジュール4はその中心部が最も温度が高くなることから、パワーモジュール4の影響により基板20の中心部の温度が高くなりやすい。これに対して図2(a)、(b)の電力変換装置2によれば、複数の電解コンデンサC1を、パワーモジュール4の熱集中が発生する基板20の中央を避けて配置することにより、電解コンデンサC1とパワーモジュール4の熱的な相互作用を低減できる。
The above is the configuration of the power conversion device 2.
In the operating state of the power converter 2, the electrolytic capacitor C1 and the power module 4 generate heat. Since the temperature of the center of the power module 4 is highest, the temperature of the center of the substrate 20 tends to increase due to the influence of the power module 4. On the other hand, according to the power conversion device 2 of FIGS. 2A and 2B, by disposing the plurality of electrolytic capacitors C1 around the center of the substrate 20 where the heat concentration of the power module 4 occurs, The thermal interaction between the electrolytic capacitor C1 and the power module 4 can be reduced.

また、電解コンデンサC1よりも高さが低いスナバ回路8の構成部品を、電解コンデンサC1に囲まれる領域に配置されているため、スナバ回路8の構成部品の上部を、空気の流路として利用することができ、電解コンデンサC1の熱を効果的に逃がすことができる。これらにより、電解コンデンサC1およびスナバ回路8によるノイズやサージ対策を維持しつつも、電解コンデンサC1およびパワーモジュール4の温度が過度に上昇するのを防止できるとともに、パワーモジュール4や電解コンデンサC1をはじめとする部品の寿命を延ばすことができる。   Further, since the components of the snubber circuit 8 having a height lower than that of the electrolytic capacitor C1 are arranged in the region surrounded by the electrolytic capacitor C1, the upper part of the components of the snubber circuit 8 is used as an air flow path. The heat of the electrolytic capacitor C1 can be effectively released. As a result, while the noise and surge countermeasures by the electrolytic capacitor C1 and the snubber circuit 8 are maintained, the temperature of the electrolytic capacitor C1 and the power module 4 can be prevented from excessively rising, and the power module 4 and the electrolytic capacitor C1 can be used. The life of the parts can be extended.

パワーモジュール4および電解コンデンサC1によって熱せられた空気は、低い方から高い方に向かって流れる。本実施の形態では、クリアランス21が地面垂直方向に設けられるため、熱せられた空気をクリアランス21に沿って上方向に効率的に排気することができるという利点もある。   The air heated by the power module 4 and the electrolytic capacitor C1 flows from low to high. In the present embodiment, since the clearance 21 is provided in the direction perpendicular to the ground, there is an advantage that the heated air can be efficiently exhausted upward along the clearance 21.

図3(a)、(b)は、第1の変形例に係る電力変換装置2aの構成を示す図である。図3(a)は電力変換装置2aの斜視図、図3(b)は、電力変換装置2aの側面図である。   FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the configuration of the power conversion device 2a according to the first modification. Fig.3 (a) is a perspective view of the power converter device 2a, FIG.3 (b) is a side view of the power converter device 2a.

図2(a)、(b)の電力変換装置2と同様に、電力変換装置2aは、基板20の第1面S1にパワーモジュール4が実装され、その第2面S2にゲートドライブ回路6、電解コンデンサC1およびスナバ回路8の構成部品が実装される。   Similar to the power conversion device 2 in FIGS. 2A and 2B, the power conversion device 2a has the power module 4 mounted on the first surface S1 of the substrate 20, and the gate drive circuit 6 on the second surface S2. Components of the electrolytic capacitor C1 and the snubber circuit 8 are mounted.

また電力変換装置2aにおいて、複数の電解コンデンサC1は、基板20の中心にクリアランス21を有するように、2つの領域23、25に隔てて配置される。またクリアランス21は、実使用状態において地面と垂直方向に沿うように設けられる。   Further, in the power conversion device 2a, the plurality of electrolytic capacitors C1 are arranged with two regions 23 and 25 so as to have a clearance 21 in the center of the substrate 20. Further, the clearance 21 is provided along the direction perpendicular to the ground in the actual use state.

さらに各電解コンデンサC1は、その四方(上下、左右)のうち少なくとも一方向には別の電解コンデンサが隣接しないように配置される。電力変換装置2aでは、各領域において電解コンデンサC1は、直線上に一列に配置される。   Further, each electrolytic capacitor C1 is arranged so that another electrolytic capacitor is not adjacent in at least one of the four directions (up and down, left and right). In the power converter 2a, the electrolytic capacitors C1 are arranged in a line on a straight line in each region.

スナバ回路8の構成部品は、複数の電解コンデンサC1に囲まれるハッチングを付した領域27に配置される。領域27におけるスナバ回路8の各部品の配置は、図2(a)と同様であってもよく省略されている。   The components of the snubber circuit 8 are arranged in a hatched region 27 surrounded by a plurality of electrolytic capacitors C1. The arrangement of the components of the snubber circuit 8 in the region 27 may be the same as that shown in FIG.

図3(a)、(b)に示す変形例に係る電力変換装置2aによれば、図2(a)、(b)の電力変換装置2と同様の効果を得ることができる。なお、図3では、複数の電解コンデンサC1が、クリアランス21を隔てて2列に配置される場合を説明しているが、3列以上に配置してもよい。   According to the power conversion device 2a according to the modification shown in FIGS. 3A and 3B, the same effects as those of the power conversion device 2 in FIGS. 2A and 2B can be obtained. Note that FIG. 3 illustrates the case where the plurality of electrolytic capacitors C1 are arranged in two rows with the clearance 21 therebetween, but may be arranged in three or more rows.

図4(a)、(b)は、第2の変形例に係る電力変換装置2bの構成を示す図である。図4(a)は電力変換装置2bの斜視図、図4(b)は、電力変換装置2bの側面図である。   FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating the configuration of the power conversion device 2b according to the second modification. Fig.4 (a) is a perspective view of the power converter device 2b, FIG.4 (b) is a side view of the power converter device 2b.

図2(a)、(b)の電力変換装置2、あるいは図3(a)、(b)の電力変換装置2aと同様に、電力変換装置2bは、基板20の第1面S1にパワーモジュール4が実装され、その第2面S2にゲートドライブ回路6、電解コンデンサC1およびスナバ回路8の構成部品が実装される。   Similar to the power conversion device 2 of FIGS. 2A and 2B or the power conversion device 2a of FIGS. 3A and 3B, the power conversion device 2b has a power module on the first surface S1 of the substrate 20. 4 is mounted, and components of the gate drive circuit 6, the electrolytic capacitor C1, and the snubber circuit 8 are mounted on the second surface S2.

電力変換装置2bにおいて、複数の電解コンデンサC1は、千鳥状に配置される。そして、スナバ回路8の構成部品は、電解コンデンサC1に囲まれる領域27に配置される。   In the power conversion device 2b, the plurality of electrolytic capacitors C1 are arranged in a staggered manner. The components of the snubber circuit 8 are arranged in a region 27 surrounded by the electrolytic capacitor C1.

図4(a)を注意深く見ると、複数の電解コンデンサC1は、基板20の中心にクリアランス21aを有するように、2つの領域23、25に隔てて配置される。領域23は、クリアランス21bによって2つの領域23a、23bに分割され、領域25は、クリアランス21cによって2つの領域25a、25bに分割される。この変形例では、クリアランス21a〜21cは、斜め方向に設けられていると言える。また、領域23a、25aにおいて、複数の電解コンデンサC1は、クリアランスに沿って一列に配置される点で図3(a)の電力変換装置2aと共通する。   Looking carefully at FIG. 4A, the plurality of electrolytic capacitors C <b> 1 are arranged in two regions 23 and 25 so as to have a clearance 21 a at the center of the substrate 20. The region 23 is divided into two regions 23a and 23b by the clearance 21b, and the region 25 is divided into two regions 25a and 25b by the clearance 21c. In this modification, it can be said that the clearances 21a to 21c are provided in an oblique direction. Further, in the regions 23a and 25a, the plurality of electrolytic capacitors C1 are common to the power conversion device 2a of FIG. 3A in that they are arranged in a line along the clearance.

スナバ回路8の構成部品は、複数の電解コンデンサC1に囲まれるハッチングを付した領域27に配置される。   The components of the snubber circuit 8 are arranged in a hatched region 27 surrounded by a plurality of electrolytic capacitors C1.

図4(a)、(b)の電力変換装置2bによっても、図2(a)、(b)の電力変換装置2と同様の効果を得ることができる。   The effects similar to those of the power conversion device 2 shown in FIGS. 2A and 2B can be obtained by the power conversion device 2b shown in FIGS. 4A and 4B.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. By the way.

2…電力変換装置、M1,M2…パワートランジスタ、4…パワーモジュール、6…ゲートドライブ回路、8…スナバ回路、10…ヒートシンク、LP…上側電源ライン、LN…下側電源ライン、20…基板、21…クリアランス、C1…電解コンデンサ、S1…第1面、S2…第2面。 2 ... Power converter, M1, M2 ... Power transistor, 4 ... Power module, 6 ... Gate drive circuit, 8 ... Snubber circuit, 10 ... Heat sink, LP ... Upper power line, LN ... Lower power line, 20 ... Substrate, 21 ... Clearance, C1 ... Electrolytic capacitor, S1 ... First surface, S2 ... Second surface.

Claims (5)

負荷に電力を供給する電力変換装置であって、
上側電源ラインおよび下側電源ラインと、
前記上側電源ラインと前記下側電源ラインの間に、電気的に並列に設けられる複数の電解コンデンサと、
前記上側電源ライン、前記下側電源ラインそれぞれと電気的に接続される上側電源端子、下側電源端子を有するとともに、前記上側電源端子と前記下側電源端子の間に設けられた少なくともひとつのパワートランジスタを内蔵するパワーモジュールと、
前記少なくともひとつのパワートランジスタを駆動するゲートドライブ回路と、
前記上側電源ラインおよび前記下側電源ラインと電気的に接続されるスナバ回路と、
その第1面に前記パワーモジュールが実装され、その第2面に前記ゲートドライブ回路、前記複数の電解コンデンサおよび前記スナバ回路の構成部品が実装される基板と、
を備え、
前記複数の電解コンデンサを、前記基板の中心にクリアランスを有するように少なくとも2つの領域に隔てて配置し、
前記複数の電解コンデンサに囲まれる領域に、前記スナバ回路の構成部品を配置したことを特徴とする電力変換装置。
A power converter for supplying power to a load,
An upper power line and a lower power line;
A plurality of electrolytic capacitors provided in parallel between the upper power line and the lower power line,
At least one power provided between the upper power supply terminal and the lower power supply terminal, and having an upper power supply terminal and a lower power supply terminal electrically connected to the upper power supply line and the lower power supply line, respectively. A power module with a built-in transistor;
A gate drive circuit for driving the at least one power transistor;
A snubber circuit electrically connected to the upper power line and the lower power line;
A substrate on which the power module is mounted on the first surface and the gate drive circuit, the plurality of electrolytic capacitors, and the components of the snubber circuit are mounted on the second surface;
With
The plurality of electrolytic capacitors are arranged in at least two regions so as to have a clearance at the center of the substrate,
The power conversion device, wherein the snubber circuit components are arranged in a region surrounded by the plurality of electrolytic capacitors.
前記基板は実使用状態において地面と垂直な平面をなすものであり、
前記クリアランスは、前記地面と垂直方向に沿って設けられることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The substrate forms a plane perpendicular to the ground in actual use,
The power converter according to claim 1, wherein the clearance is provided along a direction perpendicular to the ground.
各電解コンデンサは、その四方のうち少なくとも一方向には別の電解コンデンサが隣接しないように配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。   3. The power conversion device according to claim 1, wherein each electrolytic capacitor is arranged so that another electrolytic capacitor is not adjacent in at least one of the four directions. 4. 各領域において電解コンデンサは、直線上に一列に配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電力変換装置。   4. The power conversion device according to claim 1, wherein the electrolytic capacitors are arranged in a straight line in each region. 5. 負荷に電力を供給する電力変換装置であって、
上側電源ラインおよび下側電源ラインと、
前記上側電源ラインと前記下側電源ラインの間に、電気的に並列に設けられる複数の電解コンデンサと、
前記上側電源ライン、前記下側電源ラインそれぞれと電気的に接続される上側電源端子、下側電源端子を有するとともに、前記上側電源端子と前記下側電源端子の間に設けられた少なくともひとつのパワートランジスタを内蔵するパワーモジュールと、
前記少なくともひとつのパワートランジスタを駆動するゲートドライブ回路と、
前記上側電源ラインおよび前記下側電源ラインと電気的に接続されるスナバ回路と、
その第1面に前記パワーモジュールが実装され、その第2面に前記ゲートドライブ回路、前記複数の電解コンデンサおよび前記スナバ回路の構成部品が実装される基板と、
を備え、
前記複数の電解コンデンサを千鳥状に配置し、
前記複数の電解コンデンサに囲まれる領域に、前記スナバ回路の構成部品を配置したことを特徴とする電力変換装置。
A power converter for supplying power to a load,
An upper power line and a lower power line;
A plurality of electrolytic capacitors provided in parallel between the upper power line and the lower power line,
At least one power provided between the upper power supply terminal and the lower power supply terminal, and having an upper power supply terminal and a lower power supply terminal electrically connected to the upper power supply line and the lower power supply line, respectively. A power module with a built-in transistor;
A gate drive circuit for driving the at least one power transistor;
A snubber circuit electrically connected to the upper power line and the lower power line;
A substrate on which the power module is mounted on the first surface and the gate drive circuit, the plurality of electrolytic capacitors, and the components of the snubber circuit are mounted on the second surface;
With
Arranging the plurality of electrolytic capacitors in a staggered manner,
The power conversion device, wherein the snubber circuit components are arranged in a region surrounded by the plurality of electrolytic capacitors.
JP2011131595A 2011-06-13 2011-06-13 Power converter Expired - Fee Related JP5686677B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011131595A JP5686677B2 (en) 2011-06-13 2011-06-13 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011131595A JP5686677B2 (en) 2011-06-13 2011-06-13 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013005498A true JP2013005498A (en) 2013-01-07
JP5686677B2 JP5686677B2 (en) 2015-03-18

Family

ID=47673499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011131595A Expired - Fee Related JP5686677B2 (en) 2011-06-13 2011-06-13 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5686677B2 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0923079A (en) * 1995-07-05 1997-01-21 Fuji Electric Co Ltd Power converting equipment
JPH1014254A (en) * 1996-06-28 1998-01-16 Hitachi Ltd Electric rolling stock controller
JP2000224864A (en) * 1999-01-29 2000-08-11 Toyo Electric Mfg Co Ltd Cooling system for forced air-cooled power converter
JP2001103731A (en) * 1999-09-30 2001-04-13 Toshiba Corp Protective circuit for power facilities
JP2001352767A (en) * 2000-06-07 2001-12-21 Toshiba Corp Power unit for power converter
JP2006197735A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Meidensha Corp Inverter
JP2008099553A (en) * 2007-12-27 2008-04-24 Hitachi Ltd Electric power converter and moving body equipped therewith
JP2008252962A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Integrated electric compressor
JP2009159704A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Keihin Corp Power drive unit
JP2009219175A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Hitachi Ltd Power conversion apparatus

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0923079A (en) * 1995-07-05 1997-01-21 Fuji Electric Co Ltd Power converting equipment
JPH1014254A (en) * 1996-06-28 1998-01-16 Hitachi Ltd Electric rolling stock controller
JP2000224864A (en) * 1999-01-29 2000-08-11 Toyo Electric Mfg Co Ltd Cooling system for forced air-cooled power converter
JP2001103731A (en) * 1999-09-30 2001-04-13 Toshiba Corp Protective circuit for power facilities
JP2001352767A (en) * 2000-06-07 2001-12-21 Toshiba Corp Power unit for power converter
JP2006197735A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Meidensha Corp Inverter
JP2008252962A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Integrated electric compressor
JP2009159704A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Keihin Corp Power drive unit
JP2008099553A (en) * 2007-12-27 2008-04-24 Hitachi Ltd Electric power converter and moving body equipped therewith
JP2009219175A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Hitachi Ltd Power conversion apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP5686677B2 (en) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5120605B2 (en) Semiconductor module and inverter device
JP5120604B2 (en) Semiconductor module and inverter device
JP5099417B2 (en) Semiconductor module and inverter device
US8618585B2 (en) Semiconductor apparatus including cooling base with projections
JP5289348B2 (en) Automotive power converter
JP4765017B2 (en) AC-AC power converter
JP5807516B2 (en) Power converter and method of arranging conductor in power converter
JP3173512U (en) Semiconductor device
EP3145286B1 (en) Heat dissipation in power electronic assemblies
JP5669677B2 (en) Power conversion device and power conversion module
JP2019110228A (en) Power conversion device
US20110284924A1 (en) Semiconductor device, semiconductor unit, and power semiconductor device
US20130285191A1 (en) Power conversion apparatus
US20130242631A1 (en) Power converter apparatus
WO2013005419A1 (en) Power converter
JP4196001B2 (en) Semiconductor power module
JP3173511U (en) Semiconductor device
JP2006262623A (en) Power conversion unit and power conversion device
JP2015053410A (en) Semiconductor module
JP2010199473A (en) Power conversion unit
JP2018207044A (en) Semiconductor module
JP5686677B2 (en) Power converter
JP2007325387A (en) Power conversion device
JP2009089491A (en) Power conversion device
JP5846929B2 (en) Power semiconductor module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140422

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140424

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140613

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5686677

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees