JP2014121117A - Dc−dcコンバータ装置 - Google Patents
Dc−dcコンバータ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014121117A JP2014121117A JP2012272633A JP2012272633A JP2014121117A JP 2014121117 A JP2014121117 A JP 2014121117A JP 2012272633 A JP2012272633 A JP 2012272633A JP 2012272633 A JP2012272633 A JP 2012272633A JP 2014121117 A JP2014121117 A JP 2014121117A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminal
- phase
- rectifying
- circuit
- rectifier
- 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
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 137
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 132
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 132
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 46
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 34
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
- H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
- H05K7/1427—Housings
- H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
- H05K7/14322—Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【解決手段】トランス220とグラウンド端子403との間に、二つの整流相回路が平行に配列されている。各整流相回路は、MOSFET S1a〜S1dまたはMOSFET S2a〜S2dにより構成される整流相を備えている。また、各整流相には、入力側の配線部としての導体部411、413と出力側の配線部としての導体部401、403が平行に配列されている。これにより、入力側の電流分岐点と出力側の電流合流点間における入力側と出力側との合計電流経路が、各整流素子を流れる経路すべてに対してほぼ等しく形成されている。
【選択図】図4
Description
DC−DCコンバータ装置は、高電圧の直流電圧を交流電圧に変換する高電圧側スイッチング回路、交流高電圧を交流低電圧に変換するトランス、低電圧交流電圧を直流電圧に変換する低電圧側整流回路を備えている。
[DC−DCコンバータ装置の外観]
以下、図面を参照して、本発明のDC−DCコンバータ装置の一実施の形態を説明する。
図1は、本発明のDC−DCコンバータ装置100の外観斜視図である。
DC−DCコンバータ装置100は電気自動車やプラグインハイブリッド車等に適用される。車両にはライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池が搭載されており、DC−DCコンバータ装置100は、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行う。
ケース101の内部には、上記電力変換を行うための回路が収納されている。
ケース101の上部側には、上面蓋102がボルト等の締結部材により取付けられている。ケース101の下部側には底部101a(図5参照)が一体に成形されており、この底部101aから所定の空間を設けて下面蓋103がボルト等の締結部材によりケース101に取付けられている。
ケース101、上面蓋102および下面蓋103は、それぞれ、アルミダイキャスト等により形成される。
ケース101の一側面には、冷却媒体を上記冷却流路に流入させる案内となる入口配管104、冷却媒体を冷却流路から流出させる案内となる出口配管105が取り付けられている。
ケース101の上記一側面には、ケース101内部の電力変換回路から直流低電圧を出力するための配線が接続された出力コネクタ107が設けられている。また、ケース101の上記一側面には、ケース101内部の電力変換回路と小電力の信号をやり取りするための信号配線が接続された信号コネクタ108が設けられている。
入力コネクタ106、出力コネクタ107、信号コネクタ108は、ケース101のそれぞれ異なる側面に設けてもよい。
次に、DC−DCコンバータ装置100の回路構成を説明する。
図2は、図1に図示されたDC−DCDC−DCコンバータ装置の回路構成の一実施の形態を示す図である。
DC−DCコンバータ装置100は、高電圧の直流電圧を交流電圧に変換する高電圧側スイッチング回路210、交流高電圧を交流低電圧に変換するトランス220、低電圧交流電圧を直流電圧に変換する低電圧側整流回路230を備えている。
図2に示された一実施の形態において、高電圧側スイッチング回路210にノイズを抑制するためのコモンモードチョークコイル201および対地コンデンサ202が接続されている。
低電圧側整流回路230の出力側には出力電圧に重畳するノイズを除去するために、フィルタコイル204とフィルタコンデンサ205が設けられている。
なお、コモンモードチョークコイル201、対地コンデンサ202、共振チョークコイル203、フィルタコイル204およびフィルタコンデンサ205は必ずしも必要ではなく、これらを省略した回路構成でも、効率低下やノイズ増加してしまう可能性があるが、DC−DCコンバータ装置100は電力を変換することが出来る。
高電圧側スイッチング回路210は、Hブリッジ型として接続された4つのMOSFE H1〜H4と平滑用入力コンデンサCinとから構成されている。また、MOSFET H1〜H4にはスナバコンデンサがそれぞれのMOSFET H1〜H4と並列に設けられている。
高電圧側スイッチング回路210の4つのMOSFET H1〜H4を位相シフトPWM制御することで、トランス220の1次側には交流電圧が発生する。
低電圧側整流回路230は、MOSFET(電界効果トランジスタ:整流素子)で構成される二つの整流相と、チョークコイルLoutおよび平滑コンデンサCoutから構成される平滑回路と、を有している。以下では4つの並列接続されたMOSFET S1a〜S1dから構成される整流相を第一整流相、4つの並列接続されたMOSFET S2a〜S2dから構成される整流相を第二整流相と呼ぶことにする。
それぞれの整流相の高電位側(すなわち、MOSFETのドレイン側)配線は、トランス220の2次側へ接続されている。また、それぞれの整流相の低電位側(GND側)配線は、合流した後、シャント抵抗Rshを介してGNDへ接続されている。トランス220の2次側センタタップ端子は、チョークコイルLoutに接続され、チョークコイルLoutの出力側に平滑コンデンサCoutが接続されている。
チョークコイルLoutと平滑コンデンサCoutによって平滑化されて直流の電流・電圧出力となる。シャント抵抗Rshは、GNDから戻ってくる負荷電流を検出するために設けられており、原理的には、チョークコイルLoutに流れる負荷電流と同じ電流値を示す。すなわち、一実施の形態のDC−DCコンバータ装置100はチョークコイルLoutの電流を検出して、その値を制御回路へフィードバックすることで、出力負荷電流を制御することが可能である。また、出力電流・電圧に含まれるノイズ成分はフィルタコイル204、フィルタコンデンサ205によって、低減される。
図3は、図1に図示されたDC−DCコンバータ装置100を上方からみた平面図である。以下の図3に関わる説明では、上下左右は図3における紙面内における位置関係を示す意味で使用する。
ケース101にける左下側には、高電圧側回路部200が配置されている。高電圧側回路部200は、高電圧側回路基板211、コモンモードチョークコイル201、対地コンデンサ202、平滑用入力コンデンサCinおよび高電圧側スイッチング回路210を構成するMOSFET H1〜H4を備えている。高電圧側回路基板211、コモンモードチョークコイル201、対地コンデンサ202、平滑用入力コンデンサCinは、高電圧側回路基板211に実装されている。
MOSFET H1〜H4のゲート、ソースおよびドレインのリード線は、その上方に配置されている高電圧側回路基板まで延出され、半田付けにより、高電圧側回路基板に接続されている。
低電圧側回路基板251は、図5に図示されるように、金属基板252と、この金属基板252の一面上に形成された絶縁膜253と、絶縁膜253上に形成された配線パターンを備えている。金属基板252は、熱伝導性のよいアルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属により形成されており、絶縁膜253が形成された一面と反対側の面がケース101の底部101a内面に接触して固定されている。このため、第一整流相および第二整流相からの発熱が、金属基板252からケース101の底部101aに伝達され、ケース101の底部101a側に設けられた冷却流路を流れる冷却媒体によって冷却される。したがって、金属基板252に実装される半導体素子の温度上昇は低減できる。特に、半導体素子がMOSFETである場合、温度が低ければ低いほどオン抵抗が小さくなるので、温度上昇を低減すると、導通損失を低減できることになる。
トランス220の2次側の第1の端子220cと第2の端子220eとは、それぞれ、バスバー等の金属導体301、302によって、低電圧側回路基板251に形成された配線パターンに電気的に接続されている。
配線パターンの引き回しを含め、低電圧側回路部240の詳細は後述する。
チョークコイルLoutの右側には、フィルタコイル204が配置されており、バスバー等の金属導体304にて、チョークコイルLoutとフィルタコイル204が電気的に接続されている。
また、低電圧側回路基板251に実装されている平滑コンデンサCoutは配線パターン408に接続され、配線パターン408には、チョークコイルLoutおよびフィルタコイル204に接続された金属導体304が接続されている。
また、第一整流相、第二整流相および平滑コンデンサCout、シャント抵抗Rshが実装された低電圧側回路基板251と、チョークコイルLout、およびフィルタコイル204と、フィルタコンデンサ205が実装されたフィルタコンデンサ基板310と、金属導体301〜305と、により低電圧側回路部240が構成されている。
低電圧側基板ユニット250について、さらに、説明する。
図4は、図3における、低電圧側回路基板に実装された部品配置の平面図である。また、図8は、図4における領域VIIIの詳細を示す拡大斜視図である。
低電圧側回路基板251の絶縁膜253上には、第一整流相を構成するMOSFET S1a〜S1dおよび第二整流相を構成するMOSFETS2a〜S2dが実装されている。
第一整流相を構成するMOSFET S1a〜S1dおよび第二整流相を構成するMOSFET S2a〜S2dは、それぞれ、ほぼ等間隔に直線状に配列されており、第一整流相と第二整流相とは平行に配列されている。
MOSFET S1a〜S1dは、それぞれ、ドレイン端子502が高電位側配線パターン401に半田付けされている。MOSFET S2a〜S2dは、それぞれ、ドレイン端子502が高電位側配線パターン402に半田付けされている。
図8に図示されているように、金属導体412は、ほぼ同一に厚さの板状部材により形成されており、厚さ方向に、ジグザグ状に形成されている(図8参照)。
MOSFET S2a〜S2dの各ソース端子503は、ソース用配線405に半田付けされている。また、金属導体412は、その突出部412aがソース用配線405に半田付けされている。
MOSFET S2a〜S2dの各ゲート端子501は、低電圧側回路基板251の側面側である外側に向けて配置され、ゲート用配線404に半田付けされている。ゲート端子501が接続されたゲート用配線404は、金属導体412の突出部412a間に形成されている平坦部412bの下側を、該平坦部412bとは空隙を有してほぼ直交する方向に延出されている。すなわち、各ゲート用配線404は、金属導体412とは絶縁された状態で、金属導体412と交差している。延出された各ゲート用配線404の先端は、コネクタ432に接続されている。このように、ゲート端子501を外側に向けて配置したので、コネクタ432に接続されるゲート用配線404の引き回し長さを短くすることができる。
MOSFET S1a〜S1dにおけるソース端子、ソース用配線、金属導体411との配置関係は、MOSFET S2a〜S2dにおけるソース端子503、ソース用配線405、金属導体412の突出部412aと同様である。また、MOSFET S1a〜S1dにおけるゲート端子、ゲート用配線、金属導体411との配置関係は、MOSFET S2a〜S2dにおけるゲート端子501、ゲート用配線404、金属導体412の平坦部412bとの関係と同様である。このため、MOSFET S1a〜S1dにおいても、それぞれ、コネクタ431に接続されるゲート用配線の引き回し長さを短くすることができる。
図5に図示されるように、GND用配線パターン403、絶縁膜253および金属基板252を貫通する貫通孔が形成され、ケース101には、この貫通孔に対応する位置にねじ孔が形成されている。
金属ねじ801を、貫通孔を挿通してケース101のねじ孔に締結することにより、低電圧側回路基板251がケース101の底部101aに固定される。また、これと同時に、金属ねじ801によりGND用配線パターン403がケース101に接続される。このようにして、GND用配線パターン403がケース101に接続するGND接続構造が構成されている。低電圧側回路基板251をケース101に固定するのは、金属ねじ801以外の締結部材によるようにしてもよい。
なお、GND用配線パターン403をケース101に接続するGND接続構造は上記一実施の形態を変形して適用することができる。
以下にGND接続構造の変形例を示す。
図6は、図5に図示されたGND用配線パターン403をケース101に接続するGND接続構造の変形例1を示す。
図6におけるGND接続構造が、図5と相違する点は、金属ねじ801が、金属リベット802に置換されている点である。変形例1においては、GND用配線パターン403は金属リベット802を介して金属基板252に接続されている。金属基板252はケース101に接しているために、GND配線パターン430は金属リベット802と金属基板252を介してケース101に導通する構造になっている。GND用配線パターン403を、バスバー等のような金属導体により形成するようにしてもよい。
図6において、上記以外の構造は、図5と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
図7は、図5に図示されたGND用配線パターン403をケース101に接続するGND接続構造の変形例2を示す。
図7におけるGND接続構造が、図5と相違する点は、バスバー803を用いてGND用配線パターン403をケース101に接続するようにした点である。
変形例2においては、低電圧側回路基板251には、金属ねじを挿通するための貫通孔は形成されていない。ケース101の側部の内側に、側壁より低い段部811を形成し、段部811にねじ孔が形成されている。バスバー803をGND用配線パターン403と段部811とに橋渡し、段部811側で金属ねじ804によりケース101に固定する。
GND用配線パターン403はバスバー803を介してケース101に接続される。
図7において、上記以外の構造は、図5と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
中間接続用配線パターン406とGND用配線パターン403とは、一対のシャント抵抗Rshにより接続されている。
中間接続用配線パターン406、他方のシャント抵抗Rsh、金属導体412、MOSFET S2a〜S2dにより構成される第二整流相、高電位側配線パターン402および金属導体302は、第二整流相回路を構成する。
第一整流相回路および第二整流相回路は、高電位側配線パターン401と403の中心を通るセンタラインC−Cに対して鏡像となるように形成されている。
図4に、第二整流相回路における電流経路を点線の矢印で示す。
DC−DCコンバータ装置100の負荷電流は、GND用配線パターン403から、一方のシャント抵抗Rsh、中間接続用配線パターン406および金属導体412から構成される入力側配線部(第3配線部)を介して第二整流相の各MOSFET S2a〜S2dに流れ込む。入力側配線部における一方のシャント抵抗Rshから中間接続用配線パターン406までの電流経路は各MOSFET S2a〜S2dに対して共通の経路である。
入力側における電流経路長は、図4に図示されるように、MOSFETS2d側からMOSFET S2a側に向かうに従って、順次、長くなる。
高電位側配線パターン402におけるMOSFET S2のドレイン端子502が接続される領域からMOSFET S2dのドレイン端子502が接続される領域までの間に4つの電流合流点が存在する。この間においては、電流は、各MOSFET S2a〜S2dのドレイン端子502との合流領域において、順次、高電位側配線パターン402に合流される。
出力側における電流経路長は、図4に図示されるように、MOSFET S2d側からMOSFET S2a側に向かうに従って、順次、短くなる。
このため、各MOSFET S2a〜S2dにおける入力側の電流経路長と、出力側の電流経路長との合計電流経路長は、ほぼ等しい。つまり、各MOSFET S2a〜S2dの電流経路のインピーダンスがほぼ一致する。その結果、各MOSFET S2a〜S2dに流れる電流が均一となり、MOSFET S2a〜S2dの導通損失を小さくすることができる。
上記一実施の形態では、電流経路として入力側に金属導体412を、出力側に高電位側配線パターン402を用いている。金属導体412と高電位側配線パターン402との厚さが異なる場合には、各電流経路の抵抗成分が異なるものとなる。しかし、電流の高周波分は、導体の表面を流れるために各電流経路のインダクタンス成分は、配線部材の厚さには、ほとんど依存せず、電流経路の長さに依存する割合が大きい。このため、金属導体412と高電位側配線パターン402との厚さが異なる場合であっても、各MOSFET S2a〜S2dを流れる電流をほぼ均一にすることができる。
すなわち、DC−DCコンバータ装置100の負荷電流は、GND用配線パターン403から、他方のシャント抵抗Rsh、中間接続用配線パターン406および金属導体412をから構成される入力側配線部(第1配線部)を介して第一整流相の各MOSFET S1a〜S1dに流れ込む。また、MOSFET S1a〜S1dから出力された電流は、高電位側配線パターン401および金属導体301から構成される出力側配線部(第2配線部)を介してトランス220に流れる。
MOSFET S1a〜S1dにより構成される第一整流相、高電位側配線パターン401、金属導体411は、直線状で、相互に平行に形成されている。
このため、各MOSFETS1a〜S1dにおける入力側の電流経路長と、出力側の電流経路長との合計電流経路長は、ほぼ等しい。
このような低電圧側整流回路230では、キャリア周波数に対応する一周期の時間内に2つの整流相に交互に負荷電流が流れる。第一整流相および第二整流相のインピーダンスに差がある場合には、2つの整流相の電流が不均一となり、インピーダンスが低い整流相に電流が多く流れる。その結果、効率が低下する場合がある。
その結果、低電圧側整流回路230におけるMOSFET S1a〜S1dおよびMOSFET S2a〜S2dの電流損失を、一層、小さくすることができる。
図9は、本発明の実施形態2としての低電圧側基板ユニット250Aの平面図である。
実施形態2の低電圧側基板ユニット250Aが、実施形態1の低電圧側基板ユニット250と相違する点は、金属導体部411A、412Aが複数の部材で構成されている点である。
以下、この相違点を主として実施形態2を説明する。
第一整流相の各MOSFET S1a〜S1dに接続される金属導体部411Aは、金属導体441aと441bおよび配線パターン451を備える。配線パターン451は、低電圧側回路基板251に形成されている。バスバー等により形成された金属導体414aと441bは、配線パターン451上で離間して一直線状に配置されている。金属導体441aと441bは、離間された側の端部が、半田付けにより、配線パターン451に接続されている。
実施形態2では、金属導体部411Aおよび412Aを面積の小さい金属導体441aと441bまたは金属導体442aと442bとに分離して構成している。また、金属導体441aと441bとを、および442aと442bとを離間して配置している。
このため、接合部における熱応力を小さくすることができ、信頼性を向上することができる。
よって、実施形態2においても、実施形態1と同様な効果を奏する。
実施形態2の上記以外の構成は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
図10は、本発明の実施形態3としての低電圧側基板ユニット250Bの平面図である。
実施形態3の低電圧側基板ユニット250Bが、実施形態1の低電圧側基板ユニット250と相違する点は、中間導体部406Aが複数の部材で構成されている点である。
以下、この相違点を主として実施形態2を説明する。
中間導体部406Aは、金属導体413、414および配線パターン453〜455により構成されている。
配線パターン453〜455は、低電圧側回路基板251上に、相互に分離して、一直線状に形成されている。
バスバー等の金属導体413は、一端および他端が、それぞれ、配線パターン453、454に半田付けされている。バスバー等の金属導体414は、一端および他端が、それぞれ、配線パターン453、455に半田付けされている。
配線パターン453〜455の中、中央に位置する配線パターン453は、一対のシャント抵抗Rshを介してGND用配線パターン403に接続されている。
これにより、中間導体部406Aの幅を小さくし、低電圧側基板ユニット250Bの小型化が可能となる。
よって、実施形態3においても、実施形態1と同様な効果を奏する。
実施形態3の上記以外の構成は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態4では、実施形態1〜3と異なり、第一整流相回路と第二整流相回路とがセンタラインC−Cに対して鏡像に形成されていない構造を例示するものである。
図11におけるトランス220は、2次側における第1の端子220cと第2の端子220eの間の距離が、第一整流相回路における高電位側配線パターン401と第二整流相回路における高電位側配線パターン402の間の距離よりも大きいものである。
なお、図11に実施形態4として示す低電圧側基板ユニット250Cでは、GND用配線パターン403は、高電位側配線パターン401と高電位側配線パターン402のセンタラインC−Cに対して、第一整流相回路の高電位側配線パターン401側に配置されている。このようにセンタラインC−Cに対してずれた位置のGND用配線パターン403に、一対のシャント抵抗Rshを介して配線パターン456が接続されている。このようにすることにより、シャント抵抗Rshを、金属導体415を避けた位置で、GND用配線パターン403と配線パターン456とを接続することが可能となっている。
しかし、GND用配線ターン403を、実施形態1〜3と同様、センタラインC−C上に配置してもよい。
上記のように構成された実施形態4においても、実施形態1と同様な効果を奏する。
実施形態4における上記以外の構成は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
図12は、本発明の実施形態5を示し、DC−DCコンバータ装置の回路構成を示す図である。 図12に図示されたDC−DCコンバータ装置100Aの回路は、図2に図示されたDC−DCコンバータ回路にアクティブクランプ回路280が付加されている。
図12に図示されるように、アクティブクランプ回路280は、アクティブクランプ用MOSFET S3、S4、およびアクティブクランプ用コンデンサCc1、Cc2により構成されている。
低電圧側基板ユニット250Dは、図11に図示された低電圧側基板ユニット250Cに対して、アクティブクランプ回路280を構成するアクティブクランプ用MOSFET S3、S4、およびアクティブクランプ用コンデンサCc1、がCc2を備えている。
低電圧側回路基板251上における第一整流相回路側に、アクティブクランプ用MOSFET S3およびアクティブクランプ用コンデンサCc1が実装されている。
配線パターン462には、金属導体411の一端が半田付けされている。アクティブクランプ用コンデンサCc1は、一方の電極および他方の電極が、それぞれ、配線パターン461、462に半田付けされている。
低電圧側回路基板251上には、配線パターン463、464が形成されている。アクティブクランプ用MOSFET S4のドレイン端子は、低電圧側回路基板251上に形成された配線パターン463に半田付けされている。アクティブクランプ用MOSFET S4のソース端子は、金属導体302によってトランス220の2次側の第2の端子220eに接続された高電位側配線パターン402に接続されている。
配線パターン464には、金属導体412の一端が半田付けされている。アクティブクランプ用コンデンサCc2は、一方の電極および他方の電極が、それぞれ、配線パターン463、464に半田付けされている。
さらに、アクティブクランプ回路280を設けたことで、DC−DCコンバータ回路の効率は、一層、向上する。
実施形態5における上記以外の構成は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
(1)第一整流相を構成する各MOSFET S1a〜S1dにおける、入力側の電流経路長と、出力側の電流経路長との合計電流経路長を、ほぼ等しくした。このため、各MOSFET S1a〜S1dに流れる電流が均一となり、MOSFET S1a〜S1dの導通損失を小さくすることができる。
(2)同様に、第二整流相を構成する各MOSFET S2a〜S2dにおける、入力側の電流経路長と、出力側の電流経路長との合計電流経路長を、ほぼ等しくした。このため、各MOSFET S2a〜S2dに流れる電流が均一となり、MOSFET S2a〜S2dの導通損失を小さくすることができる。
このために、トランス220の2次側の第1、第2の端子220c、220eと、第一、第二整流相の高電位側配線パターン401、402を接続している金属導体301、302の長さは短くなっている。回路動作上、金属導体301、302には高周波成分を含んだ電流が流れるために、表皮効果で増加した抵抗によって損失が大きくなることが懸念される。金属導体301、302を短くすることができるので、損失を低減することができる。
逆に、上記実施形態において、低電圧側基板ユニット250に実装した回路部品の中、いずれかを低電圧側基板ユニット250に実装せずに、ケース101内に収納するようにしてもよい。
101 ケース
210 高電圧側スイッチング回路
220 トランス
230 低電圧側整流回路
240 低電圧側回路部
250、250A〜250D 低電圧側基板ユニット
251 低電圧側回路基板
252 金属基板
253 絶縁膜
401、402 高電位側配線パターン
403 GND用配線パターン(グラウンド端子)
406 中間接続用配線パターン(中間導体部)
406A、406B 中間導体部
411、412 金属導体
411A、411B 金属導体部
S1a〜S1d、S2a〜S2d MOSFET(電界効果トランジスタ:整流素子)
Claims (10)
- トランスと、
前記トランスの一次側に接続された高電圧側回路部と、
前記トランスの二次側に接続された低電圧側回路部と、
前記トランス、前記高電圧側回路部および前記低電圧側回路部を収納するケースと、を備え、
前記低電圧側回路部は、
グラウンド端子と、
複数の整流素子と、前記各整流素子の第1の端子が前記グラウンド端子に接続される第1配線部と、前記各整流素子の第2の端子が前記トランスの第1の端子に接続される第2配線部とを備える第一整流相回路と、
複数の整流素子と、前記各整流素子の第1の端子が前記グラウンド端子に接続される第3配線部と、前記各整流素子の第2の端子が前記トランスの第2の端子に接続される第4配線部とを備える第二整流相回路と、を備え、
前記第一整流相回路における、前記各整流素子の前記第1の端子から前記グラウンド端子までの電流経路長と、前記各整流素子の前記第2の端子から前記トランスの前記第1の端子までの電流経路長との合計電流経路長はほぼ等しく、
前記第二整流相回路における、前記各整流素子の前記第1の端子から前記グラウンド端子までの電流経路長と、前記各整流素子の前記第2の端子から前記トランスの前記第2の端子までの電流経路長との合計電流経路長はほぼ等しく、
前記第一整流相回路と前記第二整流相回路との前記合計電流経路長はほぼ等しく形成されている、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記低電圧側回路部は、金属基板と、前記金属基板上に形成された絶縁膜とを有する低電圧側回路基板を備え、前記第1整流相回路における、複数の前記整流素子と、前記第1配線部と、前記第2配線部と、前記第2整流相回路における、複数の前記整流素子と、前記第3配線部と、前記第4配線部と、前記グラウンド端子とは、前記低電圧側回路基板の前記絶縁膜上に設けられている、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記第一整流相回路における複数の前記整流素子は直線状の第一整流相を形成するように配列され、前記第二整流相回路における複数の前記整流素子は、前記第一整流相と平行な直線状の第二整流相を形成するように配列され、前記第2配線部は、前記第一整流相と前記二整流相の間に、前記第一整流相に平行に配置された第2導体部を有し、前記第2配線部は、前記第一整流相と前記第二整流相の間に、前記第二整流相と平行に配置された第4導体部を有し、前記第3配線部は、前記第一整流相の外側に前記第一整流相に平行に配置された第3導電部を有し、前記第4配線部は、前記第二整流相の外側に前記第二整流相に平行に配置された第3導電部を有する、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項3に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記第一整流相回路における複数の前記整流素子および第二整流相回路における複数の前記整流素子は、それぞれ、電界効果トランジスタあり、前記第一整流相回路における前記各電界効果トランジスタはゲート端子が前記第1導体部側に向けて配置され、記第二整流相回路における前記各電界効果トランジスタはゲート端子が前記第3導体部側に向けて配置されている、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項4に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記低電圧側回路部は、さらに、前記第一整流相回路における前記各電界効果トランジスタの前記ゲート端子に接続され、前記第1導体部を絶縁された状態で交差する第1ゲート配線と、前記第二整流相回路における前記各電界効果トランジスタの前記ゲート端子に接続され、前記第3導体部を絶縁された状態で交差する第2ゲート配線とを備える、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項3に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記第1導体部および前記第3導体部は、前記各整流素子への電流分岐点を有し、前記第2導体部および前記第4導体部は、前記各整流素子からの電流合流点を有する、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項6に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記低電圧側回路部は、さらに、前記第一整流相および前記第二整流相に交差する方向に延出され、前記第1導体部および前記第3導体部における前記電流分岐点と前記グラウンド端子との間に配列され、前記第1導体部および前記第3導体部に接続された中間導体部を備える、DC−DCコンバータ。 - 請求項6に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記ケース内に、さらに、前記第2導体部の前記電流合流点と前記トランスとの間で、前記第2導体部と前記トランスの前記第1の端子とを接続する第1金属導体、および前記第4導体部の前記電流合流点と前記トランスとの間で、前記第4の導体部と前記トランスの前記第2の端子とを接続する第2金属導体が収納されている、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項3に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記トランスは、前記第1の端子と前記第2の端子との間にセンタタップ端子を備え、前記センタタップ端子は、前記第2導体部と前記第4導体部との間に配置されている、DC−DCコンバータ装置。 - 請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記ケース内に、さらに、電界効果トランジスタとコンデンサとから構成され、前記第一整流相回路および前記第二整流相回路に接続されたアクティブクランプ回路部が収納されている、DC−DCコンバータ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012272633A JP5894909B2 (ja) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | Dc−dcコンバータ装置 |
PCT/JP2013/079951 WO2014091839A1 (ja) | 2012-12-13 | 2013-11-06 | Dc-dcコンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012272633A JP5894909B2 (ja) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | Dc−dcコンバータ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014121117A true JP2014121117A (ja) | 2014-06-30 |
JP5894909B2 JP5894909B2 (ja) | 2016-03-30 |
Family
ID=50934137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012272633A Active JP5894909B2 (ja) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | Dc−dcコンバータ装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5894909B2 (ja) |
WO (1) | WO2014091839A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106856376A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 功率变换器拓扑中的非对称并联同步整流器的控制 |
JP2017521042A (ja) * | 2014-07-11 | 2017-07-27 | ユナイテッド オートモーティブ エレクトロニック システムズ カンパニー リミテッド | 電力電子コンバータ2次側電力回路の一体型銅バー |
JP2021083227A (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 日立Astemo株式会社 | 電力変換装置 |
JP7151232B2 (ja) | 2018-07-18 | 2022-10-12 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 回路基板 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11431259B2 (en) | 2016-10-26 | 2022-08-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device for reducing voltage ripple and voltage spike via connection of a transformer and a capacitor to a grounding surface |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07154260A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-16 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路、及びd/aコンバータ |
JP2001077302A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-03-23 | Toshiba Corp | 半導体素子アセンブリ及びそれを用いた電気回路 |
JP2003142689A (ja) * | 2001-11-01 | 2003-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2005269873A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Toyota Industries Corp | 高周波電流用配線部材とその製造方法および電力変換装置 |
JP2006230187A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-31 | Hitachi Ltd | 電源装置およびこれを用いた電源システム、電子装置 |
JP2009153246A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Meidensha Corp | 直流ー交流変換装置 |
-
2012
- 2012-12-13 JP JP2012272633A patent/JP5894909B2/ja active Active
-
2013
- 2013-11-06 WO PCT/JP2013/079951 patent/WO2014091839A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07154260A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-16 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路、及びd/aコンバータ |
JP2001077302A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-03-23 | Toshiba Corp | 半導体素子アセンブリ及びそれを用いた電気回路 |
JP2003142689A (ja) * | 2001-11-01 | 2003-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2005269873A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Toyota Industries Corp | 高周波電流用配線部材とその製造方法および電力変換装置 |
JP2006230187A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-31 | Hitachi Ltd | 電源装置およびこれを用いた電源システム、電子装置 |
JP2009153246A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Meidensha Corp | 直流ー交流変換装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017521042A (ja) * | 2014-07-11 | 2017-07-27 | ユナイテッド オートモーティブ エレクトロニック システムズ カンパニー リミテッド | 電力電子コンバータ2次側電力回路の一体型銅バー |
US10340076B2 (en) | 2014-07-11 | 2019-07-02 | United Automotive Electronic Systems Co. Ltd. | Integrated copper bar for secondary power circuit of power electronic converter |
CN106856376A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 功率变换器拓扑中的非对称并联同步整流器的控制 |
JP7151232B2 (ja) | 2018-07-18 | 2022-10-12 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 回路基板 |
JP2021083227A (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 日立Astemo株式会社 | 電力変換装置 |
JP7395329B2 (ja) | 2019-11-19 | 2023-12-11 | 日立Astemo株式会社 | 電力変換装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5894909B2 (ja) | 2016-03-30 |
WO2014091839A1 (ja) | 2014-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8902612B2 (en) | Power conversion apparatus | |
WO2010047366A1 (ja) | 電力変換装置及び車載用電機システム | |
JP5894909B2 (ja) | Dc−dcコンバータ装置 | |
US10811958B2 (en) | Water-cooling power supply module | |
JP2006295997A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6169181B2 (ja) | Dc−dcコンバータ装置 | |
JP6158051B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US20140169042A1 (en) | Power supply device | |
CN102396141B (zh) | 电源装置 | |
KR102149314B1 (ko) | 전력 변환 장치 | |
JP2009273272A (ja) | インバータモジュール | |
EP3611835B1 (en) | Electric power conversion device | |
JP2004063681A (ja) | 半導体装置 | |
JP6541859B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4503388B2 (ja) | ブリッジ装置及びそれを用いた電源装置 | |
JP7357710B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US11439016B2 (en) | Power converter module | |
US11252820B1 (en) | Power converter module | |
JP2013004683A (ja) | 印刷基板の電力変換装置 | |
US11546994B2 (en) | Voltage regulator module | |
JP4854554B2 (ja) | 電源装置の出力回路構造 | |
JP2024003915A (ja) | 電力変換器 | |
JP2013034272A (ja) | 電源装置 | |
JPH11206142A (ja) | インバータ装置 | |
JP2002016207A (ja) | 半導体ブロック及びそれを用いた電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150318 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160114 |
|
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: 20160202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160229 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5894909 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |