JP2015076990A - Power conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device that reduces an effect of heating of a power wiring pattern on a power supply circuit.SOLUTION: A power conversion device 1 includes: a power semiconductor element 328; a heat radiation member 26 for radiating heat from the power semiconductor element 328; a power board 24 mounted with the power semiconductor element 328 and formed with power wiring patterns 29U-29W; a control board 20 provided separately from the power board 24 and mounted with a drive control circuit 172 and a power supply circuit 30; and a wiring member 25 connected to both the boards 20, 24 like a bridge therebetween to transmit a control signal from the drive control circuit 172 to the power semiconductor element 328. The power semiconductor element 328 and the drive control circuit 172 are arranged in respective opposite positions with the wiring member 25 in between.

Description

モータを駆動する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter for driving a motor.

エアコンのコンプレッサや車両に搭載されたオイルポンプ等のモータを駆動するための電力変換装置は、パワー半導体素子を有してモータに三相電力を供給するパワーモジュール、パワーモジュールに駆動制御信号を出力する駆動制御回路、駆動制御回路に電源を供給する電源回路を備えている。それらの部品は同一プリント基板上に実装され、配線パターンで接続されている(例えば、特許文献1参照)。 特許文献1に記載の発明では、パワー半導体素子のスイッチング動作に伴って発生する熱を、放熱部材により放熱する構成が記載されている。   Power converters for driving motors such as air conditioner compressors and oil pumps mounted on vehicles have power semiconductor elements and power modules that supply three-phase power to the motors, and output drive control signals to the power modules And a power supply circuit for supplying power to the drive control circuit. These components are mounted on the same printed circuit board and connected by a wiring pattern (see, for example, Patent Document 1). The invention described in Patent Document 1 describes a configuration in which heat generated by a switching operation of a power semiconductor element is radiated by a heat radiating member.

特開2007−214414号公報JP 2007-214414 A

ところで、上述した電力変換装置においては、プリント基板の電力配線パターンにも、大きな電流が流れることにより熱が発生する。電力配線パターンで発生した熱は、プリント基板を介して基板上に実装された電源回路にも伝熱される。すなわち、電力配線パターンの発熱により電源回路に設けられている電子部品の温度上昇が問題となる。   By the way, in the power converter described above, heat is also generated when a large current flows through the power wiring pattern of the printed circuit board. The heat generated in the power wiring pattern is also transferred to the power supply circuit mounted on the board via the printed board. That is, the temperature rise of the electronic component provided in the power supply circuit due to heat generation of the power wiring pattern becomes a problem.

請求項1の発明による電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワー半導体素子と、パワー半導体素子の熱を放熱する放熱部材と、パワー半導体素子が実装され、該パワー半導体素子からの主電流が流れる電力配線パターンが形成された第1の基板と、第1の基板に対して分離して設けられ、パワー半導体素子を駆動制御する駆動制御回路と該駆動制御回路に電力を供給する電源回路とが実装される第2の基板と、第1の基板と前記第2の基板との間に架け渡されるようにそれぞれに接続され、駆動制御回路からパワー半導体素子へ制御信号を伝達する配線部材と、備え、パワー半導体素子と駆動制御回路とは、配線部材を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。   A power conversion device according to a first aspect of the present invention includes a power semiconductor element that converts DC power to AC power, a heat dissipation member that dissipates heat from the power semiconductor element, and a power semiconductor element. A first substrate on which a power wiring pattern through which a current flows is formed, a drive control circuit that is provided separately from the first substrate and controls driving of the power semiconductor element, and a power source that supplies power to the drive control circuit And a wiring for transmitting a control signal from the drive control circuit to the power semiconductor element. The wiring is connected to each of the second board on which the circuit is mounted and the first board and the second board. The member, the power semiconductor element, and the drive control circuit are respectively disposed at positions facing each other with the wiring member interposed therebetween.

本発明によれば、電源回路に対する電力配線パターンの発熱の影響を低減することができる。   According to the present invention, the influence of heat generation of the power wiring pattern on the power supply circuit can be reduced.

図1は、本発明による電力変換装置の一実施の形態を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a power converter according to the present invention. 図2は、電力変換装置1の回路ブロック図である。FIG. 2 is a circuit block diagram of the power conversion device 1. 図3は、制御基板20およびパワー基板24を放熱部材26に固定した状態を示す図である。放熱部材26に固定された状態の電力変換装置1を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the control board 20 and the power board 24 are fixed to the heat dissipation member 26. It is a figure which shows the power converter device 1 of the state fixed to the heat radiating member 26. FIG. 図4は、制御基板20における電源回路30の配置、およびパワー基板24における電力配線パターンの配置の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the arrangement of the power supply circuit 30 on the control board 20 and the arrangement of the power wiring pattern on the power board 24. 図5は、制御基板20における電源回路30の配置、およびパワー基板24における電力配線パターンの配置の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the arrangement of the power supply circuit 30 on the control board 20 and the arrangement of the power wiring pattern on the power board 24. 図6は、制御基板20とパワー基板24とを配線部材25で接続する構成の他の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another example of a configuration in which the control board 20 and the power board 24 are connected by the wiring member 25. 図7は、制御基板20およびパワー基板24を平面状に配置した場合の磁界の影響を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the influence of the magnetic field when the control board 20 and the power board 24 are arranged in a planar shape. 図8は、制御基板20を傾けて配置した場合の磁界の影響を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the influence of the magnetic field when the control board 20 is disposed at an angle.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明による電力変換装置1の一実施の形態を示す斜視図である。図2は電力変換装置1の回路ブロック図である。なお、本発明の電力変換装置は、上述したようなオイルポンプやエアコンのコンプレッサ等のモータの電力変換装置に限らず、種々の用途のモータを駆動する電力変換装置に適用することができる。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a power converter 1 according to the present invention. FIG. 2 is a circuit block diagram of the power conversion apparatus 1. In addition, the power converter device of this invention is applicable not only to the power converter device of motors, such as the oil pump mentioned above, but the compressor of an air-conditioner, but the power converter device which drives the motor of various uses.

電力変換装置1は、パワーモジュール329および電流センサ180が実装されたパワー基板24と、駆動制御回路172および電源回路30が実装された制御基板20とを備えている。パワー基板24と制御基板20とは配線部材25によって電気的に接続されている。   The power conversion apparatus 1 includes a power board 24 on which a power module 329 and a current sensor 180 are mounted, and a control board 20 on which a drive control circuit 172 and a power supply circuit 30 are mounted. The power board 24 and the control board 20 are electrically connected by a wiring member 25.

まず、図2を用いて電力変換装置1の回路構成について説明する。パワーモジュール329は、3相ブリッジ回路を構成する6つのパワー半導体素子328を備えている。半導体スイッチング素子である各パワー半導体素子328には、環流用のダイオード327がそれぞれ並列接続されている。上アーム側のパワー半導体素子328のコレクタ電極は直流電源のプラス側Pに接続され、下アーム側のパワー半導体素子328のエミッタ電極は直流電源のマイナス側Nに接続される。   First, the circuit configuration of the power conversion device 1 will be described with reference to FIG. The power module 329 includes six power semiconductor elements 328 constituting a three-phase bridge circuit. Each power semiconductor element 328 that is a semiconductor switching element is connected in parallel with a diode 327 for circulation. The collector electrode of the power semiconductor element 328 on the upper arm side is connected to the positive side P of the DC power supply, and the emitter electrode of the power semiconductor element 328 on the lower arm side is connected to the negative side N of the DC power supply.

U相上下アームの中点部(エミッタ−コレクタ接続点)には、U相用の電力配線パターン29Uが接続される。V相上下アームの中点部(エミッタ−コレクタ接続点)には、V相用の電力配線パターン29Vが接続される。W相上下アームの中点部(エミッタ−コレクタ接続点)には、W相用の電力配線パターン29Wが接続される。電力配線パターン29U,29Vには、電流センサ180がそれぞれ設けられている。   A U-phase power wiring pattern 29U is connected to the middle point (emitter-collector connection point) of the U-phase upper and lower arms. A V-phase power wiring pattern 29V is connected to the middle point (emitter-collector connection point) of the V-phase upper and lower arms. A W-phase power wiring pattern 29 </ b> W is connected to the middle point (emitter-collector connection point) of the W-phase upper and lower arms. Current sensors 180 are provided in the power wiring patterns 29U and 29V, respectively.

各パワー半導体素子328のゲート電極には、駆動制御回路172からゲート駆動信号が入力される。駆動制御回路172は、不図示の制御装置から入力されるPWM制御信号に基づいて、各パワー半導体素子328をオンオフ制御する。PWM制御信号は、制御基板20に実装されたコネクタ21を介して入力される。駆動制御回路172は、電源回路30から供給される直流電力によって動作する。   A gate drive signal is input from the drive control circuit 172 to the gate electrode of each power semiconductor element 328. The drive control circuit 172 performs on / off control of each power semiconductor element 328 based on a PWM control signal input from a control device (not shown). The PWM control signal is input via a connector 21 mounted on the control board 20. The drive control circuit 172 operates with DC power supplied from the power supply circuit 30.

図1に示すように、パワー半導体素子328が設けられたパワーモジュール329、および電流センサ180は、パワー基板24の裏面側に実装されている。なお、図1では、部品配置が分かりやすいようにパワー基板24は二点鎖線で示した。パワーモジュール329からは複数の端子(交流出力端子、直流入力端子、制御端子等)190が突出しており、それらの端子190は、パワー基板24に接続される。パワー基板24には上述したU相、V相およびW相用の電力配線パターンが形成されており、交流出力端子のU相端子はU相用の電力配線パターン29Uに接続され、V相端子はV相用の電力配線パターン29Vに接続され、W相端子はW相用の電力配線パターン29Wに接続される。パワーモジュール329の底面側(端子190が設けられている面とは反対側の面)には、放熱部材26が密着して設けられている。なお、図1では、放熱部材26を模式的に示している。   As shown in FIG. 1, the power module 329 provided with the power semiconductor element 328 and the current sensor 180 are mounted on the back side of the power board 24. In FIG. 1, the power board 24 is indicated by a two-dot chain line so that the component arrangement can be easily understood. A plurality of terminals (AC output terminal, DC input terminal, control terminal, etc.) 190 protrude from the power module 329, and these terminals 190 are connected to the power board 24. The power wiring pattern for the U-phase, V-phase, and W-phase described above is formed on the power substrate 24, the U-phase terminal of the AC output terminal is connected to the U-phase power wiring pattern 29U, and the V-phase terminal is The V-phase power wiring pattern 29V is connected, and the W-phase terminal is connected to the W-phase power wiring pattern 29W. On the bottom surface side of the power module 329 (surface opposite to the surface on which the terminal 190 is provided), the heat dissipation member 26 is provided in close contact. In addition, in FIG. 1, the heat radiating member 26 is shown typically.

制御基板20には、電源回路30、駆動制御回路172およびコネクタ21が実装されている。図1では、駆動制御回路172および電源回路30の詳細な部品構成は省略しており、破線で囲まれた矩形領域(符号172,30で示す)の基板両面に、駆動制御回路172および電源回路30を構成する電子部品が実装される。コネクタ21は、符号Aで示す領域の裏面側に固定されている。パワー基板24と制御基板20とを接続する配線部材25は、駆動制御回路172で生成されたゲート駆動信号をパワーモジュール329に伝達する。配線部材25は、どのような構成の配線部材を用いるかは限定されず、例えば、フレキシブルプリント基板やリジッドなプリント基板等のプリント基板を用いても良いし、フラットケーブルなどの配線部材を用いても良い。   A power supply circuit 30, a drive control circuit 172, and a connector 21 are mounted on the control board 20. In FIG. 1, detailed component configurations of the drive control circuit 172 and the power supply circuit 30 are omitted, and the drive control circuit 172 and the power supply circuit are disposed on both sides of a rectangular area (indicated by reference numerals 172 and 30) surrounded by a broken line. Electronic components constituting 30 are mounted. The connector 21 is fixed to the back side of the area indicated by the symbol A. The wiring member 25 that connects the power board 24 and the control board 20 transmits the gate drive signal generated by the drive control circuit 172 to the power module 329. The configuration of the wiring member 25 is not limited. For example, a printed board such as a flexible printed board or a rigid printed board may be used, or a wiring member such as a flat cable may be used. Also good.

図3は、図1に示す電力変換装置1を放熱部材26に固定した状態を示す図であり、電力変換装置1を側方から見た図である。なお、パワーモジュール329については、一部を破断面とした。図3に示す例では、制御基板20およびパワー基板24は、それらの基板面がほぼ同一平面上となるように配線部材25によって接続されている。例えば、配線部材25をプリント基板で構成し、そのプリント基板のスルーホールと制御基板20のスルーホールとを接続ピンにて接続する。パワー基板24に関しても同様の方法で配線部材25に接続する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a state where the power conversion device 1 illustrated in FIG. 1 is fixed to the heat radiating member 26, and is a diagram of the power conversion device 1 viewed from the side. In addition, about the power module 329, a part was made into the torn surface. In the example shown in FIG. 3, the control board 20 and the power board 24 are connected by the wiring member 25 so that their board surfaces are substantially on the same plane. For example, the wiring member 25 is formed of a printed board, and the through hole of the printed board and the through hole of the control board 20 are connected by connection pins. The power board 24 is also connected to the wiring member 25 by the same method.

制御基板20およびパワー基板24を、放熱部材26に立設された支柱26aにビス固定すると、パワー基板24の裏面側に実装されたパワーモジュール329の底面が放熱部材の上面に接触する。パワーモジュール329内に設けられたパワー半導体素子328は、パワーモジュール329の底面部に配置された金属ベース板11上に絶縁層を介して固着されている。そのため、金属ベース板11の裏面は放熱部材26の上面に密着し、パワー半導体素子328で発生した熱は、金属ベース板11を介して効率良く放熱部材26へ放熱される。ヒートシンクとして機能する放熱部材26は、水冷や空冷によって放熱する。放熱部材26の構成は図3の構成に限られるものではなく、例えば、放熱フィンが形成された空冷タイプのヒートシンクをパワーモジュール329の底面(放熱面)に固定する構造であっても良い。   When the control board 20 and the power board 24 are screw-fixed to the column 26a erected on the heat radiation member 26, the bottom surface of the power module 329 mounted on the back surface side of the power board 24 comes into contact with the upper surface of the heat radiation member. The power semiconductor element 328 provided in the power module 329 is fixed to the metal base plate 11 disposed on the bottom surface of the power module 329 via an insulating layer. Therefore, the rear surface of the metal base plate 11 is in close contact with the upper surface of the heat radiating member 26, and the heat generated in the power semiconductor element 328 is efficiently radiated to the heat radiating member 26 through the metal base plate 11. The heat radiating member 26 functioning as a heat sink radiates heat by water cooling or air cooling. The structure of the heat radiating member 26 is not limited to the structure shown in FIG. 3. For example, a structure in which an air-cooled heat sink on which heat radiating fins are formed is fixed to the bottom surface (heat radiating surface) of the power module 329.

図1では、制御基板20に実装された回路部品の図示を省略したが、図3に示す例では、電源回路30の一部品であるトランス182、および駆動制御回路172の一部品であるパワー半導体駆動用IC181が図示されている。トランス182および上述したコネクタ21は制御基板20の裏面側に実装され、パワー半導体駆動用IC181は制御基板20の表面側に実装されている。パワー半導体駆動用IC181はパワー半導体素子328を駆動するICであり、上述したゲート駆動信号を生成する。   In FIG. 1, illustration of circuit components mounted on the control board 20 is omitted, but in the example illustrated in FIG. 3, a transformer 182 that is a component of the power supply circuit 30 and a power semiconductor that is a component of the drive control circuit 172. A driving IC 181 is shown. The transformer 182 and the connector 21 described above are mounted on the back side of the control board 20, and the power semiconductor drive IC 181 is mounted on the front side of the control board 20. The power semiconductor drive IC 181 is an IC that drives the power semiconductor element 328, and generates the gate drive signal described above.

図4,5は、制御基板20における電源回路30、およびパワー基板24における電力配線パターンの配置を説明する図である。本実施の形態では、回路部品が実装される基板を、第1の基板(パワー基板24)と第1の基板から分離した第2の基板(制御基板20)とで構成し、それらの基板20,24を配線部材25で電気的に接続している。パワー基板24には発熱量の大きなパワー半導体素子328を有するパワーモジュール329と、主電流が流れた際に熱を発生する電力配線パターン29(29U〜29W)とが設けられている。一方、制御基板20には、電源回路30および駆動制御回路172が実装されている。配線部材25は、制御基板20に実装された駆動制御回路172から、パワー基板24に設けられたパワー半導体素子328に制御信号(ゲート駆動信号)を伝達する。   4 and 5 are diagrams illustrating the arrangement of the power supply circuit 30 on the control board 20 and the power wiring pattern on the power board 24. FIG. In the present embodiment, a board on which circuit components are mounted is configured by a first board (power board 24) and a second board (control board 20) separated from the first board. , 24 are electrically connected by a wiring member 25. The power board 24 is provided with a power module 329 having a power semiconductor element 328 having a large calorific value, and a power wiring pattern 29 (29U to 29W) that generates heat when a main current flows. On the other hand, a power supply circuit 30 and a drive control circuit 172 are mounted on the control board 20. The wiring member 25 transmits a control signal (gate drive signal) from the drive control circuit 172 mounted on the control board 20 to the power semiconductor element 328 provided on the power board 24.

図4および図5のいずれに示す配置例においても、配線部材25は、制御基板20の周辺部に設けられた接続領域20aとパワー基板24の周辺部に設けられた接続領域24aとに接続されるとともに、パワーモジュール329は接続領域24aに隣接して配置され、駆動制御回路172は接続領域20aに隣接して配置される。すなわち、配線部材25は、制御基板20とパワー基板24との間に架け渡されるようにそれぞれに接続され、駆動制御回路172からパワー半導体素子328へ制御信号を伝達する。パワー半導体素子328と駆動制御回路172とは、配線部材25を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。   4 and 5, the wiring member 25 is connected to the connection region 20 a provided in the peripheral portion of the control board 20 and the connection region 24 a provided in the peripheral portion of the power board 24. In addition, the power module 329 is disposed adjacent to the connection region 24a, and the drive control circuit 172 is disposed adjacent to the connection region 20a. That is, the wiring members 25 are connected to each other so as to be bridged between the control board 20 and the power board 24, and transmit a control signal from the drive control circuit 172 to the power semiconductor element 328. The power semiconductor element 328 and the drive control circuit 172 are disposed at positions facing each other with the wiring member 25 interposed therebetween.

ところで、パワーモジュール329で発生した熱は放熱部材26を経由して放熱することができるが、電力配線パターン29で発生した熱の放熱経路は基板のみである。そのため、従来のように、電源回路30,駆動制御回路172,パワーモジュール329および電力配線パターン29を一枚の基板上に配置した場合、電力配線パターン29で発生した熱は基板を介して電源回路30や駆動制御回路172に伝達され、それらの温度上昇を招くことになる。回路部品にとって温度上昇は好ましくなく、特に電源回路30を構成するスイッチングFETは許容温度(温度定格)が他の部品に比べて低いため、従来の基板構成の場合には温度定格を満たせなくなるおそれがある。   Incidentally, the heat generated in the power module 329 can be radiated through the heat radiating member 26, but the heat radiating path of the heat generated in the power wiring pattern 29 is only the substrate. Therefore, when the power supply circuit 30, the drive control circuit 172, the power module 329, and the power wiring pattern 29 are arranged on a single board as in the prior art, the heat generated in the power wiring pattern 29 is transmitted via the board to the power supply circuit. 30 and the drive control circuit 172, and the temperature rises. The temperature rise is not preferable for circuit components, and the switching FET constituting the power supply circuit 30 has a lower allowable temperature (temperature rating) than other components. is there.

一方、本実施の形態では、基板を制御基板20とパワー基板24とに分離し、図4や図5に示すように、パワー半導体素子328と駆動制御回路172とを配線部材25を挟んで対向する位置にそれぞれ配置したので、電力配線パターン29から電源回路30までの伝熱経路を従来よりも長くすることができ、電力配線パターン29から電源回路30への熱伝達を低減することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the substrate is separated into the control substrate 20 and the power substrate 24, and the power semiconductor element 328 and the drive control circuit 172 are opposed to each other with the wiring member 25 interposed therebetween, as shown in FIGS. Therefore, the heat transfer path from the power wiring pattern 29 to the power supply circuit 30 can be made longer than before, and heat transfer from the power wiring pattern 29 to the power supply circuit 30 can be reduced.

また、パワーモジュール329に設けられたパワー半導体素子328とそれにゲート駆動信号を送信する駆動制御回路172との配線距離は、電源及び信号波形品位の点から短いほど良い。図4,5に示す例では、駆動制御回路172とパワーモジュール329とを配線部材25を挟んで対向する位置に配置しているので、駆動制御回路172とパワーモジュール329とを最短距離で接続することができる。   Further, the wiring distance between the power semiconductor element 328 provided in the power module 329 and the drive control circuit 172 that transmits a gate drive signal to the power semiconductor element 328 is preferably as short as possible from the viewpoint of power supply and signal waveform quality. In the example shown in FIGS. 4 and 5, the drive control circuit 172 and the power module 329 are arranged at positions facing each other with the wiring member 25 interposed therebetween, so that the drive control circuit 172 and the power module 329 are connected with the shortest distance. be able to.

さらに、図4に示す構成では、配線部材25を介して接続された基板20,24は、制御基板20の一辺20bとパワー基板24の一辺24bとが対向するように配置され、パワーモジュール329と電力配線パターン29は一辺24bの延在方向(図示左右方向)に並設され、電源回路30および駆動制御回路172は、電源回路30が電力配線パターン29と対向するように、制御基板20の一辺20bの延在方向(図示左右方向)に並設されている。   Further, in the configuration shown in FIG. 4, the boards 20 and 24 connected via the wiring member 25 are arranged so that one side 20 b of the control board 20 and one side 24 b of the power board 24 face each other, and the power module 329 The power wiring pattern 29 is arranged in parallel in the extending direction of the one side 24 b (the left-right direction in the figure), and the power supply circuit 30 and the drive control circuit 172 are arranged on one side of the control board 20 so that the power supply circuit 30 faces the power wiring pattern 29. 20b is arranged in parallel in the extending direction (the left-right direction in the figure).

このような配置とすることで、上述のように電力配線パターン29から電源回路30への熱伝達を低減できると共に、駆動制御回路172とパワーモジュール329とが最短距離で接続され、かつ、制御基板20とパワー基板24とから成る基板全体の配置スペースを小さく抑えることができる。例えば、図5に示すように電源回路30と電力配線パターン29とを配置した場合、図示左右方向の配置スペースが図4の場合に比べて大きくなる。   With such an arrangement, heat transfer from the power wiring pattern 29 to the power supply circuit 30 can be reduced as described above, the drive control circuit 172 and the power module 329 are connected in the shortest distance, and the control board The arrangement space of the entire board composed of 20 and the power board 24 can be kept small. For example, when the power supply circuit 30 and the power wiring pattern 29 are arranged as shown in FIG. 5, the arrangement space in the left-right direction in the figure is larger than that in the case of FIG.

図6は、制御基板20とパワー基板24とを配線部材25で接続する構成の他の例を示す図である。図6では、配線部材25をL字形状に折れ曲がった形状とすることで、パワー基板24の基板面に対してほぼ垂直な方向に、制御基板20の基板面が延在するようにした。二点差線で示す制御基板20は、図4に示すように基板20,24がほぼ同一面上に配置した場合を示しており、図示左右方向の配置スペースはd2となる。一方、図6のようにL字形状に配置した場合には、図示左右方向の配置スペースはd1のように小さくなる。このように、前記制御基板20基板面がパワー基板24の基板面に対して傾くように、基板20,24を配線部材25で接続することで、基板20,24の配置スペースを小さくすることができる。なお、図6に示す例では、制御基板20とパワー基板24とのなす角度をほぼ90度としたが、90度に限らず、例えば、90度よりも大きくても良い。   FIG. 6 is a diagram illustrating another example of a configuration in which the control board 20 and the power board 24 are connected by the wiring member 25. In FIG. 6, the substrate surface of the control board 20 extends in a direction substantially perpendicular to the board surface of the power board 24 by forming the wiring member 25 into a shape bent into an L shape. As shown in FIG. 4, the control board 20 indicated by a two-dot chain line shows a case where the boards 20 and 24 are arranged on substantially the same plane, and the arrangement space in the horizontal direction in the drawing is d2. On the other hand, when it arrange | positions at L shape like FIG. 6, the arrangement space of the illustration left-right direction becomes small like d1. Thus, by connecting the substrates 20 and 24 with the wiring member 25 so that the substrate surface of the control substrate 20 is inclined with respect to the substrate surface of the power substrate 24, the arrangement space of the substrates 20 and 24 can be reduced. it can. In the example shown in FIG. 6, the angle formed between the control board 20 and the power board 24 is approximately 90 degrees, but is not limited to 90 degrees, and may be larger than 90 degrees, for example.

また、図6に示すように、制御基板20をパワー基板24の方向に折り曲げるように傾斜配置させた場合には、制御基板20に実装される複数の回路部品の内の背の高い部品(高背部品)、例えば、コネクタ21や電源回路30に含まれるトランス182等を、パワー基板24側とは反対側の面、すなわち制御基板20の裏面側(図示左側の面)に実装するのが好ましい。図6に示すようにパワーモジュール329をパワー基板24に実装する際には、パワー基板24の表面(図示上側の面)側から半田接続することになる。その場合、前記高背部品が制御基板20の表面側に実装されていると、半田装置(半田ごてやロボット半田)で半田作業をする際に、それらの高背部品が干渉して作業が困難となる。そのため、上述のように、高背部品を制御基板の裏面側(パワー基板24側とは反対側の面)に実装するのが好ましく、半田作業を効率良く行うことができる。   In addition, as shown in FIG. 6, when the control board 20 is inclined and bent so as to be bent in the direction of the power board 24, a tall component (high height) among a plurality of circuit components mounted on the control board 20 is used. Back component), for example, the transformer 182 included in the connector 21 or the power supply circuit 30 is preferably mounted on the surface opposite to the power substrate 24 side, that is, on the back surface side (the left surface in the drawing) of the control substrate 20. . As shown in FIG. 6, when the power module 329 is mounted on the power board 24, solder connection is performed from the surface (upper surface in the drawing) side of the power board 24. In that case, if the high-profile parts are mounted on the surface side of the control board 20, when the soldering operation is performed with a soldering device (soldering iron or robotic solder), the high-profile parts interfere with each other. It becomes difficult. Therefore, as described above, it is preferable to mount the high-profile component on the back surface side (the surface opposite to the power substrate 24 side) of the control board, so that the soldering work can be performed efficiently.

図7,8は、電源回路30により発生する磁界の電流センサ180への影響を説明する図である。図7は、図1,4に示すように制御基板20およびパワー基板24を平面状に配置した場合を示す。電流センサ180は、電力配線パターン29を流れる電流により形成される磁界の内、パワー基板24に垂直な方向(法線方向)の成分を検出して電流値を測定する方式の電流センサである。すなわち、矢印31は、電流センサ180の磁界検知方向を示している。   7 and 8 are diagrams for explaining the influence of the magnetic field generated by the power supply circuit 30 on the current sensor 180. FIG. FIG. 7 shows a case where the control board 20 and the power board 24 are arranged in a plane as shown in FIGS. The current sensor 180 is a current sensor of a type that measures a current value by detecting a component in a direction (normal direction) perpendicular to the power substrate 24 in a magnetic field formed by a current flowing through the power wiring pattern 29. That is, the arrow 31 indicates the magnetic field detection direction of the current sensor 180.

符号34で示す破線は、電源回路30による磁界の内、電流センサ180に影響を与える磁界を模式的に示したものである。電源回路30はスイッチング電源であって、スイッチングに伴って大きな電流が流れたり停止したりしており、それに伴って磁界が発生する。それらの磁界の内、図7に示す磁界34は電流センサ180の磁界検知方向と一致している。このような磁界は、紙面に素直な方向に流れる電流成分によって形成される。磁界34の方向は電流センサ180の近傍ではパワー基板24に対して垂直となっているので、電流センサ180の電流値検出値に影響を与えることになる。   A broken line indicated by reference numeral 34 schematically shows a magnetic field that affects the current sensor 180 in the magnetic field generated by the power supply circuit 30. The power supply circuit 30 is a switching power supply, and a large current flows or stops with switching, and a magnetic field is generated accordingly. Among these magnetic fields, the magnetic field 34 shown in FIG. 7 coincides with the magnetic field detection direction of the current sensor 180. Such a magnetic field is formed by a current component that flows in a straight direction on the paper surface. Since the direction of the magnetic field 34 is perpendicular to the power substrate 24 in the vicinity of the current sensor 180, the current value detection value of the current sensor 180 is affected.

一方、図8に示すように、パワー基板24に対して制御基板20を傾けて配置すると、電流センサ180の近傍における磁界34の方向は、パワー基板24の垂直方向に対して傾くようになる。その結果、電流センサ180の電流値検出への影響を低減させることができる。なお、図8では、パワー基板24に対する制御基板20の傾きがほぼ90度の場合を示しているが、90度以外の傾きでも、低減効果は得られる。   On the other hand, as shown in FIG. 8, when the control board 20 is inclined with respect to the power board 24, the direction of the magnetic field 34 in the vicinity of the current sensor 180 is inclined with respect to the vertical direction of the power board 24. As a result, the influence on the current value detection of the current sensor 180 can be reduced. FIG. 8 shows the case where the inclination of the control board 20 with respect to the power board 24 is approximately 90 degrees, but the reduction effect can be obtained even with an inclination other than 90 degrees.

なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。また、上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。   Note that the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired. Moreover, you may use each embodiment mentioned above individually or in combination. This is because the effects of the respective embodiments can be achieved independently or synergistically.

1:電力変換装置、20:制御基板、21:コネクタ、24:パワー基板、29,29U,29V,29W:電力配線パターン、30:電源回路、172:駆動制御回路、180:電流センサ、328:パワー半導体素子、329:パワーモジュール   1: power converter, 20: control board, 21: connector, 24: power board, 29, 29U, 29V, 29W: power wiring pattern, 30: power supply circuit, 172: drive control circuit, 180: current sensor, 328: Power semiconductor element, 329: Power module

Claims (5)

直流電力を交流電力に変換するパワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子の熱を放熱する放熱部材と、
前記パワー半導体素子が実装され、該パワー半導体素子からの主電流が流れる電力配線パターンが形成された第1の基板と、
前記第1の基板に対して分離して設けられ、前記パワー半導体素子を駆動制御する駆動制御回路と該駆動制御回路に電力を供給する電源回路とが実装される第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に架け渡されるようにそれぞれに接続され、前記駆動制御回路から前記パワー半導体素子へ制御信号を伝達する配線部材と、備え、
前記パワー半導体素子と前記駆動制御回路とは、前記配線部材を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている、電力変換装置。
A power semiconductor element that converts DC power to AC power;
A heat dissipating member that dissipates heat of the power semiconductor element;
A first substrate on which the power semiconductor element is mounted and a power wiring pattern through which a main current from the power semiconductor element flows is formed;
A second substrate provided separately from the first substrate and mounted with a drive control circuit for driving and controlling the power semiconductor element and a power supply circuit for supplying power to the drive control circuit;
A wiring member connected to each of the first substrate and the second substrate so as to be bridged between the first substrate and the second substrate, and transmitting a control signal from the drive control circuit to the power semiconductor element;
The power conversion device, wherein the power semiconductor element and the drive control circuit are respectively disposed at positions facing each other with the wiring member interposed therebetween.
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記配線部材を介して接続された前記第1および第2の基板は、前記第1の基板の一辺と前記第2の基板の一辺とが対向するように配置され、
前記第1の基板に設けられた前記パワー半導体素子と前記電力配線パターンは、前記第1の基板の一辺の延在方向に並設され、
前記第2の基板に設けられた前記電源回路および前記駆動制御回路は、前記電源回路が前記電力配線パターンと対向するように、前記第2の基板の一辺の延在方向に並設される、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The first and second substrates connected via the wiring member are arranged so that one side of the first substrate and one side of the second substrate face each other.
The power semiconductor element and the power wiring pattern provided on the first substrate are juxtaposed in the extending direction of one side of the first substrate,
The power supply circuit and the drive control circuit provided on the second substrate are juxtaposed in the extending direction of one side of the second substrate so that the power supply circuit faces the power wiring pattern. Power conversion device.
請求項1または2に記載の電力変換装置において、
前記第2の基板の基板面が前記第1の基板の基板面に対して傾くように、前記第1及び第2の基板は前記配線部材で接続されている、電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 2,
The power conversion device, wherein the first and second substrates are connected by the wiring member such that the substrate surface of the second substrate is inclined with respect to the substrate surface of the first substrate.
請求項3に記載の電力変換装置において、
前記第1の基板に実装されて、前記電力配線パターンを流れる電流により形成される磁界の前記第1の基板の基板面に垂直な成分を検知して電流を測定する電流センサを備える、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
Power conversion comprising a current sensor mounted on the first substrate and detecting a component of a magnetic field formed by a current flowing through the power wiring pattern perpendicular to the substrate surface of the first substrate to measure a current apparatus.
請求項3に記載の電力変換装置において、
前記第2の基板に実装される複数の回路部品に含まれる高背部品は、傾けて配置された前記第2の基板の、前記第1の基板側とは反対側の基板面に実装されている、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
The high-profile components included in the plurality of circuit components mounted on the second substrate are mounted on the substrate surface opposite to the first substrate side of the second substrate disposed at an angle. The power converter.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017153228A (en) * 2016-02-24 2017-08-31 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Inverter device
JP2017163756A (en) * 2016-03-10 2017-09-14 株式会社デンソー Power conversion device
JP2017169344A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 Power conversion device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06165526A (en) * 1992-11-27 1994-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inverter apparatus
JP2004264158A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Aichi Micro Intelligent Corp Current sensor for vehicle
JP2009212311A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Toyota Industries Corp Electronic device
JP2010165914A (en) * 2009-01-16 2010-07-29 Toshiba Carrier Corp Inverter device and method of manufacturing inverter device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06165526A (en) * 1992-11-27 1994-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inverter apparatus
JP2004264158A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Aichi Micro Intelligent Corp Current sensor for vehicle
JP2009212311A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Toyota Industries Corp Electronic device
JP2010165914A (en) * 2009-01-16 2010-07-29 Toshiba Carrier Corp Inverter device and method of manufacturing inverter device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017153228A (en) * 2016-02-24 2017-08-31 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Inverter device
JP2017163756A (en) * 2016-03-10 2017-09-14 株式会社デンソー Power conversion device
JP2017169344A (en) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 Power conversion device

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