JP2017085712A - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017085712A JP2017085712A JP2015209318A JP2015209318A JP2017085712A JP 2017085712 A JP2017085712 A JP 2017085712A JP 2015209318 A JP2015209318 A JP 2015209318A JP 2015209318 A JP2015209318 A JP 2015209318A JP 2017085712 A JP2017085712 A JP 2017085712A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor element
- control circuit
- region
- upper arm
- element group
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 167
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、複数の半導体素子と、該半導体素子の動作制御をする制御回路基板とを備える電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a plurality of semiconductor elements and a control circuit board that controls the operation of the semiconductor elements.
直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、複数の半導体素子と、該半導体素子の動作制御をする制御回路基板とを備えるものが知られている(下記特許文献1参照)。制御回路基板には、制御端子を介して半導体素子に電気接続した、複数の制御回路が形成されている。個々の制御回路によって、個々の半導体素子のスイッチング動作を制御している。これにより、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換している。
2. Description of the Related Art As a power conversion device that performs power conversion between DC power and AC power, a device that includes a plurality of semiconductor elements and a control circuit board that controls the operation of the semiconductor elements is known (see
上記制御回路には、上アーム側の半導体素子に接続した上アーム制御回路と、下アーム側の半導体素子に接続した下アーム制御回路とがある。上記電力変換装置では、全ての上アーム制御回路を、所定方向(配列方向)に一列に配列している(図13参照)。同様に、全ての下アーム制御回路を上記配列方向に一列に配列している。上アーム制御回路と下アーム制御回路とは、制御回路基板の厚さ方向と配列方向との双方に直交する幅方向において、互いに隣り合っている。 The control circuit includes an upper arm control circuit connected to a semiconductor element on the upper arm side and a lower arm control circuit connected to a semiconductor element on the lower arm side. In the power converter, all upper arm control circuits are arranged in a line in a predetermined direction (arrangement direction) (see FIG. 13). Similarly, all the lower arm control circuits are arranged in a line in the arrangement direction. The upper arm control circuit and the lower arm control circuit are adjacent to each other in the width direction orthogonal to both the thickness direction and the arrangement direction of the control circuit board.
後述するように、上アーム半導体素子は、オンしたときに、制御端子の電位が数百V程度まで上昇することがある。そのため、上記配列方向に隣り合う2つの上アーム制御回路の間には、充分に長い絶縁距離を設ける必要がある。 As will be described later, when the upper arm semiconductor element is turned on, the potential of the control terminal may rise to about several hundred volts. Therefore, it is necessary to provide a sufficiently long insulation distance between the two upper arm control circuits adjacent in the arrangement direction.
また、上記下アーム半導体素子は、オンしたときに、制御端子の電位が十数V程度までしか上昇しない。そのため、配列方向に隣り合う2つの下アーム制御回路の間には、特に長い絶縁距離を設ける必要はなく、2つの下アーム制御回路は接近させることができる。 Further, when the lower arm semiconductor element is turned on, the potential of the control terminal rises only to about several tens of volts. Therefore, it is not necessary to provide a particularly long insulation distance between two lower arm control circuits adjacent in the arrangement direction, and the two lower arm control circuits can be brought close to each other.
しかしながら、上記電力変換装置は、制御回路基板を小型化しにくいという問題がある。すなわち、上述したように、上記電力変換装置では、全ての上アーム制御回路を配列方向に一列に配列してある。また、配列方向に隣り合う2つの上アーム制御回路の間には、充分に長い絶縁距離を設ける必要がある。そのため、上記構成にすると、2つの上アーム制御回路間の絶縁距離が配列方向に累積してしまい、制御回路基板の配列方向長さが長くなってしまう。したがって、制御回路基板を小型化しにくい。 However, the power conversion device has a problem that it is difficult to reduce the size of the control circuit board. That is, as described above, in the power converter, all the upper arm control circuits are arranged in a line in the arrangement direction. Further, it is necessary to provide a sufficiently long insulation distance between two upper arm control circuits adjacent in the arrangement direction. Therefore, with the above configuration, the insulation distance between the two upper arm control circuits is accumulated in the arrangement direction, and the arrangement direction length of the control circuit board becomes long. Therefore, it is difficult to reduce the size of the control circuit board.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、制御回路基板を小型化できる電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of downsizing a control circuit board.
本発明の一態様は、複数の半導体素子(20)と、
該半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路基板(3)とを備え、
該制御回路基板には、制御端子(22)を介して上記半導体素子に電気接続した複数の制御回路(4)が形成され、個々の該制御回路によって個々の上記半導体素子のスイッチング動作を制御しており、
上記複数の制御回路は少なくとも2列に配列しており、上記制御回路基板は、上記制御回路の列(41)がそれぞれ形成された第1領域(A1)と第2領域(A2)とに区画され、上記第1領域と上記第2領域とは、上記制御回路の配列方向と上記制御回路基板の厚さ方向との双方に直交する幅方向において互いに隣り合っており、
上記制御回路には、上アーム側の上記半導体素子に接続した上アーム制御回路(4u)と、下アーム側の上記半導体素子に接続した下アーム制御回路(4d)とがあり、上記第1領域と上記第2領域とのそれぞれに、複数の上記上アーム制御回路が上記配列方向に互いに隣り合うように形成されると共に、複数の上記下アーム制御回路が上記配列方向に互いに隣り合うように形成されている、電力変換装置(1)にある。
One embodiment of the present invention includes a plurality of semiconductor elements (20),
A control circuit board (3) for controlling the switching operation of the semiconductor element,
The control circuit board is formed with a plurality of control circuits (4) electrically connected to the semiconductor elements via control terminals (22), and the switching operations of the individual semiconductor elements are controlled by the individual control circuits. And
The plurality of control circuits are arranged in at least two rows, and the control circuit board is divided into a first region (A1) and a second region (A2) in which the control circuit row (41) is formed. The first region and the second region are adjacent to each other in the width direction orthogonal to both the arrangement direction of the control circuits and the thickness direction of the control circuit board,
The control circuit includes an upper arm control circuit (4u) connected to the semiconductor element on the upper arm side, and a lower arm control circuit (4d) connected to the semiconductor element on the lower arm side, and the first region And a plurality of upper arm control circuits are formed adjacent to each other in the arrangement direction, and a plurality of lower arm control circuits are formed adjacent to each other in the arrangement direction. Is in the power converter (1).
上記電力変換装置においては、上記第1領域と上記第2領域とのそれぞれに、複数の上アーム制御回路を配列方向に互いに隣り合うように形成してあると共に、複数の下アーム制御回路を配列方向に互いに隣り合うように形成してある。
そのため、制御回路基板を小型化できる。すなわち、上記構成にすると、上アーム制御回路が、第1領域と第2領域とに分けて配されるため、全ての上アーム制御回路が一列に配列しなくなる。そのため、2つの上アーム制御回路間の絶縁距離が配列方向に累積することを抑制できる。したがって、制御回路基板の配列方向長さを短くすることができ、制御回路基板を小型化できる。
In the power converter, a plurality of upper arm control circuits are formed adjacent to each other in the arrangement direction in each of the first region and the second region, and a plurality of lower arm control circuits are arranged. They are formed adjacent to each other in the direction.
Therefore, the control circuit board can be reduced in size. That is, with the above configuration, the upper arm control circuit is divided into the first region and the second region, so that all the upper arm control circuits are not arranged in a line. Therefore, it is possible to suppress the insulation distance between the two upper arm control circuits from accumulating in the arrangement direction. Therefore, the length of the control circuit board in the arrangement direction can be shortened, and the control circuit board can be downsized.
以上のごとく、上記態様によれば、制御回路基板を小型化できる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As mentioned above, according to the said aspect, the power converter device which can reduce a control circuit board in size can be provided.
In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.
上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車に搭載するための、車載用電力変換装置とすることができる。 The said power converter device can be used as the vehicle-mounted power converter device mounted in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
(実施形態1)
上記電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。図2、図3に示すごとく、本形態の電力変換装置1は、複数の半導体素子20と、該半導体素子20のスイッチング動作を制御する制御回路基板3とを備える。
図1に示すごとく、制御回路基板3には、制御端子22を介して半導体素子20に電気接続した複数の制御回路4が形成されている。個々の制御回路4によって個々の半導体素子20のスイッチング動作を制御している。
(Embodiment 1)
An embodiment according to the power conversion device will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2 and 3, the
As shown in FIG. 1, a plurality of
複数の制御回路4は2列に配列している。制御回路基板3は、制御回路4の列41がそれぞれ形成された第1領域A1と第2領域A2とに区画されている。第1領域A1と第2領域A2とは、制御回路4の配列方向(X方向)と制御回路基板3の厚さ方向(Z方向)との双方に直交する幅方向(Y方向)において互いに隣り合っている。
The plurality of
制御回路4には、上アーム側の半導体素子20u(図4参照)に接続した上アーム制御回路4uと、下アーム側の半導体素子20dに接続した下アーム制御回路4dとがある。第1領域A1と第2領域A2とのそれぞれに、複数の上アーム制御回路4uをX方向に互いに隣り合うように形成してあると共に、複数の下アーム制御回路4dをX方向に互いに隣り合うように形成してある。
The
図2、図3に示すごとく、半導体素子20は、半導体モジュール2の本体部21に内蔵されている。この本体部21から上記制御端子22が突出し、制御回路4に接続している。また、図2に示すごとく、本形態では、半導体モジュール2と冷却管12とを積層して、積層体10を構成してある。積層体10の積層方向は、上記配列方向(X方向)と一致している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本形態の電力変換装置1は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図4に示すごとく、本形態では、半導体素子20としてIGBT素子を用いている。個々の半導体素子20は、正側バスバー6p又は負側バスバー6nに電気接続している。また、電力変換装置1は、昇圧用のリアクトル72と、平滑用のコンデンサ71とを備える。
The
図4に示すごとく、電力変換装置1は、第1半導体素子群5aと第2半導体素子群5bとを有する。第1半導体素子群5aは、複数の上アーム半導体素子20uと複数の下アーム半導体素子20dとからなり、第1交流負荷8aに接続している。第2半導体素子群5bは、複数の上アーム半導体素子20uと複数の下アーム半導体素子20dとからなり、第2交流負荷8bに接続している。これらの半導体素子群5a,5bは、それぞれインバータ回路101,102を構成している。
As shown in FIG. 4, the
また、図4に示すごとく、上アーム半導体素子20uと下アーム半導体20dとによって、昇圧回路103を構成する第3半導体素子群5cが形成されている。本形態では、第3半導体素子群5cに含まれる半導体素子20をスイッチング動作させることにより、直流電源81の電圧を昇圧している。また、昇圧後の直流電圧を、コンデンサ71によって平滑化している。そして、第1半導体素子群5a又は第2半導体素子群5bに含まれる半導体素子20をスイッチング動作させることにより、昇圧後の直流電力を交流電力に変換している。これにより、交流負荷8(三相交流モータ)を駆動し、上記車両を走行させている。
As shown in FIG. 4, the upper
図3に示すごとく、半導体モジュール2は、上記本体部21から突出したパワー端子23を備える。パワー端子23には、正側バスバー6p(図4参照)に接続する正極端子23pと、負側バスバー6nに接続する負極端子23nと、交流負荷8に接続する交流端子23cとがある。
As shown in FIG. 3, the
図2に示すごとく、積層体10はケース17内に配されている。X方向に隣り合う複数の冷却管12は、Y方向における両端にて、連結管16によって連結されている。また、複数の冷却管12のうち、X方向における一端に位置する端部冷却管12aには、冷媒15を導入するための導入管13と、冷媒15を導出するための導出管14とが形成されている。冷媒15を導入管13から導入すると、冷媒15は連結管16を通って全ての冷却管12内を流れ、導出管14から導出する。これにより、半導体モジュール2を冷却している。
As shown in FIG. 2, the
また、積層体10とケース17の壁部170との間には、加圧部材18(板ばね)が配されている。この加圧部材18によって、積層体10をコンデンサ71に向けて加圧している。これにより、冷却管12と半導体モジュール2との接触圧を確保しつつ、積層体10をケース17内に固定している。
Further, a pressure member 18 (leaf spring) is disposed between the laminate 10 and the
図1に示すごとく、制御回路基板3には、制御回路4に電力を供給するための電源回路31が形成されている。また、上述したように、制御回路4には、上アーム半導体素子20u(図2参照)に接続する上アーム制御回路4uと、下アーム半導体素子20dに接続する下アーム制御回路4dとがある。第1領域A1と第2領域A2とのそれぞれに、X方向に互いに隣り合う複数の上アーム制御回路4uと、X方向に互いに隣り合う複数の下アーム制御回路4dとが形成されている。
As shown in FIG. 1, a
X方向に隣り合う2つの上アーム制御回路4uの間には、相対的に幅が広い絶縁領域(幅広絶縁領域48)が形成されている。上アーム制御回路4uと下アーム制御回路4dとの間にも、幅広絶縁領域48が形成されている。また、X方向に隣り合う2つの下アーム制御回路4dの間には、幅広絶縁領域48よりも幅が狭い絶縁領域(幅狭絶縁領域49)が形成されている。
A relatively wide insulating region (wide insulating region 48) is formed between two upper
上述したように、本形態では、複数の半導体素子20によって、第1半導体素子群5aと第2半導体素子群5bとを形成してある。図1に示すごとく、第1半導体素子群5aに接続した全ての上アーム制御回路4uaと、第2半導体素子群5bに接続した全ての下アーム制御回路4dbとが第1領域A1に形成されている。また、第1半導体素子群5aに接続した全ての下アーム制御回路4daと、第2半導体素子群5bに接続した全ての上アーム制御回路4ubとが第2領域A2に形成されている。
As described above, in this embodiment, the plurality of
又、図1に示すごとく、制御回路基板3には、第1電源回路31aと第2電源回路31bとの2個の電源回路31が形成されている。これらの電源回路31a,31bは、第1領域A1と第2領域A2との間に形成されている。第1電源回路31aは、第1半導体素子群5a用の制御回路4ua,4daに電力を供給している。また、他方の電源回路31bは、第2半導体素子群5b用の制御回路4ub,4db、及び第3半導体素子群5c用の制御回路4uc,4dcに電力を供給している。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すごとく、第1領域A1と第2領域A2との2つの領域Aのうち、一方の領域Aに、同一の電源回路31に接続した全ての上アーム制御回路4uが形成され、他方の領域Aに、上記同一の電源回路31に接続した全ての下アーム制御回路4uが形成されている。例えば、第1領域A1に、第1電源回路31aに接続した全ての上アーム制御回路4uaが形成され、第2領域A2に、第1電源回路31aに接続した全ての下アーム制御回路4daが形成されている。また、第1領域A1に、第2電源回路31bに接続した全ての下アーム制御回路4db,4dcが形成され、第2領域A2に、第2電源回路31bに接続した全ての上アーム制御回路4ub,4ucが形成されている。
As shown in FIG. 1, all upper
次に、X方向に隣り合う2つの上アーム制御回路4u間に幅広絶縁領域48を形成する必要がある理由について説明する。図6に示すごとく、上アーム半導体素子20uと下アーム半導体素子20dとは直列に接続されている。また、2つの上アーム半導体素子20ux,20uyは隣り合っており、2つの下アーム半導体素子20dx,20dyは隣り合っている。
Next, the reason why it is necessary to form the wide
ここで、一方のレグ9xに含まれる上アーム半導体素子20uxがオンになり、下アーム半導体素子20dxがオフなると共に、他方のレグ9yに含まれる上アーム半導体素子20uyがオフになり、下アーム半導体素子20dyがオンになった状態を考える。半導体素子20のゲート端子22gは、エミッタ端子Eを基準にして、電圧が加えられる。すなわち、エミッタ端子Eに対して例えば十数V高い電圧を加えると、半導体素子20はオンになる。
Here,
一方の上アーム半導体素子20uxがオンになると、エミッタ端子Eは正側バスバー6pと略同じ電位になる。そのため、このエミッタ端子Eの電位は、例えば200V程度になる。したがって、一方の上アーム半導体素子20uxのゲート端子22gの電位は、200Vにオン電圧(10数V)を加えた値になる。また、他方の上アーム半導体素子20uyはオフしているため、他方の上アーム半導体素子20uyのゲート端子22gの電位は殆ど0Vである。したがって、これらのゲート端子22g間に200V以上の電圧が発生することになる。したがって、上アーム半導体素子20のゲート端子22gに接続する制御回路4(上アーム制御回路4a)は、隣の上アーム制御回路4aと充分に絶縁する必要があり、幅広絶縁領域48を形成する必要が生じる。
When one of the upper
また、他方の下アーム半導体素子20dyがオンすると、エミッタ端子Eは、負側バスバー6nと同じ電位、すなわちGND電位になる。そのため、下アーム半導体素子20dyのゲート端子22gの電位は、オン電圧、すなわち10数V程度しか上昇しない。また、隣の下アーム半導体素子20dxはオフしているため、この下アーム半導体素子20dxのゲート端子22gの電位は、殆ど0Vである。したがって、隣り合う下アーム半導体素子20のゲート端子22g間には、最大でも10数V程度しか電圧が加わらない。したがって、下アーム半導体素子20のゲート端子22gに接続する制御回路4(下アーム制御回路4d)は、隣の下アーム制御回路4dとの間に、幅狭絶縁領域49を設ければ足りる。
Further, when the other of the lower
次に、制御回路基板3の構成について説明する。図5に示すごとく、制御回路基板3には、上述した制御回路4と電源回路31との他に、低電位回路400が形成されている。低電位回路400と制御回路4との間には、絶縁用のフォトカプラ32が設けられている。また、制御回路4は、ゲートIC43と、温度検出回路44と、プリドライブ回路45と、短絡保護回路46と、過電流保護回路47とを備える。
Next, the configuration of the
ゲートIC43は、緊急時に半導体素子20を遮断するか否かの判断を行う。ECU91から送信された駆動信号は、フォトカプラ32を介してゲートIC43に入力され、その後、プリドライブ回路45に入力される。本形態では、プリドライブ回路45によって駆動電圧を増幅し、半導体素子20をスイッチング動作させている。また、短絡保護回路46及び過電流保護回路47は、半導体素子20のセンスエミッタSEに接続している。センスエミッタSEから、エミッタ電流IEの一部を取り出して、短絡保護回路46及び過電流保護回路47によって検出している。半導体素子20が短絡した場合、短絡保護回路46がプリドライブ回路45を遮断する。また、過電流保護回路47が過電流を検出した場合、ゲートIC43が、半導体素子20のスイッチング動作を停止させる。また、温度検出回路44は、半導体モジュール2内の感温ダイオード29に接続している。温度検出回路44によって、半導体モジュール2が過熱していると判断した場合も、ゲートIC43が、半導体素子20のスイッチング動作を停止させる。
The
過電流を検出した場合等には、ゲートIC43からフェール信号が発生し、このフェール信号が、フォトカプラ32及び保持回路401を介してECU91に送信される。また、温度検出回路44から発生した温度信号は、フォトカプラ32及び温度信号I/F回路402を介して、ECU91に送信される。
When an overcurrent is detected, a fail signal is generated from the
次に、電源回路31について説明する。図7に示すごとく、電源回路31は、トランス310と、スイッチング回路311と、整流回路312と、平滑コンデンサ313とを備える。スイッチング回路311は、トランス310の一次コイル318に接続している。トランス310は、複数の二次コイル319を備える。個々の二次コイル319には、整流回路312及び平滑コンデンサ313が接続している。上アーム制御回路4uに電力を供給する二次コイル319は、U,V,W相、及び昇圧回路ごとに分かれている。これは、上述したように上アーム半導体素子20uのゲート端子22g間には高い電圧が発生するため、充分に絶縁分離できるようにするためである。また、下アーム制御回路4dに電力を供給する二次コイル319は、U,V,W相、及び昇圧回路について共通化されている。下アーム半導体素子20dのゲート端子22g間には高い電圧が発生しないため、下アーム制御回路4d用の二次コイル319は共通化できる。
Next, the
次に、本形態の作用効果について説明する。図1に示すごとく、本形態では、第1領域A1と第2領域A2とのそれぞれに、複数の上アーム制御回路4uをX方向に互いに隣り合うように形成してあると共に、複数の下アーム制御回路4dをX方向に互いに隣り合うように形成してある。
そのため、制御回路基板3を小型化できる。すなわち、上記構成にすると、上アーム制御回路4uが、第1領域A1と第2領域A2とに分けて配されるため、全ての上アーム制御回路4uが一列に配列しなくなる。そのため、2つの上アーム制御回路4u間の絶縁距離がX方向に累積することを抑制できる。したがって、制御回路基板3のX方向長さを短くすることができ、制御回路基板3を小型化できる。
Next, the effect of this form is demonstrated. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a plurality of upper
Therefore, the
仮に、図13に示すごとく、2つの領域A(A1,A2)のうち一方の領域A(第1領域A1)に、全ての上アーム制御回路4uを形成したとすると、全ての上アーム制御回路4uが一列に配列してしまう。そのため、そのため、上アーム制御回路4u間の絶縁距離WがX方向に累積し、制御回路基板3のX方向長さが長くなりやすい。したがって、制御回路基板3が大型化しやすくなる。これに対して、図1に示すごとく、本形態の構成を採用すれば、上アーム制御回路4uが一列に配列しなくなる。そのため、2つの上アーム制御回路4u間の絶縁距離WがX方向に累積することを抑制でき、制御回路基板3のX方向長さを短くすることができる。
If all upper
また、本形態では、図2、図4に示すごとく、複数の半導体素子20によって、第1半導体素子群5aと第2半導体素子群5bとを構成している。そして、図1に示すごとく、第1半導体素子群5aに接続した全ての上アーム制御回路4uaと、第2半導体素子群5bに接続した全ての下アーム制御回路4dbとを第1領域A1に形成し、第1半導体素子群5aに接続した全ての下アーム制御回路4daと、第2半導体素子群5bに接続した全ての上アーム制御回路4ubとを第2領域A2に形成してある。
このようにすると、同一の半導体素子群5に接続する全ての上アーム制御回路4uをY方向における同じ側にまとめて形成しているため、これらの上アーム制御回路4uの配置レイアウトを簡素化できる。同様に、同一の半導体素子群5に接続する全ての下アーム制御回路4dをY方向における同じ側にまとめて形成しているため、これらの下アーム制御回路4dの配置レイアウトを簡素化できる。
Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the first
In this way, since all the upper
また、図1に示すごとく、本形態では、第1領域A1と第2領域A2との2つの領域Aのうち、一方の領域Aに、同一の電源回路31に接続した全ての上アーム制御回路4uを形成し、他方の領域Aに、上記同一の電源回路31に接続した全ての下アーム制御回路4dを形成してある。
そのため、制御回路基板3のレイアウトを簡素にすることができる。すなわち、上述しように、電源回路31に含まれるトランス310は、上アーム制御回路4uに接続する二次コイル319uを相ごとに分ける必要があり(図7参照)、下アーム制御回路4dに接続する二次コイル319dは共通化できる。そのため、同一の電源回路31に接続する全ての下アーム制御回路4dを、まとめて同じ領域Aに形成すれば、下アーム制御回路4dを、共通化された二次コイル319dに容易に接続することが可能になる。同様に、同一の電源回路31に接続する全ての上アーム制御回路4uを、まとめて同じ領域Aに形成すれば、個々の上アーム制御回路4uを、上アーム用の二次コイル319uに接続しやすい。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, all upper arm control circuits connected to the same
Therefore, the layout of the
以上のごとく、本形態によれば、制御回路基板を小型化できる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a power conversion device that can reduce the size of the control circuit board.
なお、本形態では、図3、図4に示すごとく、1個の半導体モジュール2に1個の半導体素子20を内蔵しているが、本発明はこれに限るものではなく、1個の半導体モジュール2に2個以上の半導体素子20を内蔵していてもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, one
(実施形態2)
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態1と同様の構成要素等を表す。
(Embodiment 2)
In the following embodiments, the same reference numerals used in the drawings among the reference numerals used in the drawings represent the same constituent elements as those in the first embodiment unless otherwise indicated.
本形態は、半導体素子20の数を変更した例である。図9に示すごとく、本形態では、実施形態1と同様に、第1半導体素子群5aと、第2半導体素子群5bと、第3半導体素子群5cとが形成されている。第1半導体素子群5aを構成する半導体素子20の総数(12個)は、第2半導体素子群5bを構成する半導体素子20の数(6個)と、第3半導体素子群5cを構成する半導体素子20の数(2個)との和(8個)よりも多い。
This embodiment is an example in which the number of
第1半導体素子群5aでは、2個の半導体素子20を互いに並列接続してある。これにより、交流負荷8aに多くの電流を流せるようにしている。
In the first
図8に示すごとく、第1半導体素子群5a用の上アーム制御回路4uaは、X方向に隣り合う2列の制御端子22を介して、2個の上アーム半導体素子20uに接続している。
As shown in FIG. 8, the
本形態では、第1領域A1に、第1半導体素子群5aに接続する上アーム制御回路4uaを形成してある。また、第2領域A2に、第2半導体素子群5b及び第3半導体素子群5cに接続する上アーム制御回路4ub,4ucを形成してある。
このようにすると、制御回路基板3を小型化しやすい。すなわち、第1半導体素子群5a用の上アーム制御回路4uaのX方向長さL1は、他の上アーム制御回路4ub,4ucのX方向長さL2よりも長くなりやすい。したがって、仮に、第1領域A1に、第1半導体素子群5a用の上アーム制御回路4uaと、他の上アーム制御回路4ucとを形成したとすると、X方向長さが長くなりやすい第1半導体素子群5a用の上アーム制御回路4uaと、別の上アーム制御回路4ucを絶縁するための幅広絶縁領域48とが第1領域A1に形成されることになり、制御回路基板3のX方向長さが過度に長くなるおそれがある。これに対して、本形態のように、第1半導体素子群5a用の上アーム制御回路4uaを第1領域A1に形成し、他の上アーム制御回路4ub,4ucを第2領域A2に形成すれば、第1領域A1に形成される上アーム制御回路4uの数を減らすことができ、制御回路基板3のX方向長さを短くしやすくなる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
In this embodiment, the first region A1, is formed with
In this way, the
In addition, the same configuration and operational effects as those of the first embodiment are provided.
(実施形態3)
本形態は、制御端子22が制御回路基板3に接続する位置を変更した例である。図10に示すごとく、本形態では、X方向に互いに隣り合う2つの半導体素子20を、Y方向において互いにずれた位置に形成してある。
このようにすると、X方向に隣り合う2個の半導体素子20にそれぞれ接続する制御端子22間の距離L3を長くすることができる。そのため、幅広絶縁領域48のX方向長さを短くしやすい。したがって、制御回路基板3のX方向長さを短くすることができ、制御回路基板3をより小型化できる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the position where the
In this way, the distance L3 between the
In addition, the same configuration and operational effects as those of the first embodiment are provided.
(実施形態4)
本形態は、上アーム制御回路4uの配置位置を変更した例である。図11に示すごとく、本形態では、第1半導体素子群5a及び第2半導体素子群5bに接続する上アーム制御回路4ua,4ubを、それぞれ第1領域A1に形成し、下アーム制御回路4da,4dbを、それぞれ第2領域A2に形成してある。また、第3半導体素子群5cに接続する上アーム制御回路4ucを第2領域A2に形成し、下アーム制御回路4dcを第1領域A1に形成してある。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(Embodiment 4)
In this embodiment, the arrangement position of the upper
In addition, the same configuration and operational effects as those of the first embodiment are provided.
(実施形態5)
本形態は、制御回路4の配置位置を変更した例である。図12に示すごとく、本形態では、第1領域A1に、第2半導体素子群5b用の上アーム制御回路4ubと、第3半導体素子群5c用の下アーム制御回路4dcと、第1半導体素子群5a用の下アーム制御回路4daとを形成してある。また、第2領域A2に、第1半導体素子群5a用の上アーム制御回路4uaと、第3半導体素子群5c用の上アーム制御回路4ucと、第2半導体素子群5b用の下アーム制御回路4dbとを形成してある。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(Embodiment 5)
In this embodiment, the arrangement position of the
In addition, the same configuration and operational effects as those of the first embodiment are provided.
1 電力変換装置
20 半導体素子
3 制御回路基板
4 制御回路
4u 上アーム制御回路
4d 下アーム制御回路
A1 第1領域
A2 第2領域
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路基板(3)とを備え、
該制御回路基板には、制御端子(22)を介して上記半導体素子に電気接続した複数の制御回路(4)が形成され、個々の該制御回路によって個々の上記半導体素子のスイッチング動作を制御しており、
上記複数の制御回路は少なくとも2列に配列しており、上記制御回路基板は、上記制御回路の列(41)がそれぞれ形成された第1領域(A1)と第2領域(A2)とに区画され、上記第1領域と上記第2領域とは、上記制御回路の配列方向と上記制御回路基板の厚さ方向との双方に直交する幅方向において互いに隣り合っており、
上記制御回路には、上アーム側の上記半導体素子に接続した上アーム制御回路(4u)と、下アーム側の上記半導体素子に接続した下アーム制御回路(4d)とがあり、上記第1領域と上記第2領域とのそれぞれに、複数の上記上アーム制御回路が上記配列方向に互いに隣り合うように形成されると共に、複数の上記下アーム制御回路が上記配列方向に互いに隣り合うように形成されている、電力変換装置(1)。 A plurality of semiconductor elements (20);
A control circuit board (3) for controlling the switching operation of the semiconductor element,
The control circuit board is formed with a plurality of control circuits (4) electrically connected to the semiconductor elements via control terminals (22), and the switching operations of the individual semiconductor elements are controlled by the individual control circuits. And
The plurality of control circuits are arranged in at least two rows, and the control circuit board is divided into a first region (A1) and a second region (A2) in which the control circuit row (41) is formed. The first region and the second region are adjacent to each other in the width direction orthogonal to both the arrangement direction of the control circuits and the thickness direction of the control circuit board,
The control circuit includes an upper arm control circuit (4u) connected to the semiconductor element on the upper arm side, and a lower arm control circuit (4d) connected to the semiconductor element on the lower arm side, and the first region And a plurality of upper arm control circuits are formed adjacent to each other in the arrangement direction, and a plurality of lower arm control circuits are formed adjacent to each other in the arrangement direction. A power conversion device (1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015209318A JP6451591B2 (en) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015209318A JP6451591B2 (en) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017085712A true JP2017085712A (en) | 2017-05-18 |
JP6451591B2 JP6451591B2 (en) | 2019-01-16 |
Family
ID=58712217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015209318A Active JP6451591B2 (en) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6451591B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010206932A (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Motor drive unit and electric vehicle |
JP2011155838A (en) * | 2011-05-19 | 2011-08-11 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power converter |
JP2012222847A (en) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Denso Corp | Electric power conversion system |
US20150364984A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Denso Corporation | Power supply apparatus for power converters |
-
2015
- 2015-10-23 JP JP2015209318A patent/JP6451591B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010206932A (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Motor drive unit and electric vehicle |
JP2012222847A (en) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Denso Corp | Electric power conversion system |
JP2011155838A (en) * | 2011-05-19 | 2011-08-11 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power converter |
US20150364984A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Denso Corporation | Power supply apparatus for power converters |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6451591B2 (en) | 2019-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9467086B2 (en) | Vehicle-mounted motor driving control board | |
JP6291899B2 (en) | Rotating electrical machine control device | |
JP2010200406A (en) | Semiconductor switching device | |
JP2009130967A (en) | Motor controller | |
JP5639978B2 (en) | Automotive power conversion control device | |
US20170005570A1 (en) | Power converter | |
US20150108844A1 (en) | Hybrid energy storage system | |
JP2012050265A (en) | Motor controller | |
CN107624217B (en) | Power conversion device | |
US20140055888A1 (en) | Power module and method of operating a power module | |
EP2843822B1 (en) | Inverter with power cell of dual structure | |
KR102117719B1 (en) | Power semiconductor circuit | |
JP6668937B2 (en) | Inverter control board | |
JP5241421B2 (en) | Power converter | |
JP3793700B2 (en) | Power converter | |
JP2009213214A (en) | Power drive power supply | |
US10164530B2 (en) | Boost chopper circuit including switching device circuit and backflow prevention diode circuit | |
JP6451591B2 (en) | Power converter | |
US11336188B2 (en) | Power conversion circuit | |
JP2010283934A (en) | Controller for three-phase ac motor | |
JP6432381B2 (en) | Power converter | |
JPWO2017216914A1 (en) | Power converter and power supply system | |
JP6440772B2 (en) | Power converter | |
JP6838297B2 (en) | Power converter | |
JP6499066B2 (en) | Semiconductor device, inverter circuit, drive device, vehicle, and elevator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180209 |
|
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: 20181113 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181126 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6451591 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |