JP2020010435A - Power conversion device - Google Patents

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恭士 中村
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Abstract

To downsize a substrate.SOLUTION: Provided is a power conversion device including: a first substrate on which a first electronic component that is operated at a first voltage is mounted; a second substrate on which a second electronic component that is operated at a second voltage higher than the first voltage is mounted on a first side in a first direction perpendicular to a surface of the first substrate; and an insulating element that is disposed between the first substrate and the second substrate in the first direction, that has one end electrically connected to the first substrate and the other end electrically connected to the second substrate, and that is operable as an element on a power conversion circuit.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、電力変換装置に関する。   The present disclosure relates to a power conversion device.

一の基板上に、高電圧回路領域及び低電圧回路領域並びに絶縁領域(基板内層を含め、導体を一切含まない領域)を設定する技術が知られている。   2. Description of the Related Art A technique for setting a high-voltage circuit region, a low-voltage circuit region, and an insulating region (a region that does not include any conductor, including an inner layer of a substrate) on one substrate is known.

特開2009−130967号公報JP 2009-130967 A

しかしながら、上記のような従来技術では、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間に絶縁領域を設定する必要があるので、インバータ駆動用の基板の小型化を図ることが難しい。インバータのパワーモジュールの小型化に対応して基板の小型化を図ることが有用である。   However, in the above-described related art, it is necessary to set an insulating region between the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region, and thus it is difficult to reduce the size of the substrate for driving the inverter. It is useful to reduce the size of the substrate in response to the reduction in the size of the inverter power module.

そこで、1つの側面では、本発明は、基板の小型化を図ることを目的とする。   Therefore, in one aspect, an object of the present invention is to reduce the size of a substrate.

1つの側面では、第1電圧で動作する第1電子部品が実装される第1基板と、
前記第1基板の表面に対して垂直な第1方向で第1側に、前記第1電圧より高い第2電圧で動作する第2電子部品が実装される第2基板と、
前記第1方向で前記第1基板と前記第2基板の間に、一端が前記第1基板に電気的に接続されかつ他端が前記第2基板に電気的に接続される絶縁素子であって、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子とを含む、電力変換装置が提供される。
In one aspect, a first substrate on which a first electronic component operating at a first voltage is mounted;
A second substrate on which a second electronic component operating at a second voltage higher than the first voltage is mounted on a first side in a first direction perpendicular to a surface of the first substrate;
An insulating element having one end electrically connected to the first substrate and the other end electrically connected to the second substrate between the first substrate and the second substrate in the first direction; And an insulation element operable as an element of the power conversion circuit.

1つの側面では、本発明によれば、基板の小型化を図ることが可能となる。   According to one aspect, according to the present invention, it is possible to reduce the size of a substrate.

インバータを含む電気回路の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an electric circuit including an inverter. インバータの制御系の構成例を示す図である。It is a figure showing the example of composition of the control system of an inverter. 実施例1によるインバータの制御系の基板実装態様を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a substrate mounting mode of a control system of the inverter according to the first embodiment. 第1比較例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a 1st comparative example. 第2比較例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a 2nd comparative example. 実施例2によるインバータの制御系の基板実装態様を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a substrate mounting mode of a control system of an inverter according to a second embodiment. 図6のラインA−Aに沿った断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view along the line AA in FIG. 6. 絶縁通信素子の組み付け前の状態(Z方向で離れた状態)を示す図である。It is a figure showing the state before assembly of the insulated communication element (state separated in the Z direction). 絶縁トランスの組み付け前の状態(Z方向で離れた状態)を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state before assembly of the insulating transformer (a state separated in the Z direction). 図7に示す断面視で、絶縁トランスの組み付け前の状態を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state before the insulating transformer is assembled in a cross-sectional view shown in FIG. 7.

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。   Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、インバータ4を含む電気回路1の一例を示す図である。電気回路1は、例えばモータ駆動用である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electric circuit 1 including an inverter 4. The electric circuit 1 is for driving a motor, for example.

電気回路1は、バッテリ2と、インバータ(電力変換装置の一例)4と、平滑コンデンサC1とを含む。インバータ4には、モータ5が電気的に接続される。モータ5は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータであってよい。本例では、モータ5は、3相交流モータである。平滑コンデンサC1は、バッテリ2の正極側と負極側との間に電気的に接続される。   The electric circuit 1 includes a battery 2, an inverter (an example of a power converter) 4, and a smoothing capacitor C1. The motor 4 is electrically connected to the inverter 4. The motor 5 may be a traveling motor used in a hybrid vehicle or an electric vehicle. In this example, the motor 5 is a three-phase AC motor. The smoothing capacitor C1 is electrically connected between the positive electrode side and the negative electrode side of the battery 2.

インバータ4は、複数のスイッチング素子Q1〜Q6を備える。スイッチング素子Q1〜Q6は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。ただし、IGBTに代えて、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field−Effect Transistor)のような他のスイッチング素子であってもよい。インバータ4は、スイッチング素子Q1〜Q6のそれぞれに対して並列にフリーホイールダイオードD1〜D6を備えてよい。   Inverter 4 includes a plurality of switching elements Q1 to Q6. Switching elements Q1 to Q6 are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). However, instead of the IGBT, another switching element such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) may be used. Inverter 4 may include freewheel diodes D1 to D6 in parallel with switching elements Q1 to Q6, respectively.

以下、インバータ4の制御系7について、いくつかの実施例を順に説明する。   Hereinafter, several embodiments of the control system 7 of the inverter 4 will be sequentially described.

<実施例1>
図2は、実施例1によるインバータ4の制御系7(電力変換回路)の構成例を示す図である。
<Example 1>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a control system 7 (power conversion circuit) of the inverter 4 according to the first embodiment.

インバータ4の制御系7は、パワーモジュール10と、高電圧系回路部20と、絶縁結合部30と、電源制御回路40と、モータ制御回路42とを含む。   The control system 7 of the inverter 4 includes a power module 10, a high voltage system circuit section 20, an insulating coupling section 30, a power supply control circuit 40, and a motor control circuit 42.

パワーモジュール10は、スイッチング素子Q1〜Q6やフリーホイールダイオードD1〜D6(図示せず)を含み、その他、温度センサ10cや過電流検出器10dを含んでよい。温度センサ10cは、パワーモジュール10の温度管理のために設けられる。過電流検出器10dは、パワーモジュール10における電流監視のために設けられる。   The power module 10 includes switching elements Q1 to Q6 and freewheel diodes D1 to D6 (not shown), and may further include a temperature sensor 10c and an overcurrent detector 10d. The temperature sensor 10c is provided for managing the temperature of the power module 10. The overcurrent detector 10d is provided for monitoring current in the power module 10.

高電圧系回路部20は、ドライバ20aと、診断回路20bとを含む。ドライバ20aは、スイッチング素子Q1〜Q6を駆動する回路である。具体的には、ドライバ20aは、モータ制御回路42からのオン/オフ信号に応じてスイッチング素子Q1〜Q6にゲート信号を与えることで、スイッチング素子Q1〜Q6をオン/オフさせる。ドライバ20aは、各相のアーム(上下のアーム)ごとに設けられてよい。診断回路20bは、温度センサ10cや過電流検出器10dからの情報に基づいて、パワーモジュール10の温度や過電流の有無を監視(診断)する。診断回路20bは、所定周期ごとに又は必要に応じて、診断結果をモータ制御回路42に供給する。診断回路20bは、各相のアームごとに設けられてよい。   The high voltage system circuit section 20 includes a driver 20a and a diagnostic circuit 20b. The driver 20a is a circuit that drives the switching elements Q1 to Q6. Specifically, the driver 20a turns on / off the switching elements Q1 to Q6 by giving a gate signal to the switching elements Q1 to Q6 in response to the on / off signal from the motor control circuit 42. The driver 20a may be provided for each phase arm (upper and lower arms). The diagnostic circuit 20b monitors (diagnoses) the temperature of the power module 10 and the presence or absence of an overcurrent based on information from the temperature sensor 10c and the overcurrent detector 10d. The diagnosis circuit 20b supplies a diagnosis result to the motor control circuit 42 at predetermined intervals or as needed. The diagnostic circuit 20b may be provided for each arm of each phase.

絶縁結合部30は、高電圧系回路部20と低電圧系のモータ制御回路42との間に設けられる。絶縁結合部30は、一端が高電圧系回路部20に電気的に接続され、他端がモータ制御回路42に電気的に接続され、当該一端と当該他端とが内部で電気的に絶縁される。絶縁結合部30は、絶縁型のトランス31(以下、「絶縁トランス31」と称する)と、絶縁型の通信素子32、33(以下、「絶縁通信素子32、33」と称する)とを含む。絶縁トランス31及び絶縁通信素子32、33は、各相のアームごとに設けられてよい。なお、絶縁トランス31及び絶縁通信素子32、33は、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子の一例である。   The insulating coupling section 30 is provided between the high voltage system circuit section 20 and the low voltage system motor control circuit 42. One end of the insulating coupling unit 30 is electrically connected to the high-voltage circuit unit 20, the other end is electrically connected to the motor control circuit 42, and the one end and the other end are electrically insulated internally. You. The insulating coupling unit 30 includes an insulation type transformer 31 (hereinafter, referred to as “insulation transformer 31”) and insulation type communication elements 32, 33 (hereinafter, referred to as “insulation communication elements 32, 33”). The insulation transformer 31 and the insulation communication elements 32 and 33 may be provided for each phase arm. Note that the insulating transformer 31 and the insulating communication elements 32 and 33 are examples of an insulating element that can operate as an element of a power conversion circuit.

絶縁トランス31は、電源制御回路40による制御下で、高電圧系回路部20に電力を供給する。絶縁通信素子32は、診断回路20bからの診断結果を表す信号をモータ制御回路42に伝達する。絶縁通信素子33は、モータ制御回路42からのオン/オフ信号をドライバ20aに伝達する。絶縁通信素子32、33は、高電圧系回路部20と低電圧系のモータ制御回路42との間を光学的に結合する絶縁素子(例えばフォトカプラ)であってもよいし、磁気的に結合する絶縁素子(例えば電磁誘導を利用する絶縁素子)であってもよい。なお、絶縁通信素子33は、ドライバ20aとともに絶縁型の駆動IC(Integrated Circuit)に組み込まれてもよい。すなわち、絶縁通信素子33は、ドライバ20aとともに絶縁ゲートドライバとして具現化されてもよい。   The insulating transformer 31 supplies power to the high-voltage circuit section 20 under the control of the power supply control circuit 40. The insulating communication element 32 transmits a signal indicating a diagnosis result from the diagnosis circuit 20b to the motor control circuit 42. The insulating communication element 33 transmits an on / off signal from the motor control circuit 42 to the driver 20a. The insulating communication elements 32 and 33 may be insulating elements (for example, photocouplers) that optically couple the high-voltage circuit unit 20 and the low-voltage motor control circuit 42, or may be magnetically coupled. (For example, an insulating element using electromagnetic induction). The insulated communication element 33 may be incorporated in an insulated drive IC (Integrated Circuit) together with the driver 20a. That is, the insulated communication element 33 may be embodied as an insulated gate driver together with the driver 20a.

電源制御回路40は、絶縁トランス31を駆動するトランジスタ(図示せず)を含む。図2に示す例では、電源制御回路40は、各相のアームごとのドライバ20aに対して共通である。電源制御回路40は、複数のドライバ20aに供給する電力を一括的に制御する。   Power supply control circuit 40 includes a transistor (not shown) for driving insulating transformer 31. In the example shown in FIG. 2, the power supply control circuit 40 is common to the driver 20a for each arm of each phase. The power supply control circuit 40 controls the power supplied to the plurality of drivers 20a collectively.

モータ制御回路42は、絶縁通信素子33及びドライバ20aを介してパワーモジュール10を制御することで、モータ5を制御する。モータ制御回路42は、例えばアクセル開度に応じた制御目標値に従ってオン/オフ信号を生成し、スイッチング素子Q1〜Q6をオン/オフさせる。   The motor control circuit 42 controls the motor 5 by controlling the power module 10 via the insulated communication element 33 and the driver 20a. The motor control circuit 42 generates an on / off signal in accordance with, for example, a control target value corresponding to the accelerator opening, and turns on / off the switching elements Q1 to Q6.

ここで、パワーモジュール10及び高電圧系回路部20は、モータ5の駆動時に発生する平滑コンデンサC1の両端電圧のような高電圧を扱う。扱う電圧は、例えば400V以上(第2電圧の一例)である。他方、電源制御回路40及びモータ制御回路42は、低電圧で動作する。例えば、電源制御回路40及びモータ制御回路42は、8V〜16V程度の電圧(第1電圧の一例)で動作する。絶縁結合部30は、このような高電圧系と低電圧系とを光学的又は磁気的に結合する機能を果たす。   Here, the power module 10 and the high-voltage circuit 20 handle a high voltage such as a voltage across the smoothing capacitor C1 generated when the motor 5 is driven. The voltage handled is, for example, 400 V or more (an example of the second voltage). On the other hand, the power supply control circuit 40 and the motor control circuit 42 operate at a low voltage. For example, the power supply control circuit 40 and the motor control circuit 42 operate at a voltage of about 8 V to 16 V (an example of a first voltage). The insulating coupling portion 30 has a function of optically or magnetically coupling such a high-voltage system and a low-voltage system.

図3は、本実施例によるインバータ4の制御系7の基板実装態様を示す概略断面図である。図3には、Z方向が示されている。Z方向は、基板71、72の厚み方向に対応する。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate mounting mode of the control system 7 of the inverter 4 according to the present embodiment. FIG. 3 shows the Z direction. The Z direction corresponds to the thickness direction of the substrates 71 and 72.

本実施例では、2枚の基板71、72(第1基板及び第2基板の一例)が使用される。基板71、72は、同一の外形であるが、異なる外形であってもよい。2枚の基板71、72は、Z方向に視て重なる態様で設けられる。2枚の基板71、72は、Z方向(第1方向の一例)に離間する。なお、基板72は、基板71のZ方向Z2側(第1側の一例)に位置する。   In this embodiment, two substrates 71 and 72 (an example of a first substrate and a second substrate) are used. The substrates 71 and 72 have the same outer shape, but may have different outer shapes. The two substrates 71 and 72 are provided so as to overlap when viewed in the Z direction. The two substrates 71 and 72 are separated from each other in the Z direction (an example of a first direction). The substrate 72 is located on the Z direction Z2 side (an example of a first side) of the substrate 71.

基板71には、低電圧系の電子部品が実装され、基板72には、高電圧系の電子部品が実装される。以下では、基板71を「低電圧系基板71」とも称し、基板72を「高電圧系基板72」とも称する。低電圧系基板71には、図2に示した電源制御回路40及びモータ制御回路42が実装される。例えば、図3に模式的に示す電子部品91A(第1電子部品の一例)は、電源制御回路40及びモータ制御回路42を形成する。高電圧系基板72には、図2に示した高電圧系回路部20が実装される。例えば、図3に模式的に示す電子部品91B(第2電子部品の一例)は、高電圧系回路部20を形成する。なお、パワーモジュール10は、Z方向に視て基板71、72に対して重なる態様で設けられる。例えば、パワーモジュール10は、遮蔽板(図示せず)を介して基板71、72のZ方向Z1側又はZ2側に設けられる。   A low-voltage electronic component is mounted on the substrate 71, and a high-voltage electronic component is mounted on the substrate 72. Hereinafter, the substrate 71 is also referred to as a “low-voltage substrate 71”, and the substrate 72 is also referred to as a “high-voltage substrate 72”. The power supply control circuit 40 and the motor control circuit 42 shown in FIG. 2 are mounted on the low-voltage board 71. For example, an electronic component 91A (an example of a first electronic component) schematically shown in FIG. 3 forms the power supply control circuit 40 and the motor control circuit 42. The high voltage system circuit section 20 shown in FIG. 2 is mounted on the high voltage system board 72. For example, an electronic component 91 </ b> B (an example of a second electronic component) schematically illustrated in FIG. 3 forms the high-voltage circuit unit 20. The power module 10 is provided so as to overlap the substrates 71 and 72 when viewed in the Z direction. For example, the power module 10 is provided on the Z1 side or the Z2 side of the substrates 71 and 72 in the Z direction via a shielding plate (not shown).

なお、低電圧系基板71及び高電圧系基板72は、例えば、ソリッドタイプの基板である。低電圧系基板71及び高電圧系基板72は、多層基板であってもよい。   The low-voltage board 71 and the high-voltage board 72 are, for example, solid type boards. The low-voltage board 71 and the high-voltage board 72 may be multilayer boards.

Z方向で低電圧系基板71及び高電圧系基板72の間には、絶縁結合部30が設けられる。なお、図3には、高電圧側と低電圧側との境界がラインL1で模式的に示される。   An insulating coupling part 30 is provided between the low-voltage board 71 and the high-voltage board 72 in the Z direction. In FIG. 3, the boundary between the high voltage side and the low voltage side is schematically shown by a line L1.

具体的には、絶縁トランス31は、図3に示すように、Z方向Z1側の端部の端子311が低電圧系基板71に電気的に接続されかつZ方向Z2側の端部の端子312が高電圧系基板72に電気的に接続される。端子311は、図3に示すように、低電圧系基板71のZ方向の貫通穴710を通って低電圧系基板71のZ方向Z1側に露出し、Z方向Z1側で低電圧系基板71上の電極(図示せず)に、半田90等により接合される。同様に、端子312は、図3に示すように、高電圧系基板72のZ方向の貫通穴720を通って高電圧系基板72のZ方向Z2側に露出し、Z方向Z2側で高電圧系基板72上の電極(図示せず)に、半田90等により接合される。なお、変形例では、端子311が低電圧系基板71のZ方向Z2側の表面で、低電圧系基板71上の電極(図示せず)に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴710は省略されてもよい。あるいは、端子312が高電圧系基板72のZ方向Z1側の表面で、高電圧系基板72の電極(図示せず)に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴720は省略されてもよい。   Specifically, as shown in FIG. 3, the insulating transformer 31 has a terminal 311 at an end on the Z1 side in the Z direction electrically connected to the low-voltage board 71 and a terminal 312 at an end on the Z2 side in the Z direction. Are electrically connected to the high voltage system substrate 72. As shown in FIG. 3, the terminal 311 is exposed on the Z-direction Z1 side of the low-voltage board 71 through the Z-direction through hole 710 of the low-voltage board 71, and the low-voltage board 71 is located on the Z-direction Z1 side. It is joined to an upper electrode (not shown) by solder 90 or the like. Similarly, as shown in FIG. 3, the terminal 312 is exposed to the Z-direction Z2 side of the high-voltage system board 72 through the Z-direction through hole 720 of the high-voltage system board 72, and the high-voltage An electrode (not shown) on the system board 72 is joined by solder 90 or the like. In a modification, the terminal 311 may be joined to an electrode (not shown) on the low-voltage substrate 71 on the surface of the low-voltage substrate 71 on the Z2 side by soldering or the like. In this case, the through hole 710 may be omitted. Alternatively, the terminal 312 may be joined to an electrode (not shown) of the high-voltage substrate 72 on the surface of the high-voltage substrate 72 on the Z direction Z1 side by soldering or the like. In this case, the through hole 720 may be omitted.

また、絶縁通信素子33は、図3に示すように、Z方向Z1側の端部の端子331が低電圧系基板71に電気的に接続されかつZ方向Z2側の端部の端子332が高電圧系基板72に電気的に接続される。端子331は、図3に示すように、低電圧系基板71のZ方向の貫通穴711を通って低電圧系基板71のZ方向Z1側に露出し、Z方向Z1側で低電圧系基板71上の電極(図示せず)に、半田90等により接合される。同様に、端子332は、図3に示すように、高電圧系基板72のZ方向の貫通穴721を通って高電圧系基板72のZ方向Z2側に露出し、Z方向Z2側で高電圧系基板72上の電極(図示せず)に、半田90等により接合される。なお、変形例では、端子331が低電圧系基板71のZ方向Z2側の表面で、低電圧系基板71上の電極(図示せず)に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴711は省略されてもよい。あるいは、端子332が高電圧系基板72のZ方向Z1側の表面で、高電圧系基板72の電極(図示せず)に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴721は省略されてもよい。   As shown in FIG. 3, the insulated communication element 33 has a terminal 331 at the end on the Z1 side Z1 electrically connected to the low-voltage board 71 and a terminal 332 at the end on the Z2 side Z direction high. It is electrically connected to voltage system board 72. As shown in FIG. 3, the terminal 331 is exposed to the Z-direction Z1 side of the low-voltage board 71 through the Z-direction through hole 711 of the low-voltage board 71, and the low-voltage board 71 is It is joined to an upper electrode (not shown) by solder 90 or the like. Similarly, the terminal 332 is exposed to the Z-direction Z2 side of the high-voltage system board 72 through the Z-direction through hole 721 of the high-voltage system board 72 as shown in FIG. An electrode (not shown) on the system board 72 is joined by solder 90 or the like. In the modification, the terminal 331 may be joined to an electrode (not shown) on the low-voltage substrate 71 on the surface of the low-voltage substrate 71 on the Z2 side by soldering or the like. In this case, the through hole 711 may be omitted. Alternatively, the terminal 332 may be joined to an electrode (not shown) of the high-voltage substrate 72 on the surface of the high-voltage substrate 72 on the Z direction Z1 side by soldering or the like. In this case, the through hole 721 may be omitted.

なお、絶縁通信素子32については、図示や説明をしないが、絶縁通信素子33と同様であってよい。   The insulating communication element 32 is not shown or described, but may be the same as the insulating communication element 33.

ここで、図4及び図5に示す第1比較例及び第2比較例と対比して、本実施例(図3に示す基板実装態様)の効果について説明する。   Here, the effect of this embodiment (the board mounting mode shown in FIG. 3) will be described in comparison with the first comparative example and the second comparative example shown in FIGS.

図4に示す第1比較例では、1枚の基板400が使用され、基板400上に、インバータの制御系を形成する電子部品410、412のすべて又は大部分が実装される。基板400は、図4に高電圧側と低電圧側との境界をラインL1で模式的に示すように、高電圧回路領域と低電圧回路領域とに区分され、高電圧回路領域及び低電圧回路領域の境界に、絶縁領域404が設けられる。絶縁領域404は、基板400の内層を含め、導体を一切含まない領域であり、高電圧回路領域と低電圧回路領域との間に延在し、両者を電気的に絶縁する機能を有する。絶縁領域404の幅は、必要な絶縁距離を確保できるように設定される。なお、絶縁トランス431及び絶縁通信素子433は、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間の絶縁領域404上に設けられる。   In the first comparative example shown in FIG. 4, one substrate 400 is used, and all or most of the electronic components 410 and 412 forming the control system of the inverter are mounted on the substrate 400. The substrate 400 is divided into a high-voltage circuit region and a low-voltage circuit region as schematically shown in FIG. 4 by a line L1 as a boundary between the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region. An insulating region 404 is provided at a boundary between the regions. The insulating region 404 is a region that does not include any conductors, including the inner layer of the substrate 400, extends between the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region, and has a function of electrically insulating both. The width of the insulating region 404 is set such that a required insulating distance can be secured. Note that the insulating transformer 431 and the insulating communication element 433 are provided on the insulating region 404 between the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region.

このような第1比較例では、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間に絶縁領域404を設定する必要があるので、基板400の小型化を図ることが難しい。   In the first comparative example, since it is necessary to set the insulating region 404 between the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region, it is difficult to reduce the size of the substrate 400.

ところで、パワーモジュール10は、基板71、72に積層される態様で設けられ、インバータ4は全体としてモジュール化される。従って、基板71、72のサイズがパワーモジュール10のサイズに対して過大となると、基板71、72のサイズに起因してインバータ4の体格が大きくなるという問題が生じる。   By the way, the power module 10 is provided so as to be stacked on the substrates 71 and 72, and the inverter 4 is modularized as a whole. Therefore, if the size of the substrates 71 and 72 is excessively large with respect to the size of the power module 10, there is a problem that the size of the inverter 4 becomes large due to the size of the substrates 71 and 72.

この点、第1比較例では、1枚の基板400だけを用いることと、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間に絶縁領域404を備えることと、に起因して、基板400のサイズがパワーモジュール10のサイズに対して過大となりやすい。   In this regard, in the first comparative example, the size of the substrate 400 is reduced due to the use of only one substrate 400 and the provision of the insulating region 404 between the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region. The size of the module 10 tends to be excessive.

これに対して、本実施例によれば、高電圧系と低電圧系のそれぞれに対応して2枚の基板71、72を用いるので、第1比較例に比べて基板外形サイズを容易に低減できる。また、本実施例によれば、基板71、72間をZ方向で離間させ、かつ、基板71、72間を絶縁結合部30で光学的又は磁気的に結合するので、絶縁領域が不要となり、第1比較例で生じる不都合を低減できる。すなわち、本実施例によれば、基板71、72のサイズがパワーモジュール10のサイズに対して過大となり難い。このようにして、本実施例によれば、インバータモジュールの小型化に対応して基板71、72の小型化を図ることが可能である。   On the other hand, according to the present embodiment, since the two substrates 71 and 72 are used corresponding to the high-voltage system and the low-voltage system, respectively, the outer size of the substrate is easily reduced as compared with the first comparative example. it can. Further, according to this embodiment, the substrates 71 and 72 are separated from each other in the Z direction, and the substrates 71 and 72 are optically or magnetically coupled by the insulating coupling portion 30. The inconvenience caused in the first comparative example can be reduced. That is, according to the present embodiment, the size of the substrates 71 and 72 does not easily become excessively large with respect to the size of the power module 10. Thus, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the substrates 71 and 72 in accordance with the reduction in the size of the inverter module.

なお、本実施例では、パワーモジュール10のサイズは、基板71、72の外形よりもわずかに小さくてよい。換言すると、基板71、72の外形は、パワーモジュール10の外形に応じて定まり、パワーモジュール10の外形に対して最小限に大きくなるように設定されてよい。   In this embodiment, the size of the power module 10 may be slightly smaller than the outer shapes of the substrates 71 and 72. In other words, the outer shapes of the boards 71 and 72 are determined according to the outer shape of the power module 10, and may be set to be at least as large as the outer shape of the power module 10.

図5に示す第2比較例では、Z方向に離間する2枚の基板501、502が使用され、基板501には、低電圧系の電子部品510が設けられ、基板502には、高電圧系の電子部品512が設けられる。基板502には、高電圧回路領域及び低電圧回路領域の境界に、絶縁領域504が設けられる。絶縁トランス531及び絶縁通信素子533は、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間の絶縁領域504上に設けられる。基板501、502間は、コネクタ540により電気的に接続される。なお、コネクタ540は、絶縁素子とは異なり、基板501、502間を絶縁できないため、絶縁領域504が必要となる。   In the second comparative example shown in FIG. 5, two substrates 501 and 502 separated from each other in the Z direction are used, and a low-voltage electronic component 510 is provided on the substrate 501. Electronic parts 512 are provided. An insulating region 504 is provided on the substrate 502 at the boundary between the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region. The insulating transformer 531 and the insulating communication element 533 are provided on the insulating region 504 between the high voltage circuit region and the low voltage circuit region. The boards 501 and 502 are electrically connected by a connector 540. Note that, unlike the insulating element, the connector 540 cannot insulate between the substrates 501 and 502, and therefore requires an insulating region 504.

このような第2比較例では、2枚の基板501、502を用いる分だけ、Z方向に視たときの基板外形サイズを低減できるが、絶縁領域504の面積及びコネクタ540の設置面積の分だけ、依然として基板501、502の小型化が阻まれる。また、図5に示す第2比較例では、コネクタ540を利用するため、部品点数も多くなる。   In the second comparative example, the outer size of the board when viewed in the Z direction can be reduced by the use of the two boards 501 and 502, but only by the area of the insulating region 504 and the installation area of the connector 540. However, miniaturization of the substrates 501 and 502 is still hindered. In the second comparative example shown in FIG. 5, since the connector 540 is used, the number of components increases.

これに対して、本実施例によれば、基板71、72間を絶縁結合部30で光学的又は磁気的に結合するので、絶縁領域やコネクタが不要となり、第2比較例で生じる不都合を低減できる。すなわち、基板71、72のサイズがパワーモジュール10のサイズに対して過大となり難い。このようにして、本実施例によれば、インバータモジュールの小型化に対応して基板71、72の小型化を図ることが可能である。   On the other hand, according to the present embodiment, since the substrate 71 and 72 are optically or magnetically coupled by the insulating coupling portion 30, an insulating region and a connector are not required, and the inconvenience caused in the second comparative example is reduced. it can. That is, the size of the substrates 71 and 72 is unlikely to be too large with respect to the size of the power module 10. Thus, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the substrates 71 and 72 in accordance with the reduction in the size of the inverter module.

<実施例2>
次に、図6以降を参照して、実施例2について説明する。実施例2は、上述した実施例1に対して、絶縁結合部30の実装態様が異なる。以下では、上述した実施例1と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。
<Example 2>
Second Embodiment Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in the mounting mode of the insulating coupling unit 30. In the following, components that may be the same as those in the above-described first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図6は、実施例2によるインバータ4の制御系7の基板実装態様を示す概略断面図である。図7は、図6のラインA−Aに沿った断面図である。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a substrate mounting mode of the control system 7 of the inverter 4 according to the second embodiment. FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG.

実施例2では、Z方向で低電圧系基板71及び高電圧系基板72の間には、絶縁結合部30Aが設けられる。   In the second embodiment, an insulating coupling portion 30A is provided between the low-voltage board 71 and the high-voltage board 72 in the Z direction.

具体的には、絶縁トランス34は、図6に示すように、Z方向Z1側の端部の端子311Aが低電圧系基板71に電気的に接続されかつZ方向Z2側の端部の端子312Aが高電圧系基板72に電気的に接続される。端子311Aは、図6に示すように、低電圧系基板71のZ方向Z2側の表面で、低電圧系基板71上の電極(図示せず)に、導電性の板ばね92(弾性部材の一例)を介して電気的に接続される。同様に、端子312Aは、図6に示すように、端子312Aが高電圧系基板72のZ方向Z1側の表面で、高電圧系基板72の電極(図示せず)に、導電性の板ばね93(弾性部材の一例)を介して電気的に接続される。   Specifically, as shown in FIG. 6, the insulating transformer 34 has a terminal 311A at the end on the Z1 side Z1 electrically connected to the low-voltage board 71 and a terminal 312A at the end on the Z2 side Z2. Are electrically connected to the high voltage system substrate 72. As shown in FIG. 6, the terminal 311A is connected to an electrode (not shown) on the low-voltage substrate 71 on the surface of the low-voltage substrate 71 on the Z direction Z2 side by a conductive leaf spring 92 (of an elastic member). Electrically connected via an example). Similarly, as shown in FIG. 6, the terminal 312A is connected to an electrode (not shown) of the high-voltage board 72 on the surface of the high-voltage board 72 on the Z direction Z1 side. They are electrically connected via 93 (an example of an elastic member).

なお、端子311Aと板ばね92とは溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。同様に、端子312Aと板ばね93とは溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。板ばね92は、低電圧系基板71の電極(図示せず)に溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。同様に、板ばね93は、高電圧系基板72の溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。   Note that the terminal 311A and the leaf spring 92 may be joined by welding, a conductive adhesive, or the like. Similarly, the terminal 312A and the leaf spring 93 may be joined by welding, a conductive adhesive, or the like. The leaf spring 92 may be joined to an electrode (not shown) of the low-voltage board 71 by welding, a conductive adhesive, or the like. Similarly, the leaf spring 93 may be joined to the high-voltage board 72 by welding, a conductive adhesive, or the like.

本実施例では、一例として、絶縁トランス34は、図6及び図7に示すように、E字型のコア341、342をZ方向に対向させた形態であり、コア341には、ボビン343まわりに一次側の巻き線345が巻回され、コア342には、ボビン344まわりに二次側の巻き線346が巻回されている。なお、変形例では、絶縁トランス34は、I字型のコアのような他の形態のコアを備えてもよい。   In the present embodiment, as an example, the insulating transformer 34 has a form in which E-shaped cores 341 and 342 are opposed to each other in the Z direction as shown in FIGS. A primary winding 345 is wound around the core 342, and a secondary winding 346 is wound around the bobbin 344 around the core 342. Note that, in a modification, the insulating transformer 34 may include another type of core such as an I-shaped core.

巻き線345の両端は、端子311Aに電気的に接続されてもよいし、端子311A自体を形成してもよい。同様に、巻き線346の両端は、端子312Aに電気的に接続されてもよいし、端子312A自体を形成してもよい。なお、絶縁トランス34は、センタータップ(図示せず)を備えてもよく、この場合、センタータップからの配線が設けられる。   Both ends of the winding 345 may be electrically connected to the terminal 311A, or the terminal 311A itself may be formed. Similarly, both ends of the winding 346 may be electrically connected to the terminal 312A, or the terminal 312A itself may be formed. The insulating transformer 34 may include a center tap (not shown), and in this case, wiring from the center tap is provided.

また、絶縁通信素子36は、図6に示すように、Z方向Z1側の端部の端子331Aが低電圧系基板71に電気的に接続されかつZ方向Z2側の端部の端子332Aが高電圧系基板72に電気的に接続される。端子331Aは、図6に示すように、ボンディングワイヤ601を介して導電性の板ばね94(弾性部材の一例)に電気的に接続され、板ばね94は、低電圧系基板71のZ方向Z2側の表面で、低電圧系基板71上の電極(図示せず)に電気的に接続される。同様に、端子332Aは、ボンディングワイヤ602を介して導電性の板ばね95(弾性部材の一例)に電気的に接続され、板ばね95は、高電圧系基板72のZ方向Z1側の表面で、高電圧系基板72の電極(図示せず)に電気的に接続される。   As shown in FIG. 6, the insulated communication element 36 has the terminal 331A at the end on the Z1 side in the Z direction electrically connected to the low-voltage board 71 and the terminal 332A on the end on the Z2 side in the Z direction has a high terminal. It is electrically connected to voltage system board 72. As shown in FIG. 6, the terminal 331A is electrically connected to a conductive leaf spring 94 (an example of an elastic member) via a bonding wire 601, and the leaf spring 94 is connected to the Z-direction Z2 of the low-voltage board 71. The surface on the side is electrically connected to an electrode (not shown) on the low voltage system substrate 71. Similarly, the terminal 332 </ b> A is electrically connected to a conductive leaf spring 95 (an example of an elastic member) via a bonding wire 602, and the leaf spring 95 is disposed on the surface of the high-voltage substrate 72 on the Z direction Z1 side. , Are electrically connected to electrodes (not shown) of the high voltage system substrate 72.

なお、板ばね94は、低電圧系基板71の電極(図示せず)に溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。同様に、板ばね95は、高電圧系基板72の電極に溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。   The leaf spring 94 may be joined to an electrode (not shown) of the low-voltage board 71 by welding, a conductive adhesive, or the like. Similarly, the leaf spring 95 may be joined to the electrode of the high-voltage board 72 by welding, a conductive adhesive, or the like.

本実施例では、一例として、絶縁通信素子36は、低電圧側のチップ361と、高電圧側のチップ362とを含み、チップ361及び362は、Z方向で対向する。チップ361及び362は、それぞれ、対向する側の表面が絶縁膜363及び364で被覆される。チップ361及び362は、それぞれ、樹脂材料のモールド部365及び366に内蔵される。チップ361及び362は、Z方向で、絶縁膜363及び364を介して当接し、光学的又は磁気的に結合する。例えば、チップ361及び362は、それぞれ、フォトカプラを形成する発光素子及び受光素子である。あるいは、チップ361及び362は、電磁誘導を利用するコアとコイルとを含んでもよい。なお、変形例では、チップ361及び362は、絶縁膜363及び364を含まず、非接触であってもよい。   In the present embodiment, as an example, the insulated communication element 36 includes a low-voltage chip 361 and a high-voltage chip 362, and the chips 361 and 362 face each other in the Z direction. The surfaces of the chips 361 and 362 facing each other are covered with insulating films 363 and 364, respectively. The chips 361 and 362 are incorporated in resin material molded portions 365 and 366, respectively. The chips 361 and 362 abut in the Z direction via insulating films 363 and 364, and are optically or magnetically coupled. For example, the chips 361 and 362 are a light emitting element and a light receiving element forming a photocoupler, respectively. Alternatively, the chips 361 and 362 may include a core and a coil using electromagnetic induction. In a modification, the chips 361 and 362 do not include the insulating films 363 and 364, and may be non-contact.

本実施例によっても、上述した実施例1と同様の効果が得られる。すなわち、本実施例によれば、インバータモジュールの小型化に対応して基板71、72の小型化を図ることが可能である。   According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the substrates 71 and 72 corresponding to the reduction in the size of the inverter module.

次に、図8〜図10を参照して、本実施例による組み付け性又はリペア性について説明する。   Next, the assemblability or repairability according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図8は、絶縁通信素子36の組み付け前の状態(Z方向で離れた状態)を示し、図9は、絶縁トランス34の組み付け前の状態(Z方向で離れた状態)を示し、図10は、図7に示す断面視で、絶縁トランス34の組み付け前の状態(Z方向で離れた状態)を示す。   8 shows a state before assembly of the insulated communication element 36 (a state separated in the Z direction), FIG. 9 shows a state before the assembly of the insulating transformer 34 (a state separated in the Z direction), and FIG. 7 shows a state before assembly of the insulating transformer 34 (a state separated in the Z direction) in a cross-sectional view shown in FIG.

絶縁通信素子36は、高電圧側の部位と低電圧側の部位とが分離可能な構成であり、モールド部365及び366がZ方向で当接する態様で結合される。従って、低電圧側の部位であるモールド部365(チップ361及び絶縁膜363を封止した状態)を固定した低電圧系基板71と、高電圧側の部位であるモールド部366(チップ362及び絶縁膜364を封止した状態)を固定した高電圧系基板72とを、モールド部365及び366をZ方向で合わせる態様で位置決めすることで、絶縁通信素子36を組み付けることができる。この際、板ばね94及び95が撓み、モールド部365及び366が互いにZ方向で密着される。   The insulated communication element 36 has a configuration in which a high-voltage part and a low-voltage part are separable, and are coupled in such a manner that the mold parts 365 and 366 abut in the Z direction. Therefore, the low voltage system substrate 71 to which the mold part 365 (in a state where the chip 361 and the insulating film 363 are sealed), which is a low voltage side part, is fixed, and the mold part 366 (the chip 362 and the insulating part) which is a high voltage side part is fixed. The insulated communication element 36 can be assembled by positioning the high voltage system substrate 72 to which the film 364 is sealed) and the mold parts 365 and 366 in the Z direction. At this time, the leaf springs 94 and 95 are bent, and the mold portions 365 and 366 are brought into close contact with each other in the Z direction.

モールド部365及び366は、好ましくは、それぞれ、互いにZ方向で対向する側の表面に、相補関係となる凹凸形状365a及び366aを有してよい。相補関係とは、一方がZ方向の凹状であるとき、他方が当該凹状に収まるZ方向の凸状となる関係を意味する。この場合、凹凸形状365a及び366aが、Z方向に垂直な面内で位置決め機能を果たすので、モールド部365及び366を正規の位置関係でZ方向に密着させることが容易となる。   Preferably, the mold portions 365 and 366 may have complementary concave and convex shapes 365a and 366a, respectively, on the surfaces facing each other in the Z direction. The complementary relationship means that when one is concave in the Z direction, the other is a convex in the Z direction that fits in the concave shape. In this case, the concave and convex shapes 365a and 366a perform a positioning function in a plane perpendicular to the Z direction, so that the mold portions 365 and 366 can be easily brought into close contact with each other in a regular positional relationship in the Z direction.

絶縁トランス34は、高電圧側の部位と低電圧側の部位とが分離可能な構成であり、コア341、342とともにボビン343、344がZ方向で当接する態様で結合される。従って、低電圧側の部位(コア341やボビン343等)を固定した低電圧系基板71と、高電圧側の部位(コア342やボビン344等)を固定した高電圧系基板72とを、コア341、342とともにボビン343、344をZ方向で合わせる態様で位置決めすることで、絶縁トランス34を組み付けることができる。この際、板ばね92及び板ばね93が撓み、コア341、342とともにボビン343、344が互いにZ方向で密着される。   The insulating transformer 34 has a configuration in which a high voltage side part and a low voltage side part can be separated, and bobbins 343 and 344 are coupled together with the cores 341 and 342 in a manner to abut in the Z direction. Therefore, the low-voltage board 71 to which the low-voltage part (the core 341 and the bobbin 343 and the like) is fixed and the high-voltage board 72 to which the high-voltage part (the core 342 and the bobbin 344 and the like) are fixed are connected to the core. By positioning the bobbins 343 and 344 together with the 341 and 342 in the Z direction, the insulating transformer 34 can be assembled. At this time, the leaf springs 92 and 93 are bent, and the bobbins 343 and 344 are brought into close contact with the cores 341 and 342 in the Z direction.

コア341、342とともにボビン343、344は、好ましくは、それぞれ、互いにZ方向で対向する側の表面に、相補関係となる凹凸形状370及び371を有してよい。この場合、凹凸形状370及び371が、Z方向に垂直な面内で位置決め機能を果たすので、絶縁トランス34の低電圧側と高電圧側とを正規の位置関係でZ方向に密着させることが容易となる。   The bobbins 343 and 344 together with the cores 341 and 342 may preferably have complementary concave and convex shapes 370 and 371 on the surfaces facing each other in the Z direction. In this case, since the concave and convex shapes 370 and 371 perform a positioning function in a plane perpendicular to the Z direction, it is easy to bring the low-voltage side and the high-voltage side of the insulating transformer 34 into close contact with each other in a regular positional relationship in the Z direction. Becomes

本実施例では、上述した実施例1に比べて、低電圧系基板71及び高電圧系基板72をZ方向に合わせるだけで、絶縁通信素子36及び絶縁トランス34のそれぞれの高電圧側の部位と低電圧側の部位とがZ方向に当接し、絶縁通信素子36及び絶縁トランス34に係る組み付けが実質的に完了する。従って、組み付け性が良好である。また、組み付け後に修理等の際、低電圧系基板71及び高電圧系基板72をZ方向に引き離すと、絶縁通信素子36及び絶縁トランス34のそれぞれの高電圧側の部位と低電圧側の部位とをZ方向に容易に引き離すことができる。これにより、絶縁通信素子36及び絶縁トランス34等のリペア性が向上する。   In the present embodiment, as compared with the above-described first embodiment, only the low-voltage board 71 and the high-voltage board 72 are aligned in the Z direction, and the portions on the high-voltage side of the insulating communication element 36 and the insulating transformer 34 are different from each other. The portion on the low voltage side abuts in the Z direction, and the assembling of the insulating communication element 36 and the insulating transformer 34 is substantially completed. Therefore, the assembling property is good. Also, when the low-voltage board 71 and the high-voltage board 72 are separated in the Z direction during repair or the like after assembly, the high-voltage side and the low-voltage side of the insulated communication element 36 and the insulating transformer 34 are separated. Can be easily separated in the Z direction. Thereby, the repairability of the insulating communication element 36, the insulating transformer 34, and the like is improved.

なお、本実施例では、絶縁トランス34に対して板ばね92及び板ばね93が設けられるが、板ばね92及び板ばね93のうちの一方が省略されてもよい。例えば、板ばね92が省略され、端子311Aが低電圧系基板71に直接的に接合されてもよい。   In the present embodiment, the leaf spring 92 and the leaf spring 93 are provided for the insulating transformer 34, but one of the leaf spring 92 and the leaf spring 93 may be omitted. For example, the leaf spring 92 may be omitted, and the terminal 311A may be directly joined to the low-voltage board 71.

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。   As described above, the embodiments have been described in detail. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims. It is also possible to combine all or a plurality of the components of the embodiment described above.

例えば、図1に示す例において、平滑コンデンサC1とバッテリ2との間には、DC−DCコンバータ(電力変換装置の他の一例)が設けられてもよい。この場合、DC−DCコンバータに係る制御系(図示せず)の基板実装態様に本発明が適用されてもよい。   For example, in the example shown in FIG. 1, a DC-DC converter (another example of the power conversion device) may be provided between the smoothing capacitor C1 and the battery 2. In this case, the present invention may be applied to a board mounting mode of a control system (not shown) related to the DC-DC converter.

<付記>
以上の実施例に関し、更に以下を開示する。なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。
<Appendix>
The following is further disclosed with respect to the above embodiment. Note that, among the effects described below, the effects according to each additional mode with respect to one mode are additional effects due to the additional modes.

一の形態は、第1電圧で動作する第1電子部品(91A)が実装される第1基板(71)と、
前記第1基板(71)の表面に対して垂直な第1方向(Z)で第1側(Z2)に、前記第1電圧より高い第2電圧で動作する第2電子部品(91B)が実装される第2基板(72)と、
前記第1方向(Z)で前記第1基板(71)と前記第2基板(72)の間に、一端が前記第1基板(71)に電気的に接続されかつ他端が前記第2基板(72)に電気的に接続される絶縁素子(31、32、33、34、36)であって、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子(31、32、33、34、36)とを含む、電力変換装置(4)である。
In one mode, a first substrate (71) on which a first electronic component (91A) operating at a first voltage is mounted;
A second electronic component (91B) that operates at a second voltage higher than the first voltage is mounted on a first side (Z2) in a first direction (Z) perpendicular to the surface of the first substrate (71). A second substrate (72) to be
One end is electrically connected to the first substrate (71) and the other end is the second substrate between the first substrate (71) and the second substrate (72) in the first direction (Z). An insulation element (31, 32, 33, 34, 36) electrically connected to (72), the insulation element (31, 32, 33, 34, 36) being operable as an element of a power conversion circuit; It is a power converter (4) containing.

本形態によれば、異なる電圧で動作する電子部品に対して異なる第1基板(71)と第2基板(72)が用いられるので、単一の基板を用いる場合に比べて、基板の小型化を図ることが可能となる。また、第1基板(71)と第2基板(72)との間に、絶縁素子(31、32、33、34、36)が設けられるので、第1電子部品(91A)の実装領域と第2電子部品(91B)の実装領域を電気的に絶縁するための絶縁領域を、第1基板(71)と第2基板(72)に設定する必要性がなくなり、第1基板(71)及び第2基板(72)の小型化を図ることが可能となる。   According to the present embodiment, different first substrates (71) and second substrates (72) are used for electronic components operating at different voltages, so that the size of the substrates can be reduced as compared with the case where a single substrate is used. Can be achieved. In addition, since the insulating elements (31, 32, 33, 34, 36) are provided between the first substrate (71) and the second substrate (72), the mounting area of the first electronic component (91A) and the (2) There is no need to set an insulating region for electrically insulating the mounting region of the electronic component (91B) between the first substrate (71) and the second substrate (72), and the first substrate (71) and the The size of the two substrates (72) can be reduced.

また、本形態においては、前記第1基板(71)及び前記第2基板(72)は、互いに対して電気的に絶縁するための絶縁領域を有さないこととしてもよい。   In the present embodiment, the first substrate (71) and the second substrate (72) may not have an insulating region for electrically insulating each other.

この場合、絶縁領域を有さない分だけ第1基板(71)及び第2基板(72)の小型化を図ることが可能となる。   In this case, it is possible to reduce the size of the first substrate (71) and the second substrate (72) by an amount not having the insulating region.

また、本形態においては、前記絶縁素子(31、32、33、34、36)は、前記一端及び前記他端の少なくともいずれか一方が、前記第1基板(71)及び前記第2基板(72)のうちの、対応する基板の前記第1方向(Z)の貫通穴(710、711、720、721)を通ることとしてもよい。   Further, in the present embodiment, in the insulating element (31, 32, 33, 34, 36), at least one of the one end and the other end has the first substrate (71) and the second substrate (72). ) May pass through the through holes (710, 711, 720, 721) of the corresponding substrate in the first direction (Z).

この場合、絶縁素子(31、32、33、34、36)の端部を端子として基板に貫通させて、電気的な接続を実現できる。   In this case, electrical connection can be realized by penetrating the substrate with the end of the insulating element (31, 32, 33, 34, 36) as a terminal.

また、本形態においては、前記絶縁素子(31、32、33、34、36)は、前記第1電圧側の部位と前記第2電圧側の部位が分離可能な構成であり、前記第1基板(71)及び前記第2基板(72)の少なくとも一方に、導電性の弾性部材(92〜95)を介して支持されることとしてもよい。   Further, in the present embodiment, the insulating element (31, 32, 33, 34, 36) has a configuration in which the first voltage side part and the second voltage side part can be separated, and the first substrate (71) and at least one of the second substrate (72) may be supported via conductive elastic members (92 to 95).

この場合、絶縁素子(31、32、33、34、36)は、第1電圧側の部位と第2電圧側の部位が分離可能であるので、リペア性が向上する。また、第1電圧側の部位と第2電圧側の部位とを第1方向(Z)に合わせることで、絶縁素子(31、32、33、34、36)の組み付けが可能であり、組み付け性が向上する。   In this case, the insulating elements (31, 32, 33, 34, 36) can be separated from the first voltage side part and the second voltage side part, so that the repairability is improved. In addition, by aligning the first voltage side portion and the second voltage side portion in the first direction (Z), the insulating elements (31, 32, 33, 34, 36) can be assembled, and the assembling property can be improved. Is improved.

また、本形態においては、前記絶縁素子(31、32、33、34、36)は、トランス(31、34)、又は、信号を伝達する素子(32、33、36)を含むこととしてもよい。   In this embodiment, the insulating elements (31, 32, 33, 34, 36) may include a transformer (31, 34) or a signal transmitting element (32, 33, 36). .

この場合、トランス(31、34)又は信号を伝達する素子(32、33、36)を利用して、第1基板(71)及び第2基板(72)の小型化を図ることが可能となる。   In this case, it is possible to reduce the size of the first substrate (71) and the second substrate (72) by using the transformer (31, 34) or the element (32, 33, 36) for transmitting a signal. .

1 電気回路
2 バッテリ
4 インバータ
5 モータ
7 制御系
10 パワーモジュール
10c 温度センサ
10d 過電流検出器
20 高電圧系回路部
20a ドライバ
20b 診断回路
30、30A 絶縁結合部
31 絶縁トランス
32 絶縁通信素子
33 絶縁通信素子
34 絶縁トランス
36 絶縁通信素子
40 電源制御回路
42 モータ制御回路
71 低電圧系基板
72 高電圧系基板
90 半田
91A 電子部品(低電圧側)
91B 電子部品(高電圧側)
92〜95 板バネ
341 コア
342 コア
343 ボビン
344 ボビン
361 チップ
362 チップ
363 絶縁膜
364 絶縁膜
365 モールド部
365a 凹凸形状
366 モールド部
366a 凹凸形状
370 凹凸形状
371 凹凸形状
710 貫通穴
711 貫通穴
720 貫通穴
721 貫通穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric circuit 2 Battery 4 Inverter 5 Motor 7 Control system 10 Power module 10c Temperature sensor 10d Overcurrent detector 20 High voltage system circuit part 20a Driver 20b Diagnostic circuit 30, 30A Insulation connection part 31 Insulation transformer 32 Insulation communication element 33 Insulation communication Element 34 Insulating transformer 36 Insulated communication element 40 Power control circuit 42 Motor control circuit 71 Low voltage system board 72 High voltage system board 90 Solder 91A Electronic component (low voltage side)
91B Electronic components (high voltage side)
92 to 95 Leaf spring 341 Core 342 Core 343 Bobbin 344 Bobbin 361 Chip 362 Chip 363 Insulating film 364 Insulating film 365 Molded portion 365a Uneven shape 366 Molded portion 366a Uneven shape 370 Uneven shape 371 Uneven shape 710 Through hole 711 Through hole 720 Through hole 721 Through hole

Claims (5)

第1電圧で動作する第1電子部品が実装される第1基板と、
前記第1基板の表面に対して垂直な第1方向で第1側に、前記第1電圧より高い第2電圧で動作する第2電子部品が実装される第2基板と、
前記第1方向で前記第1基板と前記第2基板の間に、一端が前記第1基板に電気的に接続されかつ他端が前記第2基板に電気的に接続される絶縁素子であって、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子とを含む、電力変換装置。
A first substrate on which a first electronic component operating at a first voltage is mounted;
A second substrate on which a second electronic component operating at a second voltage higher than the first voltage is mounted on a first side in a first direction perpendicular to a surface of the first substrate;
An insulating element having one end electrically connected to the first substrate and the other end electrically connected to the second substrate between the first substrate and the second substrate in the first direction; And an insulating element operable as an element of the power conversion circuit.
前記第1基板及び前記第2基板は、互いに対して電気的に絶縁するための絶縁領域を有さない、請求項1に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the first substrate and the second substrate do not have an insulating region for electrically insulating each other. 前記絶縁素子は、前記一端及び前記他端の少なくともいずれか一方が、前記第1基板及び前記第2基板のうちの、対応する基板の前記第1方向の貫通穴を通る、請求項1又は2に記載の電力変換装置。   3. The insulating element according to claim 1, wherein at least one of the one end and the other end passes through a through hole in the first direction of a corresponding substrate of the first substrate and the second substrate. 4. 3. The power converter according to claim 1. 前記絶縁素子は、前記第1電圧側の部位と前記第2電圧側の部位が分離可能な構成であり、前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方に、導電性の弾性部材を介して支持される、請求項1又は2に記載の電力変換装置。   The insulating element has a configuration in which the first voltage side portion and the second voltage side portion are separable, and at least one of the first substrate and the second substrate is provided with a conductive elastic member interposed therebetween. The power converter according to claim 1, which is supported. 前記絶縁素子は、トランス、又は、信号を伝達する素子を含む、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the insulating element includes a transformer or an element that transmits a signal.
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WO2023210487A1 (en) * 2022-04-26 2023-11-02 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 Control substrate for electric compressor and electric compressor

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