JP4300717B2 - DC-DC converter and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DC−DCコンバータ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハイブリッド車を含む電気自動車では走行用モータへは高圧の主バッテリから給電し、種々の補機へは低圧の補機バッテリから給電する二電源方式が種々の点で有益である。通常の内燃機関車においても種々の要因により高圧の主バッテリ及び低圧負荷給電用の補機バッテリの両方を搭載する二バッテリ電源系を搭載する機運が生じている。この二電源方式の車両用電源系では、補機バッテリを小容量とし、主バッテリから降圧型DC−DCコンバータ装置を通じて補機バッテリに送電するのが種々の点で合理的な選択である。
【0003】
この降圧型DC−DCコンバータ装置は、入力直流電圧から単相交流電圧を形成するインバータ、この単相交流電圧の降圧を行うトランス、このトランスの出力電圧を整流する整流器、整流された電圧を平滑するチョークコイル及び平滑コンデンサからなる平滑回路から通常、構成されるが、降圧トランスの二次コイルを中間端子付きとして整流部を単相全波整流方式で構成するのが通常である。
【0004】
DC−DCコンバータは少なくとも車両の低圧負荷供給電力のすべてを賄うために、出力電流が大きくする必要があり、そのため、トランス及びチョークコイルの各コイル、これら各コイルに接続される配線部分はブスバーすなわち長板状導体片により構成される。
【0005】
また、上記大出力DC−DCコンバータの具体構造は通常、次のようになる。
【0006】
まず、インバータのスイッチング素子を構成する半導体素子、整流器、トランスやチョークコイルのコアは、それらの放熱のために、金属製の放熱プレートの表面に良好に密着される。制御用のコントローラやその他の小電流回路素子は放熱プレートに固定されたプリント基板に実装される。トランスやチョークコイルのコイルを、ブスバーをリング状に湾曲させて形成し、各コイルの各ターン間の電気絶縁及び外部からの電気絶縁のために、ブスバー製のコイルを樹脂モールドして電気絶縁を行う。各コイル、整流器、スイッチング素子の主電極を接続するブスバーを上記プリント基板及びその上のコントローラやその他の小電流回路素子に触れないように配線し、コイル、スイッチング素子、整流器の端子に接続する。
【0007】
従来のDC−DCコンバータの一例を図7に示す。ただし、ブスバーは図示省略している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した大電流DC−DCコンバータは、製造工程が複雑であり、作業が簡単でないという問題があった。
【0009】
また、ブスバーの温度は、それ自身の発熱、及び、接続されるコイルや半導体素子からの受熱により増加するが、密閉された回路ケース内では、ブスバーの空気への放熱量が小さく、ブスバーの温度上昇が他の回路素子に悪影響を与えるという問題を生じた。
【0010】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、製造が容易で、放熱性にも優れるDC−DCコンバータ及びその製造方法を提供することを、その目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のDC−DCコンバータは、金属板状の放熱プレート、入力直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチング素子を有するインバータ、コアに巻装された一次コイル及び二次コイルを有して前記交流電力の電圧を変換するトランス、
前記トランスの出力電力を整流する整流器、コアに巻装されたコイルを有して前記整流器の出力電力を平滑するチョークコイル、前記スイッチング素子を制御する制御部、前記インバータの一対の出力端子と前記一次コイルの両端とを個別に接続する一次側ブスバー、及び、前記二次コイルと前記整流器又は前記チョークコイルとを接続する二次側ブスバーを備えるDC−DCコンバータにおいて、
前記各コイル及び前記両ブスバーのほとんどを囲覆する樹脂成形品からなる樹脂プレートを有し、前記樹脂プレートの底面は、前記放熱プレートの表面に密着して前記放熱プレートに固定され、前記樹脂プレートは、前記各コイル及び前記両ブスバーの熱を前記放熱プレートに固体伝熱により放熱することを特徴としている。
【0012】
すなわち、本構成は、DC−DCコンバータの大電流配線部材としてのブスバーと、トランス及びチョークコイルのブスバー製のコイルとのほとんどの部分を、樹脂成形品からなる樹脂成形品である樹脂プレートで囲覆することによって、各コイル及び各ブスバーを一体のブスバーサブアセンブリとした点をその特徴としている。
【0013】
上記構成により、各ブスバー及び各コイルの相互の位置関係があらかじめ決定されているので、所定部位への設置作業、及び、それらの相互接続作業が簡単となり、それらの接続部分が振動などで緩むこともなく、他の回路部品からそれらを電気絶縁するのも容易となる。更に、ブスバーは樹脂プレートを通じて放熱プレートに密着するので、ブスバーは固体伝熱により放熱プレートに放熱することができ、ブスバーの冷却性を向上することができる。
【0014】
請求項2記載の構成は請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて更に、前記各コイルの各ターンが、裸のブスバーにより形成され、前記樹脂プレートは、前記各ターン間の電気絶縁材として機能することを特徴としている。
【0015】
すなわち、本構成によれば、トランスの一次コイル、二次コイル及びチョークコイルのコイルは、樹脂インサート成形により同じ樹脂プレートに囲覆され、相互の配置が決定される。
【0016】
このようにすれば、各コイルの隣接ターン間を良好に電気絶縁するとともにトランスのコイルとチョークコイルのコイルとの相互の位置関係を精密に設定することができるので、その後のトランスやコアの組立及び取り付け作業が非常に容易となる。また、樹脂プレートを放熱プレートに固定することにより、トランスのコアやチョークコイルのコアを良好に放熱プレートに密着、固定することができる。
【0017】
請求項3記載の構成は請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて更に、前記ブスバーが、前記コイルと同一の導体片により形成されているので、部品点数、接続工程数を減らすことができる。
【0018】
請求項4記載の構成は請求項1乃至3のいずれか記載のDC−DCコンバータにおいて更に、前記コアが、底面が前記放熱プレートの表面に密着する基部と、前記基部から前記樹脂プレートのコア貫通孔を貫通して突出する複数の柱部とを有する下側コア部と、前記各柱部の頂面に接して前記下側コア部とともに閉磁気回路を構成する上側コア部とからなるので、コアの柱部を樹脂プレートのコア貫通孔に挿通し、樹脂プレートを放熱プレートに固定するだけで、コアの固定及び放熱プレートへの密着を良好に実現することができる。
【0019】
請求項5記載の構成は請求項4記載のDC−DCコンバータにおいて更に、前記樹脂プレートは、前記制御部及び小電流回路部品が上面に実装される薄平板状の回路実装基板部を一体に又は分離可能に支持しているので、回路実装基板部の支持構造が簡素化し、ブスバーと回路実装基板部の配線との位置合わせや接続作業も容易となる。なお、従来は、プリント基板すなわち回路実装基板部やブスバーはケースに電気絶縁可能に支持されていた。更に樹脂プレート表面に導体箔を貼付するなどすれば、樹脂プレート自体が回路実装基板部を兼ねることもでき、一層、全体構造及び取り付け作業を簡素化することができる。
【0020】
請求項6記載の構成は請求項5記載のDC−DCコンバータにおいて更に、前記回路実装基板部の前記上面は、前記樹脂プレートの他の部分の上面に対して平坦に形成されているので、この樹脂プレートの上面への回路素子実装が容易となる。
【0021】
請求項7記載の構成は請求項1乃至6のいずれか記載のDC−DCコンバータの製造方法において更に、前記両コイル、前記チョークコイル、前記両ブスバーは、インサート成形されて前記樹脂プレートに埋設されることを特徴としているので、製造工程を簡素化することができる。
【0022】
【発明を実施するための態様】
本発明のDC−DCコンバータを用いた二バッテリ搭載型車両用の降圧型DC−DCコンバータ装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【0023】
【実施例1】
この実施例の降圧DC−DCコンバータ装置を図1に示すその回路図を参照して以下に説明する。
(回路構成)
1はDC−DCコンバータ、V1は高圧バッテリ、V2は低圧バッテリである。
【0024】
DC−DCコンバータ1において、2はインバータ、3はトランス、41、42は整流部をなす一対のダイオード(整流器)、5は平滑用のチョークコイル、6は平滑コンデンサ、7はコントローラである。
【0025】
トランス3は、フェライト製のコア30、一次コイル31、第一の二次コイル32及び第二の二次コイル33を有している。二次コイル32、33の一端は接地され、他端はダイオード41、42を通じてチョークコイル5に接続されている。
【0026】
インバータ2から出力された高圧交流電圧は、トランス3で降圧される。両二次コイル32、33は異なる半波期間ごとに交互に半波整流電圧をダイオード41、42、チョークコイル5を通じて低圧バッテリV2に出力する。コントローラ7は、低圧バッテリV2の電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に基づいて、インバータ2の4つのスイッチング素子(MOSFET又はIGBT)21〜24のPWMデューテイ比を増減し、送出する交流電力をフィードバック制御する。この種のDC−DCコンバータは周知であるので、これ以上の説明は省略し、この実施例の特徴部分を以下に説明する。
【0027】
トランス3のコイル31〜33及びチョークコイル5のコイル52は、ブスバーを巻回して構成されている。チョークコイル5は、フェライト製のコア51にコイル52を巻装して構成されている。
【0028】
81は一次側ブスバー、82は二次側ブスバーである。一次側ブスバー81は、ブスバー811〜814からなる。ブスバー811は一次コイル31の一端とブスバー813とを接続し、ブスバー813は一対のスイッチング素子23、24の接続点(交流出力端)に接続され、ブスバー812は一次コイル31の他端とブスバー813とを接続し、ブスバー814は一対のスイッチング素子21、22の接続点(交流出力端)に接続されている。ブスバー811、812は一次コイル31を延長して構成されている。
【0029】
二次側ブスバー82は、ブスバー821〜826からなる。ブスバー821は二次コイル32の一端とダイオード41のアノードとを接続し、ブスバー822は二次コイル33の一端とダイオード42のアノードとを接続している。ブスバー823はベースプレート51に接続されている。一端がダイオード41、42のカソードに接続されたブスバー824、825の各他端は、チョークコイル5のコイル52を延長して形成されたブスバー824に接続されている。
【0030】
8は、上記した各ブスバーと、コイル31〜33及び52を囲覆、固定する樹脂プレートである。
【0031】
この樹脂プレート8は、開口(孔)81から84を有している。孔81はトランス3のコア32が貫通する孔であり、孔82、83にはダイオード41、42が配置され、孔84はチョークコイル5のコア51が貫通する孔である。
【0032】
したがって、ブスバーを巻回してなるコイル31〜33、52と各ブスバー811〜814、821〜826は、それらのほとんどを囲覆する樹脂プレート8とともに、一つのブスバーサブアセンブリと名付けた部品を構成している。
【0033】
ブスバー814の両端部は樹脂プレート8から突出してスイッチング素子21、22の主電極に接続されている。ブスバー823の先端部は樹脂プレート8から突出して後述するアルミ板製の放熱プレート9に接続されている。コイル52の一端を延長してなるブスバー827は樹脂プレート8から突出して、平滑コンデンサ6に接続されている。
【0034】
ブスバー821、822の出力側の端部は孔82、83に突出してダイオード41、42のアノードに接続されている。ブスバー824、825の一端部は孔82、83に突出してダイオード41、42のカソードに接続されている。
【0035】
このDC−DCコンバータの縦断面を図2に示す。
【0036】
アルミ板製の放熱プレート9の上面には樹脂プレート8の下面が密着している。各ブスバーは樹脂プレート8の内部において、できるだけ樹脂プレート8の下面に近接配置されて、各ブスバーから放熱プレート9への放熱性の向上を図っている。
【0037】
トランス3のコア30は、図2に示すように、断面E字形の下側コア部301と、上側コア部302を接着してなる。下側コア部301は、放熱プレート9の浅い凹部に着座した底板部と、この底板部から上方に突出する3本の支柱部とからなる。中央の支柱部には、ブスバーを巻回してなる一次コイル31及び二つの二次コイル32、33が巻装されている。なお、これら一次コイル31及び二つの二次コイル32、33の各ターンは互いに所定間隔を隔てて配置され、各ターン間には樹脂プレート8の樹脂が充填されているが、図2ではその詳細図示を省略する。
【0038】
樹脂プレート8のトランス3のコイル31〜33内蔵部分近傍を図3に示す。81a、81b、81cはE字形の下側コア部301の上記3本の支柱部が上下に貫通する孔であり、これら孔81a、81b、81cは、図1に示すコア貫通孔81を構成している。
【0039】
チョークコイル5のコア51も、図2に示すように、断面E字形の下側コア511と、上側コア部512とを接着してなる。下側コア部511は、放熱プレート9の浅い凹部に着座した底板部と、この底板部から上方に突出する3本の支柱部とからなる。中央の支柱部には、ブスバーを巻回してなるコイル52が巻装されている。トランス3と同様に、コイル52の各ターンは互いに所定間隔を隔てて配置され、各ターン間には樹脂プレート8の樹脂が充填されているが、図2ではその詳細図示を省略する。樹脂プレート8のチョークコイル5内蔵部分近傍を図4に示す。
【0040】
図1、図2では図示を省略したが、樹脂プレート8以外の放熱プレート9の上方には、プリント基板が配置され、このプリント基板には制御部7をなすICやその他の小回路部品が実装されている。
【0041】
(変形態様)
変形態様を図に示す。この態様は、図1において、ダイオード41、42に通電方向を逆に配置したものであり、樹脂プレート8がコイル31〜33、コイル52及び各ブスバーを囲覆する点、樹脂プレート8の底面を放熱プレート9の上面に密着する点については、実施例1と同じである。本態様によれば、二次側ブスバーの構造を簡素化することができる。
【0042】
なお、上記樹脂プレート8を含むブスバーサブアセンブリは樹脂インサート成形により形成され、放熱プレート9にネジにより締結される。
【0043】
【実施例2】
実施例2を図6を参照して以下に説明する。図6は、樹脂プレート8のチョークコイル近傍を示す縦断面図である。
【0044】
この実施例の特徴は、実施例1で説明した樹脂プレート8が、ブスバーやコイルを囲覆する厚い主部8aの側端縁から放熱プレート9の上面に平行に薄い配線基板部8bをもつ点にある。すなわち、この実施例では、樹脂プレート8は、従来のプリント基板を兼ねる。
【0045】
配線基板部8bにおいて、インサート成形時に、回路部品10、11のリード端子を挿入するリード孔が形成され、回路部品10、11のリード端子が挿入されてはんだ付けされる。
【0046】
配線基板部8bの上面又は下面には銅箔をパターニングした一体の導体パターンが貼着され、貼着後にこの導体パターンの連結部分が配線基板部8bとともにパンチにより切除されて、配線基板部8b上に必要数の導体パターンが必要形状に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の車両用降圧型DC−DCコンバータ装置を示す回路図である。
【図2】 図1の縦断面図である。
【図3】 図2の部分平面図である。
【図4】 図1の縦断面図である。
【図5】 図1の変形態様を示す回路図である。
【図6】 実施例2を示す縦断面図である。
【図7】 従来のDC−DCコンバータを示す模式斜視図である。
【符号の説明】
2 インバータ
3 トランス
41、42 ダイオード(整流器)
5 チョークコイル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC-DC converter and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In an electric vehicle including a hybrid vehicle, a dual power supply system in which power is supplied to a traveling motor from a high-voltage main battery and power is supplied to various auxiliary machines from a low-voltage auxiliary battery is advantageous in various respects. Even in a normal internal combustion locomotive, there is a tendency to mount a two-battery power supply system in which both a high-voltage main battery and a low-voltage load power supply auxiliary battery are mounted due to various factors. In this dual power supply type vehicle power supply system, it is a reasonable choice in various ways to reduce the capacity of the auxiliary battery and transmit power from the main battery to the auxiliary battery through the step-down DC-DC converter device.
[0003]
This step-down DC-DC converter device includes an inverter that forms a single-phase AC voltage from an input DC voltage, a transformer that steps down the single-phase AC voltage, a rectifier that rectifies the output voltage of the transformer, and smoothes the rectified voltage. The choke coil and the smoothing circuit are generally composed of a smoothing capacitor. However, the secondary coil of the step-down transformer is usually provided with an intermediate terminal, and the rectification unit is usually constructed by a single-phase full-wave rectification method.
[0004]
The DC-DC converter needs to have a large output current in order to cover at least all of the low-voltage load supply power of the vehicle. Therefore, each coil of the transformer and the choke coil and the wiring portion connected to each of these coils are bus bars, It is composed of a long plate-like conductor piece.
[0005]
The specific structure of the high-power DC-DC converter is usually as follows.
[0006]
First, the semiconductor elements, rectifiers, transformers, and choke coil cores that constitute the switching elements of the inverter are in good contact with the surface of the metal heat dissipation plate for heat dissipation. A controller for control and other small current circuit elements are mounted on a printed board fixed to a heat radiating plate. Transformers and choke coils are formed by bending the bus bar into a ring shape, and the bus bar coil is resin-molded for electrical insulation between the turns of each coil and external insulation. Do. The bus bar connecting the main electrodes of each coil, rectifier and switching element is wired so as not to touch the printed circuit board and the controller and other small current circuit elements on the printed circuit board, and connected to the terminals of the coil, switching element and rectifier.
[0007]
An example of a conventional DC-DC converter is shown in FIG. However, the bus bar is not shown.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described large current DC-DC converter has a problem that the manufacturing process is complicated and the operation is not easy.
[0009]
In addition, the bus bar temperature increases due to its own heat generation and heat received from the connected coil or semiconductor element. However, in the sealed circuit case, the heat dissipation of the bus bar to the air is small, and the bus bar temperature The rise caused a problem that other circuit elements were adversely affected.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a DC-DC converter that is easy to manufacture and excellent in heat dissipation and a manufacturing method thereof.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The DC-DC converter according to claim 1 has a metal plate-like heat dissipation plate, an inverter having a plurality of switching elements for converting input DC power into AC power, a primary coil and a secondary coil wound around a core. A transformer for converting the voltage of the AC power,
A rectifier that rectifies the output power of the transformer, a choke coil that has a coil wound around a core and smoothes the output power of the rectifier, a control unit that controls the switching element, a pair of output terminals of the inverter, and the In a DC-DC converter including a primary side bus bar for individually connecting both ends of a primary coil, and a secondary side bus bar for connecting the secondary coil and the rectifier or the choke coil,
A resin plate made of a resin molded product surrounding most of each of the coils and the both bus bars, and the bottom surface of the resin plate is fixed to the heat dissipation plate in close contact with the surface of the heat dissipation plate; Is characterized in that the heat of each coil and both bus bars is radiated to the heat radiating plate by solid heat transfer .
[0012]
That is, in this configuration, most parts of the bus bar as a large current wiring member of the DC-DC converter and the bus bar coil of the transformer and choke coil are surrounded by a resin plate which is a resin molded product made of a resin molded product. It is characterized in that each coil and each bus bar are integrated into a bus bar subassembly by covering.
[0013]
With the above configuration, the mutual positional relationship between each bus bar and each coil is determined in advance, so that the installation work at a predetermined site and the interconnection work between them become simple, and their connection parts are loosened due to vibration or the like. It is also easy to electrically insulate them from other circuit components. Further, since the bus bar is in close contact with the heat radiating plate through the resin plate, the bus bar can be radiated to the heat radiating plate by solid heat transfer, and the cooling property of the bus bar can be improved.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the DC-DC converter according to the first aspect, each turn of each coil is formed by a bare bus bar, and the resin plate functions as an electrical insulating material between the turns. It is characterized by that.
[0015]
That is, according to this configuration, the primary coil, the secondary coil, and the choke coil of the transformer are surrounded by the same resin plate by resin insert molding, and their mutual arrangement is determined.
[0016]
In this way, the adjacent turns of each coil can be electrically insulated well and the mutual positional relationship between the coil of the transformer and the coil of the choke coil can be set precisely. And installation work becomes very easy. Further, by fixing the resin plate to the heat radiating plate, the core of the transformer and the core of the choke coil can be satisfactorily adhered and fixed to the heat radiating plate.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the DC-DC converter according to the first aspect, since the bus bar is formed of the same conductor piece as the coil, the number of parts and the number of connection steps can be reduced.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the DC-DC converter according to any one of the first to third aspects, the core further includes a base portion whose bottom surface is in close contact with the surface of the heat radiating plate, and a core through the resin plate from the base portion Since it consists of a lower core part having a plurality of pillars protruding through the hole and an upper core part that is in contact with the top surface of each pillar part and constitutes a closed magnetic circuit together with the lower core part, By simply inserting the column of the core through the core through-hole of the resin plate and fixing the resin plate to the heat radiating plate, the fixing of the core and the close contact with the heat radiating plate can be satisfactorily realized.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, in the DC-DC converter according to the fourth aspect, the resin plate is integrated with a thin plate-like circuit mounting board portion on which the control portion and the small current circuit component are mounted on the upper surface. Since it is supported so as to be separable, the support structure of the circuit mounting board portion is simplified, and the alignment and connection work between the bus bar and the wiring of the circuit mounting board portion is facilitated. Conventionally, a printed board, that is, a circuit mounting board portion and a bus bar are supported on a case so as to be electrically insulated. Further, if a conductive foil is attached to the surface of the resin plate, the resin plate itself can also serve as the circuit mounting board portion, and the overall structure and mounting work can be further simplified.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the DC-DC converter according to the fifth aspect, the upper surface of the circuit mounting board portion is formed flat with respect to the upper surface of the other portion of the resin plate. Circuit elements can be easily mounted on the top surface of the resin plate.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a DC-DC converter according to any one of the first to sixth aspects, the coils, the choke coil, and the bus bars are insert-molded and embedded in the resin plate. Therefore, the manufacturing process can be simplified.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of a step-down DC-DC converter device for a two-battery mounted vehicle using the DC-DC converter of the present invention will be described with reference to the following examples.
[0023]
[Example 1]
The step-down DC-DC converter device of this embodiment will be described below with reference to the circuit diagram shown in FIG.
(Circuit configuration)
1 is a DC-DC converter, V1 is a high voltage battery, and V2 is a low voltage battery.
[0024]
In the DC-DC converter 1, 2 is an inverter, 3 is a transformer, 41 and 42 are a pair of diodes (rectifiers) forming a rectifier, 5 is a smoothing choke coil, 6 is a smoothing capacitor, and 7 is a controller.
[0025]
The transformer 3 has a ferrite core 30, a primary coil 31, a first secondary coil 32, and a second secondary coil 33. One end of the secondary coils 32 and 33 is grounded, and the other end is connected to the choke coil 5 through the diodes 41 and 42.
[0026]
The high-voltage AC voltage output from the inverter 2 is stepped down by the transformer 3. The secondary coils 32 and 33 alternately output half-wave rectified voltages to the low-voltage battery V <b> 2 through the diodes 41 and 42 and the choke coil 5 every different half-wave periods. The controller 7 compares the voltage of the low-voltage battery V2 with a reference voltage, and based on the comparison result, increases or decreases the PWM duty ratio of the four switching elements (MOSFETs or IGBTs) 21 to 24 of the inverter 2, and sends the AC power Feedback control. Since this type of DC-DC converter is well known, further explanation is omitted, and the features of this embodiment will be described below.
[0027]
The coils 31 to 33 of the transformer 3 and the coil 52 of the choke coil 5 are configured by winding a bus bar. The choke coil 5 is configured by winding a coil 52 around a ferrite core 51.
[0028]
81 is a primary side bus bar, and 82 is a secondary side bus bar. The primary bus bar 81 includes bus bars 811 to 814. The bus bar 811 connects one end of the primary coil 31 and the bus bar 813, the bus bar 813 is connected to the connection point (AC output terminal) of the pair of switching elements 23 and 24, and the bus bar 812 is connected to the other end of the primary coil 31 and the bus bar 813. The bus bar 814 is connected to the connection point (AC output terminal) of the pair of switching elements 21 and 22. The bus bars 811 and 812 are configured by extending the primary coil 31.
[0029]
The secondary bus bar 82 includes bus bars 821 to 826. The bus bar 821 connects one end of the secondary coil 32 and the anode of the diode 41, and the bus bar 822 connects one end of the secondary coil 33 and the anode of the diode 42. The bus bar 823 is connected to the base plate 51. The other ends of the bus bars 824 and 825 having one end connected to the cathodes of the diodes 41 and 42 are connected to a bus bar 824 formed by extending the coil 52 of the choke coil 5.
[0030]
Reference numeral 8 denotes a resin plate that surrounds and fixes each of the bus bars and the coils 31 to 33 and 52 described above.
[0031]
The resin plate 8 has openings (holes) 81 to 84. The hole 81 is a hole through which the core 32 of the transformer 3 passes, the diodes 41 and 42 are disposed in the holes 82 and 83, and the hole 84 is a hole through which the core 51 of the choke coil 5 passes.
[0032]
Therefore, the coils 31 to 33 and 52 formed by winding the bus bar and the bus bars 811 to 814 and 821 to 826 together with the resin plate 8 which surrounds most of them constitute a part named one bus bar subassembly. ing.
[0033]
Both ends of the bus bar 814 protrude from the resin plate 8 and are connected to the main electrodes of the switching elements 21 and 22. A front end portion of the bus bar 823 protrudes from the resin plate 8 and is connected to a heat radiating plate 9 made of an aluminum plate, which will be described later. A bus bar 827 formed by extending one end of the coil 52 protrudes from the resin plate 8 and is connected to the smoothing capacitor 6.
[0034]
Ends on the output side of the bus bars 821 and 822 protrude into the holes 82 and 83 and are connected to the anodes of the diodes 41 and 42. One end portions of the bus bars 824 and 825 protrude into the holes 82 and 83 and are connected to the cathodes of the diodes 41 and 42.
[0035]
A longitudinal section of this DC-DC converter is shown in FIG.
[0036]
The lower surface of the resin plate 8 is in close contact with the upper surface of the heat radiating plate 9 made of aluminum. Each bus bar is disposed as close to the lower surface of the resin plate 8 as possible inside the resin plate 8 so as to improve heat dissipation from each bus bar to the heat radiating plate 9.
[0037]
As shown in FIG. 2, the core 30 of the transformer 3 is formed by bonding a lower core portion 301 having an E-shaped cross section and an upper core portion 302. The lower core portion 301 includes a bottom plate portion that is seated in a shallow concave portion of the heat radiating plate 9 and three support column portions that protrude upward from the bottom plate portion. A primary coil 31 and two secondary coils 32 and 33 formed by winding a bus bar are wound around the central support column. Note that the turns of the primary coil 31 and the two secondary coils 32 and 33 are arranged at a predetermined interval from each other, and the resin of the resin plate 8 is filled between the turns. Illustration is omitted.
[0038]
FIG. 3 shows the vicinity of the coil 31 to 33 built-in portion of the transformer 3 of the resin plate 8. 81a, 81b, and 81c are holes through which the above-mentioned three support portions of the E-shaped lower core portion 301 penetrate vertically, and these holes 81a, 81b, and 81c constitute the core through-hole 81 shown in FIG. ing.
[0039]
As shown in FIG. 2, the core 51 of the choke coil 5 is also formed by bonding a lower core 511 having an E-shaped cross section and an upper core portion 512. The lower core portion 511 includes a bottom plate portion that is seated in a shallow concave portion of the heat radiating plate 9 and three support column portions that protrude upward from the bottom plate portion. A coil 52 formed by winding a bus bar is wound around the center column. Like the transformer 3, the turns of the coil 52 are arranged at a predetermined interval from each other, and the resin of the resin plate 8 is filled between the turns, but detailed illustration thereof is omitted in FIG. FIG. 4 shows the vicinity of the choke coil 5 built-in portion of the resin plate 8.
[0040]
Although not shown in FIGS. 1 and 2, a printed circuit board is disposed above the heat radiating plate 9 other than the resin plate 8, and an IC and other small circuit components forming the control unit 7 are mounted on the printed circuit board. Has been.
[0041]
(Modification)
The variant shown in FIG. In this embodiment, in FIG. 1, the diodes 41 and 42 are arranged in the opposite direction of energization. The resin plate 8 surrounds the coils 31 to 33, the coil 52 and each bus bar, and the bottom surface of the resin plate 8 is The point of being in close contact with the upper surface of the heat radiating plate 9 is the same as in the first embodiment. According to this aspect, the structure of the secondary bus bar can be simplified.
[0042]
The bus bar subassembly including the resin plate 8 is formed by resin insert molding and fastened to the heat radiating plate 9 with screws.
[0043]
[Example 2]
A second embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the vicinity of the choke coil of the resin plate 8.
[0044]
The feature of this embodiment is that the resin plate 8 described in the first embodiment has a thin wiring board portion 8b parallel to the upper surface of the heat radiating plate 9 from the side edge of the thick main portion 8a surrounding the bus bar and the coil. It is in. That is, in this embodiment, the resin plate 8 also serves as a conventional printed board.
[0045]
In the wiring board portion 8b, lead holes for inserting the lead terminals of the circuit components 10 and 11 are formed during insert molding, and the lead terminals of the circuit components 10 and 11 are inserted and soldered.
[0046]
An integrated conductor pattern obtained by patterning a copper foil is attached to the upper surface or the lower surface of the wiring substrate portion 8b. After the attachment, a connecting portion of the conductor pattern is cut out by punching together with the wiring substrate portion 8b. A necessary number of conductor patterns are arranged in a necessary shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a step-down DC-DC converter device for a vehicle according to a first embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 3 is a partial plan view of FIG. 2;
4 is a longitudinal sectional view of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a modification of FIG. 1;
6 is a longitudinal sectional view showing Example 2. FIG.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a conventional DC-DC converter.
[Explanation of symbols]
2 Inverter 3 Transformer 41, 42 Diode (rectifier)
5 Choke coil

Claims (7)

金属板状の放熱プレート、
入力直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチング素子を有するインバータ、
コアに巻装された一次コイル及び二次コイルを有して前記交流電力の電圧を変換するトランス、
前記トランスの出力電力を整流する整流器、
コアに巻装されたコイルを有して前記整流器の出力電力を平滑するチョークコイル、
前記スイッチング素子を制御する制御部、
前記インバータの一対の出力端子と前記一次コイルの両端とを個別に接続する一次側ブスバー、及び、
前記二次コイルと前記整流器又は前記チョークコイルとを接続する二次側ブスバー、
を備えるDC−DCコンバータにおいて、
前記各コイル及び前記両ブスバーのほとんどを囲覆する樹脂成形品からなる樹脂プレートを有し、
前記樹脂プレートの底面は、前記放熱プレートの表面に密着して前記放熱プレートに固定され、前記樹脂プレートは、前記各コイル及び前記両ブスバーの熱を前記放熱プレートに固体伝熱により放熱することを特徴とするDC−DCコンバータ。
Metal plate-like heat dissipation plate,
An inverter having a plurality of switching elements that convert input DC power into AC power;
A transformer having a primary coil and a secondary coil wound around a core to convert the voltage of the AC power;
A rectifier for rectifying the output power of the transformer;
A choke coil having a coil wound around a core to smooth the output power of the rectifier;
A control unit for controlling the switching element;
A primary bus bar for individually connecting a pair of output terminals of the inverter and both ends of the primary coil; and
A secondary bus bar connecting the secondary coil and the rectifier or the choke coil;
In a DC-DC converter comprising:
A resin plate made of a resin molded product surrounding most of each of the coils and the bus bars,
The bottom surface of the resin plate is fixed to the heat radiating plate in close contact with the surface of the heat radiating plate. DC-DC converter characterized.
請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記各コイルの各ターンは、裸のブスバーにより形成され、前記樹脂プレートは、前記各ターン間の電気絶縁材として機能することを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 1, wherein
Each turn of each coil is formed of a bare bus bar, and the resin plate functions as an electrical insulating material between the turns.
請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記ブスバーは、前記コイルと同一の導体片により形成されていることを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 1, wherein
The bus bar is formed of the same conductor piece as the coil, and is a DC-DC converter.
請求項1乃至3のいずれか記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記コアは、
底面が前記放熱プレートの表面に密着する基部と、前記基部から前記樹脂プレートのコア貫通孔を貫通して突出する複数の柱部とを有する下側コア部と、
前記各柱部の頂面に接して前記下側コア部とともに閉磁気回路を構成する上側コア部と、
からなることを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to any one of claims 1 to 3,
The core is
A lower core portion having a base portion whose bottom surface is in close contact with the surface of the heat dissipating plate, and a plurality of pillar portions protruding from the base portion through the core through hole of the resin plate;
An upper core part that constitutes a closed magnetic circuit together with the lower core part in contact with the top surface of each column part;
A DC-DC converter characterized by comprising:
請求項4記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記樹脂プレートは、前記制御部及び小電流回路部品が上面に実装される薄平板状の回路実装基板部を一体に又は分離可能に支持していることを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 4, wherein
2. The DC-DC converter according to claim 1, wherein the resin plate supports a thin plate-like circuit mounting board portion on which the control unit and the small current circuit component are mounted on an upper surface thereof in an integrated or separable manner.
請求項5記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記回路実装基板部の前記上面は、前記樹脂プレートの他の部分の上面に対して平坦に形成されていることを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 5, wherein
The DC-DC converter according to claim 1, wherein the upper surface of the circuit mounting board portion is formed flat with respect to the upper surface of the other part of the resin plate.
請求項1乃至6のいずれか記載のDC−DCコンバータの製造方法において、
前記両コイル、前記チョークコイル、前記両ブスバーは、インサート成形されて前記樹脂プレートに埋設されることを特徴とするDC−DCコンバータの製造方法。
In the manufacturing method of the DC-DC converter in any one of Claims 1 thru | or 6,
The method of manufacturing a DC-DC converter, wherein the two coils, the choke coil, and the two bus bars are insert-molded and embedded in the resin plate.
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