JP6167963B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device.
例えば自動車等の車両に用いられる電力変換装置として、トランスと、そのトランスの出力側に設けられる整流回路とを有する構成が知られている。この場合、整流回路として、4つのダイオードを用いてブリッジ整流回路を構成する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 For example, a configuration having a transformer and a rectifier circuit provided on the output side of the transformer is known as a power conversion device used in a vehicle such as an automobile. In this case, a technique is known in which a bridge rectifier circuit is configured using four diodes as a rectifier circuit (see, for example, Patent Document 1).
近年では、車載の各種装置において部品点数の削減や小型化が要望されており、電力変換装置においてもかかる要望に応える上で技術改善の余地があると考えられる。具体的には、整流回路に関する構成の簡素化を図ることで、電力変換装置の部品点数の削減や小型化を図ることが考えられる。例えば、電力変換装置では、筐体内に回路基板が収容されるとともに、その回路基板に複数のDC−DC変換回路が搭載されることが想定され、複数のDC−DC変換回路には変換回路ごとに整流回路が設けられる。この場合、整流回路の構成を簡素化することに伴う回路基板の小型化等が期待される。 In recent years, reductions in the number of parts and downsizing have been demanded in various in-vehicle devices, and it is considered that there is room for technical improvement in meeting such demands in power conversion devices. Specifically, it is conceivable to reduce the number of parts and reduce the size of the power converter by simplifying the configuration related to the rectifier circuit. For example, in a power conversion device, it is assumed that a circuit board is housed in a housing and a plurality of DC-DC conversion circuits are mounted on the circuit board. Each of the plurality of DC-DC conversion circuits includes each conversion circuit. Is provided with a rectifier circuit. In this case, downsizing of the circuit board and the like accompanying simplification of the configuration of the rectifier circuit is expected.
本発明は、整流回路を構築する上での構成の簡素化を図ることができる電力変換装置を提供することを主たる目的とするものである。 The main object of the present invention is to provide a power converter capable of simplifying the configuration for constructing a rectifier circuit.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
本発明は、交流電圧を整流するブリッジ形の整流回路(40)を備える電力変換装置であって、前記整流回路は、上アーム及び下アームにそれぞれ設けられる複数のダイオード(41〜44)を有している。そして、前記複数のダイオードのうち前記上アームに設けられるダイオード(43,44)は、互いに並列に設けられる2つのダイオードチップ(54,55)が一体にパック化され、2つのアノード端子(51,52)と1つのカソード端子(53)とを有する3端子のダイオードモジュールからなる上アームモジュール(D3)により構成されている。また、前記上アームモジュールにおいて前記2つのアノード端子が、二方に分岐した前記下アームに各々接続され、前記カソード端子が前記整流回路の正側出力部に接続されている。 The present invention is a power conversion device including a bridge-type rectifier circuit (40) that rectifies an AC voltage, and the rectifier circuit includes a plurality of diodes (41 to 44) provided in an upper arm and a lower arm, respectively. doing. Among the plurality of diodes, the diodes (43, 44) provided on the upper arm are integrally packed with two diode chips (54, 55) provided in parallel with each other, and two anode terminals (51, 44). 52) and an upper arm module (D3) composed of a three-terminal diode module having one cathode terminal (53). In the upper arm module, the two anode terminals are respectively connected to the lower arm branched in two directions, and the cathode terminal is connected to a positive output portion of the rectifier circuit.
ブリッジ形の整流回路では、上アーム及び下アームに2つずつのダイオードが設けられ、このダイオードにより交流電圧が整流される。上記構成では、上アームのダイオードとして、アノードを2端子、カソードを1端子(共通端子)とする3端子の上アームモジュールを用いることにより、回路基板に搭載されるモジュール数の削減が可能となっている。また、4つのモジュールを用いる場合に比べて、回路基板に接続される端子数の削減が可能となる。その結果、整流回路を構築する上での構成の簡素化を図ることができる。 In the bridge-type rectifier circuit, two diodes are provided on the upper arm and the lower arm, and the AC voltage is rectified by the diodes. In the above configuration, the number of modules mounted on the circuit board can be reduced by using a three-terminal upper arm module with two anodes and one cathode (common terminal) as the upper arm diode. ing. Further, the number of terminals connected to the circuit board can be reduced as compared with the case where four modules are used. As a result, the configuration for constructing the rectifier circuit can be simplified.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明を、自動車等の車両に搭載される車載電力変換装置として具体化した場合を想定している。その電力変換装置では、AC電力(交流電力)を入力し、そのAC電力をAC−DC変換部でDC電力(直流電力)に変換するとともに、DC電力をDC−DC変換部で電圧変換した後に出力するものとなっている。電力変換装置は、例えばプラグインハイブリッド車両の充電装置として用いられる。図1に、電力変換装置10においてDC−DC変換を行うDDC回路11の電気的な基本構成を示す。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment assumes a case where the present invention is embodied as an in-vehicle power conversion device mounted on a vehicle such as an automobile. In the power converter, after AC power (AC power) is input, the AC power is converted into DC power (DC power) by the AC-DC converter, and the DC power is converted by the DC-DC converter. Output. The power conversion device is used, for example, as a charging device for a plug-in hybrid vehicle. FIG. 1 shows an electrical basic configuration of a DDC circuit 11 that performs DC-DC conversion in the
図1において、DDC回路11は、スイッチング回路20と、トランス30と、整流回路40とを有している。スイッチング回路20は、例えばMOSFET等よりなる複数のスイッチング素子21,22,23,24を有するフルブリッジ回路で構成されており、これらスイッチング素子21〜24が交互にオンオフされることにより入力直流電力(Vin、Iin)が交流電力に変換される。
In FIG. 1, the DDC circuit 11 includes a
トランス30は、一次コイル31と二次コイル32とを有しており、スイッチング回路20の出力電圧を変圧する。
The
整流回路40は、トランス30から出力される交流電圧を整流するブリッジ形全波整流回路であり、整流素子としてダイオード41,42,43,44を有している。整流回路40において、負側出力点N1には下アーム側のダイオード41,42のアノードが接続され、正側出力点N2には上アーム側のダイオード43,44のカソードが接続されている。また、互いに同方向となる向きで直列接続されたダイオード41,43の中間点N3、及びダイオード42,44の中間点N4には、トランス30の二次コイル32がそれぞれ接続されている。
The
整流回路40で整流された出力電圧は、チョークコイル45(平滑コイル)及び平滑コンデンサ46よりなる平滑化回路47に出力され、この平滑化回路47で平滑化された後、バッテリ等に対して出力される(Vout、Iout、Pout)。
The output voltage rectified by the
本実施形態では、整流回路40の構成の簡素化を図るべく、整流回路40を構成する4つのダイオード41〜44を、3端子ダイオードモジュールである3つのモジュールD1,D2,D3を用いて構成することとしており、以下にその詳細を説明する。図2には、モジュールD1〜D3の構成を示し、図3には、3つのモジュールD1〜D3を用いた整流回路40の構成を示す。
In the present embodiment, in order to simplify the configuration of the
図2に示すように、モジュールD1〜D3は、2つのアノード端子51,52及び1つのカソード端子53からなる計3つの金属端子と、2つのダイオードチップ54,55とを有しており、この2つのダイオードチップ54,55が本体部56において合成樹脂等により一体にパッケージ(樹脂封止)されることで構成されている。2つのダイオードチップ54,55は、互いに並列となる向きで設けられている。
As shown in FIG. 2, the modules D1 to D3 have a total of three metal terminals including two
そして、図3に示すように、下アームに2つの下アームモジュールD1,D2を配置するとともに、上アームに1つの上アームモジュールD3を配置することで整流回路40が構成されている。つまり、上アームモジュールD3が内蔵する2つのダイオードチップ54,55が、二方に分岐する上アームにそれぞれ配置されている。この場合、図1の基本回路との対比で言えば、下アームのダイオード41,42がそれぞれ下アームモジュールD1,D2により構成され、上アームのダイオード43,44が上アームモジュールD3の各ダイオードチップ54,55により構成されている。上アームモジュールD3において、2つのアノード端子51,52は、二方に分岐した下アームにおいて下アームモジュールD1,D2のカソード端子53に各々接続され、カソード端子53は、整流回路40の正側出力点N2に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
次に、DDC回路11の実装構造について説明する。ここではまずDDC回路部分に関する構造の概要を図4を用いて説明する。図4は、収容ケース61内における電力変換装置10の構成を示す平面図であり、(a)は電力変換装置10において回路基板71を取り付けていない状態での収容ケース61内の構成を示し、(b)は、電力変換装置10において回路基板71を取り付けた状態での収容ケース61内の構成を示している。なお、電力変換装置10は2つのDDC回路11を有しており、図4(a)、(b)ではそれぞれに上下2つずつのDDC回路11を示すが、実装構造はいずれも同様であるため、以下にはDDC回路11の1つについて説明する。
Next, the mounting structure of the DDC circuit 11 will be described. Here, the outline of the structure related to the DDC circuit portion will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view illustrating the configuration of the
収容ケース61は、アルミニウム等の金属又は合成樹脂に形成された有底箱状をなしており、周壁部62と底部63とを有している。図4(a)、(b)には、収容ケース61が図の手前側に開放された状態が示されているが、周壁部62の頂部には図示しないカバーが取り付けられるようになっている。周壁部62の一側面部には電力の入出力端子64,65が設けられている。
The
そして、図4(a)に示すように、収容ケース61の底部63の上に、DDC回路11を構成する各種の電気部品が搭載されている。具体的には、トランス30や、3つのモジュールD1〜D3、チョークコイル45等が搭載されている。また、図4(b)に示すように、底部63に対向する向きで回路基板71が固定され、その回路基板71上に、やはりDDC回路11を構成する各種の電気部品が実装されている。具体的には、スイッチング素子21〜24や、演算装置等が実装されている。この場合、モジュールD1〜D3は回路基板71の裏面側(底部63と回路基板71との間)に配置されている。また、回路基板71には切欠部72が設けられており、その切欠部72にトランス30やチョークコイル45が配置されている。
Then, as shown in FIG. 4A, various electrical components constituting the DDC circuit 11 are mounted on the bottom 63 of the
ここで、3つのモジュールD1〜D3と回路基板71との接続に関する構成を説明する。図5は、モジュールD1〜D3の取付部分を拡大して示す平面図であり、(a)は収容ケース61の底部63上に取り付けられた3つのモジュールD1〜D3を示し、(b)はモジュールD1〜D3の上の回路基板71を示している。
Here, a configuration related to the connection between the three modules D1 to D3 and the
図5(a)に示すように、モジュールD1〜D3は、各端子51〜53がトランス30側となる向きであって、トランス30の側方において互いに横並びの状態で一列に配置されている。3つのモジュールD1〜D3は、下アームモジュールD1,D2が外側、上アームモジュールD3が中央となる並び順で設けられている。
As shown in FIG. 5A, the modules D <b> 1 to D <b> 3 are arranged in a line in a state in which the
各モジュールD1〜D3の端子51〜53は、図6に示すように、中間部分で略直角に折り曲げられ、その先端部が回路基板71の貫通孔73(図5(b)参照)に挿通されるようになっている。この場合、各モジュールD1〜D3において、アノード端子51,52とカソード端子53とでは曲がり位置が互いに相違しており、その曲がり位置が横並びの3端子(3つ一組の各端子)において千鳥状の配置となっている。また、下アームモジュールD1,D2と、上アームモジュールD3とでは、各端子51〜53の千鳥配置のパターンが互いに逆になっている。
As shown in FIG. 6, the
図5(b)に示すように、回路基板71には、各モジュールD1〜D3の端子51〜53を挿通させる複数の貫通孔73が形成されている。貫通孔73は、各モジュールD1〜D3に3つずつ設けられており、各3つの貫通孔73がそれぞれ千鳥状に配置されている。3つの貫通孔73のうち2つの貫通孔73aがアノード接続用であり、1つの貫通孔73bがカソード接続用である。各モジュールD1〜D3では、カソード接続用の貫通孔73bが中央に配置され、その両側にアノード接続用の2つの貫通孔73aが配置されている。この場合特に、下アームモジュールD1,D2では、トランス30に対してアノード接続用の貫通孔73aが遠くに位置し、カソード接続用の貫通孔73bが近くに位置するように千鳥配置されるのに対し、上アームモジュールD3では、トランス30に対してアノード接続用の貫通孔73aが近くに位置し、カソード接続用の貫通孔73bが遠くに位置するように千鳥配置されるようになっている。
As shown in FIG. 5B, the
また、各貫通孔73では、各々に端子51〜53の半田付けが行われる。ただし、各端子51〜53の相互の離間距離は僅か(例えば数mm程度)であるため、各端子51〜53での相互の絶縁性を確保すべく、各貫通孔73の間には、線状の絶縁部が設けられている。本実施形態では、回路基板71に、モジュールD1〜D3ごとに絶縁部として各一対のスリット74が形成されている。
Moreover, in each through-
スリット74について補足する。各貫通孔73において端子51〜53が半田付けされることからすると、貫通孔73の周りの半田エリアは大きい方が望ましく、一方で、上述のとおり各端子51〜53での絶縁性を確保する必要がある。それゆえ、互いに絶縁関係となる2つの端子について均等に絶縁分離を行うことが望ましい。その観点からして、モジュールD1〜D3ごとに、千鳥配置された貫通孔73の並びに応じて互いに非平行となる向きで各一対のスリット74が形成されている。
The
より具体的には、図7に示すように、隣り合う2つの貫通孔73a,73bを結ぶ直線に対して直交するように一対のスリット74が形成されている。この場合、一対のスリット74の間の間隔は、スリット74の一端側と他端側とで相違しており、一端側の間隔L1よりも他端側の間隔L2が大きくなっている。そのため、回路基板71においてカソード端子53(3端子のうちの中央端子)に電気接続される配線パターンを設ける場合に、間隔L2となる側での配線パターンの形成が容易となっている。ただし配線パターンの詳細については後述する。
More specifically, as shown in FIG. 7, a pair of
なお、回路基板71に設けられる一対のスリット74(長孔)は、一繋ぎに連続するものであってもよい。例えば図8に示すように、一対のスリット74の幅狭側を繋ぎ部75により一体に繋ぐ構成であってもよい。要は、一対のスリット74は、カソード接続用の貫通孔73b及びアノード接続用の2つの貫通孔73aの間となる2位置で開口し、片側にテーパ状に拡がるように形成されるものであればよい。
Note that the pair of slits 74 (long holes) provided in the
次に、回路基板71に設けられる配線パターンについて説明する。回路基板71は、複数の配線層が積層して設けられた多層基板であり、基板厚み方向において各々異なる配線パターンを設けることが可能となっている。図9(a)は、回路基板71の第1層81における配線パターンを示し、図9(b)は、回路基板71の第2層82における配線パターンを示している。これら第1層81及び第2層82は図示しない絶縁層により電気的に互いに絶縁されている。
Next, a wiring pattern provided on the
図9(a)に示すように、第1層81には、トランス30の二次コイル32に金属端子85,86を介して接続される配線パターンX1,X2と、チョークコイル45にハーネス87を介して接続され、整流回路40の正側出力配線部である配線パターンX3と、整流回路40の負側出力配線部である配線パターンX4とが設けられている。また、図9(b)に示すように、第2層82には、トランス30の二次コイル32に金属端子85,86を介して接続される配線パターンY1,Y2と、チョークコイル45にハーネス87を介して接続され、整流回路40の正側出力配線部である配線パターンY3と、整流回路40の負側出力配線部である配線パターンY4とが設けられている。
As shown in FIG. 9A, the
配線パターンX1,Y1は、上アームモジュールD3における一方のアノード端子51を下アームモジュールD1のカソード端子53に導通させるものであり、配線パターンX2,Y2は、上アームモジュールD3における他方のアノード端子52を下アームモジュールD2のカソード端子53に導通させるものである。配線パターンX1,Y1が「第1パターン」に相当し、配線パターンX2,Y2が「第2パターン」に相当する。また、配線パターンX3,Y3は、上アームモジュールD3のカソード端子53に導通されるものであり、これが「第3パターン」に相当する。配線パターンX4,Y4は、2つの下アームモジュールD1,D2のアノード端子51,52にそれぞれ導通されるものであり、これが「第4パターン」に相当する。
The wiring patterns X1 and Y1 are to connect one
第1層81及び第2層82において、各配線パターンのX1及びY1、X2及びY2、X3及びY3、X4及びY4はそれぞれ基板厚み方向に導電部材を介して互いに電気接続されている。このうちX1及びY1、X2及びY2は、互いに同じ形状及び大きさであって、かつ基板平面視において第1層81及び第2層82で同一となる位置に形成されている。
In the
これに対し、正側出力配線部であるX3及びY3は、3つのモジュールD1〜D3のうち中央位置の上アームモジュールD3に接続される一方で、負側出力配線部であるX4及びY4は、上アームモジュールD3を挟んで両側の下アームモジュールD1,D2に接続されるものとなっている。そのため、これらX3及びY3、X4及びY4は、第1層81及び第2層82でそれぞれパターン形状が相違しており、第2層82においては、配線パターンY4が2つに分割されているとともに、その間に配線パターンY3が配置されている。この場合、配線パターンX3,Y3及び配線パターンX4,Y4は、基板平面視において互いに交差するように設けられている。
On the other hand, X3 and Y3 which are the positive output wiring portions are connected to the upper arm module D3 at the center position among the three modules D1 to D3, while X4 and Y4 which are the negative output wiring portions are The upper arm module D3 is sandwiched between the lower arm modules D1 and D2 on both sides. Therefore, the pattern shapes of these X3 and Y3, X4 and Y4 are different between the
配線パターンにおける高周波ノイズの影響を少なくするには、基板厚み方向において各々異なる電力ラインの配線パターンが重複することを避けるのが望ましいと言える。この点、図9に示すパターン構成では、基板厚み方向における配線パターンの重複(異なる電力ラインの重複)が配線パターンY3と配線パターンX4の一部に限られる。そのため、図9に示すパターン構成は、高周波ノイズの影響抑制の観点からして望ましい構成となっている。 In order to reduce the influence of high-frequency noise in the wiring pattern, it can be said that it is desirable to avoid overlapping wiring patterns of different power lines in the substrate thickness direction. In this regard, in the pattern configuration shown in FIG. 9, the overlapping of the wiring patterns in the substrate thickness direction (the overlapping of different power lines) is limited to a part of the wiring patterns Y3 and X4. For this reason, the pattern configuration shown in FIG. 9 is desirable from the viewpoint of suppressing the influence of high-frequency noise.
本実施形態では、収容ケース61内において整流回路40を挟んで両側にトランス30とチョークコイル45とがそれぞれ配置されており、各配線パターンの概要として、配線パターンX1,X2,Y1,Y2はトランス30寄りの位置(図の右側)に設けられ、配線パターンX3,X3,Y4,Y4はチョークコイル45寄りの位置(図の左側)に設けられている。換言すると、トランス30に対する電力の入出力が行われる配線パターンX1,X2,Y1,Y2はトランス30に近づけて配置されるのに対し、整流回路40の入出力部となる配線パターンX3,X3,Y4,Y4は、各モジュールD1〜D3の端子接続部(貫通孔73)を挟んで逆側に配置されている。この場合、トランス30側の配線パターンX1,X2,Y1,Y2と、チョークコイル45側(平滑化回路側)の配線パターンX3,X3,Y4,Y4とは、基板平面視において各貫通孔73から互いに逆側に延びるように設けられている。
In the present embodiment, the
図3に示す整流回路40の回路図との対比で言えば、配線パターンX1,Y1が図3の中間点N3に相当し、配線パターンX2,Y2が図3の中間点N4に相当する(ただしN3,N4は逆も可)。また、配線パターンX3,Y3が図3の正側出力点N2に相当し、配線パターンX4,Y4が図3の負側出力点N1に相当する。
In comparison with the circuit diagram of the
次に、回路基板71の貫通孔73及びスリット74と配線パターンとの関係について説明する。上述のとおり回路基板71においてはモジュールD1〜D3ごとに貫通孔73が千鳥配置されるとともに、その貫通孔73の配置に合わせて一対のスリット74が非平行(テーパ状)に形成されている。モジュールD1〜D3ごとの3つの貫通孔73は、中央の貫通孔73bがカソード用、両側の貫通孔73aがアノード用である。
Next, the relationship between the through
この場合、各モジュールD1〜D3において3つの貫通孔73の間に形成される一対のスリット74は、相互の間隔が一方側で拡張されるテーパ状となっているが(図7参照)、その拡張された間隔を利用することで、カソード端子の配線形成の好適化がなされている。
In this case, the pair of
例えば上アームモジュールD3では、図9(b)に示すように、カソード用の貫通孔73bが、アノード用の2つの貫通孔73aを結ぶ直線に対して、配線パターンY3の延びる方向にずれていることで、これら3つの貫通孔73が千鳥状に配置されている。また、各貫通孔73a,73bの間に形成される一対のスリット74は、配線パターンY3側が拡張されたテーパ状となるように設けられている。そして、一対のスリット74の間にカソード用の貫通孔73bが存在し、その貫通孔73bに対しては、一対のスリット74の間の幅狭側と幅広側とのうち幅広側から配線パターンY3が延びる構成となっている。この場合、そもそも一対のスリット74間の間隔自体がさほど広くないが、一対のスリット74がテーパ状に形成されていることで配線形成が容易となっている。つまり、一対のスリット74のテーパの向きを、配線パターンY3側で拡張される向きとすることで、配線幅の確保が容易となり、配線形成が容易となっている。
For example, in the upper arm module D3, as shown in FIG. 9B, the cathode through
また、下アームモジュールD1,D2では、上アームモジュールD3と同様にアノード及びカソードの3端子が千鳥配置されるものの、その千鳥配置の向きが上アームモジュールD3とは逆になっている。つまり、下アームモジュールD1,D2では、図9(a)に示すように、カソード用の貫通孔73bが、アノード用の2つの貫通孔73aを結ぶ直線に対して、配線パターンX1,X2の延びる方向にずれていることで、これら3つの貫通孔73が千鳥状に配置されている。また、各貫通孔73a,73bの間に形成される一対のスリット74は、配線パターンX1,X2側が拡張されたテーパ状となるように設けられている。そして、一対のスリット74の間にカソード用の貫通孔73bが存在し、その貫通孔73bに対しては、一対のスリット74の間の幅狭側と幅広側とのうち幅広側から配線パターンX1,X2が延びる構成となっている。この場合、一対のスリット74のテーパの向きを、配線パターンX1,X2側で拡張される向きとすることで、やはり配線幅の確保が容易となり、配線形成が容易となっている。
In the lower arm modules D1 and D2, the anode and cathode terminals are arranged in a staggered manner as in the upper arm module D3, but the orientation of the staggered arrangement is opposite to that of the upper arm module D3. That is, in the lower arm modules D1 and D2, as shown in FIG. 9A, the through
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
整流回路40の上アームのダイオード43,44として、アノードを2端子、カソードを1端子(共通端子)とする3端子の上アームモジュールD3を用いることにより、回路基板71に搭載されるモジュール数を3つに削減することを可能とした。この場合、4つのモジュールを用いる場合に比べて、回路基板71に接続される端子数の削減が可能となっている。その結果、整流回路40を構築する上での構成の簡素化を図ることができる。
As the
収容ケース61内において上アームモジュールD3を、2つの下アームモジュールD1,D2に挟まれた位置に配置するとともに、回路基板71において、配線パターンX1,X2,Y1,Y2により、上アームモジュールD3における2つのアノード端子を下アームモジュールD1,D2のカソード端子にそれぞれ個別に導通させるようにした。この場合、上アームのモジュール数が1、下アームのモジュール数が2であることを考慮しつつ、モジュールD1及びD3のカソード−アノード間接続、及びモジュールD2及びD3のカソード−アノード間接続を好適に実施できる。これにより、回路基板71における配線形成の好適化を図ることができる。
In the
回路基板71においてモジュールD1〜D3ごとに設けられる各3つの貫通孔73を、カソード接続用の貫通孔73bをアノード接続用の貫通孔73aで挟むように配置した(カソード中央配置とした)。また、配線パターンX1,X2,Y1,Y2(第1,第2パターン)と、配線パターンX3,Y3,X4,Y4(第3,第4パターン)とを、回路基板71の平面視において互いに逆側に延びるように形成した。これにより、モジュールD1〜D3用の配線パターンを好適に平面配置することができる。
In the
回路基板71において、上アームモジュールD3の3つの貫通孔73を千鳥配置し、そのうちカソード用の貫通孔73bを配線パターンY3の延びる方向にずらすとともに、一対のスリット74を配線パターンY3の側が拡張されたテーパ状となるように設けた。この場合、一対のスリット74の間に存在するカソード用の貫通孔73bに対して配線パターンY3を導通させる上で、好適な構成となっている。
In the
配線パターンX1及びY1、配線パターンX2及びY2を、それぞれ基板平面視において互いに同じ位置になるようにして各々異なる配線層に設けた。また、配線パターンX3及びY3、配線パターンX4及びY4については、配線パターンX4の一部と配線パターンY3の一部とが基板平面視において互いに交差するようにして各々異なる配線層に設けた。この場合、回路基板71の多層構造を利用して適正なアートワーク設計が可能となる。
The wiring patterns X1 and Y1 and the wiring patterns X2 and Y2 were provided in different wiring layers so as to be in the same position in plan view of the substrate. Further, the wiring patterns X3 and Y3 and the wiring patterns X4 and Y4 are provided in different wiring layers so that a part of the wiring pattern X4 and a part of the wiring pattern Y3 intersect each other in plan view of the substrate. In this case, it is possible to design an appropriate artwork using the multilayer structure of the
トランス30及びチョークコイル45(平滑化回路47)の並び方向に交差する方向に、各モジュールD1〜D3を列状に並べて配置し、基板平面視において列状に並ぶ各モジュールD1〜D3とトランス30との間となる位置に、配線パターンX1,Y1,X2,Y2を形成した。この場合、トランス30と整流回路40との接続において配線長の短縮化が可能となっている。配線パターンX1,Y1,X2,Y2では高周波で交流電力の切り替えが行われるが、配線長が短縮化されることで、高周波動作に起因するノイズ発生等の不都合を抑制できる。
The modules D1 to D3 are arranged in a row in a direction crossing the arrangement direction of the
下アームモジュールD1,D2及び上アームモジュールD3がいずれも3端子モジュールにて構成されている場合、誤組み付けの懸念が生じる。この点、下アームモジュールD1,D2と上アームモジュールD3とで、3つの貫通孔73の千鳥状パターンを相違させるようにしたため、具体的には互いに逆パターンとしたため、各モジュールD1〜D3の誤組み付けを防止できる。
When all of the lower arm modules D1 and D2 and the upper arm module D3 are configured by a three-terminal module, there is a risk of erroneous assembly. In this regard, since the lower arm modules D1 and D2 and the upper arm module D3 have different staggered patterns of the three through-
上記のとおり整流回路40を3つのモジュールD1〜D3で構成する場合、下アームモジュールD1,D2は、スイッチング回路20のスイッチング動作に応じて交互に導通状態になるのに対し、上アームモジュールD3は継続的に導通状態とされる。つまり、上アームモジュールD3では、各下アームモジュールD1,D2に対して通電時間が2倍になり、その分発熱量が多くなる。そのため、下アームモジュールD1,D2と上アームモジュールD3とで耐熱性能を相違させるようにすることが考えられ、こうして各モジュールが別仕様の部品になると誤組み付けに伴う不都合が生じうる。しかしながら、上記のとおり誤組み付けを防止できることで、誤組み付けに伴う不都合の発生を抑制できる。
When the
電力変換装置10では、1つの回路基板71を用いて2つのDDC回路11を構築するものとしているが、上記のとおり整流回路40の構成が簡素化されることで、電力変換装置10としての小型化に大いに貢献できるものとなる。
In the
(他の実施形態)
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
(Other embodiments)
You may change the said embodiment as follows, for example.
・整流回路40として設けられる3つのモジュールD1〜D3のうち、上アームモジュールD3として3端子のダイオードモジュール(アノード2端子、カソード1端子のモジュール)を用いるとともに、下アームモジュールD1,D2として2端子のダイオードモジュール(アノード1端子、カソード1端子のモジュール)を用いる構成としてもよい。
Of the three modules D1 to D3 provided as the
・上記実施形態では、電力変換装置10において収容ケース61の底部63に各モジュールD1〜D3を固定するとともに、その状態でモジュールD1〜D3の各端子を回路基板71の貫通孔73に挿通させる構成としたが、これを変更してもよい。例えば、各モジュールD1〜D3を回路基板71の基板表面側に直接搭載する構成であってもよい。
In the above embodiment, the modules D1 to D3 are fixed to the bottom 63 of the
10…電力変換装置、11…DDC回路、40…整流回路、41〜44…ダイオード、51,52…アノード端子、53…カソード端子、54,55…ダイオードチップ、D1,D2…下アームモジュール、D3…上アームモジュール。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記整流回路は、上アーム及び下アームにそれぞれ設けられる複数のダイオード(41〜44)を有し、
前記複数のダイオードのうち前記上アームに設けられるダイオード(43,44)は、互いに並列に設けられる2つのダイオードチップ(54,55)が一体にパック化され、2つのアノード端子(51,52)と1つのカソード端子(53)とを有する3端子のダイオードモジュールからなる上アームモジュール(D3)により構成され、
前記下アームに設けられるダイオード(41,42)は、2つの下アームモジュール(D1,D2)により構成されており、
前記上アームモジュールの前記2つのアノード端子が、二方に分岐した前記下アームにおいて前記下アームモジュールのカソード端子に各々接続され、前記上アームモジュールの前記カソード端子が前記整流回路の正側出力部に接続されており、
前記上アームモジュールは、前記2つの下アームモジュールにより挟まれた位置に配置されていることを特徴とする電力変換装置。 A power converter comprising a bridge-type rectifier circuit (40) for rectifying an alternating voltage,
The rectifier circuit includes a plurality of diodes (41 to 44) provided on the upper arm and the lower arm, respectively.
Among the plurality of diodes, the diodes (43, 44) provided on the upper arm are integrally packed with two diode chips (54, 55) provided in parallel with each other, and two anode terminals (51, 52). And an upper arm module (D3) composed of a three-terminal diode module having one cathode terminal (53),
The diode (41, 42) provided in the lower arm is composed of two lower arm modules (D1, D2),
The two anode terminal of the upper arm module, are respectively connected to the cathode terminal of the lower arm module Oite to the lower arm branching to two-way, the cathode terminal of the upper arm module positive side of the rectifier circuit Connected to the output ,
The power conversion device according to claim 1, wherein the upper arm module is disposed at a position sandwiched between the two lower arm modules .
前記回路基板には、前記上アームモジュールのアノード端子及びカソード端子が電気接続されるとともに、前記下アームモジュールのアノード端子及びカソード端子が電気接続されており、
前記回路基板は、前記配線パターンとして、前記上アームモジュールにおける前記2つのアノード端子を前記2つの下アームモジュールのカソード端子にそれぞれ個別に導通させる第1パターン(X1,Y1)及び第2パターン(X2,Y2)を有する請求項1に記載の電力変換装置。 A circuit board (71) having a predetermined wiring pattern (X1 to X4, Y1 to Y4) including a portion for performing input / output of the rectifier circuit,
The circuit board is electrically connected to an anode terminal and a cathode terminal of the upper arm module, and is electrically connected to an anode terminal and a cathode terminal of the lower arm module,
The circuit board has a first pattern (X1, Y1) and a second pattern (X2) that individually connect the two anode terminals of the upper arm module to the cathode terminals of the two lower arm modules as the wiring pattern. , Y2).
前記3つの貫通孔のうち前記上アームモジュールのカソード接続用の貫通孔(73b)が中央に配置され、その両側に当該上アームモジュールのアノード接続用の2つの貫通孔(73a)が配置されており、
前記第3パターンは、前記回路基板の平面視において、前記上アームモジュールのカソード接続用の貫通孔から前記第1パターン及び前記第2パターンの逆側に延びるように形成されている請求項2に記載の電力変換装置。 The circuit board has three through holes (73a, 73b) through which the anode and cathode terminals of the upper arm module are inserted, respectively, and is electrically connected to the cathode terminal of the upper arm module as the wiring pattern. Having a third pattern (X3, Y3);
Of the three through holes, a cathode connecting through hole (73b) of the upper arm module is disposed in the center, and two through holes (73a) for anode connection of the upper arm module are disposed on both sides thereof. And
The said 3rd pattern is formed so that it may extend in the opposite side of the said 1st pattern and the said 2nd pattern from the through-hole for cathode connection of the said upper arm module in planar view of the said circuit board. The power converter described.
前記スリットは、前記第1パターン及び前記第2パターンの側に対して前記第3パターンの側が拡張されたテーパ状となるように設けられている請求項3に記載の電力変換装置。 In the circuit board, the cathode connecting through hole of the upper arm module is shifted in the extending direction of the third pattern with respect to a straight line connecting the two through holes for anode connecting of the upper arm module. These three through holes are arranged in a staggered manner, while slits (74) are formed that open at two positions between the through holes for cathode connection and the two through holes for anode connection. ,
4. The power conversion device according to claim 3, wherein the slit is provided to have a tapered shape in which a side of the third pattern is expanded with respect to a side of the first pattern and the second pattern.
前記第3パターン及び前記第4パターンは、前記回路基板の平面視において互いに交差するようにして各々異なる配線層に設けられている請求項3又は4に記載の電力変換装置。 The circuit board is a multilayer board having a plurality of wiring layers in the board thickness direction, and the circuit board further includes a fourth pattern (X4, Y4) respectively connected to the anode terminals of the two lower arm modules. Have
5. The power conversion device according to claim 3, wherein the third pattern and the fourth pattern are provided in different wiring layers so as to cross each other in a plan view of the circuit board.
前記トランスと前記平滑化回路とに挟まれた部位において、それらトランス及び平滑化回路の並び方向に交差する方向に、前記上アームモジュール及び前記2つの下アームモジュールが列状に並べて配置されており、
前記回路基板の平面視において前記列状に並ぶ前記各モジュールと前記トランスとの間となる位置に、前記第1パターン及び前記第2パターンが形成されている請求項2乃至5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A transformer (30) for outputting the AC voltage to the rectifier circuit, and a smoothing circuit (47) for smoothing the output voltage after rectification by the rectifier circuit,
In a portion sandwiched between the transformer and the smoothing circuit, the upper arm module and the two lower arm modules are arranged in a line in a direction crossing the arrangement direction of the transformer and the smoothing circuit. ,
6. The first pattern and the second pattern are formed at a position between the modules arranged in the row and the transformer in a plan view of the circuit board. The power converter device described in 1.
前記回路基板は、前記下アームモジュール及び前記上アームモジュールのそれぞれにおいて互いに千鳥状の位置関係になるように配置され、前記3端子をそれぞれ挿通させる3つの貫通孔(73)を有し、
前記下アームモジュールと前記上アームモジュールとで、前記3つの貫通孔の千鳥状パターンが相違している請求項2乃至6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The two lower arm modules are composed of the three-terminal diode module, similar to the upper arm module,
The circuit board is arranged so as to have a staggered positional relationship with each other in each of the lower arm module and the upper arm module, and has three through holes (73) through which the three terminals are inserted, respectively.
The power converter according to any one of claims 2 to 6, wherein the lower arm module and the upper arm module have different staggered patterns of the three through holes.
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