TW201515370A - Cr緩衝器電路 - Google Patents

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TW201515370A
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Mitsuhiko Kanda
Shizuri Tamura
Akira Hatai
Yasuhiro Sekimoto
Yuji Nojiri
Yoshitomo Hayashi
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

本發明提供一種CR緩衝器電路,其係獲得能夠提高有效電感成分之降低效果,且抑制於開關元件之開關時所產生之振鈴成分。該CR緩衝器電路係以使形成於基板之一方表面之第1電流路徑與形成於基板之一方表面之背面之另一方表面之第2電流路徑隔著前記基板相向,並且使在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流之方式,配置電容器5、及電阻6,且藉由使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而獲得之有效電感成分、以及電容器5和電阻6而形成帶阻濾波器。

Description

CR緩衝器電路
本發明係有關於一種CR緩衝器電路。
當功率(power)半導體模組(module)等之開關(switching)元件的關斷(off)時,會產生尖峰(spike)狀之突波(surge)電壓。當該突波電壓過大時,會有導至開關元件之短路損壞之疑慮。習知,揭示了將緩衝電容器(snubber capacitor)與半導體模組之間經介較高導電性金屬條帶(bar)及基板上之配線而連接,藉此使緩衝電容器與半導體模組之間的阻抗(impedance)成分降低,以緩和在關斷開關元件時流通之尖峰狀之突波電壓,並且將對於相鄰之半導體模組而與緩衝電容器之間的配線長設為一致,從而將對於各個半導體模組之阻抗成分設為大致相等,藉此令各個半導體模組之突波電壓保護效果設為均等之技術(例如,專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1:特開2003-219661號公報
在前述習知技術中,顯示各自相反極性的電流供給至經介絕緣材料而相鄰之導體板之構成。藉此,能夠增加導體板間之互感(mutual inductance)成分,且縮小配線之有效阻抗成分,使藉由緩衝電容器之突波電壓保護變得容易。然而,未言及針對包含部件之配置之電流路徑的對稱性,而會有無法充分獲得有效電感成分之降低效果之情形的問題。
此外,在開關元件之關斷後,繼尖峰狀之突波電壓,會產生以較高頻振動之振鈴(ringing)成分。雖然該振鈴成分為對電源及/或負載之雜訊(noise)源,但前述習知技術,係緩和在關斷較該振鈴成份還低頻率之開關元件時流通之尖峰狀之突波電壓者,會有難以亦降低以較高頻率振盪之振鈴成分的問題。
本發明為有鑑於前述之問題點所開發完成者,目的在於提供一種CR緩衝器電路,其係能夠提高有效電感成分之降低效果,且抑制在開關元件之開關時所產生的振鈴成分。
為解決前述課題並達成目的,本發明之CR緩衝器電路係包含串聯在施加直流電壓於包含開關元件所形成之功率半導體模組之直流端子間的電容器(capacitor)、以及電阻,且該CR緩衝器電路形成於基板上, 該CR緩衝器電路係以使形成於前述基板之一方表面之第1電流路徑與形成於前述基板之一方表面之背面之另一方表面之第2電流路徑隔著前述基板相向,並且使在前述第1電流路徑與前述第2電流路徑流通有互相反向之電流之方式,配置前述電容器、以及前述電阻,且藉由使於前述第1電流路徑所含之電感成分與於前述第2電流路徑所含之電感成分耦合而獲得之有效電感成分、以及前述電容器和前述電阻而形成帶阻濾波器(filter)。
根據本發明,可達成能夠提高有效電感成分之降低效果,且抑制於開關元件之開關時所產生之振鈴成分之效果。
1‧‧‧直流電源
2‧‧‧平流電容器
3‧‧‧緩衝電容器
4‧‧‧CR緩衝器電路
5、5a至5c‧‧‧電容器
5-1、5-2‧‧‧電容器
5a-1、5a-2‧‧‧電容器
5b-1、5b-2‧‧‧電容器
5c-1、5c-2‧‧‧電容器
6、6a至6c‧‧‧電阻
6-1、6-2‧‧‧電阻
6a-1、6a-2‧‧‧電阻
6b-1、6b-2‧‧‧電阻
6c-1、6c-2‧‧‧電阻
7a至7f‧‧‧開關元件
9‧‧‧兩面基板(基板)
9a‧‧‧4層基板(基板)
10‧‧‧圖形保險絲
100‧‧‧功率半導體模組
第1圖係顯示應用實施形態1之CR緩衝器電路之功率半導體模組的一構成例之圖。
第2圖(a)及(b)係顯示於開關元件關斷前後對負載的輸出電壓波形之一例之圖。
第3圖係顯示實施形態1之CR緩衝器電路之頻率特性例之圖。
第4圖係顯示實施形態1之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
第5圖係顯示已安裝第4圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例之圖。
第6圖係顯示與實施形態1之CR緩衝器電路在基板上之第4圖不相同的一安裝例之圖。
第7圖係顯示已安裝第6圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例之圖。
第8圖(a)及(b)係顯示第4圖及第6圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
第9圖係顯示實施形態2之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
第10圖係顯示與實施形態2之CR緩衝器電路在基板上之第9圖不相同的一安裝例之圖。
第11圖(a)及(b)係顯示第9圖及第10圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
第12圖係顯示實施形態3之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
第13圖(a)及(b)係顯示第12圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
第14圖係顯示實施形態3之CR緩衝器電路的頻率特性例之圖。
第15圖係顯示實施形態4之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
第16圖(a)及(b)係顯示第15圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
第17圖係顯示實施形態5之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
第18圖係顯示與實施形態5之CR緩衝器電路在基板上之第17圖不相同的一安裝例之圖。
第19圖係顯示與實施形態5之CR緩衝器電路在基板上之第17圖、第18圖不相同的一安裝例之圖。
第20圖係顯示第19圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
第21圖係顯示實施形態6之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
第22圖係顯示第21圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
第23圖係顯示與實施形態6之CR緩衝器電路在基板上之第21圖不相同的一安裝例之圖。
第24圖係顯示實施形態7之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
第25圖係顯示第24圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
第26圖係顯示實施形態8之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。
以下參照檢附圖式,針對本發明之實施形態之CR緩衝器電路加以說明。另外,本發明不受以下所示之實施形態所限定。
實施形態1
第1圖係顯示應用實施形態1之CR緩衝器電路之功 率半導體模組的一構成例之圖。在於第1圖所示之例中,顯示全橋式(full-bridge)連接有複數個開關元件7a至7f而形成功率半導體模組100,由連接於直流端子P-N間之直流電源1供給直流電力而將三相交流電力供給至連接於輸出端子U、V、W之未圖示之負載的構成。另外,功率半導體模組100之構成不侷限於此,例如,可為全橋式連接有4個開關元件所形成者,亦可以1個或2個開關元件所形成,將由直流電源1所供給之直流電力予以壓降或昇壓而供給至負載之構成,或者,亦可由交流電源供給交流電力,而取代直流電源1之構成。換言之,就功率半導體模組100而言,只要包含1個以上之開關元件之構成即可,本發明不受該功率半導體模組100之構成所限定者。此外,亦可為利用二極體(diode)整流交流電源以取代直流電源1之電路構成。
在功率半導體模組100之直流端子P-N間係連接有平流電容器2、緩衝電容器3、及實施形態1之CR緩衝器電路4。
平流電容器2係具有用以平穩直流電源1之功能為主,而緩衝電容器3係具有用以抑制當構成功率半導體模組100之開關元件7a至7f之關斷時所產生之尖峰狀之突波電壓之功能。
實施形態1之CR緩衝器電路4係包含串聯電容器5與電阻6所構成,且具有抑制於開關元件7a至7f之關斷後繼尖峰狀之突波電壓所產生之以較高頻率振盪 之振鈴成分之功能。該振鈴成分係以於功率半導體模組100所含之寄生電感成分為主因而產生者。
第2圖係顯示於開關元件關斷前後對負載的輸出電壓波形之一例之圖。第2圖(a)係顯示未安裝實施形態1之CR緩衝器電路之情形的輸出電壓波形,而第2圖(b)係顯示已安裝實施形態1之CR緩衝器電路之情形的輸出電壓波形。此外,第3圖係顯示實施形態1之CR緩衝器電路之頻率特性例之圖。
相對於緩衝電容器3係例如為0.1μF至1μF左右,構成CR緩衝器電路4之電容器5係例如為數nF至數十nF左右,且形成隨著於CR緩衝器電路4之電流路徑所含之電感成分,使於開關元件7a至7f之關斷時所產生之較突波電壓高頻率之振鈴成分衰減的BEF(Band elimination filter,帶阻濾波器)(参照第3圖)。藉由該BEF,能夠使以於功率半導體模組100所含之寄生電感成分為主因而產生之振鈴成分衰減。此外,在本實施形態中,例如將數Ω左右之電阻6與電容器5串聯而構成,藉此增加振鈴成分之衰減效果。
如第2圖(a)所示,當未安裝實施形態1之CR緩衝器電路之情形,在開關元件之關斷以後產生峰值最大約130Vp-p之振鈴,惟如第2圖(b)所示,於已安裝實施形態1之CR緩衝器電路4之情形,在開關元件之關斷以後產生之振鈴的峰值被抑制為約30Vp-p。
第4圖係顯示實施形態1之CR緩衝器電路 在基板上的一安裝例之圖。此外,第5圖係顯示已安裝第4圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例之圖。此外,第6圖係顯示與實施形態1之CR緩衝器電路在基板上之第4圖不相同的一安裝例之圖。此外,第7圖係顯示已安裝第6圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例之圖。此外,第8圖係顯示第4圖及第6圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。
在第4圖、第6圖所示之例中,係將表面安裝型之電容器5、及電阻6a(参照第8圖(a))安裝於兩面基板9之一方表面(第4圖中之左側面,第6圖中之上表面),俾使包含這些電容器5及電阻6a所形成之第1電流路徑,以隔著兩面基板9之方式而相向於由兩面基板9之另一方表面(第4圖中之右側面,第6圖中之下表面)之配線圖案(pattern)所形成之第2電流路徑。藉由如此構成,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通互相反向之電流(参照第4圖中之正面圖),使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路4之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小電容器5之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
此外,設置複數個第1圖所示之電阻6的安裝位置,在第4圖、第6圖所示之例中顯示安裝電阻6a之例,但亦可以安裝電阻6b或電阻6c之方式取代電阻6a, 再者,亦可將電阻6a至6c呈複數並列地安裝(参照第8圖(b))。藉由如此方式改變電阻6之安裝位置及/或安裝數量,可容易地變更於電流路徑所含之電感成分及/或BEF之特性,且能夠謀求振鈴成分之衰減效果的最佳化。
如以上說明,根據實施形態1之CR緩衝器電路,將CR緩衝器電路設置於功率半導體模組之直流端子P-N間,當形成隨著於CR緩衝器電路之電流路徑所含之電感成分,使含有於開關元件之關斷時所產生之較突波電壓高頻率之振鈴成分之頻帶衰減的BEF時,由於構成將表面安裝型之電容器、及電阻安裝於兩面基板之一方表面,俾使包含這些電容器及電阻所形成之第1電流路徑,以隔著兩面基板之方式相向於由兩面基板之另一方表面之配線圖案所形成之第2電流路徑,故可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小電容器之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
此外,由於設置複數個電阻之安裝位置,故藉由改變電阻之安裝位置及/或安裝數量,可容易地變更於電流路徑所含之電感成分及/或BEF之特性,能夠形成謀求振鈴成分之衰減效果的最佳化。
實施形態2
第9圖係顯示在實施形態2之CR緩衝器電路之基板 的一安裝例之圖。此外,第10圖係顯示與實施形態2之CR緩衝器電路在基板上之第9圖不相同的一安裝例之圖。此外,第11圖係顯示第9圖及第10圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。另外,由於針對已安裝第9圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,與在實施形態1中所說明之第5圖相同,此外,針對已安裝第10圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組的安裝例,與在實施形態1中所說明之第7圖相同,故在此省略說明。
在實施形態1中,雖針對將表面安裝型之電容器、及電阻安裝於兩面基板之一方表面之例加以說明,但在第9圖、第10圖所示之例中,將表面安裝之電容器5-1、及電阻6a-1安裝於兩面基板9之一方表面(第9圖中之左側面,第10圖中之上表面),而將表面安裝之電容器5-2、及電阻6a-2(参照第11圖(a))安裝於兩面基板9之另一方表面(第9圖中之右側面,第10圖中之下表面),以隔著兩面基板9之方式相向配置電容器5-1、及電容器5-2,以隔著兩面基板9之方式相向配置電阻6a-1、及電阻6a-2,俾使形成於兩面基板9之一方表面的第1電流路徑與形成於兩面基板9之另一方表面的第2電流路徑以隔著兩面基板9之方式相向。藉由如此構成,與實施形態1同樣地,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝 器電路4之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小各電容器5-1、5-2之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
再者,在本實施形態中,因串聯有各電容器5-1、5-2,且串聯有各電阻6a-1、6a-2,故能夠使用較實施形態1還低耐壓之部件來構成。
此外,分別在兩面基板9之一方表面、及另一方表面複數設置同數個第1圖所示之電阻6的安裝位置,在第9圖、第10圖所示之例中係顯示安裝各電阻6a-1、6a-2之例,但亦可以安裝各電阻6b-1、6b-2或各電阻6c-1、6c-2之方式,取代各電阻6a-1、6a-2,再者,亦可複數組並列地安裝各電阻6a-1、6a-2、各電阻6b-1、6b-2、各電阻6c-1、6c-2之各串聯電路之組合(参照第11圖(b))。如此藉由改變電阻6之安裝位置及/或安裝數量,可容易地變更於電流路徑所含之電感成分及/或BEF之特性,且能夠謀求振鈴成分之衰減效果的最佳化。
如以上說明,根據實施形態2之CR緩衝器電路,由於構成將表面安裝型之電容器、及電阻以各自隔著兩面基板之方式相向配置於兩面基板之一方表面及另一方表面,俾使形成於兩面基板之一方表面的第1電流路徑與形成於兩面基板之另一方表面的第2電流路徑以隔著兩面基板之方式相向,故與實施形態1同樣地,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成 分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小各電容器之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
再者,在本實施形態中,因串聯有一方表面之電容器、及另一方表面之電容器,且串聯有一方表面之電阻、及另一方表面之電阻,故能夠使用較實施形態1還低耐壓之部件來構成。此外,當採用與實施形態1相等之耐壓之電容器來構成時,能夠應用在較高壓之電路。
此外,由於設置複數個電阻之安裝位置,故藉由改變電阻之安裝位置及/或安裝數量,可容易地變更於電流路徑所含之電感成分及/或BEF之特性,能夠謀求振鈴成分之衰減效果的最佳化。
實施形態3
第12圖係顯示實施形態3之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。此外,第13圖係顯示第12圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。此外,第14圖係顯示實施形態3之CR緩衝器電路的頻率特性例之圖。另外,針對已安裝第12圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組的安裝例,由於與在實施形態1所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在實施形態1及2中,針對改變電阻之安裝位置及/或安裝數量之例加以說明,但在第12圖所示之例中,令表面安裝型之複數電容器5a、5b、5c能夠安裝於兩面基板9之一方表面(第12圖中之左側面),並且安裝表面 安裝型之電阻6,俾使包含這些電容器5a、5b、5c及電阻6所形成之第1電流路徑,以隔著兩面基板9之方式相向於由兩面基板9之另一方表面(第12圖中之右側面)之配線圖案所形成之第2電流路徑。藉由如此構成,以選擇各電容器5a、5b、5c中任一者之方式安裝(参照第13圖(a)),藉此可與各個安裝位置相對應使電感值不同,且能夠改變BEF之共振頻率。
此外,由於將各電容器5a、5b、5c呈複數並列地安裝(参照第13圖(b)),從而形成各自共振頻率不相同的BEF(例如,第14圖中之BEF特性1及BEF特性2),故如第14圖所示,CR緩衝器電路4之BEF特性成為這些複數個BEF特性之重疊特性(第14圖中之重疊BEF特性),能夠擴大對振鈴成分之頻率衰減效果大的頻率範圍。
此外,與實施形態1、2同樣地,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路4之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小電容器5a、5b、5c之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
如以上說明,根據實施形態3之CR緩衝器電路,由於設置複數個電容器之安裝位置,故能夠與電容器之安裝位置相對應而使電感值不相同,且可改變BEF之共振頻率。
此外,由於將安裝位置不相同之複數個電 容器呈複數並列地安裝,從而形成各自共振頻率不相同的BEF,故能夠擴大對振鈴成分之頻率衰減效果大的頻率範圍。
此外,與實施形態1、2同樣地,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小各電容器之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
實施形態4
第15圖係顯示實施形態4之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。此外,第16圖係顯示第15圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。另外,針對已安裝第15圖所示之CR緩衝器電路之基板之在功率半導體模組上的安裝例,由於與實施形態1中所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在實施形態3中,與實施形態1同樣地,針對將表面安裝型之電容器、及電阻安裝於兩面基板之一方表面之例加以說明,但在第15圖所示例中,令表面安裝型之複數個電容器5a-1、5b-1、5c-1能夠安裝於兩面基板9之一方表面(第15圖中之左側面),並且安裝表面安裝型之電阻6-1,且令表面安裝型之複數個電容器5a-2、5b-2、5c-2能夠安裝於兩面基板9之另一方表面(第15圖中之右側面),並且安裝表面安裝型之電阻6-2,而能夠將各電容器 5a-1、5a-2、各電容器5b-1、5b-2、各電容器5c-1、5c-2以各自隔著兩面基板9之方式相向配置,並以隔著兩面基板9之方式相向配置電阻6-1、及電阻6-2,俾使於兩面基板9之一方表面所形成之第1電流路徑與於兩面基板9之另一方表面所形成之第2電流路徑,以隔著兩面基板9之方式相向。藉由如此構成,以選擇各電容器5a-1、5a-2、各電容器5b-1、5b-2、各電容器5c-1、5c-2之各組合中任一者之方式安裝(参照第16圖(a)),藉此可與各組合之安裝位置相對應使電感值不相同,與實施形態3同樣地,能夠改變BEF之共振頻率。
此外,由於將各電容器5a-1、5a-2、各電容器5b-1、5b-2、各電容器5c-1、5c-2之組合呈複數組並列地安裝(参照第16圖(b)),從而形成各自共振頻率不相同的BEF,故與實施形態3同樣地,能夠擴大對振鈴成分之頻率衰減效果大的頻率範圍(参照第14圖)。
此外,與實施形態1至3同樣地,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路4之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小各電容器5c-1、5c-2之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
此外,與實施形態2同樣地,因分別串聯有各電容器5a-1、5a-2、各電容器5b-1、5b-2、各電容器5c-1、5c-2,且串聯有各電阻6-1、6-2,故能夠採用較實施形態1、 3還低耐壓之部件來構成。此外,當採用與實施形態1、3同等之耐壓的電容器來構成時,可應用於較高壓之電路。
如以上說明,根據實施形態4之CR緩衝器電路,由於與實施形態3同樣地,複數設置電容器之安裝位置,故能夠與電容器之安裝位置相對應而使電感值不相同,且可改變BEF之共振頻率。
此外,由於與實施形態3同樣地,將安裝位置不相同之複數個電容器呈複數並列地安裝,從而形成各自共振頻率不相同的BEF,故能夠擴大對振鈴成分之頻率衰減效果大的頻率範圍。
此外,與實施形態1至3同樣地,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小各電容器之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
再者,在本實施形態中,因與實施形態2同樣地,串聯有一方表面之電容器、及另一方表面之電容器,且串聯有一方表面之電阻、及另一方表面之電阻,故能夠採用較實施形態1、3還低耐壓之部件。
實施形態5
第17圖係顯示實施形態5之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。另外,第17圖所示之CR緩衝器電路之等效電路,由於與在實施形態1中所說明之第8圖相同, 故在此省略說明。此外,針對已安裝第17圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,由於與在實施形態1中所說明之第5圖同樣,故在此省略說明。
在第17圖所示之例中,相對於在實施形態1中所說明之第4圖而言,以離散(discrete)型部件構成電容器5之點不相同。
第18圖係顯示與實施形態5之CR緩衝器電路在基板上之第17圖不相同的一安裝例之圖。另外,第18圖所示之CR緩衝器電路之等效電路,由於與在實施形態3中所說明之第13圖相同,故在此省略說明。此外,針對已安裝第18圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,由於與在實施形態1中所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在第18圖所示之例中,相對於在實施形態3中所說明之第12圖,以離散型部件構成各電容器5a、5b、5c之點不相同。
第19圖係顯示與實施形態5之CR緩衝器電路在基板上之第17圖、第18圖不相同的一安裝例之圖。此外,第20圖係顯示第19圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。另外,針對已安裝第19圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,由於與在實施形態1中所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在第19圖所示之例中,相對於第18圖所示之例,顯示各自串聯2個離散型部件構成電容器5a、5b之 例。
一般而言,表面安裝之電容器耐壓低。在本實施形態中,如第17圖至19所示,將構成CR緩衝器電路4之電容器5設為離散型部件,從而可謀求高耐壓化。
如此,即便以離散型部件構成電容器5,亦能夠獲得與前述之實施形態1至4同樣的效果。
如以上說明,根據實施形態5之CR緩衝器電路,可獲得與前述之實施形態1至4同樣的效果,再者,以離散型部件構成電容器,從而可謀求高耐壓化。
實施形態6
第21圖係顯示實施形態6之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。此外,第22圖係顯示第21圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。另外,針對以安裝第21圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,由於與在實施形態1中所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在第21圖所示之例中,顯示以兩面基板9之基板圖案(銅箔)來形成用以構成CR緩衝器電路4之電容器5之例。如在實施形態1中所說明之方式,藉由構成使於兩面基板9之一方表面的第1電流路徑、及形成於兩面基板9之另一方表面的第2電流路徑以隔著兩面基板9之方式相向,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低 CR緩衝器電路4之電流路徑整體的有效電感成分,而且能夠縮小振鈴成分之抑制所必須之電容器5的電容值。因此,如第21圖所示,亦能夠利用兩面基板9之基板圖案形成電容器5。
如此,即便利用基板圖案形成電容器5時,亦可獲得與前述之實施形態1至4相同的效果,能夠謀求部件數量的減少。
第23圖係顯示與實施形態6之CR緩衝器電路在基板上之第21圖不相同的一安裝例之圖。另外,針對已安裝第23圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,由於與在實施形態1中所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在第23圖所示之例中,採用4層基板9a,來取代第21圖所示之兩面基板9。採用4層以上之多層基板之複數層的基板圖案來形成電容器5,從而可縮小於基板表面所佔有之電容器5的面積。
如以上說明,根據實施形態6之CR緩衝器電路,可獲得與前述實施形態1至4同樣的效果,再者,利用基板圖案來形成電容器,藉此可謀求部件數量的減少。
此外,採用4層以上之多層基板之複數層的基板圖案來形成電容器,從而可縮小於基板表面所佔有之電容器的面積。
實施形態7
第24圖係顯示實施形態7之CR緩衝器電路在基板上 的一安裝例之圖。此外,第25圖係顯示第24圖所示之CR緩衝器電路的等效電路之圖。另外,針對以安裝第24圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,由於與在實施形態1中所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在第24圖所示之例中,與實施形態1同樣地,將表面安裝型之電容器5、及電阻6a(参照第25圖)安裝於兩面基板9之一方表面(第24圖中之左側面),俾使包含這些電容器5及電阻6a所形成之第1電流路徑,以隔著兩面基板9之方式相向於由兩面基板9之另一方表面(第24圖中之右側面)之配線圖案所形成之第2電流路徑。藉由如此構成,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流(参照第24圖中之正面圖),使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路4之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小電容器5之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
此外,與實施形態1同樣地,設置複數個第1圖所示之電阻6的安裝位置,而在第24圖所示之例中顯示安裝電阻6a之例,但亦可以安裝電阻6b或電阻6c之方式取代電阻6a,再者,亦可將電阻6a至6c呈複數並列地安裝。藉由如此方式改變電阻6之安裝位置及/或安裝數量,可容易地變更於電流路徑所含之電感成分及/或BEF之特性,且能夠謀求振鈴成分之衰減效果的最佳化。
再者,在本實施形態中,於兩面基板9之另一方表面(第24圖中之右側面)設置藉由基板圖案所形成之圖形保險絲(pattern fuse)10(第25圖参照)。例如,當電容器5於短路損壞時,會有過電流流通於功率半導體模組100之直流端子P-N間之疑慮,惟在本實施形態中,因設置有前述之圖形保險絲10,故當因受部件短路等流通有過電流時,使圖形保險絲10切斷,從而可保護直流電源1及/或外部連接機器等。
另外,在前述之第24圖所示之例中,顯示對在實施形態1中所說明之構成設置圖形保險絲10之構成例,惟不言而喻,亦能夠對在前述之實施形態2至6中所說明之構成設為設置圖形保險絲10之構成。
如以上說明,根據實施形態7之CR緩衝器電路,可獲得與前述之實施形態1至4同樣的效果,再者,利用基板圖案形成圖形保險絲,藉此當因受部件短路等流通過電流時,使圖形保險絲切斷,從而可保護直流電源及/或外部連接機器等。
實施形態8
第26圖係顯示實施形態8之CR緩衝器電路在基板上的一安裝例之圖。另外,第26圖所示之CR緩衝器電路之等效電路,由於與在實施形態2中所說明之第11圖相同,故在此省略說明。此外,針對已安裝第26圖所示之CR緩衝器電路之基板在功率半導體模組上的安裝例,由於與在實施形態1中所說明之第5圖相同,故在此省略說明。
在第26圖所示之例中,與實施形態2同樣地,將表面安裝型之電容器5-1、及電阻6a-1安裝於兩面基板9之一方表面(第26圖中之左側面),將表面安裝型之電容器5-2、及電阻6a-2安裝於兩面基板9之另一方表面(第26圖中之右側面),以隔著兩面基板9之方式相向配置電容器5-1、及電容器5-2,以隔著兩面基板9之方式相向配置電阻6a-1、及電阻6a-2,俾使形成於兩面基板9之一方表面的第1電流路徑、及形成於兩面基板9之另一方表面的第2電流路徑以隔著兩面基板9之方式相向。藉由如此構成,與實施形態2同樣地,可在第1電流路徑與第2電流路徑流通有互相反向之電流,使於第1電流路徑所含之電感成分與於第2電流路徑所含之電感成分耦合而使互感成分增加,且降低CR緩衝器電路4之電流路徑整體的有效電感成分,而且由於能夠減小各電容器5-1、5-2之電容值,故使振鈴成分之抑制變得容易。
再者,與實施形態2同樣地,因串聯有各電容器5-1、5-2,且串聯有各電阻6a-1、6a-2,故可採用較實施形態1還低耐壓之部件來構成。此外,當採用與實施形態1同等之耐壓的電容器來構成時,能夠應用於較高壓之電路。
此外,與實施形態2同樣地,分別在兩面基板9之一方表面、及另一方表面複數設置同數個第1圖所示之電阻6的安裝位置,在第26圖所示之例中係顯示安裝各電阻6a-1,6a-2之例,但亦可以安裝各電阻6b-1、6b-2 或各電阻6c-1、6c-2之方式,取代各電阻6a-1、6a-2,或者,亦可複數組並聯地安裝各電阻6a-1、6a-2、各電阻6b-1、6b-2、各電阻6c-1、6c-2之各串聯電路之組合。藉由如此改變電阻6之安裝位置及/或安裝數量,與實施形態2同樣地,可容易地變更於電流路徑所含之電感成分及/或BEF之特性,且能夠謀求振鈴成分之衰減效果的最佳化。
再者,在本實施形態中,將安裝於兩面基板9之一方表面之電容器5-1設為陶瓷電容器(ceramic capacitor),而將安裝於另一方表面之電容器5-2設為薄膜電容器(fixed film dielectric capacitor)(参照第26圖)。
一般而言,陶瓷電容器係屬於容易較薄膜電容器還高耐壓化,而另一面,例如於過電壓時流通有過電流之情形下,會有短路損壞之疑慮。在本實施形態中,如上述之方式將安裝於兩面基板9之一方表面之電容器5-1設為陶瓷電容器,而將安裝於另一方表面之電容器5-2設為薄膜電容器,藉此當使屬於陶瓷電容器之電容器5-1短路損壞而流通有過電流之情形時,使屬於薄膜電容器之電容器5-2開路(open)損壞,從而可保護直流電源1及/或外部連接機器等。
另外,在前述之第26圖所示之例中,顯示將於兩面基板9之一方表面所安裝之電容器5-1設為陶瓷電容器,而將於另一方表面所安裝之電容器5-2設為薄膜電容器之構成例,惟亦可將安裝於兩面基板9之一方表面之電容器5-1設為薄膜電容器,而將安裝於另一方表面之 電容器5-2設為陶瓷電容器之構成,此外,例如,如在實施形態5中所說明之第19圖所示之方式,在串聯複數個電容器而形成電容器5之構成中,即使將一方設為陶瓷電容器,而另一方設為薄膜電容器,不言而喻亦可獲得與在本實施形態中所說明之第26圖之構成同樣的效果。
此外,在如上述之方式串聯陶瓷電容器、及薄膜電容器之構成中,因較高電壓施加於電容值小者,故將較薄膜電容器還能夠高耐壓化之陶瓷電容器設為較薄膜電容器還小電容量為佳。
再者,即便在串聯有3個以上之電容器之構成中,將其中1個以上設為薄膜電容器,即可獲得前述之效果。
如以上說明,根據實施形態8之CR緩衝器電路,能夠獲得與前述之實施形態1至4相同的效果,再者,將串聯之複數個電容器之中任一個或1個以上設為薄膜電容器,從而當其他之電容器短路損壞而流通有過電流時,使薄膜電容器開路損壞,從而可保護直流電源及/或外部連接機器等。
另外,於以上之實施形態所示之構成,為本發明之構成的一例,亦能夠與其他之習知技述結合,不言而喻,亦能夠在不脫離本發明之要旨之範圍內,省略一部分等、改變而構成。
(產業上之可利用性)
如以上之方式,本發明係有益作為提高CR 緩衝器電路之有效電感成分之降低效果之技術,特別是,適用作為抑制在功率半導體模組所含之開關元件之開關時所產生的發振鈴成分之技術。
4‧‧‧CR緩衝器電路
5‧‧‧電容器
6a至6c‧‧‧電阻
9‧‧‧兩面基板(基板)

Claims (12)

  1. 一種CR緩衝器電路,係包含串聯在施加直流電壓於包含開關元件所形成之功率半導體模組之直流端子間的電容器以及電阻,並形成於基板上,該CR緩衝器電路係以使形成於前述基板之一方表面之第1電流路徑與形成於前述基板之一方表面之背面之另一方表面之第2電流路徑隔著前述基板相向,並且使在前述第1電流路徑與前述第2電流路徑流通有互相反向之電流之方式,配置前述電容器以及前述電阻,且藉由使於前述第1電流路徑所含之電感成分與於前述第2電流路徑所含之電感成分耦合而獲得之有效電感成分、以及前述電容器和前述電阻而形成帶阻濾波器。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電阻能夠安裝於前述基板上之複數個部位。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電阻係安裝成1個或並列或者串列複數個。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電容器能夠安裝於前述基板上之複數個部位。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電容器係安裝成1個或並列或者串列複數個。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電阻係串聯複數個,且隔著前述基板而相向配置。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電容器係串聯複數個,且隔著前述基板而相向配置。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電容器係以離散型部件所構成。
  9. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述電容器係採用前述基板上之基板圖案所形成。
  10. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,使用前述基板上之基板圖案來形成圖形保險絲。
  11. 如申請專利範圍第1項所記載之CR緩衝器電路,其中,串聯複數個之前述電容器之中至少1個為薄膜電容器。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之CR緩衝器電路,其中,前述薄膜電容器以外之電容器的電容量係小於前述薄膜電容器之電容量。
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