WO2013065586A1 - 電子装置 - Google Patents

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filter
housing
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圭輔 福増
明博 難波
秀則 篠原
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a noise filter in an electronic device that performs power conversion and the like.
  • Electric vehicles and plug-in hybrid vehicles are equipped with an inverter device for driving a motor with a high-voltage storage battery for driving power and a low-voltage storage battery for operating auxiliary equipment such as a vehicle light and a radio.
  • Such a vehicle is equipped with a DCDC converter device (power conversion device) that performs power conversion from a high voltage storage battery to a low voltage storage battery or power conversion from a low voltage storage battery to a high voltage storage battery.
  • the power conversion device includes an input filter circuit on the input side of the power conversion circuit and an output filter on the output side of the power conversion circuit, for the purpose of reducing noise mixed in an electronic device or the like disposed outside the power conversion device. Some are connected to a filter circuit such as a circuit. (For example, see Patent Document 1)
  • the parasitic inductance of the filter circuit increases, and it is caused by noise radiated from the power conversion circuit to the filter circuit and propagating in the space and eddy current flowing through the housing. Electromagnetic noise generated may be superimposed and the filter performance may be reduced by electromagnetic induction.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electronic device that reduces noise superposition emitted from a circuit and secures a noise reduction effect of a filter. .
  • the present invention has the configuration described in the claims.
  • the present invention includes a housing, a circuit board provided in the housing, an external terminal that passes through a through-hole provided in the housing and outputs or inputs the output of the circuit board to the outside.
  • a filter means having a filter capacitor, an external terminal, a housing, and a loop composed of wiring connecting them
  • the wiring connected to the housing is close to the external terminal By connecting to the position, the structure is such that the loop becomes smaller.
  • the present invention it is possible to suppress the noise from the circuit board from being spatially coupled to the filter means and the like, and to ensure the noise reduction effect of the filter.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a DCDC converter device according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the circuit structure of the DCDC converter apparatus concerning the Example of this invention. It is an exploded view which shows the components arrangement
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of the DCDC converter device 100.
  • the DCDC converter device is applied to an electric vehicle or the like, and is a device that performs power conversion from a high voltage storage battery to a low voltage storage battery or power conversion from a low voltage storage battery to a high voltage storage battery.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the DCDC converter device 100.
  • the DCDC converter apparatus 100 of the present embodiment is compatible with bidirectional DCDC. Therefore, the step-down circuit and the step-up circuit have a synchronous rectification configuration rather than a diode rectification.
  • large current components for the switching element are employed to increase the size of the smoothing coil.
  • both the HV side and the LV side have an H bridge type synchronous rectification switching circuit configuration (H1 to H4) using a MOSFET having a recovery diode.
  • H1 to H4 In switching control, zero-cross switching is performed at a high switching frequency (100 kHz) using an LC series resonance circuit (Cr, Lr) to improve conversion efficiency and reduce heat loss.
  • an active clamp circuit is provided to reduce loss due to circulating current during step-down operation, and to reduce the breakdown voltage of switching elements by suppressing the generation of surge voltage during switching, thereby reducing the breakdown voltage of circuit components. By downsizing, the device is downsized.
  • a full-wave rectification type double current (current doubler) method was adopted.
  • high output is ensured by operating a plurality of switching elements simultaneously in parallel.
  • the switching elements are arranged in parallel in four elements such as SWA1 to SWA4 and SWB1 to SWB4.
  • the high output is achieved by arranging the switching elements and the small reactors (L1, L2) of the smoothing reactor in parallel so as to have symmetry. As described above, by arranging the small reactors in two circuits, it is possible to reduce the size of the entire DCDC converter device as compared with the case where one large reactor is arranged.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the DCDC converter device 100.
  • the circuit components of the DCDC converter device 100 are housed in a metal (for example, aluminum die-cast) housing 101.
  • a case cover 111 is fixed to the opening of the housing 101 with bolts.
  • a main transformer 133, an inductor element 134, a step-down circuit unit 131 on which switching elements H1 to H4 are mounted, a step-up circuit unit 132 on which a switching element 136 is mounted, and the like are placed on the bottom surface in the housing 101. Yes.
  • the main transformer 133 is the transformer Tr
  • the inductor element 134 is the reactors L1 and L2 of the current doubler
  • the switching element 136 is the switching elements SWA1 to SWA4 and SAWB1 to SWB4, respectively. It corresponds.
  • the booster circuit unit 132 is also equipped with the switching elements S1, S2, etc. of FIG.
  • Switching elements H1 to H4 are provided in the step-down circuit unit 131.
  • the switching elements H1 to H4 are mounted on a metal substrate 139 on which a pattern is formed, and the back surface side of the metal substrate is fixed so as to be in close contact with the bottom surface of the housing.
  • the booster circuit portion 132 on which the switching element 136 is mounted is also formed of a metal substrate.
  • the control circuit board 130 is mounted with a control circuit that controls switching elements provided in the booster circuit unit 132 and the step-down circuit unit 131.
  • the control circuit board 130 is fixed on a metal base plate 137.
  • the base plate 137 is fixed by a plurality of support portions 101 a protruding upward from the bottom surface portion of the housing 101.
  • the control circuit board 130 is disposed via the base plate 137 above the heat generating components (the main transformer 133, the inductor element 134, etc.) disposed on the bottom surface of the casing.
  • the base plate 137 Since the base plate 137 is made of metal, the heat generated in the control circuit board 130 is transmitted to the support portion 101a and the housing 101.
  • the base plate 137 functions as a shielding member for radiant heat from heat-generating components provided on the bottom surface of the housing, and also functions as a shield for shielding switching radiation noise from the switching element by using a copper material or the like. .
  • FIG. 4 is a perspective view showing the component arrangement of the booster circuit unit 132 and the appearance of the casing (case) 101 in the DCDC converter device 100.
  • FIG. 5 is a component arrangement of the booster circuit unit 132 in the DCDC converter device 100 and the booster circuit unit.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an external appearance of an LC filter circuit including an output bus bar 121 that outputs the output of 132 to the outside, an output terminal 122, a ferrite core 141, and an output filter 142, and FIG.
  • the ferrite core 141 and the output filter 142 constitute an LC filter circuit installed to reduce the output noise of the DCDC converter device 100, and together with the smoothing capacitor 138 mounted on the substrate of the booster circuit unit 132, ⁇ Type LC filter circuit.
  • the circuit configuration aims to reduce output noise, and is not limited to a ⁇ -type LC filter circuit.
  • the output terminal 122 functions as an output terminal when power is converted from the HV side to the LV side, but functions as an input terminal when power is converted from the LV side to the HV side. In the converter of this embodiment, power conversion in both the HV side and the LV side is possible, but there is also a converter that performs power conversion only in one direction.
  • a shield wall 102 formed integrally with the housing 101 is formed between the LC filter circuit and the booster circuit unit 132, and the output bus bar 121 bypasses the shield wall 102, and the booster circuit unit 132, The ferrite core 141, the output filter 142, and the output terminal 122 are electrically connected.
  • the shield wall 102 switches the step-down circuit unit 131 and the booster circuit unit 132 even when the LC filter circuit, the step-down circuit unit 131, and the step-up circuit unit 132 are in the same housing of the housing 101. It is possible to prevent switching radiation noise due to the element from being superimposed on the LC filter circuit, and the noise reduction effect of the filter cannot be obtained, and it is not necessary to prepare another casing for the LC filter circuit.
  • the smoothing capacitor 138 is located at a position branched from the path from the booster circuit unit 132 to the output terminal 122 and has a small effect even if it is shielded, and is provided on the substrate of the booster circuit unit 122. Therefore, the shield wall 102 is not a target to be shielded.
  • the shielding effect can be further enhanced by using a conductive sealing material.
  • the shield wall 102 may be formed integrally with the base plate 137.
  • the base plate 137 is fixed to the housing 101 with screws (not shown), the position of the screws is the most stable position in the base plate 137. Therefore, when the shield wall 102 is formed from the base plate 137, it is desirable to install a screw hole near the shield wall 102.
  • the shield wall 102 be formed from both the casing 101 and the base plate 137.
  • FIG. 4 in this embodiment, it has the output terminal 122 which penetrates the through-hole 103 provided from the housing
  • a protrusion 104 is formed around the through hole 103 so as to cover the output terminal, and the casing is thick. As a result, even if noise is spatially superimposed between the filter circuit and the through hole 103, it can be prevented from leaking outside.
  • a GND boss 105 and a GND boss installation hole 105 a are disposed at the center of the booster circuit unit 132.
  • the bus bars 123 on the substrate of the booster circuit unit 132 disposed from the two voltage conversion inductor elements 134 to the smoothing capacitor 138 can be arranged symmetrically, and the parasitic inductance values of the bus bars 123 can be made equal. Therefore, loss can be reduced.
  • the casing 101 connected to the chassis is most stable in potential among the DCDC converters.
  • one end of the smoothing capacitor 138 is connected to GND (ground), but the parasitic inductance between the smoothing capacitor 138 and GND can be reduced by installing the GND boss 105 in the vicinity thereof. Thereby, the noise reduction effect of the smoothing capacitor 138 can be ensured.
  • the GND bus bar 124 that connects the smoothing capacitor 138 and the GND boss 105 need not be installed in parallel with the bus bar 123. Therefore, since switching noise from the bus bar 123 can be prevented from being electromagnetically coupled to the GND bus bar 124, fluctuations in the potential of the housing 101 can be prevented, and the noise level of the DCDC converter device 100 can be reduced.
  • FIG. 7 and 8 are perspective views showing the appearance of the output filter 142.
  • FIG. A ceramic capacitor 142a is mounted on the filter substrate 142d, a filter output bus bar 142b for electrically connecting the capacitor 142a and the output terminal 122, and a GND bus bar 142c for electrically connecting the capacitor 142a and the housing 101.
  • a fixture 142e for mechanically fixing the filter substrate 142d to the housing 101.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the connection between the capacitor substrate 142 and the output terminal 122. Moreover, the arrow of a figure represents the direction through which the noise current which flows into a filter circuit flows.
  • the filter output bus bar 142b and the GND bus bar 142c are disposed so as to face each other in the vicinity. Thereby, since the loop area formed by the filter output bus bar 142b, the filter substrate 142, and the GND bus bar 142c can be reduced, the superposition of switching noise from the step-down circuit unit 131 and the step-up circuit unit 132 can be reduced.
  • the connection between the output terminal 122 and the filter substrate 142d is connected through the filter output bus bar 142b and the GND bus bar 142c.
  • the large screw 144 is tightened with the bus bar 142b interposed therebetween, and the output terminal upper portion 122a is fixed to the housing 101.
  • the output terminal lower part 122b the output terminal 122 and the filter output bus bar are fixed to the protruding part 104 via the insulator 143.
  • the large screw 144 Because of the large current output from the DCDC converter device, the large screw 144 has a larger diameter than the screw that fixes the booster circuit unit or the like to the housing. Torque is generated by this large screw, but the bus bar can withstand this torque.
  • capacitor 142a In order to ensure the performance of the capacitor 142a, a certain size is required, and a plurality of capacitors may be used. Many capacitors have terminals on both sides. When such a capacitor is used to connect to the output terminal 122 and the housing 101, the connection position with the housing tends to be far from the output terminal, and the area of the loop formed by the output terminal, the capacitor, the housing, and the wiring is large. turn into. In addition, the parasitic inductance of the filter circuit increases, and noise that is radiated from the power conversion circuit and propagated in space and electromagnetic noise that is generated due to eddy currents flowing through the housing are superimposed on the filter circuit, and the filter is filtered by electromagnetic induction. May reduce performance.
  • connection position between the GND bus bar 142c and the housing 101 is closer to the output terminal 122 than the capacitor 142a and the substrate 142d, thereby reducing the loop and reducing parasitic inductance and electromagnetic induction action.
  • the filter function can be ensured.
  • the position close to the output terminal 122 means that the shortest distance to any part of the output terminal 122 is small in three dimensions.
  • the filter output bus bar 142b and the GND bus bar 142c are arranged to face each other, noise currents flowing in the filter circuit flow to face each other, so that a U-turn current is formed between the filter output bus bar and the GND bus bar. Is done. Therefore, since the magnetic flux generated around the filter output bus bar and the magnetic flux generated around the GND bus bar cancel each other, the parasitic inductance can be reduced.
  • the filter output bus bar 142b and the GND bus bar 142c are connected to the filter substrate 142d at the same side.
  • the bus bars are mounted facing each other until they are connected to the board. For this reason, noise superposition and an increase in inductance can be prevented.
  • the filter substrate 142d is composed of two layers, and the inner layer wiring of the substrate is mounted so that the output side connected to the filter output bus bar 142b and the GND side connected to the GND bus bar 142c are opposed to each other by the capacitor 142a. The Thereby, it is possible to prevent an increase in the parasitic inductance of the substrate pattern of the filter substrate 142d.
  • the filter substrate 142d may be a multilayer substrate instead of two layers.
  • the distance between the layers can be shortened, and the coupling between the output side and the GND side can be strengthened, so that an increase in parasitic inductance can be further prevented.
  • the substrate 142 d of the output filter is arranged so that the surface direction thereof is along the longitudinal direction of the output terminal 122. This is because it is more space-saving to place the substrate 142d in a different direction from the substrate such as the booster circuit portion 132. In particular, as in the present embodiment, it is preferable to arrange the output circuit 122 and the substrate such as the booster circuit unit 132 so as to extend along the output terminal 122.
  • the GND bus bar 142c may be connected to the upper surface of the protruding portion 104. Since the protrusion 104 has the through-hole 103 that passes through the output terminal 122, it can be connected to a position close to the output terminal 122 and is suitable for placing the substrate 142d vertically as shown in FIG.
  • the base plate 137 is separated from the output filter 142, the output terminal 122, and the output bus bar 121 in addition to the shield wall 102 formed between the output filter 142 and the booster circuit unit 32.
  • a shield wall 137a is formed for the purpose.
  • the output filter 142 can be structured close to a separate room from the step-down circuit unit 131 and the step-up circuit unit 132 without preparing a separate housing, so that noise superimposition on the filter substrate 142d can be reduced.
  • a sufficiently noise-reduced voltage can be output from the DCDC converter device.
  • the DCDC converter device of the present invention can be modified into various embodiments.
  • the filter substrate 142d may be mounted in parallel to the bottom surface of the housing according to the space of the housing. Also in this case, the connection portion between the GND bus bar 142d and the housing 101 is closer to the output terminal 122 than the capacitor 142a, and the loop is also reduced.
  • the filter substrate 142d and the output terminal 122 may be directly connected without using the filter output bus bar 142b and the GND bus bar 142c.
  • the inductance corresponding to the filter output bus bar and the GND bus bar can be reduced, and the filter substrate 142d can be mounted.
  • a filter capacitor integrated with the bus bar may be used instead of mounting the ceramic capacitor on the substrate.
  • the filter output bus bar and the GND bus bar facing each other and integrating them with the filter capacitor, it is possible to prevent noise from being superimposed and increase the inductance, and the same effect as when using a ceramic capacitor can be obtained. it can.
  • the output terminal and the capacitor board 142 can be integrated, so that the filter output bus bar 142b and the GND bus bar 142c are omitted. May be. By omitting the bus bar, the parasitic inductance can be further reduced.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 DCDC converter apparatus, 101: Case, 102: Shield wall, 103: Through-hole, 104: Protruding part, 105: GND boss, 105a: GND boss installation hole, 111: Top cover, 121: Output bus bar, 122: Output terminal, 123: bus bar, 124: GND bus bar, 130: control circuit board, 131: step-down circuit section, 132: boost circuit section, 133: main transformer, 134: inductor element for voltage conversion, 135: power semiconductor module, 136 : H1 to H4: switching element, 137: base plate, 137a: shield wall, 141: ferrite core, 142: output filter, 142a: ceramic capacitor, 142b: filter output bus bar, 142c: GND bus bar, 142d: output filter substrate, 143: Insulator, 144: A screw.

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Abstract

　回路基板からの空間伝播する電磁ノイズの影響を抑え、寄生インダクタンスを低減したフィルタ回路を備え、十分にノイズ低減された電圧を出力することができる電子装置を提供する。　上記課題を解決するために、本発明は、筐体１０１と、筐体内に設けられた回路基板１３２と、筐体に設けられた貫通孔を貫通し、回路基板の出力を外部に出力する出力端子１２２と、を備えた電子装置において、フィルタコンデンサ１４２ａを有するフィルタ手段１４２と、出力端子と、筐体と、それらを接続する配線１４２ｂ、１４２ｃで構成されるループを構成し、筐体に接続する配線１４２ｃを、出力端子に近い位置に接続することで、ループが小さくなるような構造とする。また、フィルタ手段と回路基板との間に、シールド１０２を設ける。

Description

電子装置
　本発明は、電力変換などを行う電子装置におけるノイズフィルタに関する。
　電気自動車やプラグインハイブリッド車は、動力駆動用の高電圧蓄電池でモータ駆動するためのインバータ装置と、車両のライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池を搭載している。このような車両においては、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行うＤＣＤＣコンバータ装置（電力変換装置）を搭載している。
　電力変換装置には、電力変換装置外に配置される電子機器等へ混入するノイズの低減を目的の１つとして、電力変換回路の入力側に入力フィルタ回路、電力変換回路の出力側に出力フィルタ回路などのフィルタ回路が接続されているものがある。（例えば、特許文献１参照）
特願２００４―３６８３８８号公報
　電力変換装置に接続される入力フィルタ回路および出力フィルタ回路において、フィルタ回路の寄生インダクタンスが増大し、また、フィルタ回路に電力変換回路から放射され空間伝播するノイズや筐体を流れる渦電流に起因して発生する電磁ノイズが重畳し、電磁誘導作用によりフィルタ性能を低下させる恐れがある。
　本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回路から放射されるノイズ重畳を低減し、フィルタのノイズ低減効果を確保した電子装置を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載に構成をとる。その一例を挙げれば、本発明は、筐体と、筐体内に設けられた回路基板と、筐体に設けられた貫通孔を貫通し、回路基板の出力を外部に出力または入力する外部端子と、を備えた電子装置において、フィルタコンデンサを有するフィルタ手段と、外部端子と、筐体と、それらを接続する配線で構成されるループを構成し、筐体に接続する配線を、外部端子に近い位置に接続することで、ループが小さくなるような構造とする。
　本発明によれば、回路基板からのノイズがフィルタ手段等に空間結合することを抑制し、フィルタのノイズ低減効果を確保することができる。
本発明の実施例にかかるＤＣＤＣコンバータ装置の外観斜視図である。 本発明の実施例にかかるＤＣＤＣコンバータ装置の回路構成を示す図である。 本発明の実施例にかかるＤＣＤＣコンバータ装置における部品配置を示す分解図である。 本発明の実施例にかかるＤＣＤＣコンバータ装置の筐体内の部品配置を示す斜視図である。 本発明の実施例にかかるＤＣＤＣコンバータ装置の筐体内の部品配置と、昇圧回路基板の出力を外部に出力する出力バスバーと出力端子およびフェライトとコンデンサ基板から成るフィルタ回路の外観を示す斜視図である。 本発明の実施例にかかる昇圧回路部の部品配置を表す図である。 本発明の実施例にかかる出力フィルタの部品配置を表す斜視図である。 本発明の実施例にかかる出力フィルタの部品配置を表す斜視図である。 本発明の実施例にかかる出力フィルタと、出力端子の接続を表す断面図である。 本発明の他の実施例にかかる出力フィルタと出力端子１２２の接続を表す断面図である。
　以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
　図１はＤＣＤＣコンバータ装置１００の外観を示す斜視図である。このＤＣＤＣコンバータ装置は電気自動車等に適用され、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行う装置である。
　このＤＣＤＣコンバータ装置１００について説明する。図２はＤＣＤＣコンバータ装置１００の回路構成を示す図である。図２に示すように、本実施の形態のＤＣＤＣコンバータ装置１００では、双方向ＤＣＤＣ対応としている。そのために、降圧回路、昇圧回路は、ダイオード整流ではなく同期整流構成としている。また、ＨＶ（High Voltage）/ＬＶ(Low Voltage)変換で高出力とするために、スイッチング素子への大電流部品を採用し、平滑コイルの大型化を図っている。
　具体的には、ＨＶ側ＬＶ側共に、リカバリーダイオードを持つＭＯＳＦＥＴを利用したＨブリッジ型・同期整流スイッチング回路構成（Ｈ１～Ｈ４）とした。スイッチング制御にあっては、ＬＣ直列共振回路（Ｃｒ，Ｌｒ）を用いて高スイッチング周波数（100ｋＨｚ）でゼロクロススイッチングさせ、変換効率を向上させて熱損失を低減するようにした。加えて、アクティブクランプ回路を設けて、降圧動作時の循環電流による損失を低減させ、ならびに、スイッチング時のサージ電圧発生を抑制してスイッチング素子の耐圧を低減させることで、回路部品の低耐圧化を図ることで装置を小型化している。
　さらに、ＬＶ側の高出力を確保するために、全波整流型の倍電流（カレントダブラー）方式とした。なお、高出力化にあたり、複数のスイッチング素子を並列同時作動させることで高出力を確保している。図２の例では、スイッチング素子をＳＷＡ１～ＳＷＡ４、ＳＷＢ１～ＳＷＢ４のように４素子並列とした。また、スイッチング素子および平滑リアクトルの小型リアクトル（Ｌ１，Ｌ２）を、対称性を持たせるように２回路並列配置とすることで高出力化している。このように、小型リアクトルを２回路配置とすることで、大型リアクトル１台を配置させる場合に比べて、ＤＣＤＣコンバータ装置全体の小型化が可能となる。
　図３，４および５は、ＤＣＤＣコンバータ装置１００における部品配置を説明する図である。図３はＤＣＤＣコンバータ装置１００の分解斜視図である。
　図３に示すように、ＤＣＤＣコンバータ装置１００の回路部品は、金属製（例えば、アルミダイカスト製）の筐体１０１内に収納されている。筐体１０１の開口部にはケースカバー１１１がボルトにより固定される。筐体１０１内の底面部分には、主トランス１３３、インダクタ素子１３４、スイッチング素子Ｈ１～Ｈ４が搭載された降圧回路部１３１、スイッチング素子１３６が搭載されている昇圧回路部１３２等が載置されている。
　なお、図２の回路図との対応を記載すると、主トランス１３３はトランスＴｒに、インダクタ素子１３４はカレントダブラーのリアクトルＬ１，Ｌ２に、スイッチング素子１３６はスイッチング素子ＳＷＡ１～ＳＷＡ４，ＳＡＷＢ１～ＳＷＢ４にそれぞれ対応している。昇圧回路部１３２には、図２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２等も搭載されている。
　スイッチング素子Ｈ１～Ｈ４は降圧回路部１３１内に設けられている。スイッチング素子Ｈ１～Ｈ４は、パターンが形成された金属基板１３９上に実装されており、金属基板の裏面側は筐体底面に密着するように固定されている。スイッチング素子１３６が実装される昇圧回路部１３２も、同様に金属基板で構成されている。
　制御回路基板１３０には、昇圧回路部１３２や降圧回路部１３１に設けられたスイッチング素子を制御する制御回路が実装されている。制御回路基板１３０は金属製のベース板１３７上に固定されている。ベース板１３７は筐体１０１の底面部から上方に突出した複数の支持部１０１ａにより固定されている。これにより、制御回路基板１３０は、筐体底面部に配置された発熱部品（主トランス１３３、インダクタ素子１３４など）の上方に、ベース板１３７を介して配置されることになる。
　ベース板１３７は金属で形成されているので、制御回路基板１３０で発生した熱は支持部１０１ａおよび筐体１０１へと伝達される。また、ベース板１３７は、筐体底面部に設けられた発熱部品からの輻射熱の遮蔽部材として機能するとともに、銅材等を用いることでスイッチング素子からのスイッチング放射ノイズを遮蔽するシールドとしても機能する。
　図４はＤＣＤＣコンバータ装置１００における昇圧回路部１３２の部品配置および筐体（ケース）１０１外観を示す斜視図であり，図５はＤＣＤＣコンバータ装置１００における昇圧回路部１３２の部品配置と、昇圧回路部１３２の出力を外部に出力する出力バスバー１２１と出力端子１２２およびフェライトコア１４１と出力フィルタ１４２から成るＬＣフィルタ回路の外観を示す斜視図であり、図６は昇圧回路部１３２の平面図である。
　フェライトコア１４１と出力フィルタ１４２は、ＤＣＤＣコンバータ装置１００の出力ノイズを低減するために設置されたＬＣフィルタ回路を構成し、昇圧回路部１３２の基板上に搭載された平滑化コンデンサ１３８と合わせてπ型のＬＣフィルタ回路を構成している。なお、回路構成は出力のノイズを低減することを目的とするため、π型のＬＣフィルタ回路に限らない。出力端子１２２は、ＨＶ側からＬＶ側へ電力変換する場合は出力端子として機能するが、ＬＶ側からＨＶ側へ電力変換する場合には、入力端子として機能する。本実施例のコンバータでは、ＨＶ側とＬＶ側の両方向への電力変換が可能であるが、一方向のみ電力変換を行うコンバータもある。
　ＬＣフィルタ回路と昇圧回路部１３２との間には筐体１０１と一体に形成されたシールド壁１０２が形成されており、出力バスバー１２１がこのシールド壁１０２を迂回して、昇圧回路部１３２と、フェライトコア１４１、出力フィルタ１４２及び出力端子１２２を電気的に接続している。このシールド壁１０２により、図５に示すように、ＬＣフィルタ回路と降圧回路部１３１及び昇圧回路部１３２は筐体１０１の同一筐体内にあっても、降圧回路部１３１および昇圧回路部１３２のスイッチング素子によるスイッチング放射ノイズがＬＣフィルタ回路に重畳し、フィルタのノイズ低減効果が得られなくなることを防ぐことができ、ＬＣフィルタ回路用に別の筐体を用意する必要がなくなる。
　少なくとも、ＬＣフィルタ回路によりノイズを除去された電流が流れる出力端子１２２が、昇圧回路部１３２などからシールド壁１０２により隔離されていれば、シールド効果を奏するが、望ましくは出力フィルタ１４２やフェライトコア１４１もシールド壁１０２によりシールドした方が、出力端子１２２付近でシールドする距離が長くなり、シールドの効果が高くなる。なお、本実施例では、平滑化コンデンサ１３８は、昇圧回路部１３２から出力端子１２２までの経路から分岐した位置にありシールドしてもその効果が小さく、また、昇圧回路部１２２の基板上に設けられていることから、シールド壁１０２によりシールドする対象にしていない。
　また、シールド壁１０２とケースカバー１１１との隙間を埋めるため、導電性のシール材を用いて、さらにシールド効果を高めることができる。
　なお、シールド壁１０２はベース板１３７と一体に形成してもよい。この時、ベース板１３７は筐体１０１とねじ（図示せず）で固定されるため、ねじの位置がベース板１３７において最も電位的に安定する位置となる。そのため、ベース板１３７からシールド壁１０２を形成する場合、シールド壁１０２の近くにねじ穴を設置することが望ましい。
　また、シールド壁１０２は筐体１０１とベース板１３７両方から形成されることが望ましい。筐体から１０２のシールド壁とベース板１０７のシールド壁とが交差するように設置することにより、ノイズ源である降圧回路部１３１および昇圧回路部１３２からＬＣフィルタ回路の距離を遠くすることができ、混入するノイズを低減してシールド効果を高めることができる。
　なお、図４に示すように、本実施形態では、筐体１０１から設けられた貫通孔１０３を貫通し、昇圧回路部１３２の出力を外部に出力する出力端子１２２を有している。貫通孔１０３の周囲には出力端子を覆うように突出部１０４が形成され、筐体が厚くなっている。これにより，フィルタ回路から貫通孔１０３までの間にノイズが空間的に重畳しても、外部に漏洩することを防ぐことができる。
　また、図４、５、６に示すように、昇圧回路部１３２の中心には、ＧＮＤボス１０５及び、ＧＮＤボス設置孔１０５ａが配置されている。これにより、二つの電圧変換用インダクタ素子１３４から平滑化コンデンサ１３８までに配置される昇圧回路部１３２の基板上のバスバー１２３を対称に配置することができ、バスバー１２３の寄生インダクタンスの値を等しくできるため、損失を低減することができる。
　また、一般的に自動車のシャーシが自動車の中で最も大きい導体であるため、ＤＣＤＣコンバータの中では、シャーシに接続される筐体１０１が最も電位的に安定する。そのため、平滑化コンデンサ１３８は一端をＧＮＤ(接地)に接続されるが、その間近にＧＮＤボス１０５を設置することにより、平滑化コンデンサ１３８とＧＮＤとの間の寄生インダクタンスを小さくできる。これにより、平滑化コンデンサ１３８のノイズ低減効果を確保することができる。
　また、ＧＮＤボス１０５を平滑化コンデンサ１３８に近接して設置することにより、平滑化コンデンサ１３８とＧＮＤボス１０５とを接続するＧＮＤバスバー１２４がバスバー１２３と並走して設置される必要がなくなる。そのため、バスバー１２３からのスイッチングノイズがＧＮＤバスバー１２４へ電磁結合することを防ぐことができるため、筐体１０１の電位変動を防ぐことができ、ＤＣＤＣコンバータ装置１００のノイズレベルを低減することができる。
　図７と図８は、出力フィルタ１４２の外観を示す斜視図である。フィルタ基板１４２ｄ上にはセラミックコンデンサ１４２ａが実装され，コンデンサ１４２ａと出力端子１２２とを電気的に接続するためのフィルタ出力バスバー１４２ｂと、コンデンサ１４２ａと筐体１０１とを電気的に接続するＧＮＤバスバー１４２ｃと、フィルタ基板１４２ｄを筐体１０１に機械的に固定する取付具１４２ｅとを備える。
　図９はコンデンサ基板１４２と、出力端子１２２の接続を表す断面図である。また、図の矢印はフィルタ回路に流れるノイズ電流の流れる向きを表す。
　図９に示すように、フィルタ出力バスバー１４２ｂとＧＮＤバスバー１４２ｃは互いに近接して対向するように配置されている。これにより、フィルタ出力バスバー１４２ｂとフィルタ基板１４２とＧＮＤバスバー１４２ｃで形成されるループ面積を小さくできるため、降圧回路部１３１や昇圧回路部１３２からのスイッチングノイズの重畳を低減することができる。
　図９に示すように、出力端子１２２とフィルタ基板１４２ｄとの接続はフィルタ出力バスバー１４２ｂとＧＮＤバスバー１４２ｃを介して接続されている。また、出力端子１２２と出力端子１２２と接続されるフィルタ出力バスバー１４２ｂとを筐体１０１に固定するため、バスバー１４２ｂを挟んで大ネジ１４４を締め付けて出力端子上部１２２ａを筐体１０１に固定された出力端子下部１２２ｂに固定することにより、出力端子１２２とフィルタ出力バスバーを絶縁体１４３を介して突出部１０４に固定している。ＤＣＤＣコンバータ装置からの大電流出力のため、大ネジ１４４は、昇圧回路部などを筐体に固定するネジよりも径が大きい。この大ネジによってトルクが生じることになるが、バスバーはこのトルクに耐えることができる。
　コンデンサ１４２ａ性能を確保するために、ある程度の大きさが必要であり、また、複数のコンデンサを用いることがある。また、両側に端子があるコンデンサが多い。そのようなコンデンサを用いて出力端子１２２及び筐体１０１に接続した場合、筐体との接続位置が出力端子から遠い位置となりやすく、出力端子、コンデンサ、筐体及び配線がつくるループの面積が大きくなってしまう。そして、フィルタ回路の寄生インダクタンスが増大し、また、フィルタ回路に電力変換回路から放射され空間伝播するノイズや筐体を流れる渦電流に起因して発生する電磁ノイズが重畳し、電磁誘導作用によりフィルタ性能を低下させる恐れがある。
　本実施例では、ＧＮＤバスバー１４２ｃと筐体１０１との接続位置を、コンデンサ１４２ａや基板１４２ｄよりも出力端子１２２に近い位置とすることにより、ループが小さくなり、寄生インダクタンスや電磁誘導作用を低減して、フィルタ機能を確保することができる。ここで出力端子１２２に近い位置とは、立体的に見て、出力端子１２２のいずれかの部分までの最短距離が小さいことをいう。
　また、フィルタ出力バスバー１４２ｂとＧＮＤバスバー１４２ｃは互いに対向するように配置されることにより、フィルタ回路に流れるノイズ電流は対向して流れるため、フィルタ出力バスバーとＧＮＤバスバーとの間でＵターン電流が形成される。したがって、フィルタ出力バスバー周りに発生する磁束とＧＮＤバスバーの周りに発生する磁束が打ち消し合うため、寄生インダクタンスの低減を図ることができる。
　なお、図９に示すように、フィルタ出力バスバー１４２ｂとＧＮＤバスバー１４２ｃはフィルタ基板１４２ｄとの接続位置は同じ側で接続されている。これにより、基板と接続するまでバスバー同士は対向して実装されることになる。このため、ノイズの重畳及びインダクタンスの増加を防ぐことができる。
　また、フィルタ基板１４２ｄは２層で構成され、基板の内層配線も、コンデンサ１４２ａよりフィルタ出力バスバー１４２ｂと接続される出力側とＧＮＤバスバー１４２ｃと接続されるＧＮＤ側についても対向するようにして実装される。これにより、フィルタ基板１４２ｄの基板パターンの寄生インダクタンスについても増加を防ぐことができる。
　なお、フィルタ基板１４２ｄは２層ではなく、さらに多層の基板を用いてもよい。多層基板を用いることにより、層間の距離が短くなり、出力側とＧＮＤ側の結合を強くすることができるため、さらに寄生インダクタンスの増加を防ぐことができる。
　出力フィルタの基板１４２ｄは、その面方向が出力端子１２２の長手方向に沿うように配置されている。基板１４２ｄを昇圧回路部１３２などの基板と異なる方向を向かせて配置した方が、省スペースであるからである。特に、本実施例のように、出力端子１２２に沿うように、昇圧回路部１３２などの基板と垂直に配置するとよい。
　筐体１０１が、内側に突出する突出部１０４を有する場合には、ＧＮＤバスバー１４２ｃは、突出部１０４の上面に接続するとよい。突出部１０４は出力端子１２２か通る貫通孔１０３を有しているため、出力端子１２２に近い位置に接続することができるとともに、図９のように基板１４２ｄを縦置きするのに適している。
　また、図９に示すように、ベース板１３７には、出力フィルタ１４２と昇圧回路部３２との間に形成されるシールド壁１０２以外に、出力フィルタ１４２と出力端子１２２および出力バスバー１２１との分離を目的にシールド壁１３７ａが形成される。これにより、出力フィルタ１４２は別筐体を用意することなく、降圧回路部１３１や昇圧回路部１３２と別部屋に近い構造にできるため、フィルタ基板１４２ｄへのノイズの重畳を低減することができ、十分にノイズ低減された電圧をＤＣＤＣコンバータ装置から出力することができる。
　（他の実施例）
  本発明のＤＣＤＣコンバータ装置は、様々な実施形態に変形可能である。例えば、図１０に示す通り，フィルタ基板１４２ｄは、筐体のスペースに応じて筐体底面に対して平行に実装しても良い。この場合も、ＧＮＤバスバー１４２ｄと筐体１０１との接続部は、出力端子１２２にコンデンサ１４２ａよりも近くなり、ループも小さくなる。
　また、フィルタ基板１４２ｄと出力端子１２２との接続は、フィルタ出力バスバー１４２ｂとＧＮＤバスバー１４２ｃを介さず、直接接続しても良い。フィルタ出力バスバーとＧＮＤバスバー分のインダクタンスを低減でき、フィルタ基板１４２ｄを実装することができる。
　なお、基板上にセラミックコンデンサを実装するのではなく、バスバーと一体化されたフィルタコンデンサを使用しても良い。フィルタ出力バスバーとＧＮＤバスバーを対向させ、フィルタコンデンサと一体化して実装することにより，ノイズの重畳を防ぎ，インダクタンスの増加も防ぐことができ、セラミックコンデンサを使用した時と同様の効果を得ることができる。
　また、ＤＣＤＣコンバータ装置の出力が小さく、フィルタ基板１４２ｄが出力の大ネジのトルクに耐えられる場合、出力端子とコンデンサ基板１４２を一体化できるため、フィルタ出力バスバー１４２ｂおよびＧＮＤバスバー１４２ｃを省いて実装しても良い。
バスバーを省くことにより、寄生インダクタンスをさらに低減することができる。
　なお、以上の説明は一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述した実施の形態では、ＤＣＤＣコンバータのＬＶ側を用いて説明したが、ＨＶ側に適用してもよい。また、ＰＨＥＶあるいはＥＶ等の車両に搭載される電力変換装置を例に説明したが、本発明はこれらに限らず建設機械等や鉄道の車両に用いられる電力変換装置にも適用することができ、また、電力変換装置以外の電子装置にも適用することができる。
　１００：ＤＣＤＣコンバータ装置、１０１：筐体、１０２：シールド壁、１０３：貫通孔、１０４：突出部、１０５：ＧＮＤボス、１０５ａ：ＧＮＤボス設置孔、１１１：トップカバー、１２１：出力バスバー、１２２：出力端子、１２３：バスバー、１２４：ＧＮＤバスバー、１３０：制御回路基板、１３１：降圧回路部、１３２：昇圧回路部、１３３：主トランス、１３４：電圧変換用インダクタ素子、１３５：パワー半導体モジュール、１３６：Ｈ１～Ｈ４：スイッチング素子、１３７：ベース板、１３７ａ：シールド壁、１４１：フェライトコア、１４２：出力フィルタ、１４２ａ：セラミックコンデンサ、１４２ｂ：フィルタ出力バスバー、１４２ｃ：ＧＮＤバスバー、１４２ｄ：出力フィルタ基板、１４３：絶縁体、１４４：大ネジ。

Claims (19)

  1. 　筐体と、
    　前記筐体内に設けられた回路基板と、
    　前記筐体に設けられた貫通孔を貫通し、前記回路基板の出力を外部に出力するまたは外部から前記回路基板に入力するための外部端子と、
    　を備えた電子装置において、
    　フィルタコンデンサを有するフィルタ手段と、
    　前記外部端子と前記フィルタ手段とを接続する第1の配線と、
    　前記フィルタ手段よりも前記外部端子に近い位置で前記筐体に接続され、前記筐体と前記フィルタ手段とを接続する第2の配線と、
    　を備えたことを特徴とする電子装置。
  2. 　請求項１に記載の電子装置おいて、
    　前記第１の配線と前記第２の配線とは、少なくとも一部が対向して配置されることを特徴とする電子装置。
  3. 　請求項１または２に記載の電子装置において、
    　前記フィルタ手段は、配線を有する基板と、当該基板に搭載され、前記配線に電気的に接続されるフィルタコンデンサを有し、
    　前記第１の配線及び前記第２の配線は、前記基板の面方向において前記フィルタコンデンサに対し同じ側で前記基板の配線に接続されていることを特徴とする。
  4. 　請求項３に記載の電子装置において、
    　前記第１の配線及び前記第２の配線の一部が前記基板の配線と対向するように配線されていることを特徴とする電子装置。
  5. 　請求項３または４に記載の電子装置において、
    　前記基板の配線は、前記フィルタコンデンサと前記第1の配線とを接続する配線と、前記フィルタコンデンサと前記第２の配線とを接続する配線とが、対向するように設けられていることを特徴とする電子装置。
  6. 　請求項３乃至５のいずれかに記載の電子装置において、
    　前記回路基板と、前記フィルタ手段の基板とは、その面が異なる方向を向いていることを特徴とする電子装置。
  7. 　筐体と、
    　前記筐体内に設けられた回路基板と、
    　前記筐体に設けられた貫通孔を貫通し、前記回路基板の出力を外部に出力するまたは外部から前記回路基板に入力するための外部端子と、
    　を備えた電子装置において、
    　コンデンサを含むフィルタ手段と、
    　前記外部端子と前記フィルタ手段とを接続する第1の配線と、
    　前記筐体と前記フィルタ手段とを接続する第2の配線と、
    　を有し、
    　前記貫通孔の周囲の筐体は、前記筐体の前記回路基板が設置された面より前記筐体内部側に向かって突出する突出部を形成し、前記第２の配線は当該突出部に接続されていることを特徴とする電子装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかに記載の電子装置において、
    　前記第1の配線は、フィルタ出力バスバーであり、前記第２の配線は、ＧＮＤバスバーであることを特徴とする電子装置。
  9. 　請求項１乃至８のいずれかに記載の電子装置において、
    　前記フィルタ手段と前記回路基板との間にシールド手段を設けたことを特徴とする電子装置。
  10. 　請求項１乃至９のいずれかに記載の電子装置において、
    　前記外部端子は、前記回路基板を筐体に固定するネジよりも大きい径を有するネジによって前記筐体に固定されており、前記第１の配線及び前記第２の配線はバスバーであることを特徴とする電子装置。
  11. 　請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    　前記回路基板は、電力を変換する電力変換回路を有してることを特徴とする電子装置。
  12. 　筐体と、
    　回路基板と、
    　前記筐体に設けられた貫通孔を貫通し、前記回路基板の出力を外部に出力するまたは外部から前記回路基板に入力するための外部端子と、
    　フィルタコンデンサを有し、前記外部端子とＧＮＤとに接続されたフィルタ手段と、
    　を備えた電子装置において、
    　前記回路基板と前記フィルタ手段とは、前記筐体内に設けられるとともに、
    　前記回路基板と、前記外部端子及び前記フィルタ手段との間に設けられ、電磁波をシールドするシールド手段と、
    　前記シールド手段を迂回して、前記回路基板と、前記外部端子及び前記フィルタ手段とを電気的に接続する配線と、
    　を備えたことを特徴とする電子装置。
  13. 　請求項１２に記載の電子装置において、
    　前記回路基板は、電力を変換する電力変換基板であることを特徴とする電子装置。
  14. 　請求項１３に記載の電子装置において、
    　前記電力変換基板は、スイッチング素子とダイオードとを有することを特徴とする電子装置。
  15. 　請求項１２乃至１４のいずれかに記載の電子装置において、
    　前記配線上に、フェライトコアを有し、
    　前記フェライトコアと前記回路基板との間に、前記シールド手段が設けられていることを特徴とする電子装置。
  16. 　請求項１５に記載の電子装置において、
    　前記回路基板上に、ＧＮＤに接続された平滑化コンデンサを有し、
    　前記平滑化コンデンサ、前記フェライトコア及び前記フィルタ手段とによりπ型のＬＣフィルタを構成することを特徴とする電子装置。
  17. 　請求項１２乃至１６のいずれかに記載の電子装置において、
    　前記シールド手段は、前記筐体と一体に形成されたシールド壁であることを特徴とする電子装置。
  18. 　請求項１２乃至１７のいずれかに記載の電子装置において、
    　ベース基板を有し、
    　前記回路基板及び前記外部端子は、前記筐体と前記ベース板との間に設けられ、
    　前記シールド手段は、前記ベース板と一体に形成されたシールド壁であることを特徴とする電子装置。
  19. 　請求項１２乃至１８のいずれかに記載の電子装置において、
    　前記外部端子と前記フィルタ手段との間に、シールド手段を備えたことを特徴とする電子装置。
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