JP4418208B2

JP4418208B2 - Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置

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Publication number: JP4418208B2
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Inventors: 雷太中西
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Filing date: 2003-11-06
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Description

本発明は、高圧直流電圧を低圧直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ装置に関する。

一般に、電力容量が１０ｋＷを超えるインバータシステムを搭載するハイブリッド自動車においては、走行用モータへの給電用として高圧バッテリを搭載し、電子回路用に低圧（補機）バッテリから電力を給電する方式が取られている。
このような二電源方式の車両においては、低圧バッテリを小容量とし、高圧バッテリから降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を通じて低圧バッテリに送電する方式が取られる。上記のＤＣ−ＤＣコンバータ装置を車載用の電源として使用する場合、その搭載スペースが限られるために小形化が要求され、また車両に搭載されるバッテリの消費電力を低減するために高効率化が要求されている。
ハイブリッド自動車において、高圧バッテリから低圧バッテリに電力を給電する従来の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置について図１を参照して説明する。

図１において、高圧バッテリ１はニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等を、複数個直列接続した直流電源であり、絶縁被覆ケーブルを通じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２に接続される。
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２の入力段に接続されたラインフィルタ３と平滑コンデンサ４とが、インバータ回路５の入力電流を平滑化している。
インバータ回路５において、５ａ〜５ｄはフルブリッジ接続されたスイッチング素子であるＦＥＴであって、ハイサイドスイッチ５ａとローサイドスイッチ５ｂの中位点ａ、およびハイサイドスイッチ５ｃとローサイドスイッチ５ｄの中位点ｂをトランス６の一次巻線に接続し、制御回路１０によりインバータ回路５の各相を交互にオン／オフさせて高圧バッテリ１から給電される直流電力を交流電力に変換し、降圧してトランス二次側に伝達する。
トランス６の二次巻線出力は、整流素子であるダイオード７ａ、７ｂで全波整流され、チョークコイル８および平滑コンデンサ９により出力電圧が平滑化されて、低圧バッテリ１２に給電される。

また、制御回路１０は、トランス６の一次巻線に流れる電流をカレントトランス１３で検出し、過電流として予め設定したしきい値を超えると、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２の出力電圧を低下させて、異常電流による破壊を未然に防いでいる。

上記ＤＣ−ＤＣコンバータ装置として、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置のトランスおよびチョークコイルを平行板部に密着して配置し、さらに上記平行板部にパワースイッチング素子が実装される金属部材が接続された構造が開示されている（例えば特許文献１、２参照）。
特開２０００−１４１４９号公報特開２０００−１４１５０号公報

上記したＤＣ−ＤＣコンバータ装置においては、一次側回路のスイッチング素子が、専用に設けられた金属部材を用いて放熱され、また、該装置の二次側の整流回路は、上記平行板部に密着して放熱されている。これらのインバータ回路のスイッチング素子、および整流回路の整流素子は、ともに半導体素子であるが、その間にトランスが存在するため、別々の位置に配置されている。

また、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の他の例として、ＤＣ−ＤＣコンバータの組み立てを簡素化し、高密度実装を実現した構造が開示されている（例えば特許文献３〜５参照）。
特開２０００−１３９６３号公報特開２０００−１９６２１４号公報特開２００３−２３７７２号公報

上記のＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、インバータ回路のスイッチング素子と整流回路の整流素子は、ともに発熱が大きい部品であり強制冷却が必要である。
また、インバータ回路のスイッチング素子と整流回路の整流素子間には、体積が大きいトランスが配置されており、トランスの一次側巻線と二次側巻線とがトランスを中心として互いに反対方向に引出され、スイッチング素子と整流素子に接続されているため、これらを一体化して小形化を図ることが困難であった。

図１０は従来のＤＣ−ＤＣコンバータ装置２におけるトランス６の一次側に接続されるインバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｂと二次側に接続される整流回路の整流素子を示す。
トランス６の一次巻線端子６ａ、６ｂと二次巻線端子６ｃ、６ｄとは、トランス６のコアを中心にして互いに反対方向に引出され、一次巻線端子６ａ、６ｂは、その引出し線近傍で配線基板を介してインバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｄに接続される。また、二次巻線端子６ｃ、６ｄは、その引出し線近傍で、整流素子７に直接ネジ止め固定される。
これらインバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｄと整流回路の整流素子７は、トランス６を挟んで互いに遠ざかる位置に配置されているため、装置が大形化し、また、組立作業に手間取るという問題があった。

上記のような問題があったため、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、トランスの一次巻線端子と二次巻線端子の引出し方向を近接させて小形化するとともに、インバータ回路のスイッチング素子および整流回路の整流素子を接近させ、組み立て作業を簡素化できる構造が望まれていた。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、トランスの一次巻線端子と二次巻線端子の取り出し方向を略直角または０〜９０°の範囲に配置することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を小形化するとともに、インバータ回路のスイッチング素子および整流回路の整流素子を一体化して同一金属基板に実装することで、組み立て作業を簡易化し、信頼性の高いＤＣ−ＤＣコンバータ装置を提供しようとするものである。

すなわち、高圧バッテリからの入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路５と、交流電圧を変圧するトランス６と、トランス６の出力電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電するチョークコイル８を有する平滑回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路２と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２を構成する回路素子が実装される配線基板１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２の発熱部に当接して冷却する冷却ブロック１６とから構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、上記インバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｂおよび整流回路の整流素子７ａ〜７ｂを同一金属基板上に実装してパワーモジュール１４とし、該パワーモジュール１４と上記トランス６および／またはチョークコイル８とを冷却ブロック１６載置面上に当接させて冷却し、上記トランス６の一次巻線端子６ａ、６ｂと二次巻線端子６ｃ、６ｄの引出し方向を略直角あるいは０〜９０°の範囲に配置し、上記のパワーモジュール１４が、整流素子７ａ、７ｂを挟んで互いに反対方向に配置された二組の接続端子を有し、上記整流素子７ａ、７ｂと各接続端子間をワイヤボンディング接続するとともに、該接続端子の一方の組にトランス６の二次巻線端子６ｃ、６ｄを接続し、他方の組に上記チョークコイル８の入力端子８ａを接続したことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置である。

また、高圧バッテリからの入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路５と、交流電圧を変圧するトランス６と、トランス６の出力電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電するチョークコイル８を有する平滑回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路２と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２を構成する回路素子が実装される配線基板１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２の発熱部に当接して冷却する冷却ブロック１６とから構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、上記インバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｂおよび整流回路の整流素子７ａ〜７ｂを同一金属基板上に実装してパワーモジュール１４とし、該パワーモジュール１４と上記トランス６および／またはチョークコイル８とを冷却ブロック１６載置面上に当接させて冷却し、上記トランス６の一次巻線端子６ａ、６ｂと二次巻線端子６ｃ、６ｄの引出し方向を略直角あるいは０〜９０°の範囲に配置し、上記のパワーモジュール１４の出力端子と、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の出力端子とがパワーモジュールの樹脂ケースに一体成形され、該パワーモジュールの出力端子とチョークコイルの入力端子とを接続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の出力端子とチョークコイルの出力端子とを接続してなることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置である。

また、高圧バッテリからの入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路５と、交流電圧を変圧するトランス６と、トランス６の出力電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電するチョークコイル８を有する平滑回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路２と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２を構成する回路素子が実装される配線基板１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２の発熱部に当接して冷却する冷却ブロック１６とから構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、上記インバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｂおよび整流回路の整流素子７ａ〜７ｂを同一金属基板上に実装してパワーモジュール１４とし、該パワーモジュール１４と上記トランス６および／またはチョークコイル８とを冷却ブロック１６載置面上に当接させて冷却し、上記トランス６の一次巻線端子６ａ、６ｂと二次巻線端子６ｃ、６ｄの引出し方向を略直角あるいは０〜９０°の範囲に配置し、上記のトランス６の二次巻線端子６ｃ、６ｄとチョークコイル８の入出力端子が、冷却ブロック載置面と略平行に伸延し、パワーモジュール１４の接続端子と接続することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置である。

さらに、上記のパワーモジュール１４が、突出する接続端子１８ａ〜１８ｂを有し、パワーモジュール１４を覆う形で配線基板１５を実装し、該パワーモジュール１４の端子により、パワーモジュール１４と配線基板１５との接続を行うことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置である。

そして、上記の金属基板に替えて、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素のセラミック基板の両面に、アルミニウムまたは銅の金属層を形成した複合基板を使用することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置である。

本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、トランスの一次巻線端子と二次巻線端子の引出し方向を近接させているため、小形化することができ、また、インバータ回路のスイッチング素子および整流回路の整流素子を接近させているため、組み立て作業を簡素化することができる。

以下、本発明について、図面を参照して説明する。
本発明によるＤＣ−ＤＣコンバータ装置の斜視図を図２に、側面図を図３に示す。
図２、図３において、図１のインバータ回路のスイッチング素子５ａ〜５ｄおよび整流回路の整流素子７ａ、７ｂを同一金属基板上に一体化して実装し、樹脂ケースに組み込んでエポキシ樹脂で封止したパワーモジュール１４、トランス６、およびチョークコイル８は、冷却ブロック１６の載置面１７上に熱伝導性の高いシリコングリース（図示せず）を介して配置される。また、入力フィルタ回路を構成するラインフィルタ３と平滑コンデンサ４、出力平滑用コンデンサ９、および制御回路１０が実装された配線基板１５を併せて実装している。
配線基板１５は、パワーモジュール１４に一体成形されて、配線基板側に突出する接続端子１８により接続されるとともに、冷却ブロック１６の載置面１７から突出した支柱１９にネジ止め固定されている。
また、図２の例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２で発生する熱を放熱するための冷却ブロック１６と、該冷却ブロック１６の下面に設けた放熱フィン１６ａによる空冷式の冷却ブロック１６としたが、冷却液を循環させて冷却する液冷式の冷却ブロックなども使用可能である。

トランス６、パワーモジュール１４、およびチョークコイル８の接続図を図４に示す。
図４の状態に、さらに配線基板１５を実装したものの平面図を図５に示す。
図４では、パワーモジュール１４の内部構造がより明確になるように、封止樹脂２０を取り除いた状態での配線図として記載した。図４のパワーモジュール１４内部構造図において、パワーモジュール１４は、その金属（ベース）基板２１として、アルミニウム、銅等を使用できる。例えば、図４におけるパワーモジュール１４においては、厚みが約３ｍｍのアルミニウム板上に絶縁層を介して配線パターンを構成したアルミベース基板が使用され、配線パターン上に熱拡散を目的としたヒートスプレッダ２２を介して半導体チップが実装されている。

図４では、パワーモジュール１４の５ａ〜５ｄがインバータ回路の半導体スイッチング素子（例えば、ＦＥＴやＩＧＢＴ）であり、アルミワイヤ２３で配線パターンに接続され、接続端子１８ａ〜１８ｈを介して配線基板１５に接続されている。
また、パワーモジュール１４の７ａ、７ｂは整流回路の整流素子であり、アルミワイヤ２３でパワーモジュール１４に一体成形された接続端子２４ａ〜２４ｃに接続され、接続端子２４ａ〜２４ｃを介してトランス６または、チョークコイル８に接続されている。
パワーモジュール１４の金属基板上に構成されたインバータ回路５の半導体スイッチング素子５ａ〜５ｄ、整流回路の整流素子７ａ、７ｂは、それぞれトランス６の一次側、二次側で使用されるため、その配線パターンを含めて所定の絶縁距離を介して配置されている。

パワーモジュール１４におけるインバータ回路５において、接続端子１８ａ、１８ｂは各々、インバータ回路５の電源とＧＮＤに接続される端子であり、１８ｃ、１８ｄ、１８ｇ、１８ｈは、インバータ回路のスイッチング素子のゲートを駆動する信号端子として用いられる。
また、フルブリッジ接続されたスイッチング素子５ａ〜５ｂにおけるハイサイドスイッチ５ａとローサイドスイッチ５ｂの中位点ａは接続端子１８ｅに接続され、ハイサイドスイッチ５ｃとローサイドスイッチ５ｄの中位点ｂは接続端子１８ｆに接続される。
接続端子１８ｅ、１８ｆは、配線基板１５と接続して、配線基板に実装されたカレントトランス１３を介して、トランス６の一次巻線端子６ａ、６ｂに接続されている。この際、トランス６の一次巻線と二次巻線は、θ≒４５°の角度で配置して、インバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｄと整流回路の整流素子７に最短配線で配置されている。

ハイブリッドシステムに使用されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置の一例として、高圧バッテリに２８８Ｖのリチウムイオン電池、低圧バッテリに１４Ｖの鉛蓄電池を使用した場合、一次側電圧となる２８８Ｖをトランスで降圧して、トランス二次側電圧を３５Ｖ程度にしたのち、整流回路で整流し、チョークコイルと平滑コンデンサで平滑して１４Ｖの低圧バッテリに給電するという形が望ましい。従って、トランスの二次巻線を１ターンとしたとき、トランス一次巻線を８ターン程度に設定する必要がある。
図６は、トランスの内部構造図の一例について示した図である。中央部に形成された突起の周囲に巻線収納部を有する一対のコア２５ａ、２５ｂを上下から対向させる向きに配置し、その間に一次巻線６ａ、６ｂと二次巻線６ｃ、６ｄを配置して、上下のコア２５ａ、２５ｂで挟みこんでコア内部に収納する。
一次巻線はあらかじめ設定された巻数（先の計算例では８ターン）だけ巻かれて、その端部６ａ、６ｂを二次巻線６ｃ、６ｄの端部と同じ側に引出された形で収納ケース２６に収納し、二次巻線との絶縁性を兼ねて、蓋２７で収納ケース２６の蓋をした形でコア２５ｂの巻線収納部に収められる。
二次巻線６ｃ、６ｄは、大きな電流が流れることから、銅板を打ち抜いて作成した平板銅線を使用し、二次巻線端子６ｃと６ｄ間に絶縁性スペーサ２８を挟み込んで、その交点６ｅ、６ｆをネジ止め固定することで、１ターンを形成して巻線収納部に収納する。さらに、二次巻線６ｃ、６ｄとコア２５ａ間には絶縁性スペーサ２９を挟むことで、コアとの絶縁性を確保している。
一次巻線端子６ａ、６ｂは、図７の他、図４にも示されるように、二つの巻線端子６ａ、６ｂをクロスして閉じた経路としているため、巻数が整数値（先の計算例では８ターン）に確定され、常に安定した巻線比で一次側電圧を降圧することができる。従って、一次巻線端子６ａ、６ｂと二次巻線端子６ｃ、６ｄを０〜９０°のどの角度で配置しても、一次巻線と二次巻線の比で決められる巻数比で降圧され、所定の電圧で二次側にエネルギーを伝達することができる。

また、トランスの一次巻線６ａ、６ｂと二次巻線６ｃ、６ｄの引出し方向の角度θは、主に一次巻線６ａ、６ｂの配線基板１５への接続箇所を移動させることで自由に配置できる。
例えば、図７に示すパワーモジュール１４とトランス６、チョークコイル８との外部接続を示した構造図においては、一次巻線６ａ、６ｂの配線基板１５への接続箇所の制約上、もしくはトランス６の巻線比の関係から、トランスの一次巻線６ａ、６ｂを二次巻線６ｃ、６ｄに対して、θ＝９０°の角度で配置して、カレントトランス１３とパワーモジュール１４の接続端子１８ｅ、１８ｆを介して、インバータ回路５のスイッチング素子５ａ〜５ｄに接続している。
このように、トランスの一次巻線と二次巻線の角度θを自由に変えることで、配線位置を自由に変えることができるが、一次巻線とインバータ回路のスイッチング素子、および二次巻線と整流回路の整流素子間をできるだけ最短配線で結ぶためには、θを０〜９０°の範囲に配置することを前提に、レイアウト設計を実施する必要がある。

また、図４、図７のパワーモジュール１４の内部構造図に示すように、パワーモジュール１４の内部に配置された整流素子７ａ、７ｂに対し、相対する方向に配置された接続端子２４ａ、２４ｂ、２４ｃに対してアルミワイヤボンディングを用いて接続し、上記接続端子２４ａ、２４ｂとトランスの二次巻線端子６ｃ、６ｄ、接続端子２４ｃとチョークコイル入力端子８ａをネジ止め接続することで、パワーモジュール１４とトランス６、およびチョークコイル８の接続を容易に実施することができる。

さらに、パワーモジュール１４にＤＣ−ＤＣコンバータ出力端子３０が他の金属端子と樹脂モールドによって絶縁性が保たれた状態で一体成形されているため、ＤＣ−ＤＣコンバータ出力端子を配線基板上に実装して配置する必要はない。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ出力端子３０には、その一端にネジ止め接続箇所が設けられており、これにチョークコイル出力端子８ｂを直接にネジ止め接続することで、チョークコイル出力端子のＤＣ−ＤＣコンバータ出力端子への接続が容易となり、組み立てが簡素化され、部品点数を削減することができる。

また、図４、図７においてトランスの二次巻線端子６ｃ、６ｄとチョークコイルの入出力端子８ａ、８ｂは、冷却ブロック１６の載置面に略平行に伸延してパワーモジュール１４に一体成形された接続端子２４ａ、２４ｂ、２４ｃに直接接続されているため、冷却ブロック載置面１７と一定の距離をおいて、最短配線で大電流ラインを配置することができる。
さらに、従来例を示す図１０のように、絶縁トランスの二次巻線端子６ｃ、６ｄやチョークコイル入出力端子８ａ、８ｂが配線基板上に突出して交互に接続されることがないため、配線基板上を交差する形で大電流ラインを配置する必要がなく、配線基板に実装される制御回路等の小信号回路に与えるノイズの影響を小さくすることができる。

また、図８に示すパワーモジュール１４の内部構造のように、インバータ回路のスイッチング素子５ａ〜５ｄと整流回路の整流素子７ａ、７ｂをそれぞれ別基板２１ａ、２１ｂ上に実装したのち、パワーモジュールの樹脂ケース１４ａに組み込んで一体化することも可能である。このように２枚の基板に実装して一体化することで、パワーモジュール１４の長手方向で生じる基板のそり量を半分に低減することができ、冷却ブロック上にシリコングリースを介してパワーモジュール１４を実装する際の密着性がより向上する。
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の出力電流が大きく、パワーモジュールが大形化する場合、信頼性を確保する上で非常に有効である。

また、パワーモジュール１４において金属基板２１に替えて、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素のセラミックス絶縁基板の両面にアルミニウムまたは銅の金属層を設けた複合基板を使用した例を図９に示す。図９のパワーモジュール断面図において、インバータ回路のスイッチング素子もしくは整流回路の整流素子に相当する半導体チップ７ｃを複合基板３１に実装した後、樹脂ケースに一体化して低弾性のシリコン樹脂３４で封止してパワーモジュールを構成している。
パワーモジュールは、複合基板の下面にシリコングリースを介して、冷却ブロック上に実装され、半導体チップで発生した熱を冷却ブロックで効率よく排熱している。
図４に示すパワーモジュールで実装される半導体チップサイズは５〜６ｍｍ角と小さく、パワーモジュールをエポキシ樹脂で封止することにより、半導体チップとベース基板間の熱膨張差を抑えて、半導体チップの界面にストレスを与えることなく信頼性を確保していた。
しかし、半導体チップサイズが８〜１０ｍｍ角と大きくなり、発熱もそれに伴って大きくなると、半導体チップと基板間の熱膨張差が抑えられなくなり、最悪の場合は、チップの破壊に至ることがある。このような場合に半導体チップに近い熱膨張係数である窒化アルミニウムもしくは窒化ケイ素の絶縁層を利用し、その両面にアルミニウムもしくは銅の金属層を構成した複合基板を用いることで、半導体チップとそれが実装された絶縁基板の熱膨張係数をほぼ同じとし、半導体チップの界面にストレスを与えることなく信頼性を確保して使用することができる。

ハイブリッド自動車に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置の回路図である。本発明の実施例によるＤＣ−ＤＣコンバータ装置の斜視図である。本発明の実施例によるＤＣ−ＤＣコンバータ装置の側面図である。図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置のトランス、パワーモジュール、およびチョークコイルの接続図である。図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の平面図である。図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置に使用するトランスの構造図である。本発明の他の実施例による、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置のトランス、パワーモジュール、およびチョークコイルの接続図である。本発明の実施例によるＤＣ−ＤＣコンバータ装置の平面図である。本発明の実施例によるパワーモジュールの断面図である。従来例による、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置のトランス、パワーモジュール、およびチョークコイルの接続図である。

符号の説明

１高圧バッテリ
２ＤＣ−ＤＣコンバータ装置
３ラインフィルタ
４平滑コンデンサ
５インバータ回路
５ａ〜５ｄスイッチング素子（ＦＥＴ）
６トランス
６ａ、６ｂ一次巻線端子
６ｃ、６ｄ二次巻線端子
６ｅ、６ｆ二次巻線端子接続部
７ａ、７ｂ整流素子
７ｃ半導体チップ
８チョークコイル
８ａ入力端子
８ｂ出力端子
９平滑コンデンサ
１０制御回路
１１ａ、１１ｂ外部入出力信号
１２低圧バッテリ
１３カレントトランス
１４パワーモジュール
１５配線基板
１６冷却ブロック
１６ａ冷却フィン
１７冷却ブロック載置面
１８接続端子
１８ａ〜１８ｈ接続端子
１９支柱
２０封止樹脂
２１金属基板
２２ヒートスプレッダ
２３アルミワイヤ
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ接続端子
２５コア
２５ａトランスコア
２５ｂトランスコア
２６一次巻線収納ケース
２７一次巻線収納ケースの蓋
２８絶縁性スペーサ
２９絶縁性スペーサ
３０出力端子
３１基板
３２絶縁基板
３３金属層
３４シリコン樹脂

Claims

高圧バッテリからの入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、交流電圧を変圧するトランスと、トランスの出力電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電するチョークコイルを有する平滑回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成する回路素子が実装される配線基板と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の発熱部に当接して冷却する冷却ブロックとから構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、
上記インバータ回路のスイッチング素子および整流回路の整流素子を金属基板上に実装してパワーモジュールとし、該パワーモジュールと上記トランスおよび／またはチョークコイルとを冷却ブロック載置面上に当接させて冷却し、
上記トランスの一次巻線端子と二次巻線端子の引出し方向を略直角あるいは０〜９０°の範囲に配置し、
前記パワーモジュールが、整流素子を挟んで互いに反対方向に配置された二組の接続端子を有し、
上記整流素子と各接続端子間をワイヤボンディング接続するとともに、該接続端子の一方の組にトランスの二次巻線端子を接続し、他方の組に上記チョークコイルの入力端子を接続したことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
高圧バッテリからの入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、交流電圧を変圧するトランスと、トランスの出力電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電するチョークコイルを有する平滑回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成する回路素子が実装される配線基板と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の発熱部に当接して冷却する冷却ブロックとから構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、
上記インバータ回路のスイッチング素子および整流回路の整流素子を金属基板上に実装してパワーモジュールとし、該パワーモジュールと上記トランスおよび／またはチョークコイルとを冷却ブロック載置面上に当接させて冷却し、
上記トランスの一次巻線端子と二次巻線端子の引出し方向を略直角あるいは０〜９０°の範囲に配置し、
前記パワーモジュールの出力端子と、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の出力端子とがパワーモジュールの樹脂ケースに一体成形され、該パワーモジュールの出力端子とチョークコイルの入力端子とを接続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の出力端子とチョークコイルの出力端子とを接続してなることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
高圧バッテリからの入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、交流電圧を変圧するトランスと、トランスの出力電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電するチョークコイルを有する平滑回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成する回路素子が実装される配線基板と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の発熱部に当接して冷却する冷却ブロックとから構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、
上記インバータ回路のスイッチング素子および整流回路の整流素子を金属基板上に実装してパワーモジュールとし、該パワーモジュールと上記トランスおよび／またはチョークコイルとを冷却ブロック載置面上に当接させて冷却し、
上記トランスの一次巻線端子と二次巻線端子の引出し方向を略直角あるいは０〜９０°の範囲に配置し、
前記トランス二次巻線端子とチョークコイルの入出力端子が、冷却ブロック載置面と略平行に伸延し、パワーモジュールの接続端子と接続することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
請求項１〜３のいずれかに記載のパワーモジュールが、突出する接続端子を有し、パワーモジュールを覆う形で配線基板を実装し、該パワーモジュールの金属端子により、パワーモジュールと配線基板との接続を行うことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の金属基板に替えて、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素のセラミック基板の両面に、アルミニウムまたは銅の金属層を形成した複合基板を使用することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ装置。