(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子と、回路基板に設けられて且つ自身の入力側端子及び出力側端子の間を絶縁しつつ該入力側端子への入力信号を該出力側端子に伝達する対となる磁気絶縁素子と、前記回路基板に設けられて且つ前記磁気絶縁素子を介して前記複数のスイッチング素子を開閉操作する駆動回路とを備える電子装置に適用され、
前記磁気絶縁素子は、前記回路基板の板面の正面視において、略矩形状をなしており、
前記入力側端子及び出力側端子のそれぞれは、前記回路基板の板面の正面視において、前記磁気絶縁素子の互いに異なる辺のそれぞれに設けられ、
前記回路基板の板面の正面視において、該回路基板の一部の略矩形状の領域を規定領域と定義し、
前記規定領域を形成する境界線のうち対向する一対の境界線と平行な方向に延びる領域であって且つ該規定領域を２分する領域を中央領域と定義し、
前記規定領域のうち前記中央領域を挟むように設けられる一対の領域のそれぞれを第１の領域及び第２の領域と定義し、
前記対となる磁気絶縁素子のうち一方を第１の磁気絶縁素子とし、他方を第２の磁気絶縁素子とし、
前記中央領域には、前記第１の磁気絶縁素子及び前記第２の磁気絶縁素子が設けられ、
前記第１の領域には、前記第１の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の開閉制御端子の接続部が設けられ、
前記第２の領域には、前記第２の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の開閉制御端子の接続部が設けられ、
前記第１の磁気絶縁素子は、自身の有する出力側端子を前記第１の領域の方向に向けるように設けられて且つ、前記第２の磁気絶縁素子は、自身の有する出力側端子を前記第２の領域の方向に向けるように設けられ、
前記磁気絶縁素子の出力側端子と前記接続部とは高圧配線パターンによって接続されて且つ、前記磁気絶縁素子の入力側端子と前記駆動回路とは低圧配線パターンによって接続され、
前記高圧配線パターン及び前記低圧配線パターンは、前記回路基板と平行な仮想面に対して該高圧配線パターン及び該低圧配線パターンを投影した場合、前記仮想面において該高圧配線パターンと該低圧配線パターンとが交差しないように設けられていることを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。
【請求項２】
前記第１の磁気絶縁素子及び前記第２の磁気絶縁素子のそれぞれは、前記回路基板の板面の正面視において、前記中央領域に前記一対の境界線と平行な方向に描かれて且つ前記中央領域の中央を通る軸線と交差するように設けられていることを特徴とする請求項１記載のスイッチング素子の駆動回路。
【請求項３】
前記回路基板の板面の正面視において、前記第１の磁気絶縁素子と交差して且つ該第１の磁気絶縁素子の出力側端子が設けられる辺と直交する軸線を第１の基準軸線と定義し、
前記回路基板の板面の正面視において、前記第２の磁気絶縁素子と交差して且つ該第２の磁気絶縁素子の出力側端子が設けられる辺と直交する軸線を第２の基準軸線と定義し、
前記第１の磁気絶縁素子及び前記第２の磁気絶縁素子のそれぞれは、前記第１の基準軸線及び第２の基準軸線同士が平行となるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチング素子の駆動回路。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、電圧制御形のものであり、
前記磁気絶縁素子には、前記スイッチング素子の開閉制御端子及び出力端子に対応する前記出力側端子が設けられ、
前記第１の領域には、前記第１の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の前記開閉制御端子の接続部に加えて、該スイッチング素子の前記出力端子の接続部が更に設けられ、
前記第１の磁気絶縁素子には、前記第１の領域において前記一対の境界線と平行な方向に前記接続部が並ぶ順に、該接続部に対応する前記出力側端子が設けられ、
前記第２の領域には、前記第２の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の前記開閉制御端子の接続部に加えて、該スイッチング素子の前記出力端子の接続部が更に設けられ、
前記第２の磁気絶縁素子には、前記第２の領域において前記一対の境界線と平行な方向に前記接続部が並ぶ順に、該接続部に対応する前記出力側端子が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング素子の駆動回路。
【請求項５】
前記電子装置は、対となる前記スイッチング素子の直列接続体を有するスイッチングモジュールを備える電力変換装置であり、
前記回路基板は、前記スイッチングモジュールの上方に該モジュールの配置面と略平行となるように設けられており、
前記規定領域は、前記回路基板の板面の正面視において、該回路基板に対する前記スイッチングモジュールの投影領域と略同一の領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチング素子の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスイッチング素子と、回路基板に設けられて且つ自身の入力側端子及び出力側端子の間を絶縁しつつ該入力側端子への入力信号を該出力側端子に伝達する対となる磁気絶縁素子と、前記回路基板に設けられて且つ前記磁気絶縁素子を介して前記複数のスイッチング素子を開閉操作する駆動回路とを備える電子装置に適用されるスイッチング素子の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回路としては、例えば下記特許文献１に見られるように、対となるスイッチング素子の直列接続体と、これらスイッチング素子を開閉操作するための駆動回路等が実装された回路基板とを備えて構成される電力変換装置に適用されるものが知られている。この装置によれば、数百Ｖの端子電圧を有する高圧直流電源の電圧を降圧して出力することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５―２８６２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記回路基板には、電力を伝達すること等を目的とする高圧配線パターンと、スイッチング素子を開閉操作すべく駆動回路から出力される制御信号を伝達することを目的とする低圧配線パターンとが形成されている。ここで、回路基板と平行な仮想面に対して高圧配線パターン及び低圧配線パターンを投影する場合に、この仮想面において高圧配線パターンと低圧配線パターンとが交差するようにこれら配線パターンが形成されることがある。この場合、スイッチング状態の切替に伴うサージ（スイッチングサージ）の発生に起因して、低圧配線パターンを伝達される信号に高周波ノイズ（例えばコモンモードノイズ）が重畳し、スイッチング素子が誤動作するおそれがある。
【０００５】
こうした問題を解消すべく、高圧配線パターンと低圧配線パターンとの交差を回避して回路基板に配線パターンを形成させる場合には、配線パターンが長くなることが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、配線パターンが長くなることを極力回避しつつ、高圧配線パターンと低圧配線パターンとの交差を回避することのできるスイッチング素子の駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明は、複数のスイッチング素子と、回路基板に設けられて且つ自身の入力側端子及び出力側端子の間を絶縁しつつ該入力側端子への入力信号を該出力側端子に伝達する対となる磁気絶縁素子と、前記回路基板に設けられて且つ前記磁気絶縁素子を介して前記複数のスイッチング素子を開閉操作する駆動回路とを備える電子装置に適用され、前記磁気絶縁素子は、前記回路基板の板面の正面視において、略矩形状をなしており、前記入力側端子及び出力側端子のそれぞれは、前記回路基板の板面の正面視において、前記磁気絶縁素子の互いに異なる辺のそれぞれに設けられ、前記回路基板の板面の正面視において、該回路基板の一部の略矩形状の領域を規定領域と定義し、前記規定領域を形成する境界線のうち対向する一対の境界線と平行な方向に延びる領域であって且つ該規定領域を２分する領域を中央領域と定義し、前記規定領域のうち前記中央領域を挟むように設けられる一対の領域のそれぞれを第１の領域及び第２の領域と定義し、前記対となる磁気絶縁素子のうち一方を第１の磁気絶縁素子とし、他方を第２の磁気絶縁素子とし、前記中央領域には、前記第１の磁気絶縁素子及び前記第２の磁気絶縁素子が設けられ、前記第１の領域には、前記第１の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の開閉制御端子の接続部が設けられ、前記第２の領域には、前記第２の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の開閉制御端子の接続部が設けられ、前記第１の磁気絶縁素子は、自身の有する出力側端子を前記第１の領域の方向に向けるように設けられて且つ、前記第２の磁気絶縁素子は、自身の有する出力側端子を前記第２の領域の方向に向けるように設けられ、前記磁気絶縁素子の出力側端子と前記接続部とは高圧配線パターンによって接続されて且つ、前記磁気絶縁素子の入力側端子と前記駆動回路とは低圧配線パターンによって接続され、前記高圧配線パターン及び前記低圧配線パターンは、前記回路基板と平行な仮想面に対して該高圧配線パターン及び該低圧配線パターンを投影した場合、前記仮想面において該高圧配線パターンと該低圧配線パターンとが交差しないように設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記発明では、中央領域に対となる第１，第２の磁気絶縁素子を設けている。詳しくは、第１の磁気絶縁素子の有する出力側端子を第１の領域の方向に向けるように第１の磁気絶縁素子を設けて且つ、第２の磁気絶縁素子の有する出力側端子を第２の領域の方向に向けるように第２の磁気絶縁素子を設けている。そして、第１の領域に、第１の磁気絶縁素子の出力側端子に対応するスイッチング素子の開閉制御端子の接続部を設けて且つ、第２の領域に、第２の磁気絶縁素子の出力側端子に対応するスイッチング素子の開閉制御端子の接続部を設けている。そして、上記投影面において高圧配線パターンと低圧配線パターンとが交差しないようにこれら配線パターンを回路基板に設けている。
【００１０】
こうした上記発明によれば、高圧配線パターンが長くなることを極力抑制することができ、中央領域において上記境界線と平行な方向（基準方向）に直交する方向に高圧配線パターンが設けられる等、中央領域において高圧配線パターンによって低圧配線パターンの配置が制限されることを極力抑制することができる。このため、例えば、回路基板において第１の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する上記接続部と第２の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する上記接続部との間の領域を低圧配線パターンの配置領域として用いることができ、高圧配線パターンと低圧配線パターンとの交差を回避することができる。
【００１１】
なお、上記高圧配線パターンは、上記仮想面に対して高圧配線パターンを投影した場合、仮想面において高圧配線パターン同士が交差しないように設けられることが望ましい。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の磁気絶縁素子及び前記第２の磁気絶縁素子のそれぞれは、前記回路基板の板面の正面視において、前記中央領域に前記一対の境界線と平行な方向に描かれて且つ前記中央領域の中央を通る軸線と交差するように設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、回路基板の実装領域の有効利用等を目的として、中央領域に上記態様にて対となる磁気絶縁素子を設けている。磁気絶縁素子がこのように配置されると通常、回路基板の板面の正面視において上記基準方向に直交する方向について、第１の領域に設けられる開閉制御端子の接続部と第２の領域に設けられる開閉制御端子の接続部との距離が短くなる傾向にある。この場合、中央領域において高圧配線パターンによって低圧配線パターンの配置が制限されやすい。このため、上記発明では、請求項１に係る発明の発明特定事項を備えるメリットが大きい。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記回路基板の板面の正面視において、前記第１の磁気絶縁素子と交差して且つ該第１の磁気絶縁素子の出力側端子が設けられる辺と直交する軸線を第１の基準軸線と定義し、前記回路基板の板面の正面視において、前記第２の磁気絶縁素子と交差して且つ該第２の磁気絶縁素子の出力側端子が設けられる辺と直交する軸線を第２の基準軸線と定義し、前記第１の磁気絶縁素子及び前記第２の磁気絶縁素子のそれぞれは、前記第１の基準軸線及び第２の基準軸線同士が平行となるように設けられていることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、第１の磁気絶縁素子及び第２の磁気絶縁素子を上記態様にて設けている。すなわち、回路基板の板面の正面視において、第１の磁気絶縁素子の中心から同磁気絶縁素子の出力側端子が設けられる辺に向かってこの辺と直交する方向と、第２の磁気絶縁素子の中心から同磁気絶縁素子の出力側端子が設けられる辺に向かってこの辺と直交する方向とのなす角度が１８０度となるように、これら第１，第２の磁気絶縁素子を設ける。こうした上記発明によれば、高圧配線パターンが長くなることを好適に抑制することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３にいずれか１項に記載の発明において、前記スイッチング素子は、電圧制御形のものであり、前記磁気絶縁素子には、前記スイッチング素子の開閉制御端子及び出力端子に対応する前記出力側端子が設けられ、前記第１の領域には、前記第１の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の前記開閉制御端子の接続部に加えて、該スイッチング素子の前記出力端子の接続部が更に設けられ、前記第１の磁気絶縁素子には、前記第１の領域において前記一対の境界線と平行な方向に前記接続部が並ぶ順に、該接続部に対応する前記出力側端子が設けられ、前記第２の領域には、前記第２の磁気絶縁素子の出力側端子に対応する前記スイッチング素子の前記開閉制御端子の接続部に加えて、該スイッチング素子の前記出力端子の接続部が更に設けられ、前記第２の磁気絶縁素子には、前記第２の領域において前記一対の境界線と平行な方向に前記接続部が並ぶ順に、該接続部に対応する前記出力側端子が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
電圧制御形のスイッチング素子は、開閉制御端子及び出力端子の間の電圧を調節することでスイッチング素子の開閉操作がなされる。このため、上記発明では、第１の領域及び第２の領域のそれぞれに、開閉制御端子の接続部に加えて、出力端子の接続部が設けられている。そして、上記発明では、第１の磁気絶縁素子に、第１の領域において一対の境界線と平行な方向に上記接続部が並ぶ順に、これら接続部に対応する出力側端子が設けられている。また、第２の磁気絶縁素子に、第２の領域において一対の境界線と平行な方向に上記接続部が並ぶ順に、これら接続部に対応する出力側端子が設けられている。こうした上記発明によれば、各スイッチング素子の端子の数が多くなる場合であっても、高圧配線パターンが長くなることを極力抑制しつつ、高圧配線パターンと低圧配線パターンとの交差を回避することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記電子装置は、対となる前記スイッチング素子の直列接続体を有するスイッチングモジュールを備える電力変換装置であり、前記回路基板は、前記スイッチングモジュールの上方に該モジュールの配置面と略平行となるように設けられており、前記規定領域は、前記回路基板の板面の正面視において、該回路基板に対する前記スイッチングモジュールの投影領域と略同一の領域であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータの一部を示す斜視図。
【図３】同実施形態にかかる回路基板の一部等を示す拡大図。
【図４】同実施形態にかかる配線パターン及びパルストランスの配置態様を示す正面図。
【図５】高圧配線パターンと低圧配線パターンとが交差する場合のパルストランス等の配置態様を示す正面図。
【図６】第２の実施形態にかかる配線パターン及びパルストランスの配置態様を示す正面図。
【図７】その他の実施形態にかかる回路基板の接続端子等の配置態様を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる駆動回路をハイブリッド車両に搭載されるＤＣＤＣコンバータに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１に、本実施形態にかかるシステムの全体構成を示す。
【００２２】
図示される高圧バッテリ１０は、車載動力発生装置としての図示しない回転機(モータジェネレータ)の電力供給源であり、所定の高電圧（数百Ｖ）の電圧を出力する蓄電池である。高圧バッテリ１０は、ＤＣＤＣコンバータＣＶに接続可能とされている。ちなみに、高圧バッテリ１０としては、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を採用することができる。
【００２３】
ＤＣＤＣコンバータＣＶは、一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３の直列接続体及び一対のスイッチング素子の直列接続体Ｑ２，Ｑ４の並列接続体（フルブリッジ回路）を有するスイッチングモジュール（以下、モジュール１２）と、トランス１４とを備えて構成され、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して出力する絶縁型コンバータである。ここで、本実施形態では、上記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、ＮチャネルＭＯＳトランジスタを想定している。
【００２４】
高電位側のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の入力端子（ドレイン）は、正極端子Ｐを介して高圧バッテリ１０の正極側に接続され、低電位側のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の出力端子（ソース）は、負極端子Ｎを介して高圧バッテリ１０の負極側に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の入出力端子間のそれぞれには、図示しないフリーホイールダイオードが接続されている。
【００２５】
一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３の接続点、及び一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点のそれぞれには、端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を介して、トランス１４の１次側コイル１４ａの両端のそれぞれが接続されている。
【００２６】
トランス１４の２次側コイル１４ｂの両端のそれぞれは、ダイオードＲＤ１，ＲＤ２のアノード側に接続され、これらダイオードＲＤ１，ＲＤ２のカソード側は短絡されている。そして、ダイオードＲＤ１，ＲＤ２は、リアクトル１６ａ及びコンデンサ１６ｂからなる平滑回路１６（ＬＣフィルタ）に接続されている。
【００２７】
上記高圧バッテリ１０やＤＣＤＣコンバータＣＶの１次側は、車載高圧システムを構成し、ＤＣＤＣコンバータＣＶの図示しないケースに接続されたグランドラインＧＬから絶縁されている。これに対し、ＤＣＤＣコンバータＣＶの２次側は、グランドラインＧＬを基準として動作する車載低圧システムを構成する。
【００２８】
このため、本実施形態では、トランス１４の２次側コイル１４ｂの中点タップｍｔがグランドラインＧＬに接続されている。こうした構成によれば、ダイオードＲＤ１，ＲＤ２は、高電位側のスイッチング素子Ｑ１及び低電位側のスイッチング素子Ｑ４がオン状態とされるか、高電位側のスイッチング素子Ｑ２及び低電位側のスイッチング素子Ｑ３がオン状態とされるかに応じて、２次側コイル１４ｂの両端の電圧の「１／２」の電圧を交互に出力することとなる。なお、中点タップｍｔとは、トランス１４の２次側コイル１４ｂの中央(両端子から等距離にある点である中点)に接続された端子のことである。
【００２９】
ＤＣＤＣコンバータＣＶの出力電圧は、低圧バッテリ１８に印加される。低圧バッテリ１８は、車載低圧システムの一部を構成し、所定の低電圧（例えば１２Ｖ）を出力する蓄電池（例えば、鉛蓄電池）である。
【００３０】
制御回路２０は、低圧バッテリ１８を電力供給源としつつ、同バッテリを制御対象とする制御手段である。制御回路２０は、低圧バッテリ１８の充電状態（ＳＯＣ）を所望に制御すべく、第１，第２のドライブ回路ＤＣ１，ＤＣ２を介してＤＣＤＣコンバータＣＶのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を操作する。具体的には、制御回路２０は、第１のドライブ回路ＤＣ１を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３をオンオフ操作し、第２のドライブ回路ＤＣ２を介してスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をオンオフ操作する。以下、上記ドライブ回路を介してスイッチング素子を操作するための回路構成について説明する。ちなみに、第１のドライブ回路ＤＣ１を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を操作する回路構成と、第２のドライブ回路ＤＣ２を介してスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４を操作する回路構成とが同様であるため、主に第１のドライブ回路ＤＣ１を介した回路構成について説明する。
【００３１】
第１，第２のドライブ回路ＤＣ１，ＤＣ２のそれぞれは、第１，第２パルストランスＰＴ１，ＰＴ２のそれぞれに接続されている。第１，第２のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２は、１つの１次側コイル２２ａと、２つの２次側コイル２２ｂ，２２ｃとを備え、ドライブ回路から１次側コイル２２ａに入力されるパルスを変圧して２次側コイル２２ｂ，２２ｃに出力する磁気絶縁素子である。ちなみに、第１のパルストランスＰＴ１と第２のパルストランスＰＴ２とは同一の構成である。
【００３２】
第１のパルストランスＰＴ１の２次側コイル２２ｂの一端は、出力側端子Ｓｔ１と、出力側接続端子（ソース接続端子Ｓ１）とを介してスイッチング素子Ｑ１のソースに接続され、２次側コイル２２ｂの他端は、出力側端子Ｇｔ１、開閉側接続端子（ゲート接続端子Ｇ１）、及び抵抗体２４，２６の直列接続体を介してスイッチング素子Ｑ１の開閉制御端子（ゲート）に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１のゲート及びソース間は、抵抗体２８によって接続されている。さらに、抵抗体２４には、ゲートから２次側コイル２２ｂへの電流の流通を許容するようにダイオード３０が並列接続されている。
【００３３】
ちなみに、上記ソース接続端子及びゲート接続端子とは、具体的には例えば、回路基板に形成された取付部（スルーホール）及びスルーホールの外縁とつながる配線パターン等からなるものである。また、抵抗体２４，２６及びダイオード３０を備える構成は、スイッチング素子Ｑ１のゲートの充電時においてゲートへの電荷の供給速度が過度に増大することを抑制して且つ、ゲートの放電時においてゲートに蓄積された電荷を速やかに放出させるためのものである。
【００３４】
一方、第１のパルストランスＰＴ１の２次側コイル２２ｃの一端は、出力側端子Ｓｔ３と、ソース接続端子Ｓ３とを介してスイッチング素子Ｑ３のソースに接続され、２次側コイル２２ｃの他端は、出力側端子Ｇｔ３、ゲート接続端子Ｇ３、及び抵抗体３２，３４の直列接続体を介してスイッチング素子Ｑ３のゲートに接続されている。なお、上記スイッチング素子Ｑ１と同様に、スイッチング素子Ｑ３のゲート及びソース間は抵抗体３６によって接続されており、上記抵抗体３２には、ゲートから２次側コイル２２ｃへの電流の流通を許容する機能とを有するダイオード３８が並列接続されている。
【００３５】
第１のパルストランスＰＴ１の有する２次側コイル２２ｂ，２２ｃは、これら２次側コイルのそれぞれに生じる電圧の極性が互いに逆になるように接続されている。
【００３６】
こうした構成において、第１のドライブ回路ＤＣ１から第１のパルストランスＰＴ１（の１次側コイル２２ａ）に所定のデューティ比（例えば５０％）を有するパルス信号が入力されると、２次側コイル２２ｂ及び２次側コイル２２ｃのそれぞれにおいて互いに論理反転した電圧が印加され、これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のそれぞれのゲートへの印加電圧が相補的に変化することとなる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、第２のドライブ回路ＤＣ２から第２のパルストランスＰＴ２に対しても、第１のドライブ回路ＤＣ１から第１のパルストランスＰＴ１と同様なパルス信号を入力しつつ、第１のドライブ回路からの出力パルスと、第２のドライブ回路からの出力パルスとの位相の調節によってＤＣＤＣコンバータＣＶの出力電圧を調節する処理がなされる。この処理は、２対のスイッチング素子の直列接続体のうち、一方の直列接続体の高電位側のスイッチチング素子と、他方の直列接続体の低電位側のスイッチング素子とが同時にオン状態とされる期間によってＤＣＤＣコンバータＣＶの出力電圧が定まることに基づくものである。
【００３８】
次に、図２〜図４を用いて、本実施形態にかかる電力変換装置の内部構成について説明する。
【００３９】
まず、図２に、本実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータＣＶの一部の拡大斜視図を示す。
【００４０】
図示されるように、ＤＣＤＣコンバータＣＶの有するモジュール１２は、実際には、ＤＣＤＣコンバータＣＶのケース４０上に配置され、略直方体形状をなしている。そして、モジュール１２の上方には、この配置面（ケース４０内部の上面）と略平行となるように、回路基板４２（プリント基板）が設けられている。
【００４１】
回路基板４２は、樹脂等からなる絶縁基材に、銅などの導電材料からなる配線パターンを配置してなる平面矩形状（長方形状）の部材である。回路基板４２上には、図示は省略するが、第１，第２のドライブ回路ＤＣ１，ＤＣ２、第１，第２のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２、及び制御回路２０等が実装されている。なお、本実施形態では、回路基板４２として複数の層（例えば３つの層）を有する多層基板を想定している。また、上記ケース４０は、実際には箱形状をなしているが、図２では、その一部の底面部のみ示している。
【００４２】
ここで、上記回路基板４２には、モジュール１２内のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、第１，第２のドライブ回路ＤＣ１，ＤＣ２及び第１，第２のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２とを接続するための各種接続端子が設けられている。以下、図３を用いて、これについて説明する。
【００４３】
図３（ａ）は、回路基板４２の板面（表面）の正面視において、回路基板４２の一部の略長方形状の領域である規定領域（図中、一点鎖線で囲まれる領域）近傍を示す図であり、図３（ｂ）は、モジュール１２の側面図である。
【００４４】
本実施形態では、規定領域を、回路基板４２の板面の正面視において、回路基板４２に対するモジュール１２の投影領域と略同一の領域として定義する。本実施形態では、上述したようにモジュール１２が略直方体形状であることから、回路基板４２の板面の正面視において、規定領域が平面矩形状（長方形状）をなすこととなる。
【００４５】
こうして定められる規定領域には、スイッチング素子Ｑｎ（ｎ＝１〜４）のゲートにつながるゲート接続端子Ｇｎと、ソースにつながるソース接続端子Ｓｎとが設けられている。ちなみに、回路基板４２のゲート接続端子Ｇｎ及びソース接続端子Ｓｎには、同図（ｂ）に示すように、モジュール１２側から回路基板４２側に向かう方向であって且つモジュール１２と平行な平面と直交する方向に延びるモジュール端子のそれぞれが接続される。これらモジュール端子は、各スイッチング素子Ｑｎのゲート及びソースにつながる端子である。
【００４６】
なお、図中、正極端子Ｐ及び負極端子Ｎにつながる端子と、モジュール１２及びトランス１４をつなげるための端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２とを併せて示している。また、ケース４０と回路基板４２とを固定するための螺子を取り付ける貫通穴４４も示している。
【００４７】
続いて、図４を用いて、回路基板４２における素子及び配線パターンの配置態様について説明する。なお、図４は、先の図３（ａ）と同様に、回路基板４２の板面の正面視における上記規定領域近傍を示す図である。
【００４８】
まず、素子等の配置態様について説明する。なお、本実施形態では、規定領域を形成する境界線（図中一点鎖線）のうち対向する一対の境界線Ｌ１，Ｌ２と平行な方向（以下、基準方向）に延びる長方形状の領域であって且つ規定領域を２分する領域を中央領域Ａｃと定義する。そして、規定領域のうち、中央領域Ａｃに隣接する一対の長方形状の領域のそれぞれを、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２と定義する。
【００４９】
第１のパルストランスＰＴ１（第２のパルストランスＰＴ２）は、略直方体形状をなしており、中央領域Ａｃに実装されている。詳しくは、第１のパルストランスＰＴ１（第２のパルストランスＰＴ２）は、回路基板４２の板面の正面視において、略矩形状をなしており、同パルストランスの一辺には、同トランス内の１次側コイルの両端のそれぞれにつながる一対の入力側端子Ｉｔ１（Ｉｔ２）が設けられている。また、第１のパルストランスＰＴ１（第２のパルストランスＰＴ２）のうち、入力側端子Ｉｔ１（Ｉｔ２）が設けられる辺と対向する辺には、４つの出力側端子Ｓｔ１，Ｇｔ１，Ｓｔ３，Ｇｔ３（Ｓｔ４，Ｇｔ４，Ｓｔ２，Ｇｔ２）が設けられている。そして、これら入力側端子及び出力側端子が回路基板４２にはんだ付けされることで、パルストランスが実装される。
【００５０】
第１のパルストランスＰＴ１及び第２のパルストランスＰＴ２のそれぞれは、中央領域Ａｃの中央を通って且つ上記基準方向に延びる軸線（中心軸線Ｌｃ：図中一点鎖線にて表記）を描く場合、回路基板４２の板面の正面視においてこれらパルストランスＰＴ１，ＰＴ２と中心軸線Ｌｃとが交差するように実装されている。
【００５１】
ここで、回路基板４２の板面の正面視において、第１のパルストランスＰＴ１と交差して且つこのトランスＰＴ１の出力側端子が設けられる辺と直交する方向（上記基準方向に直交する方向）に延びる軸線を第１の基準軸線Ｌα１と定義し、第２のパルストランスＰＴ２と交差して且つこのトランスＰＴ２の出力側端子が設けられる辺と直交する軸線を第２の基準軸線Ｌα２と定義する。
【００５２】
第１のパルストランスＰＴ１は、自身の有する出力側端子Ｓｔ１，Ｇｔ１，Ｓｔ３，Ｇｔ３を第１の領域Ａ１の方向に向けるように設けられている。そして、第１の領域Ａ１には、上記基準方向に沿って図中上側から順に、ソース接続端子Ｓ１、ゲート接続端子Ｇ１、ソース接続端子Ｓ３及びゲート接続端子Ｇ３が設けられている。そして、第１のパルストランスＰＴ１において、上記基準方向に沿って図中上側から順に、ソース接続端子Ｓ１に対応する出力側端子Ｓｔ１、ゲート接続端子Ｇ１に対応する出力側端子Ｇｔ１、ソース接続端子Ｓ３に対応する出力側端子Ｓｔ３及びゲート接続端子Ｇ３に対応する出力側端子Ｇｔ３が設けられている。
【００５３】
一方、第２のパルストランスＰＴ２は、自身の有する出力側端子Ｓｔ４，Ｇｔ４，Ｓｔ２，Ｇｔ２を第２の領域Ａ２の方向に向けるように設けられている。そして、第２の領域Ａ２には、上記基準方向に沿って図中上側から順に、ゲート接続端子Ｇ２、ソース接続端子Ｓ２、ゲート接続端子Ｇ４及びソース接続端子Ｓ４が設けられている。そして、第２のパルストランスＰＴ２において、上記基準方向に沿って図中上側から順に、ゲート接続端子Ｇ２に対応する出力側端子Ｇｔ２、ソース接続端子Ｓ２に対応する出力側端子Ｓｔ２、ゲート接続端子Ｇ４に対応する出力側端子Ｇｔ４及びソース接続端子Ｓ４に対応する出力側端子Ｓｔ４が設けられている。
【００５４】
第１，第２のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２は、第１の基準軸線Ｌα１及び第２の基準軸線Ｌα２同士が平行となるように設けられている。換言すれば、回路基板４２の板面の正面視において、第１のパルストランスＰＴ１の中心（図中、●にて表記）からこのトランスの出力側端子が設けられる辺に向かってこの辺と直交する方向と、第２のパルストランスＰＴ２の中心からこのトランスの出力側端子が設けられる辺に向かってこの辺と直交する方向とのなす角度が１８０度となるように、これらパルストランスＰＴ１，ＰＴ２が設けられている。
【００５５】
第１のドライブ回路ＤＣ１及び第２のドライブ回路ＤＣ２のそれぞれは、回路基板４２の板面の正面視において、中心軸線Ｌｃの両側であって且つ基準方向と直交する方向に並ぶように実装されている。具体的には、これらドライブ回路ＤＣ１，ＤＣ２は、第２のパルストランスＰＴ２よりも図中上側に設けられている。
【００５６】
次に、回路基板４２上における配線パターンの配置態様について説明する。
【００５７】
図示されるように、第１のパルストランスＰＴ１の各出力側端子Ｓｔ１，Ｇｔ１，Ｓｔ３，Ｇｔ３のそれぞれと、第１の領域Ａ１における各接続端子Ｓ１，Ｇ１，Ｓ３，Ｇ３のそれぞれとが各別の高圧配線パターンによって接続されている。詳しくは、これら高圧配線パターンは、回路基板４２に平行な仮想面に対してこれら高圧配線パターンを回路基板４２に垂直な方向に投影（以下、垂直投影）した場合、上記仮想面においてこれら高圧配線パターン同士が交差しないように回路基板４２に形成されている。
【００５８】
一方、第２のパルストランスＰＴ２の各出力側端子Ｇｔ２，Ｓｔ２，Ｇｔ４，Ｓｔ４のそれぞれと、第２の領域Ａ２における各接続端子Ｇ２，Ｓ２，Ｇ４，Ｓ４のそれぞれとが各別の高圧配線パターンによって接続されている。詳しくは、これら高圧配線パターンは、上記仮想面に対してこれら高圧配線パターンを垂直投影した場合、上記仮想面においてこれら高圧配線パターン同士が交差しないように回路基板４２に形成されている。
【００５９】
上記第２のドライブ回路ＤＣ２と第２のパルストランスＰＴ２の入力側端子Ｉｔ２とを接続する低圧配線パターンは、上記仮想面に対して低圧配線パターン及び高圧配線パターンを垂直投影した場合、上記仮想面において低圧配線パターン及び高圧配線パターンが交差しないように回路基板４２の表面に形成されている。
【００６０】
一方、上記第１のドライブ回路ＤＣ１と第１のパルストランスＰＴ１の入力側端子Ｉｔ１とを接続する低圧配線パターンは、上記仮想面に対して低圧配線パターン及び高圧配線パターンを垂直投影した場合、上記仮想面において低圧配線パターン及び高圧配線パターンが交差しないように回路基板４２の裏面であって且つ、第２のパルストランスＰＴ２の１次側コイルの実装位置に対応する位置に形成されている。
【００６１】
なお、本実施形態において、低圧配線パターンを回路基板４２の裏面であって且つ上記１次側コイルの実装位置に対応する位置に形成するのは、スイッチングサージに起因する高周波ノイズが低圧配線パターンを伝達される信号に重畳することを回避するためである。ここで、高圧配線パターンは、この配線パターンの取りうる電位の変動量が低圧配線パターンの取りうる電位の変動量よりも非常に大きい配線パターンのことをいう。
【００６２】
こうした回路構成によれば、中央領域Ａｃにおいて上記基準方向とは直交する方向に高圧配線パターンが形成されることを極力回避できる。このため、回路基板４２の板面の正面視において、第１のパルストランスＰＴ１及び第１の領域Ａ１の接続端子を接続する高圧配線パターンが設けられる領域と、第２のパルストランスＰＴ２及び第２の領域Ａ２の接続端子を接続する高圧配線パターンが設けられる領域との間を利用して、低圧配線パターンを適切に形成させることができる。これにより、高圧配線パターンと低圧配線パターンとの交差を回避することができる。
【００６３】
ちなみに、図５を用いて、上述した回路構成を採用しない場合の不都合について説明する。
【００６４】
図５（ａ）は、先の図４において、第１のパルストランスＰＴ１及び第２のパルストランスＰＴ２の双方の出力側端子の向きを第２の領域Ａ２側とした場合を示す。
【００６５】
図示される第１のパルストランスＰＴ１及び第１の領域Ａ１における接続端子の配置では、第１のパルストランスＰＴ１の出力側端子Ｓｔ１，Ｇｔ１と、接続端子Ｓ１，Ｇ１とを接続する高圧配線パターンの長さを極力短くしようとすると、中央領域Ａｃにおいて基準方向と直交する方向（図中、左右方向）に高圧配線パターンが横切るように高圧配線パターンが形成されることとなる。
【００６６】
このため、第１のパルストランスＰＴ１の入力側端子Ｉｔ１及び第１のドライブ回路ＤＣ１を接続する低圧配線パターンと上記高圧配線パターンとが上記仮想面において交差することとなる。
【００６７】
一方、図５（ｂ）は、各パルストランスに対応する接続端子を、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２に分割して配置し、この配置に対応した出力側端子を有するパルストランスを採用した場合を示す。
【００６８】
図示されるパルストランス及び接続端子の配置では、第２のパルストランスＰＴ２の出力側端子Ｓｔ１，Ｇｔ１及びＳｔ３，Ｇｔ３と、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２のそれぞれに設けられる接続端子Ｓ１，Ｇ１及びＳ３，Ｇ３とを接続する高圧配線パターンが、中央領域Ａｃにおいて上記基準方向と直交する方向に横切るように形成されることとなる。このため、第１のパルストランスＰＴ１の入力側端子Ｉｔ１及び第１のドライブ回路ＤＣ１を接続する低圧配線パターン、並びに第２のパルストランスＰＴ２の入力側端子Ｉｔ２及び第２のドライブ回路ＤＣ２を接続する低圧配線パターンと、高圧配線パターンとが上記仮想面において交差することとなる。
【００６９】
こうした配置では、例えば、スイッチング素子のゲートにつながる高圧配線パターンを伝達される信号にノイズが混入し、スイッチング素子の誤動作が生じるおそれがある。この場合、高電圧側及び低電圧側のスイッチング素子の双方が同時にオン状態とされ、高圧バッテリの正極及び負極が短絡されるおそれがある。
【００７０】
こうした問題を解決するには、例えば、高電圧側及び低電圧側のスイッチング素子が同時にオン状態とされることを回避するためのデッドタイムを伸長させたり、高圧配線パターンから低圧配線パターンへと漏洩する高周波ノイズ（コモンモードノイズ）を低減するための部品を追加したりすることが考えられる。しかしながら、これら対策では、スイッチング損失が増大したり、スイッチング周波数を高くすることが困難となったり、更にはコストが増大したりする懸念がある。
【００７１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７２】
（１）回路基板４２の板面の正面視において、第１のパルストランスＰＴ１を、自身の有する出力側端子を第１の領域Ａ１の方向に向けるように設けて且つ、第２のパルストランスＰＴ２を、自身の有する出力側端子を第２の領域Ａ２の方向に向けるように設けた。また、第１の領域Ａ１に第１のパルストランスＰＴ１に対応する接続端子を設けて且つ、第２の領域Ａ２に第２のパルストランスＰＴ２に対応する接続端子を設けた。そして、第１，第２のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２の出力側端子と、これらに対応する接続端子とを接続する高圧配線パターンと、第１，第２のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２の入力側端子と第１，第２のドライブ回路ＤＣ１，ＤＣ２とを接続する低圧配線パターンとが上記仮想面において交差しないように、これら配線パターンを回路基板４２に形成した。
【００７３】
こうした接続端子及びパルストランスの配置によれば、配線パターンが長くなることを極力抑制しつつ、高圧配線パターンと低圧配線パターンとの間の誘導結合度合いを小さくすることができ、スイッチングサージに起因するスイッチング素子の誤動作の発生を回避できる等、ＤＣＤＣコンバータＣＶの信頼性を向上させることができる。
【００７４】
また、スイッチング素子の誤動作を回避するためのデッドタイムの伸長を回避することができ、スイッチング損失の増大を回避したり、スイッチング周波数を向上させたりすることなどもできる。
【００７５】
（２）第１のパルストランスＰＴ１及び第２のパルストランスＰＴ２のそれぞれを、上記第１の基準軸線Ｌα１及び第２の基準軸線Ｌα２同士が平行となるように設けた。これにより、パルストランスの２次側コイルを介したスイッチング素子のゲート及びソース間を接続する高圧配線パターンの伸長を好適に抑制することができる。
【００７６】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７７】
本実施形態では、ＤＣＤＣコンバータＣＶに適用されるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、モジュール化されたものではなく、ディスクリート部品としてのスイッチング素子を用いる。
【００７８】
図６に、本実施形態にかかる回路基板４２の正面図を示す。なお、図６において、先の図４に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。
【００７９】
図示される回路基板４２には、その裏面にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が実装されている。ここで、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート及びソースは、回路基板４２に設けられたゲート接続端子Ｇｎ及びソース接続端子Ｓｎにはんだ付けにて接続されている。
【００８０】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のドレイン及び正極端子Ｐと、スイッチング素子Ｑ１のソース、スイッチング素子Ｑ３のドレイン及び端子ＯＵＴ１と、スイッチング素子Ｑ２のソース、スイッチング素子Ｑ４のドレイン及び端子ＯＵＴ２と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のソース同士及び負極端子Ｎとの間は、バスバー５０（インサートバスバー）によって接続されている。バスバー５０は、導電性材料（長尺状の金属板）を非導電性材料にて被覆した部材である。バスバー５０は、回路基板４２の裏面側に設けられており、より具体的には、回路基板４２の裏面から所定距離離間されて設けられている。
【００８１】
ちなみに、本実施形態において、上記仮想面にバスバー５０及び低圧配線パターンを垂直投影した場合に、仮想面においてバスバー５０と低圧配線パターンとの交差を許容している。これは、回路基板４２の板面とバスバーとの距離が十分に長いため、ノイズの影響が非常に小さいことに基づくものである。
【００８２】
このように、本実施形態では、バスバー５０を用いた上記回路構成において、低圧配線パターンと、高圧配線パターン及びバスバー５０との交差を回避する手法を採用することで、スイッチングサージに起因する不都合を好適に回避することができる。
【００８３】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８４】
・上記第１の実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のそれぞれを開閉操作するための２つのパルストランスＰＴ１，ＰＴ２を備える回路構成としたがこれに限らない。例えば、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれを各別で開閉操作するための４つのパルストランスを備える回路構成としてもよい。この場合、各パルストランスは、このトランスに対応する１つのスイッチング素子のゲート及びソースに信号を出力するための一対（２つ）の出力側端子を有することとなる。また、この場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を操作する一対（２つ）のパルストランスが第１の磁気絶縁素子に相当し、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４を操作する２つのパルストランスが第２の磁気絶縁素子に相当することとなる。
【００８５】
・第１の実施形態において、規定領域を挟んで且つ、第２のドライブ回路ＤＣ２が設けられる位置とは反対側（規定領域の下側）に第１のドライブ回路ＤＣ１を実装する回路構成を採用してもよい。この場合であっても、高圧配線パターンと交差することなく、中央領域Ａｃを利用して第１のドライブ回路ＤＣ１及び第１のパルストランスＰＴ１の入力側端子Ｉｔ１を低圧配線パターンによって接続することができる。
【００８６】
・スイッチング素子としては、ＮチャネルＭＯＳトランジスタに限らず、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であってもよい。また、スイッチング素子としては、電圧制御形のものに限らず、例えば電流制御形のもの（バイポーラパワートランジスタ）であってもよい。この場合、各スイッチング素子の開閉制御端子（ベース）に対応する接続端子が回路基板４２に設けられることとなる。
【００８７】
・磁気絶縁素子としては、パルストランスに限らず、例えば、一方の電気回路系からの信号線を流れる電流の変化を磁気抵抗効果素子によって非接触で検出し、他方の電気回路系へ電気信号を伝達する磁気カプラであってもよい。
【００８８】
・中央領域Ａｃにおける一対のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２の配置態様としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、中央領域Ａｃに上記基準方向と直交する方向に軸線を描く場合、第１のパルストランスＰＴ１及び第２のパルストランスＰＴ２のそれぞれを、回路基板４２の板面の正面視においてこれらパルストランスＰＴ１，ＰＴ２と上記軸線とが交差するように設けてもよい。
【００８９】
また、例えば、第１のパルストランスＰＴ１の出力側端子を第１の領域Ａ１に向けて且つ、第２のパルストランスＰＴ２の出力側端子を第２の領域Ａ２に向けることを条件として、回路基板４２の板面の正面視において、第１のパルストランスＰＴ１の中心からこのトランスの出力側端子が設けられる辺に向かってこの辺と直交する方向と、第２のパルストランスＰＴ２の中心からこのトランスの出力側端子が設けられる辺に向かってこの辺と直交する方向とのなす角度が９０度よりも大きくて且つ１８０度未満となるように、これら第１，第２のパルストランスＰＴ１，ＰＴ２を設けてもよい。
【００９０】
・上記各実施形態において、配線パターンを回路基板の中間層（多層基板の複数の層のうち、表面及び裏面以外の層）に形成する構成を採用してもよい。
【００９１】
・本願発明が適用される電力変換装置としては、フルブリッジ回路を備えるものに限らず、例えば、一対（２つ）のスイッチング素子の直列接続体のみを備えるハーフブリッジ回路を備える電力変換装置であってもよい。
【００９２】
・第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２における接続端子Ｇｎ，Ｓｎの配置態様としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、図７（ａ）に示すように、第１の領域Ａ１の接続端子の配置位置ａ１〜ａ４及び第２の領域Ａ２の接続端子の配置位置ｂ１〜ｂ４を定義すると、同図（ｂ）に示す各配置パターンＢ〜Ｈのように接続端子を配置してもよい。この場合、各配置パターンに対応するパルストランスの出力側端子の配置パターンは同図（ｂ）に示すものとなる。
【符号の説明】
【００９３】
１２…スイッチングモジュール、４２…回路基板、Ｑｎ…スイッチング素子、ＣＶ…ＤＣＤＣコンバータ、ＰＴ１，ＰＴ２…パルストランス。
【図１】
0005594242.tif 000002
【図２】
0005594242.tif 000003
【図３】
0005594242.tif 000004
【図４】
0005594242.tif 000005
【図５】
0005594242.tif 000006
【図６】
0005594242.tif 000007
【図７】
0005594242.tif 000008