(57)【要約】【課題】放熱性に優れ、高効率で、小型化が可能なＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的としている。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、ヒートシンク２上に載置された端子台４と、端子台４に埋設されている金属プレート１０と、端子台４の一方の側に配置される平滑コンデンサ５及び充放電コンデンサ６と、金属プレート１０に接続される平滑コンデンサ５の端子５ａ、５ｂと充放電コンデンサ６の端子６ａ、６ｂと、端子台４の他方の側に配置されるリアクトル７と、第１スイッチング素子Ｓ１と第２スイッチング素子Ｓ２を一体化して収められたＴＰＭ８と、第１整流素子Ｄ１と第２整流素子Ｄ２を一体化して収められたＴＰＭ９と、で構成されている。回路インダクタンスを低減して、効率を向上させている。【選択図】図２
2011188715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されるリアクトルと、出力電圧端子に設けられた平滑コンデンサと、前記リアクトルと前記平滑コンデンサとの間に設けられ、スイッチング素子で構成される直流電圧変換部と、前記直流電圧変換部に設けられた充放電コンデンサと、を有するＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記平滑用コンデンサ及び前記充放電コンデンサの端子に接続される金属プレートと、前記金属プレートが埋設された端子台と、前記端子台を密着させて載置するヒートシンクと、を備えたことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記金属プレートの一部が前記端子台から露出され、露出された前記金属プレートと前記ヒートシンクとの間に熱伝導性絶縁体が介在されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記直流電圧変換部が、前記リアクトルと前記出力電圧端子との間に直列に接続される第１整流素子、第２整流素子と、前記リアクトルに直列に接続され前記直流電源との間でループを形成する第１スイッチング素子、第２スイッチング素子と、一端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続部に、他端が前記第１整流素子と前記第２整流素子との接続部に接続される前記充放電コンデンサと、により構成されており、
前記第１スイッチング素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第１スイッチング素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、また、前記第２整流素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第２整流素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、それぞれ並設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記直流電圧変換部が、スイッチング素子と整流素子とが並列に接続されたものを半導体素子として、前記リアクトルと前記出力電圧端子との間に直列に接続される第１半導体素子、第２半導体素子と、前記リアクトルに直列に接続され前記直流電源との間でループを形成する第３半導体素子、第４半導体素子と、一端が前記第３半導体素子と前記第４の半導体素子との接続部に、他端が前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との接続部に接続される前記充放電コンデンサと、により構成されており、
前記第３半導体素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第３半導体素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、また、前記第２半導体素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第２半導体素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、それぞれ並設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記端子台は、前記ヒートシンクの中央部に配置され、前記端子台に対して、一方の側には前記リアクトルと前記第１整流素子、前記第２整流素子、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子が、他方の側には前記平滑用コンデンサ及び前記充放電コンデンサが、それぞれ前記ヒートシンク上に載置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記端子台は、前記ヒートシンクの中央部に配置され、前記端子台に対して、一方の側には前記リアクトルと前記第１半導体素子、前記第２半導体素子、前記第３半導体素子及び前記第４半導体素子が、他方の側には前記平滑用コンデンサ及び前記充放電コンデンサが、それぞれ前記ヒートシンク上に載置されていることを特徴とする請求項１、請求項３及び請求項４のいずれかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記平滑用コンデンサと前記充放電コンデンサの少なくとも一方が、熱伝導性樹脂また
は弾性を有する熱伝導性樹脂で覆われていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高効率で、小型化を図ったＤＣ／ＤＣコンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昇圧コンバータなどのＤＣ／ＤＣコンバータは、小型化、大出力化、高効率化が求められており、それらを実現するためには、スイッチング周波数を高周波化することにより周波数に反比例して受動部品の小型化を図ることが可能である。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータを小型化するために、リアクトルを小型化することは有効であるが、コアとコイルの複合体であるリアクトルは、コアの断面積が特性上重要であり断面積を減らすことは困難であること、コイルの断面積は大電流を流す必要があることから、コイルを細くすることができないため、その結果、大きくなり、重量も増加してしまう。さらに、スイッチング周波数の高周波化により受動部品の小型化を図ることができても、半導体素子は損失が増加するため高周波化には限界がある。
【０００３】
これらの対策として、例えば特許文献１に開示されているＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、直流電源に接続されたリアクトルと、出力電圧の平滑用コンデンサとの間に直流電圧変換部を設け、直流電圧変換部は、第１、第２スイッチング素子と、両スイッチング素子のオン・オフにより充放電動作する充放電コンデンサと、充放電コンデンサの充電経路と放電経路とを与えるダイオードとを備え、第１スイッチング素子のオンにより充放電コンデンサがダイオードを介して充電され、第２スイッチング素子のオンにより充放電コンデンサがダイオードを介して放電され、この放電電流が平滑用コンデンサに与えられるものであり、両スイッチング素子を交互にオン状態として直流電源の２倍の電圧を得るようにしている。これにより、リアクトルとスイッチング素子とを備えたＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、スイッチング素子のスイッチング周波数を上げることなくリアクトルに流れる電流を高周波化し、スイッチング素子での電力損失の低減と、リアクトルの小型軽量化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−９２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、充放電コンデンサを導入したことにより配線長が長くなり回路インダクタンスが増加する。それに伴い、サージが大きくなることからスイッチング素子での損失が大きくなる。そのため、小型・高効率化を実現するには、スイッチングの高周波化や、低耐圧の半導体素子を採用し、回路インダクタンスの低減が不可欠である。また、回路インダクタンスを低減するには、コンデンサをモジュール化し端子間の平行平板化やコンデンサを小型化することが有効であるが、一対のコンデンサのそれぞれに流れる電流と周波数が大きく異なることから、一対のコンデンサをモジュール化するには、発熱と振動の大きさが顕著に異なるコンデンサをお互いに干渉しないように対策を施す必要があり、高効率化や小型化に関する課題があった。さらに、コンデンサの振動が回路装置の信頼性を低下させ、ヒートシンクなどの他の物体を介して回路装置外部にも伝わり、騒音の原因にもなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、放熱性に優れ、高効率で、小型化が可能なＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電源に接続されるリアクトルと、出力電圧端子に設けられた平滑コンデンサと、前記リアクトルと前記平滑コンデンサとの間に設けられ、スイッチング素子で構成される直流電圧変換部と、前記直流電圧変換部に設けられた充放電コンデンサと、を有するＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記平滑用コンデンサ及び前記充放電コンデンサの端子に接続される金属プレートと、前記金属プレートが埋設された端子台と、前記端子台を密着させて載置するヒートシンクと、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項３による本発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、前記直流電圧変換部が、前記リアクトルと前記出力電圧端子との間に直列に接続される第１整流素子、第２整流素子と、前記リアクトルに直列に接続され前記直流電源との間でループを形成する第１スイッチング素子、第２スイッチング素子と、一端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続部に、他端が前記第１整流素子と前記第２整流素子との接続部に接続される前記充放電コンデンサと、により構成されており、前記第１スイッチング素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第１スイッチング素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、また、前記第２整流素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第２整流素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、それぞれ並設されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項４による本発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、前記直流電圧変換部が、スイッチング素子と整流素子とが並列に接続されたものを半導体素子として、前記リアクトルと前記出力電圧端子との間に直列に接続される第１半導体素子、第２半導体素子と、前記リアクトルに直列に接続され前記直流電源との間でループを形成する第３半導体素子、第４半導体素子と、一端が前記第３半導体素子と前記第４の半導体素子との接続部に、他端が前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との接続部に接続される前記充放電コンデンサと、により構成されており、前記第３半導体素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第３半導体素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、また、前記第２半導体素子に接続される前記平滑用コンデンサの端子と、前記第２半導体素子に接続される前記充放電コンデンサの端子とが、それぞれ並設されていることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、請求項７による本発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、前記平滑用コンデンサと前記充放電コンデンサの少なくとも一方が、熱伝導性樹脂または弾性を有する熱伝導性樹脂で覆われていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータによれば、放熱性を向上させることにより、それぞれの構成部品を近くに配置することができるため、回路配線長を短くすることができ、回路インダクタンスが低減されて、損失を減らすことが可能となり、回路の高効率化が図れるとともに小型化が実現できるという効果がある。
【００１２】
また、請求項３による本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータによれば、平滑コンデンサの端子と充放電コンデンサの端子とが並設されているので、反対方向に流れる電流による相殺効果により、さらに回路インダクタンスを低減することができるため、回路の損失が減り、高効率化が図れるという効果を発揮するものである。
【００１３】
また、請求項４による本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータによれば、昇圧動作時（力行時）のみならず降圧動作時（回生時）にも動作可能であり、平滑コンデンサの端子と充放
電コンデンサの端子とが並設されているので、反対方向に流れる電流による相殺効果により、さらに回路インダクタンスを低減することができるため、回路の損失が減り、高効率化が図れるという効果を発揮するものである。
【００１４】
さらに、請求項７による本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータによれば、コンデンサを弾性を有する熱伝導性樹脂で覆うことにより、放熱性を向上させるとともにコンデンサの振動を抑えることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータの信頼性を向上させるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ外に伝わって発生する騒音の低減を図ることができるという効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータを示す外観斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサと端子台を示す部分断面図である。
【図３】実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図４】実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの回路動作を示す図である。
【図５】実施の形態１における降圧時にも使用可能なＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図６】実施の形態１における降圧時のＤＣ／ＤＣコンバータの回路動作を示す図である。
【図７】実施の形態２におけるＤＣ／ＤＣコンバータを示す外観斜視図である。
【図８】実施の形態２におけるＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサモジュールの端子を示す部分斜視図である。
【図９】実施の形態３におけるＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサと端子台を示す部分断面図である。
【図１０】実施の形態４におけるＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサモジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータについて図１〜図７に基づいて説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサと端子台を示す部分断面図である。
図１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、ヒートシンク２と、ヒートシンク２を冷却するための水冷管３と、ヒートシンク２上に載置された端子台４と、端子台４の一方の側に配置される平滑コンデンサ５及び充放電コンデンサ６と、端子台４に接続される平滑コンデンサ５の端子５ａ、５ｂと、端子台４に接続される充放電コンデンサ６の端子６ａ、６ｂと、端子台４の他方の側に配置されるリアクトル７と、第１スイッチング素子Ｓ１と第２スイッチング素子Ｓ２を一体化して収められたＴＰＭ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）８と、第１整流素子Ｄ１と第２整流素子Ｄ２を一体化して収められたＴＰＭ９と、で構成されている。図２において、金属プレート１０は、端子台４に埋設されており、また、平滑用コンデンサ５の端子５ａ，５ｂと充放電コンデンサ６の端子６ａ，６ｂ（図示せず）とに接続されており、さらに、金属プレート１０には、配線導体１１が接続されている。
【００１８】
まず、実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの回路動作について、図３のＤＣ／
ＤＣコンバータの回路図及び図４の回路動作図を参照して説明する。
ＤＣ／ＤＣコンバータの回路は、直流電源１２に接続されるリアクトル７と、出力電圧端子１３に設けられ、一端５ａが第１スイッチング素子Ｓ１に接続され、他端５ｂが第１整流素子Ｄ１に接続される平滑用コンデンサ５と、リアクトル７と出力電圧端子１３との間に直列に接続される第１整流素子Ｄ１、第２整流素子Ｄ２と、リアクトル７に直列に接続され直流電源１２との間でループを形成する第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２と、一端６ａが第１スイッチング素子Ｓ１と第２スイッチング素子Ｓ２との接続部Ｋ１に、他端６ｂが第１整流素子Ｄ１と第２整流素子Ｄ２との接続部Ｋ２に接続される充放電コンデンサ６と、により構成されている。
【００１９】
図３の回路において、直流電源１２の電圧Ｅｓを昇圧する際には、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第１整流素子Ｄ１及び第２整流素子Ｄ２の動作の違いにより、図４に示す４パターンの動作がある。以下に、その回路動作１〜４（それぞれ図４の（ａ）から（ｄ）に相当）の説明をする。
動作１：
第１スイッチング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２がオンし、第１整流素子Ｄ１及び第２整流素子Ｄ２がオフのとき、直流電源１２→リアクトル７→第２スイッチング素子Ｓ２→第１スイッチング素子Ｓ１→直流電源１２というループができ、リアクトル７にエネルギーが蓄積される。
動作２：
第１スイッチング素子Ｓ１がオフ、第２スイッチング素子Ｓ２がオン、第１整流素子Ｄ１がオフ、第２整流素子Ｄ２がオンのとき、直流電源１２→リアクトル７→第２スイッチング素子Ｓ２→充放電コンデンサ６→第２整流素子Ｄ２→平滑用コンデンサ５→直流電源１２に回路ループができ、充放電コンデンサ６と平滑用コンデンサ５に蓄電され、リアクトル７ではエネルギーが蓄積もしくは放出される。
動作３：
第１スイッチング素子Ｓ１がオン、第２スイッチング素子Ｓ２がオフ、第１整流素子Ｄ１がオン、第２整流素子Ｄ２がオフのとき、直流電源１２→リアクトル７→第１整流素子Ｄ１→充放電コンデンサ６→第１スイッチング素子Ｓ１→直流電源１２にループができる。
動作４：
第１スイッチング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２がオフ、第１整流素子Ｄ１及び第２整流素子Ｄ２がオンのとき、直流電源１２→リアクトル７→第１整流素子Ｄ１→第２整流素子Ｄ２→平滑用コンデンサ６にループができる。
【００２０】
ここで、目的とする電圧変換比（昇圧比）を１から２倍未満とする場合には、動作４→動作３→動作４→動作２→動作４の動作を繰り返す。また、電圧変換比を２倍以上とする場合には、動作１→動作３→動作１→動作２→動作１の動作を繰り返す。
【００２１】
図５は、車両の昇圧（力行）時のみならず降圧（回生）時にも動作可能な実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの他の回路図を示すもので、半導体素子を、スッチング素子と整流素子とが並列に接続された回路にて構成されるものとして、図３の第１整流素子Ｄ１、第２整流素子Ｄ２、第１スイッチング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２を、図５では、それぞれ第１半導体素子Ｈ１、第２半導体素子Ｈ２、第３半導体素子Ｈ３及び第４半導体素子Ｈ４で置き換えたものである。図５の回路図における降圧（回生）動作を図６に示す。図６において、回生（降圧）動作時は、第１半導体素子Ｈ１と第３半導体素子Ｈ３、第２半導体素子Ｈ２と第４半導体素子Ｈ４は相補の関係で動作し、電流は力行（昇圧）動作時とは逆に流れる。すなわち、目的とする電圧変換比（降圧比）を１から２倍未満とする場合には、動作１→動作３→動作１→動作２→動作１の動作を繰り返す。また、電圧変換比を２倍以上とする場合には、動作４→動作３→動作４→動作２→動作４の動作を繰り返す。これにより、力行動作と回生動作の切換えが可能になる。
【００２２】
なお、第１半導体素子Ｈ１、第２半導体素子Ｈ２、第３半導体素子Ｈ３及び第４半導体素子Ｈ４は、各々スイッチング素子と整流素子の２つの機能を持った半導体素子、もしくはスイッチング素子と整流素子とが並列に接続された半導体素子モジュールであってもよい。このような回路構成にすることで、車両における力行動作と回生動作を一つの回路装置で行うことができる。
【００２３】
これらの回路方式においては、一般的なＤＣ／ＤＣコンバータに比べ、例えばスイッチング周波数を倍程度にしてもＤＣ／ＤＣコンバータの主要な特性を満足できるため、リアクトルを小型化できる。しかしながら、この回路の動作において、図３及び図５のような回路構成では、動作時に形成される回路ループのインダクタンスを低減することが、損失を最小限化するために必要であり、そのため、充放電コンデンサ６と平滑用コンデンサ５は、できるだけ近くに配置する必要がある。また、本回路構成の特有の事情として、充放電コンデンサ６には平滑用コンデンサ５と比べ半分の周波数の電流が流れ、電流は充放電コンデンサ６には平滑用コンデンサ５の２倍の電流が流れるという特性がある。そのため、充放電コンデンサ６と平滑用コンデンサ５は発熱と振動の大きさが顕著に異なる。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータに使用されるコンデンサとしては、平滑用コンデンサ５と充放電コンデンサ６には応答性と信頼性を考慮するとフィルムコンデンサが適しているが、フィルムコンデンサは耐湿性の点から一般には熱伝導性の悪いエポキシ樹脂で厚く覆われているため放熱が難しい。さらに、図３及び図５の回路の特性として、上述したように、充放電コンデンサ６には平滑用コンデンサ５と比べ倍の電流が流れるため、充放電コンデンサ６の損失が大きいという特徴がある。
【００２５】
次に、実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータの動作について説明する。図２の断面図で示すように、端子台４に対して、一方の側には、平滑用コンデンサ５及び充放電コンデンサ６が一直線上にできるだけ近くに配置され、他方の側には、リアクトル７、ＴＰＭ８及びＴＰＭ９が一直線上に配置されている。また、端子台４には、金属プレート１０が埋設されており、平滑用コンデンサ５と充放電コンデンサ６の端子５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、それぞれ、端子台４の金属プレート１０に接続されている。さらに、金属プレート１０は、端子台４内部で配線導体１１に接続されており、回路部品は配線導体１１により相互に接続されている。少なくとも、充放電コンデンサ６の端子６ａに接続されている金属プレート１０は、ヒートシンク２による冷却効果を上げるため、ヒートシンク２と接する面のできるだけ近くまで延ばされている。金属プレート１０により、平滑用コンデンサ５と充放電コンデンサ６で発生した熱を端子台４に拡散し、ヒートシンク２にて冷却される。ヒートシンク２は、水冷管３により冷却される。なお、金属プレート１０の延長は、平滑用コンデンサ５の端子５ａ等、他の回路部品に適用してもよい。
【００２６】
充放電コンデンサ６で発生した熱を端子台４により拡散し、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第１の整流素子Ｄ１及び第２の整流素子Ｄ２や平滑用コンデンサ５と、充放電コンデンサ６との間で熱干渉を防ぎ、電子部品の信頼性を向上させることができる。図６に示す降圧（回生）動作時においても同様である。
【００２７】
また、各電子部品を端子台４にできるだけ近くに配置することにより、回路インダクタンスを低減することができ、半導体素子のスイッチング時のサージを低減でき、サージ電圧が下がる分、低耐圧の半導体素子を用いることが可能なことから、スイッチング損失を低減することが可能である。これにより、サージが小さくできることにより、耐圧の小さい半導体素子を用いることによる損失の低減効果と、受動部品は高周波になるほど小型化が可能なことと合わせ、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を高周波化することによって、高効率で小型化が可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現することできる。
【００２８】
また、大きな放熱を必要とするＴＰＭ８、ＴＰＭ９とリアクトル７を一直線上に配置したことにより、ＴＰＭ８、ＴＰＭ９とリアクトル７の下面のみにフィンを配置することも可能となり、ヒートシンク２での流路を最小限に抑えることができ、圧損の改善による冷却水ポンプの小型化も可能となる。
【００２９】
このように、実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータでは、金属プレートを端子台に埋設し、コンデンサの端子を金属プレートに接続して放熱効果を向上させることにより、回路部品間の配線長を短くすることが可能となり、回路のインダクタンスを低減することができ、高効率で小型化が可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができるという顕著な効果がある。
【００３０】
なお、実施の形態１では、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ等のトランジスタ、整流素子としてはダイオードを使用する場合について説明した。また、整流素子Ｄ１、Ｄ２は、スイッチング素子に置き換えてもよい。
【００３１】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの外観を示す斜視図である。また、図８は、実施の形態２におけるＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサの端子部分を示す斜視図である。
実施の形態２のＤＣ／ＤＣコンバータは、実施の形態１の平滑コンデンサ５と充放電コンデンサ６とを一体化してコンデンサモジュール１４としたものである。なお、他の構成部分については、実施の形態１の図１及び図２と同様であるので、説明を省略する。
【００３２】
図１では、平滑コンデンサ５と充放電コンデンサ６は別体であったが、図７のように平滑コンデンサ５と充放電コンデンサを一体化してコンデンサモジュール１４としたことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータをさらに小型化することが可能となる。また、図８に示すように、第１スイッチング素子Ｓ１に接続される平滑用コンデンサ５の端子５ａと、第１スイッチング素子Ｓ１に接続される充放電コンデンサ６の端子６ａとが、また、第２整流素子Ｄ２に接続される平滑用コンデンサ５の端子５ｂと、第２整流素子Ｄ２に接続される充放電コンデンサ６の端子６ｂとが、それぞれ絶縁体１５を介して、並設されている。さらに、これらの端子５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、端子台４の金属プレート１０に接続されている。例えば、図４の回路動作図の動作２では、端子５ａと端子６ａ、端子５ｂと端子６ｂには、それぞれ相互のインダクタンスを相殺する方向に電流が流れることから回路インダクタンスを大幅に低減することができる。これにより、回路損失が低減され、高効率のＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができる。
【００３３】
このように、実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータによれば、実施の携帯の金属プレートによる効果に合わせて、平滑用コンデンサと充放電コンデンサを一体化してモジュールとして、２つのコンデンサの端子を相互に組み合わせて、回路インダクタンスを低減することにより、高効率で小型化が可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができるという顕著な効果がある。
【００３４】
実施の形態３．
次に、実施の形態３におけるＤＣ／ＤＣコンバータについて説明する。図９は、実施の形態３におけるＤＣ／ＤＣコンバータの端子台部分を示す断面図である。実施の形態３のＤＣ／ＤＣコンバータでは、端子台４とヒートシンク２が接触する面に熱伝導性絶縁シート１６が挿入されており、充放電コンデンサ６の端子６ａと接続する金属プレート１０は、ヒートシンク２に接する面で端子台４から露出されており、熱伝導性絶縁シート１６を介してヒートシンク２に接している。
【００３５】
特に、充放電コンデンサ６に接続する金属プレート１０を積極的に冷却することにより、間接的に充放電コンデンサ６を冷却することが可能になる。また、充放電コンデンサ６で発生した熱はヒートシンク２に直接伝わるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の筐体内に放熱される熱量を減らすことが可能になり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の筐体内の温度上昇を抑えることが可能となる。さらに、弾性を有する熱伝導性絶縁シート１６を用いれば、端子台４からヒートシンク２に伝わる振動を低減でき、低騒音化も実現できる。
【００３６】
このように、実施の形態３に係るＤＣ／ＤＣコンバータによれば、端子台に埋設された金属プレートを露出させるとともに、金属プレートを熱伝導性絶縁シートを介してヒートシンクと接するようにさせ、放熱効果を向上させることにより、回路部品間の配線長を短くすることが可能となり、回路インダクタンスを低減することにより、高効率で小型化が可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができるという顕著な効果がある。
【００３７】
実施の形態４．
次に、実施の形態４におけるＤＣ／ＤＣコンバータについて説明する。図１０は、実施の形態４におけるＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサモジュール１４で、コンデンサの周りを弾性を有する樹脂１８で覆うものである。
【００３８】
平滑用コンデンサ５の周囲は一般的に用いられる耐湿性エポキシ樹脂で覆われている。上述したように、図３の回路の特徴として充放電コンデンサ６には平滑用コンデンサ５と比べ約倍の電流が流れるため、充放電コンデンサ６の損失が大きいというだけでなく、充放電コンデンサ６には平滑用コンデンサ５と比べ約半分の周波数の電流が流れる。そのため、数ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの周波数周辺が回路の動作域の場合はコンデンサの振動が問題となる。そこで、充放電コンデンサ６の周りを減衰係数の大きな弾性を有する樹脂で覆うことにより、充放電コンデンサ６から発生する振動が他の平滑用コンデンサ５や端子台４、ＴＰＭ８、ＴＰＭ９に伝播することを抑制できる。また、充放電コンデンサ６をケースに入れ樹脂を充填してもよい。さらに、平滑用コンデンサ５にも弾性を有する樹脂で覆ってもよい。
【００３９】
図１０に示す平滑用コンデンサ５（コンデンサセル５−１，５−２）と充放電コンデンサ６（コンデンサセル６−１，６−２）とを一体化したコンデンサモジュール１４では、コンデンサモジュール１４のケース１７内の充放電コンデンサ６が入っている部分を減衰係数の大きな弾性を有する樹脂１８でポッティングする。ただし、コンデンサセル５−１，５−２と端子５ｂとの接続、コンデンサセル６−１，６−２と端子６ａとの接続は図１０では省略している。この樹脂材料の減衰特性としては、コンデンサモジュール１４の壁面を構成する材料（例えばＰＰＳやＰＥＴ−ＰＢＴ）よりも減衰係数が大きくなる材料を用いればよい。
【００４０】
また、減衰係数が大きいだけでなく、熱伝導性の高い樹脂を用いることにより、充放電コンデンサ６の信頼性を高めると同時に充放電コンデンサ６で発生した熱が平滑用コンデンサ５やＴＰＭ８，ＴＰＭ９などと熱干渉することを抑制できる。この樹脂材料の熱伝導率としては、コンデンサモジュール１４のケース１７を構成する材料よりも少なくとも熱伝導率が大きい材料を用いれば、コンデンサの昇温を低減することができる。
【００４１】
このように、実施の形態４に係るＤＣ／ＤＣコンバータによれば、実施の形態１による回路インダクタンスの低減によって、高効率で小型化が実現できるとともに、さらに、振動の大きい充放電コンデンサの周りを減衰係数の大きな弾性を有する樹脂で覆うことにより、充放電コンデンサから発生する振動が他の回路部品に伝播することを抑制できるという顕著な効果がある。
【００４２】
なお、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
２  ヒートシンク
４  端子台
５  平滑用コンデンサ
５ａ，５ｂ  平滑用コンデンサの端子
６  充放電コンデンサ
６ａ，６ｂ  充放電コンデンサの端子
７  リアクトル
８，９  ＴＰＭ
１０  金属プレート
１２  直流電源
１３  出力電圧端子
１４  コンデンサモジュール
１６  熱伝導性絶縁シート
１８  弾性を有する樹脂
Ｄ１  第１整流素子
Ｄ２  第２整流素子
Ｓ１  第１スイッチング素子
Ｓ２  第２スイッチング素子
Ｈ１  第１半導体素子
Ｈ２  第２半導体素子
Ｈ３  第３半導体素子
Ｈ４  第４半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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