(57)【要約】      （修正有）【課題】放射ノイズを低減することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、多層基板６上にダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、コンデンサＣｆおよびコンデンサＣｄの各々を構成する部品４ａ〜４ｆと、部品４ａ〜４ｆ同士を接続する配線５と、を備える。部品４ａ〜４ｆは、互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う部品同士の間と、部品と部品に隣り合う配線５との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。【選択図】図６
2019097321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
互いに直列に接続された、ダイオードまたはスイッチング素子から構成される第１素子、前記ダイオードまたは前記スイッチング素子から構成される第２素子、前記スイッチング素子から構成される第３素子および前記スイッチング素子から構成される第４素子を含むスイッチング回路部と、
前記直流電源に一方端が接続され、前記第２素子と前記第３素子との接続点に他方端が接続されているリアクトルと、
前記第１素子および前記第２素子の接続点と、前記第３素子および前記第４素子の接続点とに接続される第１コンデンサと、
前記スイッチング回路部に並列に接続される第２コンデンサと、
前記第１素子、前記第２素子、前記第３素子、前記第４素子、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの各々を構成する部品同士を接続する配線とを備え、
前記第２コンデンサ、前記第１素子、前記第１コンデンサおよび前記第４素子の各々を構成する前記部品は、互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う前記部品同士の間と、前記部品と前記部品に隣り合う前記配線との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記第２コンデンサ、前記第１素子、前記第１コンデンサおよび前記第４素子の各々を構成する前記部品は、所定の方向に沿うように、互いに隣り合うように配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１素子、前記第２素子、前記第３素子、前記第４素子、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサは、多層基板の第１の層に設けられており、
前記配線は、前記多層基板の前記第１の層に設けられ、前記第２コンデンサ、前記第１素子、前記第１コンデンサおよび前記第４素子をこの順で接続する第１配線を含む、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
平面視において、前記第１配線は、蛇行する形状を有し、
前記第２コンデンサ、前記第１素子、前記第１コンデンサおよび前記第４素子の各々を構成する前記部品は、蛇行する形状を有する前記第１配線により互いに接続されている、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記配線は、平面視において、前記第１配線に重なるように前記多層基板の第２の層に設けられ、前記第４素子と前記第２コンデンサとを電気的に接続するとともに前記第１配線に流れる電流の方向と略反対方向に電流が流れる第２配線をさらに含む、請求項３または４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
平面視において、前記第２配線は、前記第１配線の経路に略沿った経路を有するように、前記多層基板の前記第２の層に設けられている、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１コンデンサは、互いに並列に接続される一方側第１コンデンサと他方側第１コンデンサとを含み、
前記第２コンデンサ、前記第１素子、前記一方側第１コンデンサ、前記第４素子、前記他方側第１コンデンサ、前記第３素子および前記第２素子の各々を構成する前記部品は互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う前記部品同士の間と、前記部品と前記部品に隣り合う前記配線との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第１素子、前記第２素子、前記第３素子および前記第４素子のうちの少なくとも１つが、ワイドバンドギャップ半導体により構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、特に、ダイオードまたはスイッチング素子から構成される第１素子および第２素子の接続点と、スイッチング素子から構成される第３素子および第４素子との接続点に接続されるコンデンサを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイオードまたはスイッチング素子から構成される第１素子および第２素子の接続点と、スイッチング素子から構成される第３素子および第４素子との接続点に接続されるコンデンサを備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、互いに直列に接続された、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子および第４スイッチング素子を含むスイッチ回路部を備えるＤＣ−ＤＣコンバータが開示されている。このＤＣ−ＤＣコンバータでは、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点と、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子との接続点に接続されるコンデンサ（フライングキャパシタ）が設けられている。また、第２スイッチング素子と第３スイッチング素子との間には、チョッパリアクトルの一方端が接続されている。また、スイッチ回路部に並列に平滑コンデンサが接続されている。
【０００４】
上記特許文献１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第２スイッチング素子および第４スイッチング素子がオフされるとともに、第１スイッチング素子および第３スイッチング素子がオンされることにより、チョッパリアクトル、第３スイッチング素子、フライングキャパシタ、第１スイッチング素子を介した経路（以下、経路１という）に電流が流れる。また、第２スイッチング素子および第４スイッチング素子がオンされるとともに、第１スイッチング素子および第３スイッチング素子がオフされることにより、チョッパリアクトル、第２スイッチング素子、フライングキャパシタ、および、第４スイッチング素子を介した経路（以下、経路２という）に電流が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されるような従来のＤＣ−ＤＣコンバータでは、オフされている第１スイッチング素子および第２スイッチング素子に寄生容量が生じる場合がある。この場合、たとえば、上記の第１スイッチング素子および第３スイッチング素子がオンされた場合（経路１）では、第３スイッチング素子、フライングキャパシタ、第２スイッチング素子の寄生容量を介して電流が流れる経路（以下、経路３という）が生じる。また、上記の第２スイッチング素子および第４スイッチング素子がオンされた場合（経路２）では、第１スイッチング素子の寄生容量、フライングキャパシタ、第４スイッチング素子および平滑コンデンサを介して電流が流れる経路（以下、経路４という）が生じる。そして、この経路４は、比較的長い（経路３よりも長い）ため、この経路４を流れる電流に起因して発生する放射ノイズが比較的大きくなるという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、放射ノイズを低減することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、直流電源と、互いに直列に接続された、ダイオードまたはスイッチング素子から構成される第１素子、ダイオードまたはスイッチング素子から構成される第２素子、スイッチング素子から構成される第３素子およびスイッチング素子から構成される第４素子を含むスイッチング回路部と、直流電源に一方端が接続され、第２素子と第３素子との接続点に他方端が接続されているリアクトルと、第１素子および第２素子の接続点と、第３素子および第４素子の接続点とに接続される第１コンデンサと、スイッチング回路部に並列に接続される第２コンデンサと、第１素子、第２素子、第３素子、第４素子、第１コンデンサおよび第２コンデンサの各々を構成する部品同士を接続する配線とを備え、第２コンデンサ、第１素子、第１コンデンサおよび第４素子の各々を構成する部品は、互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う部品同士の間と、部品と部品に隣り合う配線との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。
【０００９】
この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、第２コンデンサ、第１素子、第１コンデンサおよび第４素子の各々を構成する部品は、互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う部品同士の間と、部品と部品に隣り合う配線との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。これにより、隣り合う部品同士（または、部品と部品に隣り合う配線）のうちの一方に流れる電流（一方方向に流れる電流）により発生した放射ノイズ（磁束）と、他方に流れる電流（一方方向とは略反対方向に流れる電流）により発生した放射ノイズ（磁束）とが互いに打ち消し合う。その結果、放射ノイズを低減することができる。これにより、部品自身（第２コンデンサ、第１素子、第１コンデンサおよび第４素子）の誤作動や、部品の周辺に配置される部品（機器）の誤作動を抑制することができる。
【００１０】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第２コンデンサ、第１素子、第１コンデンサおよび第４素子の各々を構成する部品は、所定の方向に沿うように、互いに隣り合うように配置されている。このように構成すれば、第２コンデンサ、第１素子、第１コンデンサおよび第４素子の各々を構成する部品同士の全てが所定の方向に沿って配置された状態で互いに隣り合うので、隣り合う部品同士の間と、部品と部品に隣り合う配線との間とのうちの少なくとも一方において、容易に、流れる電流の方向を略反対にすることができる。
【００１１】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１素子、第２素子、第３素子、第４素子、第１コンデンサおよび第２コンデンサは、多層基板の第１の層に設けられており、配線は、多層基板の第１の層に設けられ、第２コンデンサ、第１素子、第１コンデンサおよび第４素子をこの順で接続する第１配線を含む。このように構成すれば、部品および配線が同一平面上（多層基板の第１の層）に配置されるので、同一平面上（多層基板の第１の層）において放射ノイズ（磁束）を打ち消し合うことができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、平面視において、第１配線は、蛇行する形状を有し、第２コンデンサ、第１素子、第１コンデンサおよび第４素子の各々を構成する部品は、蛇行する形状を有する第１配線により互いに接続されている。このように構成すれば、蛇行する形状を有する第１配線において隣り合う部品同士に流れる電流の方向が略反対になるので、容易に、隣り合う部品同士の間と、部品と部品に隣り合う配線との間とのうちの少なくとも一方において流れる電流の方向を略反対にすることができる。
【００１３】
上記第２配線を含む電力変換装置において、好ましくは、配線は、平面視において、第１配線に重なるように多層基板の第２の層に設けられ、第４素子と第２コンデンサとを電気的に接続するとともに第１配線に流れる電流の方向と略反対方向に電流が流れる第２配線をさらに含む。このように構成すれば、第２配線に流れる電流の方向が第１配線に流れる電流の方向に対して略反対方向であるので、第１配線と第２配線との間で放射ノイズ（磁束）を互いに打ち消し合うことができる。これにより、放射ノイズをより低減することができる。
【００１４】
この場合、好ましくは、平面視において、第２配線は、第１配線の経路に略沿った経路を有するように、多層基板の第２の層に設けられている。このように構成すれば、第１配線と第２配線との間で放射ノイズ（磁束）を効果的に打ち消し合うことができる。
【００１５】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１コンデンサは、互いに並列に接続される一方側第１コンデンサと他方側第１コンデンサとを含み、第２コンデンサ、第１素子、一方側第１コンデンサ、第４素子、他方側第１コンデンサ、第３素子および第２素子の各々を構成する部品は互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う部品同士の間と、部品と部品に隣り合う配線との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。このように構成すれば、他方側第１コンデンサ、第３素子および第２素子からなる直列回路において発生する放射ノイズが大きくなった場合でも、他方側第１コンデンサ、第３素子および第２素子の各々を構成する部品同士の間、および、部品と部品に隣り合う配線との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるので、直列回路において発生する放射ノイズも低減することができる。また、１つの比較的大きな第１コンデンサを配置する場合と異なり、２つに分割された比較的小さな一方側第１コンデンサおよび他方側第１コンデンサの配置を容易に行うことができる。
【００１６】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１素子、第２素子、第３素子および第４素子のうちの少なくとも１つが、ワイドバンドギャップ半導体により構成されている。ここで、ワイドバンドギャップ半導体は高速にスイッチングが可能である（つまり、スイッチングの周波数が高い）ので、放射ノイズのエネルギが比較的大きくなる。そこで、第１素子、第２素子、第３素子および第４素子のうちの少なくとも１つがワイドバンドギャップ半導体により構成されている場合において、隣り合う部品同士の間と、部品と部品に隣り合う配線との間とのうちの少なくとも一方において流れる電流の方向が略反対になるように部品を配置することは、放射ノイズを低減する点において特に有効である。また、比較的放射ノイズが大きいワイドバンドギャップ半導体による放射ノイズを、ノイズ対策のための部品を別途設けることなく低減することができる。その結果、電力変換装置が大型化するのを抑制しながら放射ノイズを低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記のように、放射ノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態による電力変換装置の全体構成を示す回路図である。
【図２】電力変換装置の動作を説明するための回路図（１）である。
【図３】電力変換装置の動作を説明するための回路図（２）である。
【図４】電力変換装置の動作を説明するための回路図（３）である。
【図５】電力変換装置の動作を説明するための回路図（４）である。
【図６】第１実施形態による電力変換装置の部品の配置（多層基板の第１の層）を示す図である。
【図７】図１の回路図を部品の配置に沿うように書き直した図である。
【図８】第１実施形態による多層基板を示す図である。
【図９】第１実施形態による多層基板の第２の層を示す図である。
【図１０】第２実施形態による電力変換装置の全体構成を示す回路図である。
【図１１】第２実施形態による電力変換装置の部品の配置（多層基板の第１の層）を示す図である。
【図１２】図１０の回路図を部品の配置に沿うように書き直した図である。
【図１３】変形例による電力変換装置の全体構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１〜図９を参照して、第１実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。
【００２１】
（電力変換装置の構成）
図１に示すように、電力変換装置１００は、直流電源１の電圧Ｖｉｎを変換して、負荷１０１に供給するように構成されている。たとえば、電力変換装置１００は、いわゆる昇圧チョッパとして構成されている。
【００２２】
また、電力変換装置１００には、リアクトル２（チョッパリアクトル）が設けられている。リアクトル２の一方端は、直流電源１に接続されている。また、リアクトル２の他方端は、後述するダイオードＤ２とスイッチング素子Ｑ１との接続点Ａ１に接続されている。
【００２３】
また、電力変換装置１００には、スイッチング回路部３が設けられている。スイッチング回路部３は、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、スイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ２とを含む。ダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、スイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ２とは、この順で、互いに直列に接続されている。具体的には、スイッチング素子Ｑ２のドレインにスイッチング素子Ｑ１のソースが接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１のドレインにダイオードＤ２のアノードが接続されている。また、ダイオードＤ２のカソードに、ダイオードＤ１のアノードが接続されている。なお、ダイオードＤ１およびダイオードＤ２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１素子」および「第２素子」の一例である。また、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第３素子」および「第４素子」の一例である。
【００２４】
ここで、第１実施形態では、ダイオードＤ１およびダイオードＤ２は、ワイドバンドギャップ半導体（たとえば、ＳｉＣ）により形成されたショットキーバリアダイオードにより構成されている。
【００２５】
また、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などにより構成されている。第１実施形態では、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２は、ワイドバンドギャップ半導体（たとえば、ＳｉＣ）により構成されている。
【００２６】
また、電力変換装置１００には、コンデンサＣｆが設けられている。コンデンサＣｆは、ダイオードＤ１とダイオードＤ２との接続点Ａ２と、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続点Ａ３に接続されている。なお、コンデンサＣｆは、フライングキャパシタと呼ばれる。また、コンデンサＣｆは、特許請求の範囲の「第１コンデンサ」の一例である。
【００２７】
また、電力変換装置１００には、スイッチング回路部３に並列に接続されるコンデンサＣｄ（直流コンデンサ）が設けられている。具体的には、コンデンサＣｄの正電位側は、ダイオードＤ１のカソードに接続され、コンデンサＣｄの負電位側は、スイッチング素子Ｑ２のソースに接続されている。そして、リアクトル２、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、コンデンサＣｆおよびコンデンサＣｄにより、フライングキャパシタ型のチョッパが構成されている。なお、コンデンサＣｄは、特許請求の範囲の「第２コンデンサ」の一例である。
【００２８】
（電力変換装置の動作）
次に、図２〜図５を参照して、電力変換装置１００の動作について説明する。なお、以下の説明では、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２等の順方向電圧降下を無視している。また、図２〜図５において、コンデンサＣｆの電圧は、電力変換装置１００の運転中には、略Ｅ／２に保持されている。これにより、ダイオードＤ１およびダイオードＤ２の導通時に、スイッチング素子Ｑ２に過電圧が印加されるのを抑制することが可能になる。
【００２９】
図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２を共にオンにする。これにより、電圧Ｖｒの電圧値が略０でかつコンデンサＣｆには電流が流れない状態となる。
【００３０】
また、図３に示すように、スイッチング素子Ｑ１をオフにし、スイッチング素子Ｑ２をオンにする。これにより、電圧Ｖｒの電圧値が略Ｅ／２でかつコンデンサＣｆに電流が流れる。その結果、コンデンサＣｆが充電される。ここで、ダイオードＤ１には、寄生容量Ｃｓ１が生じる。このため、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ、スイッチング素子Ｑ２およびコンデンサＣｄを介して寄生容量Ｃｓ１に電荷を充電する経路Ｂ１（図３の点線参照）が生じる。なお、経路Ｂ１の長さは、後述する経路Ｂ２（図４の点線参照）よりも長い。このため、スイッチング素子Ｑ２をオンにした際には、経路Ｂ１を流れる電流に起因して、比較的大きな放射ノイズ（磁束）が発生する。
【００３１】
また、図４に示すように、スイッチング素子Ｑ１をオンにし、スイッチング素子Ｑ２をオフにする。これにより、電圧Ｖｒの電圧値が略Ｅ／２であり、かつコンデンサＣｆから放電される。なお、コンデンサＣｆのキャパシタンスは、１回の充電量および１回の放電量に対して十分に大きいとする。また、充放電に伴う電圧変動は小さい（たとえば、Ｅ／２の１０％以下）とする。ここで、ダイオードＤ２には、寄生容量Ｃｓ２が生じる。このため、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１およびコンデンサＣｆを介して寄生容量Ｃｓ２に電荷を充電する経路Ｂ２（図４の点線参照）が生じる。なお、経路Ｂ２の長さは、経路Ｂ１（図３の点線参照）よりも短いので、発生する放射ノイズ（磁束）は比較的小さい。
【００３２】
また、図５に示すように、スイッチング素子Ｑ１をオフにし、スイッチング素子Ｑ２をオフにする。これにより、電圧Ｖｒの電圧値がＥとなり、かつコンデンサＣｆには電流が流れない状態となる。
【００３３】
（電力変換装置の具体的な構造）
次に、電力変換装置１００の具体的な構造について説明する。
【００３４】
図６に示すように、電力変換装置１００には、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、コンデンサＣｆおよびコンデンサＣｄの各々を構成する部品４（部品４ａ〜４ｆ）同士を接続する配線５が設けられている。なお、部品４ａ〜４ｆは、それぞれ、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２およびスイッチング素子Ｑ１、そのものを意味している。また、配線５は、配線パターン（厚みに対して幅が比較的広い偏平形状の配線５）により構成されている。これにより、平面視において、後述する第１配線５１と第２配線５２とを容易に重ねる（オーバラップさせる）ことが可能になる。
【００３５】
また、図７は、図６の部品４の配置に沿うように図１の回路図を書き換えたものである。すなわち、図６の部品４の配置および部品４同士の電気的な接続は、図１の回路部と同一である。
【００３６】
ここで、第１実施形態では、図６に示すように、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４ｃおよび部品４ｄ）は、互いに隣り合うように配置されている。そして、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４ｃおよび部品４ｄ）は、隣り合う部品４同士の間と、部品４と部品４に隣り合う配線５との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。以下、具体的に説明する。
【００３７】
具体的には、第１実施形態では、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４ｃおよび部品４ｄ）は、Ｘ方向に沿うように、互いに隣り合うように配置されている。また、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２は、Ｘ１方向側からＸ２方向側に向かってこの順で配置されている。なお、Ｘ方向は、特許請求の範囲の「所定の方向」の一例である。また、「Ｘ方向に沿うように配置されている」という表現は、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２が、Ｙ方向に互いに多少ずれている場合も含む。なお、このずれが許容される程度は、後述する放射ノイズを互いに打ち消し合うことが可能な距離以内である。また、ダイオードＤ２と、スイッチング素子Ｑ１とは、それぞれ、Ｘ方向に沿うように配置されているコンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２に対して、Ｙ１方向側およびＹ２方向側にずれて配置されている。
【００３８】
また、互いに隣り合うコンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２同士の間は、なるべく小さくする（最短距離にする）のが望ましい。これにより、電力変換装置１００の小型化を図ることが可能になるとともに、後述する放射ノイズの低減をより図ることが可能になる。
【００３９】
そして、第１実施形態では、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、コンデンサＣｆおよびコンデンサＣｄは、多層基板６の第１の層６ａに設けられている。そして、配線５は、多層基板６の第１の層６ａに設けられ、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２をこの順で接続する第１配線５１を含む。また、平面視において、第１配線５１は、蛇行する形状を有する。そして、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４ｃおよび部品４ｄ）は、蛇行する形状を有する第１配線５１により互いに接続されている。
【００４０】
具体的には、コンデンサＣｄの負電位側は、略直線形状を有する第１配線部分５１ａに接続されている。また、コンデンサＣｄの正電位側とダイオードＤ１のカソードとは、略Ｕ字形状を有する第１配線部分５１ｂにより接続されている。また、ダイオードＤ１のアノードとコンデンサＣｆの正電位側とは、略Ｓ字形状を有する第１配線部分５１ｃにより接続されている。また、コンデンサＣｆの負電位側とスイッチング素子Ｑ２のドレインとは、略Ｓ字形状を有する第１配線部分５１ｄにより接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２のソースは、略直線形状を有する第１配線部分５１ｅに接続されている。なお、ダイオードＤ２は、第１配線部分５１ｃに電気的に接続され、スイッチング素子Ｑ１は、第１配線部分５１ｄに電気的に接続されている。
【００４１】
そして、上記のように、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ、スイッチング素子Ｑ２および第１配線５１を設けることにより、スイッチング素子Ｑ２がオンの状態（経路Ｂ１、図３参照）において、隣り合うように配置されているコンデンサＣｄとダイオードＤ１とにおいて、コンデンサＣｄに流れる電流の向きはＹ１方向である一方、ダイオードＤ１に流れる電流の向きは、Ｙ２方向（Ｙ１方向とは反対方向）である。また、隣り合うように配置されているダイオードＤ１と第１配線部分５１ｃとにおいて、ダイオードＤ１に流れる電流の向きはＹ２方向である一方、第１配線部分５１ｃに流れる電流の向きは、Ｙ１方向である。
【００４２】
また、隣り合うように配置されている第１配線部分５１ｃとコンデンサＣｆとにおいて、第１配線部分５１ｃに流れる電流の向きはＹ１方向である一方、コンデンサＣｆに流れる電流の向きは、Ｙ２方向である。また、隣り合うように配置されているコンデンサＣｆと第１配線部分５１ｄとにおいて、コンデンサＣｆに流れる電流の向きはＹ２方向である一方、第１配線部分５１ｄに流れる電流の向きは、Ｙ１方向である。また、隣り合うように配置されている第１配線部分５１ｄとスイッチング素子Ｑ２とにおいて、第１配線部分５１ｄに流れる電流の向きはＹ１方向である一方、スイッチング素子Ｑ２に流れる電流の向きは、Ｙ２方向である。これにより、コンデンサＣｄとダイオードＤ１との間、ダイオードＤ１と第１配線部分５１ｃとの間、第１配線部分５１ｃとコンデンサＣｆとの間、コンデンサＣｆと第１配線部分５１ｄとの間、第１配線部分５１ｄとスイッチング素子Ｑ２との間において、放射ノイズ（磁束）が低減（相殺）される。
【００４３】
また、第１実施形態では、図８および図９に示すように、配線５は、平面視において、第１配線５１に重なるように多層基板６の第２の層６ｂに設けられ、スイッチング素子Ｑ２とコンデンサＣｄとを電気的に接続する第２配線５２を含む。そして、図９に示すように、第２配線５２は、第１配線５１に流れる電流の方向と略反対方向に電流が流れるように構成されている。具体的には、平面視において、第２配線５２は、第１配線５１の経路に略沿った経路を有するように、多層基板６の第２の層６ｂに設けられている。すなわち、第２配線５２は、第１配線５１と同様に、蛇行する形状を有する。
【００４４】
詳細には、第２配線５２は、第１配線５１の第１配線部分５１ａ〜第１配線部分５１ｅと同様の形状を有する。そして、平面視において、第１配線５１と第２配線５２とは、略重なる（オーバラップする）。また、第１配線５１と第２配線５２とは、ビア５３（図８参照）により接続されている。そして、コンデンサＣｄの正電位側から流れる電流は、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ、スイッチング素子Ｑ２、ビア５３、第２配線５２、ビア５３を介して、コンデンサＣｄの負電位側に流れる。これにより、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ、スイッチング素子Ｑ２を流れる電流によって発生する放射ノイズ（磁束）は、第２配線５２を流れる電流によって発生する放射ノイズ（磁束）によって低減（相殺）される。
【００４５】
［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４６】
第１実施形態では、上記のように、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４ｃおよび部品４ｄ）は、互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う部品４同士の間と、部品４と部品４に隣り合う配線５との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。これにより、隣り合う部品４同士（または、部品４と部品４に隣り合う配線５）のうちの一方に流れる電流（一方方向に流れる電流）により発生した放射ノイズ（磁束）と、他方に流れる電流（一方方向とは略反対方向に流れる電流）により発生した放射ノイズ（磁束）とが互いに打ち消し合う。その結果、放射ノイズを低減することができる。これにより、部品４自身（コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２）の誤作動や、部品４の周辺に配置される部品（機器）の誤作動を抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４ｃおよび部品４ｄ）は、Ｘ方向に沿うように、互いに隣り合うように配置されている。これにより、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２の各々を構成する部品４同士の全てがＸ方向に沿って配置された状態で互いに隣り合うので、隣り合う部品４同士の間と、部品４と部品４に隣り合う配線５との間とのうちの少なくとも一方において、容易に、流れる電流の方向を略反対にすることができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、配線５は、多層基板６の第１の層６ａに設けられ、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２をこの順で接続する第１配線５１を含む。これにより、部品４および配線５が同一平面上（多層基板６の第１の層６ａ）に配置されるので、同一平面上（多層基板６の第１の層６ａ）において放射ノイズ（磁束）を打ち消し合うことができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、上記のように、平面視において、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２の各々を構成する部品４は、蛇行する形状を有する第１配線５１により互いに接続されている。これにより、蛇行する形状を有する第１配線５１において隣り合う部品４同士に流れる電流の方向が略反対になるので、容易に、隣り合う部品４同士の間と、部品４と部品４に隣り合う配線５との間とのうちの少なくとも一方において流れる電流の方向を略反対にすることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、配線５は、平面視において、第１配線５１に重なるように多層基板６の第２の層６ｂに設けられ、スイッチング素子Ｑ２とコンデンサＣｄとを電気的に接続するとともに第１配線５１に流れる電流の方向と略反対方向に電流が流れる第２配線５２を含む。これにより、第２配線５２に流れる電流の方向が第１配線５１に流れる電流の方向に対して略反対方向であるので、第１配線５１と第２配線５２との間で放射ノイズ（磁束）を互いに打ち消し合うことができる。これにより、放射ノイズをより低減することができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、上記のように、平面視において、第２配線５２は、第１配線５１の経路に略沿った経路を有するように、多層基板６の第２の層６ｂに設けられている。これにより、第１配線５１と第２配線５２との間で放射ノイズ（磁束）を効果的に打ち消し合うことができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、上記のように、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２が、ワイドバンドギャップ半導体により構成されている。ここで、ワイドバンドギャップ半導体は高速にスイッチングが可能である（つまり、スイッチングの周波数が高い）ので、放射ノイズのエネルギが比較的大きくなる。そこで、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２がワイドバンドギャップ半導体により構成されている場合において、隣り合う部品４同士の間と、部品４と部品４に隣り合う配線５との間とのうちの少なくとも一方において流れる電流の方向が略反対になるように部品４を配置することは、放射ノイズを低減する点において特に有効である。また、比較的放射ノイズが大きいワイドバンドギャップ半導体による放射ノイズを、ノイズ対策のための部品を別途設けることなく低減することができる。その結果、電力変換装置１００が大型化するのを抑制しながら放射ノイズを低減することができる。
【００５３】
[第２実施形態]
次に、図１０〜図１２を参照して、第２実施形態による電力変換装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、フライングキャパシタであるコンデンサＣｆ１およびコンデンサＣｆ２が互いに並列に接続されている。なお、コンデンサＣｆ１およびコンデンサＣｆ２は、それぞれ、特許請求の範囲の「一方側第１コンデンサ」および「他方側第１コンデンサ」の一例である。
【００５４】
図１０に示すように、電力変換装置２００では、コンデンサＣｆ１およびコンデンサＣｆ２が互いに並列に接続されている。なお、図１０において、コンデンサＣｆ１およびコンデンサＣｆ２が互いに並列に接続されている点以外の回路図上の構成については、図１に示す上記第１実施形態の電力変換装置１００の回路図と同様である。
【００５５】
ここで、第２実施形態では、図１１および図１２に示すように、電力変換装置２００では、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ１、スイッチング素子Ｑ２、コンデンサＣｆ２、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４１ｃ、部品４ｄ、部品４２ｃ、部品４ｆ、部品４ｅ）は、互いに隣り合うように配置されている。また、隣り合う部品４同士の間と、部品４と部品４に隣り合う配線１０５との間において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。
【００５６】
コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ１、スイッチング素子Ｑ２、コンデンサＣｆ２、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ２は、パターン配線からなる配線１０５により互いに接続されている。ここで、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ１およびスイッチング素子Ｑ２の構成は、上記第１実施形態の電力変換装置１００のコンデンサＣｆを、コンデンサＣｆ１に置き換えた構成と同様である。
【００５７】
また、コンデンサＣｆ２の正電位側とダイオードＤ２とは、略Ｕ字形状を有する第１配線部分１０５ａにより接続されている。また、ダイオードＤ２とスイッチング素子Ｑ１とは、略Ｓ字形状を有する第１配線部分１０５ｂにより接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１とコンデンサＣｆ２の負電位側とは、略Ｕ字形状を有する第１配線部分１０５ｃにより接続されている。なお、コンデンサＣｆ２、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ２を接続する第１配線部分１０５ａ、１０５ｂおよび１０５ｃは、多層基板６の第１の層６ａに設けられており、第２の層６ｂにはコンデンサＣｆ２、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ２を接続する配線は設けられていない。
【００５８】
そして、隣り合うコンデンサＣｆ２とスイッチング素子Ｑ１との間において、流れる電流の方向が略反対になる。また、隣り合うダイオードＤ２と第１配線部分１０５ｂとの間において、流れる電流の方向が略反対になる。また、隣り合う第１配線部分１０５ｂとスイッチング素子Ｑ１との間において、流れる電流の方向が略反対になる。これにより、隣り合う部品４同士、または、隣り合う部品４と配線１０５との間において、放射ノイズ（磁束）を低減（相殺）することが可能になる。つまり、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ２およびコンデンサＣｆからなる直列回路（スイッチング素子Ｑ１がオン状態、図４参照）における放射ノイズが比較的大きくなった場合に、コンデンサＣｆ（第１実施形態）をコンデンサＣｆ１とコンデンサＣｆ２とを並列接続する構成に置き換えること（第２実施形態）により、上記の直列回路の放射ノイズを低減することが可能になる。
【００５９】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６０】
第２実施形態では、上記のように、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆ１、スイッチング素子Ｑ２、コンデンサＣｆ２、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ２（これらを構成する部品４ａ、部品４ｂ、部品４１ｃ、部品４ｄ、部品４２ｃ、部品４ｆ、部品４ｅ）は、互いに隣り合うように配置されているとともに、隣り合う部品４同士の間と、部品４と部品４に隣り合う配線１０５との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるように配置されている。これにより、コンデンサＣｆ２、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ２からなる直列回路において発生する放射ノイズが大きくなった場合でも、コンデンサＣｆ２、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ２の各々を構成する部品４同士の間、および、部品４と部品４に隣り合う配線１０５との間とのうちの少なくとも一方において、流れる電流の方向が略反対になるので、直列回路において発生する放射ノイズも低減することができる。また、１つの比較的大きなコンデンサＣｆを配置する場合と異なり、２つに分割された比較的小さなコンデンサＣｆ１およびコンデンサＣｆ２の配置を容易に行うことができる。
【００６１】
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６２】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、隣り合う部品同士の間、および、部品と部品に隣り合う配線との間の両方において、流れる電流の方向が略反対になる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、隣り合う部品同士の間、および、部品と部品に隣り合う配線との間のうちの一方のみにおいて、流れる電流の方向が略反対になっていてもよい。つまり、隣り合う部品同士の間において流れる電流の方向が略反対になるように、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２を、互いに隣り合うように配置してもよい。
【００６３】
また、上記第１および第２実施形態では、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２が直列に接続されている電力変換装置に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１３に示すように、ダイオードＤ１およびダイオードＤ２の代わりに、スイッチング素子Ｑ１１およびスイッチング素子Ｑ１２が設けられる変形例による電力変換装置３００にも本発明を適用することも可能である。
【００６４】
また、上記第１および第２実施形態では、コンデンサＣｄ、ダイオードＤ１、コンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２が、Ｘ方向に沿うように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、流れる電流の方向が互いに反対になるようにコンデンサＣｄおよびダイオードＤ１がＸ方向に沿うように配置され、流れる電流の方向が互いに反対になるようにコンデンサＣｆおよびスイッチング素子Ｑ２がＹ方向に沿うように配置されていてもよい。
【００６５】
また、上記第１および第２実施形態では、配線が、多層基板の第１の層に設けられる第１配線と多層基板の第２の層に設けられる第２配線とを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、配線が、多層基板の第１の層に設けられる第１配線のみによって構成されていてもよい。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、第２配線が第１配線と同様に蛇行する形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２配線を、スイッチング素子Ｑ２とコンデンサＣｄの負電位側とを直線的に接続するように構成してもよい。
【００６７】
また、上記第１および第２実施形態では、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２の全てがワイドバンドギャップ半導体により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２のうちのいずれかのみが、ワイドバンドギャップ半導体により構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  直流電源
２  リアクトル
４、４ａ〜４ｆ、４１ｃ、４２ｃ  部品
５、１０５  配線
６  多層基板
６ａ  第１の層
６ｂ  第２の層
５１  第１配線
５２  第２配線
１００、２００、３００  電力変換装置
Ａ１、Ａ２、Ａ３  接続点
Ｃｄ  コンデンサ（第２コンデンサ）
Ｃｆ  コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃｆ１  コンデンサ（一方側第１コンデンサ）
Ｃｆ２  コンデンサ（他方側第１コンデンサ）
Ｄ１  ダイオード（第１素子）
Ｄ２  ダイオード（第２素子）
Ｑ１  スイッチング素子（第３素子）
Ｑ２  スイッチング素子（第４素子）
【図１】
2019097321.tif 000003
【図２】
2019097321.tif 000004
【図３】
2019097321.tif 000005
【図４】
2019097321.tif 000006
【図５】
2019097321.tif 000007
【図６】
2019097321.tif 000008
【図７】
2019097321.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019097321.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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