(57)【要約】【課題】ハンダ層にクラックが発生した場合に、そのクラックの進行を抑制することのできる電力変換装置および当該電力変換装置を適用したパワーモジュールを提供する。【解決手段】各電源トランス（Ｔ１〜Ｔ３）は、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）の電源トランスの二次側から次相の電源トランスの一次側に電圧が供給されるように直列に接続され、各相間の電圧供給を行うように各絶縁部（５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂ）を跨ぐ電圧用橋梁部が、各相毎の電源トランス（Ｔ１〜Ｔ３）自体で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電位側端子（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）と低電位側端子（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）の間に直列に接続され、相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）毎に対となる上アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ１ａＩＧＢＴ２ａ、ＩＧＢＴ３ａ）および下アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ１ｂ、ＩＧＢＴ２ｂ、ＩＧＢＴ３ｂ）を備えたインバータ回路を有するパワーモジュール（ＰＭ）と、
前記上アーム用スイッチング素子に駆動信号を出力する上アーム用ドライバ回路（プリドライバＩＣ（Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ））および前記下アーム用スイッチング素子に駆動信号を出力する下アーム用ドライバ回路（プリドライバＩＣ（Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂ））と、
前記上アーム用ドライバ回路および前記下アーム用ドライバ回路に電源電圧を供給するように各相毎に設けられる電源トランス（Ｔ１〜Ｔ３）と、
前記上アーム用ドライバ回路、前記下アーム用ドライバ回路および前記各電源トランスが相毎に実装され、各実装部（１０Ａ〜１０Ｄｂ）が絶縁部（５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂ）を介して電気的分離された回路基板（１０）と
を備え、
前記各電源トランスは、各相の電源トランスの二次側から次相の電源トランスの一次側に電圧が供給されるように直列に接続され、
前記各相間の電圧供給を行うように前記各絶縁部（１０Ａ〜１０Ｄｂ）を跨ぐ電圧用橋梁部が、前記各相毎の前記電源トランス（Ｔ１〜Ｔ３）自体で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記各相間の前記駆動信号の供給を行うように前記各絶縁部を跨ぐ駆動信号用橋梁部が、フォトカプラ（Ｐ１〜Ｐ３）で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記各絶縁部は、前記回路基板の表面および裏面の所定面積を厚さ方向に所定厚さで切削したクリアランス領域（１００ａ、１００ｂ）で構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワー半導体を搭載したパワーモジュールを適用した電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド自動車等に広く用いられる。
【０００３】
このような電力変換装置に関する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１等）。
【０００４】
例えば、従来技術に係る電力変換装置は、高電位側端子と低電位側端子の間に直列に接続され、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の各相毎に対となる上アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ等）および下アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ等）を備えたインバータ回路を有するパワーモジュールを備えている。
【０００５】
そして、図７および図８に示すように、高電位側端子３０ａ〜３０ｃを介して接続される上アーム用スイッチング素子（図示せず）に駆動信号を出力するプリドライバ（上アーム用ドライバ回路）Ｄ１０１ａ、Ｄ１０２ａ、Ｄ１０３ａおよび低電位側端子４０ａ〜４０ｃを介して接続される下アーム用スイッチング素子（図示せず）に駆動信号を出力するプリドライバ（下アーム用ドライバ回路）Ｄ１０１ｂ、Ｄ１０２ｂ、Ｄ１０３ｂと、上アーム用ドライバ回路Ｄ１０１ａ、Ｄ１０２ａ、Ｄ１０３ａおよび下アーム用ドライバ回路Ｄ１０１ｂ、Ｄ１０２ｂ、Ｄ１０３ｂに電源電圧を供給する一つの電源トランスＴ１００と、上アーム用ドライバ回路Ｄ１０１ａ、Ｄ１０２ａ、Ｄ１０３ａと下アーム用ドライバ回路Ｄ１０１ｂ、Ｄ１０２ｂ、Ｄ１０３ｂおよび電源トランスＴ１００が実装され、各実装部（実装ブロック）５００Ａ〜５００Ｄｂが絶縁部５５０ａ〜５５０ｃ、５６０、５８０ａ〜５８０ｃ等を介して電気的に分離（即ち、図５では、計６個のドライバ回路Ｄ１０１〜Ｄ１０３（例えば、１５Ｖ出力のＧＮＤが４００Ｖ変動する強電系）と、駆動制御信号（１２Ｖ系）の全てが互いに絶縁されている）された回路基板５００とを備えている。
【０００６】
なお、回路基板５００の実装部５００Ａには、信号ケーブル（図示せず）を接続するコネクタ２０が設けられている。
【０００７】
従来技術に係る電力変換装置では、このような構成において、回路基板５００の小型化を図るべく、駆動制御信号について、フォトカプラＰ１００（Ｐ１００ａ〜Ｐ１００ｃ）で絶縁した後に、回路基板５００の下層の導体層５８０ａ等を経由させて、絶縁させたい領域の下を潜るように接続する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５１７１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような従来技術では、上述のように下層の導体層５８０ａ等を用いても、回路基板５００について、ユーザの要求を満たす十分な小型化が図れないという不都合があった。
【００１０】
即ち、下層の導体層５８０ａ等を設けた領域には、スルーホール（ＶＩＡホール）を形成できないため、回路基板５００の裏面に部品を実装することができず、結果的に回路基板５００の実装面積が大きくなってしまう。
【００１１】
また、フォトカプラＰ１００（Ｐ１００ａ〜Ｐ１００ｃ）から出力された信号ラインは各相のドライバ回路Ｄ１０１〜Ｄ１０３に配線され、その配線（例えば、図７、図８に示す５８０ｂ、５８０ｃ等）が複数相のドライバ回路を跨いでいる。そのため、跨いだ配線の近傍では干渉等を生じるため同じ相の部品を実装できないという問題もあった。
【００１２】
また、従来技術では、クリアランス領域Ａ１、Ａ２により各実装部５００Ａ〜５００Ｄｂの十分な絶縁を図るためには、基板厚Ｌ１０１として例えば１．６ｍｍ程度、クリアランス幅（絶縁用沿面距離）Ｌ１００として例えば３．０ｍｍ程度の寸法が必要であり、回路基板のさらなる小型化の障害となっていた（図９参照）。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回路基板の小型化を図ることのできる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る電力変換装置は、高電位側端子と低電位側端子の間に直列に接続され、相毎に対となる上アーム用スイッチング素子および下アーム用スイッチング素子を備えたインバータ回路を有するパワーモジュールと、前記上アーム用スイッチング素子に駆動信号を出力する上アーム用ドライバ回路および前記下アーム用スイッチング素子に駆動信号を出力する下アーム用ドライバ回路と、前記上アーム用ドライバ回路および前記下アーム用ドライバ回路に電源電圧を供給するように各相毎に設けられる電源トランスと、前記上アーム用ドライバ回路、前記下アーム用ドライバ回路および前記各電源トランスが相毎に実装され、各実装部が絶縁部を介して電気的分離された回路基板とを備え、前記各電源トランスは、各相の電源トランスの二次側から次相の電源トランスの一次側に電圧が供給されるように直列に接続され、前記各相間の電圧供給を行うように前記各絶縁部を跨ぐ電圧用橋梁部が、前記各相毎の前記電源トランス自体で構成されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、各電源トランスは、各相の電源トランスの二次側から次相の電源トランスの一次側に電圧が供給されるように直列に接続され、各相間の電圧供給を行うように各絶縁部を跨ぐ電圧用橋梁部が、各相毎の電源トランス自体で構成されているので、回路基板の下層に絶縁用の導体層を設ける必要がなく、スルーホール（ＶＩＡホール）を介して回路基板の裏面にも部品を実装できるので、回路基板を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係る電力変換装置の回路基板の構成例を示す概略平面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電力変換装置の回路基板の構成例を示す概略側面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る電力変換装置の回路基板におけるクリアランス領域の構成例を示す側方断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る電力変換装置の回路構成の例を示す回路図である。
【図５】第２の実施の形態に係る電力変換装置の回路基板の構成例を示す概略平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電力変換装置の回路構成の例を示す回路図である。
【図７】従来技術に係る電力変換装置の回路基板の構成例を示す一部透視平面図である。
【図８】従来技術に係る電力変換装置の回路基板の構成例を示す概略側面図である。
【図９】実施の形態に係る電力変換装置の回路基板におけるクリアランス領域の構成例を示す側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００１８】
（第１の実施の形態に係る電力変換装置）
図１から図４を参照して、第１の実施の形態に係る電力変換装置１Ａについて説明する。
【００１９】
［回路基板の構成例について］
まず、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置１Ａの回路基板１０の構成例について説明する。
【００２０】
図１は、第１の実施の形態に係る電力変換装置１Ａの回路基板１０の構成例を示す概略平面図、図２は、その概略側面図である。
【００２１】
なお、図１および図２には図示しないが、実施の形態に係る電力変換装置１Ａは、回路基板１０上に配置された高電位側端子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと低電位側端子４０ａ、４０ｂ、４０ｃの間に直列に接続され、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の各相毎に対となる上アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ１ａ等（図４参照））および下アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ１ｂ等（図４参照））を備えたインバータ回路を有するパワーモジュールＰＭ（図４参照）を備えている。なお、パワーモジュールＰＭ等の構成例については、図４の回路図を参照して後述する。
【００２２】
そして、図１および図２に示すように、実施の形態に係る電力変換装置１Ａは、高電位側端子３０ａ〜３０ｃを介して接続される上アーム用スイッチング素子（図示せず）に駆動信号を出力するプリドライバＩＣ（上アーム用ドライバ回路）Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａおよび低電位側端子４０ａ〜４０ｃを介して接続される下アーム用スイッチング素子（図示せず）に１２Ｖ系の駆動信号を出力するプリドライバＩＣ（下アーム用ドライバ回路）Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂと、上アーム用ドライバ回路Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａおよび下アーム用ドライバ回路Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂに電源電圧を供給するように各相（本実施の形態では、例えばＷ相、Ｖ相、Ｕ相の３相）毎に設けられる３個の電源トランスＴ１〜Ｔ３と、上アーム用ドライバ回路Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ、下アーム用ドライバ回路Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂおよび各電源トランスＴ１〜Ｔ３が相毎に実装され、各実装部（実装ブロック）１０Ａ〜１０Ｄｂが絶縁部５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを介して電気的分離された回路基板１０とを備える。
【００２３】
即ち、計６個のドライバ回路Ｄ１ａ〜Ｄ３ｂ（例えば、１５Ｖ出力のＧＮＤが４００Ｖ変動する強電系）と、駆動制御信号（１２Ｖ系）の全てが互いに絶縁されるように回路基板１０が構成されている。
【００２４】
なお、回路基板１０の実装部１０Ａには、１２Ｖ系の信号ケーブル（図示せず）が接続されるコネクタ２０が設けられている。
【００２５】
また、プリドライバＩＣ（Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ）およびプリドライバＩＣ（Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂ）としては、従来技術に示されたプリドライバと同様のものを用いることができる。
【００２６】
各電源トランスＴ１〜Ｔ３は、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）の電源トランス（例えば、Ｗ相の電源トランスＴ１）の二次側（例えば、７３ａ、７３ｂ）から次相（例えば、Ｖ相）の電源トランス（例えばＴ２）の一次側（例えば、８１ａ、８１ｂ）に電圧が供給されるように直列に接続され、各相間の電圧供給を行うように各絶縁部５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを跨ぐ電圧用橋梁部が、各相毎の電源トランスＴ１〜Ｔ３自体で構成されている。
【００２７】
ここで、各絶縁部５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂは、回路基板１０の表面に所定幅、所定深さで形成された溝から成る沿面クリアランスとすることができる。なお、沿面クリアランスの具体例については後述する。
【００２８】
また、図１および図２に示すように、本実施の形態では、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）間の駆動信号（１２Ｖ系）の供給を行うように各絶縁部５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを跨ぐ駆動信号用橋梁部が、フォトカプラＰ１〜Ｐ３で構成されている。
【００２９】
フォトカプラＰ１〜Ｐ３としては、光アイソレーションに限らず、ガルバニック絶縁方式を使用したアイソレータを用いるようにしてもよい。
【００３０】
なお、本実施の形態において、絶縁部５０ａを跨ぐフォトカプラＰ１は、Ｗ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１ａ、Ｖ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１ｂ、Ｕ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１ｃから構成される。
【００３１】
また、絶縁部５０ｂを跨ぐフォトカプラＰ２は、Ｖ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ２ａ、Ｕ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ２ｂから構成される。
【００３２】
ここで、電源トランスＴ１は、図４のスイッチング電源コントローラ２１０ａがノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１並びにノードｎ６、ｎ７間に接続されるコンデンサＣ２が所定の電圧となるようトランスＴ１の２次巻線をもう一つ設け電圧出力する＋端子７０ａ、−端子７０ｂと、上アームの二次側の＋端子７２ａ、−端子７２ｂと、下アームの一次側の＋端子７１ａ、−端子７１ｂと、下アームの二次側の＋端子７３ａ、−端子７３ｂとを備える。
【００３３】
また、電源トランスＴ２は、図４のスイッチング電源コントローラ２１０ｂがノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１並びにノードｎ６、ｎ７間に接続されるコンデンサＣ２が所定の電圧となるようトランスＴ１の２次巻線をもう一つ設け電圧出力する＋端子８０ａ、−端子８０ｂと、上アームの二次側の＋端子８２ａ、−端子８２ｂと、下アームの一次側の＋端子８１ａ、−端子８１ｂと、下アームの二次側の＋端子８３ａ、−端子８３ｂとを備える。
【００３４】
また、電源トランスＴ３は、図４のスイッチング電源コントローラ２１０ｃがノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１並びにノードｎ６、ｎ７間に接続されるコンデンサＣ２が所定の電圧となるようトランスＴ１の２次巻線をもう一つ設け電圧出力する＋端子９０ａ、−端子９０ｂと、上アームの二次側の＋端子９２ａ、−端子９２ｂと、下アームの一次側の＋端子９１ａ、−端子９１ｂと、下アームの二次側の＋端子９３ａ、−端子９３ｂとを備える。
【００３５】
なお、例えばスイッチング電源コントローラ２１０ａは、ＤＣ１２Ｖから電源供給を受けて動作させ、トランスＴ１の１次巻線に電流を流すためにＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦさせるコントローラである。また、スイッチング電源コントローラ２１０ｂは、ノードｎ６，ｎ７間より供給された電気にて動作し、トランスＴ２の１次巻線に電流を流すためにＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦさせるコントローラである。
【００３６】
上述のような構成の本実施の形態に係る電力変換装置１によれば、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）間の電圧供給を行うように各絶縁部５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを跨ぐ電圧用橋梁部が、各相毎の電源トランスＴ１〜Ｔ３自体で構成されており、また、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）間の駆動信号（１２Ｖ系）の供給を行うように各絶縁部５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを跨ぐ駆動信号用橋梁部がフォトカプラＰ１〜Ｐ３で構成されているので、従来のように回路基板の下層に絶縁用の導体層を設ける必要がなく、スルーホールを介して回路基板１０の裏面にも部品を実装でき、結果的に回路基板を小型化することができる。
【００３７】
本発明者等が行った評価実験では、図５に示すような従来の回路基板５００を用いた場合に比して、同規模の回路や部品等を実装する場合に、本実施の形態に係る回路基板１０では実装面積を約３０％程度低減することができた。
【００３８】
また、図５に示すような従来の回路基板５００では、フォトカプラＰ１００（Ｐ１００ａ〜Ｐ１００ｃ）から出力された信号ラインは各相のドライバ回路Ｄ１０１〜Ｄ１０３の配線５８０ｂ、５８０ｃ等が複数相のドライバ回路を跨ぐため、跨いだ配線の近傍では干渉等を生じ、同じ相の部品を実装できないという不都合があった。しかし、本実施の形態に係る回路基板１０ではそのような問題は生じないので、部品実装の密度を高めて、回路基板をより小型化することができる。
【００３９】
［クリアランス領域の構成例について］
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置１Ａの回路基板１０における各絶縁部５０ａ〜５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを形成するクリアランス領域の構成例について説明する。
【００４０】
図３に示すように、例えば絶縁部５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）は、回路基板１０に表面および裏面の所定面積を厚さ方向に所定厚さで切削したクリアランス領域１００ａ、１００ｂで構成することができる。
【００４１】
より具体的には、クリアランス領域１００ａ、１００ｂは、Ｖ字型の溝として構成されている。
【００４２】
図３に示す構成例では、例えば、厚さ１．６ｍｍの回路基板１０について、クリアランス領域１００ａ、１００ｂの最深部の距離Ｌ４、Ｌ５を例えば０．７ｍｍ程度、傾斜面の長さＬ６、Ｌ７を１ｍｍ程度としたＶ字型の溝としている。
【００４３】
この場合には、絶縁に有効な沿面距離Ｌ１は、２．４ｍｍ程度とできる。クリアランス領域１００ａ、１００ｂのＶ字型の溝を形成しない状態の沿面距離Ｌ２が１．４ｍｍだとした場合に、Ｖ字型の溝を形成することにより、距離Ｌ３として１ｍｍ程度、沿面距離を稼ぐことができる。
【００４４】
そして、図７に示すような従来の回路基板５００において、必要な絶縁を確保するための沿面距離Ｌ１００が例えば３．０ｍｍである場合に、図３に示す構成例のようにクリアランス領域１００ａ、１００ｂとしてＶ字型の溝を形成する場合には、絶縁に有効な沿面距離Ｌ１を２．４ｍｍ程度と小さくすることができ、回路基板１０のサイズを従来の回路基板５００より小型化することに貢献できる。
【００４５】
［回路構成について］
次に、図４の回路図を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置１Ａの回路構成の構成例について説明する。
【００４６】
なお、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相において、同様の回路構成が用いられる部位については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００４７】
まず、図４に示す回路構成では、出力側に、電圧変換後の電力の供給先として、三相モータＭが接続され、この三相モータＭを各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）毎のパワーモジュール（インバータ）ＰＭとしてのＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ３で変換した三相交流で駆動するように構成されている。
【００４８】
より具体的には、Ｗ相の上アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ１ａが、Ｖ相の上アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ２ａが、Ｕ相の上アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ３ａがそれぞれ接続されている。
【００４９】
また、Ｗ相の下アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ１ｂが、Ｖ相の下アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ２ｂが、Ｕ相の下アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ３ｂがそれぞれ接続されている。
【００５０】
なお、図４に示す回路構成では、ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ３と並列に平滑用コンデンサＣ１０が接続され、ＤＣ４００Ｖが印加されるようになっている。
【００５１】
一方、信号系の入力側には、１２Ｖ回路系としての制御回路２００がコネクタ２０を介して接続されている。
【００５２】
そして、図１に示す構造において絶縁部５０ａを跨ぐフォトカプラＰ１として、Ｗ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１ａ、Ｖ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１ｂ、Ｕ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１ｃが、それぞれコネクタ２０を介して接続されている。
【００５３】
なお、各フォトカプラＰ１ａ〜Ｐ１ｃには、制御回路２００からのＰＷＭ指令（制御信号）が入力され、フォトカプラにおける電気信号と光信号の変換により電気的に絶縁された状態で、ＰＷＭ指令の次相への伝達が行われる。
【００５４】
また、電力系の入力側には、直流電源（ＤＣ１２Ｖ）が、コネクタ２０および電源コントローラ２１０ａを介してＷ相の電源トランスＴ１の一次側に接続されている。
【００５５】
なお、図４に示すように、フォトカプラＰ１と電源トランスＴ１とは、略一直線上に配置され、図１に示す構成において、ともに絶縁部５０ａを物理的に跨ぐように構成されている。
【００５６】
電源トランスＴ１の二次側は、上アーム側と下アーム側に分けられている。
【００５７】
上アーム側は、ダイオードｄ１と、ノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１を介してドライバ回路（ドライバアンプ）Ｄ１の上アーム側Ｄ１ａに接続されている。
【００５８】
下アーム側は、ダイオードｄ２と、ノードｎ６、ｎ７間に接続されるコンデンサＣ２を介してドライバ回路（ドライバアンプ）Ｄ１の下アーム側Ｄ１ｂに接続されている。
【００５９】
なお、フォトカプラＰ１ａの出力側とドライバ回路Ｄ１の入力側とは、ノードｎ３、ｎ８間の配線、ノードｎ２、ｎ２０間の抵抗Ｒ１等を介して接続されている。これにより、ドライバ回路Ｄ１は、フォトカプラＰ１ａを介して伝達される制御回路２００からのＰＷＭ指令に基いてＷ相の電圧制御等を行うこととなる。
【００６０】
そして、上アーム側のドライバ回路Ｄ１ａの出力側は上アーム側のＩＧＢＴ１ａの入力側に、下アーム側のドライバ回路Ｄ１ｂの出力側は下アーム側のＩＧＢＴ１ｂの入力側にそれぞれ接続されている。
【００６１】
次に、回路基板１０上のＶ相の回路構成について説明する。
【００６２】
電源トランスＴ１の下アームの出力側は、ノードｎ８を介してＶ相の電源コントローラ２１０ｂに接続されている。
【００６３】
また、電源トランスＴ１の下アームの出力側は、ノードｎ３０、ｎ９間の配線および抵抗Ｒ１０を介してＵ相側のフォトカプラＰ２ｂに接続されている。
【００６４】
また、ノード１０に接続される抵抗Ｒ２を介してフォトカプラＰ２ａに接続されている。
【００６５】
電源コントローラ２１０ｂは、電源トランスＴ２の一次側に接続されている。
【００６６】
なお、電源トランスＴ２の構成は、前出の電源トランスＴ１の構成と同様である。
【００６７】
フォトカプラＰ２ａの出力側とドライバ回路Ｄ２の入力側とは、ノードｎ１２、ｎ８間の配線、ノードｎ１１、ｎ２１間の抵抗Ｒ３等を介して接続されている。これにより、ドライバ回路Ｄ２は、フォトカプラＰ２ａを介して伝達される制御回路２００からのＰＷＭ指令に基いてＶ相の電圧制御等を行うこととなる。
【００６８】
なお、図４に示すように、フォトカプラＰ２と電源トランスＴ２とは、略一直線上に配置され、図１に示す構成において、ともに絶縁部５０ｂを物理的に跨ぐように構成されている。
【００６９】
そして、上アーム側のドライバ回路Ｄ２ａの出力側は上アーム側のＩＧＢＴ２ａの入力側に、下アーム側のドライバ回路Ｄ２ｂの出力側は下アーム側のＩＧＢＴ２ｂの入力側にそれぞれ接続されている。
【００７０】
次に、回路基板１０上のＵ相の回路構成について説明する。
【００７１】
電源トランスＴ２の下アームの出力側は、ノードｎ８を介してＵ相の電源コントローラ２１０ｃに接続されている。
【００７２】
また、電源トランスＴ２の下アームの出力側は、ノードｎ３０、ｎ３１間の配線および抵抗Ｒ３を介してＵ相側のフォトカプラＰ３に接続されている。
【００７３】
電源コントローラ２１０ｃは、電源トランスＴ３の一次側に接続されている。
【００７４】
なお、電源トランスＴ３の構成は、前出の電源トランスＴ１、Ｔ２の構成と同様である。
【００７５】
フォトカプラＰ３の出力側とドライバ回路Ｄ３の入力側とは、ノードｎ３２、ｎ２１間の間の抵抗Ｒ４等を介して接続されている。これにより、ドライバ回路Ｄ３は、フォトカプラＰ３を介して伝達される制御回路２００からのＰＷＭ指令に基いてＵ相の電圧制御等を行うこととなる。
【００７６】
なお、図４に示すように、フォトカプラＰ３と電源トランスＴ３とは、略一直線上に配置され、図１に示す構成において、ともに絶縁部５０ｃを物理的に跨ぐように構成されている。
【００７７】
そして、上アーム側のドライバ回路Ｄ３ａの出力側は上アーム側のＩＧＢＴ３ａの入力側に、下アーム側のドライバ回路Ｄ３ｂの出力側は下アーム側のＩＧＢＴ３ｂの入力側にそれぞれ接続されている。
【００７８】
本実施の形態に係る電力変換装置１Ａは、このような回路構成および図１に示すような構成により、回路基板１０を小型化することができる。
【００７９】
（第２の実施の形態に係る電力変換装置）
図５および図６を参照して、第２の実施の形態に係る電力変換装置１Ｂについて説明する。
【００８０】
［回路基板の構成例について］
図５を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置１Ｂの回路基板１１０の構成例について説明する。
【００８１】
図５は、第２の実施の形態に係る電力変換装置１Ｂの回路基板１１０の構成例を示す概略平面図である。
【００８２】
図５には図示しないが、本実施の形態に係る電力変換装置１Ｂは、回路基板１１０上に配置された高電位側端子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと低電位側端子４０ａ、４０ｂ、４０ｃの間に直列に接続され、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の各相毎に対となる上アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ１ａ等（図６参照））および下アーム用スイッチング素子（ＩＧＢＴ１ｂ等（図６参照））を備えたインバータ回路を有するパワーモジュールＰＭ（図６参照）を備えている。なお、パワーモジュールＰＭ等の構成例については、図６の回路図を参照して後述する。
【００８３】
図５に示すように、実施の形態に係る電力変換装置１Ｂは、高電位側端子３０ａ〜３０ｃを介して接続される上アーム用スイッチング素子（図示せず）に駆動信号を出力するプリドライバＩＣ（上アーム用ドライバ回路）Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａおよび低電位側端子４０ａ〜４０ｃを介して接続される下アーム用スイッチング素子（図示せず）に１２Ｖ系の駆動信号を出力するプリドライバＩＣ（下アーム用ドライバ回路）Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂと、上アーム用ドライバ回路Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａおよび下アーム用ドライバ回路Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂに電源電圧を供給するように各相（本実施の形態では、例えばＷ相、Ｖ相、Ｕ相の３相）毎に設けられる３個の電源トランスＴ１〜Ｔ３と、上アーム用ドライバ回路Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ、下アーム用ドライバ回路Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂおよび各電源トランスＴ１〜Ｔ３が相毎に実装され、各実装部（実装ブロック）１１０Ａ〜１１０Ｅが絶縁部１５０ａ〜１５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを介して電気的分離された回路基板１１０とを備える。
【００８４】
即ち、計３個のドライバ回路Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ（例えば、１５Ｖ出力のＧＮＤが４００Ｖ変動する強電系）と、ドライバ回路Ｄ１ｂ、駆動制御信号（１２Ｖ系）の各実装ブロックが互いに絶縁されるように回路基板１１０が構成されている。
【００８５】
なお、回路基板１１０の実装部１１０Ａには、１２Ｖ系の信号ケーブル（図示せず）が接続されるコネクタ２０が設けられている。
【００８６】
各電源トランスＴ１〜Ｔ３は、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）の電源トランス（例えば、Ｗ相の電源トランスＴ１）の二次側（例えば、７３ａ、７３ｂ）から次相（例えば、Ｖ相）の電源トランス（例えばＴ２）の一次側（例えば、８１ａ、８１ｂ）に電圧が供給されるように直列に接続され、各相間の電圧供給を行うように各絶縁部１５０ａ〜１５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを跨ぐ電圧用橋梁部が、各相毎の電源トランスＴ１〜Ｔ３自体で構成されている。
【００８７】
なお、第１の実施の形態に係る回路基板１０を示す図１と比較すると分かるように、本実施の形態では、絶縁部１５０ａ〜１５０ｃは上アーム側のみに形成され、下アーム側では省略されている。
【００８８】
ここで、絶縁部１５０ａは、回路基板１１０の表面に所定幅、所定深さで形成された溝から成る沿面クリアランスとすることができる。なお、沿面クリアランスの具体例は、前出の図３のような構成とすることができる。
【００８９】
また、図５に示すように、本実施の形態では、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）間の駆動信号（１２Ｖ系）の供給を行うように絶縁部１５０ａを跨ぐ駆動信号用橋梁部が、フォトカプラＰ１０（Ｐ１０ａ〜Ｐ１０ｃ）で構成されている。
【００９０】
なお、本実施の形態において、絶縁部１５０ａを跨ぐフォトカプラＰ１０は、Ｗ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１０ａ、Ｖ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１０ｂ、Ｕ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１０ｃから構成される。
【００９１】
ここで、電源トランスＴ１は、図６のスイッチング電源コントローラ２１０ａがノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１並びにノードｎ６、ｎ８間に接続されるコンデンサＣ２が所定の電圧となるようトランスＴ１の２次巻線をもう一つ設け電圧出力する一次側の＋端子７０ａ、−端子７０ｂと、上アームの二次側の＋端子７２ａ、−端子７２ｂと、下アームの一次側の＋端子７１ａ、−端子７１ｂと、下アームの二次側の＋端子７３ａ、−端子７３ｂとを備える。
【００９２】
また、電源トランスＴ２は、図６のスイッチング電源コントローラ２１０ｂがノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１が所定の電圧となるようトランスＴ１の２次巻線をもう一つ設け電圧出力する一次側の＋端子８０ａ、−端子８０ｂと、上アームの二次側の＋端子８２ａ、−端子８２ｂと、下アームの一次側の＋端子８１ａ、−端子８１ｂとを備える。
【００９３】
また、電源トランスＴ３は、図６のスイッチング電源コントローラ２１０ｃがノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１が所定の電圧となるようトランスＴ１の２次巻線をもう一つ設け電圧出力する一次側の＋端子９０ａ、−端子９０ｂと、上アームの二次側の＋端子９２ａ、−端子９２ｂと、下アームの一次側の＋端子９１ａ、−端子９１ｂと、を備える。
【００９４】
上述のような構成の本実施の形態に係る電力変換装置１Ｂによれば、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）間の電圧供給を行うように各絶縁部１５０ａ〜１５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂを跨ぐ電圧用橋梁部が、各相毎の電源トランスＴ１〜Ｔ３自体で構成されており、また、各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）間の駆動信号（１２Ｖ系）の供給を行うように絶縁部１５０ａを跨ぐ駆動信号用橋梁部がフォトカプラＰ１で構成されているので、従来のように回路基板の下層に絶縁用の導体層を設ける必要がなく、スルーホールを介して回路基板１１０の裏面にも部品を実装でき、結果的に回路基板を小型化することができる。
【００９５】
［回路構成について］
次に、図６の回路図を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置１Ｂの回路構成の構成例について説明する。
【００９６】
なお、第１の実施の形態に係る電力変換装置１Ａの回路構成と同様の構成については同一符号を付す。
【００９７】
また、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相において、同様の回路構成が用いられる部位については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００９８】
まず、図６に示す回路構成では、出力側に、電圧変換後の電力の供給先として、三相モータＭが接続され、この三相モータＭを各相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）毎のパワーモジュール（インバータ）ＰＭとしてのＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ３で変換した三相交流で駆動するように構成されている。
【００９９】
より具体的には、Ｗ相の上アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ１ａが、Ｖ相の上アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ２ａが、Ｕ相の上アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ３ａがそれぞれ接続されている。
【０１００】
また、Ｗ相の下アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ１ｂが、Ｖ相の下アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ２ｂが、Ｕ相の下アーム側のパワーモジュールとしてＩＧＢＴ３ｂがそれぞれ接続されている。
【０１０１】
なお、図６に示す回路構成では、ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ３と並列に平滑用コンデンサＣ１０が接続され、ＤＣ４００Ｖが印加されるようになっている。
【０１０２】
一方、信号系の入力側には、１２Ｖ回路系としての制御回路２００がコネクタ２０を介して接続されている。
【０１０３】
そして、図５に示す構造において絶縁部１５０ａを跨ぐフォトカプラＰ１０として、Ｗ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１０ａ、Ｖ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１０ｂ、Ｕ相用の駆動信号を供給するフォトカプラＰ１０ｃが、それぞれコネクタ２０を介して接続されている。
【０１０４】
なお、各フォトカプラＰ１０ａ〜Ｐ１０ｃには、制御回路２００からのＰＷＭ指令（制御信号）が入力され、フォトカプラにおける電気信号と光信号の変換により電気的に絶縁された状態で、ＰＷＭ指令の次相等への伝達が行われる。
【０１０５】
また、電力系の入力側には、直流電源（ＤＣ１２Ｖ）が、コネクタ２０および電源コントローラ２１０ａを介してＷ相の電源トランスＴ１の一次側に接続されている。
【０１０６】
なお、図６に示すように、フォトカプラＰ１０と電源トランスＴ１とは、略一直線上に配置され、図５に示す構成において、ともに絶縁部１５０ａを物理的に跨ぐように構成されている。
【０１０７】
電源トランスＴ１の二次側は、上アーム側と下アーム側に分けられている。
【０１０８】
上アーム側は、ダイオードｄ１と、ノードｎ４、ｎ５間に接続されるコンデンサＣ１を介してドライバ回路（ドライバアンプ）Ｄ１の上アーム側Ｄ１ａに接続されている。
【０１０９】
下アーム側は、ダイオードｄ２と、ノードｎ６、ｎ８間に接続されるコンデンサＣ２を介してドライバ回路（ドライバアンプ）Ｄ１の下アーム側Ｄ１ｂに接続されている。
【０１１０】
なお、フォトカプラＰ１０ａの出力側とドライバ回路Ｄ１の入力側とは、抵抗Ｒ５０を介して接続されている。これにより、ドライバ回路Ｄ１は、フォトカプラＰ１０ａを介して伝達される制御回路２００からのＰＷＭ指令に基いてＷ相の電圧制御等を行うこととなる。
【０１１１】
そして、上アーム側のドライバ回路Ｄ１ａの出力側は上アーム側のＩＧＢＴ１ａの入力側に、下アーム側のドライバ回路Ｄ１ｂの出力側は下アーム側のＩＧＢＴ１ｂの入力側にそれぞれ接続されている。
【０１１２】
次に、回路基板１１０上のＶ相の回路構成について説明する。
【０１１３】
電源トランスＴ１の下アームの出力側は、ノードｎ８を介してＶ相の電源コントローラ２１０ｂに接続されている。
【０１１４】
また、電源トランスＴ１の下アームの出力側は、ノードｎ４０、ｎ４１を介して電源トランスＴ２の一次側に接続されている。
【０１１５】
また、電源コントローラ２１０ｂは、電源トランスＴ２の一次側に接続されている。
【０１１６】
なお、電源トランスＴ２の構成は、前出の電源トランスＴ１の構成と同様である。
【０１１７】
フォトカプラＰ１０ｂの出力側とドライバ回路Ｄ２の入力側とは、抵抗Ｒ５１を介して接続されている。
【０１１８】
これにより、ドライバ回路Ｄ２は、フォトカプラＰ１０ｂを介して伝達される制御回路２００からのＰＷＭ指令に基いてＶ相の電圧制御等を行うこととなる。
【０１１９】
そして、上アーム側のドライバ回路Ｄ２ａの出力側は上アーム側のＩＧＢＴ２ａの入力側に、下アーム側のドライバ回路Ｄ２ｂの出力側は下アーム側のＩＧＢＴ２ｂの入力側にそれぞれ接続されている。
【０１２０】
次に、回路基板１１０上のＵ相の回路構成について説明する。
【０１２１】
電源トランスＴ２の下アームの出力側は、ノード４４、ｎ４５を介してＵ相の電源コントローラ２１０ｃに接続されている。
【０１２２】
なお、ドライバ回路Ｄ１、ドライバ回路Ｄ２、ドライバ回路Ｄ３の各入力側は、ノードｎ４２、ｎ４４を介して互いに接続されている。
【０１２３】
電源コントローラ２１０ｃは、電源トランスＴ３の一次側に接続されている。
【０１２４】
なお、電源トランスＴ３の構成は、前出の電源トランスＴ１、Ｔ２の構成と同様である。
【０１２５】
フォトカプラＰ１０ｃの出力側とドライバ回路Ｄ３の入力側とは、抵抗Ｒ５２を介して接続されている。
【０１２６】
これにより、ドライバ回路Ｄ３は、フォトカプラＰ１０ｃを介して伝達される制御回路２００からのＰＷＭ指令に基いてＵ相の電圧制御等を行うこととなる。
【０１２７】
そして、上アーム側のドライバ回路Ｄ３ａの出力側は上アーム側のＩＧＢＴ３ａの入力側に、下アーム側のドライバ回路Ｄ３ｂの出力側は下アーム側のＩＧＢＴ３ｂの入力側にそれぞれ接続されている。
【０１２８】
本実施の形態に係る電力変換装置１Ｂは、このような回路構成および図５に示すような構成により、回路基板１１０を小型化することができる。
【０１２９】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１３０】
例えば、上述の実施の形態に係る電力変換装置１Ａ、１Ｂでは、三相（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）の電力変換について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば二相あるいは四相以上の電力変換を行う場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１Ａ、１Ｂ…電力変換装置
１００ａ、１００ｂ…クリアランス領域
Ｄ１〜Ｄ３…プリドライバＩＣ（ドライバ回路）
Ｍ…三相モータ
Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ１０…フォトカプラ
ＰＭ…パワーモジュール
Ｔ１〜Ｔ３…電源トランス
１０、１１０…回路基板
１０Ａ〜１０Ｄｂ、１１０Ａ〜１１０Ｅ…実装部
３０ａ〜３０ｂ…高電位側端子
４０ａ〜４０ｃ…低電位側端子
５０ａ〜５０ｃ、１５０ａ〜１５０ｃ、６０、６０ａ、６０ｂ…絶縁部
２００…制御回路
２１０ａ〜２１０ｃ…スイッチング電源コントローラ
【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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