(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向に巻装されて直列接続された一対の部分コイル（６１、６２）からなる二次コイルをもつトランス（６）と、
直流電圧を断続制御して前記トランス（６）の一次コイル（６０）に単相交流電圧を印加するインバータ回路（４）と、
前記直列接続された一対の部分コイル（６１、６２）の両端の一方に一端が接続され、他端が一対の直流出力端の一方（２４）をなす第１の整流素子（８）と、
前記直列接続された一対の部分コイル（６１、６２）の両端の他方に一端が接続され、他端が一対の直流出力端の一方（２４）をなす第２の整流素子（８）と、
前記一対の直流出力端の他方をなす前記一対の部分コイル（６１、６２）の直列接続端である中間端子（６ａ）に接続される接地用のベースプレート（３１）と、
前記ベースプレート（３１）から前記回路基板（３０）に向けて立設された突部（３１ｂ）の頂面に密着して前記ベースプレート（３１）に固定される回路基板（３０）と、
前記二次コイルの両端間に接続される一対のＣＲフィルタ（７１、７２）を直列接続してなり前記回路基板（３０）に実装されるスナバ回路と、
を備え、
前記両ＣＲフィルタ（７１、７２）の互いに接続された端子である直列接続端をなす導体（３０ｃ）は、その直下のベースプレート（３１）の前記突部（３１ｂ）の頂面に介在導体（３０ｅ、３０ｆ及び３０ｇ、７３）を通じて接することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
前記介在導体は、前記回路基板のビアホールに充填されたビアホール導体を含むことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
同一方向に巻装されて直列接続された一対の部分コイル（６１、６２）からなる二次コイルをもつトランス（６）と、
直流電圧を断続制御して前記トランス（６）の一次コイル（６０）に単相交流電圧を印加するインバータ回路（４）と、
前記直列接続された一対の部分コイル（６１、６２）の両端の一方に一端が接続され、他端が一対の直流出力端の一方（２４）をなす第１の整流素子（８）と、
前記直列接続された一対の部分コイル（６１、６２）の両端の他方に一端が接続され、他端が一対の直流出力端の一方（２４）をなす第２の整流素子（８）と、
前記二次コイルの両端間に接続される一対のＣＲフィルタ（７１、７２）を直列接続してなり前記回路基板（３０）に実装されるスナバ回路と、
前記回路基板（３０）と平行に延在するブスバー（１９）と、
を備え、
前記両ＣＲフィルタ（７１、７２）の互いに接続された端子である直列接続端をなす導体（３０ｃ）は、前記トランス（６）の前記両部分コイル（６１、６２）の直列接続端である中間端子（６ａ）から延在する前記ブスバー（１９）の下方に配設されて、前記ブスバー（１９）に介在導体を通じて接し、
前記介在導体は、前記ブスバー（１９）の即端部を一部切り欠いて前記回路基板側に曲げて形成した枝別れ導体部（１９ａ）からなることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
前記両ＣＲフィルタは、互いに略等しい交流インピーダンスを有することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＤＣ−ＤＣコンバータは、入力直流電圧から形成した単相交流電圧を形成するインバータ回路、単相交流電圧の変圧を行うトランス、トランスの出力電圧を整流する整流回路、及び、スナバ回路から通常、構成されている。
トランス及び整流回路を単相全波整流方式を採用するのが通常であり、このため、トランスは、同一方向に巻装されて直列接続された一対の部分コイルからなる二次コイルをもち、整流回路は、主電極端子の一方が二次コイルの両端に個別に接続され、主電極端子の他方が共通接続されて一対の直流出力端の一方をなす一対の整流素子とを有している。
【０００３】
スナバ回路は、整流回路の整流素子を保護するための保護回路であって、通常、抵抗素子とコンデンサとを直列接続してなるＣＲフィルタからなる。インバータ回路のスイッチング素子の高速断続により生じてトランスの漏れリアクタンス成分により増大される高周波電圧成分は、このスナバ回路で最大値が抑制されて整流素子に印加されないので、整流素子の保護を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のＤＣ−ＤＣコンバータで大電力のＤＣ−ＤＣ電圧変換を行う場合、出力直流電力の増大に比例してスナバ回路で消費される高周波電力が増大し、スナバ回路が発熱してその温度上昇が過大となり、その結果、寿命短縮などの問題が生じた。
【０００５】
特に、回路の高密度実装を行うために、スナバ回路を小型化したり、ワンチップ化して樹脂モールドによりモジュール部品化したりする場合に、この弊害が大きくなった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、内蔵する単相全波整流回路の高周波電圧抑制用のスナバ回路の小型化及び寿命延長が可能なＤＣ−ＤＣコンバータを提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、トランスの二次コイルの両端は整流素子を通じて直流出力端子に接続され、二次コイルを構成する一対の部分コイルの直列接続端が一対の直流出力端子の他方に接続されるとともにベースプレートに電気的に接続されて接地端となる。
【０００７】
本構成では特に、トランスの二次コイルの両端に接続されるスナバ回路を一対のＣＲフィルタで構成し、かつ、両ＣＲフィルタの直列接続端をなす導体を、その直下のベースプレートの主面に介在導体を通じて接する。
このようにすれば、単相全波整流用のトランスの二次コイルの一対の部分コイルをそれぞれＣＲフィルタでバイパス接続する回路構成となるので、スナバ回路の高周波電圧抑制効果を低下することなく、スナバ回路の発熱を両ＣＲフィルタの直列接続端からベースプレートへ介在導体を通じて良好に放熱してその温度上昇を抑止し、この温度上昇により寿命短縮などの問題は従来より格段に改善される。
【０００８】
なお、本構成では、従来のスナバ回路が実質的に１個の抵抗素子と１個のコンデンサとを直列接続してなる等価回路で示される１部品で構成されるのに比較して、実質的にこのスナバ回路部品を２個必要とするため、コスト、必要スペースなどの点で不利となるのではないかという懸念が惹起される。
しかし、スナバ回路の両ＣＲフィルタには、トランスの二次コイルの両部分コイルの電圧が別々に印加されるため、各ＣＲフィルタに印加される電圧は従来の半分となり、このため、スナバ回路の電流密度一定条件でのＣＲ電極面積は半分となり、結局、スナバ回路の体格は全体として従来とほぼ等しくなる。
【０００９】
すなわち、本構成では、従来、二次コイルが中性点を有するトランスの二次コイルの両端をスナバ回路でバイパス接続していたのに対し、この従来のスナバ回路の半分の大きさのスナバ回路をそれぞれ二次コイルの二つの部分コイルを個別にバイパス接続し、更に、このスナバ回路を構成する両ＣＲフィルタの直列接続端をベースプレートに介在導体で直結するというものであって、スナバ回路の体格やコスト増加を抑止し、その高周波バイパス特性を低下させることなく、簡単な構成でその温度上昇を低減できるものである。
【００１０】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて更に、介在導体は、回路基板のビアホールに充填されたビアホール導体を含むので、工程増大や介在導体を別個に作成して所定位置に固定し、電気的接続を行う手間を省くことができる。
請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータと同じく、トランスの中性点付き二次コイルから単相全波整流回路に単相交流電圧が出力され、スナバ回路は、一対のＣＲフィルタを直列接続してなる。
【００１１】
本構成では特に、両ＣＲフィルタの直列接続端をなす導体は、トランスの二次コイルをなす両部分コイルの直列接続端（中性点）から延在するブスバーの下方に配設されて、ブスバーに介在導体を通じて接する。なお、このブスバーは部分コイル自体を延設して構成してもよい。
このようにすれば、請求項１記載の構成と同じく、単相全波整流用のトランスの二次コイルの一対の部分コイルをそれぞれＣＲフィルタでバイパス接続する回路構成となるので、スナバ回路の高周波電圧抑制効果を低下することなく、スナバ回路の発熱を両ＣＲフィルタの直列接続端からブスバーへ介在導体を通じて良好に放熱してその温度上昇を抑止し、この温度上昇により寿命短縮などの問題は従来より格段に改善される。
【００１２】
また、既に請求項１記載の構成の説明で述べたように、スナバ回路自体のコストや体格が大幅に増大することはない。
すなわち、本構成では、従来、二次コイルが中性点を有するトランスの二次コイルの両端をスナバ回路でバイパス接続していたのに対し、この従来のスナバ回路の半分の大きさのスナバ回路をそれぞれ二次コイルの二つの部分コイルを個別にバイパス接続し、更に、このスナバ回路を構成する両ＣＲフィルタの直列接続端をトランスの中性点から突出するブスバーに介在導体で直結するというものであって、スナバ回路の体格やコスト増加を抑止し、その高周波バイパス特性を低下させることなく、簡単な構成でその温度上昇を低減できるものである。
【００１３】
本構成では更に、介在導体は、ブスバーと一体に形成されて枝別れする枝別れ導体部からなる。
請求項４記載の構成によれば、介在導体が、回路基板のビアホールに充填されたビアホール導体を含むので、工程増大や介在導体を別個に作成して所定位置に固定し、電気的接続を行う手間を省くことができる。
【００１４】
請求項５記載の構成によれば請求項１乃至４のいずれかに一項記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて更に、両ＣＲフィルタは、互いに略等しい交流インピーダンスを有する。
このようにすれば、トランスから出力される単相交流電圧の両半波電圧期間における高周波電圧バイパス特性がバランスするので、その不平衡に伴う複雑な波形の高周波電圧成分が整流素子に印加されるのを回避することができる。
【００１５】
なお、本明細書でいう「下方」などの空間関係規定用語は、相対的な空間関係を指定するものであって、絶対的な空間関係を規定するものではない。
【００１６】
【発明を実施するための態様】
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１７】
【実施例１】
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの実施例としてのＤＣ−ＤＣコンバータ装置を図１に示す回路図を参照して説明する。
（回路構成）
このＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、電気自動車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ１から、補機及び制御装置給電用の補機バッテリ２に電圧変換して給電するためのものであって、３は平滑コンデンサ、４は４個のＭＯＳトランジスタ４ａをブリッジ接続してなるインバータ回路、６は降圧トランス、７はスナバ回路、８は全波整流用の２個のダイオード、９はチョークコイル１０及び平滑コンデンサ１１からなる平滑化回路、１２は集積化された制御回路である。
【００１８】
主バッテリ１の高位側の端子はケーブル１３に入力端子１４を通じて接続され、主バッテリ１の低位側の端子はケーブル１５に入力端子１６を通じて接続されている。
平滑コンデンサ３は両入力端子１４，１６間に接続され、ケーブル１３はインバータ回路４の高位直流入力端をなす上アーム側の一対のＭＯＳトランジスタ４ａのドレイン電極端子に接続され、ケーブル１５はインバータ回路４の低位直流入力端をなす下アーム側の一対のＭＯＳトランジスタ４ａのソース電極端子に接続されている。なお、インバータ回路４の各ＭＯＳトランジスタ４ａのゲート電極は入力される制御電圧増幅用の回路を内蔵している。
【００１９】
インバータ回路４の一対の交流出力端子は降圧トランス６の一次コイル６０の両端に接続されている。
降圧トランス６の二次コイルは、同一方向に巻装された２つの部分コイル６１，６２を直列接続してなり、部分コイル６１の一端は外部に延設されてブスバー１７をなし、部分コイル６２の一端は外部に延設されてブスバー１８をなす。ブスバー１７は、一対のダイオード８の一方のアノード電極端子に接続され、ブスバー１８は、一対のダイオード８の他方のアノード電極端子に接続されている。
【００２０】
降圧トランス６の二次コイルの中性点をなす中間端子６ａは、ブスバー１９〜２１を通じてベースプレート３１（図２参照）に接地されている。
スナバ回路７は、それぞれ抵抗素子とコンデンサとを直列接続してなる等価回路で等価されるチップ状部品から構成されるＣＲフィルタ７１，７２を直列接続してなり、ブスバー１７は、接続導体２２を通じてスナバ回路７の一端に接続され、ブスバー１８は接続導体２３を通じてスナバ回路７の他端に接続されている。両ＣＲフィルタ７１，７２の直列接続端は介在導体７３を通じてベースプレート３１に接地されている。
【００２１】
両ダイオード８のカソードは、チョークコイル１０の一端２４に接続され、チョークコイル１０の他端２５は、ブスバー２６、出力端子２７、出力ケーブル２８を通じて補機バッテリ２の高位側の端子に接続されている。
（動作説明）
制御回路１２は、図示しないその入力端子への充電指令の入力により補機バッテリ２の電圧が所定値に達するまでインバータ回路４の各ＭＯＳトランジスタ４ａを断続して降圧トランス６の一次コイル６０に矩形波交流電圧を印加させ、これによりダイオード８のカソードとブスバー１９との間に全波整流電圧を出力させ、更に全波整流電圧を平滑化回路９で平滑して補機バッテリ２に印加する。
【００２２】
平滑コンデンサ３はインバータ回路４の断続動作による主バッテリ１の放電電流の変動を低減し、スナバ回路７はＣＲフィルタとして高周波サージ電圧を吸収する。
（回路部品の配置）
上述した各回路部品の平面配置を要部拡大して図２に示す。
【００２３】
３０は、外縁形状が略長方形の回路基板であって、図２中、右辺に開口する切り欠き３０ａと、それに隣接して開口された貫通窓３０ｂとを有する。回路基板３０は、アルミベースプレート３１の上方にアルミベースプレート３１の主面から所定距離を隔てて、それと平行に延設されている。回路基板３０は、アルミベースプレート３１から回路基板３０の裏面側に立設された図示しない柱部にねじにより締結されている。
【００２４】
一対のダイオード８は、貫通窓３０内にてブスバー１９の下方（裏側）に位置して冷却のためにアルミベースプレート３１上に固定され、貫通窓３０から回路基板３０の上方（図２にて紙面から離れる方向）へ突出している。
チョークコイル１０は、貫通窓３０内にて冷却のためにアルミベースプレート３１上に固定され、図２に示すように貫通窓３０から回路基板３０の上方へ突出している。
【００２５】
トランス６も、冷却のためにアルミベースプレート３１上に固定され、図２に示すように貫通窓３０ｂから回路基板３０の上方へ突出している。
平滑コンデンサ３，１１，ＩＣモジュールからなる制御回路１２などは回路基板３０の上面に実装されている（一部図示省略）。
ブスバー２１は、アルミベースプレート３の回路基板３０側の主面に立設された支持用突起３１ａに締結されている。
（要部構造）
以下、この実施例の装置の要部構造を図３を参照して説明する。
【００２６】
ＣＲフィルタ７１の両端部は回路基板３０上に形成された導体パターン３０ｂ，３０ｃの上にはんだ固定されており、ＣＲフィルタ７２の両端部はプリント回路基板３０上に形成された導体パターン３０ｃ，３０ｄの上にはんだ固定されている。
導体パターン３０ｃは回路基板３０に設けられたビアホール３０ｅの内周面の導体パターンを通じて回路基板３０の裏面側の導体パターン３０ｆに連続して形成されている。３０ｇは、ビアホール３０ｅに導体ペーストを充填してなるビアホール導体である。
【００２７】
アルミベースプレート３１は回路基板３０に向けて立設された台形状突部３１ｂを有し、台形状突部３１ｂの頂面は導体パターン３０ｇに密接している。
この実施例では、導体パターン３０ｃは一対のＣＲフィルタ７１，７２の直列接続端をなし、３０ｅ，３０ｆ及びビアホール導体３０ｇは本発明でいう介在導体をなしている。
【００２８】
両ＣＲフィルタ７１，７２の交流インピーダンスは等しく設定されている。
（作用効果）
上述した構成によれば、スナバ回路７を互いに直列接続した一対のＣＲフィルタ７１，７２で構成し、両ＣＲフィルタ７１，７２の直列接続端を上記介在導体を通じてその直下のアルミベースプレート３１に接触させているので、スナバ回路７の性能を確保しつつ、スナバ回路７の熱を良好にアルミベースプレート３３に放散することができ、製造工程を複雑化することなく、単相全波整流回路に付設するスナバ回路７の温度を良好に低減することができる。
【００２９】
また、両ＣＲフィルタ７１，７２の交流インピーダンスを等しく設定しているので、トランス６から出力される単相交流電圧の両半波電圧期間における高周波電圧バイパス特性がバランスするので、その不平衡に伴う複雑な波形の高周波電圧成分が整流素子に印加されるのを回避することができる。
【００３０】
【実施例２】
他の実施例を図４を参照して説明する。
この実施例のスナバ回路７は、両ＣＲフィルタ７１，７２の直列接続端をなす導体パターン３０ｃの直上に回路基板３０と平行に延在するブスバー１９の側端部を一部切り欠いて、本発明でいう介在導体をなす枝別れ導体部１９ａを形成し、この枝別れ導体部１９ａの中央部を回路基板３０側に曲げ、枝別れ導体部１９ａの先端部を回路基板３０と平行に曲げ、この枝別れ導体部１９ａの先端部を導体パターン３０ｃに密接させたものである。
【００３１】
なお、枝別れ導体部１９ａは導体パターン３０ｃに接するだけでもよく、またははんだなどで固定してもよい。１９ｂは枝別れ導体部１９ａを切り取った後にブスバー１９の側端部にできた切り欠き凹部である。
このようにすれば、スナバ回路７の熱は導体パターン３０ｃ、枝別れ導体部１９ａを通じてブスバー１９に放散されるので、スナバ回路７の温度を一層低減することができる。
【００３２】
【実施例３】
他の実施例を図５を参照して説明する。
この実施例のスナバ回路７は、図４に示す実施例２の枝別れ導体部１９ａを設けることなく、ブスバー１９全体を折り曲げ、更にそれを両ＣＲフィルタ７１，７２の端部の電極７ａに直接密着させたものである。
【００３３】
このようにすれば、薄い導体パターン３０ｃを介することなく、放熱をＣＲフィルタ７１，７２からブスバー１９に行うことができるので、スナバ回路７の温度上昇を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの一実施例としての電気自動車用のＤＣ−ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図２】  図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の平面図である。
【図３】  図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の要部断面図である。
【図４】  図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の変形実施例を示す要部断面図である。
【図５】  図４に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の変形実施例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
７はスナバ回路、３０は回路基板、３１はアルミベースプレート、１９はブスバー、１９ａは枝別れ導体部（介在導体）、３０ｅは導体パターン（介在導体）、３０ｇはビアホール導体（介在導体）、７３は介在導体
【図１】
0004164923.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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