УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПИТАНИЯ
POWER CONVERSION DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству преобразования питания (электроэнергии).
Уровень техники
[0002] Традиционно известно устройство преобразования питания, которое нацелено на уменьшение размера и индуктивности (например, ссылка на патентный документ 1).
Это устройство предшествующего уровня структурировано так, что трансформатор питания располагается на подложке между полупроводниковым модулем в качестве возбуждающей схемы, которая возбуждает переключающие элементы верхней ветви, и полупроводниковым модулем в качестве возбуждающей схемы нижней ветви.
Следовательно, становится возможным сокращать расстояние передачи управляющего питания между трансформатором питания и полупроводниковыми модулями. Таким образом, становится возможным уменьшать изменение в напряжении подачи управляющего питания, которое подается к каждому полупроводниковому модулю, и уменьшать напряжение коммутационного импульса, которое индуцируется в индуктивности электрической проводки.
Документы предшествующего уровня техники
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1: Японская выложенная патентная заявка № 2008-118815
Сущность изобретения
Проблема, которая должна быть решена изобретением
[0004] Однако предшествующий уровень техники, описанный выше, структурирован так, что трансформатор питания, который выполняет подачу питания к обеим ветвям, располагается между полупроводниковым модулем верхней ветви (возбуждающей схемой) и полупроводниковым модулем нижней ветви (возбуждающей схемой).
Следовательно, интервал между возбуждающими схемами на подложке может быть отделен лишь расстоянием, эквивалентным размеру трансформатора питания, что ведет к увеличению в помехах переключения, которые индуцируются при возбуждении переключения полупроводникового модуля.
[0005] Принимая во внимание проблемы, описанные выше, целью настоящего изобретения является предоставление устройства преобразования питания, которое приспособлено уменьшать влияние шума переключения, который формируется, когда возбуждающие схемы возбуждают переключающие элементы.
Средство достижения цели
[0006] Для того чтобы добиваться цели, описанной выше, настоящее изобретение является:
устройством преобразования питания, в котором управляющая схема, которая выводит управляющие сигналы, чтобы инструктировать каждому переключающему элементу переключающего средства выполнять операцию переключения, чтобы переключаться между состоянием включения питания и состоянием отсечки, возбуждающая схема, которая предусматривается электрически изолированной от его управляющей схемы и возбуждает переключающие элементы, когда принимает управляющие сигналы от управляющей схемы, и схема подачи электропитания, которая предусматривается изолированной от управляющей схемы и подает электропитание к возбуждающей схеме, устанавливаются на подложке, при этом
области возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания сильноточной системы, в которой возбуждающие схемы и схемы подачи электропитания расположены на подложке, обеспечены для соответствующих переключающих элементов с изолирующими областями, вставленными между управляющей схемой слаботочной системы, и после того как предварительно определенный зазор формируется между парой областей возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания, соответственно соединенными с парой переключающих элементов, трансформаторы питания для преобразования напряжения, подаваемого от управляющей схемы, в возбуждающее напряжение, предусматриваются на концах изолирующих областей для соответствующих схем подачи электропитания.
Преимущества изобретения
[0007] В устройстве преобразования питания настоящего изобретения трансформатор питания предусматривается для каждой из схем подачи электропитания, и предварительно определенный зазор формируется между возбуждающими схемами без ограничения трансформатором питания. Соответственно, по сравнению с тем, когда зазор между возбуждающими схемами ограничивается трансформатором питания, возможно расширять зазор между возбуждающими схемами, чтобы тем самым пресекать шум переключения, который индуцируется при возбуждении переключающих элементов.
Краткое описание чертежей
[0008] Фиг. 1 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию схемы устройства преобразования питания согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 2 - это вид сверху, иллюстрирующий подложку, на которой устанавливаются возбуждающие схемы, схемы подачи электропитания и управляющие схемы в устройстве преобразования питания первого варианта осуществления.
Фиг. 3 - это вид нижней поверхности, иллюстрирующий модуль питания, оборудованный блоком переключения в устройстве преобразования питания первого варианта осуществления.
Фиг. 4A - это вид сверху, иллюстрирующий конфигурацию трансформатора питания и т.д. на L1-уровне многослойной структурированной подложки, используемой в устройстве преобразования питания первого варианта осуществления.
Фиг. 4B - это вид сверху, иллюстрирующий конфигурацию области схемы возбуждения/схемы подачи электропитания, конфигурацию управляющей схемы в области проводки и изолирующей области в L1-слое многослойной структурированной подложки, используемой в устройстве преобразования питания первого варианта осуществления.
Фиг. 4C - это вид сверху, иллюстрирующий конфигурацию области схемы возбуждения/схемы подачи электропитания, конфигурацию управляющей схемы в области проводки и изолирующей области в L2-слое многослойной структурированной подложки, используемой в устройстве преобразования питания первого варианта осуществления.
Фиг. 4D - это вид сверху, иллюстрирующий конфигурацию области схемы возбуждения/схемы подачи электропитания, конфигурацию управляющей схемы в области проводки и изолирующей области в L3-слое многослойной структурированной подложки, используемой в устройстве преобразования питания первого варианта осуществления.
Фиг. 5 - это вид сверху, иллюстрирующий подложку, на которой устанавливаются возбуждающие схемы, схемы подачи электропитания и управляющие схемы в устройстве преобразования питания второго варианта осуществления.
Фиг. 6 - это вид нижней поверхности, иллюстрирующий модуль питания, оборудованный блоком переключения в устройстве преобразования питания третьего варианта осуществления.
Фиг. 7 - это вид сверху, иллюстрирующий подложку, на которой устанавливаются возбуждающие схемы, схемы подачи электропитания и управляющие схемы в устройстве преобразования питания третьего варианта осуществления.
Варианты осуществления для выполнения изобретения
[0009] Предпочтительные варианты осуществления для реализации устройства преобразования питания настоящего изобретения описываются ниже на основе вариантов осуществления, представленных на чертежах.
(Вариант осуществления 1)
Сначала будет описана конфигурация устройства преобразования питания первого варианта осуществления.
Фиг. 1 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию схемы устройства A преобразования питания первого варианта осуществления; это устройство A преобразования питания преобразует питание постоянным током (DC), которое подается от источника 2 электропитания постоянного тока в трехфазное питание переменным током (AC) и подает питание к вращающейся электрической машине M для того, чтобы управлять приведением в действие вращающейся электрической машины M.
[0010] Это устройство A преобразования питания содержит переключающие блоки SW1, SW2, SW3 в качестве средств переключения для каждой из фаз из U-фазы, V-фазы и W-фазы. Каждый из этих хорошо известных переключающих блоков SW1, SW2, SW3 содержит переключающие элементы Q1, Q3, Q5 верхней ветви и переключающие элементы Q2, Q4, Q6 нижней ветви. Затем вентили D1-D6 соответственно предусматриваются параллельно переключающим элементам Q1-Q6.
Кроме того, источник 2 электропитания постоянного тока и сглаживающий конденсатор 3 в качестве средства накопления электропитания соединяются параллельно каждому из переключающих элементов Q1-Q6. Кроме того, релейный переключатель 4 для управления значением напряжения посредством активации переключения предусматривается между источником 2 электропитания постоянного тока и сглаживающим конденсатором 3.
[0011] Напряжения, которые выводятся в каждую фазу вращающейся электрической машины M, формируются посредством этих переключающих элементов SW1, SW2, SW3, и, дополнительно, необходимое напряжение подается к вращающейся электрической машине M посредством выборочного соединения этих напряжений и изменения пропорции времен их соединения.
[0012] Возбуждающие схемы DR1-DR6 для возбуждения переключающих элементов Q1-Q6 соответственно соединяются с переключающими элементами Q1-Q6. Кроме того, схемы P1-P6 подачи электропитания для подачи электропитания соответственно соединяются с возбуждающими схемами DR1-DR6. Затем управляющая схема CNT, которая отправляет управляющие сигналы для возбуждения этих возбуждающих схем DR1-DR6, соединено с возбуждающими схемами DR1-DR6.
[0013] В то время как управляющая схема CNT является так называемой схемой слаботочной системы, возбуждающие схемы DR1-DR6 и схемы P1-P6 подачи электропитания являются схемами сильноточной системы, которые выводят электропитание с высоким потенциалом, которая генерируется посредством трансформаторов T1-T6 питания, описанных ниже, к вращающейся электрической машине M.
[0014] Устройство A преобразования питания, иллюстрированное на фиг. 1, устанавливается на подложке 11, иллюстрированной на фиг. 2, и модуле 12 питания, иллюстрированном на фиг. 3.
Подложка 11, иллюстрированная на фиг. 2, является платой печатного электрической проводки, и каждая из возбуждающих схем DR1-DR6, схем P1-P6 подачи электропитания и управляющей схемы CNT устанавливается на ней.
Соответствующие переключающие элементы Q1-Q6, которые конфигурируют соответствующие переключающие блоки SW1, SW2, SW3 (ссылка на фиг. 2), устанавливаются на модуле 12 питания, иллюстрированном на фиг. 3. Затем возбуждающие схемы DR1-DR6 подложки 11 и каждый из переключающих элементов Q1-Q6 переключающих блоков SW1, SW2, SW3 модуля 12 питания соединяются через соединительные части CN1-CN6, иллюстрированные на фиг. 2 и фиг. 3.
[0015] Т.е. модуль 12 питания снабжается соответственно парами областей 121a, 121b установки переключающих элементов, областей 122a, 122b установки переключающих элементов и областей 123a, 123b установки переключающих элементов.
[0016] Переключающие элементы Q1, Q2 (ссылка на фиг. 1), которые конфигурируют блок SW1 переключения U-фазы, и коммутаторы D1, D2 (ссылка на фиг. 1) устанавливаются в областях 121a, 121b установки переключающих элементов. Переключающие элементы Q3, Q4 (ссылка на фиг. 1), которые конфигурируют блок SW2 переключения V-фазы, и коммутаторы D3, D4 (ссылка на фиг. 1) устанавливаются в областях 122a, 121b установки переключающих элементов. Переключающие элементы Q5, Q6 (ссылка на фиг. 1), которые конфигурируют блок SW3 переключения W-фазы, и коммутаторы D5, D6 (ссылка на фиг. 1) устанавливаются в областях 123a, 123b установки переключающих элементов.
Т.е. пары переключающих элементов Qn и коммутаторов Dn устанавливаются в каждой из областей 121a, 121b, 122a, 122b, 123a, 123b установки переключающих элементов, как иллюстрировано на фиг. 3. Кроме того, клеммы, иллюстрированные по ссылкам SG1-SG3, коммутаторов Dn и переключающих элементов Qn, иллюстрированные на фиг. 3, соединяются с соединительными клеммами SG1-SG3 каждой из соединительных частей CN1-CN6.
[0017] Далее будет описана подложка 11, иллюстрированная на фиг. 2.
Подложка 11 выполняется посредством предоставления электрической схемы на известном материале пластины, главным образом, выполненной из изолирующего полимера, и снабжается областями UP, VP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания на стороне верхней ветви и областями UN, VN, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания на стороне нижней ветви.
[0018] Первая возбуждающая схема DR1, схема P1 подачи электропитания и их электрическая проводка устанавливаются в первой области UP возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания. Вторая возбуждающая схема DR2, схема P2 подачи электропитания и их электрическая проводка устанавливаются во второй области UN возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания. Третья возбуждающая схема DR3, схема P3 подачи электропитания и их электрическая проводка устанавливаются в третьей области VP возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания. Четвертая возбуждающая схема DR4, схема P4 подачи электропитания и их электрическая проводка устанавливаются в четвертой области VN возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания. Пятая возбуждающая схема DR5, схема P5 подачи электропитания и их электрическая проводка устанавливаются в пятой области WP возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания. Шестая возбуждающая схема DR6, схема P6 подачи электропитания и их электрическая проводка устанавливаются в шестой области WN возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания.
[0019] Затем соответствующие возбуждающие схемы DR1-DR6 областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания соединяются с соответствующими переключающими элементами Q1-Q6 и выпрямительными элементами D1-D6 через соответствующие соединительные клеммы SG1-SG3 соответствующих соединительных частей CN1-CN6. Те же соединительные части CN1-CN6, иллюстрированные на фиг. 2 и фиг. 3, иллюстрируются на каждом чертеже, и подложка 11 и модуль 12 питания располагаются перекрывающимися вертикально в позиции, где иллюстрированные соединительные части CN1-CN6 соответственно совмещаются.
[0020] Внешние периметры областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания соответственно окружаются изолирующими областями AR11-AR16, которые изолируются от области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы слаботочной системы на стороне управляющей схемы CNT, как иллюстрировано на фиг. 2. Изолирующие области AR11-AR16 являются областями, для которых электрические конфигурации не предусматриваются, и необходимое изоляционное расстояние формируется между областью CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы, описанной ниже, которая имеет управляющую схему CNT и ее электрическую проводку.
[0021] Область CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы является областью, в которой управляющая схема CNT и ее электрическая проводка размещаются распределенным образом. Электрическая проводка выше ссылается на электрическую проводку, которая соединяет управляющую схему CNT с возбуждающими схемами DR1-DR6 так же, как со схемами P1-P6 подачи электропитания.
[0022] Область CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы располагается в области на подложке 11, окруженной изолирующими областями AR11-AR16, которые окружают области UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания, и изолирующей областью AR17, которая окружает внешний периметр подложки 11.
Т.е. область CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы снабжается продольной областью CA11 электрической проводки, которая пересекает подложку 11 продольно, и поперечными областями CA12, CA13, CA14 электрической проводки, которые пересекают эту продольную область CA11 электрической проводки поперечно.
[0023] Продольная область CA11 электрической проводки предусматривается между изолирующими областями AR11, AR13, AR15 на стороне верхней ветви и изолирующими областями AR12, AR14, AR16 на стороне нижней ветви между ними по всей длине подложки 11 в продольном направлении. Следовательно, пары областей UP, VP, WP компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания на стороне верхней ветви и областей UN, VN, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания на стороне нижней ветви отделяются в поперечном направлении зазором L, этой продольной областью CA11 электрической проводки и изолирующими областями AR11-AR16. Этот зазор L, описанный ниже, является размером, по которому пары совпадающих по фазе возбуждающих схем DR1 и DR2, DR3 и DR4 и DR5 и DR6 взаимно не подвергаются большим или равным предварительно определенной величине влияниям шума переключения.
[0024] Поперечная область CA12 электрической проводки предусматривается между изолирующими областями AR11, AR12, которые окружают области UP, UN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания U-фазы, и изолирующими областями AR13, AR14, которые окружают области VP, VN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания V-фазы, между ними по всей ширине подложки 11 в поперечном направлении (боковое направление на фиг. 2).
Поперечная область CA13 электрической проводки предусматривается между изолирующими областями AR13, AR14, которые окружают области VP, VN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания V-фазы, и изолирующими областями AR15, AR16, которые окружают области WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания W-фазы, между ними по всей ширине подложки 11 в поперечном направлении (боковое направление на фиг. 2).
Поперечная область CA14 электрической проводки предусматривается между изолирующими областями AR15, AR16, которые окружают области WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания W-фазы, и изолирующей областью AR17 на внешнем периметре подложки 11 по всей ширине подложки 11 в поперечном направлении (боковое направление на фиг. 2).
[0025] Трансформаторы T1-T6 питания и переключающие схемы IC1-IC6 соответственно обеспечены для областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания поперек изолирующих областей AR11-AR16.
[0026] Трансформаторы T1-T6 питания повышают подаваемое напряжение слаботочной системы, подаваемое от управляющей схемы CNT, до напряжения возбуждения сильноточной системы, и подает его к схемам P1-P6 подачи электропитания. Затем это напряжение возбуждения сильноточной системы подается к соответствующим переключающим блокам SW1-SW3 через возбуждающие схемы DR1-DR6.
Кроме того, переключающие схемы IC1-IC6 преобразуют переключающие управляющие сигналы слаботочной системы от управляющей схемы CNT в переключающие сигналы сильноточной системы, которые возбуждают соответствующие возбуждающие схемы DR1-DR6.
[0027] Далее будет добавлено описание конкретной конфигурации вышеописанной конфигурации схемы подложки 11.
Подложка 11 снабжается трехслойной структурой электрической проводки. Эта слоистая структура будет описана на основе фиг. 4A, фиг. 4B, фиг. 4C и фиг. 4D.
Подложка 11 снабжается L1-слоем 111, иллюстрированным на фиг. 4A и фиг. 4B, L2-слоем 112, иллюстрированным на фиг. 4C, и L3-слоем 113, иллюстрированным на фиг. 4D.
[0028] L1-слой 111 снабжается фрагментами aA1 сильноточной электрической проводки, расположенными в областях UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания и (ссылка на фиг. 2), и фрагментами aA2 слаботочной электрической проводки, расположенными в области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы (ссылка на фиг. 2), как иллюстрировано на фиг. 4B. Затем секция aA3, которая конфигурирует вышеописанные изолирующие области AR11-AR16, устанавливается между фрагментом aA1 сильноточной электрической проводки и фрагментом aA2 слаботочной электрической проводки.
[0029] Кроме того, соответствующие из трансформаторов T1-T6 питания и переключающих схемы IC1-IC6 устанавливаются на L1-слое 111 через секцию aA3, соединенную с фрагментом aA1 сильноточной электрической проводки и фрагментом aA2 слаботочной электрической проводки, как иллюстрировано на фиг. 4A. Кроме того, электронные компоненты, которые конфигурируют часть управляющей схемы CNT, устанавливаются на L1-слое 111, соединенном с фрагментом aA2 слаботочной электрической проводки в позиции, которая перекрывается с фрагментом aA2 слаботочной электрической проводки, как иллюстрировано. Дополнительно, электронные компоненты, которые конфигурируют возбуждающие схемы DR1-DR6 и схемы P1-P6 подачи электропитания, устанавливаются на L1-слое 111, соединенном с фрагментом aA1 сильноточной электрической проводки в позиции, которая перекрывается с фрагментом aA1 слаботочной электрической проводки.
[0030] L2-слой 112 снабжается фрагментами bA1 сильноточной электрической проводки, расположенными в областях UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания (ссылка на фиг. 2), и фрагментами bA2 слаботочной электрической проводки, расположенными в области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы (ссылка на фиг. 2). Затем секция bA3, которая конфигурирует изолирующие области AR11-AR16, устанавливается между фрагментом bA1 сильноточной электрической проводки и фрагментом bA2 слаботочной электрической проводки.
[0031] Аналогично, L3-слой 113 снабжается фрагментами cA1 сильноточной электрической проводки, расположенными в областях UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания (ссылка на фиг. 2), и фрагментами cA2 слаботочной электрической проводки, расположенными в области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы (ссылка на фиг. 2). Затем секция cA3, которая конфигурирует изолирующие области AR11-AR16, устанавливается между фрагментом cA1 сильноточной электрической проводки и фрагментом cA2 слаботочной электрической проводки.
[0032] (Результаты первого варианта осуществления)
Далее будет описан результат первого варианта осуществления.
Когда возбуждающие схемы DR1-DR6 выполняют возбуждение переключения, индуцируется шум переключения. В частности, в возбуждающих схемах, которые являются синфазными на стороне верхней ветви и стороне нижней ветви, например, возбуждающая схема DR1 и возбуждающая схема DR2 в U-фазе, если расстояние между обеими является коротким, этот шум переключения будет увеличиваться.
Следовательно, если расстояние между возбуждающим схемами на стороне верхней ветви и стороне нижней ветви не может обеспечивать достаточный зазор между обеими схемами, ограничиваемый шириной трансформатора питания, шум переключения, который индуцируется посредством возбуждения переключения двух возбуждающих схем, будет влиять друг на друга, как было в случае в патентном документе 1.
[0033] Напротив, в настоящем первом варианте осуществления трансформаторы T1-T6 питания соответственно обеспечены для возбуждающих схем DR1-DR6. Соответственно, расстояние между возбуждающими схемами DR1, DR3, DR5 на стороне верхней ветви и возбуждающими схемами DR2, DR4, DR6 на стороне нижней ветви не ограничивается шириной трансформаторов T1-T6 питания, и возможно обеспечивать широкий зазор L между обеими схемами. Соответственно, зазор L между возбуждающими схемами DR1, DR3, DR5 на стороне верхней ветви и возбуждающими схемами DR2, DR4, DR6 на стороне нижней ветви формируется более широким, чем размер по ширине, который ограничивается трансформаторами T1-T6 питания.
[0034] Следовательно, в настоящем первом варианте осуществления возможно минимизировать воздействие шума переключения, который индуцируется посредством возбуждения переключения ветви, отличной от рассматриваемой, по сравнению с тем, когда этот зазор L ограничивается трансформаторами T1-T6 питания.
[0035] Кроме того, предусматривая трансформаторы T1-T6 питания независимо для каждой ветви, расстояние между монтажной схемой вывода для схем P1-P6 подачи электропитания и соответствующими возбуждающими схемами DR1-DR6 может быть сокращено.
Таким образом, становится возможным уменьшать размер областей UP-WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания и миниатюризировать подложку 11.
Кроме того, предусматривая трансформаторы T1-T6 питания независимо для каждой ветви, гибкость в размещении возбуждающих схем DR1-DR6 увеличивается, и возможно сокращать электрическую проводку для подачи электропитания от возбуждающих схем DR1-DR6 до соответствующих переключающих элементов Q1-Q6. Следовательно, возможно добиваться уменьшения в индуктивности и уменьшения в шуме переключения посредством сокращения электрической проводки подачи электропитания до соответствующих переключающих элементов Q1-Q6, в дополнение к сокращению электрической проводки подачи электропитания от схем P1-P6 подачи электропитания до возбуждающих схем DR1-DR6, описанных выше.
[0036] Т.е., если позиции схем P1-P6 подачи электропитания ограничиваются размером трансформатора питания, в то время как позиции возбуждающих схем DR1-DR6 регулируются в позиции соединительных частей CN1-CN6, как в патентном документе 1, расстояние между обеими становится длиннее расстояния первого варианта осуществления. В этом случае подложка 11 увеличивается в размере, и длина электрической проводки подачи электропитания увеличивается, что увеличивает индуктивность и шум переключения. Настоящий первый вариант осуществления способен предотвращать такую проблему.
[0037] Кроме того, предусматривая трансформаторы T1-T6 питания независимо для каждой ветви, изменение в степени соединения обмоточного провода пресекается, и возможно добиваться увеличения в точности вывода питания по сравнению с тем, когда используется трансформатор с множеством выводов.
Кроме того, в дополнение к изолирующим областям AR11-AR16, продольная область CA11 электрической проводки области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы была вставлена в фрагмент зазора L между возбуждающими схемами DR1, DR3, DR5 на стороне верхней ветви и возбуждающими схемами DR2, DR4, DR6 на стороне нижней ветви.
Таким образом, становится возможным размещать область CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы распределенным образом по всей подложке 11, чтобы тем самым уменьшать размер подложки 11 по сравнению со случаями, в которых область CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы концентрируется в одном местоположении. Т.е., если ширина области, соответствующей продольной области CA11 электрической проводки первого варианта осуществления ограничивается шириной трансформатора питания, как в патентном документе 1, возрастает необходимость увеличения площади фрагмента, соответствующего поперечной области CA14 электрической проводки для того, чтобы располагать управляющую схему CNT и ее электрическую проводку. Кроме того, в этом случае, поскольку расстояния электрической проводки относительно возбуждающих схем DR1-DR6 будут увеличиваться в фрагменте, соответствующем поперечной области CA14 электрической проводки, требуемая площадь также увеличивается.
Напротив, в настоящем первом варианте осуществления эффективная компоновка становится возможной посредством децентрализации области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы, описанной выше, и становится возможным миниатюризировать подложку 11.
[0038] Кроме того, в настоящем первом варианте осуществления поперечные области CA12-CA14 электрической проводки области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы были вставлены между каждой из возбуждающих схем DR1, DR3, DR5 на стороне верхней ветви. Следовательно, становится возможным дополнительно добиваться децентрализации области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы, описанной выше, и уменьшать дополнительно размер подложки 11.
[0039] (Результаты первого варианта осуществления)
Результаты устройства преобразования питания первого варианта осуществления перечисляются ниже.
1) Устройство преобразования питания первого варианта осуществления является устройством преобразования питания, содержащим:
сглаживающий конденсатор 3 в качестве средства накопления электропитания, которое соединено с источником 2 питания;
множество переключающих блоков SW1-SW3, снабженных парой переключающих элементов Q1-Q6, которые соединяются с этим сглаживающим конденсатором 3 и которые преобразуют электропитание постоянного тока в электропитание переменного тока посредством операции переключения этих переключающих элементов Q1-Q6; возбуждающие схемы DR1-DR6, которые принимают управляющие сигналы от управляющей схемы CNT, которая управляет операцией плоского переключения, чтобы возбуждать переключающие элементы Q1-Q6; и подложку 11, на которую устанавливаются управляющая схема CNT, возбуждающие схемы DR1-DR6 и схемы P1-P6 подачи электропитания,
при этом
подложка 11 включает в себя области UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания для сильноточной системы, в которых размещаются возбуждающие схемы DR1-DR6 и схемы P1-P6 подачи электропитания, для каждого из переключающих элементов Q1-Q6 с изолирующими областями AR11-AR16, вставленными между управляющей схемой CNT слаботочной системы, и предварительно определенный зазор L, который формируется между парами областей (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания, соответственно соединенными с парами переключающих элементов (Q1, Q2) (Q3, Q4) (Q5, Q6), трансформаторы T1-T6 питания предусматриваются поперек изолирующих областей AR11-AR16 для соответствующих схем P1-P6 подачи электропитания для преобразования напряжения, подаваемого от управляющей схемы CNT, в напряжение возбуждения.
Таким образом, предусматривая трансформаторы T1-T6 питания независимо для каждой ветви, гибкость в компоновке возбуждающих схем DR1-DR6 увеличивается, и гибкость проектирования улучшается. Таким образом, становится возможным обеспечивать достаточное расстояние между возбуждающими схемами DR1, DR3, DR5 на стороне верхней ветви и возбуждающими схемами DR2, DR4, DR6 на стороне нижней ветви и минимизировать воздействие шума переключения, который индуцируется посредством возбуждения переключения для ветви, отличной от рассматриваемой.
Кроме того, предусматривая трансформаторы T1-T6 питания независимо для каждой ветви, становится возможным сокращать расстояние между выходной электрической проводкой для схем P1-P6 подачи электропитания и соответствующими возбуждающими схемами DR1-DR6, чтобы тем самым уменьшать размер областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания и миниатюризировать подложку 11. Кроме того, становится возможным уменьшать индуктивность и уменьшать шум переключения, сокращая расстояние электрической проводки.
Кроме того, предусматривая трансформаторы T1-T6 питания независимо для каждой ветви, изменение в степени соединения обмоточного провода пресекается, и возможно добиваться увеличения в точности вывода питания по сравнению с тем, когда используется трансформатор с множеством выводов.
[0040] 2) Устройство преобразования питания первого варианта осуществления характеризуется тем, что продольная область CA11 электрической проводки области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы, которая имеет управляющую схему CNT и электрическую проводку, расположена в фрагменте зазора, который формируется между парами областей (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания между изолирующими областями AR11-AR16.
Следовательно, фрагмент зазора L на подложке 11, который формируется между парами областей (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания, может быть эффективно использован, и эффективная компоновка становится возможной, добиваясь децентрализации области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы. Следовательно, становится возможным дополнительно миниатюризировать подложку 11.
[0041] 3) Устройство преобразования питания первого варианта осуществления характеризуется тем, что поперечные области CA12, CA13 электрической проводки области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы располагаются между парами областей (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания и другими парами областей (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания между изолирующими областями AR11-AR16.
Следовательно, возможно уменьшать влияния шума переключения между каждой из возбуждающих схем DR1, DR3, DR5 на стороне верхней ветви так же, как между каждой из возбуждающих схем DR2, DR4, DR6 на стороне нижней ветви, т.е. шум переключения ветви, отличной от рассматриваемой.
Дополнительно, предусматривая продольную область CA11 электрической проводки и поперечные области CA12-CA14 электрической проводки, достигается децентрализация области CA1 компоновки и электрической проводки управляющей схемы на подложке 11, делая возможной дальнейшую миниатюризацию подложки 11. В частности, если поперечные области CA12, CA13 электрической проводки и продольная область CA11 электрической проводки из пункта 2) выше располагаются бок о бок, достигается дополнительная децентрализация управляющей схемы CNT, и становится возможной дополнительная миниатюризация подложки 11.
[0042] 4) Устройство преобразования питания первого варианта осуществления характеризуется тем, что соединительные части CN1-CN6, которые соединяются с переключающими элементами Q1-Q6, обеспечены для соответствующих областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания.
Следовательно, становится возможным сокращать электрическую проводку для подачи электропитания от возбуждающих схем DR1-DR6 до соответствующих переключающих элементов Q1-Q6 и тем самым добиваться уменьшения в индуктивности и уменьшения в шуме переключения.
[0043] 5) Устройство преобразования питания первого варианта осуществления характеризуется тем, что
зазор L между парами областей (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания формируется, чтобы иметь больший размер, чем зазор (ширина трансформатора питания) при возбуждении пар областей (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания с одним трансформатором питания.
Таким образом, становится возможным обеспечивать достаточное расстояние между возбуждающими схемами DR1, DR3, DR5 на стороне верхней ветви и возбуждающими схемами DR2, DR4, DR6 на стороне нижней ветви и минимизировать воздействие шума переключения, который индуцируется посредством возбуждения переключения для ветви, отличной от рассматриваемой.
[0044] (Другие варианты осуществления)
Далее будет описано устройство преобразования питания согласно другим вариантам осуществления.
Поскольку другие варианты осуществления являются модифицированными примерами первого варианта осуществления, конфигурации, общие с первым вариантом осуществления, получили те же ссылочные номера, что и первый вариант осуществления, и их описания пропускаются, в то же время описывая только отличия от первого варианта осуществления.
[0045] (Вариант осуществления 2)
Устройство преобразования питания второго варианта осуществления иллюстрирует пример, в котором компоновки переключающих схем IC1-IC6, а также трансформаторы T1-T6 питания, изменяются, и формы областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания изменяются, как иллюстрировано на фиг. 5.
[0046] Т.е. по сравнению с первым вариантом осуществления, поперечные размеры областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания на фиг. 5 формируются относительно большими, а вертикальные размеры формируются относительно малыми.
Кроме того, в дополнение к вышесказанному, размер по ширине продольной области CA211 электрической проводки в области CA201 компоновки и электрической проводки управляющей схемы в боковом направлении на фиг. 5 сужается, в то время как размеры по ширине поперечных областей CA212-CA214 электрической проводки в вертикальном направлении на фиг. 5 расширяются.
Области UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания соответственно снабжаются возбуждающими схемами DR21-DR26 и схемами P21-P26 подачи электропитания, тем же образом, что и в первом варианте осуществления. Тогда возбуждающие схемы DR21-DR26 размещаются на внешней стороне, а схемы P21-P26 подачи электропитания размещаются на внутренней стороне в поперечном направлении подложки 11 (боковое направление на фиг. 5), и зазор между синфазными возбуждающими схемами DR21-DR26 формируется широким.
[0047] Кроме того, переключающие блоки IC21-IC26 и трансформаторы T21-T26 питания соединяются с поперечными областями CA212-CA214 электрической проводки и соответствующими областями UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания между соответствующими изолирующими областями AR21-AR26. Изолирующая область AR27 предусматривается по внешнему периметру подложки 211.
[0048] В этом втором варианте осуществления, как изложено в пункте 2) результатов первого варианта осуществления, посредством предоставления трансформаторов T21-T26 питания независимо для соответствующих схем P21-P26 подачи электропитания, гибкость компоновки возбуждающих схем DR21-DR26 увеличивается. Гибкость в компоновке переключающих схем IC21-IC26 и трансформаторов T21-T26 питания увеличивается, и становится возможным иметь компоновку, как во втором варианте осуществления, если необходимо.
Кроме того, второй вариант осуществления также проявляет результаты 1)-5), описанные в первом варианте осуществления.
[0049] (Третий вариант осуществления)
Устройство преобразования питания третьего варианта осуществления является примером, в котором компоновка соединительных частей CN31-CN36 модуля 313 питания отличается от первого варианта осуществления, как иллюстрировано на фиг. 6.
Здесь, дополняя вышесказанное, формы областей UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания, а также компоновка соединительных частей CN31-CN36, также отличаются от первого и второго вариантов осуществления, как иллюстрировано на фиг. 7.
[0050] Т.е. в модуле 313 питания, иллюстрированном на фиг. 6, соединительные части CN31-CN36 размещаются на верхних углах внешней стороны областей 121a, 121b, 122a, 122b, 123a, 123b установки переключающих элементов.
[0051] Тогда области UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания размещаются вертикально на чертеже так, чтобы окружать соединительные части CN31-CN36, и их внешний периметр окружается изолирующими областями AR31-AR36. Дополнительно внешний периметр подложки 311 окружается изолирующей областью AR37.
[0052] В областях UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания возбуждающие схемы DR31-DR36 и схемы P31-P36 подачи электропитания располагаются бок о бок в вертикальном направлении чертежа, тем же образом, что и в первом варианте осуществления.
[0053] Кроме того, переключающие блоки IC31-IC36 и трансформаторы T31-T36 питания соединяются с продольной областью CA311 электрической проводки и соответствующими областями UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания между соответствующими изолирующими областями AR31-AR36, тем же образом, что и в первом варианте осуществления.
Дополнительно, в третьем варианте осуществления, формируя области UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания, имеющими узкие ширины, размер по ширине продольной области CA311 электрической проводки формируется даже шире, чем в первом варианте осуществления. Т.е. зазор между синфазными областями UP, VP, WP компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания и областями UN, VN, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания формируется даже более широким.
[0054] Как описано выше, как изложено в пункте 2) результатов первого варианта осуществления, посредством предоставления трансформаторов T31-T36 питания независимо для соответствующих схем P31-P36 подачи электропитания, гибкость в компоновке возбуждающих схем DR31-DR36 также увеличивается в третьем варианте осуществления. Соответствующие области UP, UN, VP, VN, WP, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания могут, таким образом, быть размещены в соответствии с компоновкой соединительных частей CN1-CN6 модуля 312 питания.
Кроме того, посредством увеличения ширины продольной области CA311 электрической проводки, чтобы делать зазор между синфазными областями UP, VP, WP компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания и областями UN, VN, WN компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания даже более широким, возможно дополнительно уменьшать влияния шума переключения.
Третий вариант осуществления также проявляет результаты 1)-5), описанные в первом варианте осуществления.
[0055] Варианты осуществления устройства преобразования питания настоящего изобретения были описаны выше, но конкретные их конфигурации не ограничиваются этими вариантами осуществления, и различные модификации и дополнения в конструкции могут быть выполнены без отступления от рамок изобретения согласно каждому пункту в формуле изобретения.
Например, форма каждой области компоновки и электрической проводки возбуждающей схемы/схемы подачи электропитания не ограничивается формой, иллюстрированной в вариантах осуществления, и может быть сформирована в любой форме согласно форме и компоновке каждой области компоновки переключающего блока модуля питания.
Дополнительно, трехфазное устройство преобразования питания было предоставлено в качестве примера в варианте осуществления, но число фаз не ограничивается тремя фазами.