DE112012004558T5

DE112012004558T5 - Elektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE112012004558T5
Application number: DE112012004558.0T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Automotive Systems Shinohara Hidenori; c/o Hitachi Ltd. Fukumasu Keisuke; c/o Hitachi Ltd. Namba Akihiro
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-10-30
Also published as: JP5743851B2; WO2013065586A1; CN103891116A; JP2013099057A; US20140240946A1; CN103891116B; US9345160B2

Abstract

Es wird eine elektronische Vorrichtung geschaffen, die mit einer Filterschaltung versehen ist, die die Wirkungen von elektromagnetischem Rauschen unterdrückt, das sich von einer Leiterplatte ausbreitet, und eine parasitäre Induktivität verringert und eine Spannung mit geeignet verringertem Rauschen ausgeben kann. Um das obige Problem zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung in einer elektronischen Vorrichtung, die mit einem Gehäuse (101), einer in dem Gehäuse vorgesehenen Leiterplatte (132), einem Ausgangsanschluss (122), der durch ein in dem Gehäuse vorgesehenes Durchgangsloch verläuft und die Ausgabe der Leiterplatte nach außen ausgibt, versehen ist, eine Schleife, die aus Filtermitteln (142) mit einem Filterkondensator (142a), einem Ausgangsanschluss, einem Gehäuse und Drähten (142b, 142C) für die Verbindung dieser Teile gebildet ist. Der Draht (142C), der mit dem Gehäuse verbunden ist, ist mit einer Position in der Nähe des Ausgangsanschlusses verbunden und verringert die Größe der Schleife. Außerdem ist zwischen den Filtermitteln und der Leiterplatte eine Abschirmung (102) vorgesehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rauschfilter in einer elektronischen Vorrichtung, die eine Leistungsumsetzung und dergleichen ausführt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In einem Elektrofahrzeug und/oder in einem Plugin-Hybridfahrzeug sind eine Invertervorrichtung, die einen Motor mit einer Hochspannungsbatterie für eine Leistungsansteuerung ansteuert, und eine Niederspannungsbatterie zum Betreiben von Zusatzmaschinen wie etwa die Scheinwerfer und das Radio des Fahrzeugs montiert. In einem solchen Fahrzeug ist eine Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung (Leistungsumsetzervorrichtung) montiert, die die Leistungsumsetzung von einer Hochspannungsbatterie zu einer Niederspannungsbatterie oder die Leistungsumsetzung von einer Niederspannungsbatterie zu einer Hochspannungsbatterie ausführt.
Mit einigen Leistungsumsetzervorrichtungen sind Filterschaltungen gekoppelt, etwa eine Eingangsfilterschaltung auf der Eingangsseite einer Leistungsumsetzungsschaltung und eine Ausgangsfilterschaltung auf der Ausgangsseite der Leistungsumsetzungsschaltung, mit dem Zweck, ein Rauschen, das in eine elektronische Vorrichtung und dergleichen gemischt wird, die sich außerhalb der Leistungsumsetzervorrichtung befindet, zu verringern (siehe z. B. Patentliteratur 1).
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP-2004-368388

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In einer Eingangsfilterschaltung und einer Ausgangsfilterschaltung, die mit einer Leistungsumsetzervorrichtung gekoppelt sind, kann die parasitäre Induktivität der Filterschaltung zunehmen und können das Rauschen, das von einer Leistungsumsetzungsschaltung ausgegeben wird und sich im Raum ausbreitet, und/oder das elektromagnetische Rauschen, das durch einen in einem Gehäuse fließenden Wirbelstrom hervorgerufen wird, der Filterschaltung überlagert werden, so dass die elektromagnetische Induktion die Filterleistung verschlechtern könnte.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und stellt eine elektronische Vorrichtung bereit, die das von einer Schaltung ausgegebene Rauschen verringern kann und dadurch die Rauschverringerungswirkung eines Filters sicherstellt.
LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die in den beigefügten Ansprüchen definierten Konfigurationen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine elektronische Vorrichtung: ein Gehäuse; eine Leiterplatte, die in dem Gehäuse vorgesehen ist; und einen externen Anschluss zum Ausgeben einer Ausgabe der Leiterplatte nach außen oder für eine Eingabe in die Leiterplatte von außen, wobei sich der externe Anschluss durch ein Durchgangsloch erstreckt, das in dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei eine Filtereinheit mit einem Filterkondensator, der externe Anschluss, das Gehäuse und Verdrahtungen, die diese Teile miteinander koppeln, eine Schleife bilden und wobei eine mit dem Gehäuse gekoppelte Verdrahtung an eine Position in der Nähe des externen Anschlusses gekoppelt ist, um die Schleife zu verkleinern.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die räumliche Kopplung des Rauschens von einer Leiterplatte zu einer Filtereinheit und dergleichen unterdrückt werden, wodurch eine Rauschverringerungswirkung des Filters sichergestellt werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine externe perspektivische Ansicht einer Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht, die die Schaltungskonfiguration der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine Explosionsansicht, die die Komponentenanordnung in der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Komponentenanordnung in einem Gehäuse der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Komponentenanordnung in dem Gehäuse der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und eine externe Ansicht einer Ausgangs-Busschiene und eines Ausgangsanschlusses zum Ausgeben einer Ausgabe einer Aufwärtstransformationsleiterplatte nach außen und einer Filterschaltung, die einen Ferrit und ein Kondensatorsubstrat enthält.
6 ist eine Ansicht, die die Komponentenanordnung eines Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die die Komponentenanordnung eines Ausgangsfilters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Komponentenanordnung des Ausgangsfilters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
9 ist eine Querschnittsansicht, die die Verbindung zwischen dem Ausgangsfilter und dem Ausgangsanschluss gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
10 ist eine Querschnittsansicht, die die Verbindung zwischen einem Ausgangsfilter und einem Ausgangsanschluss 122 gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine äußere Ansicht einer Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 veranschaulicht. Die Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung wird auf ein Elektrofahrzeug und dergleichen angewendet und führt die Leistungsumsetzung von einer Hochspannungsbatterie zu einer Niederspannungsbatterie oder die Leistungsumsetzung von einer Niederspannungsbatterie zu einer Hochspannungsbatterie aus.
Nun wird die Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 beschrieben. 2 ist eine Ansicht, die die Schaltungskonfiguration der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 veranschaulicht. Wie in 2 gezeigt ist, entspricht die Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 der Ausführungsform einer bidirektionalen Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung. Daher verwenden eine Abwärtstransformationsschaltung und eine Aufwärtstransformationsschaltung eine synchrone Gleichrichterkonfiguration statt einer Diodengleichrichterkonfiguration. Um darüber hinaus eine hohe Ausgangsleistung durch eine HV/LV-Umsetzung (Hochspannungs/Niederspannungs-Umsetzung) zu erhalten, werden für Schaltelemente Komponenten für hohen Strom verwendet, um die Größe einer Glättungsspule zu erhöhen.
Insbesondere verwenden sowohl die HV-Seite als auch die LV-Seite eine synchrone Gleichrichtungsumschalt-Schaltungskonfiguration des H-Brückentyps (H1–H4), die einen MOSFET mit einer Freilaufdiode verwendet. In der Schaltsteuerung wird ein Nulldurchgangsschalten bei einer hohen Schaltfrequenz (100 kHz) unter Verwendung einer LC-Reihenresonanzschaltung (Cr, Lr) erzielt, um den Umsetzungswirkungsgrad zu verbessern und dadurch den Wärmeverlust zu verringern. Weiterhin ist eine aktive Klemmenschaltung vorgesehen, um den Verlust aufgrund eines zirkulierenden Stroms während der Abwärtstransformationsoperation zu verringern, ferner wird das Auftreten einer Stoßspannung während des Schaltens unterdrückt, um die Durchbruchspannung der Schaltelemente zu verringern, wodurch eine Verringerung der Durchbruchspannung der Schaltungskomponenten und eine Miniaturisierung der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung erzielt werden.
Um ferner eine hohe Ausgangsleistung auf der LV-Seite sicherzustellen, wird ein Stromverdopplungsschema des Vollwellengleichrichtungstyps verwendet. Es sei angemerkt, dass bei der Erzielung einer Erhöhung der Ausgangsleistung eine hohe Ausgangsleistung durch gleichzeitiges, paralleles Aktivieren mehrerer Schaltelemente sichergestellt wird. In dem Beispiel von 2 sind vier Schaltelemente, etwa SWA1–SWA4 und SWB1–SWB4, angeordnet. Darüber hinaus wird eine Erhöhung der Ausgangsleistung durch paralleles Anordnen von zwei Schaltungen von Schaltelementen und Drosseln kleiner Größe, d. h. Glättungsdrosseln (L1, L2), damit sie eine Symmetrie aufweisen, erzielt. Durch derartiges Anordnen von zwei Schaltungen aus klein bemessenen Drosseln kann eine Miniaturisierung der gesamten Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung im Vergleich zu dem Fall des Anordnens einer groß bemessenen Drossel erzielt werden.
Die 3, 4 und 5 sind Ansichten, die die Komponentenanordnung in der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 veranschaulichen. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100.
Wie in 3 gezeigt ist, sind die Schaltungskomponenten der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 in einem Metallgehäuse (z. B. einem Aluminiumgussgehäuse) 101 untergebracht. Eine Gehäuseabdeckung 111 ist an der Öffnung des Gehäuses 101 mit einem Bolzen befestigt. Ein Haupttransformator 133, ein Induktorelement 134, ein Abwärtstransformationsschaltungsabschnitt 131 mit daran montierten Schaltelementen H1–H4, ein Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 mit einem daran montierten Schaltelement 136 und dergleichen sind auf dem Bodenoberflächenabschnitt in dem Gehäuse 101 angeordnet.
Es sei angemerkt, dass im Hinblick auf die Entsprechung mit dem Schaltplan von 2 der Haupttransformator 133 einem Transformator Tr entspricht, das Induktorelement 134 den Drosseln L1 und L2 des Stromverdopplers entspricht und das Schaltelement 136 dem Schaltelement SWA1–SWA4 bzw. SWB1–SWB4 entspricht.
Die Schaltelemente S1, S2 und dergleichen von 2 sind auch in dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 montiert.
Die Schaltelemente H1–H4 sind in dem Abwärtstransformationsschaltungsabschnitt 131 vorgesehen. Die Schaltelemente H1–H4 sind auf einem Metallsubstrat 139, auf dem Muster gebildet sind, montiert, wobei die Rückseite des Metallsubstrats an der Gehäusebodenoberfläche befestigt ist, so dass sie damit in engem Kontakt ist. Der Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132, auf dem das Schaltelement 136 montiert ist, enthält auf ähnliche Weise ein Metallsubstrat.
Die Steuerschaltung, die die Schaltelemente, die in dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 und in dem Abwärtstransformationsschaltungsabschnitt 131 vorgesehen sind, steuert, ist auf der Steuerleiterplatte 130 montiert. Die Steuerleiterplatte 130 ist auf einer Metallgrundplatte 137 befestigt. Die Grundplatte 137 ist durch mehrere Träger 101a befestigt, die von der Bodenoberfläche des Gehäuses 101 nach oben vorstehen. Somit ist die Steuerleiterplatte 130 über den wärmeerzeugenden Komponenten (dem Haupttransformator 133, dem Induktorelement 134 und dergleichen), die in dem Gehäusebodenoberflächenabschnitt angeordnet sind, mittels der Grundplatte 137 angeordnet.
Da die Grundplatte 137 aus Metall gebildet ist, wird die in der Steuerleiterplatte 130 erzeugte Wärme an den Träger 101a und an das Gehäuse 101 übertragen. Darüber hinaus dient die Grundplatte 137 als Abschirmungselement für Strahlungswärme von den wärmeerzeugenden Komponenten, die in dem Gehäusebodenoberflächenabschnitt vorgesehen sind, und dient außerdem als Abschirmung, die das Schaltstrahlungsrauschen von den Schaltelementen unter Verwendung von Kupfermaterial und dergleichen abschirmt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Komponentenanordnung des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 in der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 veranschaulicht, und eine externe Ansicht des Gehäuses (Kasten) 101. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Komponentenanordnung des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 in der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 veranschaulicht, und eine externe Ansicht einer Ausgangs-Busschiene 121 und eines Ausgangsanschlusses 122 zum Ausgeben der Ausgabe des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 nach außen und der LC-Filterschaltung, die einen Ferrit-Kern 141 und ein Ausgangsfilter 142 umfasst. 6 ist eine Draufsicht des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132.
Der Ferritkern 141 und das Ausgangsfilter 142 bilden die LC-Filterschaltung, die installiert ist, um das Ausgangsrauschen der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 zu verringern, und die eine LC-Filterschaltung des π-Typs zusammen mit einem Glättungskondensator 138, der auf dem Substrat des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 montiert ist, bildet. Es sei angemerkt, dass die Schaltungskonfiguration das Rauschen im Ausgang verringern soll und daher nicht auf die LC-Filterschaltung des π-Typs eingeschränkt ist. Der Ausgangsanschluss 122 dient als ein Ausgangsanschluss beim Umsetzen der Leistung von der HV-Seite zu der LV-Seite, während er bei der Umsetzung der Leistung von der LV-Seite zu der HV-Seite als ein Eingangsanschluss dient. Obwohl der Umsetzer der Ausführungsform eine Leistungsumsetzung in beiden Richtungen ausführen kann, d. h. zu der HV-Seite und zu der LV-Seite, ist auch ein Umsetzer denkbar, der eine Leistungsumsetzung in nur einer Richtung ausführt.
Zwischen der LC-Filterschaltung und dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 ist eine einteilig mit dem Gehäuse 101 ausgebildete Abschirmungswand 102 gebildet. Die Ausgangs-Busschiene 121 umgeht die Abschirmungswand 102 und schafft eine elektrische Kopplung des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132, des Ferritkerns 141, des Ausgangsfilters 142 und des Ausgangsanschlusses 122. Mit der Abschirmungswand 102, die in 5 gezeigt ist, ist es selbst dann, wenn die LC-Filterschaltung, der Abwärtstransformationsschaltungsabschnitt 131 und der Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 in ein und demselben Gehäuse des Gehäuses 101 vorhanden sind, möglich, eine Überlagerung von Schaltstrahlungsrauschen aufgrund der Schaltelemente des Abwärtstransformationsschaltungsabschnitts 131 und des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 mit der LC-Filterschaltung zu verhindern und zu verhindern, dass es unmöglich ist, eine Rauschverringerungswirkung des Filters zu erhalten. Daher besteht kein Bedarf am Vorsehen eines getrennten Gehäuses für die LC-Filterschaltung.
Die Abschirmungswirkung kann erhalten werden, wenn wenigstens der Ausgangsanschluss 122, in dem der Strom, in dem Rauschen durch die LC-Filterschaltung entfernt ist, fließt, durch die Abschirmungswand 102 gegenüber dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 und dergleichen isoliert ist. Vorzugsweise würde jedoch die Abschirmung auch des Ausgangsfilters 142 und des Ferritkerns 141 mit der Abschirmungswand 102 den Abschirmungsabstand in der Nähe des Ausgangsanschlusses 122 weiter erhöhen und daher die Abschirmungswirkung weiter erhöhen. Es sei angemerkt, dass sich in der Ausführungsform der Glättungskondensator 138 an einer Position befindet, die von dem Pfad von dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 zu dem Ausgangsanschluss 122 abgezweigt ist. Selbst wenn daher der Glättungskondensator 138 abgeschirmt ist, ist die Wirkung gering, außerdem bildet der Glättungskondensator 138 kein mit der Abschirmungswand 102 abzuschirmendes Objekt, da er auf der Platte des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 122 vorgesehen ist.
Darüber hinaus kann unter Verwendung eines leitenden Abdichtmaterials, um den Spalt zwischen der Abschirmungswand 102 und der Gehäuseabdeckung 111 zu füllen, die Abschirmungswirkung weiter erhöht werden.
Es sei angemerkt, dass die Abschirmungswand 102 einteilig mit der Grundplatte 137 ausgebildet sein kann. Da in diesem Fall die Grundplatte 137 am Gehäuse 101 mit einer (nicht gezeigten) Schraube befestigt ist, ist die Position der Schraube die potentiell stabilste Position in der Grundplatte 137. Daher ist in dem Fall, in dem die Abschirmungswand 102 ausgehend von der Grundplatte 137 gebildet ist, ein Schraubenloch vorzugsweise in der Nähe der Abschirmungswand 102 vorgesehen.
Die Abschirmungswand 102 ist vorzugsweise ausgehend sowohl von dem Gehäuse 101 als auch von der Grundplatte 137 gebildet. Durch Installieren der Abschirmungswand 102 und der Abschirmungswand der Grundplatte 107, so dass sie sich bei Betrachtung von dem Gehäuse schneiden, kann der Abstand der LC-Filterschaltung von dem Abwärtstransformationsschaltungsabschnitt 131 und von dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132, die Rauschquellen sind, erhöht werden, kann das eingemischte Rauschen verringert werden und kann die Abschirmungswirkung erhöht werden.
Es sei angemerkt, dass in der in 4 gezeigten Ausführungsform die Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 den Ausgangsanschluss 122 zum Ausgeben der Ausgabe des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 nach außen aufweist, wobei sich der Ausgangsanschluss 122 durch das in dem Gehäuse 101 vorgesehene Durchgangsloch 103 erstreckt. Im Umfang des Durchgangslochs 103 ist ein Vorsprung 104 ausgebildet, um den Ausgangsanschluss abzudecken, wo das Gehäuse eine größere Dicke aufweist. Selbst wenn daher zwischen der Filterschaltung und dem Durchgangsloch 103 ein Rauschen räumlich überlagert wird, kann verhindert werden, dass das Rauschen nach außen entweicht.
Darüber hinaus sind, wie in den 4, 5 und 6 gezeigt ist, ein Massehöcker 105 und ein Massehöcker-Installationsloch 105a in der Mitte des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 angeordnet. Daher können Busschienen 123 auf der Platte des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132, die zwischen zwei Induktorelementen 134 zur Spannungsumsetzung und dem Glättungskondensator 138 angeordnet sind, symmetrisch angeordnet sein, außerdem können die Werte der parasitären Induktivität der jeweiligen Busschienen 124 gleich eingestellt werden. Daher kann der Verlust verringert werden.
Da das Chassis eines Fahrzeugs gewöhnlich der größte Leiter innerhalb des Fahrzeugs ist, ist in einem Fahrzeug mit einem Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzer das Gehäuse 101, das mit dem Chassis gekoppelt ist, potentiell am stabilsten. Daher ist ein Ende des Glättungskondensators 138 mit Erde (Masse) gekoppelt, wobei durch Installieren des Massehöckers 105 sehr nahe an dieser Stelle die parasitäre Induktivität zwischen dem Glättungskondensator 138 und Masse minimal gemacht werden kann. Dadurch kann die Rauschverringerungswirkung des Glättungskondensators 138 sichergestellt werden.
Darüber hinaus ist der Massehöcker 105 in der Nähe des Glättungskondensators 138 installiert, so dass kein Bedarf an einer Masse-Busschiene 124 besteht, die den Glättungskondensator 138 und den Massehöcker 105 koppelt und parallel zu der Busschiene 123 zu installieren wäre. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass Schaltrauschen von der Busschiene 123 mit der Masse-Busschiene 124 elektromagnetisch gekoppelt wird. Daher können potentielle Fluktuationen des Gehäuses 101 verhindert werden und kann der Rauschpegel der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung 100 verringert werden.
7 und 8 sind perspektivische Ansichten, die eine externe Ansicht des Ausgangsfilters 142 veranschaulichen. Auf einem Filtersubstrat 142d sind Keramikkondensatoren 142a montiert. Das Filtersubstrat 142d enthält eine Filterausgangs-Busschiene 142b, um den Kondensator 142a und den Ausgangsanschluss 122 elektrisch zu koppeln, eine Masse-Busschiene 142C, um den Kondensator 142a und das Gehäuse 101 elektrisch zu koppeln, und eine Befestigung 142e, um das Filtersubstrat 142d an dem Gehäuse 101 mechanisch zu befestigen.
9 ist eine Querschnittsansicht, die die Verbindung zwischen dem Kondensatorsubstrat 142 und dem Ausgangsanschluss 122 veranschaulicht. Die Pfeile in der Ansicht geben jeweils die Richtung an, in der der in die Filterschaltung fließende Rauschstrom fließt.
Wie in 9 gezeigt ist, sind die Filterausgang-Busschiene 142b und die Masse-Busschiene 142C so angeordnet, dass sie in gegenseitiger Nähe einander zugewandt sind. Dies ermöglicht die Verringerung der Fläche einer Schleife, die durch die Filterausgang-Busschiene 142b, die Filtergrundplatte 142 und die Masse-Busschiene 142C gebildet wird. Daher kann die Überlagerung von Schaltrauschen von dem Abwärtstransformationsschaltungsabschnitt 131 und/oder von dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 verringert werden.
Wie in 9 gezeigt ist, sind der Ausgangsanschluss 122 und das Filtersubstrat 142d über die Filterausgang-Busschiene 142b und die Masse-Busschiene 142C gekoppelt. Um darüber hinaus den Ausgangsanschluss 122 und die Filterausgang-Busschiene 142b, die mit dem Ausgangsanschluss 122 gekoppelt ist, an dem Gehäuse 101 zu befestigen, ist ein oberer Ausgangsanschlussteil 122a an einem unteren Ausgangsanschlussteil 122b, der an dem Gehäuse 101 befestigt ist, durch Befestigen einer großen Schraube 144 über der Busschiene 142b befestigt. Daher sind der Ausgangsanschluss 122 und die Filterausgang-Busschiene an dem Vorsprung 104 über einen Isolator 143 befestigt. Aufgrund des Ausgangs mit hohem Strom der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung hat die große Schraube 144 einen Durchmesser, der größer als jener der Schraube ist, mit der der Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt und dergleichen am Gehäuse befestigt ist. Obwohl durch diese große Schraube ein Drehmoment erzeugt wird, kann die Busschiene diesem Drehmoment widerstehen.
Um die Leistung des Kondensators 142a sicherzustellen, ist ein bestimmtes Größenausmaß erforderlich, außerdem können mehrere Kondensatoren verwendet werden. Darüber hinaus gibt es auf dem Markt viele Kondensatoren, wovon jeder auf beiden Seiten Anschlüsse besitzt. Wenn eine Kopplung mit dem Ausgangsanschluss 122 und dem Gehäuse 101 unter Verwendung eines solchen Kondensators erfolgt, befindet sich die Verbindungsposition mit dem Gehäuse wahrscheinlich weit weg von dem Ausgangsanschluss, weshalb die Fläche einer Schleife, die durch den Ausgangsanschluss, den Kondensator, das Gehäuse und die Verdrahtung gebildet wird, zunimmt. Dann nimmt die parasitäre Induktivität der Filterschaltung zu, so dass Rauschen, das von der Leistungsumsetzungsschaltung abgestrahlt wird und sich im Raum ausbreitet, und/oder elektromagnetisches Rauschen, das durch einen in dem Gehäuse fließenden Wirbelstrom hervorgerufen wird, der Filterschaltung überlagert werden könnten, so dass die elektromagnetische Induktion die Filterleistung verschlechtern könnte.
In der Ausführungsform ist die Verbindungsposition zwischen der Masse-Busschiene 142C und dem Gehäuse 101 näher bei dem Ausgangsanschluss 122 als der Kondensator 142a und das Substrat 142d angeordnet, um die Schleife zu verkleinern. Daher könnten die parasitäre Induktivität und die elektromagnetische Induktion verringert werden und kann die Filterfunktion sichergestellt werden. Hier gibt die Position in der Nähe des Ausgangsanschlusses 122 die Tatsache an, dass der kürzeste Abstand zu irgendeinem Teil des Ausgangsanschlusses 122 bei dreidimensionaler Betrachtung klein ist.
Darüber hinaus sind die Filterausgang-Busschiene 142b und die Masse-Busschiene 142C so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, so dass die Rauschströme, die in die Filterschaltung fließen, zueinander entgegengesetzte Fließrichtung haben. Im Ergebnis wird zwischen der Filterausgang-Busschiene und der Masse-Busschiene ein Strom durch U-förmige Windung erzeugt. Daher heben sich ein magnetischer Fluss, der an der Peripherie der Filterausgang-Busschiene erzeugt wird, und ein magnetischer Fluss, der an der Peripherie der Masse-Busschiene erzeugt wird, gegenseitig auf, so dass eine Verringerung der parasitären Induktivität erzielt werden kann.
Es sei angemerkt, dass sich, wie in 9 gezeigt ist, die Verbindungsposition zwischen der Filterausgang-Busschiene 142b und dem Filtersubstrat 142d und die Verbindungsposition zwischen der Masse-Busschiene 142C und dem Filtersubstrat 142d auf derselben Seite des Filtersubstrats 142d befinden. Somit sind beide Busschienen so montiert, dass sie einander zugewandt sind, bis sie eine Position erreichen, in der beide Busschienen mit dem Substrat gekoppelt sind. Daher können eine Zunahme von Rauschen und eine Zunahme der Induktivität verringert werden.
Darüber hinaus umfasst das Filtersubstrat 142d zwei Schichten, wobei Verdrahtungen der inneren Schicht des Substrats so montiert sind, dass sie auf der Außenseite, wo der Kondensator 142a mit der Filterausgang-Busschiene 142b gekoppelt ist, und auf der Masseseite, wo der Kondensator 142a mit der Masse-Busschiene 142C gekoppelt ist, einander zugewandt sind. Somit kann auch eine Zunahme der parasitären Induktivität des Substratmusters des Filtersubstrats 142d verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass als Filtersubstrat 142d statt eines Zweischichtsubstrats ein Mehrschichtsubstrat verwendet werden könnte. Da die Verwendung eines Mehrschichtsubstrats den Abstand zwischen Schichten verkürzen kann, um die Kopplung zwischen der Ausgangsseite und der Masseseite zu erhöhen, kann eine Zunahme der parasitären Induktivität weiter verhindert werden.
Das Substrat 142d des Ausgangsfilters ist so angeordnet, dass die Richtung seiner Ebene entlang der längeren Richtung des Ausgangsanschlusses 122 orientiert ist. Der Grund hierfür besteht darin, dass die Anordnung des Substrats 142d in der Weise, dass es in eine von der Richtung des Substrats des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 verschiedene Richtung weist, platzsparender ist. Insbesondere kann das Substrat 142d wie in dieser Ausführungsform senkrecht zu dem Substrat der Aufwärtstransformationsschaltung 132 und dergleichen angeordnet sein, so dass es längs des Ausgangsanschlusses 122 angeordnet ist.
Wenn das Gehäuse 101 den nach innen vorstehenden Vorsprung 104 aufweist, kann die Masse-Busschiene 142C mit der oberen Oberfläche des Vorsprungs 104 gekoppelt sein. Da der Vorsprung 104 das Durchgangsloch 103 besitzt, durch das sich der Ausgangsanschluss 122 erstreckt, kann der Vorsprung 104 mit einer Position in der Nähe des Ausgangsanschlusses 122 gekoppelt sein, außerdem ist es möglich, das Substrat 142d vertikal anzuordnen, wie in 9 gezeigt ist.
Darüber hinaus ist, wie in 9 gezeigt ist, in der Grundplatte 137 im Unterschied zu der zwischen dem Ausgangsfilter 142 und dem Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt 132 gebildeten Abschirmungswand 102 eine Abschirmungswand 137a zu dem Zweck gebildet, das Ausgangsfilter 142 von dem Ausgangsanschluss 122 und der Ausgangs-Busschiene 121 zu trennen. Ohne daher ein getrenntes Gehäuse vorzusehen, kann das Ausgangsfilter 142 in einem Raum angeordnet sein, der von dem Raum des Abwärtstransformationsschaltungsabschnitts 131 und des Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitts 132 im Wesentlichen getrennt ist, so dass die Überlagerung von Rauschen auf das Filtersubstrat 142d verringert werden kann und eine Spannung mit ausreichend verringertem Rauschen von der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung ausgegeben werden kann.
(Andere Ausführungsformen)
Die Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zu Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtungen gemäß verschiedenen Ausführungsarten abgewandelt werden. Beispielsweise kann, wie in 10 gezeigt ist, das Filtersubstrat 142d in Übereinstimmung mit dem Raum des Gehäuses parallel zu der Gehäusebodenoberfläche montiert sein. Auch in diesem Fall befindet sich der Verbindungsabschnitt zwischen der Masse-Busschiene 142d und dem Gehäuse 101 näher bei dem Ausgangsanschluss 122 als der Kondensator 142a, außerdem ist die Schleife verringert.
Darüber hinaus können das Filtersubstrat 142d und der Ausgangsanschluss 122 direkt, d. h. nicht über die Filterausgang-Busschiene 142b und die Masse-Busschiene 142C, gekoppelt sein. Die Induktivität, die der Filterausgang-Busschiene und der Masse-Busschiene entspricht, kann verringert werden und das Filtersubstrat 142d kann montiert werden.
Es sei angemerkt, dass statt der Montage eines Keramikkondensators auf dem Substrat ein in die Busschiene integrierter Filterkondensator verwendet werden könnte. Eine Filterausgang-Busschiene und eine Masse-Busschiene sind einander zugewandt und einteilig mit einem Filterkondensator so montiert, dass die Überlagerung von Rauschen verhindert werden kann, eine Zunahme der Induktivität außerdem verhindert werden kann und die gleiche Wirkung wie jene, die bei Verwendung eines Keramikkondensators erhalten wird, erhalten werden kann.
Wenn darüber hinaus die Ausgangsleistung der Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung gering ist und das Filtersubstrat 142d dem Drehmoment der großen Schraube des Ausgangsanschlusses widerstehen kann, können der Ausgangsanschluss und das Kondensatorsubstrat 142 integriert werden. Daher können die Filterausgang-Busschiene 142b und die Masse-Busschiene 142C weggelassen werden. Die Weglassung beider Busschienen ermöglicht eine weitere Verringerung der parasitären Induktivität.
Es sei angemerkt, dass die obige Beschreibung lediglich beispielhaft ist und durch die Entsprechung zwischen den Inhalten der oben beschriebenen Ausführungsformen und den Inhalten der Ansprüche bei der Interpretation der Erfindung weder begrenzt noch eingeschränkt wird. Beispielsweise ist in den oben beschriebenen Ausführungsformen die LV-Seite des Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzers als ein Beispiel verwendet und beschrieben worden, die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf die HV-Seite angewendet werden. Darüber hinaus ist eine Leistungsumsetzervorrichtung, die in Fahrzeugen wie etwa in PHEV oder EV montiert ist, als ein Beispiel beschrieben worden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt und kann auch auf Leistungsumsetzervorrichtungen angewendet werden, die für Baumaschinen und dergleichen und Schienenfahrzeuge verwendet werden, außerdem kann sie auch auf elektronische Vorrichtungen, die von Leistungsumsetzervorrichtungen verschieden sind, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

100: Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung
101: Gehäuse
102: Abschirmungswand
103: Durchgangsloch
104: Vorsprung
105: Massehöcker
105a: Massehöcker-Installationsloch
111: obere Abdeckung
121: Ausgangs-Busschiene
122: Ausgangsanschluss
123: Busschiene
124: Masse-Busschiene
130: Steuerschaltungssubstrat
131: Abwärtstransformationsschaltungsabschnitt
132: Aufwärtstransformationsschaltungsabschnitt
133: Haupttransformator
134: Induktorelement für Spannungsumsetzung
135: Leistungshalbleitermodul
136: Schaltelemente H1–H4
137: Grundplatte
137a: Abschirmungswand
141: Ferritkern
142: Ausgangsfilter
142a: Keramikkondensator
142b: Filterausgang-Busschiene
142C: Masse-Busschiene
142d: Ausgangsfiltersubstrat
143: Isolator
144: große Schraube

Claims

Elektronische Vorrichtung, die umfasst: ein Gehäuse; eine Leiterplatte, die in dem Gehäuse vorgesehen ist; und einen externen Anschluss zum Ausgeben einer Ausgabe der Leiterplatte nach außen oder für eine Eingabe in die Leiterplatte von außen, wobei sich der externe Anschluss durch ein in dem Gehäuse vorgesehenes Durchgangsloch erstreckt, wobei die elektronische Vorrichtung ferner umfasst: eine Filtereinheit mit einem Filterkondensator; eine erste Verdrahtung zum Koppeln des externen Anschlusses und der Filtereinheit; und eine zweite Verdrahtung zum Koppeln des Gehäuses und der Filtereinheit, wobei die zweite Verdrahtung mit dem Gehäuse an einer Position gekoppelt ist, die sich näher bei dem externen Anschluss als die Filtereinheit befindet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil der zweiten Verdrahtung und wenigstens ein Teil der ersten Verdrahtung einander zugewandt angeordnet sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Filtereinheit ein Substrat mit einer Verdrahtung und einem auf dem Substrat montierten und mit der Verdrahtung elektrisch gekoppelten Filterkondensator enthält und wobei die erste Verdrahtung und die zweite Verdrahtung mit der Verdrahtung des Substrats auf derselben Seite in Bezug auf den Filterkondensator in einer Ebenenrichtung des Substrats gekoppelt sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Teil der ersten Verdrahtung und ein Teil der zweiten Verdrahtung so verdrahtet sind, dass sie der Verdrahtung des Substrats zugewandt sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei in der Verdrahtung des Substrats eine Verdrahtung zum Koppeln des Filterkondensators und der ersten Verdrahtung und eine Verdrahtung zum Koppeln des Filterkondensators und der zweiten Verdrahtung so vorgesehen sind, dass sie einander zugewandt sind.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei eine Oberfläche der Leiterplatte und eine Oberfläche des Substrats der Filtereinheit jeweils in eine andere Richtung weisen.
Elektronische Vorrichtung, die umfasst: ein Gehäuse; eine Leiterplatte, die in dem Gehäuse vorgesehen ist; und einen externen Anschluss zum Ausgeben einer Ausgabe der Leiterplatte nach außen oder für einen Eingabe in die Leiterplatte von außen, wobei sich der externe Anschluss durch ein in dem Gehäuse vorgesehenes Durchgangsloch erstreckt, wobei die elektronische Vorrichtung ferner umfasst: eine Filtereinheit mit einem Kondensator; eine erste Verdrahtung zum Koppeln des externen Anschlusses und der Filtereinheit; und eine zweite Verdrahtung zum Koppeln des Gehäuses und der Filtereinheit, wobei ein Gehäuse in einem Umfang des Durchgangslochs einen Vorsprung bildet, der in einen Innenraum des Gehäuses von einer Oberfläche vorsteht, die die in dem Gehäuse installierte Leiterplatte besitzt, und wobei die zweite Verdrahtung mit dem Vorsprung gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Verdrahtung eine Filterausgang-Busschiene ist und die zweite Verdrahtung eine Masse-Busschiene ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen der Filtereinheit und der Leiterplatte eine Abschirmungseinheit vorgesehen ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der externe Anschluss an dem Gehäuse mit einer Schraube befestigt ist, deren Durchmesser größer ist als eine Schraube zum Befestigen der Leiterplatte an dem Gehäuse, wobei die erste Verdrahtung und die zweite Verdrahtung Busschienen sind.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Leiterplatte eine Leistungsumsetzungsschaltung zum Umsetzen elektrischer Leistung umfasst.
Elektronische Vorrichtung, die umfasst: ein Gehäuse; eine Leiterplatte; einen externen Anschluss zum Ausgeben einer Ausgabe der Leiterplatte nach außen oder für eine Eingabe in die Leiterplatte von außen, wobei sich der externe Anschluss durch ein in dem Gehäuse vorgesehenes Durchgangsloch erstreckt; und eine Filtereinheit mit einem Filterkondensator, wobei die Filtereinheit mit dem externen Anschluss und mit Masse gekoppelt ist und wobei die Leiterplatte und die Filtereinheit Folgendes umfassen: eine Abschirmungseinheit, die in dem Gehäuse vorgesehen ist und zwischen der Leiterplatte und dem externen Anschluss sowie der Filtereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, elektromagnetische Wellen abzuschirmen; und eine Verdrahtung, die die Abschirmungseinheit umgeht und die Leiterplatte mit dem externen Anschluss und der Filtereinheit elektrisch koppelt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Leiterplatte ein Leistungsumsetzungssubstrat zum Umsetzen elektrischer Leistung ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Leistungsumsetzungssubstrat ein Schaltelement und eine Diode enthält.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, die einen Ferritkern auf der Verdrahtung enthält, wobei die Abschirmungseinheit zwischen dem Ferritkern und der Leiterplatte vorgesehen ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 15, die auf der Leiterplatte einen mit Masse gekoppelten Glättungskondensator aufweist, wobei der Glättungskondensator, der Ferritkern und die Filtereinheit ein LC-Filter des π-Typs bilden.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Abschirmungseinheit eine mit dem Gehäuse einteilig gebildete Abschirmungswand ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, die ein Basissubstrat aufweist, wobei die Leiterplatte und der externe Anschluss zwischen dem Gehäuse und der Basisplatte vorgesehen sind und wobei die Abschirmungseinheit eine mit der Basisplatte einteilig ausgebildete Abschirmungswand ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, die eine Abschirmungseinheit zwischen dem externen Anschluss und der Filtereinheit umfasst.