本發(fā)明涉及一種在內(nèi)置于殼體的基板上搭載有自發(fā)熱的電子部件、高度高的電子部件的電力變換裝置。

背景技術(shù)：

車載用的AC/DC轉(zhuǎn)換器等電力變換裝置在殼體內(nèi)配置有基板，該基板安裝有電力變換用的半導體開關(guān)元件。半導體開關(guān)元件是發(fā)熱元件，因此要求高效地進行冷卻。

專利文獻1記載了如下一種散熱構(gòu)造：與由導熱性樹脂構(gòu)成的機殼的內(nèi)表面成一體地形成導熱用突出部，將安裝于基板的發(fā)熱元件直接抵接于該導熱用突出部、或者將發(fā)熱元件隔著散熱構(gòu)件抵接于該導熱用突出部，由此，發(fā)熱元件的熱經(jīng)由導熱用突出部散發(fā)到機殼，從而能夠高效地進行發(fā)熱元件的冷卻。

專利文獻1：日本專利第5093481號

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

車載用的電力變換裝置需要實現(xiàn)小型化。但是，采用專利文獻1的散熱構(gòu)造的電力變換裝置在一塊基板上安裝有包括發(fā)熱元件在內(nèi)的全部電子部件，必須使用大型的基板，從而難以實現(xiàn)電力變換裝置的小型化。

本發(fā)明是著眼于這種問題而完成的，其目的在于提供一種能夠在實現(xiàn)小型化的同時高效地進行發(fā)熱電子部件的冷卻的電力變換裝置。

用于解決問題的方案

為了達到上述目的，本發(fā)明的一個方式所涉及的電力變換裝置在殼體中內(nèi)置有散熱器，在所述殼體的內(nèi)部，設(shè)置有比所述散熱器靠上方的上方空間、 比所述散熱器靠下方的下方空間以及從所述殼體的下部連續(xù)到所述殼體的上部的上下連通空間，該上下連通空間中不存在所述散熱器，從所述下方空間一直到所述上下連通空間地配置有第一基板，安裝于該第一基板的第一發(fā)熱電子部件的熱被傳遞到所述散熱器，在所述上方空間配置有第二基板，安裝于該第二基板的第二發(fā)熱電子部件的熱被傳遞到所述散熱器，將所述第一基板與所述第二基板電連接的布線被配置成通過所述上下連通空間，高度比所述上方空間的高度和所述下方空間的高度高的電子部件以配置于所述上下連通空間的狀態(tài)安裝在所述第一基板。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的電力變換裝置，安裝于第一基板的第一發(fā)熱電子部件的熱被傳遞到散熱器，安裝于第二基板的第二發(fā)熱電子部件的熱被傳遞到散熱器，因此能夠提高冷卻效率。

另外，將第一基板和第二基板配置成從上下夾著散熱器，高度高的電子部件被配置于不存在散熱器的、上下方向的高度高的上下連通空間，因此能夠提供收納容積小的小型的電力變換裝置。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明所涉及的第一實施方式的電力變換裝置的電力變換控制單元的電路圖。

圖2是表示第一實施方式的電力變換裝置的內(nèi)部構(gòu)造的側(cè)視圖。

圖3是表示第一實施方式的電力變換裝置的內(nèi)部構(gòu)造的展開立體圖。

附圖標記說明

1：電力變換控制單元；2：交流輸入端子；3：交流電源；4：浪涌吸收電路；5：噪聲濾波器；6：涌流防止電路；7：電抗器；8：第一半導體器件；9：大容量電容器；10：第二半導體器件；11：變壓器；11a：初級繞組；11b：次級繞組；12：第一整流二極管；13：第二整流二極管；14：平滑電容器；15：噪聲濾波器；16：直流輸出端子；20：集成電路；21：第一電壓檢測電 路；22：第一電流檢測電路；23：第一驅(qū)動電路；24：第二電壓檢測電路；25：第二驅(qū)動電路；26：第二電流檢測電路；27：第三電壓檢測電路；28：第一控制電路；29：第二控制電路；30：電力變換裝置；31：殼體；32：散熱器；32a：冷卻上表面；32b：冷卻下表面；33：機殼；34：上部罩；35：下部罩；36a：流體供給口；36b：流體排出口；37：第一基板；38：第二基板；39：第三基板；40：半導體元件；40a：元件主體；40b：引出端子；41：半導體元件；41a：元件主體；41b：引出端子；42、43：布線；S1：下方空間；S2：上方空間；S3：上下連通空間。

具體實施方式

接著，參照附圖來說明本發(fā)明的第一實施方式。在下面的附圖的記載中，對相同或類似的部分標注相同或類似的標記。其中，應(yīng)該注意的是，附圖是示意性的，厚度與平面尺寸的關(guān)系、各層的厚度的比率等與實際不同。因而，應(yīng)該參酌下面的說明來判斷具體的厚度、尺寸。另外，在附圖相互之間也包括彼此的尺寸的關(guān)系、比率不同的部分，這是理所當然的。

另外，下面示出的第一實施方式用于例示用于使本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的裝置、方法，本發(fā)明的技術(shù)思想并不是將結(jié)構(gòu)部件的材質(zhì)、形狀、構(gòu)造、配置等特別指定為下述的材質(zhì)、形狀、構(gòu)造、配置等。本發(fā)明的技術(shù)思想能夠在權(quán)利要求書中記載的權(quán)利要求所規(guī)定的技術(shù)范圍內(nèi)追加各種變更。

下面，適當參照附圖來說明本發(fā)明的一個方式所涉及的電力變換裝置的一個實施方式。

圖1用于表示構(gòu)成被用作AC/DC轉(zhuǎn)換器的第一實施方式的電力變換裝置的電力變換控制單元1。

電力變換控制單元1的交流輸入端子2上連接有交流電源3。交流輸入端子2經(jīng)由浪涌吸收電路4、噪聲濾波器(noise filter)5、涌流防止電路6、電抗器7、第一半導體器件8、大容量電容器9以及第二半導體器件10而連接于變壓器11的初級繞組11a。

而且，變壓器11的次級繞組11b經(jīng)由第一整流二極管12、第二整流二極管13、平滑電容器14以及噪聲濾波器15而連接于直流輸出端子16。而且，在直流輸出端子16上連接有負載。

電源控制用的集成電路20具備：連接于涌流防止電路6與電抗器7之間的第一電壓檢測電路21；連接于電抗器7與第一半導體器件8之間的第一電流檢測電路22；連接于第一半導體器件8的第一驅(qū)動電路23；連接于第一半導體器件8與大容量電容器9之間的第二電壓檢測電路24；連接于第二半導體器件10的第二驅(qū)動電路25；連接于平滑電容器14與噪聲濾波器15之間的第二電流檢測電路26和第三電壓檢測電路27；對第一電壓檢測電路21、第一電流檢測電路22、第一驅(qū)動電路23及第二電壓檢測電路24進行控制的第一控制電路28；以及對第二驅(qū)動電路25、第二電流檢測電路26及第三電壓檢測電路27進行控制的第二控制電路29。

圖2用于表示第一實施方式的電力變換裝置30的內(nèi)部構(gòu)造。

電力變換裝置30在長方體形狀的殼體31的內(nèi)部配置有從長邊方向的一端延伸到長邊方向的另一端側(cè)的中途的散熱器(heat sink)32。

殼體31具備上部和下部開口的長方體形狀的機殼33、堵塞機殼33的上部開口部的上部罩34以及堵塞機殼的下部開口部的下部罩35。

散熱器32是通過將例如導熱率高的鋁、鋁合金壓鑄成形而形成的，形成為：與機殼33的長邊方向上的一個側(cè)壁33a連結(jié)并沿著朝向另一個側(cè)壁33b的方向延伸，在該散熱器32與另一個側(cè)壁33b之間設(shè)置有空間(后述的上下連通空間S3)。

散熱器32形成為上表面平坦(以下稱為冷卻上表面32a)，并且形成為增大上下連通空間S3側(cè)的上下方向上的尺寸，由此形成接近下部罩35的冷卻下表面32b。

而且，在散熱器32的內(nèi)部形成有使冷卻流體在散熱器32的內(nèi)部循環(huán)的流體循環(huán)路(未圖示)。而且，如圖3所示，在一個側(cè)壁33a上形成有向流體循環(huán)路供給冷卻流體的流體供給口36a，并且形成有將通過了流體循環(huán)路的冷卻 流體排出到外部的流體排出口36b。

如圖2所示，在殼體31的內(nèi)部設(shè)置有比散熱器32靠下方的下方空間S1、比散熱器32靠上方的上方空間S2以及前述的上下連通空間S3。上下連通空間S3中不存在散熱器32，上下連通空間S3從殼體31的內(nèi)部的下部連續(xù)到上部。

在這些上方空間S1、下方空間S2、上下連通空間S3中，配置有第一基板37～第三基板39，該第一基板37～第三基板39安裝有構(gòu)成電力變換控制單元1的前述的電子部件和集成電路20。

從下方空間S1一直到上下連通空間S3地配置有第一基板37。也如圖3所示，在該第一基板37上安裝有電力變換控制單元1的浪涌吸收電路4、噪聲濾波器5、涌流防止電路6、電抗器7、第一半導體器件8、大容量電容器9以及第二半導體器件10。

如圖2所示，第二基板38配置于上方空間S2。如圖3所示，在第二基板38上安裝有電力變換控制單元1的第一整流二極管12、第二整流二極管13、平滑電容器14以及噪聲濾波器15。

電力變換控制單元1的變壓器11以其下表面與散熱器32的冷卻上表面32a進行面接觸的狀態(tài)配置于上方空間S2。

安裝于第一基板37的第一半導體器件8和第二半導體器件10分別由兩個半導體元件40構(gòu)成。

半導體元件40由元件主體40a以及從元件主體40a向下方延伸并與第一基板37連接的多個引出端子40b構(gòu)成，元件主體40a以與散熱器32的冷卻下表面32b進行面接觸的狀態(tài)固定于該冷卻下表面32b。

安裝于第二基板38的第一整流二極管12和第二整流二極管13也分別由兩個半導體元件41構(gòu)成。

半導體元件41由元件主體41a以及從元件主體41a向上方延伸并與第二基板38連接的多個引出端子41b構(gòu)成，元件主體41a以與散熱器32的冷卻上表面32a進行面接觸的狀態(tài)固定于該冷卻上表面32a。

另外，關(guān)于大容量電容器9而言，高度比下方空間S1的高度和上方空間 S2的高度高的大容量電容器9以配置于上下連通空間S3的狀態(tài)安裝在第一基板37。

而且，將第一基板37與第二基板38電連接的布線42、43被配置成通過上下連通空間S3。

接著，說明第一實施方式的電力變換裝置30的動作、冷卻作用。

在電力變換裝置30中，當集成電路20向電力變換控制單元1輸入控制信號時，輸入到交流輸入端子2的商用電力通過電力變換控制單元1從交流被變換為直流，作為直流電力而從直流輸出端子16輸出。此時，電力變換控制單元1的第一半導體器件8和第二半導體器件10、變壓器11、第一整流二極管12和第二整流二極管13發(fā)熱。

當從殼體31的流體供給口36a供給的冷卻流體通過流體循環(huán)路后從流體排出口36b排出時，與散熱器32的冷卻上表面32a抵接的變壓器11的熱被傳遞到散熱器32從而逐漸散發(fā)。

另外，構(gòu)成第一半導體器件8和第二半導體器件10的半導體元件40的元件主體40a以與散熱器32的冷卻下表面32b進行面接觸的狀態(tài)固定于該冷卻下表面32b，因此第一半導體器件8和第二半導體器件10所產(chǎn)生的熱也被傳遞到散熱器32從而逐漸散發(fā)。

并且，構(gòu)成第一整流二極管12和第二整流二極管13的半導體元件41的元件主體41a以與散熱器32的冷卻上表面32a進行面接觸的狀態(tài)固定于該冷卻上表面32a，因此第一整流二極管12和第二整流二極管13所產(chǎn)生的熱也被傳遞到散熱器32從而逐漸散發(fā)。

此外，本發(fā)明所涉及的第一發(fā)熱電子部件對應(yīng)于半導體元件40，本發(fā)明所涉及的第一元件主體對應(yīng)于元件主體40a，本發(fā)明所涉及的第一引出端子對應(yīng)于引出端子40b，本發(fā)明所涉及的第二發(fā)熱電子部件對應(yīng)于半導體元件41，本發(fā)明所涉及的第二元件主體對應(yīng)于元件主體41a，本發(fā)明所涉及的第二引出端子對應(yīng)于引出端子41b，本發(fā)明所涉及的高度高的電子部件對應(yīng)于大容量電容器9。

接著，說明第一實施方式的效果。

在第一實施方式的電力變換裝置30中，當從交流變換為直流時，第一半導體器件8和第二半導體器件10、變壓器11、第一整流二極管12和第二整流二極管13發(fā)熱。變壓器11、構(gòu)成第一整流二極管12和第二整流二極管13的半導體元件41的元件主體41a以與散熱器32的冷卻上表面32a進行面接觸的狀態(tài)固定于該冷卻上表面32a，構(gòu)成第一半導體器件8和第二半導體器件10的半導體元件40的元件主體40a以與散熱器32的冷卻下表面32b進行面接觸的狀態(tài)固定于該冷卻下表面32b，因此第一半導體器件8和第二半導體器件10、變壓器11、第一整流二極管12和第二整流二極管13的熱可靠地被逐漸散發(fā)到散熱器32，能夠充分提高冷卻效率。

另外，構(gòu)成電力變換控制單元1的第一基板37、第二基板38被配置成從上下夾著散熱器32，高度高的大容量電容器9被配置于不存在散熱器32的、上下方向的高度高的上下連通空間S3，因此能夠提供減小電力變換控制單元1的收納容積而緊湊的電力變換裝置30。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)電力變換裝置30的小型化。

另外，通過將散熱器32的冷卻下表面32b形成為接近下部罩35，冷卻下表面32b與第一基板37相接近。通過冷卻下表面32b與第一基板37相接近，元件主體40a與冷卻下表面32b進行面接觸的半導體元件40無需延長引出端子40b的長度，從而能夠削減部件成本。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)電力變換裝置30的制造成本的降低。

另外，將第一基板37與第二基板38電連接的布線42、43是利用上下連通空間S3而連接的，不需要專用于將第一基板37與第二基板38連接的連接器構(gòu)造等，因此能夠進一步實現(xiàn)制造成本的降低。