电子装置制造方法

电子装置制造方法
【专利摘要】本发明提供具有滤波电路、能够输出充分降噪后的电压的电子装置，其中滤波电路能够抑制来自电路基板的在空间中传播的电磁噪声的影响，降低寄生电感。为了解决上述问题，本发明的电子装置包括：壳体(101)；设置在壳体内的电路基板(132)；输出端子(122)，其贯通设于壳体的贯通孔，将电路基板的输出向外部输出，由具有滤波电容器(142a)的滤波单元(142)、输出端子、壳体、连接它们的布线(142b、142c)所构成的环路，采用通过将连接到壳体的布线(142c)连接到靠近输出端子的位置来缩短环路的结构。此外，在滤波单元与电路基板之间设置有屏蔽部(102)。
【专利说明】电子装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及进行电力转换等的电子装置中的噪声滤波器。
【背景技术】
[0002]电动车或混合动力车安装有用于通过动力驱动用的高压蓄电池来驱动电动机的逆变装置和用于使车辆的灯或收音机等辅助设备工作的低压蓄电池。在这样的车辆中，安装有进行电力转换的DCDC转换器(电力转换装置)，进行从高压蓄电池到低压蓄电池的电力转换或者从低压蓄电池到高压蓄电池的电力转换。
[0003]电力转换装置中，以降低混入到配置在电力转换装置外的电器等的噪声为目的之一，在电力转换电路的输入侧连接有输入滤波电路，在电力转换电路的输出侧连接有输出滤波电路等滤波电路(例如参考专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特愿2004-368388号公报
【发明内容】

[0007]发明要解决的课题
[0008]在连接到电力转换装置的输入滤波电路和输出滤波电路中有如下担忧:滤波电路的寄生电感增大，并且从电力转换电路发射出的、在空间传播的噪声和因流过壳体的涡电流而产生的电磁噪声在滤波电路中重叠，因电磁感应作用而使滤波性能降低。
[0009]本发明为了解决上述问题而完成，其目的为提供降低从电路发射出的噪声的重叠、确保滤波器的降噪效果的电子装置。
[0010]用于解决课题的方案
[0011]为了解决上述问题，本发明采用权利要求书所记载的结构。举其一例为，本发明的一种电子装置，包括:壳体；设置在壳体内的电路基板；和外部端子，其贯通设于壳体的贯通孔，将电路基板的输出向外部输出或从外部对电路基板进行输入，构成由具有滤波电容器的滤波单元、外部端子、壳体、连接它们的布线所构成的环路，采用通过将连接到壳体的布线连接到靠近外部端子的位置来缩短环路的结构。
[0012]发明效果
[0013]根据本发明，能够抑制来自电路基板的噪声在滤波单元等中空间耦合，确保滤波器的降噪效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是本发明的实施例的D⑶C转换装置的外观立体图。
[0015]图2是表示本发明的实施例的DCDC转换装置的电路结构的图。
[0016]图3是表示本发明的实施例的D⑶C转换装置中的部件配置的分解图。[0017]图4是表示本发明的实施例的D⑶C转换装置的壳体内的部件配置的立体图。
[0018]图5是表示本发明的实施例的DCDC转换装置的壳体内的部件配置和滤波电路的外观的立体图，其中滤波电路由将升压电路基板的输出向外部输出的输出母线和输出端子、铁氧体和电容器基板所构成。
[0019]图6是表示本发明的实施例的升压电路部的部件配置的图。
[0020]图7是表示本发明的实施例的输出滤波器的部件配置的立体图。
[0021]图8是表示本发明的实施例的输出滤波器的部件配置的立体图。
[0022]图9是表示本发明的实施例的输出滤波器与输出端子的连接的截面图。
[0023]图10是表示本发明的其它实施例的输出滤波器与输出端子122的连接的截面图。
【具体实施方式】
[0024]以下，参照【专利附图】

【附图说明】用于实施本发明的方式。
[0025]图1是表示D⑶C转换装置100的外观的立体图。该D⑶C转换装置适用于电动车等，为进行从高压蓄电池到低压蓄电池的电力转换或者从低压蓄电池到高压蓄电池的电力转换的装置。
[0026]对该D⑶C转换装置100进行说明。图2是表示D⑶C转换装置100的电路结构的图。如图2所示，本实施方式的D⑶C转换装置100中对应双向ECDC。因此，降压电路、升压电路不采用二极管整流，而采用同步整流的结构。此外，为了在HV(High Voltage:高电压)/LV(Low Voltage:低电压)转换中为高输出，采用连接开关元件的大电流部件，实现平滑电抗器的大型化。
[0027]具体地，令HV侧和LV侧均为利用具有恢复二极管的MOSFET的H桥型同步整流开关电路结构(Hl?H4)。作为开关控制，使用LC串联共振电路(Cr、Lr)以闻开关频率(IOOkHz)进行零交叉开关(Zero Cross Switching),提高转换效率，降低热损耗。进一步地，设置有源箝位电路，降低降压动作时的循环电流导致的损耗，并通过抑制开关时的浪涌电压的产生，降低开关元件的耐压，通过实现电路部件的低耐压化来使装置小型化。
[0028]而且,为了确保LV侧的高输出，采用全波整流的倍流(current doubler)方式。并且，对于高输出化，通过使多个开关元件并联同时工作来确保高输出化。在图2的例子中将开关元件四元件SWAl?SWA4、SffBl?SWB4并联。此外，通过以具有对称性的方式并联配置两路开关元件和作为平滑电抗器的小型电抗器(L1、L2)，实现高输出化。这样，通过配置两路小型电抗器，与配置一个大型电抗器的情况相比，能够实现DCDC转换装置整体的小型化。
[0029]图3、4和5为说明D⑶C转换装置100中的部件配置的图。图3是D⑶C转换装置100分解立体图。
[0030]如图3所示，D⑶C转换装置100的电路部件收纳在金属制(例如压铸铝制)壳体101内。通过螺栓在壳体101的开口部上固定壳盖111。壳体101内的底面部分载置有安装主变压器133、电感元件134、开关元件Hl?H4的降压电路部131、安装有开关元件136的升压电路部132等。
[0031]此外，为了说明与图2的电路图的对应，分别地，主变压器133对应变压器Tr，电感元件134对应倍流器的电感器L1、L2，开关元件136对应开关元件SWAl?SWA4、SWB1?SWB4。升压电路部132中也安装有图2的开关元件S1、S2等。
[0032]开关元件Hl?H4设于降压电路部131内。开关元件Hl?H4安装在形成有布线图案的金属基板139上，金属基板的背面侧与壳体底面紧密接触地固定。安装有开关元件136的升压电路部132也同样地由金属基板构成。
[0033]控制电路基板130安装有控制电路，控制设于升压电路部132和降压电路部131中的开关元件。控制电路基板130被固定在金属制底板137上。基底板137由从壳体101的底面部向上方突出的多个支承部IOla固定。由此，控制电路基板130隔着基底板137被配置在设于壳体底面部的发热部件(主变压器133、电感元件134等)的上方。
[0034]由于基底板137由金属形成，将控制电路基板130产生的热传递到支承部IOla和壳体101。此外，基底板137起到屏蔽设于壳体底面部的发热部件的辐射热的屏蔽部件的功能，同时通过使用铜材料等，起到屏蔽来自开关元件的开关发射噪声的屏蔽作用。
[0035]图4是表示ECDC转换装置100中的升压电路部132的部件配置和壳体(case) 101外观的立体图，图5是表示D⑶C转换装置100中的升压电路部132的部件配置和LC滤波电路的外观的立体图，其中LC滤波电路由将升压电路部132的输出向外部输出的输出母线121、输出端子122、铁氧体磁芯141和输出滤波器142所构成，图6是升压电路部132的俯视图。
[0036]铁氧体磁芯141和输出滤波器142构成用于降低D⑶C转换装置100的输出噪声而设置的LC滤波电路，与升压电路部132的基板上安装的平滑电容器138 —起构成π型LC滤波电路。此外，由于电路结构以降低输出噪声为目的，因此并不限定于π型LC滤波电路。输出端子122在进行从HV侧到LV侧的电力转换时起到输出端子的作用，而在进行从LV侧到HV侧的电力转换装置时起到输入端子的作用。本实施例的转换器中可进行HV侧与LV侧的双向电力转换，但也存在仅进行单向电力转换的转换器。
[0037]LC滤波电路与升压电路部132之间形成有与壳体101 —体地形成的屏蔽壁102，输出母线121绕过该屏蔽壁102，电连接升压电路部132、铁氧体磁芯141、输出滤波器142和输出端子122。如图5所示，通过该屏蔽壁102，即使LC滤波电路与降压电路部131和升压电路部132在壳体101同一壳体内，也能够防止降压电路部131和升压电路部132的开关元件导致的开关发射噪声在LC滤波电路中重叠，防止滤波器的降噪效果消失，不需要为LC滤波电路准备另外的壳体。
[0038]只要至少将利用LC滤波电路去除噪声后的电流所流出的输出端子122通过屏蔽壁102与升压电路部132等隔离，即可实现屏蔽效果，但优选也对输出滤波器142和铁氧体磁芯141通过屏蔽壁102进行屏蔽，这样输出端子122附近屏蔽的距离变长，提高屏蔽效果。此外，本实施例中，平滑电容器138位于从升压电路部132到输出端子122的线路分支的位置，即使进行屏蔽其效果也较小，并且由于设置在升压电路部122的基板上，因此不作为利用屏蔽壁102进行屏蔽的对象。
[0039]此外，为了填充屏蔽壁102与壳盖111的间隙，可利用导电性的屏蔽材料进一步地提闻屏蔽效果。
[0040]此外，屏蔽壁102可与基底板137 —体地形成。此时，由于基底板137通过螺钉(未图示)与壳体101固定，螺钉的位置是基底板137中电位最稳定的位置。因此，从基底板137形成屏蔽壁102时优选将螺孔设置在屏蔽壁102附近。[0041]此外，屏蔽壁102优选从壳体101与基底板137两者形成。通过交错地设置壳体102的屏蔽壁和基底板107的屏蔽壁，能够使作为噪声源的降压电路部131和升压电路部132与LC滤波电路的距离变远，减少所混入的噪声，提高屏蔽效果。
[0042]此外，如图4所示，本实施方式中具有贯通设于壳体101的贯通孔103并将升压电路部132的输出向外部输出的输出端子122。在贯通孔103的周围，以覆盖输出端子的方式形成有突出部104，壳体变厚。由此，即使在滤波电路到贯通孔103之间噪声发生空间重叠，也能够防止其泄漏到外部。
[0043]此外，如图4、5、6所示，在升压电路部132的中心设有GND套筒(Boss) 105和GND套筒设置孔105a。由此，配置在两个电压转换用电感元件134到平滑电容器138之间的、升压电路部132的基板上的母线123能够对称地配置，由于能够使母线123的寄生电感的值相等，能够降低损耗。
[0044]此外，由于汽车底盘一般地为汽车中最大的导体，D⑶C转换器中连接到底盘的壳体101也是电位最稳定的。因此，平滑电容器138 —端连接到GND (接地)，通过在其附近设置GND套筒105，能够减少平滑电容器138与GND之间的寄生电感。由此，能够确保平滑电容器138的降噪效果。
[0045]此外，通过邻接平滑电容器138设置GND套筒105，连接平滑电容器138与GND套筒105的GND母线124不需要与母线123平行地设置。因此，能够防止来自母线123的开关噪声与GND母排124电磁耦合，因此能够防止壳体101的电位波动，能够降低DCDC转换装置100的噪声电平。
[0046]图7和图8是表示输出电容器142的外观的立体图。滤波器基板142d上安装有陶瓷电容器142a，配备用于电连接电容器142a与输出端子122的滤波器输出母线142b、电连接电容器142a与壳体101的GND母线142c和将滤波器基板142d机械地固定在壳体101上的安装件142e。
[0047]图9为表示电容器基板142与输出端子122的连接的截面图。此外，图的箭头表示流过滤波电路的噪声电流的流向。
[0048]如图9所示，滤波器输出母线142b与GND母线142c以相互靠近并相对置的方式配置。由此，能够使滤波器输出母线142b、滤波器基板142和GND母线142c所形成的环路面积减小，能够减少来自降压电路部131和升压电路部132的开关噪声的重叠。
[0049]如图9所示，输出端子122与滤波器基板142d的连接通过滤波器输出母线142b和GND母线142c连接。此外，由于输出端子122和与输出端子122相连接的滤波器输出母线142b被固定在壳体101上，通过隔着母线142b紧固大螺钉144，使输出端子上部122a固定在被固定在壳体101上的输出端子下部122b上，由此将输出端子122和滤波器输出母线隔着绝缘体143固定在突出部104上。由于来自DCDC转换装置的大电流输出，大螺钉144的直径相比将升压电路部等固定在壳体的螺钉更大。因该大螺钉而产生力矩，母线能够承受该力矩。
[0050]为了确保电容器142a的性能,需要一定程度的大小,而且可使用多个电容器。此夕卜，端子在两侧的电容器较多。在使用这种电容器来连接输出端子122和壳体101的情况下，与壳体的连接位置容易成为远离输出端子的位置，输出端子、电容器、壳体和布线构成的环路的面积增大。于是滤波电路的寄生电感增大，并且从电力转换电路向滤波电路发出的在空间传播的噪声和流过壳体的涡电流导致产生的电磁噪声产生重叠,有因电磁感应作用而使滤波性能降低的担忧。
[0051]在本实施例中，通过使GND母线142c与壳体101的连接位置位于比电容器142a或基板142d更靠近输出端子122的位置，使得环路变小，降低寄生电感和电磁感应作用，能够确保滤波性能。在此，靠近输出端子122的位置是指在空间中离输出端子122任一部分的最短距离小的位置。
[0052]此外，通过使滤波器输出母线142b和GND母线142c相对置地配置，由于流过滤波电路的噪声电流相反地流动，在滤波器输出母线和GND母线之间形成U形电流。因此，滤波器输出母线周围产生的磁通与GND母线周围产生的磁通相互抵消，能够实现寄生电感的降低。
[0053]并且，如图9所示，滤波器输出母线142b和GND母线142c与滤波器基板142d的连接位置为同侧连接。由此，直到与基板连接之前，母线之间相对地安装。因此，能够防止噪声重叠和电感增加。
[0054]此外，滤波器基板142d由两层构成，对于从电容器142a连接到滤波器输出母线142b的输出侧与连接到GND母线142c的GND侦彳，基板的内层布线也相对地安装。由此，对于滤波器基板142d的基板布线图案的寄生电感也能够防止其增加。
[0055]此外，滤波器基板142d也可不为两层，可使用更多层的基板。通过使用多层基板，由于层间距离变短，能够使输出侧与GND侧的耦合变强，能够进一步地防止寄生电感的增加。
[0056]输出滤波器的基板142d以其平面方向沿着输出端子122的长边方向的方式配置。这是因为使基板142d朝向与升压电路部132等基板不同的方向配置可节约空间。特别地，如本实施例中以沿着输出端子122的方式与升压电路部132等基板垂直地配置。
[0057]在壳体101具有向内侧突出的突出部104的情况下，GND母线142c可连接到突出部104的上表面。由于突出部104具有输出端子122通过的贯通孔103，因此能够连接到靠近输出端子122的位置，并且适合于如图9所示的基板142d纵向配置。
[0058]此外，如图9所示，基底板137上除了形成在输出滤波器142与升压电路部32之间的屏蔽壁102之外，为了分离输出滤波器142与输出端子122以及输出母线121，还形成有屏蔽壁137a。由此，能够不必为输出滤波器142准备另外的壳体，形成近乎位于与降压电路部131及升压电路部132不同的室的结构，因此能够降低滤波器基板142d上的噪声重叠，能够从DCDC转换装置输出被充分降噪的电压。
[0059](其它实施例)
[0060]本发明的DCDC转换装置可变形为各种实施方式。例如如图10所示，滤波器基板142d可根据壳体的空间相对于壳体底面平行地安装。此时，GND母线142d与壳体101的连接部相比电容器142a更靠近输出端子122，也缩短了环路。
[0061]此外，滤波器基板142d与输出端子122的连接可不经过滤波器输出母线142b和GND母线142c而直接连接。可降低滤波器输出母线和GND母线带来的电感，能够安装滤波器基板142d。
[0062]此外，也可在基板上不安装陶瓷电容器，而使用与母线一体化的薄膜电容器。通过使滤波器输出母线与GND母线相对并且与薄膜电容器一体化地安装，能够防止噪声重叠，也防止电感增加，能够获得与使用陶瓷电容器时相同的效果。
[0063]此外，在D⑶C转换装置的输出较小、滤波器基板142d可承受输出的大螺钉的力矩的情况下，由于能够使输出端子与电容器基板142—体化,安装时可省去滤波器输出母线142b 和 GND 母线 142c。
[0064]通过省略母线，能够进一步地降低寄生电感。
[0065]此外，以上的说明为一个例子，在对发明进行解释时，对于上述实施方式的记载事项与权利要求书的范围的记载事项的对应关系并无任何限定或限制。例如，上述实施方式中，利用D⑶C转换器的LV侧进行说明，但也可适用于HV侧。此外，以安装在PHEV或EV等汽车上的电力转换装置为例进行说明，但本发明并不限定于此，也能够应用于建筑机械等和铁道的车辆所用的电力转换装置，并且也能够应用于电力转换装置之外的电子装置。
[0066]附图标记说明
[0067]100:DCDC转换装置、101:壳体、102:屏蔽壁、103:贯通孔、104:突出部、105 =GND套筒、105a:GND套筒设置孔、111:顶盖、121:输出母线、122:输出端子、123:母线、124 =GND母线、130:控制电路基板、131:降压电路部、132:升压电路部、133:主变压器、134:电压转换用电感元件、135:功率半导体模块、136 (Hl?H4):开关元件、137:基底板、137a:屏蔽壁、141:铁氧体磁芯、142:输出滤波器、142a:陶瓷电容器、142b:滤波器输出母线、142c:GND母线、142d:输出滤波器基板、143:绝缘体、144:大螺钉。
【权利要求】
1.一种电子装置，包括: 壳体； 设置在所述壳体内的电路基板；和 外部端子，其贯通设于所述壳体的贯通孔，用于将所述电路基板的输出向外部输出或从外部对所述电路基板进行输入， 所述电子装置的特征在于，包括: 具有滤波电容器的滤波单元； 第一布线，其连接所述外部端子与所述滤波单元；和 第二布线，其在比所述滤波单元更靠近所述外部端子的位置与所述壳体连接，且连接所述壳体与所述滤波单元。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于: 所述第一布线和所述第二布线至少一部分相对置地配置。
3.如权利要求1或2所述的电子装置，其特征在于: 所述滤波单元包括:具有布线的基板和安装在该基板上且与所述布线电连接的滤波电容器， 在所述基板的面方向上，所 述第一布线和所述第二布线相对于所述滤波电容器在相同侧与所述基板的布线连接。
4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于: 所述第一布线和所述第二布线的一部分以与所述基板的布线相对置的方式布线。
5.如权利要求3或4所述的电子装置，其特征在于: 所述基板的布线中，连接所述滤波电容器与所述第一布线的布线和连接所述滤波电容器与所述第二布线的布线相对置地设置。
6.如权利要求3至5中任一项所述的电子装置，其特征在于: 所述电路基板的表面与所述滤波单元的基板的表面朝向不同的方向。
7.一种电子装置，包括: 壳体； 设置在所述壳体内的电路基板；和 外部端子，其贯通设于所述壳体的贯通孔，用于将所述电路基板的输出向外部输出或从外部对所述电路基板进行输入， 所述电子装置的特征在于，包括: 具有电容器的滤波单元； 第一布线，其连接所述外部端子与所述滤波单元；和 第二布线，其连接所述壳体与所述滤波单元， 所述贯通孔周围的壳体形成有从所 述壳体的设置所述电路基板的面朝向所述壳体内部侧突出的突出部，所述第二布线与该突出部连接。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电子装置，其特征在于: 所述第一布线为滤波器输出母线，所述第二布线为GND母线。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电子装置，其特征在于: 在所述滤波单元与所述电路基板之间设置有屏蔽单元。
10.如权利要求1至9中任一项所述的电子装置，其特征在于: 所述外部端子被螺钉固定于所述壳体，该螺钉的直径大于将所述电路基板固定在壳体的螺钉的直径，所述第一布线和所述第二布线为母线。
11.如权利要求1至10中任一项所述的电子装置，其特征在于: 所述电路基板具有对电力进行转换的电力转换电路。
12.一种电子装置，包括: 壳体； 电路基板； 外部端子，其贯通设于所述壳体的贯通孔，用于将所述电路基板的输出向外部输出或从外部对所述电路基板进行输入；和 滤波单元，其具有滤波电容器，并与所述外部端子和GND连接， 所述电子装置的特征在于: 所述电路基板和所述滤波单元设于所述壳体内， 并且该电子装置具有: 屏蔽单元， 其设于所述电路基板与所述外部端子和所述滤波单元之间，用于屏蔽电磁波；和 布线，其绕过所述屏蔽单元，电连接所述电路基板与所述外部端子和所述滤波单元。
13.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于: 所述电路基板为对电力进行转换的电力转换基板。
14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于: 所述电力转换基板具有开关元件和二极管。
15.如权利要求12至14中任一项所述的电子装置，其特征在于: 所述布线上具有铁氧体磁芯， 所述屏蔽单元设置在所述铁氧体磁芯与所述电路基板之间。
16.如权利要求15所述的电子装置，其特征在于: 所述电路基板上具有与GND连接的平滑电容器， 所述平滑电容器、所述铁氧体磁芯和所述滤波单元构成η型LC滤波器。
17.如权利要求12至16中任一项所述的电子装置，其特征在于: 所述屏蔽单元为与所述壳体一体地形成的屏蔽壁。
18.如权利要求12至17中任一项所述的电子装置，其特征在于: 具有基底板， 所述电路基板和所述外部端子设于所述壳体与所述基底板之间， 所述屏蔽单元为与所述基底板一体地形成的屏蔽壁。
19.如权利要求12至18中任一项所述的电子装置，其特征在于:所述外部端子与所述滤波单元之间设有屏蔽单元。
【文档编号】B60L3/00GK103891116SQ201280052074
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月26日 优先权日:2011年10月31日
【发明者】福增圭辅, 难波明博, 篠原秀则 申请人:日立汽车系统株式会社