功率转换装置及电源装置制造方法及图纸

在以高频驱动开关元件的情况下，因布线的电感而产生浪涌电压。如果提高元件的耐压，则由于元件的功耗增加等而导致功率损耗增加。本发明专利技术提供功率转换装置，其包括：成对的第1电源端子和第2电源端子；成对的第3电源端子和第4电源端子；依次连接在第1电源端子和第4电源端子之间的第1～第n开关；依次连接在第1电源端子和第3电源端子之间的第1～第n整流元件；及分别物理地配置且电连接在位于第N开关与第(N+1)开关之间的第N端子、和位于第N整流元件与第(N+1)整流元件之间的第N端子之间的第1～第(n‑1)电容器；第1～第n开关的每一个和第1～第n整流元件的每一个物理地并排配置。

【技术实现步骤摘要】
功率转换装置及电源装置
本专利技术涉及一种功率转换装置及电源装置。
技术介绍
以往，在升压斩波器等功率转换装置中，通过驱动开关元件来进行功率转换(例如，参照专利文献1)。专利文献1：日本专利特开2013-192383号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在以高频驱动开关元件的情况下，因布线的电感而产生浪涌电压。如果为此而提高元件的耐压，则由于元件的功耗增加等而导致功率损耗增加。解决技术问题的技术方案为了解决上述问题，本专利技术的第1方式中提供功率转换装置。功率转换装置可以包括相互成对的第1电源端子和第2电源端子。功率转换装置可以包括相互成对的第3电源端子和第4电源端子。功率转换装置可以包括第1至第n开关(n是2以上的整数)，该第1至第n开关依次以电气以及物理方式串联连接在第1电源端子和第4电源端子之间。功率转换装置可以包括第1至第n整流元件，该第1至第n整流元件依次以电气以及物理方式串联连接在第1电源端子和第3电源端子之间。功率转换装置可以包括第1至第(n-1)电容器，该第1至第(n-1)电容器分别物理地配置在位于第N开关(N是1≤N≤n-1的各整数)与第(N+1)开关之间的第N开关侧端子、和位于第N整流元件与第(N+1)整流元件之间的第N整流元件侧端子之间，且电连接在第N开关侧端子和第N整流元件侧端子之间。第1至第n开关的每一个和第1至第n整流元件的每一个可以物理地并排配置。第1至第n开关和第1至第n整流元件可以配置在物理平行的2条直线上。各电容器可以配置为与2条直线物理地正交。第1至第n开关可以内置于至少一个开关模块。第1至第n整流元件可以内置于至少一个整流元件模块。各开关模块中，各开关侧端子可以露出。各整流元件模块中，各整流元件侧端子可以露出。各电容器安装于至少一个开关模块中的任意一个以及至少一个整流元件模块中的任意一个。各整流元件可以是二极管。功率转换装置可以还包括第n电容器，该第n电容器物理地配置在位于第n开关和第4电源端子之间的第n开关侧端子、与位于第n整流元件和第3电源端子之间的第n整流元件侧端子之间，且电连接在第n开关侧端子和第n整流元件侧端子之间。功率转换装置可以还包括电感器，该电感器在第1至第n开关中的任意一个开关接通的情况下通过流过其中的电流积蓄能量，在该开关截止的情况下将能量作为电流释放。第1电源端子和第2电源端子可以是电源输入端子。第3电源端子和第4电源端子可以是电源输出端子。功率转换装置可以是升压斩波器。第1电源端子和第2电源端子可以是电源输出端子。第3电源端子和第4电源端子可以是电源输入端子。功率转换装置可以是降压斩波器。各整流元件可以是开关。第1电源端子和第2电源端子可以是电源输出端子。第3电源端子和第4电源端子可以是电源输入端子。功率转换装置可以是逆变器。在本专利技术的第2方式中提供电源装置。电源装置可以包括第1方式的彼此并联连接的多个功率转换装置。电源装置可以包括电源，该电源与第1电源端子及第2电源端子、第3电源端子及第4电源端子中的任意一方连接。第1至第n开关以及第1至第n整流元件的至少一个可以包含宽带隙半导体。另外，上述专利技术的概要并没有列举出本专利技术的全部必要特征。另外，这些特征组的子组合也能够成为专利技术。附图说明图1示出本实施方式所涉及的电源装置1。图2示出功率转换装置2的动作。图3示出功率转换装置2中的元件的物理配置。图4示出功率转换装置2的外观结构。图5示出变形例(1)所涉及的电源装置1A。图6示出变形例(2)所涉及的电源装置1B。图7示出功率转换装置2B中的元件的物理配置。图8示出功率转换装置2B的外观结构。图9示出变形例(3)所涉及的电源装置1C。具体实施方式以下，通过专利技术的实施方式对本专利技术进行说明，但以下的实施方式并不限定权利要求书所涉及的专利技术。另外，实施方式中说明的特征的全部组合并不一定是专利技术的解决方案所必须的。[1.电源装置]图1示出本实施方式所涉及的电源装置1。电源装置1具备电源10和功率转换装置2。另外，图中粗体的斜字体所示的「E」及「E/2」等表示各点处的电位。电源10是直流电的电压源，在本实施方式中，作为一例，能够提供Vin(V)的电压。例如，电源10可以是通过包含整流二极管和电容器的整流电路将商用频率(例如50Hz或60Hz)的交流电整流为直流电并进行提供的电路。[1-1.功率转换装置2]功率转换装置2在本实施方式中作为一例是所谓的3电平的升压斩波器，将从电源10提供的电压Vin以3个阶段进行升压并提供给负载(未图示)。功率转换装置2具有第1正侧电源端子P1和第1负侧电源端子N1、第2正侧电源端子P2和第2负侧电源端子N2、电感器L、n个二极管D(也称为二极管D1～Dn)、n个开关Q(也称为开关Q1～Qn)、以及n个电容器C(也称为电容器C1～Cn)。另外，下标“1”、…“n”表示元件的编号。另外，“n”是2以上的整数，在本实施方式中作为一例是“2”。第1正侧电源端子P1和第1负侧电源端子N1是第1电源端子和第2电源端子的一例，并且彼此成对。第1正侧电源端子P1和第1负侧电源端子N1在本实施方式中作为一例是电源输入端子，与电源10的正侧端子和负侧端子连接。第2正侧电源端子P2和第2负侧电源端子N2是第3电源端子和第4电源端子的一例，并且彼此成对。第2正侧电源端子P2以及第2负侧电源端子N2在本实施方式中作为一例是电源输出端子，并与未图示的负载的两端连接。第2正侧电源端子P2以及第2负侧电源端子N2能够输出比Vin(V)高的E(V)(作为一例，当Vin为565V时为710V)的电压。电感器L在开关Q1、Q2中的任意一个开关导通的情况下通过流过其中的电流积蓄能量，在该开关截止的情况下将能量作为电流释放。由此，电源10的电压Vin被升压并被适当地释放。另外，在本实施方式中作为一例，电感器L连接在第1正侧电源端子P1与二极管D1～Dn和开关Q1～Qn之间的节点U之间，但是也可以连接在第1负侧电源端子N1与开关Qn之间等其他位置。二极管D1～Dn(在本实施方式中作为一例为二极管D1～D2)分别是整流元件的一例。二极管D1～Dn依次串联地电连接在第1正侧电源端子P1与第2正侧电源端子P2之间(在本实施方式中作为一例为节点U与第2正侧电源端子P2之间)，作为防逆流二极管发挥功能。各二极管D可包含宽带隙半导体。例如，各二极管D包含SiC、GaN、金刚石、AlN或ZnO中的任一种，可以包含带隙比硅半导体大的(宽的)半导体。此处，整流元件侧端子T(D)N可以位于二极管DN(其中N是1≤N≤n的各整数，在本实施方式中作为一例是1、2的各整数)与二极管DN+1或第2正侧电源端子P2之间。例如，可以设为整流元件侧端子T(D)1位于二极管D1与二极管D2之间，整流元件侧端子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：/n相互成对的第1电源端子和第2电源端子；/n相互成对的第3电源端子和第4电源端子；/n第1至第n开关(n是2以上的整数)，该第1至第n开关依次以电气以及物理方式串联连接在所述第1电源端子和所述第4电源端子之间；/n第1至第n整流元件，该第1至第n整流元件依次以电气以及物理方式串联连接在所述第1电源端子和所述第3电源端子之间；及/n第1至第(n-1)电容器，该第1至第(n-1)电容器分别物理地配置在位于第N开关(N是1≤N≤n-1的各整数)与第(N+1)开关之间的第N开关侧端子、和位于第N整流元件与第(N+1)整流元件之间的第N整流元件侧端子之间，且电连接在所述第N开关侧端子和所述第N整流元件侧端子之间，/n所述第1至第n开关的每一个和所述第1至第n整流元件的每一个物理地并排配置。/n

【技术特征摘要】
20190404 JP 2019-0720311.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
相互成对的第1电源端子和第2电源端子；
相互成对的第3电源端子和第4电源端子；
第1至第n开关(n是2以上的整数)，该第1至第n开关依次以电气以及物理方式串联连接在所述第1电源端子和所述第4电源端子之间；
第1至第n整流元件，该第1至第n整流元件依次以电气以及物理方式串联连接在所述第1电源端子和所述第3电源端子之间；及
第1至第(n-1)电容器，该第1至第(n-1)电容器分别物理地配置在位于第N开关(N是1≤N≤n-1的各整数)与第(N+1)开关之间的第N开关侧端子、和位于第N整流元件与第(N+1)整流元件之间的第N整流元件侧端子之间，且电连接在所述第N开关侧端子和所述第N整流元件侧端子之间，
所述第1至第n开关的每一个和所述第1至第n整流元件的每一个物理地并排配置。


2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述第1至第n开关和所述第1至第n整流元件配置在物理平行的2条直线上，
各电容器配置为与所述2条直线物理地正交。


3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，
所述第1至第n开关内置于至少一个开关模块，
所述第1至第n整流元件内置于至少一个整流元件模块。


4.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，
在各开关模块中，各开关侧端子露出，并且在各整流元件模块中，各整流元件侧端子露出，
各电容器安装于至少一个所述开关模块中的任意一个以及至少一个所述整流元件模块中的任意一个。


5.如权利要求1至4中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
各整流元件是二极管。


6.如权利要求5所述的功率转换装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田悟，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP