DE102013203498A1 - Power converter e.g. multi-phase converter, comprises a circuit carrier having a busbar, on which the electronic circuit portions are arranged - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Leistungswandler (30), der einen ersten Schaltungsträger (36), in dem ein Hochstrombereich implementiert ist, und einen zweiten Schaltungsträger (41), in dem ein Logikteil implementiert ist, umfasst, wobei der erste Schaltungsträger (4, 36) eine Sammelschiene (6, 38) umfasst, auf der elektronische Schaltungsteile angeordnet sind.The invention relates to a power converter (30) comprising a first circuit carrier (36) in which a high-current region is implemented, and a second circuit carrier (41) in which a logic part is implemented, wherein the first circuit carrier (4, 36) a bus bar (6, 38), on which electronic circuit parts are arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Leistungswandler.The invention relates to a power converter.
Stand der TechnikState of the art
Ein Leistungswandler, der auch als Gleichspannungswandler oder DC/DC-Wandler bezeichnet werden kann, ist dazu ausgebildet, eine Gleichspannung am Eingang in eine Gleichspannung mit anderem Spannungsniveau umzuwandeln. Ein derartiger Leistungswandler kann auch als Multiphasenwandler ausgebildet sein.A power converter, which may also be referred to as a DC-DC converter or DC / DC converter, is designed to convert a DC voltage at the input into a DC voltage with a different voltage level. Such a power converter can also be designed as a multi-phase converter.
Ein aus der Druckschrift
Ein ähnlicher Multiphasenwandler ist in der Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird ein Leistungswandler mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a power converter with the features of claim 1 is presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.
Es wird ein Mechanikkonzept zum Aufbau des Leistungswandlers vorgeschlagen, der auch als Power Conversion Unit (PCU) bezeichnet werden kann und spezifischen Anforderungen bezüglich Wandlungsleistung, Wirkungsgrad und Bauraum genügt. Hierzu kann der Leistungswandler mindestens zwei Schaltungsträger sowie eine Kopplungseinrichtung für die Phasen des Leistungswandlers aufweisen, wobei diese Kopplungseinrichtung mehrere Kopplungsmodule aufweist, die in Ausgestaltung als Ferritkerne ausgebildet sind. Der vorgestellte Leistungswandler kann auch als Multiphasenwandler ausgebildet sein. A mechanic concept for the construction of the power converter is proposed, which can also be referred to as a power conversion unit (PCU) and meets specific requirements with regard to conversion performance, efficiency and installation space. For this purpose, the power converter may have at least two circuit carriers and a coupling device for the phases of the power converter, wherein this coupling device has a plurality of coupling modules, which are designed in the form of ferrite cores. The presented power converter can also be designed as a multi-phase converter.
Bei dem beschriebenen Leistungswandler umfasst ein erster Schaltungsträger für einen Hochstrombereich elektronische Schaltungsteile, die auf einer als Dick-Kupfer-Leiterplatte ausgebildeten Schaltschiene, die auch als Bus-Bar-Leiterplatte bezeichnet werden kann, angeordnet sind. Der erste Schaltungsträger kann als sogenannte Leistungsplatine ausgebildet sein und/oder eine verstärkte Kupfer-Innenlage aufweisen, wodurch eine erhöhte Stromtragfähigkeit und eine verbesserte Entwärmung der Schaltungsteile erreicht werden kann. Außerdem kann der erste Schaltungsträger als elektronische Schaltungsteile unverpackte Leistungsbausteine aufweisen, die direkt mit einem Leadframe und somit mit einem Chipgehäuse verbunden sein können, das bei einer Herstellung nach einem Transfermoldverfahren komplett vergossen und somit verpackt werden kann. Damit können die hohen Verlustleistungen der Leistungsbausteine optimal entwärmt werden. Außerdem entsteht aufgrund der hohen Stromtragfähigkeit des Leadframes eine geringe Verlustleistung.In the described power converter, a first circuit carrier for a high-current range comprises electronic circuit parts which are arranged on a switching rail designed as a thick copper printed circuit board, which can also be referred to as a bus-bar printed circuit board. The first circuit carrier may be formed as a so-called power board and / or have a reinforced copper inner layer, whereby an increased current carrying capacity and improved cooling of the circuit parts can be achieved. In addition, the first circuit carrier may have as electronic circuit parts unpackaged power modules, which may be connected directly to a leadframe and thus to a chip housing, which can be completely encapsulated and thus packaged during manufacturing according to a transfermold process. Thus, the high power losses of the power modules can be optimally cooled. In addition, due to the high current carrying capacity of the leadframe low power dissipation.
Ein zweiter Schaltungsträger für einen Logikteil umfasst weitere elektronische Schaltungsteile, bspw. Logikbausteine, die auf einer Standard-Leiterplatte, bspw. mit der Materialkennung FR4, angeordnet sind, die üblicherweise eine Glasfasermatte umfasst, die in Epoxidharz getränkt ist. Dieser zweite Schaltungsträger kann als sogenannte Logikplatine ausgebildet sein und im Vergleich zum ersten Schaltungsträger eine dünnere, standardisierte Kupfer-Innenlage aufweisen. Somit weist der erste Schaltungsträger eine dickere Kupfer-Lagenstärke als der zweite Schaltungsträger auf. Es ist jedoch alternativ oder ergänzend auch möglich, dem ersten Schaltungsträger zumindest ein als Logikbaustein ausgebildetes elektronisches Schaltungsteil zuzuordnen.A second circuit carrier for a logic part comprises further electronic circuit parts, for example logic modules, which are arranged on a standard printed circuit board, for example with the material identifier FR4, which usually comprises a glass fiber mat impregnated in epoxy resin. This second circuit carrier may be formed as a so-called logic board and compared to the first circuit carrier have a thinner, standardized copper inner layer. Thus, the first circuit carrier has a thicker copper layer thickness than the second circuit carrier. However, it is alternatively or additionally also possible to associate with the first circuit carrier at least one electronic circuit part designed as a logic module.
Die Kopplungseinrichtung kann in einer Ausführungsform bspw. neun Ferritkerne sowie Hochstrom- und Logikanschlüsse als Schnittstellen aufweisen. Die Anzahl der Kopplungsmodule ist in der Regel an die Anzahl der Phasen anzupassen.In one embodiment, the coupling device may have, for example, nine ferrite cores as well as high current and logic connections as interfaces. The number of coupling modules is usually adapted to the number of phases.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.The figures are described in a coherent and comprehensive manner, like reference numerals designate like components.
Eine erste Ausführungsform des Leistungswandlers
Eine Kopplungseinrichtung
Weiterhin ist der Kopplungseinrichtung
Der erste Schaltungsträger
Eine in
Hierbei ist die erste Gehäuseschale
Die einzelnen Komponenten des Leistungswandlers
Der zweite Schaltungsträger
Diese Kopplungseinrichtung
Die Kopplungsmodule
Insgesamt weisen beide vorgestellten Leistungswandler
In Ausgestaltung sind auf der Sammelschiene
Der zweite Schaltungsträger
Außerdem weist jede Ausführungsform des Leistungswandlers
Das Gehäuse jedes Leistungswandlers
Die beiden Schaltungsträger
Es kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass mindestens ein Kopplungsmodul
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 2012/028558 A1 [0004] WO 2012/028558 A1 [0004]
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