包括限定电压转换器的板的组件的制作方法

1.本发明涉及一种包括限定电压转换器的板的组件。


背景技术：

2.电压转换器例如是dc/dc电压转换器，或者是逆变器/整流器。这种转换器例如结合到电动车辆的推进马达的或混合动力车辆的起动机
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交流发电机的电源电路中。这种电压转换器通常采用晶体管。基于氮化镓(gan)或基于碳化硅(sic)的新晶体管技术在开关速度方面相比以前的技术实现了更高的性能，而这在高功率被斩波的情况下可能会产生过电压和emc干扰。
3.为了克服这种emc干扰，使用共模滤波电路是已知的做法。在无源版本中，典型的共模滤波电路采用线圈和电容器。集成到受限环境中以及无源版本中这种滤波电路导致的额外成本是其使用的障碍。
4.在有源版本中，已知的做法是在共模电感器上增加绕组，该绕组允许注入与估计或测量的共模电流相反的电流。然而，生产和控制这种绕组可能被证明是复杂的。
5.需要克服所有或部分上述缺点。


技术实现要素：

6.本发明的目的是解决该需求，并且根据本发明的一方面，本发明使用一种组件来这样做，该组件包括：
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支撑件，特别是金属支撑件，
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板，其承载电子部件以限定电压转换器，该板承载至少两个电子开关，所述电子开关串联电布置以形成开关臂并限定它们之间的中点，以及
9.‑
金属屏，其物理地插置于所述支撑件和所述板的处于中点的电势的至少一个电导体之间，
10.该组件包括有源共模滤波电路，其基于中点的电势产生施加在所述屏和所述组件的一部分之间的校正电压，该部分特别是支撑件或地面。
11.在电压转换器包括单个开关臂的情况下，有源共模滤波电路可以基于中点和用作该中点电势的参照的地面之间的电压产生校正电压。
12.本发明提供了一种有源共模滤波电路，其不需要向共模电感器添加绕组。根据本发明，导电屏插置于开关电压源(也就是说开关臂的两个串联电子开关之间的中点)和用作中点电势的参照的地面之间。屏的存在使得可以在开关电压源和该地面之间引入校正电压源。因此，可以受益于简单的有源共模滤波电路。
13.由根据本发明的有源共模滤波电路产生的校正电压可以是中点和用作该中点电势的参照的地面之间的电压的相反数，或者等于该电压相反数的至少20％。当校正电压是中点和用作该中点电势的参照的地面之间的电压相反数时，支撑件和地之间的共模电容的电压可为零。
14.支撑件可以属于完全地或部分地封装电压转换器的外壳。该外壳可以是金属或非金属的，或者至少部分地是金属的。
15.开关臂的每个电子开关例如是可控开关。它特别是mos晶体管，其可以由氮化镓(gan)、或碳化硅(sic)、或硅制成。
16.所述屏，特别是当它是金属时，例如由板形成。
17.所述屏可以布置在彼此平行且分别属于所述板和支撑件的两个面之间。在这种情况下：
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电绝缘体，特别是热导体，可以插置于所述板和所述屏之间，和/或
19.‑
电绝缘体，特别是热导体，可以插置于所述屏和支撑件之间。
20.在适当情况下，其他导电或不导电的中间层和/或空的空间可以插置于所述板和所述屏之间。
21.所述板例如是印刷电路板。
22.在适当情况下，其他导电或不导电的中间层和/或空的空间可以插置于所述屏和支撑件之间。
23.综上所述，屏可以由支撑件承载，而板可以由屏承载。由用于板的屏实现的该支撑功能可以对应于：
24.‑
重力方向上的简单堆叠，在适当情况下具有前述插置的电绝缘体，或者
25.‑
经由紧固装置进行的保持，所述紧固装置例如螺钉。
26.类似地，由用于屏的支撑件实现的支撑功能可以对应于重力方向上的简单堆叠或经由紧固装置进行的保持。
27.在这种情况下，屏因此不仅物理地插置于支撑件和板之间，而且功能性地置于该支撑件和该板之间。
28.作为变型，综上所述，板可以由支撑件承载，在适当情况下经由一个或多个电绝缘体，而不涉及屏，但屏物理地置于板和支撑件之间。
29.综上所述，有源共模滤波电路可以全部或部分地由所述板承载，其然后相对于屏至少部分地偏置。
30.综上所述，有源共模滤波电路可以包括放大器，其接收代表中点电势的信号作为输入，特别是代表中点和用作该中点电势的参照的地面之间的电压。该放大器例如是运算放大器或推挽放大器。
31.在后一种情况下，有源共模滤波电路可以包括带通滤波器，其被施加到中点电势，特别是中点和用作该中点电势的参照的地面之间的电压，从而产生代表性信号。这种带通滤波器的优点是一方面阻挡可能导致短路的dc分量，另一方面降低高频噪声。例如，该带通滤波器具有10khz至10ghz的通带。
32.当有源共模滤波电路包括放大器时，它还可以包括与放大器的输出串联布置的电容器。该电容器使得可以阻挡共模dc电压，从而允许放大器在其负载上施加电压，无论该负载是否浮动。
33.综上所述，板可以承载足够的电子开关以限定多个开关臂，例如两个、三个、四个、五个或六个开关臂，每个开关臂具有限定在该臂的两个电子开关之间的中点，并且屏可以插置于支撑件和处于开关臂中点电势的每个电导体之间。在这种情况下，有源共模滤波电
路可以基于每个开关臂的中点的电势之和来产生校正电压。有源共模滤波电路接收例如每个相应中点和用作这些中点的电势的参照的公共地面之间的电压之和作为输入。
34.在两个开关臂的情况下：
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第一开关臂的中点和用作该中点的电势的参照的地面之间的电压，以及
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第二开关臂的中点和也用作该后一个中点的电势的参照的所述地面之间的电压，
37.例如被求和并施加到有源共模滤波电路。
38.屏例如仅物理地插置于处于中点电势的一个或多个导体和支撑件之间。
39.作为变型，屏可以物理地插置于支撑件和整个板之间。在后一种情况下，屏不仅插置于板的一个或多个导体(其电势是中点的电势)和支撑件之间，而且在该支撑件和板的其余部分之间。
40.综上所述，电压转换器可以形成48/12v dc/dc转换器，其包括48v的第一dc输入，该转换器的电压被开关臂斩波。该转换器的dc输出例如处于12v的电压。这种电压转换器例如被并入到包括由电单元存储源供电的起动机
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交流发电机的混合动力车辆中，所述电单元存储源的标称电压为48v。作为变型，它可以是dc/dc转换器，电压中的一个为12v，另一个高于60v。
41.其他应用也是可行的，例如具有形成逆变器的电压转换器。
42.综上所述，特别是当板是印刷电路板时，处于开关臂中点电势的一个或多个电导体可以是电迹线。
43.综上所述，电压转换器的所有或一些电子部件可以由板的面向屏的面承载。
44.综上所述，处于开关臂中点电势的电导体，特别是电迹线，或者所有或一些电导体，特别是电迹线，可以由板的面向屏的面承载。
45.综上所述，本发明的有源共模滤波电路可以与无源共模滤波电路相结合，该电路由一个或多个电容器或者由一个或多个线圈形成。在dc/dc转换器的情况下，该无源共模滤波器则应用于支撑件和每个dc输出电势之间，或者在地和每个dc输出电势之间。
附图说明
46.通过阅读本发明的一非限制性示例性实施例的以下描述并研究附图，可以更好地理解本发明，其中：
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图1示意性地示出了根据本发明一示例性实施例的具有板、屏和支撑件的组件，
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图2示意性地示出了与图1等效的电路图。
具体实施方式
49.图1示出了根据本发明一示例性实施例的组件。该组件包括支撑件1，其在这里是金属支撑件，例如由铝制成。
50.该支撑件1没有连接至地面。由于该电势差，支撑件1和地面2之间存在寄生共模电容c
cmsupport
。金属支撑件1在这里是u形的，属于可以封装板3的外壳，板3也是组件的一部分。板3在这里是印刷电路板。
51.以已知的方式，该印刷电路板3采取在两个平行面5之间延伸的板的形式。这些面5
中的一个(这里是面向屏8的面，将在下面描述)承载形成全部或部分电压转换器的电子部件。在考虑的示例中，电压转换器是dc/dc转换器，将48v的电压斩波为12v的电压。然而，本发明不限于dc/dc转换器的这些值，也不限于这种类型的转换器，例如应用于逆变器/整流器。
52.面向屏的面5承载电迹线10。印刷电路板3承载电子开关，以便限定一个或多个开关臂。这里，每个开关臂由两个电子开关形成，所述两个电子开关串联连接并在它们之间限定中点。这里，所有这些开关臂都与dc输入并联连接，在考虑的示例中，该dc输入为48v。开关臂的每个电子开关例如是可控开关。特别是，它是mos晶体管，其可以由氮化镓(gan)、碳化硅(sic)或硅制成。
53.电迹线10中的一些具有开关臂中点电势作为它们的电势。
54.在考虑的示例中，屏8物理地插置在印刷电路板的承载处于中点电势的电迹线的面5和金属支撑1之间。更具体地，金属屏8这里布置在彼此平行且分别属于印刷电路板3(即前述面5)和金属支撑件1的两个面之间。
55.在考虑的示例中，这种物理插置伴随着由金属支撑件1相对于屏8和由屏8相对于印刷电路板3实现的支撑功能。
56.具体地，从图1中可以看出，屏8经由电绝缘体和热导体的层11搁置在金属支撑件1的底部上。类似地，在该图中可以看到，印刷电路板3的面向屏8的面5经由电绝缘体和热导体的层12搁置在该屏上，该层12可以具有或不具有与层11相同的性质。
57.如在图1中可见的，屏8这里物理地插置在处于开关臂中点电势的电迹线10和金属支撑件1之间。
58.现有的寄生共模电容被示出，即c
cmscreen
和c0，分别对应于印刷电路板3和屏8之间的电容以及屏8和金属支撑件1之间的电容。
59.提供了有源共模滤波电路20。在考虑的示例中，该有源滤波电路20接收中点和用作该中点电势的参照的地面之间的电压作为输入。在具有多个开关臂的转换器的情况下，有源共模滤波电路的输入可以在所有开关臂上对应于中点和用作中点电势的参照的公共地面之间的电压之和。
60.在所描述的示例中，有源滤波电路20包括带通滤波器21，所述带通滤波器21接收中点和用作中点的参照的地面之间的电压作为输入，以产生用于放大器22的输入信号作为输出，该放大器22在这里是运算放大器。电容器23设置在该放大器22的输出处，这使得可以对共模dc电压进行滤波。在考虑的示例中，带通滤波器21、放大器22和电容器23由印刷电路板3承载，有源滤波电路20的输出通过电线24连接到屏。
61.电容器23的输出在这里对应于有源共模滤波电路20的输出，并且在考虑的示例中，该输出允许在屏8和金属支撑件1之间施加电压，该电压补偿中点和用作中点的参照的地面之间存在的共模电压。在图2中可以观察到，无源共模滤波电路25也可以与刚刚描述的滤波电路20结合使用。该无源共模滤波电路25这里连接在电压转换器的48v电势、电压转换器的12v电势和金属支撑件1之间。
62.支撑件1可以不是金属，而是例如由塑料制成。