开关设备制造技术

公开了一种开关设备，其包含：第一环路，被配置为包含开关元件、电感部件、电容器；第二环路，被配置为与第一环路共用电感部件，其中，电容器与电感部件串联插入在第一环路中，其中，通过开通/关断开关元件，开关设备以交替的方式控制流经第一环路和第二环路的相应的电流，以便控制流经电感部件的电流，且其中，当开关元件被开通时流经第一环路的电流产生的第一磁通和当开关元件被关断时流经第二环路的电流产生的第二磁通指向同样的方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及开关设备，其包含共用电感部件的第一环路和第二环路，并控制流经电感部件的电流。
技术介绍
传统而言，已经知道用于电动机的控制设备，其通过在用于电动机PWM控制的开关元件的栅极和电动机的上游侧端子之间布置用于吸收高频噪音的电容器来减小高频噪音，例如射频噪音(参见例如专利文献1)。专利文献1 日本特开No. H09-42096。由于用于电动机的控制设备通过增加连接到开关元件栅极的电容器或类似物来减小噪音，为减小噪音使用的元件的数量增多，用于电动机的控制设备的构造变得复杂。
技术实现思路
本专利技术的一般目的在于提供一种开关设备，其通过改进开关设备的电路构造来减小高频噪音。在下面的说明中，将要给出本专利技术的特征和优点，其部分地由说明书和附图明了， 或者可通过根据说明书提供的教导实践本专利技术来获得。本专利技术的目的、其他特征和优点将通过申请文件以完整、清楚、精确、确切的术语特别指出的开关设备实现和获得，以便使本领域技术人员能够实现本专利技术。为了获得这些以及其他优点并根据本专利技术的目的，如这里所具体化以及一般地介绍的，本专利技术一实施例提供了一种开关设备，包含第一环路，其被配置为包含开关元件、电感部件和电容器；第二环路，其被配置为与第一环路共用电感部件，其中，电容器与电感部件串联插入第一环路中，其中，通过开通/关断开关元件，开关设备以交替的方式控制流经第一环路和第二环路的相应的电流，以便控制流经电感部件的电流，其中，由在开关元件被开通时流经第一环路的电流产生的第一磁通与由在开关元件被关断经第二环路的电流产生的第二磁通指向同样的方向。结合附图，阅读下面的详细介绍，将会明了本专利技术的其他目的和进一步的特征。 附图说明图1示出了传统负载驱动设备的电路构造；图2示出了包含在传统负载驱动设备中的部件的布置；图3示出了根据本专利技术的示例性实施例的负载驱动设备的电路构造；图4示出了根据本专利技术另一示例性实施例的负载驱动设备的电路构造；图5示出了根据当前实施例的负载驱动设备的电路构造；图6示出了波形图，其表示包含图5所示电路构造的负载驱动设备中的磁通的减小的波动效果；图7A示出了包含传统的负载驱动设备的电路单元Ul ；图7B示出了包含根据当前实施例的负载驱动设备1的电路单元U2 ；图8示出了在图7A、7B所示电路单元U1、U2中检测到的噪音水平；图9示出了四层印刷电路板的示例性构造的截面；图10示出了负载驱动设备1的另一示例性电路构造；图11示出了负载驱动设备1的又一示例性电路构造；图12示出了包含代替图3所示二极管D2的开关元件Q2的负载驱动设备1 ；以及图13示出了包含代替图4所示二极管D2的开关元件Q2的负载驱动设备2。具体实施例方式下面参照附图介绍本专利技术的优选实施例。本专利技术的开关设备的示例性实施例包含负载驱动设备，其用于驱动包含电感部件的电感性负载。图1示出了传统的负载驱动设备的电路构造。负载驱动电路11通过开通和关断开关元件Q来驱动包含电感部件L的电感性负载。负载驱动电路11包含环路All和环路 A12，其在环路All与环路A12之间共用电感部件L。在开关元件Q被开通时，电流流经环路A，即顺次通过包含电感部件L的电感性负载和开关元件Q。在开关元件Q被关断时，电流流经环路B，即顺次通过包含电感部件L的电感性负载和二极管D。通常，图1所示的电路通过将实现电路必需的元件和形成图案的线(patterned lines)布置到印刷电路板上来实现。在图2中，保持为与连接点P12(图1所示)的电位等电位的形成图案的线与保持为与端子T3的电位等电位的形成图案的线在印刷电路板的背面经由通孔Hll和H12彼此连接，其中，连接点P12连接二极管D与开关元件Q，端子T3经由线束(wiring harness)连接到包含电感部件L的电感性负载的一端。连接到通孔Hll 的形成图案的线和连接到通孔H12的形成图案的线保持在同一电位。在图1、2所示的传统电路中，例如，在开关元件Ql被开通和关断时，电流交替流经环路A11、A12。因此，穿过环路All的磁场和穿过环路A12的磁场交替产生。流经环路All 的电流的方向和流经环路A12的电流的方向彼此相反，如图1、2的箭头所示。因此，根据右手握拳定则，相对于图1、2的纸面穿过环路All的磁场的方向与相对于图1、2的纸面穿过环路12的磁场的方向相反。由于磁场的方向通过开关元件Q的高速(短时间)开通/关断而交替变化，可能由于这种构造中的磁场的波动而产生高频噪音。图3示出了根据本专利技术的示例性实施例的负载驱动设备1的电路构造。根据当前实施例的负载驱动设备1的电路构造类似于图1所示传统负载驱动设备11的电路构造。负载驱动设备1包含环路Al和环路A2。环路Al构成第一环路，环路A2构成第二环路。负载驱动设备1驱动电感型电气负载40。电气负载40包含两个末端，即第一末端和第二末端。负载驱动设备1的第一驱动端子22连接到电气负载的第一末端，负载驱动设备 1的第二驱动端子23连接到电气负载40的第二末端。环路Al与环路A2共用电气负载40 的电感部件。除了包含电感部件的电气负载40以外，环路Al包含开关元件Ql和电容器Cl。在环路Al中，连接点P1、连接点P2、上游侧驱动端子22、电气负载40、下游侧驱动端子23、连接点P3、开关元件Q1、连接点P4和电容器Cl以这样的顺序连接。连接点Pl连接到电源端子21，电源端子21连接到电源的正电极。开关元件Ql可由例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)的半导体元件构成，或者可由例如IGBT (绝缘栅型双极型晶体管)等的晶体管构成。电容器Cl可由例如多层陶瓷电容器(多层陶瓷电容)构成，其小于电解电容器 (电解电容)或薄膜电容器(薄膜电容)。开关元件Ql的漏极在连接点P3上连接到驱动端子23，驱动端子23连接到电气负载40的下游侧。开关元件Ql的源极在连接点P4上连接到接地端子M，接地端子M连接到地(GND)串联连接到电气负载40的电容器Cl串联插入环路Al的电流路径。具体而言，电容器Cl串联插入流经环路Al的电流的环形电流路径。电容器Cl的一端连接到布置在开关元件Ql的上游的第一电源线。电容器Cl的另一端连接到布置到开关元件Ql的下游的第二电源线。第一电源线的电位高于第二电源线的电位。例如，第一电源线连接到直流电源的正电极，第二电源线连接到地。具体而言，电容器Cl的一端在连接点Pl上连接到电源端子21，并进一步连接到驱动端子22，驱动端子22在连接点P2上连接到电气负载40的上游侧。电容器Cl的另一端在连接点P4上连接到接地端子。由于电容器Cl和电气负载40的串联连接构成LC电路，且电容器Cl串联插入环路Al的电流路径，可以将多层陶瓷电容器用作电容器Cl，多层陶瓷电容器相比于电解电容器较小，且具有较小的电容。因此，可以产生足够的噪音降低效果。相反，除包含电感部件的电气负载40以外，环路A2包含二极管D2。在环路A2中， 电气负载40、驱动端子23、连接点P3、二极管D2、连接点P2和驱动端子22以这样的顺序连接。二极管D2的阳极在连接点P3上连接到驱动端子23以及开关元件Ql的漏极。二极管D2的阴极在连接点P2上连接到驱动端子22，驱动端子22连接到电气负载40的上游侧。二极管D2并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：内藤隆之，今井孝志，水谷浩市，山野上耕一，山本茂树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，伟世通环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：