[发明专利]配线基板及使用该基板的电力变换装置

说明书

本发明涉及利用电力变换装置等的感应电流减小配线电感的配线基板及使用该基板谋求抑制功率半导体元件的峰值电压并降低损耗的电力变换装置。

在使用元件耐压达数十V以上的功率半导体元件将直流电力变换为交流电力、将交流电力变换为直流电力、或将直流电力变换为直流电力的电力变换装置中，近年来元件的大电流化和切换速度的高速化日益显著。

与此同时，开关元件通、断时产生的电流变化(di/dt)也达到数KA/μS。

流过这样的电流的配线，因具有电感L，所以在切换时将产生以Ldi/dt表示的峰值电压，该峰值电压是一种产生应力的电压，当其作用在功率半导体元件上的时候，就会加大功率半导体元件的损耗。

另外，在配线上将蓄积以(1/2)Li²表示的电磁能量。该蓄积的电磁能量被缓冲电路中所备有的电容器等吸收并经电阻等释放，因而造成缓冲损耗。

由于这种情况，所以希望配线的电感要小，但是，配线电感又取决于配线的尺寸，所以现有的解决办法就是缩短配线的长度。

最近研究了利用2根配线间的互感作用减少各配线的合成电感的方法，作为其一示例，有特开平6-225545号(以下称第1现有技术)。

另一方面，除上述众所周知的例子以外，还针对配线本身的阻抗特性，发现采用屏蔽电缆、同轴电缆、微带传输线等作为配线。

屏蔽电缆是在配线导体上设置隔着绝缘层包覆配线导体的屏蔽导体，并将该屏蔽导体连接在阻抗极低的接地点上。采用这种办法，由于，配线导体形成的电场被接地的屏蔽导体遮断，所以不会泄漏到外部，与此同时，外部噪声电场也不能传播到配线导体，从而获得静电屏蔽效果。

同轴电缆是一种将电磁波封闭在由屏蔽导体围成的闭合空间、传送信号的线路。为此，要以配线导体为中心，隔着高频损耗小的绝缘体，设置包覆配线导体的屏蔽导体。利用该结构，使特性阻抗恒定，使连接电路保持匹配条件。

特别是，还有另一种办法，即通过使屏蔽导体流过的、与配线导体上流过的方向相反大小相等的电流使特性阻抗恒定，使连接电路保持匹配条件。利用这种结构使配线导体形成的磁场不致外漏，从而使特性阻抗恒定，并能使连接电路保持匹配条件。

微带传输线是作为微波传输线路使用的一种平行平板形波导，是在导体板上隔着绝缘体平行设置带状导体、在该导体之间施加电场、用来传输电磁波的传输线路。因此，必须将导体板固定在不随外界变化的电位上，通常是与接地电位(地线)连接。作为其一示例有特开平5-283487号(以下称第2现有技术)。

如采用上述第1现有技术，则为了利用互感减小配线的合成电感，必须在平行且靠近的2根配线上分别流过方向不同的电流。在象输入电流和输出电流那样振幅和相位随时间的变化相同的情况下，使输入电流和输出电流在上述2根配线上分别作为往返电流流过即可。但是，这只能可以利用振幅和相位随时间变化相同的电流的场合为限、而且如果没有靠近的配线就不可能利用互感。

另外，关于上述屏蔽电缆、同轴电缆、及微带传输线，也和第1现有技术一样，要想在配线导体上隔着绝缘体设置另一导体，如果不是特意地使与配线电流方向不同的电流流过所设置的导体就不能获得减小电感的效果。因此，采用上述现有技术来减小电力变换装置的配线电感也是有限度的。除了不能充分减小配线电感及上述峰值电压和缓冲损耗等现存问题之外，还有因在配线电感与元件的寄生电容之间产生谐振而使电压波动、并在其影响下导致误动作的问题。

本发明的目的是提供一种不必相对于构成电路的配线流过与配线电流方向不同的电流就能减小该配线的电感、并使上述峰值电压、开关损耗、缓冲损耗、或噪声减低的配线基板及使用该基板的电力变换装置。

为此，本发明提供一种配线基板，包括在构成电路的元件之间进行连接并流过随时间变化的电流的配线导体；以及对上述配线导体绝缘、并靠近且平行于上述配线导体配置的另一导体，上述另一导体具有与在电路上形成的环路上的配线导体相同的环路形状。

本发明还提供一种配线基板，包括在构成电路的元件之间进行连接并流过随时间变化的电流的配线导体；以及对上述配线导体绝缘、并靠近且平行于上述配线导体配置的另一导体，上述配线导体及上述另一导体的形状为板形。

本发明还提供一种配线基板，它具有：某元件所连接的第1端子；与上述元件不同的另一元件所连接的第2端子；连接在上述第1端子与上述第2端子之间并流过随时间变化的电流的导体板；与上述导体板平行配置的第2导体板；及与上述导体板及上述第2导体板电绝缘的绝缘部。