JP2005261104A - Inverter arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高電圧回路と低電圧回路の間を絶縁する絶縁装置に係り、特に、自動車用電子回路として用いられるに好適な絶縁装置に関する。 The present invention relates to an insulating device that insulates between a high voltage circuit and a low voltage circuit, and more particularly to an insulating device suitable for use as an electronic circuit for an automobile.
電気自動車(EV)やハイブリット自動車(HEV)などの自動車用のインバータ装置においては、インバータ回路をオンオフ駆動する制御回路と、この制御回路によって駆動され、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が用いられている。ここで、制御回路の駆動電圧は、例えば、+5Vの低電圧であるのに対して、インバータ回路には、例えば、+300V程度の高電圧が用いられる。したがって、制御回路とインバータ回路の間には、電気的に絶縁するための絶縁手段が用いられている。 In an inverter device for an automobile such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV), a control circuit that drives the inverter circuit on and off and an inverter circuit that is driven by the control circuit and converts a DC voltage into an AC voltage are used. It has been. Here, the drive voltage of the control circuit is, for example, a low voltage of + 5V, while a high voltage of, for example, about + 300V is used for the inverter circuit. Therefore, an insulating means for electrically insulating is used between the control circuit and the inverter circuit.
絶縁手段としては、例えば、特開平8−280168号公報に記載のように、パワー素子とマイコン信号の間にフォトカプラを用いて、光信号の空間伝達で絶縁するものが知られている。 As an insulating means, for example, as described in JP-A-8-280168, a device that uses a photocoupler between a power element and a microcomputer signal to insulate by spatial transmission of an optical signal is known.
ここで、自動車用のインバータ装置においては、3相交流電圧を得る場合、少なくとも12個のフォトカプラを用いる必要があった。すなわち、1相分について見ると、上アームと下アームとにそれぞれスイッチング回路を設けるため、3相では場合、6個のスイッチング回路が必要であり、フォトカプラも6個必要になる。また、各相の上下アーム毎に、温度異常等を検出回路を設け、その検出信号を制御回路に送る必要があるため、さらに、6個のフォトカプラが必要となる。その結果、インバータ装置全体のコストの内、フォトカプラの占める割合が、1/4〜1/3となり、インバータ装置が高価になるという問題があった。 Here, in an inverter device for an automobile, when obtaining a three-phase AC voltage, it is necessary to use at least 12 photocouplers. That is, looking at one phase, since switching circuits are provided in the upper arm and the lower arm, in the case of three phases, six switching circuits are required and six photocouplers are also required. Further, since it is necessary to provide a temperature abnormality detection circuit for each upper and lower arm of each phase and to send the detection signal to the control circuit, six photocouplers are further required. As a result, the ratio of the photocoupler in the total cost of the inverter device is ¼ to 3, and the inverter device is expensive.
本発明の目的は、安価な絶縁装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an inexpensive insulating device.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、高圧電源に接続された第1の回路と低圧電源に接続された第2の回路との間の入出力信号を絶縁する絶縁手段とを有する絶縁装置において、前記絶縁手段は、前記第1の回路若しくは第2の回路の出力信号を送信する1個若しくは複数個の送信器と、前記第2の回路若しくは第1の回路に接続され、前記送信器から送信された信号を受信する複数個若しくは1個の受信器とから構成されるようにしたものである。
かかる構成により、絶縁装置のコストを低減し得るものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention comprises an insulating means for insulating an input / output signal between a first circuit connected to a high voltage power source and a second circuit connected to a low voltage power source. In the insulating device, the insulating means is connected to one or a plurality of transmitters that transmit an output signal of the first circuit or the second circuit, and the second circuit or the first circuit, It comprises a plurality of or one receiver for receiving the signal transmitted from the transmitter.
With this configuration, the cost of the insulating device can be reduced.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記複数個の送信器が送信する信号の送信周波数は、その奇数倍の周波数が、他の送信器の送信周波数と異なり、前記複数個の受信器が受信する信号の受信周波数は、その奇数倍の周波数が、他の受信器の受信周波数と異なるようにしたものである。 (2) In the above (1), preferably, the transmission frequency of the signal transmitted from the plurality of transmitters is different from the transmission frequency of other transmitters in the odd multiple of the transmission frequency of the plurality of receivers. The reception frequency of the signal received by is such that the odd frequency is different from the reception frequency of other receivers.
(3)上記(2)において、好ましくは、前記第1の回路は、高圧電源から供給される高電圧をスイッチングする複数個のパワー半導体スイッチング素子を備え、前記第2の回路は、前記パワー半導体スイッチング素子のオンオフを制御するマイクロコンピュータを備え、前記マイクロコンピュータが出力する前記パワー半導体スイッチング素子のオンオフ制御信号は、1個の送信器から送信され、前記複数個のパワー半導体スイッチング素子に対応して設けられた複数個の受信器により、前記オンオフ制御信号をそれぞれ受信するようにしたものである。 (3) In the above (2), preferably, the first circuit includes a plurality of power semiconductor switching elements for switching a high voltage supplied from a high voltage power source, and the second circuit includes the power semiconductor. A microcomputer for controlling on / off of the switching element is provided, and an on / off control signal of the power semiconductor switching element output from the microcomputer is transmitted from one transmitter, and corresponds to the plurality of power semiconductor switching elements. The on / off control signal is received by each of a plurality of receivers provided.
(4)上記(2)において、好ましくは、前記第1の回路は、高圧電源から供給される高電圧をスイッチングする複数個のパワー半導体スイッチング素子と、これらの複数個のパワー半導体スイッチング素子のそれぞれを流れる電流が過電流であることを検出する複数個の過電流検出回路とを備え、前記第2の回路は、前記パワー半導体スイッチング素子の過電流情報を受け取るマイクロコンピュータを備え、前記過電流検出回路が出力する過電流検出信号は、複数個の過電流検出回路のそれぞれに対応して設けられた複数個の送信器から送信され、前記第1の回路に備えられた1個の受信器により、前記過電流検出を受信するようにしたものである。 (4) In the above (2), preferably, the first circuit includes a plurality of power semiconductor switching elements that switch a high voltage supplied from a high-voltage power source, and a plurality of these power semiconductor switching elements. A plurality of overcurrent detection circuits for detecting that the current flowing through the overcurrent detection circuit is an overcurrent, and the second circuit includes a microcomputer for receiving overcurrent information of the power semiconductor switching element, and the overcurrent detection The overcurrent detection signal output from the circuit is transmitted from a plurality of transmitters provided corresponding to each of the plurality of overcurrent detection circuits, and is received by one receiver provided in the first circuit. The overcurrent detection is received.
(5)上記(1)において、好ましくは、前記送信器は基板の一方の面に実装され、前記受信器は前記基板の他方の面に実装されるようにしたものである。 (5) In the above (1), preferably, the transmitter is mounted on one surface of the substrate, and the receiver is mounted on the other surface of the substrate.
本発明によれば、インバータ装置のコストを低減できる。 According to the present invention, the cost of the inverter device can be reduced.
以下、図1〜図6を用いて、本発明の一実施形態によるインバータ装置の構成について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態によるインバータ装置の全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるインバータ装置の全体構成を示すブロック図である。
Hereinafter, the configuration of an inverter device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Initially, the whole structure of the inverter apparatus by this embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an inverter device according to an embodiment of the present invention.
3相ブラシレスモータ11は、マイクロコンピュータ1によって制御される。マイクロコンピュータ1は、3相ブラシレスモータ11に対するパルス指令となる6相のPWMパルス信号UP,VP,WP,UN,VN,WNを、送信器2に出力する。PWMパルス信号UP,VP,WP,UN,VN,WNは、インバータ回路10の駆動指令となる。
The three-phase brushless motor 11 is controlled by the microcomputer 1. The microcomputer 1 outputs six-phase PWM pulse signals UP, VP, WP, UN, VN, and WN, which are pulse commands for the three-phase brushless motor 11, to the
ここで、モータ11に電力を供給する電源HVが数百Vの高電圧の場合、例えばインバータ回路10内のパワー半導体スイッチング素子であるIGBT・Tr(UP)とIGBT・Tr(WP)がONしてモータ11に電力を供給するとき、それぞれの素子のエミッタ電圧は数百Vの電位差が発生するため、マイクロコンピュータ1を動作させる12V電源LVとモータ11に電力を供給する電源HVは、絶縁する必要がある。
Here, when the power supply HV for supplying power to the motor 11 is a high voltage of several hundred volts, for example, the IGBT / Tr (UP) and IGBT / Tr (WP) which are power semiconductor switching elements in the
従来、この絶縁のためには、光半導体素子(フォトカップラ)を用いてIGBT駆動パルス信号を絶縁していた。しかし、光半導体は構造上、温度サイクルによる光結合部の劣化を抑えることが困難で、過酷な車載環境では寿命が短くなる問題があった。また、フォトカプラの数が多いため、コスト高になるという問題があった。 Conventionally, for this insulation, an IGBT driving pulse signal has been insulated using an optical semiconductor element (photocoupler). However, the optical semiconductor has a problem in that it is difficult to suppress the deterioration of the optical coupling portion due to the temperature cycle, and the life is shortened in a severe vehicle-mounted environment. In addition, since the number of photocouplers is large, there is a problem that the cost increases.
そこで、本実施形態では、マイクロコンピュータ1のパルス指令UP,VP,WP,UN,VN,WNは、各パルス指令毎に異なる周波数や変調信号を発生する高周波送信器2と、この電波をパルス信号に復調する受信器4,5,6,7,8,9を備え、送信器2と受信器4,…,9の間を、空間またはガラスエポキシ基板による分離で絶縁するようにしている。送信器2と受信器4,…,9は、シールドケース3の内部に収納され、外部から遮蔽されている。
Therefore, in the present embodiment, the pulse commands UP, VP, WP, UN, VN, and WN of the microcomputer 1 are generated from the high-
高周波送信器2から送信されたPWMパルス信号UP,VP,WP,UN,VN,WNは、それぞれ、対応する受信器4,5,6,7,8,9によって復調され、ドライバ回路Dup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwnに供給される。
The PWM pulse signals UP, VP, WP, UN, VN, WN transmitted from the
インバータ回路10は、ドライバ回路Dup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwnと、IGBT・Tr(UP),Tr(VP),Tr(WP),Tr(UN),Tr(VN),Tr(WN)と、ダイオードdup,dvp,dwp,dun,dvn,dwnと、過電流検出回路Iup,Ivp,Iwp,Iun,Ivn,Iwnとを備えている。
The
例えば、UP信号をHiにすると、受信器4の出力がHiとなり、ドライバ回路DupはHiレベルの出力を出し、インバータ回路10内のU相の上アームに設けられたIGBT・Tr(UP)がONし、また、同時に、WN信号をHiにすると、インバータ回路10内のW相の下アームに設けられたIGBT・Tr(WN)がONし、モータ11のU相とW相のコイルが通電する。UP信号をLowにするとインバータ回路10内のIGBT・Tr(UP)がOFFし、WN信号をLowにするとインバータ回路10内のIGBT・Tr(WN)がOFFする。同様にして、IGBT・Tr(VP),Tr(WP),Tr(UN),Tr(VN)も、VP信号,WP信号,UN信号,VN信号によってON・OFFされる。
For example, when the UP signal is set to Hi, the output of the
過電流検出回路Iupは、IGBT・Tr(UP)のエミッタ・コレクタ間に接続され、所定の電流値よりも大きな電流が流れると、Hi信号を出力して、過電流を検出する。過電流検出回路Ivp,Iwp,Iun,Ivn,Iwnも同様にして、それぞれ対応するIGBT・Tr(VP),Tr(WP),Tr(UN),Tr(VN),Tr(WN)の過電流を検出する。送信器12は、過電流検出回路IupがHi信号を出力すると、所定の周波数で変調した信号をアンテナから出力し、その信号は、受信器18によって復調,検出される。送信器13,14,15,16,17も、同様に、過電流検出回路Ivp,Iwp,Iun,Ivn,Iwnの出力を変調して出力し、その信号は、受信器18によって復調,検出される。送信器12,13,14,15,16,17における変調周波数は互いに異なる値としている。送信器12,13,14,15,16,17と受信器18は、シールドケース19の内部に収納され、外部から遮蔽されている。
The overcurrent detection circuit Iup is connected between the emitter and collector of the IGBT · Tr (UP), and outputs a Hi signal when a current larger than a predetermined current value flows to detect the overcurrent. Similarly, the overcurrent detection circuits Ivp, Iwp, Iun, Ivn, and Iwn are respectively overcurrents of the corresponding IGBT / Tr (VP), Tr (WP), Tr (UN), Tr (VN), and Tr (WN). Is detected. When the overcurrent detection circuit Iup outputs a Hi signal, the transmitter 12 outputs a signal modulated at a predetermined frequency from the antenna, and the signal is demodulated and detected by the
次に、図2を用いて、本実施形態によるインバータ装置に用いる送信器2の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態によるインバータ装置に用いる送信器の構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a transmitter used in the inverter device according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
送信器2は、マイクロコンピュータ1から出力された各パルスUP,VP,WP,UN,VN,WNに応じて変調信号を発生する変調回路20と、その信号レベルを増幅する高周波増幅器21から構成される。変調回路20は、それぞれ発振周波数の異なる正弦波発振器23,24,25,26,27,28と、加算回路30と、振幅変調回路29とから構成される。
The
マイクロコンピュータ1のパルス指令UP,VP,WP,UN,VN,WNの各指令は、それぞれ、正弦波発振器23,…,28に印加され、各パルス信号が入力したときに発振器23,…,28が発振するように構成する。正弦波発振器23,…,28の発信周波数はそれぞれ異なっており、例えば、発振器23の発信周波数が11MHzであり、発振器24の発信周波数が19MHzであり、発振器25の発信周波数が29MHzであり、発振器26の発信周波数が41MHzであり、発振器27の発信周波数が53MHzであり、発振器28の発信周波数が61MHzである。これらの周波数は、後述するように、復調器で復調する際に、高次高調波による干渉を防止するように選択されている。
The pulse commands UP, VP, WP, UN, VN, WN of the microcomputer 1 are applied to the
発振器23,…,28の出力信号は、加算回路30により合成され、振幅変調回路29により2.4GHzのキャリア信号を振幅変調する。このキャリア周波数の波長λは1GHzで約30cmであり、周波数が高くなるほど短くなる。2.4GHzの場合、波長λは、約12.5cmである。また、この波長の1/2のアンテナを用いると効率的に電波を空間に放射できるため、インバータの小型化のためにはキャリア周波数を1GHz程度以上の高周波にすることが望ましいものである。
The output signals of the
例えば、UPとWNのパルスがHiの場合、11MHz発振器23と41MHz発振器26が動作し、この合成信号で振幅変調された2.4GHzの高周波信号を高周波増幅器21で増幅し出力する。
For example, when the UP and WN pulses are Hi, the 11
次に、図3及び図4を用いて、本実施形態によるインバータ装置に用いる受信器4,…,9の構成について説明する。
図3は、本発明の一実施形態によるインバータ装置に用いる受信器の構成を示すブロック図である。図4は、本発明の一実施形態によるインバータ装置に用いる受信器の具体的構成を示す回路図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a receiver used in the inverter device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration of a receiver used in the inverter device according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
図3に示すように、受信器4,…,9は、それぞれ、アンテナ45,55,65,75,85,95と、2.4GHzの振幅変調された信号に同調する同調回路41,51,61,71,81,91と、受信器4,…,9の各周波数に同調する同調回路42,52,62,72,82,92と、各同調回路42,…,92により通過した信号を整流し波形整形する整流回路43,53,63,73,83,93とを備えており、受信した信号をパルス信号に変換する。
As shown in FIG. 3, the
さらに、図4に具体的に示すように、同調回路41,42は、コイル411とコンデンサ412により2.4GHzの同調回路を、コイル421とコンデンサ422により11MHzの同調回路構成する。また、同調回路41は、半波整流するためのダイオード413を備えている。同調回路は、式(1)で示すように各コイルとコンデンサの容量を調整することにより通過周波数を変更することができる。
Further, as specifically shown in FIG. 4, the tuning
通過周波数(Hz)=1/(2π√(LC)) …(1)
ただし、L:コイル411,421のインダクタンス(H)であり、C:コンデンサ412、422のキャパシタンス(F)である。
Pass frequency (Hz) = 1 / (2π√ (LC)) (1)
Here, L is the inductance (H) of the coils 411 and 421, and C is the capacitance (F) of the
同調回路42,52,62,72,82,92は、それぞれLとCの値を異なる値とし、通過する周波数を11MHz,19MHz,29MHz,41MHz,53MHz,61MHzとしている。この周波数は、正弦波に波形ひずみが起きた場合でも、他チャンネルに影響を及ぼさないように選択されている。正弦波信号に歪みが発生した場合、その基本周波数の高次高調波が発生する。一例として11MHzが方形波となった場合、33MHz,55MHz,77MHz,…の奇数倍高次高調波が発生する。このため、各周波数の設定は、それぞれの周波数の奇数の整数倍が、一致しない(異なる)周波数を選択する。このことにより、正弦波信号に歪みが発生した場合でも、他のチャンネルへの影響を防ぐことができる。ただし、波形歪み、ノイズ環境などは様々な状況があるため、このような周波数設定に限定するものではない。
The tuning
次に、同調回路42を通過した検波信号は、整流回路43によりパルス信号に復調される。まず、同調回路42を通過した正弦波信号をダイオード431により半波整流した後、コンデンサ432による積分回路で平滑する。この平滑信号は、検波信号(正弦波信号)があれば電圧レベルが大きくなり、ない場合は小さくなる。この電圧レベルをコンパレータ回路435を用いて基準電圧434と比較してパルス信号に変換することにより、IGBT駆動パルスに復調することができる。なお、放電抵抗433は、同調回路42の検波信号がなくなったときにコンデンサ432を放電させるための抵抗である。
Next, the detection signal that has passed through the
なお、前述の例では振幅変調(AM)で示したが、周波数変調(FM)やパルスコード変調(PCM)など他の変調方式を用いてもよい。FM変調は振幅方向にノイズが重畳してもリミッタでカットすることができるため、変調情報の劣化を少なくすることができる。また、PCM変調はエラー検出および訂正のための符号を付加することによりノイズによる情報の劣化を少なくすることができる。パルス伝達の信頼性を向上することができる。 In the above example, amplitude modulation (AM) is shown, but other modulation methods such as frequency modulation (FM) and pulse code modulation (PCM) may be used. Since FM modulation can be cut by a limiter even if noise is superimposed in the amplitude direction, deterioration of modulation information can be reduced. In addition, PCM modulation can reduce information deterioration due to noise by adding a code for error detection and correction. The reliability of pulse transmission can be improved.
送信器12,…,17と、受信器18の構成も、送信器2や、受信器4,…,9と同様な構成となる。しかしながら、送信器12,…,17については、図2に示した構成に対して、加算器30は備えておらず、それぞれ、1個の発振器と、1個の振幅変調器とによって変調回路が構成され、さらに、高周波増幅器を備えた構成となる。受信器18については、図3に示した構成に対して、これらの受信器4,…,9が複合され、1個の2.4GHz同調回路と、6個の同調周波数の異なる低周波同調回路と、6個の復調回路とから構成される。
The configurations of the transmitters 12,..., 17 and the
次に、図5を用いて、本実施形態によるインバータ装置に用いる送受信器の実装配置について説明する。
図5は、本発明の一実施形態によるインバータ装置に用いる送受信器の実装配置を示す平面配置図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the mounting arrangement of the transceiver used in the inverter device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a plan layout diagram showing the mounting layout of the transceiver used in the inverter device according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
ガラスエポキシなどで構成されたプリント基板31の上には、送信器2及び送信器2のキャリア周波数2.4GHzを効率よく電波に変換するアンテナ22,22’とが配置されている。また、同じくプリント基板31の上には、受信アンテナ45,55,65,75,85,95と、受信器4,…,9が配置されている。
On the printed
送信アンテナ22,22’の長さは、送信器2のキャリア周波数2.4GHzの波長λ(約12.5cm)の1/2である約6.25cmであり、受信アンテナ45,55,65,75,85,95の長さは、送信器2のキャリア周波数2.4GHzの波長λ(約12.5cm)の1/4である約3.1cm程度としており、効率のよい送受信が可能である。送信アンテナ22,22’と、受信アンテナ45,55,65,75,85,95との間、及び送信器2と、受信器4,…,9との間には、それぞれ、例えば、両者の電位差ΔVが300Vの場合には、9.5mm程度以上の沿面距離を設けて配置しており、これにより、送信器2と受信器4,…,9を絶縁することが可能となる。なお、受信アンテナ45,55,65,75,85,95の長さは、λ/10程度の小型アンテナを用いても特に問題は無いものである。
The length of the
次に、図6を用いて、本実施形態によるインバータ装置に用いる送受信器の他の実装配置について説明する。
図6は、本発明の一実施形態によるインバータ装置に用いる送受信器の他の実装配置を示す斜視配置図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, another mounting arrangement of the transceiver used in the inverter device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing another mounting arrangement of the transceiver used in the inverter device according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
プリント基板31の表面には、送信器2と、送信アンテナ22が実装される。また、プリント基板31の裏面には、受信機4と、アンテナ45が実装される。なお、図示は省略しているが、受信アンテナ55,65,75,85,95と、受信器5,…,9も同様に、プリント基板31の裏面に実装される。各送信器2や,受信器4,…,9は、シールドケース3の内部に収納される。シールドケース3は、電波や磁気を通しにくい鉄などの材料からなる。
The
このように、プリント基板31の表裏面にそれぞれ送信器と受信器を分離して実装することにより、より電気的絶縁を良くすることができる。また、シールドケース3でプリント基板31を覆うことにより、外部からの電波の影響や、外部への電波の放射を防止することができる。
In this way, by separating and mounting the transmitter and the receiver on the front and back surfaces of the printed
なお、以上の説明では、自動車用のモータを制御するために、直流を交流に変換するインバータ装置を例にしたが、例えば、複数のバッテリーセルを直列接続した高圧バッテリーの電圧を検出し、各バッテリーセルを制御するバッテリー制御装置等にも用いることができる。また、前述の例は、車載用途を前提にしているが、長期にわたる信頼性が向上するため一般産業用途やエアコン、冷蔵庫、洗濯機などの家電用途適用した場合でも、故障の少ない良質なインバータを提供することができる。 In the above description, in order to control a motor for an automobile, an inverter device that converts direct current into alternating current is taken as an example. For example, the voltage of a high voltage battery in which a plurality of battery cells are connected in series is detected, It can also be used for a battery control device for controlling a battery cell. In addition, the above example is premised on in-vehicle use, but since long-term reliability is improved, a high-quality inverter with few failures can be obtained even when applied to general industrial uses or home appliances such as air conditioners, refrigerators, and washing machines. Can be provided.
以上のように、制御回路とインバータ回路とを電気的に絶縁する絶縁手段として、送受信器を用いることにより、送受信器は集積化技術やパターン配線技術により安価に構成することができるため、従来のフォトカプラによる絶縁手段に対してコストを低減できる。さらに、受信器が複数個の場合には、送信器を1個とし、また、送信器が複数個の場合には、受信器を1個とすることにより、回路の一部を共用化でき、さらに、コストを低減できるものである。 As described above, since the transmitter / receiver is used as an insulating means for electrically insulating the control circuit and the inverter circuit, the transmitter / receiver can be configured at low cost by integration technology and pattern wiring technology. Cost can be reduced with respect to the insulating means by the photocoupler. Furthermore, when there are a plurality of receivers, one transmitter is used. When there are a plurality of transmitters, a single receiver can be used to share a part of the circuit. Furthermore, the cost can be reduced.
また、一般に自動車に用いられる電子回路は、例えば−40℃から125℃までの広い動作温度範囲や10年以上の長期にわたる振動などの条件を満足しなければならない。しかし、従来用いられているフォトカプラなどの光半導体は、構造上温度サイクルによる光結合部の劣化を抑えることが難しく、過酷な車載環境では寿命が短くなる恐れがある。それに対して、送受信器を用いることにより、パワー素子への絶縁信号伝達回路を−40℃から125℃までの広い動作温度範囲や10年以上の長期にわたる振動などの車載用途条件を満足することができ、パワー素子への絶縁信号伝達を長寿命,高信頼化することができる。
In addition, electronic circuits generally used in automobiles must satisfy conditions such as a wide operating temperature range from −40 ° C. to 125 ° C. and vibration over a long period of 10 years or more. However, conventionally used optical semiconductors such as photocouplers are structurally difficult to suppress degradation of the optical coupling portion due to temperature cycles, and there is a risk of shortening the life in harsh in-vehicle environments. On the other hand, by using a transmitter / receiver, an insulated signal transmission circuit to a power element can satisfy on-vehicle application conditions such as a wide operating temperature range from −40 ° C. to 125 ° C. and long-term vibration of 10 years or more. Insulation signal transmission to the power element can be made long and reliable.
1…マイクロコンピュータ
2,12,13,14,15,16,17…送信器
3…シールドケース
4,5,6,7,8,9,19…受信器
10…インバータ回路
11…モータ
20…変調回路
21…高周波増幅回路
22,22’…アンテナ
23,24,25,26,27,28,29…発振器
30…振幅変調回路
31…基板
41,42,51,52,61,62,71,72,81,82,91,92…同調回路
43,53,63,73,83,93…復調回路
Dup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwn…ドライバ回路
dup,dvp,dwp,dun,dvn,dwn…ダイオード
HV…高圧電源
Iup,Ivp,Iwp,Iun,Ivn,Iwn…過電流検出回路
LV…低圧電源
Tr(UP),Tr(VP),Tr(WP),Tr(UN),Tr(VN),Tr(WN)…IGBT
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (5)
前記絶縁手段は、
前記第1の回路若しくは第2の回路の出力信号を送信する1個若しくは複数個の送信器と、
前記第2の回路若しくは第1の回路に接続され、前記送信器から送信された信号を受信する複数個若しくは1個の受信器とから構成されることを特徴とする絶縁装置。 In an insulating device having insulating means for insulating input / output signals between a first circuit connected to a high-voltage power supply and a second circuit connected to a low-voltage power supply,
The insulating means includes
One or more transmitters for transmitting output signals of the first circuit or the second circuit;
An insulating device comprising: a plurality of or one receiver connected to the second circuit or the first circuit and receiving a signal transmitted from the transmitter.
前記複数個の送信器が送信する信号の送信周波数は、その奇数倍の周波数が、他の送信器の送信周波数と異なり、
前記複数個の受信器が受信する信号の受信周波数は、その奇数倍の周波数が、他の受信器の受信周波数と異なることを特徴とする絶縁装置。 The insulation device according to claim 1, wherein
The transmission frequency of the signal transmitted by the plurality of transmitters is different from the transmission frequency of other transmitters in the odd multiple of the frequency.
An insulating device characterized in that an odd multiple of the reception frequency of signals received by the plurality of receivers is different from the reception frequency of other receivers.
前記第1の回路は、高圧電源から供給される高電圧をスイッチングする複数個のパワー半導体スイッチング素子を備え、
前記第2の回路は、前記パワー半導体スイッチング素子のオンオフを制御するマイクロコンピュータを備え、
前記マイクロコンピュータが出力する前記パワー半導体スイッチング素子のオンオフ制御信号は、1個の送信器から送信され、前記複数個のパワー半導体スイッチング素子に対応して設けられた複数個の受信器により、前記オンオフ制御信号をそれぞれ受信することを特徴とする絶縁装置。 The insulation device according to claim 2, wherein
The first circuit includes a plurality of power semiconductor switching elements that switch a high voltage supplied from a high-voltage power supply,
The second circuit includes a microcomputer that controls on / off of the power semiconductor switching element,
The power semiconductor switching element on / off control signal output from the microcomputer is transmitted from one transmitter, and the on / off control signals are provided by a plurality of receivers provided corresponding to the plurality of power semiconductor switching elements. An insulating device receiving each control signal.
前記第1の回路は、高圧電源から供給される高電圧をスイッチングする複数個のパワー半導体スイッチング素子と、これらの複数個のパワー半導体スイッチング素子のそれぞれを流れる電流が過電流であることを検出する複数個の過電流検出回路とを備え、
前記第2の回路は、前記パワー半導体スイッチング素子の過電流情報を受け取るマイクロコンピュータを備え、
前記過電流検出回路が出力する過電流検出信号は、複数個の過電流検出回路のそれぞれに対応して設けられた複数個の送信器から送信され、前記第1の回路に備えられた1個の受信器により、前記過電流検出を受信することを特徴とする絶縁装置。 The insulation device according to claim 2, wherein
The first circuit detects a plurality of power semiconductor switching elements that switch a high voltage supplied from a high-voltage power source, and that a current flowing through each of the plurality of power semiconductor switching elements is an overcurrent. A plurality of overcurrent detection circuits,
The second circuit includes a microcomputer that receives overcurrent information of the power semiconductor switching element,
The overcurrent detection signal output from the overcurrent detection circuit is transmitted from a plurality of transmitters provided corresponding to each of the plurality of overcurrent detection circuits, and is provided in the first circuit. The insulation apparatus receives the overcurrent detection by a receiver.
前記送信器は基板の一方の面に実装され、前記受信器は前記基板の他方の面に実装されたことを特徴とする絶縁装置。
The insulation device according to claim 1, wherein
The insulating device according to claim 1, wherein the transmitter is mounted on one surface of the substrate, and the receiver is mounted on the other surface of the substrate.
Priority Applications (1)
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- 2004-03-12 JP JP2004070162A patent/JP2005261104A/en active Pending
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