JP2007228714A - Power converter - Google Patents

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隆浩 浦壁
Matahiko Ikeda
又彦 池田
Tatsuya Okuda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a power converter that can instantaneously detect an overcurrent at a current detection line even if a process for adjusting the output characteristic of a current detector by using a circuit element such as a resistor element is not necessary, can perform the high-responsiveness off-operation of a semiconductor switch element, and can protect the semiconductor switch element from the overcurrent. <P>SOLUTION: The power converter comprises: a control signal generation part that outputs either an upper-limit threshold voltage or a lower-limit threshold voltage that correspond to the current detection sensitivity of the current detector and an offset voltage; and a gate blocking circuit that off-operates the semiconductor switch element when a detected voltage is higher than the upper-limit threshold voltage, or when the detected voltage is lower than the lower-limit threshold voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、電流検出器で検出された電流値によって過電流保護を行う電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device that performs overcurrent protection based on a current value detected by a current detector.

従来の電力変換装置においては、出力電圧および出力周波数を自由に制御するために、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、コンバータ部によって変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、コンバータ部で平滑された直流電圧を交流電圧に再変換するインバータ部とによって構成されている。また、インバータ部の出力電流値を検出する電流検出器を備え、電流検出器によって検出された電流値が所定の過電流保護レベル(閾値電圧)を超えた場合には、インバータ部を保護するためにインバータ部を構成する半導体スイッチ素子をオフ(遮断)する機能を有している(例えば、特許文献1参照)。   In the conventional power converter, in order to freely control the output voltage and the output frequency, a converter unit that converts an AC voltage into a DC voltage, a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage converted by the converter unit, and a converter unit And an inverter unit that reconverts the DC voltage smoothed in step 1 into an AC voltage. Also, a current detector for detecting the output current value of the inverter unit is provided, and the inverter unit is protected when the current value detected by the current detector exceeds a predetermined overcurrent protection level (threshold voltage). Have a function of turning off (shut off) the semiconductor switch elements constituting the inverter unit (see, for example, Patent Document 1).

電流検出器は、電流検出ラインを囲み、エアーギャップを有した磁性体コアと、磁性体コアのエアーギャップ部に配設されたホール素子と、ホール素子からの出力電圧を増幅する検出回路とによって構成されている。ホール素子を用いた電流検出器は、磁性体コアの寸法等のばらつき、ホール素子の特性のばらつき、検出回路を構成する抵抗素子のばらつき、およびオペアンプ等の回路部品の特性のばらつき等によって、所定の電流検出感度(電流に対する検出電圧の感度)およびオフセット電圧を得ることができない。   The current detector surrounds the current detection line, and includes a magnetic core having an air gap, a Hall element disposed in the air gap portion of the magnetic core, and a detection circuit that amplifies the output voltage from the Hall element. It is configured. A current detector using a Hall element has a predetermined value due to variations in the size of the magnetic core, variations in the characteristics of the Hall element, variations in resistance elements constituting the detection circuit, and variations in characteristics of circuit components such as operational amplifiers. Current detection sensitivity (sensitivity of detection voltage to current) and offset voltage cannot be obtained.

このため、電流検出ラインに特定の電流を通電し、検出回路を動作させて出力電圧を監視しながら、電流検出感度およびオフセット電圧が規定値の範囲に収まるように、ファンクショントリミング抵抗または半固定抵抗と補正用固定抵抗との並列接続体を用いて、検出回路を構成する抵抗素子の抵抗値の調整によって電流検出器の出力特性を調整している(例えば、特許文献2参照)。また、電流検出器の出力特性を調整する工程が不要となるように、電流検出器によって検出された電流値をマイクロコンピュータに取込み、マイクロコンピュータによって電流値と閾値電圧とを比較演算し、インバータ部に出力遮断を指令し、半導体スイッチ素子をオフしている(例えば、特許文献1参照)。   For this reason, a function trimming resistor or semi-fixed resistor is used so that the current detection sensitivity and offset voltage are within the specified range while a specific current is applied to the current detection line and the output voltage is monitored by operating the detection circuit. The output characteristic of the current detector is adjusted by adjusting the resistance value of the resistance element that constitutes the detection circuit, using a parallel connection body of the correction resistor and the correction resistor (for example, see Patent Document 2). In addition, the current value detected by the current detector is taken into the microcomputer so that the process of adjusting the output characteristics of the current detector is not required, and the microcomputer compares the current value with the threshold voltage, and the inverter unit And the semiconductor switch element is turned off (see, for example, Patent Document 1).

特開平6−133592号公報(第2,4頁、第1,2図)Japanese Patent Laid-Open No. 6-133592 (pages 2, 4 and 1, 2) 特開2004−20560号公報(第2−3頁、第1,9図)JP 2004-20560 A (page 2-3, FIGS. 1 and 9)

従来の電力変換装置では、電力変換装置毎に、検出回路を構成する抵抗素子の抵抗値の調整によって、ホール素子の電流検出感度およびオフセット電圧を調節し、電流検出器の出力特性を調整が必要であった。電流検出器の出力特性を調整する工程が不要となるように、電流検出器によって検出された電流値をマイクロコンピュータに取込み、マイクロコンピュータによって電流値が閾値電圧を超えたかどうか判断する場合には、マイクロコンピュータでの処理時間が必要なため、電流検出ラインでの過電流検出を瞬時に行うことができず、応答の速い半導体スイッチ素子のオフ動作ができないという問題点があった。   In conventional power converters, it is necessary to adjust the current detector output characteristics of the current detector by adjusting the current detection sensitivity and offset voltage of the Hall element by adjusting the resistance value of the resistor elements that make up the detection circuit for each power converter. Met. In order to eliminate the step of adjusting the output characteristics of the current detector, the current value detected by the current detector is taken into the microcomputer, and when the microcomputer determines whether the current value exceeds the threshold voltage, Since the processing time in the microcomputer is required, there is a problem that the overcurrent detection in the current detection line cannot be performed instantaneously and the semiconductor switch element having a quick response cannot be turned off.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、抵抗素子などの回路素子によって電流検出器の出力特性を調整する工程が不要な場合でも、電流検出ラインでの過電流を瞬時に検出し、応答の速い半導体スイッチ素子のオフ動作を行い、過電流に対して半導体スイッチ素子を保護する電力変換装置を得るものである。また、電流検出器の出力特性を調整する工程が不要となるので、製造工程を簡略化できる。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when a step of adjusting the output characteristics of the current detector by a circuit element such as a resistance element is unnecessary, an overcurrent in the current detection line is reduced. A power conversion device that instantly detects and performs a turn-off operation of a semiconductor switch element having a quick response to protect the semiconductor switch element against an overcurrent is obtained. In addition, since the process of adjusting the output characteristics of the current detector is not necessary, the manufacturing process can be simplified.

この発明に係る電力変換装置は、電圧端子に接続された半導体スイッチ素子と、電圧端子と半導体スイッチ素子との間を流れる電流を検出して検出電圧を出力する電流検出器と、電流検出器の電流検出感度およびオフセット電圧に応じた上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を出力する制御信号生成手段と、検出電圧が上限閾値電圧より大きい場合または検出電圧が下限閾値電圧より小さい場合には、半導体スイッチ素子をオフ動作させるゲート遮断回路とを備えたことを特徴とするものである。   A power conversion device according to the present invention includes a semiconductor switch element connected to a voltage terminal, a current detector that detects a current flowing between the voltage terminal and the semiconductor switch element and outputs a detection voltage, and a current detector Control signal generating means for outputting at least one of an upper threshold voltage and a lower threshold voltage corresponding to the current detection sensitivity and the offset voltage, and when the detected voltage is greater than the upper threshold voltage or the detected voltage is smaller than the lower threshold voltage In some cases, the semiconductor switching device includes a gate cutoff circuit that turns off the semiconductor switch element.

この発明に係る電力変換装置は、電圧端子に接続された半導体スイッチ素子と、電圧端子と半導体スイッチ素子との間を流れる電流を検出して検出電圧を出力する電流検出器と、電流検出器の電流検出感度およびオフセット電圧に応じた上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を出力する制御信号生成手段と、検出電圧が上限閾値電圧より大きい場合または検出電圧が下限閾値電圧より小さい場合には、半導体スイッチ素子をオフ動作させるゲート遮断回路とを備えたので、抵抗素子などの回路素子によって電流検出器の出力特性を調整する工程が不要な場合でも、電流検出ラインでの過電流を瞬時に検出し、応答の速い半導体スイッチ素子のオフ動作を行い、過電流に対して半導体スイッチ素子を保護するものである。   A power conversion device according to the present invention includes a semiconductor switch element connected to a voltage terminal, a current detector that detects a current flowing between the voltage terminal and the semiconductor switch element and outputs a detection voltage, and a current detector Control signal generating means for outputting at least one of an upper threshold voltage and a lower threshold voltage corresponding to the current detection sensitivity and the offset voltage, and when the detected voltage is greater than the upper threshold voltage or the detected voltage is smaller than the lower threshold voltage In some cases, a gate cutoff circuit for turning off the semiconductor switch element is provided, so even if a process of adjusting the output characteristics of the current detector by a circuit element such as a resistance element is unnecessary, an overcurrent in the current detection line Is detected instantly, the semiconductor switch element with fast response is turned off, and the semiconductor switch element is protected against overcurrent. That.

実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1を示す電流検出器を備えた電力変換装置の一出力回路分の構成図である。図1において、主回路の半導体スイッチ素子1,2は、各々のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)1a,2aとダイオード1b,2bとの並列体で構成される。並列体では、IGBT1a,2aのコレクタ端子とダイオード1b,2bのカソード端子とが各々接続され、IGBT1a,2aのエミッタ端子とダイオード1b,2bのアノード端子とが各々接続されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram for one output circuit of a power conversion device including a current detector according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. In FIG. 1, the semiconductor switch elements 1 and 2 of the main circuit are constituted by parallel bodies of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 1a and 2a and diodes 1b and 2b. In the parallel body, the collector terminals of the IGBTs 1a and 2a are connected to the cathode terminals of the diodes 1b and 2b, respectively, and the emitter terminals of the IGBTs 1a and 2a and the anode terminals of the diodes 1b and 2b are connected to each other.

半導体スイッチ素子1のコレクタ側端子には、DC電圧入力部である平滑コンデンサ3の正電圧側のP端子が接続されている。半導体スイッチ素子1のエミッタ側端子には、半導体スイッチ素子2のコレクタ側端子および電圧端子であるAC端子5に接続されている。つまり、半導体スイッチ素子1,2は、電圧端子に接続されている。半導体スイッチ素子2のエミッタ側端子には、平滑コンデンサ4の負電圧側のN端子が接続されている。半導体スイッチ素子1および半導体スイッチ素子2によって、電力変換装置の一出力分の主回路が構成されている。   The positive terminal of the smoothing capacitor 3 that is a DC voltage input unit is connected to the collector terminal of the semiconductor switch element 1. The emitter side terminal of the semiconductor switch element 1 is connected to the collector side terminal of the semiconductor switch element 2 and the AC terminal 5 which is a voltage terminal. That is, the semiconductor switch elements 1 and 2 are connected to the voltage terminal. The N terminal on the negative voltage side of the smoothing capacitor 4 is connected to the emitter side terminal of the semiconductor switch element 2. The semiconductor switch element 1 and the semiconductor switch element 2 constitute a main circuit for one output of the power converter.

半導体スイッチ素子1は、ゲートドライバ回路6によって駆動されている。半導体スイッチ素子2は、ゲートドライバ回路7によって駆動されている。ゲートドライバ回路6,7は、所定のコモン電圧を基準とした制御電圧信号を、各々のIGBT1a,2aのエミッタ端子電圧を基準としたゲートドライブ電圧信号へ変換する。また、ゲートドライバ回路6,7は、IGBT1a,2aを駆動するために電流供給能力を必要な電流レベルまで高める機能を有している。   The semiconductor switch element 1 is driven by a gate driver circuit 6. The semiconductor switch element 2 is driven by a gate driver circuit 7. The gate driver circuits 6 and 7 convert a control voltage signal based on a predetermined common voltage into a gate drive voltage signal based on the emitter terminal voltage of each of the IGBTs 1a and 2a. The gate driver circuits 6 and 7 have a function of increasing the current supply capability to a necessary current level in order to drive the IGBTs 1a and 2a.

磁性体コア8は、円環状の形状であり、一部分にエアーギャップを有し、半導体スイッチ素子1および半導体スイッチ素子2とAC端子5とを結ぶAC出力ライン5a(電流検出ライン)を囲むように設置されている。磁性体コア8のエアーギャップには、AC出力ライン5aに流れる電流によって発生する磁束を電圧に変換するホール素子9が配置されている。ホール素子9の出力端子には、ホール素子9の出力電圧を所望の値まで増幅する電流検出回路10の入力端子が接続されている。電流検出器は、ホール素子9を用いており、磁性体コア8、ホール素子9および電流検出回路10によって構成される。電流検出器は、電圧端子であるAC端子5と半導体スイッチ素子1,2との間を流れる電流を検出して検出電圧を出力する。   The magnetic core 8 has an annular shape, has an air gap in part, and surrounds an AC output line 5a (current detection line) connecting the semiconductor switch element 1 and the semiconductor switch element 2 to the AC terminal 5. is set up. In the air gap of the magnetic core 8, a Hall element 9 that converts a magnetic flux generated by a current flowing through the AC output line 5 a into a voltage is disposed. The output terminal of the Hall element 9 is connected to the input terminal of a current detection circuit 10 that amplifies the output voltage of the Hall element 9 to a desired value. The current detector uses a Hall element 9, and includes a magnetic core 8, a Hall element 9, and a current detection circuit 10. The current detector detects a current flowing between the AC terminal 5 which is a voltage terminal and the semiconductor switch elements 1 and 2 and outputs a detection voltage.

電流検出回路10の電流検出出力線Isenは、正電圧側ゲート遮断回路11、負電圧側ゲート遮断回路12およびマイクロコンピュータ13の各々の入力端子に接続されている。検出電圧は、電流検出出力線Isenを介して正電圧側ゲート遮断回路11、負電圧側ゲート遮断回路12およびマイクロコンピュータ13へ入力される。マイクロコンピュータ13は、正電圧側ゲート遮断回路11、負電圧側ゲート遮断回路12およびアナログスイッチ回路14を制御する。アナログスイッチ回路14と正電圧側ゲート遮断回路11との間、およびアナログスイッチ回路14と負電圧側ゲート遮断回路12との間には、各々閾値電圧のデータ保持のためのコンデンサ15,16が接続されている。   The current detection output line Isen of the current detection circuit 10 is connected to each input terminal of the positive voltage side gate cutoff circuit 11, the negative voltage side gate cutoff circuit 12 and the microcomputer 13. The detection voltage is input to the positive voltage side gate cutoff circuit 11, the negative voltage side gate cutoff circuit 12, and the microcomputer 13 via the current detection output line Isen. The microcomputer 13 controls the positive voltage side gate cutoff circuit 11, the negative voltage side gate cutoff circuit 12 and the analog switch circuit 14. Capacitors 15 and 16 for holding threshold voltage data are respectively connected between the analog switch circuit 14 and the positive voltage side gate cutoff circuit 11 and between the analog switch circuit 14 and the negative voltage side gate cutoff circuit 12. Has been.

正電圧側ゲート遮断回路11の入力端子には、マイクロコンピュータ13からのゲート信号線GateHおよびコンデンサ15からの過電流閾値線IthHが接続されている。正電圧側ゲート遮断回路11の出力端子には、ゲートドライバ回路6の入力端子に接続されるゲート駆動信号線GateH*が接続されている。同様に、負電圧側ゲート遮断回路12の入力端子には、マイクロコンピュータ13からのゲート信号線GateLおよびコンデンサ16からの過電流閾値線IthLが接続されている。負電圧側ゲート遮断回路12の出力端子には、ゲートドライバ回路7の入力端子に接続されるゲート駆動信号線GateL*が接続されている。過電流閾値線IthHおよび過電流閾値線IthLは、各々のコンデンサ15,16を介して、アナログスイッチ回路14の出力端子に接続されている。アナログスイッチ回路14の入力端子には、マイクロコンピュータ13からのアナログデータ出力線Ith、選択信号線SelectH、および選択信号線SelectLが接続されている。   A gate signal line GateH from the microcomputer 13 and an overcurrent threshold line IthH from the capacitor 15 are connected to the input terminals of the positive voltage side gate cutoff circuit 11. A gate drive signal line GateH * connected to the input terminal of the gate driver circuit 6 is connected to the output terminal of the positive voltage side gate cutoff circuit 11. Similarly, a gate signal line GateL from the microcomputer 13 and an overcurrent threshold line IthL from the capacitor 16 are connected to the input terminals of the negative voltage side gate cutoff circuit 12. A gate drive signal line GateL * connected to the input terminal of the gate driver circuit 7 is connected to the output terminal of the negative voltage side gate cutoff circuit 12. The overcurrent threshold line IthH and the overcurrent threshold line IthL are connected to the output terminal of the analog switch circuit 14 via the capacitors 15 and 16. An analog data output line Ith, a selection signal line SelectH, and a selection signal line SelectL from the microcomputer 13 are connected to input terminals of the analog switch circuit 14.

ここで、電力変換装置の一出力回路分の回路構成の詳細について説明する。図2は、実施の形態1におけるホール素子9および電流検出回路10の回路図である。電流検出回路10は、ホール素子9に対する定電流回路の機能を有する定電流回路部および増幅回路の機能を有する増幅回路部によって構成される。まず、定電流回路の機能について説明する。ホール素子9の垂直方向の一方の端子は、電源Vccに接続され、もう一方の端子は、トランジスタTrのコレクタ端子に接続されている。トランジスタTrのエミッタ端子は、抵抗Rcを介してコモン電圧線(制御信号の基準電圧線)に接続され、トランジスタTrのベース端子は、オペアンプOPA1の出力端子に接続されている。オペアンプOPA1の+側入力端子には、電源電圧Vccを抵抗Raと抵抗Rbとで分圧した電圧が入力される。オペアンプOPA1の−側入力端子には、トランジスタTrのエミッタ端子と抵抗Rcとの接続点に接続されている。抵抗Ra,Rb,Rc、トランジスタTrおよびオペアンプOPA1によって定電流回路が構成され、ホール素子9に駆動電流を供給している。ホール素子9に流れる駆動電流ihは、式(1)のように表すことができる。
ih=Rb/(Rc×(Ra+Rb))×Vcc −−−(1)
Here, the detail of the circuit structure for one output circuit of a power converter device is demonstrated. FIG. 2 is a circuit diagram of Hall element 9 and current detection circuit 10 according to the first embodiment. The current detection circuit 10 includes a constant current circuit unit having a function of a constant current circuit for the Hall element 9 and an amplifier circuit unit having a function of an amplifier circuit. First, the function of the constant current circuit will be described. One terminal of the Hall element 9 in the vertical direction is connected to the power supply Vcc, and the other terminal is connected to the collector terminal of the transistor Tr. The emitter terminal of the transistor Tr is connected to a common voltage line (control signal reference voltage line) via a resistor Rc, and the base terminal of the transistor Tr is connected to the output terminal of the operational amplifier OPA1. A voltage obtained by dividing the power supply voltage Vcc by the resistor Ra and the resistor Rb is input to the + side input terminal of the operational amplifier OPA1. The negative input terminal of the operational amplifier OPA1 is connected to the connection point between the emitter terminal of the transistor Tr and the resistor Rc. The resistors Ra, Rb, Rc, the transistor Tr, and the operational amplifier OPA1 constitute a constant current circuit, and supplies a drive current to the Hall element 9. The drive current ih that flows through the Hall element 9 can be expressed as Equation (1).
ih = Rb / (Rc × (Ra + Rb)) × Vcc (1)

次に、増幅回路の機能について説明する。磁性体コア8の磁束密度の大きさに依存した出力電圧が、ホール素子9の水平方向の出力端子から出力される。水平方向の一方の出力端子は、抵抗R1を介してオペアンプOPA2の−側入力端子へ接続され、水平方向のもう一方の出力端子は抵抗R2を介してオペアンプOPA2の+側入力端子へ接続されている。オペアンプOPA2の−側入力端子は、抵抗R3を介してオペアンプOPA2の出力端子にも接続され、検出電流出力線Isenに接続されている。オペアンプOPA2の+側入力端子は、ホール素子9からの出力電圧の振幅の中心電圧を決める電圧端子Vrefに抵抗R4を介して接続されている。抵抗R1と抵抗R2との抵抗値を同じ、かつ、抵抗R3と抵抗R4との抵抗値を同じと仮定し、ホール素子9の出力端子間電圧をΔVとすると、電流検出出力線Isenにおける検出電圧である電圧値Visenは、式(2)のように表すことができる。
Visen=Vref+R3/R1×ΔV −−−(2)
式(2)から、増幅回路部では、ホール素子9の出力電圧の振幅の中心値をVrefとし、出力電圧の振幅をR3/R1倍に増幅することがわかる。
Next, the function of the amplifier circuit will be described. An output voltage depending on the magnetic flux density of the magnetic core 8 is output from the horizontal output terminal of the Hall element 9. One output terminal in the horizontal direction is connected to the negative input terminal of the operational amplifier OPA2 through the resistor R1, and the other output terminal in the horizontal direction is connected to the positive input terminal of the operational amplifier OPA2 through the resistor R2. Yes. The negative input terminal of the operational amplifier OPA2 is also connected to the output terminal of the operational amplifier OPA2 via the resistor R3, and is connected to the detection current output line Isen. The + side input terminal of the operational amplifier OPA2 is connected via a resistor R4 to a voltage terminal Vref that determines the center voltage of the amplitude of the output voltage from the Hall element 9. Assuming that the resistance values of the resistors R1 and R2 are the same and the resistance values of the resistors R3 and R4 are the same, and the voltage between the output terminals of the Hall element 9 is ΔV, the detection voltage at the current detection output line Isen is The voltage value Visen that is can be expressed as shown in Equation (2).
Visen = Vref + R3 / R1 × ΔV −−− (2)
From the equation (2), it can be seen that in the amplifier circuit section, the center value of the amplitude of the output voltage of the Hall element 9 is set to Vref, and the amplitude of the output voltage is amplified by R3 / R1 times.

図3は、実施の形態1におけるアナログスイッチ回路14およびデータ保持用のコンデンサ15,16の回路図である。アナログスイッチ回路14は、双方向性のn形MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)およびp形MOSFETの並列接続体からなるスイッチ部141,143と、スイッチ部を駆動するゲート回路142,144とによって構成されている。選択信号線SelectH,SelectLは、各々のゲート回路142,144に接続されている。   FIG. 3 is a circuit diagram of the analog switch circuit 14 and the data holding capacitors 15 and 16 in the first embodiment. The analog switch circuit 14 includes bidirectional n-type MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and p-type MOSFETs connected in parallel, switch units 141 and 143, and gate circuits 142 and 144 that drive the switch units. It is configured. The selection signal lines SelectH and SelectL are connected to the gate circuits 142 and 144, respectively.

各々のスイッチ部141,143の入力端子には、アナログデータ出力線Ithが接続されている。アナログスイッチ回路14の一方の出力端子には、過電流閾値線IthHおよびコンデンサ15の一方の端子が接続されている。アナログスイッチ回路14のもう一方の出力端子には、過電流閾値線IthLおよびコンデンサ16の一方の端子が接続されている。コンデンサ15,16の各々のもう一方の端子は、コモン電圧線に接続されている。つまり、制御信号生成手段であるマイクロコンピュータ13とゲート遮断回路である正電圧側ゲート遮断回路11との間に、正電圧側ゲート遮断回路11に対応したスイッチ部141およびコンデンサ15が備えられている。また、マイクロコンピュータ13とゲート遮断回路である負電圧側ゲート遮断回路12との間に、負電圧側ゲート遮断回路12に対応したスイッチ部143およびコンデンサ16が備えられている。   An analog data output line Ith is connected to the input terminals of the switch units 141 and 143. The overcurrent threshold line IthH and one terminal of the capacitor 15 are connected to one output terminal of the analog switch circuit 14. An overcurrent threshold line IthL and one terminal of the capacitor 16 are connected to the other output terminal of the analog switch circuit 14. The other terminal of each of the capacitors 15 and 16 is connected to a common voltage line. That is, a switch unit 141 and a capacitor 15 corresponding to the positive voltage side gate cutoff circuit 11 are provided between the microcomputer 13 which is a control signal generating means and the positive voltage side gate cutoff circuit 11 which is a gate cutoff circuit. . A switch unit 143 and a capacitor 16 corresponding to the negative voltage side gate cutoff circuit 12 are provided between the microcomputer 13 and the negative voltage side gate cutoff circuit 12 which is a gate cutoff circuit.

次に、動作について説明する。制御信号生成手段であるマイクロコンピュータ13は、電流検出器の電流検出感度およびオフセット電圧に応じた上限閾値電圧および下限閾値電圧を演算し、アナログデータ出力線Ithを介して上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を出力する。上限閾値電圧および下限閾値電圧は、半導体スイッチ素子1,2を保護するためにAC出力ライン5aに流れてもよい許容電流の上限電流および下限電流に対応した電流検出器の閾値電圧である。一例として、上限閾値電圧を4.5V、下限閾値電圧を0.5Vと設定してもよい。この時、マイクロコンピュータ13から選択信号線SelectH,SelectLには、各々Low電圧、High電圧が出力され、スイッチ部141はオン状態、スイッチ部143はオフ状態となる。この結果、コンデンサ15には、AC出力ライン5aの許容電流の上限値に相当する上限閾値電圧が蓄積される。   Next, the operation will be described. The microcomputer 13 which is a control signal generating means calculates an upper limit threshold voltage and a lower limit threshold voltage according to the current detection sensitivity and offset voltage of the current detector, and the upper limit threshold voltage and the lower limit threshold voltage via the analog data output line Ith. At least one of the outputs. The upper limit threshold voltage and the lower limit threshold voltage are threshold voltages of the current detector corresponding to the upper limit current and the lower limit current of the allowable current that may flow through the AC output line 5a in order to protect the semiconductor switch elements 1 and 2. As an example, the upper threshold voltage may be set to 4.5V, and the lower threshold voltage may be set to 0.5V. At this time, a low voltage and a high voltage are output from the microcomputer 13 to the selection signal lines SelectH and SelectL, respectively, and the switch unit 141 is turned on and the switch unit 143 is turned off. As a result, the capacitor 15 stores an upper limit threshold voltage corresponding to the upper limit value of the allowable current of the AC output line 5a.

次に、選択信号線SelectH,SelectLには、各々High電圧、Low電圧が出力され、スイッチ部141はオフ状態、スイッチ部143はオン状態に切り替わる。オンオフ状態が切り替わった後、アナログデータ出力線IthにAC出力ライン5aの許容電流の下限値に相当する下限閾値電圧が出力される。この結果、コンデンサ16に下限閾値電圧が蓄積される。コンデンサ15,16に蓄積された電圧は、各々正電圧側ゲート遮断回路11,負電圧側ゲート遮断回路12へ出力される。つまり、マイクロコンピュータ13は、スイッチ部141,143のオンオフ動作を制御してコンデンサ15,16を介して上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方の電圧を複数のゲート遮断回路である正電圧側ゲート遮断回路11および負電圧側ゲート遮断回路12へ出力している。   Next, a High voltage and a Low voltage are output to the selection signal lines SelectH and SelectL, respectively, and the switch unit 141 is switched off and the switch unit 143 is switched on. After the on / off state is switched, the lower limit threshold voltage corresponding to the lower limit value of the allowable current of the AC output line 5a is output to the analog data output line Ith. As a result, the lower threshold voltage is accumulated in the capacitor 16. The voltages stored in the capacitors 15 and 16 are output to the positive voltage side gate cutoff circuit 11 and the negative voltage side gate cutoff circuit 12, respectively. That is, the microcomputer 13 is a plurality of gate cut-off circuits that control the on / off operation of the switch units 141 and 143 to supply at least one of the upper threshold voltage and the lower threshold voltage via the capacitors 15 and 16. It outputs to the positive voltage side gate cutoff circuit 11 and the negative voltage side gate cutoff circuit 12.

ここで、両スイッチ部141,143をオフ状態にすることによって、コンデンサ15には上限閾値電圧のデータ、コンデンサ16には下限閾値電圧のデータが各々保持される。コンデンサ15,16に保持されている閾値電圧のデータは、電圧のリーク現象によって徐々に変化してしまう。このため、定期的にアナログスイッチ回路14の切り替え動作を繰り返して、コンデンサ15,16に所定の閾値電圧のデータを蓄積する。   Here, by setting both the switch portions 141 and 143 to the OFF state, the upper limit threshold voltage data is held in the capacitor 15 and the lower limit threshold voltage data is held in the capacitor 16, respectively. The threshold voltage data held in the capacitors 15 and 16 gradually change due to a voltage leakage phenomenon. For this reason, the switching operation of the analog switch circuit 14 is periodically repeated, and data of a predetermined threshold voltage is accumulated in the capacitors 15 and 16.

マイクロコンピュータ13またはマイクロコンピュータ13の動作をサポートする記憶素子は、電力変換装置のAC出力ライン5aに流れる電流を正確に制御するために、電流値と電流検出器の検出電圧との関係を記憶している。また、その電流値と電流検出器の検出電圧との関係によって、AC出力ライン5aに流れる許容電流の上限値および許容電流の下限値に相当する上限閾値電圧および下限閾値電圧が決められている。予め、製品の出荷検査時等に、AC出力ライン5aに電流が流れていない状態の電流検出器から検出電流出力線Isenに出力される検出電圧と、既知の電流をAC出力ライン5aに流した状態での電流検出器からの検出電圧とによって、電流に対する検出電圧の感度である電流検出感度とオフセット電圧とを算出し、電流値と電流検出器の検出電圧との関係を求めている。   The microcomputer 13 or a storage element that supports the operation of the microcomputer 13 stores the relationship between the current value and the detection voltage of the current detector in order to accurately control the current flowing through the AC output line 5a of the power converter. ing. Further, the upper limit threshold voltage and the lower limit threshold voltage corresponding to the upper limit value of the allowable current flowing through the AC output line 5a and the lower limit value of the allowable current are determined by the relationship between the current value and the detection voltage of the current detector. The detection voltage output to the detection current output line Isen from the current detector in a state where no current flows through the AC output line 5a and a known current are supplied to the AC output line 5a in advance at the time of product inspection. Based on the detection voltage from the current detector in the state, the current detection sensitivity, which is the sensitivity of the detection voltage to the current, and the offset voltage are calculated, and the relationship between the current value and the detection voltage of the current detector is obtained.

図4は、実施の形態1における正電圧側ゲート遮断回路11および負電圧側ゲート遮断回路12の回路図である。図4(a)に正電圧側ゲート遮断回路11の回路図を示す。正電圧側ゲート遮断回路11は、コンパレータCOPH、アンド論理回路ANDH、抵抗RxHおよび電源Vccによって構成される。図4(b)に負電圧側ゲート遮断回路12の回路図を示す。負電圧側ゲート遮断回路12は、コンパレータCOPL、アンド論理回路ANDL、抵抗RxLおよび電源Vccによって構成される。コンパレータCOPH,COPLの出力端子は、各々抵抗RxH,RxLを介して電源Vccと接続され、各々のアンド論理回路ANDH,ANDLの一方の入力端子に接続されている。   FIG. 4 is a circuit diagram of the positive voltage side gate cutoff circuit 11 and the negative voltage side gate cutoff circuit 12 in the first embodiment. FIG. 4A shows a circuit diagram of the positive voltage side gate cutoff circuit 11. The positive voltage side gate cutoff circuit 11 includes a comparator COPH, an AND logic circuit ANDH, a resistor RxH, and a power supply Vcc. FIG. 4B shows a circuit diagram of the negative voltage side gate cutoff circuit 12. The negative voltage side gate cutoff circuit 12 includes a comparator COPL, an AND logic circuit ANDL, a resistor RxL, and a power supply Vcc. The output terminals of the comparators COPH and COPL are connected to the power supply Vcc via resistors RxH and RxL, respectively, and are connected to one input terminal of each of the AND logic circuits ANDH and ANDL.

アンド論理回路ANDH,ANDLのもう一方の入力端子には、各々マイクロコンピュータ13からのゲート信号線GateH,GateLが接続されている。アンド論理回路ANDH,ANDLの出力端子には、各々ゲート駆動信号線GateH*,GateL*に接続されている。正電圧側ゲート遮断回路11のコンパレータCOPHの+側入力端子には、過電流閾値線IthHが接続されている。コンパレータCOPHの−側入力端子には、検出電流出力線Isenが接続されている。また、負電圧側ゲート遮断回路12のコンパレータCOPLの+側入力端子には、検出電流出力線Isenが接続され、コンパレータCOPLの−側入力端子には、過電流閾値線IthLが接続されている。   Gate signal lines GateH and GateL from the microcomputer 13 are connected to the other input terminals of the AND logic circuits ANDH and ANDL, respectively. The output terminals of the AND logic circuits ANDH and ANDL are connected to gate drive signal lines GateH * and GateL *, respectively. The overcurrent threshold line IthH is connected to the + side input terminal of the comparator COPH of the positive voltage side gate cutoff circuit 11. The detection current output line Isen is connected to the negative input terminal of the comparator COPH. Further, the detection current output line Isen is connected to the + side input terminal of the comparator COPL of the negative voltage side gate cutoff circuit 12, and the overcurrent threshold line IthL is connected to the − side input terminal of the comparator COPL.

次に、動作について説明する。AC出力ライン5aに許容電流値範囲内の電流が流れる場合には、検出電流出力線Isenの検出電圧は、過電流閾値線IthHの上限閾値電圧より小さく、過電流閾値線IthLの下限閾値電圧より大きい。このため、各々のコンパレータCOPH,COPLの出力はHigh電圧になっている。ここで、High電圧はVccに相当する。したがって、ゲート駆動信号線GateH*,GateL*には、マイクロコンピュータ13から出力されるゲート信号がそのまま出力される。   Next, the operation will be described. When a current within the allowable current value range flows through the AC output line 5a, the detection voltage of the detection current output line Isen is smaller than the upper limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthH and is lower than the lower limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthL. large. For this reason, the outputs of the respective comparators COPH and COPL are high voltages. Here, the High voltage corresponds to Vcc. Therefore, the gate signal output from the microcomputer 13 is output as it is to the gate drive signal lines GateH * and GateL *.

AC出力ライン5aに許容電流値範囲外の電流が流れ、検出電流出力線Isenの検出電圧が、過電流閾値線IthHの上限閾値電圧よりも大きくなると、コンパレータCOPHの出力はLow電圧となるので、ゲート信号線GateHの状態に関わらず、ゲート駆動信号線GateH*への出力はLow電圧となり、半導体スイッチ素子1が遮断される。また、検出電流出力線Isenの検出電圧が過電流閾値線IthLの下限閾値電圧よりも小さくなると、コンパレータCOPLの出力はLow電圧となるので、ゲート信号線GateLの状態に関わらず、ゲート駆動信号線GateL*への出力はLow電圧となり、半導体スイッチ素子2が遮断される。つまり、正電圧側ゲート遮断回路11および負電圧側ゲート遮断回路12は、検出電圧が上限閾値電圧より大きい場合または検出電圧が下限閾値電圧より小さい場合には、半導体スイッチ素子1,2をオフ動作させるゲート遮断回路である。   When a current outside the allowable current value range flows through the AC output line 5a and the detection voltage of the detection current output line Isen becomes larger than the upper limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthH, the output of the comparator COPH becomes a low voltage. Regardless of the state of the gate signal line GateH, the output to the gate drive signal line GateH * becomes a Low voltage, and the semiconductor switch element 1 is cut off. Further, when the detection voltage of the detection current output line Isen becomes lower than the lower limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthL, the output of the comparator COPL becomes a low voltage, and therefore the gate drive signal line regardless of the state of the gate signal line GateL. The output to GateL * becomes a Low voltage, and the semiconductor switch element 2 is cut off. That is, the positive voltage side gate cutoff circuit 11 and the negative voltage side gate cutoff circuit 12 turn off the semiconductor switch elements 1 and 2 when the detected voltage is higher than the upper threshold voltage or when the detected voltage is lower than the lower threshold voltage. This is a gate cutoff circuit.

検出電圧と閾値電圧を比較して半導体スイッチ素子1,2を遮断する際に、電流検出器の電流検出感度およびオフセット電圧によって閾値電圧を設定することで正確な遮断を行うことができる。図5は、実施の形態1における電流検知器の出力特性の模式図である。図5(a)は、固定抵抗を用いた電源電圧分圧によって閾値電圧を特定の一定値に固定した場合における、出力特性の異なる電流検出器Aおよび電流検出器Bの検出電圧を各々示している。電流検出器Aは、AC出力ライン5aに流れる正しい電流検出を行い、過電流が流れた場合には、閾値電圧に応じてゲート遮断動作を行うことによって半導体スイッチ素子を保護することができる。一方、電流検出器Bは、ゲート遮断回路が動作する閾値電圧が電流検出器Aの場合と異なり、過電流が流れて閾値電圧を超えてもゲート遮断動作がしなかったり、許容電流範囲内でゲート遮断動作をしてしまったり、といった不都合が発生する。   When the semiconductor switch elements 1 and 2 are shut off by comparing the detection voltage with the threshold voltage, accurate shutoff can be performed by setting the threshold voltage according to the current detection sensitivity and the offset voltage of the current detector. FIG. 5 is a schematic diagram of output characteristics of the current detector in the first embodiment. FIG. 5A shows the detection voltages of the current detector A and the current detector B having different output characteristics when the threshold voltage is fixed to a specific constant value by power supply voltage division using a fixed resistor. Yes. The current detector A detects the correct current flowing through the AC output line 5a. When an overcurrent flows, the current detector A can protect the semiconductor switch element by performing a gate cutoff operation according to the threshold voltage. On the other hand, unlike the case of the current detector A in which the threshold voltage for operating the gate cutoff circuit is different from that in the current detector A, the current detector B does not perform the gate cutoff operation even if the overcurrent flows and exceeds the threshold voltage. Inconveniences such as gate shutoff occur.

図5(b)は、本実施の形態の電流検出を行う場合における、出力特性の異なる電流検出器Aおよび電流検出器Bの検出電圧を各々示している。出力特性の異なる電流検出器Aおよび電流検出器Bを用いても、個々の電流検出器に対応して上限および下限の閾値電圧を設定しているので、所望の閾値電圧でゲート遮断動作が可能となる。このように、抵抗素子を用いて閾値電圧を固定することなく、マイクロコンピュータ13を用いて、電流検出器の特性に合せて閾値電圧を補正することができる。また、マイクロコンピュータ13によって電流値が閾値電圧を超えたかどうかを判断せずに、予め設定された過電流に対応した閾値電圧と検出電圧とをコンパレータによって比較し、ゲート遮断信号を形成するので、その動作時間は1μs以下となり、高速な過電流検知およびゲート遮断が可能となる。   FIG. 5B shows detection voltages of the current detector A and the current detector B having different output characteristics in the case where the current detection according to the present embodiment is performed. Even if the current detector A and the current detector B having different output characteristics are used, the upper and lower threshold voltages are set corresponding to the individual current detectors, so that the gate cutoff operation can be performed at a desired threshold voltage. It becomes. Thus, the threshold voltage can be corrected according to the characteristics of the current detector using the microcomputer 13 without fixing the threshold voltage using the resistance element. Further, the microcomputer 13 compares the threshold voltage corresponding to the preset overcurrent with the detected voltage without determining whether the current value exceeds the threshold voltage, and forms a gate cutoff signal. The operation time is 1 μs or less, and high-speed overcurrent detection and gate interruption are possible.

また、各ゲート遮断回路に対応した上限閾値電圧または下限閾値電圧を出力するタイミングとスイッチ部141またはスイッチ部143のオンオフのタイミングとを合せることによって、上限閾値電圧または下限閾値電圧を各々のゲート遮断回路に個別に順次入力することができる。このため、マイクロコンピュータ13のアナログ信号出力端子が1個の場合でも、複数のゲート遮断回路11,12を介して半導体スイッチ素子1,2を保護することができる。つまり、アナログスイッチ回路14を設けることによって、3相出力のインバータでもスイッチ部を6個備えれば、アナログデータ出力端子は一端子だけ設ければよい。電力変換装置の出力数が更に多くなった場合でも、マイクロコンピュータ13のアナログ出力端子数の限界に関係なく、出力端子が一端子だけでも電力変換装置の一出力回路分を構成することができる。   In addition, the upper threshold voltage or the lower threshold voltage is set to the gate cutoff by matching the timing of outputting the upper threshold voltage or the lower threshold voltage corresponding to each gate cutoff circuit and the ON / OFF timing of the switch unit 141 or 143. It can be input individually and sequentially into the circuit. Therefore, even when the microcomputer 13 has one analog signal output terminal, the semiconductor switch elements 1 and 2 can be protected via the plurality of gate cutoff circuits 11 and 12. In other words, by providing the analog switch circuit 14, if the three-phase output inverter includes six switch units, only one analog data output terminal needs to be provided. Even when the number of outputs of the power conversion device is further increased, one output circuit portion of the power conversion device can be configured with only one output terminal regardless of the limit of the number of analog output terminals of the microcomputer 13.

以上のように、電流検出器の電流検出感度およびオフセット電圧に応じた上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を出力する制御信号生成手段と、検出電圧が上限閾値電圧より大きい場合または検出電圧が下限閾値電圧より小さい場合には、半導体スイッチ素子をオフ動作させるゲート遮断回路とを備えたので、抵抗素子などの回路素子によって電流検出器の出力特性を調整する工程が不要な場合でも、電流検出ラインでの過電流を瞬時に検出し、応答の速い半導体スイッチ素子のオフ動作を行い、過電流に対して半導体スイッチ素子を保護することができる。また、電流検出器の出力特性を調整する工程が不要となるので、製造工程を簡略化できる。   As described above, the control signal generating means for outputting at least one of the upper threshold voltage and the lower threshold voltage corresponding to the current detection sensitivity and offset voltage of the current detector, and the detected voltage is larger than the upper threshold voltage Or, when the detection voltage is lower than the lower threshold voltage, a gate cutoff circuit for turning off the semiconductor switch element is provided, so that the step of adjusting the output characteristics of the current detector by a circuit element such as a resistance element is unnecessary However, it is possible to instantaneously detect an overcurrent in the current detection line, turn off the semiconductor switch element having a quick response, and protect the semiconductor switch element against the overcurrent. In addition, since the process of adjusting the output characteristics of the current detector is not necessary, the manufacturing process can be simplified.

実施の形態2.
図6は、この発明を実施するための実施の形態2を示す電流検出器を備えた電力変換装置の一出力回路分の構成図である。図6において、マイクロコンピュータ13が、過電流閾値線IthHを介して正電圧側ゲート遮断回路11に直接接続され、過電流閾値線IthLを介して負電圧側ゲート遮断回路12に直接接続されている点で実施の形態1と異なっている。図6において、図1と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の態様は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram for one output circuit of a power conversion device including a current detector according to Embodiment 2 for carrying out the present invention. In FIG. 6, the microcomputer 13 is directly connected to the positive voltage side gate cutoff circuit 11 via the overcurrent threshold line IthH and directly connected to the negative voltage side gate cutoff circuit 12 via the overcurrent threshold line IthL. This is different from the first embodiment. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and this is common throughout the entire specification. Moreover, the aspect of the component which appears in the whole specification is an illustration to the last, and is not limited to these description.

マイクロコンピュータ13のアナログデータ出力の端子数に余裕がある場合には、アナログスイッチ回路を使わず、マイクロコンピュータ13から電流閾値線IthH,IthLへ直接接続すればよい。電力変換装置が3相出力のインバータの場合には、アナログデータ出力端子は6端子分必要となる。   When there is a margin in the number of analog data output terminals of the microcomputer 13, the microcomputer 13 may be directly connected to the current threshold lines IthH and IthL without using an analog switch circuit. If the power converter is a three-phase output inverter, six analog data output terminals are required.

次に、動作について説明する。AC出力ライン5aに許容電流値範囲内の電流が流れる場合には、検出電流出力線Isenの検出電圧は、過電流閾値線IthHの上限閾値電圧より小さく、過電流閾値線IthLの下限閾値電圧より大きい。このため、各々のコンパレータCOPH,COPLの出力はHigh電圧になっている。ここで、High電圧はVccに相当する。したがって、ゲート駆動信号線GateH*,GateL*には、マイクロコンピュータ13から出力されるゲート信号がそのまま出力される。   Next, the operation will be described. When a current within the allowable current value range flows through the AC output line 5a, the detection voltage of the detection current output line Isen is smaller than the upper limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthH and is lower than the lower limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthL. large. For this reason, the outputs of the respective comparators COPH and COPL are high voltages. Here, the High voltage corresponds to Vcc. Therefore, the gate signal output from the microcomputer 13 is output as it is to the gate drive signal lines GateH * and GateL *.

AC出力ライン5aに許容電流値範囲外の電流が流れ、検出電流出力線Isenの検出電圧が、過電流閾値線IthHの上限閾値電圧よりも大きくなると、コンパレータCOPHの出力はLow電圧となるので、ゲート信号線GateHの状態に関わらず、ゲート駆動信号線GateH*への出力はLow電圧となり、半導体スイッチ素子1が遮断される。また、検出電流出力線Isenの検出電圧が過電流閾値線IthLの下限閾値電圧よりも小さくなると、コンパレータCOPLの出力はLow電圧となるので、ゲート信号線GateLの状態に関わらず、ゲート駆動信号線GateL*への出力はLow電圧となり、半導体スイッチ素子2が遮断される。つまり、正電圧側ゲート遮断回路11および負電圧側ゲート遮断回路12は、検出電圧が上限閾値電圧より大きい場合または検出電圧が下限閾値電圧より小さい場合には、半導体スイッチ素子1,2をオフ動作させるゲート遮断回路である。   When a current outside the allowable current value range flows through the AC output line 5a and the detection voltage of the detection current output line Isen becomes larger than the upper limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthH, the output of the comparator COPH becomes a low voltage. Regardless of the state of the gate signal line GateH, the output to the gate drive signal line GateH * becomes a Low voltage, and the semiconductor switch element 1 is cut off. Further, when the detection voltage of the detection current output line Isen becomes lower than the lower limit threshold voltage of the overcurrent threshold line IthL, the output of the comparator COPL becomes a low voltage, and therefore the gate drive signal line regardless of the state of the gate signal line GateL. The output to GateL * becomes a Low voltage, and the semiconductor switch element 2 is cut off. That is, the positive voltage side gate cutoff circuit 11 and the negative voltage side gate cutoff circuit 12 turn off the semiconductor switch elements 1 and 2 when the detected voltage is higher than the upper threshold voltage or when the detected voltage is lower than the lower threshold voltage. This is a gate cutoff circuit.

このように、抵抗素子を用いて閾値電圧を固定することなく、マイクロコンピュータ13を用いて、電流検出器の特性に合せて閾値電圧を補正することができる。また、予め設定された過電流閾値電圧と検出電圧とをコンパレータによって比較し、ゲート遮断信号を形成するので、その動作時間は1μs以下となり、高速な過電流検知およびゲート遮断が可能となる。   Thus, the threshold voltage can be corrected according to the characteristics of the current detector using the microcomputer 13 without fixing the threshold voltage using the resistance element. In addition, since the comparator compares the preset overcurrent threshold voltage and the detection voltage and forms a gate cutoff signal, the operation time is 1 μs or less, and high-speed overcurrent detection and gate cutoff are possible.

以上のように、電流検出器の電流検出感度およびオフセット電圧に応じた上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を出力する制御信号生成手段と、検出電圧が上限閾値電圧より大きい場合または検出電圧が下限閾値電圧より小さい場合には、半導体スイッチ素子をオフ動作させるゲート遮断回路とを備えたので、抵抗素子などの回路素子によって電流検出器の出力特性を調整する工程が不要な場合でも、電流検出ラインでの過電流を瞬時に検出し、応答の速い半導体スイッチ素子のオフ動作を行い、過電流に対して半導体スイッチ素子を保護することができる。また、電流検出器の出力特性を調整する工程が不要となるので、製造工程を簡略化できる。   As described above, the control signal generating means for outputting at least one of the upper threshold voltage and the lower threshold voltage corresponding to the current detection sensitivity and offset voltage of the current detector, and the detected voltage is larger than the upper threshold voltage Or, when the detection voltage is lower than the lower threshold voltage, a gate cutoff circuit for turning off the semiconductor switch element is provided, so that the step of adjusting the output characteristics of the current detector by a circuit element such as a resistance element is unnecessary However, it is possible to instantaneously detect an overcurrent in the current detection line, turn off the semiconductor switch element having a quick response, and protect the semiconductor switch element against the overcurrent. In addition, since the process of adjusting the output characteristics of the current detector is not necessary, the manufacturing process can be simplified.

なお、いずれの実施の形態において、マイクロコンピュータ13からアナログ信号を出力する代わりに、マイクロコンピュータ13のデジタル出力端子を複数個使用し、D/A変換回路を用いてアナログ信号を形成し、その信号をアナログ信号出力線へ出力してもよい。また、マイクロコンピュータ13によって電流検出感度およびオフセット電圧の補正を行い、シャント抵抗式等の他のタイプの方式を電流検出器として適用してもよいし、電力変換装置として、ダイオードと半導体スイッチ素子の直列体とによって一出力回路を構成するタイプのチョークコイルまたはトランスを用いたDC/DCコンバータに適用してもよい。   In any embodiment, instead of outputting an analog signal from the microcomputer 13, a plurality of digital output terminals of the microcomputer 13 are used, an analog signal is formed using a D / A conversion circuit, and the signal May be output to the analog signal output line. Further, the microcomputer 13 may correct the current detection sensitivity and the offset voltage, and other types of methods such as a shunt resistance type may be applied as a current detector. As a power converter, a diode and a semiconductor switch element may be used. The present invention may be applied to a DC / DC converter using a choke coil or a transformer of a type that constitutes one output circuit with a series body.

この発明の実施の形態1を示す電流検出器を備えた電力変換装置の一出力回路分の構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram for one output circuit of the power converter device provided with the current detector which shows Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるホール素子および電流検出回路の回路図である。1 is a circuit diagram of a Hall element and a current detection circuit according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1におけるアナログスイッチ回路およびコンデンサの回路図である。1 is a circuit diagram of an analog switch circuit and a capacitor according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における正電圧側ゲート遮断回路および負電圧側ゲート遮断回路の回路図である。It is a circuit diagram of the positive voltage side gate cutoff circuit and negative voltage side gate cutoff circuit in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における電流検知器の出力特性の模式図である。It is a schematic diagram of the output characteristic of the current detector in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2を示す電流検出器を備えた電力変換装置の一出力回路分の構成図である。It is a block diagram for one output circuit of the power converter device provided with the current detector which shows Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 半導体スイッチ素子、3,4 平滑コンデンサ、5 AC端子、6,7 ゲートドライバ回路、8 磁性体コア、9 ホール素子、10 電流検出回路、11 正電圧側ゲート遮断回路、12 負電圧側ゲート遮断回路、13 マイクロコンピュータ、14 アナログスイッチ回路、15,16 コンデンサ、141,143 スイッチ部、142,144 ゲート回路。   1, 2 Semiconductor switch element, 3, 4 Smoothing capacitor, 5 AC terminal, 6, 7 Gate driver circuit, 8 Magnetic core, 9 Hall element, 10 Current detection circuit, 11 Positive voltage side gate cutoff circuit, 12 Negative voltage side Gate cut-off circuit, 13 microcomputer, 14 analog switch circuit, 15, 16 capacitor, 141, 143 switch unit, 142, 144 gate circuit.

Claims (5)

電圧端子に接続された半導体スイッチ素子と、
前記電圧端子と前記半導体スイッチ素子との間を流れる電流を検出して検出電圧を出力する電流検出器と、
前記電流検出器の電流検出感度およびオフセット電圧に応じた上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を出力する制御信号生成手段と、
前記検出電圧が前記上限閾値電圧より大きい場合または前記検出電圧が前記下限閾値電圧より小さい場合には、前記半導体スイッチ素子をオフ動作させるゲート遮断回路とを備えたことを特徴とする電力変換装置。
A semiconductor switch element connected to the voltage terminal;
A current detector that detects a current flowing between the voltage terminal and the semiconductor switch element and outputs a detection voltage;
Control signal generating means for outputting at least one of an upper threshold voltage and a lower threshold voltage corresponding to the current detection sensitivity and offset voltage of the current detector;
A power conversion device comprising: a gate cutoff circuit that turns off the semiconductor switch element when the detected voltage is greater than the upper threshold voltage or when the detected voltage is smaller than the lower threshold voltage.
制御信号生成手段とゲート遮断回路との間に、前記ゲート遮断回路に対応したスイッチ部およびコンデンサを備え、
制御信号生成手段は、前記スイッチ部のオンオフ動作を制御して前記コンデンサを介して上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を前記ゲート遮断回路へ出力したことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
Between the control signal generating means and the gate cutoff circuit, a switch unit and a capacitor corresponding to the gate cutoff circuit are provided,
The control signal generating means controls the on / off operation of the switch unit and outputs at least one of an upper threshold voltage and a lower threshold voltage to the gate cutoff circuit via the capacitor. The power converter according to 1.
制御信号生成手段は、複数のゲート遮断回路の各々へ上限閾値電圧および下限閾値電圧のうちの少なくともいずれか一方を出力したことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the control signal generation means outputs at least one of an upper limit threshold voltage and a lower limit threshold voltage to each of the plurality of gate cutoff circuits. 制御信号生成手段は、マイクロコンピュータであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the control signal generating means is a microcomputer. 電流検出器は、ホール素子を用いたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the current detector uses a Hall element.
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