JP2008263695A

JP2008263695A - インバータ回路

Info

Publication number: JP2008263695A
Application number: JP2007103643A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Yoshida; 尚之吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】インテリジェントパワーモジュール周辺回路のブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合、高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加され、電源電位とＧＮＤ電位で短絡電流が流れる。この時、短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路が破壊しているため、シャント抵抗を含むインバータ回路の広範囲な連鎖破壊に繋がるという課題があった。
【解決手段】インテリジェントパワーモジュール１周辺回路のブートストラップダイオード１０３、１０４が短絡破壊に至った場合においても、前記高圧側制御入力端子９〜１０および前記低圧側制御入力端子１１〜１２、ＧＮＤ端子１５間に連鎖破壊防止抵抗１０５〜１０９を挿入することによりに過電圧が印加されず、インバータ回路の広範囲な連鎖破壊を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアコン等に搭載されている圧縮機を駆動させるインバータ回路に関するものである。

従来のインバータ回路としては、図２に示すように電源電位とＧＮＤ４電位との間で直列に接続されたＩＧＢＴ１ａ（Ｕ相高圧側スイッチング素子）、ＩＧＢＴ１ｃ（Ｕ相低圧側スイッチング素子）、ＩＧＢＴ１ｂ（Ｖ相高圧側スイッチング素子）およびＩＧＢＴ１ｄ（Ｖ相低圧側スイッチング素子）と、前記ＩＧＢＴ１ａおよびＩＧＢＴ１ｂを駆動する駆動回路と、ＩＧＢＴ１ｃおよびＩＧＢＴ１ｄを駆動する駆動回路を有するインテリジェントパワーモジュール１と、短絡電流を検出するためのシャント抵抗２で構成されており、インテリジェントパワーモジュール１の内部短絡破壊時に制御入力端子９〜１２から外部回路へ過電流が流出するのを防ぐ連鎖破壊防止抵抗が挿入されていないインバータ回路を構成していた（例えば、特許文献1参照）。
特開２００５−１６０２６８号公報

しかしながら、上記従来の構成ではインテリジェントパワーモジュール周辺回路の部品、特にブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合、高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加され、高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子のゲートを破壊し、電源電位とＧＮＤ電位で短絡電流が流れる。この時、短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路が破壊しているため、短絡電流を検出しスイッチングを停止させることが出来ないためシャント抵抗を破壊する。そして、インテリジェントパワーモジュールのＰ側端子とＧＮＤ端子間に高電圧が印加され内部短絡破壊から外部へ過電流が流出しインバータ回路の広範囲な連鎖破壊に繋がるという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、ブートストラップダイオードが短絡破壊に至りシャント抵抗が破壊した場合、インテリジェントパワーモジュールのＰ側端子とＧＮＤ端子間に高圧が印加され内部短絡破壊により高圧側制御入力端子および低圧側制御入力端子から外部回路へ過電流が流出するのを防ぐインバータ回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、電源電位とＧＮＤ電位との間で直列に接続された高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子と、前記高圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路と、ブートストラップダイオードを介して前記高圧側スイッチング素子の電流流出端子に接続されたＶＢ端子を有する高圧側駆動回路と、前記低圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路および短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路と、前記高圧側駆動回路の制御電源端子と前記低圧側駆動回路の制御電源端子が分離している構成を有するインテリジェントパワーモジュールと、前記インテリジェントパワーモジュールが短絡破壊による内部回路短絡破壊時に前記高圧側制御入力端子および前記低圧側制御入力端子から外部回路へ過電流が流出するのを防ぐ連鎖破壊防止抵抗群と、前記高圧側駆動回路および前記低圧側駆動回路のＧＮＤ端子から外部ＧＮＤラインに過電流が流出するのを防ぐ連鎖破壊防止抵抗と、短絡電流を検出するためのシャント抵抗とを備えたものである。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、ブートストラップダイオードが短絡破壊に至りシャント抵抗が破壊した場合、インテリジェントパワーモジュールのＰ側端子とＧＮＤ端子間に高圧が印加され内部短絡破壊により高圧側制御入力端子および低圧側制御入力端子から外部回路へ過電流が流出するのを連鎖破壊防止抵抗で遮断する、また高圧側駆動回路および低圧側駆動回路のＧＮＤ端子から外部ＧＮＤラインに過電流が流出するのを連鎖破壊防止抵抗で遮断するインバータ回路により広範囲な連鎖破壊を防ぐことができる。

第1の発明は、インテリジェントパワーモジュール周辺回路の部品、特にブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合、高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子のゲートを破壊、さらに電源電位とＧＮＤ電位で短絡電流が流れることによるシャント抵抗を破壊し、次に電源電位と制御入力端子および制御回路のＧＮＤ端子間で短絡による過電流が外部に流出するのを連鎖破壊防止抵抗がオープン破壊することにより連鎖破壊を遮断し発煙発火に至る恐れの有るのを防ぐ効果を奏する。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明のインバータ回路の一実施形態を適用したブロック図である。図１では、複数相（通常は３相）のインバータ回路のうち２相分の回路構成のみを示している。また、インバータ回路のうち、主に本発明に関連する部分のみを抽出して示している。

図１において、インテリジェントパワーモジュール１は、電源電位３とＧＮＤ４電位との間で直列に接続されたＩＧＢＴ１ａ（Ｕ相高圧側スイッチング素子）、ＩＧＢＴ１ｃ（Ｕ相低圧側スイッチング素子）、ＩＧＢＴ１ｂ（Ｖ相高圧側スイッチング素子）およびＩＧＢＴ１ｄ（Ｖ相低圧側スイッチング素子）と、前記ＩＧＢＴ１ａおよびＩＧＢＴ１ｂを駆動する駆動回路と、ブートストラップダイオード１０３およびブートストラップダイオード１０４を介してＩＧＢＴ１ａおよびＩＧＢＴ１ｂの電流流出端子に接続されたＵ相ブートストラップ方式の電源端子であるＶＢ端子５およびＶ相ブートストラップ方式の電源端子であるＶＢ端子６を有するＨＶＩＣ１ｅと、ＩＧＢＴ１ｃおよびＩＧＢＴ１ｄを駆動する駆動回路および短絡電流検出回路を有するＬＶＩＣ１ｆとを備えている。

また、外部からＵ相を駆動するためのオンオフ信号を入力する高圧側Ｕ相制御入力端子９および低圧側Ｕ相制御入力端子１０、Ｖ相を駆動するためのオンオフ信号を入力する高圧側Ｖ相制御入力端子１１および低圧側Ｖ相制御入力端子１２を備えている。さらに、前記インテリジェントパワーモジュール１は、ＨＶＩＣ１ｅの高圧側制御電源端子７と前記ＬＶＩＣ１ｆの低圧側制御電源端子８が分離している構成を有する。

前記インテリジェントパワーモジュール１が内部回路短絡破壊時に高圧側Ｕ相制御入力端子９および低圧側Ｕ相制御入力端子１０、Ｖ相を駆動するためのオンオフ信号を入力する高圧側Ｖ相制御入力端子１１および低圧側Ｖ相制御入力端子１２から外部回路へ過電流が流出するのを防ぐ連鎖破壊防止抵抗群１０５〜１０８と、ＧＮＤ端子１５から外部回路へ過電流が流出するのを防ぐ連鎖破壊防止抵抗１０９と、高圧側、低圧側ＩＧＢＴ短絡時の短絡電流を検出するためにシャント抵抗２を設けている。

以上のように構成された本実施の形態のインバータ回路について、次にその動作を説明する。

まず始めに、高圧側低圧側それぞれの制御入力端子９〜１２にオンオフ入力信号が印加されると、ＨＶＩＣ１ｅおよびＬＶＩＣ１ｆにより、それぞれの入力信号に対応したＩＧＢＴ１ａ〜１ｄがターンオンオフする。例えば、ＩＧＢＴ１ａがターンオン時にブートストラップダイオード１０３に電源電位が印加されるが、この時、ブートストラップダイオード１０３が短絡破壊に至ると、ＨＶＩＣ１ｅの高圧側制御電源端子７およびＬＶＩＣ１ｆの低圧側制御電源端子８に電源電位つまり過電圧が印加され、ＨＶＩＣ１ｅおよびＬＶＩＣ１ｆの同時破壊が起こりＩＧＢＴ１ａおよびＩＧＢＴ１ｂを駆動する駆動回路および前記ＩＧＢＴ１ｃおよびＩＧＢＴ１ｄを駆動する駆動回路が破壊し、電源電位とＧＮＤ４電位間に短絡電流が流れシャント抵抗２を破壊する（図面太点線）。さらに、電源電位と高圧側Ｕ相制御入力端子９および低圧側Ｕ相制御入力端子１０、Ｖ相を駆動するためのオンオフ信号を入力する高圧側Ｖ相制御入力端子１１および低圧側Ｖ相制御入力端子１２間、ＧＮＤ端子１５間に高電圧が印加されると、インテリジェントパワーモジュール１の耐圧オーバーによる内部破壊により過電流が外部に流出するのを連鎖破壊防止抵抗１０５〜１０９がオープン破壊することにより連鎖破壊を遮断する（図面太実線）。

以上のように、本発明のインバータ回路は、高圧側Ｕ相制御入力端子９および低圧側Ｕ相制御入力端子１０、Ｖ相を駆動するためのオンオフ信号を入力する高圧側Ｖ相制御入力端子１１および低圧側Ｖ相制御入力端子１２に連鎖破壊防止抵抗群１０５〜１０８を挿入することにより、またＧＮＤ端子１５に連鎖破壊防止抵抗１０９挿入することによりブートストラップダイオード１０３およびブートストラップダイオード１０４の短絡破壊時に、ＩＧＢＴ１ａとＩＧＢＴ１ｃもしくはＩＧＢＴ１ｂとＩＧＢＴ１ｄの短絡時の電流によりシャント抵抗破壊から周辺回路の連鎖破壊に至る恐れの有るのを防ぐことができる。

以上のように、本発明にかかるインバータ回路は、部品破壊による発煙、発火を防ぐ効果により、エアコン等インバータ制御で圧縮機を駆動させる機器に幅広く適用できる。

本発明のインバータ回路の第１の実施形態を示すブロック図従来のインバータ回路のブロック図

符号の説明

１インテリジェントパワーモジュール
２シャント抵抗
３電源
４ＧＮＤ
５Ｕ相ＶＢ端子
６Ｖ相ＶＢ端子
７高圧側制御電源端子
８低圧側制御電源端子
９高圧側Ｕ相制御入力端子
１０高圧側Ｖ相制御入力端子
１１低圧側Ｕ相制御入力端子
１２低圧側Ｖ相制御入力端子
１３過電流検出端子
１４Ｐ側端子
１ａＩＧＢＴ（Ｕ相高圧側スイッチング素子）
１ｂＩＧＢＴ（Ｖ相高圧側スイッチング素子）
１ｃＩＧＢＴ（Ｕ相低圧側スイッチング素子）
１ｄＩＧＢＴ（Ｖ相低圧側スイッチング素子）
１ｅＨＶＩＣ（高圧側駆動回路）
１ｆＬＶＩＣ（低圧側駆動回路）
１０３ブートストラップダイオード１
１０４ブートストラップダイオード２
１０５〜１０９連鎖破壊防止抵抗

Claims

電源電位とＧＮＤ電位との間で直列に接続された高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子と、前記高圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路と、ブートストラップダイオードを介して前記高圧側スイッチング素子の電流流出端子に接続された電源端子（以下ＶＢ端子）を有する高圧側駆動回路と、前記低圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路および短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路と、前記高圧側駆動回路の制御電源端子と前記低圧側駆動回路の制御電源端子が分離している構成を有するインテリジェントパワーモジュールと、前記インテリジェントパワーモジュールが短絡破壊による内部回路破壊時に前記高圧側制御入力端子および前記低圧側制御入力端子から外部回路へ過電流が流出するのを防ぐ連鎖破壊防止抵抗群と、前記高圧側駆動回路および前記低圧側駆動回路のＧＮＤ端子から外部ＧＮＤラインに過電流が流出するのを防ぐ連鎖破壊防止抵抗と、短絡電流を検出するためのシャント抵抗とを備えるインバータ回路。