JP2008283837A - インバータ駆動回路及びそれを備えたインバータモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】 インバータ回路を駆動するインバータ駆動回路の小型化に有用な技術を提供すること。
【解決手段】 インバータ駆動回路は、ゲート電圧生成回路101〜106と制御回路114を備えている。ゲート電圧生成回路101〜106は、第1ゲート電圧生成回路101、103、105と第2ゲート電圧生成回路102、104、106とを有する。第1ゲート電圧生成回路101、103、105は、第1スイッチング素子Tr1、Tr3、Tr5毎に設けられている。各第1ゲート電圧生成回路101、103、105は、それぞれが空間的に分離された複数の第1分離基板130Hにそれぞれ設けられている。
【選択図】 図1
【解決手段】 インバータ駆動回路は、ゲート電圧生成回路101〜106と制御回路114を備えている。ゲート電圧生成回路101〜106は、第1ゲート電圧生成回路101、103、105と第2ゲート電圧生成回路102、104、106とを有する。第1ゲート電圧生成回路101、103、105は、第1スイッチング素子Tr1、Tr3、Tr5毎に設けられている。各第1ゲート電圧生成回路101、103、105は、それぞれが空間的に分離された複数の第1分離基板130Hにそれぞれ設けられている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、インバータ回路を駆動するインバータ駆動回路に関する。本発明はさらに、インバータ駆動回路を備えたインバータモジュールにも関する。
直流電力を交流電力に、又は交流電力を直流電力に電力変換するインバータ回路は、様々な場面で用いられている。例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車では、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータに供給するために、直流電源とモータの間にインバータ回路が設けられている。車載用のインバータ回路は、インバータモジュールに収容されて用いられることが多い。インバータモジュールは、インバータ回路の他に、インバータ回路を駆動するインバータ駆動回路を備えている。
一般的に、インバータ回路は、高圧電源の高圧配線と低圧配線の間に接続されている第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の直列回路を備えている。第1スイッチング素子は高圧電源の高圧配線側に接続されており、第2スイッチング素子は高圧電源の低圧配線側に接続されている。この直列回路はアームと称される。第1スイッチング素子が上アームと称され、第2スイッチング素子が下アームと称される。直列回路は、高圧電源の高圧配線と低圧配線の間に複数個が並列に設けられている。三相交流を発生するインバータ回路は、3つの直列回路(U相アーム、V相アーム及びW相アーム)で構成されていることが多い。第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の各中間点は、各出力線(U相出力線、V相出力線及びW相出力線)に接続されている。
インバータ駆動回路は、ゲート電圧生成回路と制御回路を備えている。ゲート電圧生成回路は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する。制御回路は、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子のオン期間とオフ期間を制御する信号をゲート電圧生成回路に提供する。
この種のインバータモジュールは、特許文献1に開示されている。
インバータ駆動回路は、ゲート電圧生成回路と制御回路を備えている。ゲート電圧生成回路は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する。制御回路は、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子のオン期間とオフ期間を制御する信号をゲート電圧生成回路に提供する。
この種のインバータモジュールは、特許文献1に開示されている。
インバータ回路は、各第1スイッチング素子(上アーム)と各第2スイッチング素子(下アーム)が必要なタイミングでオン・オフを繰返すことによって駆動する。各第1スイッチング素子(上アーム)は、各出力線(U相出力線、V相出力線及びW相出力線)を基準電位として駆動する。例えば、第2スイッチング素子(下アーム)がオンであれば、出力線の電位は低圧配線の電位(例えば、0V)程度まで低下し、第2スイッチング素子(下アーム)がオフであれば、出力線の電位は高圧配線の電位(例えば、650V)程度にまで上昇する。
このため、従来のインバータ駆動回路では、3つの第1スイッチング素子(U相上アーム、V相上アーム及びW相上アーム)に対応する3つのゲート電圧生成回路は、それぞれが独自の電源回路を備えており、ゲート電圧生成回路と電源回路で1つのブロックを構成している。さらに、従来のインバータ駆動回路では、これら3つのブロックが1枚の基板に設けられている。このため、独自の電源回路を有するブロック間(例えば、U相とV相の間)には、大きな電位差が生じてしまう。従来のインバータ駆動回路は、この電位に対して充分な絶縁を確保するために、ブロック間に十分な距離が確保されるように設計されている。しかしながら、電位差の対策に必要な距離を確保すると、ブロックが設けられている基板の面積が増大し、ひいてはインバータモジュールも大型化してしまう。
本発明は、インバータ回路を駆動するインバータ駆動回路の小型化に有用な技術を提供することを1つの目的としている。本発明はさらに、このインバータ駆動回路を備えたインバータモジュールを提供することも他の1つの目的としている。
本発明は、インバータ回路を駆動するインバータ駆動回路の小型化に有用な技術を提供することを1つの目的としている。本発明はさらに、このインバータ駆動回路を備えたインバータモジュールを提供することも他の1つの目的としている。
本明細書で開示される技術は、インバータ駆動回路のうちのゲート電圧生成回路をスイッチング素子毎に設けるとともに、そのゲート電圧生成回路をそれぞれが空間的に分離された複数の分離基板にそれぞれ設けることを特徴としている。少なくとも、第1スイッチング素子(上アーム)に対応するゲート電圧生成回路を第1スイッチング素子毎に設けるとともに、そのゲート電圧生成回路をそれぞれが空間的に分離された複数の分離基板にそれぞれ設けることを特徴としている。必要に応じて、第2スイッチング素子(上アーム)に対応するゲート電圧生成回路を第2スイッチング素子毎に設けるとともに、そのゲート電圧生成回路をそれぞれが空間的に分離された複数の分離基板にそれぞれ設けてもよい。
上記形態によると、分離基板間が空間的に分離されているので、絶縁性が極めて高い。このため、隣接するゲート電圧生成回路間の電気的な絶縁は、分離基板間の距離を短くしたとしても、十分に確保することができる。この結果、インバータ駆動回路が小型化され、ひいてはインバータ駆動回路を備えたインバータモジュールも小型化される。
上記形態によると、分離基板間が空間的に分離されているので、絶縁性が極めて高い。このため、隣接するゲート電圧生成回路間の電気的な絶縁は、分離基板間の距離を短くしたとしても、十分に確保することができる。この結果、インバータ駆動回路が小型化され、ひいてはインバータ駆動回路を備えたインバータモジュールも小型化される。
即ち、本明細書で開示される技術は、高圧電源の高圧配線側に接続されている第1スイッチング素子と高圧電源の低圧配線側に接続されている第2スイッチング素子の直列回路の複数個が前記高圧配線と前記低圧配線の間に並列に接続されているインバータ回路を駆動する回路に具現化することができる。このインバータ駆動回路は、ゲート電圧生成回路と制御回路とを備えている。ゲート電圧生成回路は、第1スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する第1ゲート電圧生成回路と第2スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する第2ゲート電圧生成回路とを有している。制御回路は、低圧電源に接続されており、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子のオン期間とオフ期間を制御する信号をゲート電圧生成回路に提供する。本明細書で開示される技術では、第1ゲート電圧生成回路が、第1スイッチング素子毎に設けられている。さらに、各第1ゲート電圧生成回路は、それぞれが空間的に分離された複数の第1分離基板にそれぞれ設けられている。
本明細書で開示される技術では、第2ゲート電圧生成回路も、第2スイッチング素子毎に設けられていることが好ましい。さらに、各第2ゲート電圧生成回路は、それぞれが空間的に分離された複数の第2分離基板にそれぞれ設けられているのが好ましい。この場合、第1分離基板と第2分離基板は、共通形状であることを特徴としている。
上記形態によると、第1分離基板と第2分離基板が共通形状に構成されているので、部品種類の増加が抑制される。
上記形態によると、第1分離基板と第2分離基板が共通形状に構成されているので、部品種類の増加が抑制される。
本明細書で開示される技術では、各第1分離基板には、第1ゲート電圧生成回路に電圧を供給する第1電源回路がそれぞれ設けられていることが好ましい。
また、本明細書で開示される技術では、各第2分離基板にも、第2ゲート電圧生成回路に電圧を供給する第2電源回路がそれぞれ設けられていることが好ましい。
上記形態によると、分離基板のそれぞれに独自の電源回路が設けられている。分離基板内には大きな電位差が発生しないので、ゲート電圧生成回路と電源回路を分離基板内に高密度に配置することができる。この結果、分離基板自体が小型化され、ひいてはインバータ駆動回路、さらにはインバータモジュールが小型化される。
また、本明細書で開示される技術では、各第2分離基板にも、第2ゲート電圧生成回路に電圧を供給する第2電源回路がそれぞれ設けられていることが好ましい。
上記形態によると、分離基板のそれぞれに独自の電源回路が設けられている。分離基板内には大きな電位差が発生しないので、ゲート電圧生成回路と電源回路を分離基板内に高密度に配置することができる。この結果、分離基板自体が小型化され、ひいてはインバータ駆動回路、さらにはインバータモジュールが小型化される。
第1分離基板に独自の第1電源回路を設けるためには、各第1電源回路が、各第1スイッチング素子の高圧側端子と低圧側端子の間に接続されているコンデンサを備えていることが好ましい。
同様に、第2分離基板に独自の第2電源回路を設けるためには、各第2電源回路が、各第2スイッチング素子の高圧側端子と低圧側端子の間に接続されているコンデンサを備えていることが好ましい。
上記形態によると、スイッチング素子の主電極間に発生する電位差を利用する電源回路を構築することができる。
同様に、第2分離基板に独自の第2電源回路を設けるためには、各第2電源回路が、各第2スイッチング素子の高圧側端子と低圧側端子の間に接続されているコンデンサを備えていることが好ましい。
上記形態によると、スイッチング素子の主電極間に発生する電位差を利用する電源回路を構築することができる。
本明細書で開示される技術では、ゲート電圧生成回路と制御回路の間の信号の送受信を非接触状態で行う信号伝達手段をさらに備えていることが好ましい。
上記形態によると、ゲート電圧生成回路と制御回路の間も空間的に分離される。これにより、ゲート電圧生成回路及びインバータ回路が属する高圧部と制御回路が属する低圧部が空間的に分離される。制御回路は、低圧電源によって独自に駆動されるので、制御回路内に大きな電位差が発生しない。さらに、ゲート電圧生成回路と制御回路間の電気的な絶縁は、空間的に分離されているので、ゲート電圧生成回路と制御回路の間の距離を短くしたとしても、十分に確保することができる。この結果、インバータ駆動回路が小型化され、ひいてはインバータ駆動回路を備えたインバータモジュールも小型化される。
上記形態によると、ゲート電圧生成回路と制御回路の間も空間的に分離される。これにより、ゲート電圧生成回路及びインバータ回路が属する高圧部と制御回路が属する低圧部が空間的に分離される。制御回路は、低圧電源によって独自に駆動されるので、制御回路内に大きな電位差が発生しない。さらに、ゲート電圧生成回路と制御回路間の電気的な絶縁は、空間的に分離されているので、ゲート電圧生成回路と制御回路の間の距離を短くしたとしても、十分に確保することができる。この結果、インバータ駆動回路が小型化され、ひいてはインバータ駆動回路を備えたインバータモジュールも小型化される。
本明細書で開示される技術では、信号伝達手段には、様々な手段を採用することができる。例えば、信号伝達手段は、発光素子と受光素子を備えていることが好ましい。
上記形態によると、光信号を媒体にして、発光素子と受光素子の間で光信号の送受信を非接触状態で行うことができる。
上記形態によると、光信号を媒体にして、発光素子と受光素子の間で光信号の送受信を非接触状態で行うことができる。
本明細書で開示される技術によると、ゲート電圧生成回路が設けられている分離基板間が空間的に分離されているので、絶縁性が極めて高い。このため、ゲート電圧生成回路間の電気的な絶縁は、分離基板間の距離を短くしたとしても、十分に確保することができる。この結果、インバータ駆動回路が小型化され、ひいてはインバータ駆動回路を備えたインバータモジュールも小型化される。
本発明の好ましい特徴を列記する。
(第1特徴) 電源回路には、スイッチング素子の高圧端子から降圧することによって所望の電圧を確保するタイプ、スイッチング素子を流れる電流から電磁誘導によって所望の電圧を確保するタイプ、あるいは制御回路が設けられている上側回路基板とゲート電圧生成回路が設けられている中間回路基板の間を電磁誘導によって送電するタイプ等を採用することができる。
(第2特徴) 信号伝達手段には、光信号を利用するタイプ、磁気結合を利用するタイプ、あるいは電磁誘導を利用するタイプを採用することができる。
(第1特徴) 電源回路には、スイッチング素子の高圧端子から降圧することによって所望の電圧を確保するタイプ、スイッチング素子を流れる電流から電磁誘導によって所望の電圧を確保するタイプ、あるいは制御回路が設けられている上側回路基板とゲート電圧生成回路が設けられている中間回路基板の間を電磁誘導によって送電するタイプ等を採用することができる。
(第2特徴) 信号伝達手段には、光信号を利用するタイプ、磁気結合を利用するタイプ、あるいは電磁誘導を利用するタイプを採用することができる。
図1に、インバータモジュール100に含まれる各回路の構成を示す。図2に、インバータモジュール100を構成する下側回路基板120、中間回路基板130及び上側回路基板140の分解斜視図を模式的に示す。
図1に示すように、インバータモジュール100は、高圧直流電源300とモータMの間に設けられており、高圧直流電源300から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータMに供給する。なお、高圧直流電源300から供給される直流電力は、一般的にコンバータによって昇圧されることが多く、そのコンバータもインバータモジュール内に設けられていることが多い。高圧直流電源300とインバータ回路100の間には、コンデンサ200が設けられており、直流電力を平滑化している。
図1に示すように、インバータモジュール100は、高圧直流電源300とモータMの間に設けられており、高圧直流電源300から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータMに供給する。なお、高圧直流電源300から供給される直流電力は、一般的にコンバータによって昇圧されることが多く、そのコンバータもインバータモジュール内に設けられていることが多い。高圧直流電源300とインバータ回路100の間には、コンデンサ200が設けられており、直流電力を平滑化している。
図1及び図2に示すように、下側回路基板120には、複数のトランジスタTr1〜Tr6で構成されているインバータ回路が設けられている。中間回路基板130には、トランジスタTr1〜Tr6のゲートに供給するゲート電圧を生成するゲート電圧生成回路101〜106が設けられている。上側回路基板140には、トランジスタTr1〜Tr6のオン期間とオフ期間を制御するゲート制御信号GS1〜GS6をゲート電圧生成回路101〜106に提供する制御回路114が設けられている。ゲート電圧生成回路101〜106と制御回路114をインバータ駆動回路という。
下側回路基板120のインバータ回路と中間回路基板130のゲート電圧生成回路101〜106は、高圧直流電源300(例えば、650V)に電気的に接続されており、高圧部に属している。上側回路基板140は、低圧直流電源400(例えば、12V)に電気的に接続されており、低圧部に属している。
下側回路基板120のインバータ回路と中間回路基板130のゲート電圧生成回路101〜106は、高圧直流電源300(例えば、650V)に電気的に接続されており、高圧部に属している。上側回路基板140は、低圧直流電源400(例えば、12V)に電気的に接続されており、低圧部に属している。
図1に示すように、下側回路基板120に設けられているインバータ回路は、高圧直流電源300の高圧配線100Hと低圧配線100Lの間に並列に接続されているU相アーム111、V相アーム112及びW相アーム113を備えている。U相アーム111は、中間ノードNm1を介して直列に接続されたトランジスタTr1、Tr2を備えている。V相アーム112は、中間ノードNm2を介して直列に接続されたトランジスタTr3、Tr4を備えている。W相アーム113は、中間ノードNm3を介して直列に接続されたトランジスタTr5、Tr6を備えている。各トランジスタTr1〜Tr6には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が採用されている。さらに、各トランジスタTr1〜Tr6のコレクタ−エミッタ間には、逆並列ダイオードD1〜D6がそれぞれ接続されている。
各相アーム111〜113の中間点Nm1〜Nm3は、各相出力線Uout、Vout、Woutに電気的に接続されている。各相出力線Uout、Vout、Woutは、3相のモータMの各相コイルの各一端に電気的に接続されている。各相コイルの他端は、中性点に共通接続される。なお、この例のモータMは3相であるが、本明細書で開示される技術は、相数を限定することなく様々な交流電動機に適用可能である。
図1に示すように、中間回路基板130に設けられているゲート電圧生成回路101〜106は、トランジスタTr1〜Tr6毎に設けられている。図2に示すように、中間回路基板130は、上アームのトランジスタTr1、Tr3、Tr5に対応した複数の分離基板130Hと、下アームのトランジスタTr2、Tr4、Tr6に対応した複数の分離基板130Lを備えている。分離基板130H、130Lは、それぞれが空間的に分離されており、各分離基板130H、130Lの形状は共通である。分離基板130Hには、上アームに属するトランジスタTr1、Tr3、Tr5に対応したゲート電圧生成回路101、103、105が設けられている。分離基板130Lには、下アームに属するトランジスタTr2、Tr4、Tr6に対応したゲート電圧生成回路102、104、106が設けられている。
各分離基板130H、130Lは共通形状である。このため、上アーム用の分離基板130Hと下アーム用の分離基板130Lを別個に用意する必要がない。各分離基板130H、130Lを共通形状にすると、部品種類の増加を抑制することができる。
各分離基板130H、130Lは共通形状である。このため、上アーム用の分離基板130Hと下アーム用の分離基板130Lを別個に用意する必要がない。各分離基板130H、130Lを共通形状にすると、部品種類の増加を抑制することができる。
各分離基板130H、130Lと下側回路基板120は、はんだ等を介して電気的に接続されている。具体的には、各分離基板130H、130LのGND電極とトランジスタTr1〜Tr6のエミッタ電極がはんだ等を介して接続されている。この状態においても、隣接する分離基板130H、130Lは、水平方向に直接的に接していない。
図3に、ゲート電圧生成回路101が設けられている分離基板130Hに設けられている電源回路110の回路図を示す。なお、同種の電源回路110は、他のゲート電圧生成回路102〜106が設けられている分離基板130H、130Lにもそれぞれ設けられている。
電源回路110は、抵抗R1とコンデンサC1とツェナーダイオードZD1を備えている。抵抗R1とコンデンサC1は、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間に直列に接続されている。抵抗R1の一端がトランジスタTr1のコレクタ端子に電気的に接続されており、コンデンサC1の一端がトランジスタTr1のエミッタ端子に電気的に接続されている。ツェナーダイオードZD1は、コンデンサC1に対して並列に設けられており、アノードがトランジスタTr1のエミッタ端子に電気的に接続されており、カソードが抵抗R1とコンデンサC1の中間点に電気的に接続されている。
上記電源回路110は、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間電圧を降圧してコンデンサC1に蓄電して利用することができる。前記したように、同種の電源回路110が他の各分離基板130H、130Lにもそれぞれ設けられている。このため、各分離基板130H、130Lは独自の電源回路110を備えているので、各分離基板130H、130L内には大きな電位差が発生しない。これにより、ゲート電圧生成回路101〜106と電源回路110は、各分離基板130H、130L内において高密度に配置することができる。さらに、隣接する分離基板130H、130Lは空間的に分離されているので、隣接する分離基板130H、130L間の絶縁性は高い。このため、隣接する分離基板130H、130L間の電気的な絶縁は、隣接する分離基板130H、130L間の距離を短くしたとしても、十分に確保することができる。この結果、各分離基板130H、130Lを高密度に配置することができ、ひいてはインバータモジュール100が小型化される。
電源回路110は、抵抗R1とコンデンサC1とツェナーダイオードZD1を備えている。抵抗R1とコンデンサC1は、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間に直列に接続されている。抵抗R1の一端がトランジスタTr1のコレクタ端子に電気的に接続されており、コンデンサC1の一端がトランジスタTr1のエミッタ端子に電気的に接続されている。ツェナーダイオードZD1は、コンデンサC1に対して並列に設けられており、アノードがトランジスタTr1のエミッタ端子に電気的に接続されており、カソードが抵抗R1とコンデンサC1の中間点に電気的に接続されている。
上記電源回路110は、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間電圧を降圧してコンデンサC1に蓄電して利用することができる。前記したように、同種の電源回路110が他の各分離基板130H、130Lにもそれぞれ設けられている。このため、各分離基板130H、130Lは独自の電源回路110を備えているので、各分離基板130H、130L内には大きな電位差が発生しない。これにより、ゲート電圧生成回路101〜106と電源回路110は、各分離基板130H、130L内において高密度に配置することができる。さらに、隣接する分離基板130H、130Lは空間的に分離されているので、隣接する分離基板130H、130L間の絶縁性は高い。このため、隣接する分離基板130H、130L間の電気的な絶縁は、隣接する分離基板130H、130L間の距離を短くしたとしても、十分に確保することができる。この結果、各分離基板130H、130Lを高密度に配置することができ、ひいてはインバータモジュール100が小型化される。
図1に示すように、上側回路基板140には、低圧直流電源400に接続されている制御回路114が設けられている。制御回路114は、モータMに所望のトルク・回転数等が生じるように、各トランジスタTr1〜Tr6のオン期間とオフ期間を制御するゲート制御信号GS1〜GS6をゲート電圧生成回路101〜106に提供する。制御回路140は、各種センサ115からの出力値に応じて、ゲート制御信号GS1〜GS6を生成する。各種センサ115からの出力値には、たとえば、モータMの位置センサからの出力値、モータMの速度センサからの出力値、各相出力線Uout、Vout、Woutに設けられた電流センサからの出力値などが含まれる。
図4に、上側回路基板140と分離基板130H、130Lの間のゲート制御信号GS1、GS2の送受信の様子を示す。なお、図4には、分離基板130H、130Lのうちのゲート電圧生成回路101(トランジスタTr1に対応している)が設けられている分離基板130Hと、ゲート電圧生成回路102(トランジスタTr2に対応している)が設けられている分離基板130Lのみを示すが、他の分離基板130H、130Lも同様の構造を備えている。
図4に示すように、上側回路基板140と分離基板130H、130Lは、空間的に分離されており、その間のゲート制御信号GS1、GS2の送受信には光信号が利用されている。このため、分離基板130H、130Lには、発光素子101L、102Lと受光素子101P、102Pがそれぞれ設けられている。さらに、上側回路基板140にも、各分離基板130H、130Lに対応して発光素子141L、142Lと受光素子141P、142Pがそれぞれ設けられている。これにより、上側回路基板140と分離基板130H、130Lは、非接触状態でゲート制御信号GS1、GS2の送受信を行うことができる。
なお、対向する受光素子101L、102L、141L、142Lと発光素子101P、102P、141L、142Lの間に光ファイバ等の光導波路を設けてもよい。光導波路が設けられていると、上側回路基板140と分離基板130H、130Lの配置に自由度が与えられる。
図4に示すように、上側回路基板140と分離基板130H、130Lは、空間的に分離されており、その間のゲート制御信号GS1、GS2の送受信には光信号が利用されている。このため、分離基板130H、130Lには、発光素子101L、102Lと受光素子101P、102Pがそれぞれ設けられている。さらに、上側回路基板140にも、各分離基板130H、130Lに対応して発光素子141L、142Lと受光素子141P、142Pがそれぞれ設けられている。これにより、上側回路基板140と分離基板130H、130Lは、非接触状態でゲート制御信号GS1、GS2の送受信を行うことができる。
なお、対向する受光素子101L、102L、141L、142Lと発光素子101P、102P、141L、142Lの間に光ファイバ等の光導波路を設けてもよい。光導波路が設けられていると、上側回路基板140と分離基板130H、130Lの配置に自由度が与えられる。
上記インバータモジュール100は、高圧部に属する下側回路基板120及び中間回路基板130と低圧部に属する上側回路基板140が空間的に分離されている。上側回路基板140は独自の低圧直流電源400で駆動するので、上側回路基板140内に大きな電位差が発生しない。さらに、中間回路基板130は、複数の分離基板130H、130Lに分離され、各分離基板130H、130Lにゲート電圧生成回路101〜106と独自の電源回路110が設けられている。したがって、各分離基板130H、130L内にも大きな電位差が生じない。このため、上側回路基板140、下側回路基板120及び各分離基板130H、130L内には、各回路を高密度に設けることができる。また、上側回路基板140と各分離基板130H、130Lの間、及び隣接する分離基板130H、130Lの間は空間によって隔てられているので絶縁性が極めて高い。このため、上側回路基板140、下側回路基板120及び各分離基板130H、130Lを高密度に配置することができる。この結果、極めて小型化されたインバータモジュール100が得られる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記実施例では、下アームに対応する分離基板130Lが各下アームに対応して分離した形態を例示している。この例に代えて、下アームに対応する分離基板130Lが1枚の基板で構成されていてもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
例えば、上記実施例では、下アームに対応する分離基板130Lが各下アームに対応して分離した形態を例示している。この例に代えて、下アームに対応する分離基板130Lが1枚の基板で構成されていてもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
100:インバータモジュール
101〜106:ゲート電圧生成回路
110:電源回路
111〜113:相アーム
114:制御回路
115:各種センサ
120:下側回路基板
130:中間回路基板
130H、130L:分離基板
140:上側回路基板
200:コンデンサ
300:高圧直流電源
Tr1〜Tr6:トランジスタ
M:モータ
101L、102L、141L、142L:発光素子
101P、102P、141P、142P:受光素子
101〜106:ゲート電圧生成回路
110:電源回路
111〜113:相アーム
114:制御回路
115:各種センサ
120:下側回路基板
130:中間回路基板
130H、130L:分離基板
140:上側回路基板
200:コンデンサ
300:高圧直流電源
Tr1〜Tr6:トランジスタ
M:モータ
101L、102L、141L、142L:発光素子
101P、102P、141P、142P:受光素子
Claims (16)
- 高圧電源の高圧配線側に接続されている第1スイッチング素子と高圧電源の低圧配線側に接続されている第2スイッチング素子の直列回路の複数個が前記高圧配線と前記低圧配線の間に並列に接続されているインバータ回路を駆動する回路であって、
第1スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する第1ゲート電圧生成回路と第2スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する第2ゲート電圧生成回路とを有するゲート電圧生成回路と、
低圧電源に接続されており、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子のオン期間とオフ期間を制御する信号をゲート電圧生成回路に提供する制御回路と、を備えており、
第1ゲート電圧生成回路は、第1スイッチング素子毎に設けられており、
各第1ゲート電圧生成回路は、それぞれが空間的に分離された複数の第1分離基板にそれぞれ設けられていることを特徴とするインバータ駆動回路。 - 第2ゲート電圧生成回路は、第2スイッチング素子毎に設けられており、
各第2ゲート電圧生成回路は、それぞれが空間的に分離された複数の第2分離基板にそれぞれ設けられており、
第1分離基板と第2分離基板は、共通形状であることを特徴とする請求項1のインバータ駆動回路。 - 各第1分離基板には、第1ゲート電圧生成回路に電圧を供給する第1電源回路がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1又は2のインバータ駆動回路。
- 各第1電源回路は、各第1スイッチング素子の高圧側端子と低圧側端子の間に接続されているコンデンサを備えていることを特徴とする請求項3のインバータ駆動回路。
- 各第2分離基板には、第2ゲート電圧生成回路に電圧を供給する第2電源回路がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかのインバータ駆動回路。
- 各第2電源回路は、各第2スイッチング素子の高圧側端子と低圧側端子の間に接続されているコンデンサを備えていることを特徴とする請求項5のインバータ駆動回路。
- ゲート電圧生成回路と制御回路の間の信号の送受信を非接触状態で行う信号伝達手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかのインバータ駆動回路。
- 前記信号伝達手段は、発光素子と受光素子を備えていることを特徴とする請求項7のインバータ駆動回路。
- インバータモジュールであって、
下側回路基板と、中間回路基板と、上側回路基板を備えており、
下側回路基板には、高圧電源の高圧配線側に接続されている第1スイッチング素子と高圧電源の低圧配線側に接続されている第2スイッチング素子の直列回路の複数個が前記高圧配線と前記低圧配線の間に並列に接続されているインバータ回路が設けられており、
中間回路基板には、第1スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する第1ゲート電圧生成回路と第2スイッチング素子のゲートに供給するゲート電圧を生成する第2ゲート電圧生成回路とを有するゲート電圧生成回路が設けられており、
上側回路基板には、低圧電源に接続されており、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子のオン期間とオフ期間を制御する信号をゲート電圧生成回路に提供する制御回路が設けられており、
前記中間回路基板は、それぞれが空間的に分離された複数の第1分離基板を備えており、
第1ゲート電圧生成回路は、第1スイッチング素子毎に設けられており、
各第1ゲート電圧生成回路は、各第1分離基板にそれぞれ設けられていることを特徴とするインバータモジュール。 - 前記中間回路基板は、それぞれが空間的に分離された複数の第2分離基板をさらに備えており、
第2ゲート電圧生成回路は、第2スイッチング素子毎に設けられており、
各第2ゲート電圧生成回路は、各第2分離基板にそれぞれ設けられており、
第1分離基板と第2分離基板は、共通形状であることを特徴とする請求項9のインバータモジュール。 - 各第1分離基板には、第1ゲート電圧生成回路に電圧を供給する第1電源回路がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項9又は10のインバータモジュール。
- 各第1電源回路は、各第1スイッチング素子の高圧側端子と低圧側端子の間に接続されているコンデンサを備えていることを特徴とする請求項11のインバータモジュール。
- 各第2分離基板には、第2ゲート電圧生成回路に電圧を供給する第2電源回路がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項9〜12のいずれかのインバータモジュール。
- 各第2電源回路は、各第2スイッチング素子の高圧側端子と低圧側端子の間に接続されているコンデンサを備えていることを特徴とする請求項13のインバータモジュール。
- ゲート電圧生成回路と制御回路の間の信号の送受信を非接触状態で行う信号伝達手段をさらに備えていることを特徴とする請求項9〜14のいずれかのインバータモジュール。
- 前記信号伝達手段は、発光素子と受光素子を備えていることを特徴とする請求項15のインバータモジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007128343A JP2008283837A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | インバータ駆動回路及びそれを備えたインバータモジュール |
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JP2007128343A JP2008283837A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | インバータ駆動回路及びそれを備えたインバータモジュール |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010252490A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Toshiba Corp | ゲート駆動基板及び電力変換装置 |
WO2017208322A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 株式会社日立製作所 | 電力変換器セル及び電力変換装置 |
-
2007
- 2007-05-14 JP JP2007128343A patent/JP2008283837A/ja not_active Withdrawn
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