JP2009148048A

JP2009148048A - 電源装置

Info

Publication number: JP2009148048A
Application number: JP2007321450A
Authority: JP
Inventors: Shoji Sato; 正二佐藤
Original assignee: Asti Corp
Current assignee: Asti Corp
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】ゲート寄生振動の発生を抑制し、又、ターンオフ時の損失のアンバランスの発生を防止することが可能な電源装置を提供すること。
【解決手段】並列に接続された複数のスイッチング素子５と、上記複数のスイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路９と、を備えた電源装置において、上記スイッチング素子駆動回路は、上記並列に接続された複数のスイッチング素子の何れか一つを所定の信号で駆動する時にはその他のスイッチング素子をオフとするように構成されているもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、電動車椅子等の電動車両に搭載される電源装置に係り、特に、スイッチング素子を並列に接続して備えるものにおいて、損失を低減させると共にスイッチング素子の破損を防止することができるように工夫したものに関する。

従来の電源装置は、例えば、図５に示すようなものとなっている。まず、トランス１０１があり、このトランス１０１の一次巻線１０３側には、電界効果トランジスタ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＦＥＴと略称する）Ｑ_１０１、Ｑ_１０２が並列に配置されていると共にコンデンサ１０７が配置されている。上記ＦＥＴＱ_１０１、Ｑ_１０２は、スイッチング素子１０５とダイオード１０６とから構成されている。又、上記スイッチング素子１０５、１０５はスイッチング素子駆動回路１０９によって駆動されるように構成されている。又、上記トランス１０１の二次巻線１１１側には、ダイオード１１３、１１５、リアクトル１１７、コンデンサ１１９等が配置されている。尚、図５中コンデンサ１１９の右側には図示しない負荷が組み込まれているものである。

上記構成において、一対のスイッチング素子１０５、１０５はスイッチング素子駆動回路９によって同一信号（図５中符号Ｓ２１で示す信号）によって駆動されるように構成されているものである。

尚、この種の電源装置を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等がある。
特開平５−５６６３８号公報特開平９−９６１５号公報特開平５−１６１３５０号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。まず、いわゆる「ゲート寄生振動」が発生してしまうという問題があった。この種の「ゲート寄生振動」は、ＦＥＴＱ_１０１、Ｑ_１０２を直接的に並列接続したことにより発生するものと考えられる。すなわち、上記「ゲート寄生振動」は、駆動電圧がＦＥＴＱ_１０１、Ｑ_１０２のしきい値電圧に達してドレイン電流が流れ始めたときに発生すると考えられる。又、高周波駆動時に夫々のスイッチング素子１０５、１０５のターンオフ時の損失のアンバランスが発生してしまい、場合によってはスイッチング素子１０５、１０５が破損してしまうことが懸念されるものである。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ゲート寄生振動の発生を抑制し、又、ターンオフ時の損失のアンバランスの発生を防止することが可能な電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による電源装置は、並列に接続された複数のスイッチング素子と、上記複数のスイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路と、を備えた電源装置において、上記スイッチング素子駆動回路は、上記並列に接続された複数のスイッチング素子の何れか一つを所定の信号で駆動する時にはその他のスイッチング素子をオフとするように構成されていることを特徴とするものである。又、請求項２による電源装置は、請求項１記載の電源装置において、二つのスイッチング素子が並列・配置されていて、上記スイッチング素子駆動回路は上記二つのスイッチング素子の内の何れか一方のスイッチング素子を所定の信号で駆動するときには何れか他方のスイッチング素子をオフとし、何れか他方のスイッチング素子を所定の信号で駆動するときには何れか一方のスイッチング素子をオフとするものであることを特徴とするものである。又、請求項３による電源装置は、請求項１記載の電源装置において、二つのスイッチング素子グループが並列・配置されていて、上記スイッチング素子駆動回路は何れか一方のスイッチング素子グループを所定の信号で駆動するときには何れか他方のスイッチング素子グループをオフとし、何れか他方のスイッチング素子グループを所定の信号で駆動するときには何れか一方のスイッチング素子グループをオフとするものであることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明の請求項１による電源装置によると、並列に接続された複数のスイッチング素子と、上記複数のスイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路と、を備えた電源装置において、上記スイッチング素子駆動回路は、上記並列に接続された複数のスイッチング素子の何れか一つを所定の信号で駆動する時にはその他のスイッチング素子をオフとするように構成されているので、まず、いわゆる「ゲート寄生振動」の発生を防止することができる。これは、スイッチング素子が直接的に並列接続されてはいるが、その駆動はそれぞれ異なる駆動信号によって異なるタイミングで行うように構成されているからである。又、夫々のスイッチング素子のターンオフ時の損失のアンバランスの発生についてもこれを防止することができる。これも、スイッチング素子が直接的に並列接続されてはいるが、その駆動はそれぞれ異なる駆動信号によって異なるタイミングで行うように構成されているからである。又、スイッチング素子５、５を異なるタイミングで駆動させるために、発熱も分散されることになり、放熱効率を向上させることができる。そして、上記のような効果を得ることにより、周波数の高周波化が可能になり、それによって、電源装置の小型化が可能になる。又、請求項２による電源装置は、請求項１記載の電源装置において、二つのスイッチング素子が並列・配置されていて、上記スイッチング素子駆動回路は上記二つのスイッチング素子の内の何れか一方のスイッチング素子を所定の信号で駆動するときには何れか他方のスイッチング素子をオフとし、何れか他方のスイッチング素子を所定の信号で駆動するときには何れか一方のスイッチング素子をオフとするものであるので、上記したような効果を奏することができる。又、請求項３による電源装置は、請求項１記載の電源装置において、二つのスイッチング素子グループが並列・配置されていて、上記スイッチング素子駆動回路は何れか一方のスイッチング素子グループを所定の信号で駆動するときには何れか他方のスイッチング素子グループをオフとし、何れか他方のスイッチング素子グループを所定の信号で駆動するときには何れか一方のスイッチング素子グループをオフとするものであるので、この場合にも上記したような効果を奏することができる。

以下、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。本実施の形態による電源装置は図１５に示すようなものとなっている。まず、トランス１があり、このトランス１の一次巻線３側には、ＦＥＴＱ_１、Ｑ_２が並列に配置されていると共にコンデンサ７が配置されている。上記ＦＥＴＱ_１、Ｑ_２はスイッチング素子５とダイオード６とから構成されている。又、上記スイッチング素子５、５はスイッチング素子駆動回路９によって駆動されるように構成されている。又、上記トランス１の二次巻線１１側には、ダイオード１３、１５、リアクトル１７、コンデンサ１９等が配置されている。尚、図１中コンデンサ１９の右側には図示しない負荷が組み込まれているものである。

上記構成において、一対のスイッチング素子５、５はスイッチング素子駆動回路９によって夫々異なる駆動信号Ａ、駆動信号Ｂによって異なるタイミングで駆動されるように構成されているものである。すなわち、一方のスイッチング素子５を駆動信号Ａによって駆動しているときには他方のスイッチング素子５を「オフ」とする。逆に、他方のスイッチング素子５を駆動信号Ｂによって駆動しているときには上記一方のスイッチング素子５は「オフ」をするものである。つまり、上記駆動信号Ａ、駆動信号Ｂは図１に示すように逆位相の信号となっている。

上記構成を図２を参照して整理する。まず、スイッチング素子駆動回路９においては、駆動信号（Ｔ）を駆動信号Ａ、Ｂに分割し、駆動信号Ａによって一方のスイッチング素子５を駆動し、その際、他方のスイッチング素子５を「オフ」とする。逆に、駆動信号Ｂによって他方のスイッチング素子５を駆動し、その際、一方のスイッチング素子５を「オフ」とする。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。まず、いわゆる「ゲート寄生振動」の発生を防止することができる。これは、スイッチング素子５、５が直接的に並列接続されてはいるが、その駆動は夫々異なる駆動信号Ａ、駆動信号Ｂによって異なるタイミングで行うように構成されているからである。又、夫々のスイッチング素子５、５のターンオフ時の損失のアンバランスの発生についてもこれを防止することができる。これも、スイッチング素子５、５が直接的に並列接続されてはいるが、その駆動はそれぞれ異なる駆動信号Ａ、駆動信号Ｂによって異なるタイミングで行うように構成されているからである。又、スイッチング素子５、５を異なるタイミングで駆動させるために、発熱も分散されることになり、放熱効率を向上させることができる。そして、上記のような効果を得ることにより、周波数の高周波化が可能になり、それによって、電源装置の小型化が可能になる。

次に、図３を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この場合には、前記第１の実施の形態における二次巻線１１側の回路の構成を一部変更したものである。つまり、
前記第１の実施の形態におけるダイオード１５、リアクトル１７をなくしたものである。その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様の構成であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。そして、このような構成でも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。

次に、図４を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成において、さらに二つのスイッチング素子Ｑ_３、Ｑ_４を追加したものである。上記スイッチング素子Ｑ_３はスイッチング素子Ｑ_１に対して直列に配置された関係にあり、又、スイッチング素子Ｑ_４はスイッチング素子Ｑ_２に直列に配置された関係にある。

そこで、この第２の実施の形態の場合には、４個のスイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３、Ｑ_４を並列関係にある二つのグループに分け、スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_３のグループ、スイッチング素子Ｑ_２、Ｑ_４のグループに二分し、夫々のグループについて、駆動信号Ａ、駆動信号Ｂを使用して異なるタイミングで駆動するようにしたものである。その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様の構成であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。そして、このような構成でも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。

尚、本発明は前記第１〜第３の実施の形態に限定されるものではない。例えば、３個以上のスイッチング素子を並列に接続し、それぞれ異なる駆動信号によって異なるタイミングで駆動するように構成することが考えられる。又、電源装置が適用される対象物としては、電動車椅子以外にも様々な種類の電動車両が想定され、又、電動車両以外のものについても適用可能である。

本発明は電源装置に係り、特に、スイッチング素子を並列に接続して備えるものにおいて、損失を低減させると共にスイッチング素子の破損を防止することができるように工夫したものに関し、例えば、電動車椅子等の電動車両に好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第１の実施の形態を示す図で、駆動信号とスイッチング素子のオン・オフのタイミングを示すタイミングチャートである。本発明の第２の実施の形態を示す図で、電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第３の実施の形態を示す図で、電源装置の構成を示す回路図である。従来例を示す図で、電源装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１トランス３一時巻線５スイッチング素子６ダイオード７コンデンサ９スイッチング素子駆動回路１１二次巻線１３ダイオード１５ダイオード１７リアクトル１９コンデンサＱ_１ＦＥＴＱ_２ＦＥＴＱ_３ＦＥＴＱ_４ＦＥＴＡ駆動信号Ｂ駆動信号

Claims

並列に接続された複数のスイッチング素子と、上記複数のスイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路と、を備えた電源装置において、上記スイッチング素子駆動回路は、上記並列に接続された複数のスイッチング素子の何れか一つを所定の信号で駆動する時にはその他のスイッチング素子をオフとするように構成されていることを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置において、二つのスイッチング素子が並列・配置されていて、上記スイッチング素子駆動回路は上記二つのスイッチング素子の内の何れか一方のスイッチング素子を所定の信号で駆動するときには何れか他方のスイッチング素子をオフとし、何れか他方のスイッチング素子を所定の信号で駆動するときには何れか一方のスイッチング素子をオフとするものであることを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置において、二つのスイッチング素子グループが並列・配置されていて、上記スイッチング素子駆動回路は何れか一方のスイッチング素子グループを所定の信号で駆動するときには何れか他方のスイッチング素子グループをオフとし、何れか他方のスイッチング素子グループを所定の信号で駆動するときには何れか一方のスイッチング素子グループをオフとするものであることを特徴とする電源装置。