JP2017099100A - スイッチング回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高電位配線の電位に応じてスイッチング速度を変更可能なスイッチング回路を小型化する技術を提供する。【解決手段】スイッチング回路は、高電位配線と低電位配線の間に接続されているスイッチング素子５４と、一次コイル６０ａと二次コイル６０ｂを有する絶縁トランス６０と、周期的に変化する第１変動電圧を前記一次コイルに印加するとともに前記高電位配線の電位に基づいて前記第１変動電圧の周波数を変化させる変動電圧源と、前記二次コイルに生じる第２変動電圧を直流電圧に変換する変換回路と、前記直流電圧の印加を受けて動作し、前記スイッチング素子のゲート電圧を制御し、前記第２変動電圧の周波数に応じて前記スイッチング素子のスイッチング速度を変更するゲート制御回路４０を有する。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、スイッチング回路に関する。

特許文献１に、高電位配線と低電位配線の間に直列に接続された複数のスイッチング素子を備えるインバータ回路が開示されている。各スイッチング素子のゲートに、ゲート制御回路が接続されている。ゲート制御回路は、スイッチング素子毎に設けられている。また、インバータ回路は、各ゲート制御回路に信号を送る制御装置を有している。各ゲート制御回路は高電圧で動作し、制御装置は低電圧で動作する。ゲート制御回路と制御装置の間で基準電位の差が大きい。したがって、このインバータ回路では、フォトカプラを介して制御装置から各ゲート制御回路に信号を送信する。

特開２０１１−２４４５２１号公報

高電位配線の電位に応じてスイッチング素子のスイッチング速度を変更する技術が存在する。このようなスイッチング回路では、電位検出器が、高電位配線の電位を検出し、その電位の情報を各ゲート制御回路に送信する。この場合に、フォトカプラ等の絶縁素子（入力側と出力側との間の電気抵抗が極めて高く、これらの間が実質的に絶縁されている素子）が用いられる。各ゲート制御回路の間で基準電位が大きく異なるため、電位検出器を各ゲート制御回路に電気的に接続することができないためである。しかしながら、絶縁素子は十分な絶縁性を確保する必要があるため、サイズが大きい。絶縁素子を採用すると、スイッチング回路が大型化する。したがって、本明細書では、高電位配線の電位に応じてスイッチング速度を変更可能なスイッチング回路を小型化する技術を提供する。

本明細書が開示するスイッチング回路は、高電位配線と低電位配線の間に接続されているスイッチング素子と、一次コイルと二次コイルを有する絶縁トランスと、周期的に変化する第１変動電圧を前記一次コイルに印加するとともに前記高電位配線の電位に基づいて前記第１変動電圧の周波数を変化させる変動電圧源と、前記二次コイルに生じる第２変動電圧を直流電圧に変換する変換回路と、前記直流電圧の印加を受けて動作し、前記スイッチング素子のゲート電圧を制御し、前記第２変動電圧の周波数に応じて前記スイッチング素子のスイッチング速度を変更するゲート制御回路を有する。

なお、高電位配線と低電位配線の間に、複数のスイッチング素子が直列に接続されていてもよい。

このスイッチング回路では、変動電圧源が絶縁トランスの一次コイルに第１変動電圧を印加する。すると、二次コイルに第２変動電圧が生じる。変換回路は、第２変動電圧を直流電圧に変換してゲート制御回路に供給する。つまり、変動電圧源、絶縁トランス及び変換回路によって、ゲート制御回路に直流電圧を供給する電源が構成されている。また、絶縁トランスの一次コイルと二次コイルは絶縁されている。このため、一次コイルに接続されている変動電圧源と、二次コイルに接続されている回路（すなわち、変換回路及びゲート制御回路）は、異なる基準電圧で動作する。さらに、このスイッチング回路では、変動電圧源が、高電位配線の電位に基づいて第１変動電圧の周波数を変化させる。つまり、第１変動電圧の周波数が、高電位配線の電位の値を表す信号として用いられる。第１変動電圧の周波数が変化すると、第２変動電圧の周波数が変化する。したがって、高電位配線の電位を示す情報が、絶縁トランスを介して一次コイル側から二次コイル側に送られる。ゲート制御回路は、第２変動電圧の周波数に基づいて、スイッチング素子のスイッチング速度を変更する。したがって、ゲート制御回路は、高電位配線の電位に基づいて、スイッチング素子のスイッチング速度を変更することができる。以上に説明したように、このスイッチング回路では、変動電圧の周波数を変化させることで、ゲート制御回路用の電源の一部として機能する絶縁トランスを介して、ゲート制御回路に高電位配線の電位を示す信号を送信する。このように、絶縁トランスに、電源としての機能に加えて信号送信機能を持たせることで、ゲート制御回路に信号を送信する専用の絶縁素子を削減することができる。したがって、この構成によれば、スイッチング回路を小型化することができる。

モータ駆動回路１０の回路図。 電源回路５０の回路図。 変換回路５８とゲート制御回路４０の回路図。 電位ＶＨとパルス電圧ＶＰ１の変化を示すグラフ。 電位ＶＨとパルス電圧ＶＰ１の変化を示すグラフ。 パルス電圧ＶＰ２のサージとノイズを示すグラフ。 変形例のゲート制御回路４０の回路図。 パルス電圧ＶＰ２の微分値を示すグラフ。

図１に示すモータ駆動回路１０は、バッテリ１２の直流電圧を三相交流電圧に変換してモータ１４、１６に供給する。モータ駆動回路１０は、コンバータ回路２０、第１インバータ回路２２、第２インバータ回路２４を有している。バッテリ１２とコンバータ回路２０は、第１高電位配線２６と低電位配線２８によって接続されている。コンバータ回路２０と第１インバータ回路２２は、第２高電位配線３０と低電位配線２８によって接続されている。コンバータ回路２０と第２インバータ回路２４は、第２高電位配線３０と低電位配線２８によって接続されている。

コンバータ回路２０は、平滑化コンデンサ３２、リアクトル３４、２つのＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）３６、平滑化コンデンサ３８を有している。リアクトル３４は、第１高電位配線２６に介装されている。平滑化コンデンサ３２は、リアクトル３４よりもバッテリ１２側の部分の第１高電位配線２６と低電位配線２８の間に接続されている。各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６は、ＩＧＢＴ３６ａとダイオード３６ｂによって構成されている。ＩＧＢＴ３６ａのコレクタがダイオード３６ｂのカソードに接続されており、ＩＧＢＴ３６ａのエミッタがダイオード３６ｂのアノードに接続されている。２つのＲＣ−ＩＧＢＴ３８は、コレクタが第２高電位配線３０側を向く向きで、第２高電位配線３０と低電位配線２８の間に直列に接続されている。２つのＲＣ−ＩＧＢＴ３８の間の配線に、リアクトル３４よりも下流側の部分の第１高電位配線２６が接続されている。平滑化コンデンサ３８は、第２高電位配線３０と低電位配線２８の間に接続されている。コンバータ回路２０は、各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６（すなわち、各ＩＧＢＴ３６ａ）をスイッチングさせることで、バッテリ１２の直流電圧を昇圧して、第２高電位配線３０と低電位配線２８の間に出力する。

第１インバータ回路２２は、ＲＣ−ＩＧＢＴ３６の直列回路を３つ有している。各直列回路は、第２高電位配線３０と低電位配線２８の間に直列に接続された２つのＲＣ−ＩＧＢＴ３６を備えている。各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６は、コレクタが第２高電位配線３０側を向く向きで接続されている。なお、第１インバータ回路２２の各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６の構成は、コンバータ回路２０の各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６の構成と等しい。各直列回路において、２つのＲＣ−ＩＧＢＴ３６の間の配線に、出力配線３１が接続されている。各出力配線３１は、モータ１４に接続されている。第１インバータ回路２２は、各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６（すなわち、各ＩＧＢＴ３６ａ）をスイッチングさせることで、第２高電位配線３０と低電位配線２８の間の直流電圧（コンバータ回路２０の出力電圧）を三相交流電圧に変換する。三相交流電圧は、出力配線３１によってモータ１４に供給される。

第２高電位配線３０と低電位配線２８は、一部で分岐しており、その分岐した部分に第２インバータ回路２４が設置されている。第２インバータ回路２４の構成は、第１インバータ回路２２の構成と等しい。第２インバータ回路２４は、各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６（すなわち、各ＩＧＢＴ３６ａ）をスイッチングさせることで、三相交流電圧をモータ１６に供給する。

モータ駆動回路１０は、第２高電位配線３０の電位ＶＨを検出する検出器４２を有している。検出器４２は、検出した電位ＶＨの値を、絶縁素子４４（例えば、フォトカプラ）を介して、電源回路５０に送信する。電源回路５０の受信部は、検出器４２よりもはるかに低い電圧で動作する回路である。このため、絶縁素子４４を介して検出器４２から電源回路５０に電位ＶＨの値が送信される。電源回路５０については、後に詳述する。

各ＲＣ−ＩＧＢＴ３６のＩＧＢＴ３６ａのゲートに、ゲート制御回路４０が接続されている。ゲート制御回路４０は、ＩＧＢＴ３６ａ毎に設けられている。ゲート制御回路４０は、ＩＧＢＴ３６ａのゲートの電位を制御することで、ＩＧＢＴ３６ａをスイッチングさせる。各ゲート制御回路４０は、電源回路５０から直流電圧の供給を受けて動作する。また、後に詳述するが、各ゲート制御回路４０には、第２高電位配線３０の電位ＶＨの情報が送信される。各ゲート制御回路４０は、第２高電位配線３０の電位ＶＨに応じて、ＩＧＢＴ３６ａのスイッチング速度を変化させる。

図２に示すように、電源回路５０は、パルス電圧源５２、ＮＭＯＳ５４、複数の絶縁トランス６０及び複数の変換回路５８を有している。

パルス電圧源５２は、大きさが周期的に変動するパルス電圧ＶＰ１を出力する。なお、パルス電圧源５２は、第２高電位配線３０よりもはるかに低い電圧で動作する。パルス電圧源５２には、絶縁素子４４を介して検出器４２から第２高電位配線３０の電位ＶＨの値が定期的に送信される。パルス電圧源５２は、電位ＶＨが基準値Ｖｔｈよりも高いか否かに応じて、パルス電圧ＶＰ１の周波数を変化させる。パルス電圧源５２は、電位ＶＨが基準値Ｖｔｈより低い場合は周波数ｈ１を有するパルス電圧ＶＰ１を出力し、電位ＶＨが基準値Ｖｔｈ以上の場合は周波数ｈ１よりも低い周波数ｈ２を有するパルス電圧ＶＰ２を出力する。

ＮＭＯＳ５４のゲートは、パルス電圧源５２に接続されている。ＮＭＯＳ５４のゲートに、パルス電圧ＶＰ１が印加される。ＮＭＯＳ５４のソースはグランドに接続されている。ＮＭＯＳ５４のドレインは、分岐配線５６に接続されている。

図２では一部を省略しているが、電源回路５０は、１４個の絶縁トランス６０と１４個の変換回路５８を有している。分岐配線５６は、ＮＭＯＳ５４に接続されている部分から複数に分岐し、各絶縁トランス６０に接続されている。各絶縁トランス６０に、１つの変換回路５８が接続されている。各変換回路５８に、１つのゲート制御回路４０が接続されている。絶縁トランス６０と変換回路５８によって、ゲート制御回路４０に直流電圧が供給される。なお、絶縁トランス６０、変換回路５８及びゲート制御回路４０の各セットの構成は同じである。したがって、以下では、１セットの絶縁トランス６０、変換回路５８及びゲート制御回路４０について説明する。

図３は、１セットの絶縁トランス６０、変換回路５８及びゲート制御回路４０の回路図を示している。絶縁トランス６０は、一次コイル６０ａと二次コイル６０ｂを有している。一次コイル６０ａと二次コイル６０ｂは、電気的に互いから絶縁されている。分岐配線５６は、絶縁トランス６０の一次コイル６０ａを介して、配線６６に接続されている。配線６６には、電位Ｖ＋が印加されている。絶縁トランス６０の二次コイル６０ｂは、高電位出力配線６８と低電位出力配線７０に接続されている。

変換回路５８は、ダイオード６２と平滑化コンデンサ６４を有している。ダイオード６２は、高電位出力配線６８に介装されている。ダイオード６２のアノードが、二次コイル６０ｂに接続されている。平滑化コンデンサ６４は、ダイオード６２のカソード側の部分の高電位出力配線６８と低電位出力配線７０との間に接続されている。

パルス電圧源５２からＮＭＯＳ５４のゲートにパルス電圧ＶＰ１が印加されると、ＮＭＯＳ５４がオンとオフを繰り返す。ＮＭＯＳ５４がオンすると、配線６６から一次コイル６０ａとＮＭＯＳ５４を介してグランドへ電流が流れる。このため、一次コイル６０ａの両端に電圧が発生する。ＮＭＯＳ５４がオフすると、電流が停止し、ＮＭＯＳ５４に電圧Ｖ＋が印加される。この場合、一次コイル６０ａの両端は略同電位となる。このため、パルス電圧源５２がＮＭＯＳ５４のゲートにパルス電圧ＶＰ１を印加すると、一次コイル６０ａの両端に、パルス電圧ＶＰ１と略同じ波形のパルス電圧が印加される。一次コイル６０ａの両端にパルス電圧が印加されると、一次コイル６０ａと二次コイル６０ｂの相互インダクタンスによって、二次コイル６０ｂの両端にも一次コイル６０ａに印加されているパルス電圧と略同じ波形のパルス電圧ＶＰ２が発生する。二次コイル６０ｂに生じるパルス電圧ＶＰ２が高電圧である期間に、ダイオード６２を介して平滑化コンデンサ６４に電流が流れる。このため、平滑化コンデンサ６４が充電される。パルス電圧ＶＰ２によって平滑化コンデンサ６４が繰り返し充電されることで、平滑化コンデンサ６４の両端に直流電圧が発生する。すなわち、ダイオード６２の下流側の高電位出力配線６８と低電位出力配線７０の間に直流電圧が発生する。このように、変換回路５８は、二次コイル６０ｂの両端に生じるパルス電圧ＶＰ２を、直流電圧に変換する。変換回路５８が出力する直流電圧は、ゲート制御回路４０に供給される。

なお、一次コイル６０ａと二次コイル６０ｂは、互いから絶縁されている。また、低電位出力配線７０は、ＩＧＢＴ３６ａのエミッタに接続されている。したがって、絶縁トランス６０の二次側の回路（すなわち、変換回路５８とゲート制御回路４０）は、ＩＧＢＴ３６ａのエミッタの電位を基準として動作する。また、図２に示すように、分岐配線５６には、複数セットの絶縁トランス６０、変換回路５８及びゲート制御回路４０が接続されている。各セットにおいて、二次側の回路は、ＩＧＢＴ３６ａのエミッタの電位を基準として動作する。各ＩＧＢＴ３６ａのエミッタ電位は動作状況によって変化するので、各セットの二次側の回路の基準電位は互いに異なる。また、絶縁トランス６０の一次側の回路（パルス電圧源５２とＮＭＯＳ５４）は、二次側の回路よりも低い電位を基準として動作する。図２、３に示す回路によれば、絶縁トランス６０が介在することで、一次側の回路から、基準電位が互いに異なる複数のゲート制御回路４０に直流電圧を供給することができる。

図３に示すように、ゲート制御回路４０は、変換回路５８の高電位出力配線６８と低電位出力配線７０に接続されている。また、上述したように、ゲート制御回路４０は、ＩＧＢＴ３６ａのゲートに接続されている。ゲート制御回路４０は、定電流回路７２、スイッチ７４、スイッチ７６、定電流回路７８及び制御装置８０を有している。高電位出力配線６８とＩＧＢＴ３６ａのゲートの間に、定電流回路７２とスイッチ７４が直列に接続されている。定電流回路７２は、高電位出力配線６８からＩＧＢＴ３６ａのゲートに向かって電流を流すことができる。制御装置８０は、定電流回路７２が流す電流の大きさを変更することができる。スイッチ７４は、定電流回路７２とＩＧＢＴ３６ａのゲートの間に接続されている。スイッチ７４は、制御装置８０によって制御される。スイッチ７４がオンすると、高電位出力配線６８からＩＧＢＴ３６ａのゲートに向かって電流が流れる。低電位出力配線７０とＩＧＢＴ３６ａのゲートの間に、定電流回路７８とスイッチ７６が直列に接続されている。定電流回路７８は、ＩＧＢＴ３６ａのゲートから低電位出力配線７０に向かって電流を流すことができる。制御装置８０は、定電流回路７８が流す電流の大きさを変更することができる。スイッチ７６は、ＩＧＢＴ３６ａのゲートと定電流回路７８の間に接続されている。スイッチ７６は、制御装置８０によって制御される。スイッチ７６がオンすると、ＩＧＢＴ３６ａのゲートから低電位出力配線７０に向かって電流が流れる。

ＩＧＢＴ３６ａをオンさせるときは、制御装置８０が、スイッチ７４をオンするとともにスイッチ７６をオフする。すると、定電流回路７２とスイッチ７４を介して、高電位出力配線６８からＩＧＢＴ３６ａのゲートにゲート電流が流れる。これによって、ＩＧＢＴ３６ａのゲートが充電され、ＩＧＢＴ３６ａがオンする。このとき、定電流回路７２に設定されている電流値と略同じ大きさのゲート電流が流れる。制御装置８０が定電流回路７２の電流値を大きい値に設定すると、大きいゲート電流が流れ、ＩＧＢＴ３６ａが高速でオンする。制御装置８０が定電流回路７２の電流値を小さい値に設定すると、小さいゲート電流が流れ、ＩＧＢＴ３６ａが低速でオンする。このように、制御装置８０は、ＩＧＢＴ３６ａがオンするときの速度を変更することができる。

ＩＧＢＴ３６ａをオフさせるときは、制御装置８０が、スイッチ７４をオフするとともにスイッチ７６をオンする。すると、スイッチ７６と定電流回路７８を介して、ＩＧＢＴ３６ａのゲートから低電位出力配線７０にゲート電流が流れる。これによって、ＩＧＢＴ３６ａのゲートが放電され、ＩＧＢＴ３６ａがオフする。このとき、定電流回路７８に設定されている電流値と略同じ大きさのゲート電流が流れる。制御装置８０が定電流回路７８の電流値を大きい値に設定すると、大きいゲート電流が流れ、ＩＧＢＴ３６ａが高速でオフする。制御装置８０が定電流回路７２の電流値を小さい値に設定すると、小さいゲート電流が流れ、ＩＧＢＴ３６ａが低速でオフする。このように、制御装置８０は、ＩＧＢＴ３６ａがオフするときの速度を変更することができる。

また、制御装置８０には、二次コイル６０ｂとダイオード６２の間の配線の電位ＶＰ２（すなわち、二次コイル６０ｂの両端に生じる電圧ＶＰ２）が入力される。上述したように、二次コイル６０ｂの両端に生じる電圧ＶＰ２は、パルス電圧源５２が出力するパルス電圧ＶＰ１と略同じ波形のパルス電圧ＶＰ２である。制御装置８０は、パルス電圧ＶＰ２から、その周波数を検出する。制御装置８０は、検出した周波数に応じて、定電流回路７２、７８の電流値を変更する。

次に、ＩＧＢＴ３６ａのスイッチング速度を変更する動作についてより詳細に説明する。第２高電位配線３０の電位ＶＨは、モータ１４、１６の動作状況によって変化する。モータ１４、１６の電力消費量が大きいほど電位ＶＨが低くなり、モータ１４、１６が発電していると電位ＶＨが高くなる。図４の期間Ｔ１のように電位ＶＨが基準値Ｖｔｈよりも低いと、パルス電圧源５２は、高い周波数ｈ１を有するパルス電圧ＶＰ１を出力する。すると、一次コイル６０ａにも周波数ｈ１を有するパルス電圧が印加され、二次コイル６０ｂの両端に周波数ｈ１を有するパルス電圧ＶＰ２が発生する。二次コイル６０ｂの両端に発生するパルス電圧ＶＰ２の周波数（この場合、周波数ｈ１）は、制御装置８０によって検出される。制御装置８０は、周波数ｈ１が検出されている間は、定電流回路７２、７８の電流値を大きい値に設定する。このため、期間Ｔ１の間は、ＩＧＢＴ３６ａが高速でスイッチング（オン及びオフ）する。つまり、第２高電位配線３０の電位ＶＨが低い間は、ＩＧＢＴ３６ａが高速でスイッチングする。ＩＧＢＴ３６ａがスイッチングすると、サージが発生する。ＩＧＢＴ３６ａのスイッチング速度が速いほど、大きいサージが発生する。他方、許容されるサージは、電位ＶＨが低いほど大きい。期間Ｔ１では、電位ＶＨが低いので、許容されるサージが大きい。したがって、ＩＧＢＴ３６ａを高速でスイッチングさせても、サージは問題とならない。また、このようにＩＧＢＴ３６ａを高速でスイッチングさせることで、スイッチング損失を低減することができる。

図４では、期間Ｔ１の後に、電位ＶＨが上昇して基準値Ｖｔｈを超える。すると、パルス電圧源５２は、低い周波数ｈ２を有するパルス電圧ＶＰ１を出力する。すると、一次コイル６０ａにも周波数ｈ２を有するパルス電圧が印加され、二次コイル６０ｂの両端にも周波数ｈ２を有するパルス電圧ＶＰ２が発生する。このため、周波数ｈ２が制御装置８０によって検出される。制御装置８０は、周波数ｈ２が検出されている間は、定電流回路７２、７８の電流値を小さい値に設定する。このため、期間Ｔ２の間は、ＩＧＢＴ３６ａが低速でスイッチング（オン及びオフ）する。つまり、第２高電位配線３０の電位ＶＨが高い間は、ＩＧＢＴ３６ａが低速でスイッチングする。期間Ｔ２では、電位ＶＨが高いので、許容されるサージが小さい。したがって、ＩＧＢＴ３６ａのスイッチング速度を低くすることで、許容値を超えるサージの発生を防止する。

また、図５の期間Ｔ３に示すように、電位ＶＨが再び基準値Ｖｔｈより小さい値まで低下すると、パルス電圧源５２が、再び、高い周波数ｈ１を有するパルス電圧ＶＰ１を出力するようになる。すると、ＩＧＢＴ３６ａが高速でスイッチングするようになり、スイッチング損失が低減される。

以上に説明したように、電位ＶＨに応じてＩＧＢＴ３６ａのスイッチング速度を変化させることで、許容値を超えるサージの発生を防止しながら、スイッチング損失を低減することができる。

また、パルス電圧源５２は、パルス電圧ＶＰ１の周波数を変化させるが、パルス電圧ＶＰ１のデューティ比は変化させない。したがって、パルス電圧ＶＰ１の周波数が周波数ｈ１の場合でも周波数ｈ２の場合でも、ゲート制御回路４０に安定的に直流電圧を供給することができる。

また、上記のように、このモータ駆動回路１０では、パルス電圧源５２が、第２高電位配線３０の電位ＶＨに応じた周波数のパルス電圧ＶＰ１を出力する。そして、パルス電圧ＶＰ１と同じ周波数のパルス電圧が、絶縁トランス６０の一次コイル６０ａと二次コイル６０ｂに発生する。すなわち、パルス電圧の周波数を変化させることで、電位ＶＨの大きさを示す信号が、絶縁トランス６０を介して一次コイル６０ａから二次コイル６０ｂに伝達される。したがって、ゲート制御回路４０は、二次コイル６０ｂのパルス電圧ＶＰ２の周波数に応じてスイッチング速度を変更することで、電位ＶＨに応じてスイッチング速度を変更することができる。このように、実施例のモータ駆動回路１０によれば、信号伝達用の絶縁素子を用いることなく、電力供給用の絶縁トランス６０を介してゲート制御回路４０に電位ＶＨを示す信号を送ることができる。絶縁トランス６０はゲート制御回路４０に直流電圧を供給するための素子であるが、上記の構成によれば、絶縁トランス６０に電位ＶＨを示す信号を送信する機能を付加することができる。したがって、この構成によれば、信号伝達用の絶縁素子を用いる場合に比べて、スイッチング回路を小型化することができる。特に、図１のモータ駆動回路１０は、ゲート制御回路４０を１６個有している。信号伝達用の絶縁素子を用いる場合、ゲート制御回路４０毎に絶縁素子が必要になるので、合計で１６個の絶縁素子が必要となる。これに対し、上述した実施例では、これらの絶縁素子が不要になる。１６個の絶縁素子を削減することで、回路の大幅な小型化が可能となる。

なお、図６は、制御装置８０で検出されるパルス電圧ＶＰ２（二次コイル６０ｂの両端の電圧）を示している。図６に示すように、パルス電圧ＶＰ２の立ち上がりにおいて、スイッチングサージＶｓが生じる場合がある。また、パルス電圧ＶＰ２の立ち下がり後において、共振によるノイズＶｎが生じる場合がある。パルス電圧ＶＰ２の立ち上がりエッジの検出により周波数を検出する場合、図６のようにサージＶｓやノイズＶｎが生じると、パルス電圧ＶＰ２の立ち上がりエッジを検出するための数値範囲Ｘが狭くなり、サージＶｓやノイズＶｎの大きさによっては立ち上がりエッジの検出が困難となる場合がある。このような場合には、図７に示すように、微分回路８２を追加してもよい。微分回路８２は、配線８４と、コンデンサ８６と、抵抗８８を有している。配線８４の一端は、二次コイル６０ｂとダイオード６２の間の位置で高電位出力配線６８に接続されており、配線８４の他端は、低電位出力配線７０に接続されている。コンデンサ８６と抵抗８８は、配線８４に介装されている。抵抗８８がコンデンサ８６よりも低電位出力配線７０側に設置されている。制御装置８０は、コンデンサ８６と抵抗８８の間の位置で配線８４の電位を検出する。このような構成によれば、制御装置８０で、図８に示す微分波形（図６のパルス電圧ＶＰ２を微分した波形）が検出される。図８のグラフでは、サージＶｓやノイズＶｎによるピーク値Ｐｓ、Ｐｎに比べて、パルス電圧ＶＰ２の立ち上がりエッジによるピーク値Ｐ１が十分に大きく出る。このため、立ち上がりエッジを検出するために広い数値範囲（図８の範囲Ｙ）を用いることが可能であり、正確に立ち上がりエッジを検出することができる。したがって、パルス電圧ＶＰ２の周波数をより正確に検出することができる。

また、上述した実施例では、電位ＶＨが小さい場合に高い周波数ｈ１のパルス電圧ＶＰ１を出力し、電位ＶＨが大きい場合に低い周波数ｈ２のパルス電圧ＶＰ１を出力した。しかしながら、電位ＶＨが大きい場合に高い周波数のパルス電圧ＶＰ１を出力し、電位ＶＨが小さい場合に低い周波数のパルス電圧ＶＰ１を出力してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、変更したものが含まれる。
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み合わ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み合わ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するものであり、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。

１０：モータ駆動回路
１２：バッテリ
１４、１６：モータ
２０：コンバータ回路
２２：第１インバータ回路
２４：第２インバータ回路
２６：第１高電位配線
２８：低電位配線
３０：第２高電位配線
３１：出力配線
３２：平滑化コンデンサ
３４：リアクトル
３６：ＲＣ−ＩＧＢＴ
３６ａ：ＩＧＢＴ
３６ｂ：ダイオード
３８：平滑化コンデンサ
４０：ゲート制御回路
４２：検出器
４４：絶縁素子
５０：電源回路
５２：パルス電圧源
５４：ＮＭＯＳ
５６：分岐配線
５８：変換回路
６０：絶縁トランス
６２：ダイオード
６４：平滑化コンデンサ
６８：高電位出力配線
７０：低電位出力配線
７２、７８：定電流回路
７４、７６：スイッチ
８０：制御装置

Claims (1)

1. 高電位配線と低電位配線の間に接続されているスイッチング素子と、
   一次コイルと二次コイルを有する絶縁トランスと、
   周期的に変化する第１変動電圧を前記一次コイルに印加し、前記高電位配線の電位に基づいて前記第１変動電圧の周波数を変化させる変動電圧源と、
   前記二次コイルに生じる第２変動電圧を直流電圧に変換する変換回路と、
   前記直流電圧の印加を受けて動作し、前記スイッチング素子のゲート電圧を制御し、前記第２変動電圧の周波数に応じて前記スイッチング素子のスイッチング速度を変更するゲート制御回路、
   を有するスイッチング回路。

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