JP2017147835A - Power supply device and motor control device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電圧を所望の直流電圧に変換する電源装置、及びそれを用いたモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that converts an AC voltage into a desired DC voltage, and a motor control device using the same.
従来、整流回路と出力コンデンサとの間にリアクトルを設けることなく出力電圧を制御できる電源装置があった(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been a power supply device that can control an output voltage without providing a reactor between a rectifier circuit and an output capacitor (see, for example, Patent Document 1).
また、従来、複数のキャパシタとスイッチ素子とから成るスイッチトキャパシタ回路が2組、整流器を介して交流電源と並列に接続され、それぞれのスイッチトキャパシタ回路の出力端が負荷に接続された電源装置があった(例えば、特許文献2参照)。 In addition, there has conventionally been a power supply device in which two sets of switched capacitor circuits composed of a plurality of capacitors and switch elements are connected in parallel to an AC power supply via a rectifier, and the output ends of the respective switched capacitor circuits are connected to a load. (For example, see Patent Document 2).
従来、交流電源を整流して直流電源に変換する交流-直流変換で、入力された交流電圧の最大値の2倍を出力できる倍電圧整流回路があった。その構成例を図20に示す。 Conventionally, there has been a voltage doubler rectifier circuit capable of outputting twice the maximum value of the input AC voltage by AC-DC conversion in which AC power is rectified and converted to DC power. An example of the configuration is shown in FIG.
倍電圧整流回路は交流電源1とリアクトル17、整流回路2と出力コンデンサ5から構成される。整流回路2は互いに直列接続された第1ダイオード34と第2ダイオード35から構成され、第1ダイオード34と第2ダイオード35の間の端子と交流電源1の帰還入力端子とが接続される。出力コンデンサ5は互いに直列接続された第1コンデンサ3と第2コンデンサ4から構成され、第1コンデンサ3と第2コンデンサ4の間の端子と交流電源1の他方の帰還入力端子とが接続される。整流回路2が出力する脈流電圧を平滑する構成で出力コンデンサが接続されており、平滑した直流電圧を出力する正極側出力端子6と負極側出力端子7とを含んで構成される。
The voltage doubler rectifier circuit includes an AC power source 1, a
交流電源1から出力された正極性の電流は、リアクトル17、第1ダイオード34、第1コンデンサ3を経由して交流電源1へ流れる。この時、第1コンデンサ3には交流電源1の最大電圧(100Vacの場合、141V)が保持される。交流電源1から負極性の電流が出力された場合、電流は第2出力コンデンサ4、第2ダイオード35、リアクトル17を経由して交流電源1へ流れる。第1コンデンサ3と同様、第2コンデンサ4には交流電源の最大電圧が保持される。正極側出力端子6と負極側出力端子7の電位差は第1コンデンサ3の電圧と第2コンデンサ4の電圧との合計となり、交流電源1の最大電圧の2倍となる。
The positive current output from the AC power supply 1 flows to the AC power supply 1 via the
このため、図20に示した倍電圧整流回路は単一の直流電圧値しか出力できないため、正極側出力端子6と負極側出力端子7に接続された負荷の変動に応じて出力電圧を可変制御できず、高効率化が難しいという課題がある。
Therefore, since the voltage doubler rectifier circuit shown in FIG. 20 can output only a single DC voltage value, the output voltage is variably controlled according to fluctuations in the load connected to the
図21は、よく知られている典型的な昇降圧回路の一例を示す図である。本回路は図20に相当する直流電源401と、昇降圧された電圧を保持するコンデンサ402と、直流電源401の正極側端子とコンデンサ402との間に互いに直列接続されたスイッチング素子405およびダイオード406と、直流電源401と並列に接続され、且つスイッチング素子405とダイオード406との間の端子と正極側出力端子との間に設けられたリアクトル407から構成される。
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a typical well-known step-up / step-down circuit. This circuit includes a
スイッチング素子405をオンした場合、直流電源401からスイッチング素子405を経由してリアクトル407へエネルギーが蓄積される。次にスイッチング素子405のオフした場合、リアクトル407に蓄積されたエネルギーがダイオード406を介してコンデンサ402へチャージされる。直流電源401から負荷への電力供給はリアクトル407を介して行われるため、出力電圧の範囲が電源電圧により制約されず、0Vから無限大まで(厳密に言えばスイッチング素子405または回路を構成する受動素子の破壊電圧まで)可変であるという特徴がある。また、正極出力端子403と負極出力端子404との間の電位差はリアクトル407に蓄積されたエネルギーに依存し、スイッチング素子405を駆動する制御信号のデューティ比により調整される。
When the
しかしながら、図21に示した昇降圧回路においては、リアクトル407を用いるため、回路が大型化してしまうという問題がある。更にリアクトルは他の受動素子と比較して高コストであるという課題がある。
However, since the step-up / step-down circuit shown in FIG. 21 uses the
整流回路と出力コンデンサの間にリアクトルを構成せずに出力電圧を制御できる電源装置に関連して、特許文献1には図18に示すような電源装置が開示されている。図18に示すように、交流電源201はリアクトル203を介して2組のダイオードハーフブリッジからなる整流回路202の入力端(各ハーフブリッジの中点)に接続され、さらに直列に接続された倍電圧整流用のコンデンサ204およびコンデンサ205は、整流回路202の出力端に接続される。スイッチ209、210は、整流回路202の各入力端とコンデンサ204およびコンデンサ205の間の接続点との間にそれぞれ接続される。206はスイッチ209のパルス幅の制御及び、スイッチ210のオン・オフを制御する制御装置、207は電源投入後一定時間、スイッチ209および210のオンを禁止する様に制御信号を制御装置6へ出力するスイッチオン禁止手段である。
In connection with a power supply device that can control the output voltage without forming a reactor between the rectifier circuit and the output capacitor, Patent Document 1 discloses a power supply device as shown in FIG. As shown in FIG. 18, the AC power source 201 is connected to the input terminal (the midpoint of each half bridge) of the
以上のように構成される電源装置は、制御装置6によりスイッチ209とスイッチ210のオン・オフを制御することで、出力電圧を制御できる。
The power supply device configured as described above can control the output voltage by controlling on / off of the
例えば、スイッチ210を常時オフに制御した状態で、スイッチ209をパルス幅制御した場合、スイッチ209のデューティが0%の場合は電源電圧の√2倍、デューティが100%の場合は倍電圧整流回路と等価となり電源電圧の約2√2倍の出力電圧となり、スイッチ209をパルス幅制御することにより、電源電圧の√2倍から約2√2倍の範囲の出力電圧が得られる。
For example, when the
一方、スイッチ210を常時オンに制御した状態では、倍電圧整流回路ベースの回路構成となる。
On the other hand, when the
この状態でスイッチ209をパルス幅制御した場合、スイッチ209がオン状態では交流電源201−リアクトル203−スイッチ209−スイッチ210の経路で短絡電流が流れ、リアクトル203に電流エネルギーが蓄積される。
When the pulse width of the
スイッチ209がオフ状態になるとリアクトル203に蓄積された電流エネルギーが倍電圧整流用コンデンサ204と205へ供給され、出力電圧が上昇し、電源電圧の2√2倍以上の出力電圧を得ることができる。
When the
つまり、図18に示した電源装置は、スイッチ209とスイッチ210のオン・オフ制御を組合せることにより、交流電源201からコンデンサ204とコンデンサ205へ供給されるエネルギーを調節し、出力電圧を交流電源201の√2倍から2√2倍、リアクトル203を介した昇圧制御をした場合、それ以上の電圧を出力できる。
That is, the power supply device shown in FIG. 18 adjusts the energy supplied from the AC power supply 201 to the
また、特許文献2には図19に示すような電源装置が開示されている。図19に示す電源装置は、整流器DB302を介して交流電源301と並列に、複数のキャパシタCi1(i=1,2,…,n)とスイッチ素子Si11,Si12,Si13,Si14(i=1,2,…,n)から成る第1のスイッチトキャパシタ回路303と、複数のキャパシタCi2(i=1,2,…,n)とスイッチ素子Si21,Si22,Si23,Si24(i=1,2,…,n)から成る第2のスイッチトキャパシタ回路304を接続し、それぞれのスイッチトキャパシタ回路303、304の出力端を負荷305にスイッチ素子S1、S2を介して接続してある。
ここで、スイッチトキャパシタ回路303は、交流電源301と並列に、スイッチ素子Si13(i=1,2,…,n)、キャパシタCi1(i=1,2,…,n)、スイッチ素子Si12(i=1,2,…,n)からなるn個の直列回路を接続し、スイッチ素子Si13(i=1,2,…,n)とキャパシタCi1(i=1,2,…,n)の直列回路と並列にスイッチ素子Si11(i=1,2,…,n)を接続し、スイッチ素子Si13(i=1,2,…,n)とキャパシタCi1(i=1,2,…,n)の接続点とスイッチ素子S1との間にスイッチ素子Si14(i=1,2,…,n)を接続して構成されている。また、スイッチトキャパシタ回路304も同様に構成されている。
Here, the switched
負荷305の両端には出力電圧平滑用コンデンサ306が接続され、第1及び第2スイッチトキャパシタ回路303、304の出力と交流電源301の電圧の和を一時保留できる構成となっている。
An output
以上のように構成される電源装置は、スイッチ素子Si11,Si12,Si13,Si14(i=1,2,…,n)のオン・オフを制御することで、交流電源301の電圧にキャパシタCi1(i=1,2,…,n)が保持する電圧を重畳させた電圧を出力することができる。 The power supply apparatus configured as described above controls the on / off of the switch elements S i11 , S i12 , S i13 , S i14 (i = 1, 2 ,. Can be output by superimposing the voltage held by the capacitor C i1 (i = 1, 2,..., N).
図19に示す回路の動作を説明する。まず、第1のスイッチトキャパシタ回路303において、スイッチ素子Si13(i=1,2,…,n)とスイッチ素子Si12(i=1,2,…,n)がオンすると、各キャパシタCi1(i=1,2,…,n)は交流電源301の電圧まで充電される。次にスイッチ素子Si13(i=1,2,…,n)とスイッチ素子Si12(i=1,2,…,n)をオフし、スイッチ素子Si11(i=1,2,…,n)、スイッチ素子Si12(i=1,2,…,n)、スイッチ素子S1をオンすると、交流電源301の電圧にキャパシタCi1(i=1,2,…,n)の両端電圧が重畳され、負荷305の両端に印加される。
The operation of the circuit shown in FIG. 19 will be described. First, in the first switched
ここで、各々のキャパシタCi1(i=1,2,…,n)を充電する時刻を交流電源301の電圧変化に応じて順々に変えることにより、交流電源301とキャパシタCi1(i=1,2,…,n)の両端電圧の和(出力電圧)を交流電源301の√2倍から2√2倍まで制御することができる。
Here, the time of charging each capacitor C i1 (i = 1, 2,..., N) is sequentially changed according to the voltage change of the
しかしながら、図18および図19に示した電源装置は、出力電圧を0Vから制御できないため、負荷の低損失化が難しいという課題がある。 However, since the power supply apparatus shown in FIGS. 18 and 19 cannot control the output voltage from 0 V, there is a problem that it is difficult to reduce the load loss.
さらに図18で示した電源装置は、出力電圧を交流電源201の√2倍から2√2倍の範囲で制御する場合、スイッチ209のオン・オフで倍電圧整流と全波整流を切り替えるため、整流回路202を4つのダイオードから構成されるブリッジ回路にする必要がある。図20で示した倍電圧整流回路の整流回路2と比較して、ダイオードの点数が2倍となるため、素子コストが増大するという課題がある。また、図18で示した電源装置は、出力電圧を昇圧するためリアクトル203の使用が必須となり、更にコストの増大を招く。
Further, when the output voltage is controlled in a range of √2 to 2√2 times that of the AC power supply 201, the power supply device shown in FIG. 18 switches between double voltage rectification and full wave rectification by turning on / off the
図19で示した電源装置は、整流器DB302にブリッジ回路を採用しているため素子コストが高いことに加え、負荷305に電圧印加するために3つのスイッチ素子をオンしなければならないため、導通損失やスイッチング損失が大きいという課題がある。システム全体の効率を上げるためにはスイッチトキャパシタ回路の損失は無視できず、その点について十分憂慮する必要がある。
Since the power supply device shown in FIG. 19 employs a bridge circuit for the
したがって、交流電圧を所望の直流電圧に変換する電源装置において、システム全体の効率を改善するため、出力電圧を0Vから可変制御すると共に、低コスト化を図ることが可能な電源装置を提供することが課題となる。また、それを用いたモータ制御装置を提供することも課題となる。 Accordingly, in a power supply device that converts an AC voltage into a desired DC voltage, a power supply device that can variably control the output voltage from 0 V and can reduce costs in order to improve the efficiency of the entire system. Is an issue. It is also a problem to provide a motor control device using the same.
上記課題を解決するために、本発明の電源装置は、交流電源から発生する交流電圧を整流して脈流電圧に変換する整流回路と、互いに直列接続された第1コンデンサと第2コンデンサとの間の端子が前記交流電源の帰還入力端子に電気的に接続された構成を有し、前記整流回路が出力した前記脈流電圧を平滑する構成を有する出力コンデンサと、前記第1コンデンサの入出力端子および前記第2コンデンサの入出力端子にそれぞれ接続され、前記出力コンデンサが前記脈流電圧を平滑して得られる直流電圧を出力する正極側出力端子および負極側出力端子とを含んで構成される倍電圧整流回路を備えた電源装置であって、前記整流回路と前記出力コンデンサとの間に、第1半導体スイッチと第3コンデンサとから成る第1要素回路と、第2半導体スイッチと第4コンデンサとから成る第2要素回路とを含んで構成されるスイッチトキャパシタ回路が直列に接続され、前記第1半導体スイッチおよび前記第2半導体スイッチの動作が制御されることに伴い、前記正極側出力端子および前記負極側出力端子から出力される前記直流電圧が制御されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a power supply device according to the present invention includes a rectifier circuit that rectifies an AC voltage generated from an AC power source and converts it into a pulsating voltage, and a first capacitor and a second capacitor that are connected in series. An output capacitor having a configuration in which a terminal between them is electrically connected to a feedback input terminal of the AC power supply, and smoothing the pulsating voltage output from the rectifier circuit; and an input / output of the first capacitor And a positive output terminal and a negative output terminal for outputting a DC voltage obtained by smoothing the pulsating voltage, respectively, connected to the terminal and the input / output terminal of the second capacitor. A power supply device including a voltage doubler rectifier circuit, the first element circuit including a first semiconductor switch and a third capacitor between the rectifier circuit and the output capacitor, and a second half A switched capacitor circuit including a body switch and a second element circuit including a fourth capacitor is connected in series, and the operations of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are controlled. The DC voltage output from the positive electrode side output terminal and the negative electrode side output terminal is controlled.
また、本発明のモータ制御装置は、電源装置と、複数の半導体スイッチを含んで構成され且つ出力端子に外部からモータが接続されるように構成されたインバータ回路とを備えたモータ制御装置であって、前記電源装置は、例えば、本発明の上記電源装置であり、前記モータ制御装置は、前記電源装置の前記正極側出力端子と前記負極側出力端子とを入力とする構成を有すると共に、前記倍電圧整流回路と前記インバータ回路との間に並列接続され且つ互いに直列接続された第1抵抗と第2抵抗とを更に備えることを特徴とする。 The motor control device according to the present invention is a motor control device including a power supply device and an inverter circuit configured to include a plurality of semiconductor switches and connected to an output terminal from the outside. The power supply device is, for example, the power supply device of the present invention, and the motor control device has a configuration in which the positive electrode side output terminal and the negative electrode side output terminal of the power supply device are input, and It further comprises a first resistor and a second resistor connected in parallel between the voltage doubler rectifier circuit and the inverter circuit and connected in series to each other.
本発明によれば、交流電圧を所望の直流電圧に変換する電源装置の出力電圧を0Vから交流電源の2√2倍の範囲で制御できるため、システム全体の効率を改善でき、また、電源装置のコスト増大を抑制できる。 According to the present invention, since the output voltage of a power supply device that converts an AC voltage into a desired DC voltage can be controlled in the range of 0V to 2√2 times the AC power supply, the efficiency of the entire system can be improved, and the power supply device The increase in cost can be suppressed.
以下、図示した実施例に基づき本発明の電源装置を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, the power supply device of the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
本実施の形態1の電源装置は、交流電源1から発生する交流電圧を整流して脈流電圧に変換する整流回路2と、互いに直列接続された第1コンデンサ3と第2コンデンサ4との間の端子が交流電源1の帰還入力端子に電気的に接続された構成を有し、整流回路2が出力した脈流電圧を平滑する構成を有する出力コンデンサ5と、第1コンデンサ3の入出力端子および第2コンデンサ4の入出力端子にそれぞれ接続され、出力コンデンサ5が脈流電圧を平滑して得られる直流電圧を出力する正極側出力端子6および負極側出力端子7とを含んで構成される倍電圧整流回路8を備えた電源装置である。
(Embodiment 1)
The power supply device according to the first embodiment includes a
この電源装置は、整流回路2と出力コンデンサ5との間に、第1半導体スイッチ9と第3コンデンサ10とから成る第1要素回路11と、第2半導体スイッチ12と第4コンデンサ13とから成る第2要素回路14とを含んで構成されるスイッチトキャパシタ回路15が直列に接続され、第1半導体スイッチ9および第2半導体スイッチ12の動作が制御されることに伴い、正極側出力端子6および負極側出力端子7から出力される直流電圧が制御されることを特徴としている。
This power supply device includes a
実施の形態1の電源装置は、例えば図1に示した通り、第1半導体スイッチ9を整流回路2と出力コンデンサ5との間の正極側バスライン上に接続し、第2半導体スイッチ12を整流回路2と出力コンデンサ5との間の負極側バスライン上に接続する構成としても良い。また、第1半導体スイッチ9にパワーMOSFETを適用しても良く、この場合、図1に示す通りソース端子を第1コンデンサ3の正極側端子と接続し、内蔵ダイオードを介して電流が第3コンデンサ10から第1コンデンサ3へ電流が流れることを防止する必要がある。第2半導体スイッチ12にパワーMOSFETを適用する場合も同じで、ソース端子を第2コンデンサ4の負極側端子に接続し、第4コンデンサ13から第2コンデンサ4へ電流が流れることを防止する必要がある。
In the power supply device according to the first embodiment, for example, as shown in FIG. 1, the
図1に示す実施の形態1の電源装置は、整流回路2を倍電圧整流とすることで、正極側出力端子6と負極側出力端子7との電位差(出力電圧)の最大値を交流電源1の2√2倍としている。さらに第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のオン・オフ制御により第1コンデンサ3および第2コンデンサ4に蓄積される電荷量を調整できるため、第1コンデンサ3の両端電圧と第2コンデンサ4の両端電圧の合計(出力電圧)を0Vから制御することができる。
The power supply device according to the first embodiment shown in FIG. 1 uses the
交流電源1の電圧波形がプラスである場合を例に、図1に示した回路の動作を説明する。第1半導体スイッチ9をオフしている場合、交流電源1から出力された電流は整流回路2−第3コンデンサ10を経由して交流電源1へ流れる。この時、第3コンデンサ10には交流電源1のピーク電圧が保持される。次に第1半導体スイッチ9をオンした場合、第3コンデンサ10から第1半導体スイッチ9を経由して第1コンデンサ3へ電流が流れる。この時、第3コンデンサ10の電荷は第1コンデンサ3へ移動するため、第1コンデンサ3の電圧は第3コンデンサ10の電圧と平衡状態となる値まで増大する。交流電源1の電圧が第1コンデンサ3および第3コンデンサ10に印加される両端電圧より高い場合には、交流電源1から第1コンデンサ3および第3コンデンサ10へ更に充電電流を流し、第1コンデンサ3の両端電圧を更に増大させる。第1半導体スイッチ9は第1コンデンサ3の両端電圧が所望の値に到達したタイミングでオフし、第1コンデンサ3の保持電圧を制御する。
The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described by taking as an example a case where the voltage waveform of the AC power supply 1 is positive. When the
図2は第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のデューティ比と出力電圧の関係で、交流電源を100Vacとした時の計算結果である。半導体スイッチのデューティ比を0%から40%へ可変制御することにより、出力電圧を0Vから約270Vの範囲で制御できることが確認できる。
FIG. 2 shows a calculation result when the AC power supply is set to 100 Vac in relation to the duty ratio of the
図3はモータ効率と回転数の関係で、図1で示した電源装置の出力端子に負荷としてインバータとモータを接続した時の結果である。また、図3に示したモータ効率は、図1で示した電源装置の出力電圧(正極側出力端子6と負極側出力端子7との電位差)Voutを小さい方からV1,V2,V3,V4と可変制御した。出力電圧を最も低いV1とした場合、1000rpmを超えた辺りで効率のピークを迎えるが、出力電圧を最も大きいV4へ増大した時には2750rpm辺りで効率のピークを迎える。つまり、出力電圧をモータの回転数に合わせて制御することで、回転数に依らずモータを常に高効率で、すなわち、図3に実線で示した効率カーブに沿って駆動できるため、モータ損失低減に効果がある。また、実施の形態1に示した電源装置の出力電圧の範囲は0Vから交流電源1の2√2倍と広いため、高効率で駆動できる回転数の範囲が広いという利点もある。
FIG. 3 shows the relationship between the motor efficiency and the rotational speed, and shows the result when an inverter and a motor are connected to the output terminal of the power supply device shown in FIG. The motor efficiency shown in FIG. 3, V 1 from the smaller the V out (the potential difference between the positive
図4は年間消費電力量の比較である。出力電圧を0Vから可変制御できない従来回路と比較して、図1で示した電源装置の年間消費電力量は40%低減できる。これは、モータの高効率化に加えて、インバータへの入力電圧を低減することでスイッチング損失を低減したためである。ここで、PAM制御によりインバータの電流流通率を100%とすることで、スイッチング損失を極限まで低減することも可能であるが、上記の見積りではこの点は含まれていない。 FIG. 4 shows a comparison of annual power consumption. Compared with the conventional circuit in which the output voltage cannot be variably controlled from 0 V, the annual power consumption of the power supply device shown in FIG. 1 can be reduced by 40%. This is because the switching loss is reduced by reducing the input voltage to the inverter in addition to increasing the efficiency of the motor. Here, it is possible to reduce the switching loss to the limit by setting the current flow rate of the inverter to 100% by PAM control, but this point is not included in the above estimation.
図5はコスト比較である。図1で示した電源装置は、整流回路2と出力コンデンサ5との間にスイッチトキャパシタ回路15から成る降圧チョッパ回路を直列に接続しており、チョッパ回路にリアクトルを使用した図21と比較してコストの増大を抑えている。このため、図21で示した回路と比較して、図1の電源装置のコストは46%低減できる。
FIG. 5 is a cost comparison. The power supply device shown in FIG. 1 has a step-down chopper circuit composed of a switched
実施の形態1では、図1を例として説明してきたが、図6に示す通り、第1半導体スイッチ9および第2半導体スイッチ12は第1コンデンサ3と第2コンデンサ4との間の端子と交流電源1の帰還入力端子とを接続するバスライン上に接続する構成とし、それ以外の部分の構成を図1と共通としても良い。
Although the first embodiment has been described with reference to FIG. 1 as an example, the
このような回路構成とすることで、第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のゲート駆動用のドライバ16が共通化でき、回路を小型化できる。
By adopting such a circuit configuration, the
(実施の形態2)
図7に本発明の実施の形態2に係る電源装置を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a power supply apparatus according to
本実施の形態2の電源装置は、整流回路2をそれぞれ直列接続したパワーMOSFET18から構成し、パワーMOSFET18を駆動するドライバ19はソース端子の電位がドレイン端子の電位と比較して高い場合にパワーMOSFET18をオンさせることを特徴としている。それ以外の事項については、図1または図6と共通である。
The power supply device according to the second embodiment is constituted by
上述した回路構成とすることで、整流回路2をダイオードで構成していたときと比較して同期整流により導通損失が低減できるため、電源装置の効率を更に改善することができる。
With the above-described circuit configuration, the conduction loss can be reduced by synchronous rectification as compared with the case where the
(実施の形態3)
図8に本発明の実施の形態3に係る電源装置を示す。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows a power supply apparatus according to
本実施の形態3の電源装置は、交流電源1と整流回路2との間にコモンモードフィルタ回路20およびノーマルモードフィルタ回路21を直列に接続することを特徴としている。それ以外の事項については、図1、図6、および図7のいずれかと共通である。
The power supply device according to the third embodiment is characterized in that a common
上述した回路構成とすることで、電源ラインとグラウンド間で発生するコモンモードノイズ及び電源ライン間や信号ライン間に発生するノーマルモードノイズに対する耐性を向上させることができる。 With the circuit configuration described above, it is possible to improve resistance to common mode noise generated between the power supply line and the ground and normal mode noise generated between the power supply line and the signal line.
また、交流電源1と整流回路2との間に接続する回路は、必要に応じてコモンモードフィルタ回路20のみでも、ノーマルモードフィルタ回路21のみでもよく、力率を改善するために設けた力率用リアクタ17のみを設ける構成としても良い。
Further, the circuit connected between the AC power source 1 and the
(実施の形態4)
図9に本発明の実施の形態4に係る電源装置を示す。
(Embodiment 4)
FIG. 9 shows a power supply apparatus according to
本実施の形態3の電源装置は、整流回路2とスイッチトキャパシタ回路15との間の端子とグラウンド端子との間にリニアレギュレータ23を電気的に接続し、リニアレギュレータ23の出力端子24より任意の一定電圧を出力することを特徴としている。それ以外の事項については、図1、図6、図7、および図8のいずれかと共通である。
In the power supply device according to the third embodiment, a
上述した回路構成とすることで、半導体スイッチの駆動信号を出力するマイクロコンピュータなどに動作に必要な電圧(例えば3Vや5V、15V)を供給することができる。このため、外部からの電源が不要となり、低コスト化が図れる。 With the circuit configuration described above, a voltage (for example, 3V, 5V, 15V) necessary for the operation can be supplied to a microcomputer that outputs a drive signal for the semiconductor switch. This eliminates the need for an external power supply, thereby reducing costs.
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5の電源装置は、図1で示した倍電圧整流回路8を1つのパッケージに搭載した高耐圧ICであることを特徴としている。それ以外の事項については、図1、図6、図7、図8、および図9のいずれかと共通である。
(Embodiment 5)
The power supply device according to the fifth embodiment of the present invention is a high voltage IC in which the voltage
上述した実装形態を採用することで主回路のインダクタンス値を低減でき、第1半導体スイッチ9および第2半導体スイッチ12のオン・オフ制御に伴う、整流回路2の出力端子と正極側出力端子6および負極側出力端子7とを結ぶバスライン上の跳ね上り電圧を抑制することができる。また、跳ね上り電圧低減により第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12の耐電圧をも低減でき、電源装置の導通損失を低減でき、更に高効率化が図れる。
By adopting the mounting form described above, the inductance value of the main circuit can be reduced, and the output terminal of the
実施の形態5では図1を例として説明してきたが、図9に示したリニアレギュレータ23を1つのパッケージに搭載しても良く、これにより回路の実装面積を削減することができる。
Although the fifth embodiment has been described with reference to FIG. 1 as an example, the
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6の電源装置は、図1で示した第3コンデンサ10の容量を第1コンデンサ3の容量より小さく、また、第4コンデンサ13の容量を第2コンデンサ4の容量より小さくすることを特徴としている。それ以外の事項については、図1、図6、図7、図8、および図9のいずれかと共通である。
(Embodiment 6)
In the power supply device according to the sixth embodiment of the present invention, the capacity of the
上述した構成とすることで、図1で示した正極側出力端子6と負極側出力端子7の電位差(出力電圧)の制御性を向上させることができる。
With the configuration described above, the controllability of the potential difference (output voltage) between the
図10は第3コンデンサ10の容量と第1コンデンサ3の容量の比を変化させた時の出力電圧とデューティ比の関係で、入力として100Vacを使用した。また、第4コンデンサ13の容量と第2コンデンサの容量4の比は、第3コンデンサ10の容量と第1コンデンサ3の容量の比と同じとした。図10に示した通り、容量比を0.1より大きくすると、デューティ比を5%まで低減しても出力電圧が150V以上と高く、電圧の制御性が悪化していることがわかる。これに対して容量比を0.01以下とした場合、デューティ比に対して出力電圧がなだらかに変化しており、電圧の制御性が改善していることが分かる。
FIG. 10 shows the relationship between the output voltage and the duty ratio when the ratio between the capacity of the
(実施の形態7)
図11に本発明の実施の形態7に係るモータ制御装置を示す。
(Embodiment 7)
FIG. 11 shows a motor control apparatus according to
本実施の形態7のモータ制御装置は、図1、図6、図7、図8、および図9に示した電源装置のいずれかと、当該電源装置における正極側出力端子6と負極側出力端子7とを入力とし且つ半導体スイッチ25から構成されるインバータ回路26と、倍電圧整流回路8とインバータ回路26との間に並列接続され且つ互いに直列接続された第1抵抗28と第2抵抗29とを備えて構成される。インバータ回路26の出力端子は、外部からモータ27が接続されるように構成される。この構成において、以下の構成を有するマイクロコンピュータ30を更に備える構成にしてもよい。例えば、マイクロコンピュータ30は、正極側出力端子6と負極側出力端子7の電位差を入力する電位差入力部31と、インバータ回路26の出力電流値を入力する電流値入力部32と、モータの回転数を入力する回転数入力部33とを備え、且つモータ27を高効率で駆動するため、これらの入力手段31、32、33から得た情報を基に少なくとも第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のゲートパルス信号を制御するゲートパルス信号制御部(図示せず)を有する構成としてもよい。
The motor control device of the seventh embodiment includes any one of the power supply devices shown in FIGS. 1, 6, 7, 8, and 9, and the
上述したモータ制御装置とすることで、モータの効率を回転数に依らず常に高効率で駆動することができる。更にインバータ回路26のゲートパルス信号をドライバIC36を介してマイクロコンピュータ30より出力させることで、インバータ回路26の入力電圧に合わせた最適駆動が可能となり、更なる高効率化が可能となる。
By using the motor control device described above, the motor efficiency can always be driven with high efficiency regardless of the rotational speed. Further, by outputting the gate pulse signal of the
図11ではマイクロコンピュータ30に正極側出力端子6と負極側出力端子7の電位差を入力する電位差入力部31と、インバータ回路26の出力電流を入力する電流値入力部32と、モータ27の回転数を入力する回転数入力部33とを備えた構成としたが、これら入力部の一部をマイクロコンピュータ30の外部に設ける構成としても良い。
In FIG. 11, a potential
また、図12は、図11において整流回路2の部分をその具体的構成の一例に置き換えて示したモータ制御装置の全体図である。同図に示す通り、整流回路2はパワーMOSFET18から構成された回路でも良く、インバータ回路26と同様、ドライバIC36を介してマイクロコンピュータ30によって制御される構成が望ましい。このような構成とすることで、図11で示したモータ制御装置と比較して、更に高効率化が図れる。
FIG. 12 is an overall view of the motor control device in which the
(実施の形態8)
図13に本発明の実施の形態8に係るコンバータ・インバータ一体ICタイプのモータ制御装置を示す。
(Embodiment 8)
FIG. 13 shows a converter / inverter integrated IC type motor control apparatus according to
本発明の実施の形態8のコンバータ・インバータ一体ICタイプのモータ制御装置は、少なくとも倍電圧整流回路8とインバータ回路26、倍電圧整流回路8とインバータ回路に搭載された半導体スイッチを駆動するドライバIC36とを1つのパッケージに搭載することを特徴としている。それ以外の事項については、図11または図12のモータ制御装置と共通である。
The converter / inverter integrated IC type motor control device according to the eighth embodiment of the present invention includes at least a voltage
上述した実装形態を採用することで、実施の形態5と比較して更に回路を小型化できるという利点がある。また、インダクタンス値が低減できるため、跳ね上り電圧低減が可能となり、パッケージ内に搭載した半導体スイッチの低耐圧化に伴う導通損失の低減が図れる。 By adopting the mounting form described above, there is an advantage that the circuit can be further downsized as compared with the fifth embodiment. In addition, since the inductance value can be reduced, it is possible to reduce the jumping voltage, and it is possible to reduce the conduction loss due to the low breakdown voltage of the semiconductor switch mounted in the package.
また、図14は、図13から派生させた形態に係るコンバータ・インバータ一体ICタイプのモータ制御装置の全体図である。同図に示す通り、コンバータ・インバータ一体ICにはリニアレギュレータ23を搭載した構成としても良い。
FIG. 14 is an overall view of a converter / inverter integrated IC type motor control device according to an embodiment derived from FIG. As shown in the figure, the converter / inverter integrated IC may have a
(実施の形態9)
図15は、本発明の実施の形態9に係る電源装置を示す図であって、図1、図6、図7、図8、および図9のいずれかにおけるドライバ16を具体的なゲート駆動回路の一例として示した電源装置の要素部分構成図である。ドライバ16以外の部分については、当該図1、図6、図7、図8、および図9のいずれかと共通である。
(Embodiment 9)
FIG. 15 is a diagram showing a power supply device according to
本実施の形態9のゲート駆動回路は、図1に示した第1コンデンサ3と第2コンデンサ4との間の端子と電気的に接続された直流電源101と、直流電源101の正極側端子と直列接続されたダイオード105と、ダイオード105のカソード端子と直列接続されたコンデンサ104と、コンデンサ104の他方の端子と図1で示した正極側出力端子6との間に設けられた制限抵抗102と、コンデンサ104と制限抵抗102との間の端子と第1コンデンサ3と第2コンデンサ4との間の端子とを結ぶ配線上に設けられた第3半導体スイッチ103とを備え、図1で示した第1半導体スイッチ9のゲート端子はゲートパルス信号に応じてダイオード105とコンデンサ104との間の電位を出力する第1ドライバ回路107の出力端子と接続され、第3半導体スイッチ103のゲート端子には第1ドライバ回路107がオフ信号を出力している期間の一部または全てにおいてオン信号を出力する第2ドライバ回路108の出力端子と接続されることを特徴としている。
The gate drive circuit according to the ninth embodiment includes a
上述したゲート駆動回路とすることで、ソース端子の電位が変動する第1半導体スイッチ9のオン・オフを制御することが可能となる。
By using the gate drive circuit described above, it is possible to control on / off of the
図15に示すゲート駆動回路の動作を説明する。弟1半導体スイッチ9はソース(またはエミッタ)端子を正極側出力端子6に接続している。第1半導体スイッチ9をオンさせるためには、ゲート−ソース端子間にゲート駆動に必要な電圧(例えば15Vなど)を入力しなければならず、正極側出力端子6の電圧と前記駆動電圧とを加えた電圧を第1半導体スイッチ9のゲート端子に入力しなければならない。しかし、正極側出力端子6の電圧は負荷に応じて変化するため、ゲート端子に入力する電圧をその都度制御する必要がある。
The operation of the gate drive circuit shown in FIG. 15 will be described. The brother 1
第1半導体スイッチ9をオフ、第3半導体スイッチ103をオンさせる場合を考える。直流電源101から流れる電流は、ダイオード105−コンデンサ104−第3半導体スイッチ103を経由する。この時、コンデンサ104の両端には直流電源101の電圧からダイオード105の電圧降下分を差し引いた電圧が印加される。
Consider a case where the
次に第3半導体スイッチ103をオフした場合を考える。第3半導体スイッチ103をオフすると、ダイオード105とコンデンサ104との間の端子には、正極側出力端子6の電圧とコンデンサ104の両端電圧とを重畳させた値が保持される。さらに、第1ドライバ回路107にオン信号を入力すると、第1ドライバ回路107の出力端子から第1半導体スイッチ9のゲート端子へ、正極側出力端子6の電圧とコンデンサ104の両端電圧とを重畳した値が入力される。これにより、第1半導体スイッチ9をオンさせることができる。
Next, consider a case where the
制限抵抗102は、第1半導体スイッチ9の駆動に影響を与えない値となる抵抗値とすることが望ましい。具体的には、第3半導体スイッチ103をオフしたときに制限抵抗102の両端にかかる電圧を5V以下とする抵抗値(数十kΩ〜数十MΩ程度)である。このような抵抗を選択することで、ダイオード105とコンデンサ104との間の端子に第1半導体スイッチ9を駆動するのに必要な電圧を確保することができる。さらに第3半導体スイッチ103をオンしたときに、正極側出力端子6から制限抵抗102を介して流れる電流を抑制することができ、ゲート駆動回路で発生する損失を抑えることができる。
It is desirable that the limiting
図15ではコンデンサ104に電圧を供給するため直流電源101を使用したが、図9で示したリニアレギュレータ23から出力される電圧を入力しても良い。また、図15で示した第1ドライバ回路107へ入力するゲートパルス信号106は、図11で示したマイクロコンピュータ30から出力されたゲートパルス信号としても良い。
In FIG. 15, the
(実施の形態10)
図16(a)は、本発明の実施の形態10に係る電源装置のドライバのゲート駆動方法(ゲート駆動シーケンス)の一例を示す図であって、図1、図6、図7、図8、および図9のいずれかにおけるドライバ16のゲート駆動回路の動作に係るシーケンス図である。
(Embodiment 10)
FIG. 16A is a diagram showing an example of a gate drive method (gate drive sequence) of the driver of the power supply device according to the tenth embodiment of the present invention, and FIG. 1, FIG. 6, FIG. 7, FIG. FIG. 10 is a sequence diagram relating to the operation of the gate drive circuit of the
本実施の形態10のゲート駆動シーケンスは、図1に示した第1半導体スイッチ9を少なくとも図1に示した交流電源1の電圧がマイナスからプラスへ切り替わるタイミングでオンし、図1に示した第2半導体スイッチ12を少なくとも交流電源の電圧がプラスからマイナスへ切り替わるタイミングでオンすることを特徴としている。
In the gate drive sequence of the tenth embodiment, the
上述したゲート駆動シーケンスを採用することで、スイッチング損失を低減しつつ、第1コンデンサ3の両端電圧および第2コンデンサ4の両端電圧を制御することができる。
By adopting the gate drive sequence described above, the voltage across the
図16に交流電源1の電圧波形および第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチのゲートパルス信号を示す。交流電源1の電圧がマイナスからプラスへ切り替わるタイミング(t=0ms,20ms)で第1半導体スイッチ9のゲート信号を0(オフ)から1(オン)へ切り替える。交流電源1の電圧は0Vであるため、第1半導体スイッチ9のスイッチング損失は発生しない。第1半導体スイッチ9のオン期間Tonが第1コンデンサ3の充電期間となり、周期Tに対するオン期間Tonの比率(デューティ比)により、第1コンデンサ3の両端電圧が制御される。
FIG. 16 shows the voltage waveform of the AC power supply 1 and the gate pulse signals of the
同様に交流電源1の電圧がプラスからマイナスへ切り替わるタイミング(t=10ms,30ms)で第2半導体スイッチ12のゲート信号を0(オフ)から1(オン)へ切り替えることで、第2コンデンサ4の両端電圧を制御しつつ損失を低減することができる。
Similarly, by switching the gate signal of the
図16(a)では単発の矩形波としたが、高調波を低減するため、図16(b)に示す通りオン期間中のオン信号を複数の矩形波から構成しても良く、パルス幅は任意に変更しても良い。また、図16(c)に示すように、第1半導体スイッチ9のオン期間中に達した交流電源1の最高電圧を超えない期間T2の何れかのタイミングで、第1半導体スイッチ9をオンするゲート駆動シーケンスとしても良い。また、第2半導体スイッチ12においては、第2半導体スイッチ12のオン期間中に達した交流電源1の最低電圧を上回る期間の何れかのタイミングで、第2半導体スイッチ12をオンするゲート駆動シーケンスとしても良い。これにより、オン期間Ton以外においても、第3コンデンサ10(もしくは第4コンデンサ13)に蓄積された電荷を第1コンデンサ3(もしくは第2コンデンサ4)に移すことができるため、出力電圧のリップルを低減することができる。ちなみに図16(c)では第1半導体スイッチ9のオフのタイミングを、交流電源1が0Vとなるt=10msとしたが、このタイミングでオンする制御としても良い。
In FIG. 16A, a single rectangular wave is used. However, in order to reduce harmonics, the ON signal during the ON period may be composed of a plurality of rectangular waves as shown in FIG. You may change arbitrarily. Further, as shown in FIG. 16C, the
図6に示す電源装置の場合は、図16(d)に示す通り、第1半導体スイッチ9および第2半導体スイッチ12を、少なくとも交流電源1の電圧波形がマイナスからプラスへ切り替わるタイミングと、交流電源1の電圧波形がプラスからマイナスへ切り替わるタイミングでオフからオンへ切り替えるゲート駆動シーケンスにしても良い。図16(d)では第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のオン・オフのタイミングを同時としているが、第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のオンするタイミングをズラし、第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のオンが重なる期間で出力電圧を制御するゲート駆動シーケンスとしても良い。また、内蔵ダイオードを介して電流を流す期間を制御することで、出力電圧を制御するゲート駆動シーケンスとしても良い。
In the case of the power supply device shown in FIG. 6, as shown in FIG. 16D, the
図17(a)および図17(b)に、図16(a)で示したゲート駆動シーケンスを用いて図1に示す電源装置を動作させた時の計算波形を示す。図1に示す第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12のオン・オフの切り替えはt=0.04sより開始した。出力電圧はデューティ比により制御できており、図17(a)に示すように、デューティ比を5%とした時には約30V、また、図17(b)に示すように、デューティ比を100%とした時には約270Vの電圧を出力できていることが確認できる。
FIGS. 17A and 17B show calculation waveforms when the power supply device shown in FIG. 1 is operated using the gate drive sequence shown in FIG. The on / off switching of the
以上、本発明者によってなされた発明を、発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、実施の形態1の第1半導体スイッチ9と第2半導体スイッチ12は電流駆動のデバイスでも良いし、半導体材料としてはシリコンでもシリコンカーバイトでも良い。
For example, the
実施の形態8ではコンバータ・インバータ一体ICのピンの数を20としているが、これに制限されるものではない。 Although the number of pins of the converter / inverter integrated IC is 20 in the eighth embodiment, the present invention is not limited to this.
実施の形態9で示したゲート駆動回路の入力信号は、マイクロコンピュータからのゲートパルス信号でも、フォトカプラなどの発光デバイスを利用した入力手段を用いても良い。
The input signal of the gate driving circuit described in
本発明では整流回路を倍電圧整流として説明したが、2倍以上の電圧を出力できる整流回路を適用した場合でも同様の効果が得られる。 In the present invention, the rectifier circuit is described as voltage doubler rectification, but the same effect can be obtained even when a rectifier circuit capable of outputting a voltage twice or more is applied.
1:交流電源
2:整流回路
3:第1コンデンサ
4:第2コンデンサ
5:出力コンデンサ
6:正極側出力端子
7:負極側出力端子
8:倍電圧整流回路
9:第1半導体スイッチ
10:第3コンデンサ
11:第1要素回路
12:第2半導体スイッチ
13:第4コンデンサ
14:第2要素回路
15:スイッチトキャパシタ回路
16:ドライバ
17:力率用リアクタ(ノーマルモードフィルタ回路のリアクタ)
18:パワーMOSFET
19:自律制御型ゲートドライバ
20:コモンモードフィルタ回路
21:ノーマルモードフィルタ回路
22:ノーマルモードフィルタ回路のコンデンサ
23:リニアレギュレータ
24:リニアレギュレータの出力端子
25:半導体スイッチ
26:インバータ回路
27:モータ
28:第1抵抗
29:第2抵抗
30:マイクロコンピュータ
31:電圧入力手段
32:電流入力手段
33:モータの回転数入力手段
34:第1ダイオード
35:第2ダイオード
36:ドライバIC
37:コンバータ・インバータ一体IC
101:直流電源
102:制限抵抗
103:第3半導体スイッチ
104:コンデンサ
105:ダイオード
106:ゲートパルス信号
107:第1ドライバ回路
108:第2ドライバ回路
201:交流電源
202:整流回路
203:リアクトル
204:コンデンサ
205:コンデンサ
206:制御装置
207:スイッチオン禁止手段
208:負荷
209:スイッチ
210:スイッチ
301:交流電源
302:整流器DB
303:スイッチトキャパシタ回路
304:スイッチトキャパシタ回路
305:負荷
306:キャパシタ
Si11(i=1…n):スイッチ素子
Si12(i=1…n):スイッチ素子
Si13(i=1…n):スイッチ素子
Si14(i=1…n):スイッチ素子
Si21(i=1…n):スイッチ素子
Si22(i=1…n):スイッチ素子
Si23(i=1…n):スイッチ素子
Si24(i=1…n):スイッチ素子
S1:スイッチ素子
S2:スイッチ素子
Ci1(i=1…n):キャパシタ
Ci2(i=1…n):キャパシタ
401:直流電源
402:コンデンサ
403:正極側出力端子
404:負極側出力端子
405:スイッチング素子
406:ダイオード
407:リアクトル
1: AC power supply
2: Rectifier circuit
3: First capacitor
4: Second capacitor
5: Output capacitor
6: Positive output terminal
7: Negative side output terminal
8: Voltage doubler rectifier circuit
9: First semiconductor switch
10: Third capacitor
11: First element circuit
12: Second semiconductor switch
13: Fourth capacitor
14: Second element circuit
15: Switched capacitor circuit
16: Driver
17: Reactor for power factor (reactor of normal mode filter circuit)
18: Power MOSFET
19: Autonomous gate driver
20: Common mode filter circuit
21: Normal mode filter circuit
22: Capacitor for normal mode filter circuit
23: Linear regulator
24: Output terminal of linear regulator
25: Semiconductor switch
26: Inverter circuit
27: Motor
28: First resistance
29: Second resistance
30: Microcomputer
31: Voltage input method
32: Current input means
33: Motor rotation speed input means
34: First diode
35: Second diode
36: Driver IC
37: Converter / inverter integrated IC
101: DC power supply
102: Limiting resistor
103: Third semiconductor switch
104: Capacitor
105: Diode
106: Gate pulse signal
107: First driver circuit
108: Second driver circuit
201: AC power supply
202: Rectifier circuit
203: Reactor
204: Capacitor
205: Capacitor
206: Control device
207: Switch-on prohibition means
208: Load
209: Switch
210: Switch
301: AC power supply
302: Rectifier DB
303: Switched capacitor circuit
304: Switched capacitor circuit
305: Load
306: Capacitor
S i11 (i = 1 ... n): Switch element
S i12 (i = 1 ... n): Switch element
S i13 (i = 1 ... n): Switch element
S i14 (i = 1 ... n): Switch element
S i21 (i = 1 ... n): Switch element
S i22 (i = 1 ... n): Switch element
S i23 (i = 1 ... n): Switch element
S i24 (i = 1 ... n): Switch element
S 1 : Switch element
S 2: switch element
C i1 (i = 1 ... n): Capacitor
C i2 (i = 1 ... n): Capacitor
401: DC power supply
402: Capacitor
403: Positive output terminal
404: Negative output terminal
405: Switching element
406: Diode
407: Reactor
Claims (12)
互いに直列接続された第1コンデンサと第2コンデンサとの間の端子が前記交流電源の帰還入力端子に電気的に接続された構成を有し、前記整流回路が出力した前記脈流電圧を平滑する構成を有する出力コンデンサと、
前記第1コンデンサの入出力端子および前記第2コンデンサの入出力端子にそれぞれ接続され、前記出力コンデンサが前記脈流電圧を平滑して得られる直流電圧を出力する正極側出力端子および負極側出力端子と
を含んで構成される倍電圧整流回路を備えた電源装置であって、
前記整流回路と前記出力コンデンサとの間に、第1半導体スイッチと第3コンデンサとから成る第1要素回路と、第2半導体スイッチと第4コンデンサとから成る第2要素回路とを含んで構成されるスイッチトキャパシタ回路が直列に接続され、
前記第1半導体スイッチおよび前記第2半導体スイッチの動作が制御されることに伴い、前記正極側出力端子および前記負極側出力端子から出力される前記直流電圧が制御される
ことを特徴とする電源装置。 A rectifier circuit that rectifies an AC voltage generated from an AC power source and converts it into a pulsating voltage;
A terminal between the first capacitor and the second capacitor connected in series with each other is electrically connected to a feedback input terminal of the AC power supply, and smoothes the pulsating voltage output from the rectifier circuit. An output capacitor having a configuration;
A positive output terminal and a negative output terminal connected to the input / output terminal of the first capacitor and the input / output terminal of the second capacitor, respectively, for outputting a DC voltage obtained by the output capacitor smoothing the pulsating voltage. A power supply device comprising a voltage doubler rectifier circuit comprising:
A first element circuit composed of a first semiconductor switch and a third capacitor and a second element circuit composed of a second semiconductor switch and a fourth capacitor are disposed between the rectifier circuit and the output capacitor. Switched capacitor circuits connected in series,
The DC voltage output from the positive output terminal and the negative output terminal is controlled as the operations of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are controlled. .
前記第1要素回路は前記整流回路と前記出力コンデンサとの間の正極側バスライン上に接続された第1半導体スイッチと第3コンデンサとから成り、
前記第2要素回路は前記整流回路と前記出力コンデンサとの間の負極側バスライン上に接続された第2半導体スイッチと第4コンデンサとから成る
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The first element circuit includes a first semiconductor switch and a third capacitor connected on a positive bus line between the rectifier circuit and the output capacitor,
The power supply device, wherein the second element circuit includes a second semiconductor switch and a fourth capacitor connected on a negative bus line between the rectifier circuit and the output capacitor.
前記第1要素回路は前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の端子と前記交流電源の帰還入力端子とを接続するバスライン上に設けられた第1半導体スイッチと第3コンデンサとから成り、
前記第2要素回路は前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の端子と前記交流電源の帰還入力端子とを接続するバスライン上に設けられた第2半導体スイッチと第4コンデンサとから成る
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The first element circuit includes a first semiconductor switch and a third capacitor provided on a bus line connecting a terminal between the first capacitor and the second capacitor and a feedback input terminal of the AC power supply. ,
The second element circuit includes a second semiconductor switch and a fourth capacitor provided on a bus line connecting a terminal between the first capacitor and the second capacitor and a feedback input terminal of the AC power supply. A power supply device characterized by that.
前記整流回路はパワーMOSFETを含んで構成され、
前記パワーMOSFETのドライバはソース端子の電位がドレイン端子の電位よりも高い場合に前記パワーMOSFETをオンさせる
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
The rectifier circuit includes a power MOSFET,
The power MOSFET driver turns on the power MOSFET when the potential of the source terminal is higher than the potential of the drain terminal.
前記交流電源と前記整流回路との間にコモンモードフィルタ回路およびノーマルモードフィルタ回路が直列に接続されて成る
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 4,
A power supply apparatus comprising a common mode filter circuit and a normal mode filter circuit connected in series between the AC power supply and the rectifier circuit.
前記整流回路と前記スイッチトキャパシタ回路との間の端子と電気的に接続されたリニアレギュレータが一定電圧を出力する
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5,
A power supply apparatus, wherein a linear regulator electrically connected to a terminal between the rectifier circuit and the switched capacitor circuit outputs a constant voltage.
少なくとも前記倍電圧整流回路の半導体デバイス、受動素子、および前記半導体スイッチを駆動するドライバICが1つの共通のパッケージに一体的に搭載されて成る
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 6,
At least a semiconductor device of the voltage doubler rectifier circuit, a passive element, and a driver IC for driving the semiconductor switch are integrally mounted in one common package.
前記第3コンデンサの容量は前記第1コンデンサの容量より小さく、また、前記第4コンデンサの容量は前記第2コンデンサの容量より小さい
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 7,
The capacity of the third capacitor is smaller than the capacity of the first capacitor, and the capacity of the fourth capacitor is smaller than the capacity of the second capacitor.
複数の半導体スイッチを含んで構成され且つ出力端子に外部からモータが接続されるように構成されたインバータ回路と
を備えたモータ制御装置であって、
前記電源装置は請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電源装置であり、
前記モータ制御装置は、前記電源装置の前記正極側出力端子と前記負極側出力端子とを入力とする構成を有すると共に、前記倍電圧整流回路と前記インバータ回路との間に並列接続され且つ互いに直列接続された第1抵抗と第2抵抗とを更に備える
ことを特徴とするモータ制御装置。 A power supply;
A motor control device including an inverter circuit configured to include a plurality of semiconductor switches and connected to an output terminal from the outside;
The power supply device is the power supply device according to any one of claims 1 to 8,
The motor control device has a configuration in which the positive output terminal and the negative output terminal of the power supply device are input, and is connected in parallel between the voltage doubler rectifier circuit and the inverter circuit and in series with each other. A motor control device further comprising a first resistor and a second resistor connected.
前記正極側出力端子と前記負極側出力端子の電位差を入力する電位差入力部と、前記インバータ回路の出力電流値を入力する電流値入力部と、前記モータの回転数を入力する回転数入力部とを有するマイクロコンピュータを更に備え、
前記マイクロコンピュータは、前記電位差入力部、前記電流値入力部、および前記回転数入力部から得た情報に基づいて少なくとも前記第1半導体スイッチおよび前記第2半導体スイッチのゲートパルス信号を制御するゲートパルス信号制御部を更に有する
ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 9,
A potential difference input unit that inputs a potential difference between the positive output terminal and the negative output terminal; a current value input unit that inputs an output current value of the inverter circuit; and a rotational speed input unit that inputs the rotational speed of the motor; Further comprising a microcomputer having
The microcomputer controls at least gate pulse signals of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch based on information obtained from the potential difference input unit, the current value input unit, and the rotation speed input unit. A motor control device further comprising a signal control unit.
前記マイクロコンピュータは、前記モータ制御装置を構成する一部または全部の半導体スイッチのゲートパルス信号を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 10,
The microcomputer controls a gate pulse signal of a part or all of semiconductor switches constituting the motor control device.
少なくとも前記倍電圧整流回路、前記インバータ回路、および前記倍電圧整流回路と前記インバータ回路とに搭載された半導体スイッチを駆動するドライバICが1つの共通のパッケージに一体的に搭載されて成る
ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to any one of claims 9 to 11,
At least the voltage doubler rectifier circuit, the inverter circuit, and a driver IC for driving a semiconductor switch mounted on the voltage doubler rectifier circuit and the inverter circuit are integrally mounted in one common package. A motor control device.
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