JP2782774B2 - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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- JP2782774B2 JP2782774B2 JP1101788A JP10178889A JP2782774B2 JP 2782774 B2 JP2782774 B2 JP 2782774B2 JP 1101788 A JP1101788 A JP 1101788A JP 10178889 A JP10178889 A JP 10178889A JP 2782774 B2 JP2782774 B2 JP 2782774B2
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- Japan
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- power supply
- circuit
- gate
- switching element
- control
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- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁ゲート型のスイッチング素子を有し、
電動機を可変速制御するインバータ装置に関する。
電動機を可変速制御するインバータ装置に関する。
第３図は従来のインバータ装置の電源回路の回路図で
ある。
ある。
インバータ装置の制御電源およびゲート駆動用回路の
絶縁電源を生成するためのトランス１の各巻線は、それ
ぞれ電気的に絶縁されている。インバータ信号処理回路
用の制御電源回路（例えば±15Vの電圧を発生する）は
トランス１の２次巻線の出力電圧を入力とし、整流器
２、平滑コンデンサ5,6、電圧安定化回路3,4により構成
されている。また、ゲート駆動回路用の絶縁電源回路40
は整流回路30〜33およびコンデンサ34〜37により構成さ
れている。ここで、制御電源回路とゲート駆動回路用の
絶縁電源回路40は同一のトランス１の出力電圧により電
圧を生成するために、インバータ装置の電源投入時に両
者は同時に立ち上がる。マイクロコンピュータ等を使用
したディジタル回路で構成されたインバータ信号処理回
路は電源立ち上がりの過渡時には正常な信号処理ができ
ないので、スイッチング素子に異常信号を出力する可能
性がある。したがって、制御電源回路の電源電圧を監視
し、電源電圧が正常な電圧に達するまでスイッチング素
子のオン信号を阻止する回路が必要となる。
絶縁電源を生成するためのトランス１の各巻線は、それ
ぞれ電気的に絶縁されている。インバータ信号処理回路
用の制御電源回路（例えば±15Vの電圧を発生する）は
トランス１の２次巻線の出力電圧を入力とし、整流器
２、平滑コンデンサ5,6、電圧安定化回路3,4により構成
されている。また、ゲート駆動回路用の絶縁電源回路40
は整流回路30〜33およびコンデンサ34〜37により構成さ
れている。ここで、制御電源回路とゲート駆動回路用の
絶縁電源回路40は同一のトランス１の出力電圧により電
圧を生成するために、インバータ装置の電源投入時に両
者は同時に立ち上がる。マイクロコンピュータ等を使用
したディジタル回路で構成されたインバータ信号処理回
路は電源立ち上がりの過渡時には正常な信号処理ができ
ないので、スイッチング素子に異常信号を出力する可能
性がある。したがって、制御電源回路の電源電圧を監視
し、電源電圧が正常な電圧に達するまでスイッチング素
子のオン信号を阻止する回路が必要となる。
第４図は従来のゲート駆動回路の回路図である。
インバータ信号処理回路から駆動信号がオンされる
と、ホトカプラ50の出力が低レベルとなり、FET51がオ
フする。したがって、NPNトランジスタ52がオンし、ス
イッチング素子54のゲート電圧が高電圧となり、スイッ
チング素子54がオンする。また、駆動信号がオフする
と、前述のFET51がオンし、PNPトランジスタ53がオンし
て、スイッチング素子54のゲート電圧は0Vとなり、スイ
ッチング素子54はオフする。前述のように、駆動信号の
オフ状態でも、FET51がオンしているために、このゲー
ト駆動回路は電力を消費する。
と、ホトカプラ50の出力が低レベルとなり、FET51がオ
フする。したがって、NPNトランジスタ52がオンし、ス
イッチング素子54のゲート電圧が高電圧となり、スイッ
チング素子54がオンする。また、駆動信号がオフする
と、前述のFET51がオンし、PNPトランジスタ53がオンし
て、スイッチング素子54のゲート電圧は0Vとなり、スイ
ッチング素子54はオフする。前述のように、駆動信号の
オフ状態でも、FET51がオンしているために、このゲー
ト駆動回路は電力を消費する。
上述した従来のインバータ装置の絶縁電源回路は以上
のようにトランスを多巻線化することにより構成されて
いるため、トランスの容積が大きくなり、また巻線工数
がかかるため、コスト的に不利である。
のようにトランスを多巻線化することにより構成されて
いるため、トランスの容積が大きくなり、また巻線工数
がかかるため、コスト的に不利である。
また、インバータ信号処理回路の制御電源とゲート駆
動回路用絶縁電源が同時に立ち上がるため、制御電源が
立ち上がりインバータ信号処理回路が正常動作するまで
電源電圧を監視し、スイッチング素子に異常信号が印加
されるのを阻止する回路が必要であった。
動回路用絶縁電源が同時に立ち上がるため、制御電源が
立ち上がりインバータ信号処理回路が正常動作するまで
電源電圧を監視し、スイッチング素子に異常信号が印加
されるのを阻止する回路が必要であった。
さらに、ゲート駆動回路は、駆動信号がオフの場合で
も論理演算上、制御素子（FET51）をオンさせる必要が
あるため、消費電力を小さく抑えることが困難であり、
絶縁電源回路の容量が大きくなっていた。
も論理演算上、制御素子（FET51）をオンさせる必要が
あるため、消費電力を小さく抑えることが困難であり、
絶縁電源回路の容量が大きくなっていた。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、制御電源回路が小形化され、また電源投入
時の異常信号阻止回路が不用で、さらに、ゲート駆動回
路が低電力消費化でき、したがって絶縁電源回路を小形
化することができるインバータ装置を提供することであ
る。
れたもので、制御電源回路が小形化され、また電源投入
時の異常信号阻止回路が不用で、さらに、ゲート駆動回
路が低電力消費化でき、したがって絶縁電源回路を小形
化することができるインバータ装置を提供することであ
る。
本発明のインバータ装置は、 絶縁ゲート型のスイッチング素子と、インバータ信号
処理回路と、インバータ信号処理回路からの駆動信号に
より前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路
と、前記インバータ信号処理回路用の制御電源回路と、
前記ゲート駆動回路用の絶縁電源回路とを含むインバー
タ装置において、 前記絶縁電源が、通電されることにより光を放射する
発光素子および該発光素子から放射された光により起電
力を発生する受光素子とからなる光結合電源と、発生し
た起電力を蓄えるコンデンサとを含み、 前記ゲート駆動回路は、エミッタが前記スイッチング
素子のゲートに、コレクタが前記絶縁電源回路の正電源
に接続されたNPNトランジスタと、エミッタが前記スイ
ッチング素子のゲートと前記NPNトランジスタのエミッ
タに接続され、コレクタが接地されたPNPトランジスタ
と、コレクタが前記絶縁電源回路の正電源に接続され、
エミッタがNPNトランジスタとPNPトランジスタのベース
に接続され、１次側に前記駆動信号が流れることにより
導通する、ホトカプラの２次側のトランジスタとを含
み、 インバータ装置の電源投入時、前記制御電源回路の電
源が確立し、前記インバータ信号処理回路の制御信号が
正常状態になったことを確認して、制御電源回路の直流
電流を前記発光素子に通電し、またインバータ装置の電
源切断時には電源切断を検出して、制御電源回路の電圧
が消滅する前に前記発光素子への通電を解除する制御回
路を有する。
処理回路と、インバータ信号処理回路からの駆動信号に
より前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路
と、前記インバータ信号処理回路用の制御電源回路と、
前記ゲート駆動回路用の絶縁電源回路とを含むインバー
タ装置において、 前記絶縁電源が、通電されることにより光を放射する
発光素子および該発光素子から放射された光により起電
力を発生する受光素子とからなる光結合電源と、発生し
た起電力を蓄えるコンデンサとを含み、 前記ゲート駆動回路は、エミッタが前記スイッチング
素子のゲートに、コレクタが前記絶縁電源回路の正電源
に接続されたNPNトランジスタと、エミッタが前記スイ
ッチング素子のゲートと前記NPNトランジスタのエミッ
タに接続され、コレクタが接地されたPNPトランジスタ
と、コレクタが前記絶縁電源回路の正電源に接続され、
エミッタがNPNトランジスタとPNPトランジスタのベース
に接続され、１次側に前記駆動信号が流れることにより
導通する、ホトカプラの２次側のトランジスタとを含
み、 インバータ装置の電源投入時、前記制御電源回路の電
源が確立し、前記インバータ信号処理回路の制御信号が
正常状態になったことを確認して、制御電源回路の直流
電流を前記発光素子に通電し、またインバータ装置の電
源切断時には電源切断を検出して、制御電源回路の電圧
が消滅する前に前記発光素子への通電を解除する制御回
路を有する。
インバータ装置の電源回路のトランスの２次巻線の数
が減少するので、トランスの小形化、低コスト化が可能
となる。また、電源投入後、インバータ信号処理回路の
制御信号が正常動作に入った後にゲート駆動回路の絶縁
電源回路をオンするので、電源電圧監視用の回路が不用
となり制御回路の簡略化がはかれる。さらに、FETがな
いことにより、ゲート駆動回路の低電力消費化でき、絶
縁電源回路の小形化が可能となる。
が減少するので、トランスの小形化、低コスト化が可能
となる。また、電源投入後、インバータ信号処理回路の
制御信号が正常動作に入った後にゲート駆動回路の絶縁
電源回路をオンするので、電源電圧監視用の回路が不用
となり制御回路の簡略化がはかれる。さらに、FETがな
いことにより、ゲート駆動回路の低電力消費化でき、絶
縁電源回路の小形化が可能となる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明のインバータ装置の一実施例の電源回
路の回路図である。
路の回路図である。
制御電源回路は、交流電圧を絶縁して制御電圧にトラ
ンス１により降圧し、整流器２により直流電圧に変換
し、この直流電圧を電圧安定化回路3,4によりインバー
タ信号処理回路の電源電圧、例えば±15Vを生成する。
ここで、5,6,7,8は平滑用のコンデンサである。絶縁電
源回路21は、発光素子と光エネルギーを電気エネルギー
に変換する素子（一種の太陽電池）で構成され、入力側
の発光素子に通電すると、光を放射し、この放射された
光によって受光側の素子が起電力を発生する光結合電源
13〜16と、電流制御抵抗９〜12と、コンデンサ17〜20で
構成されている。この光結合電源は、FETなどの電圧駆
動形素子のゲートドライバーとして市販されているが、
スイッチング速度が数ｍ秒と遅く、インバータのように
高速度でスイッチングする素子の信号用としては適用で
きないため、この発生した起電力をコンデンサ17〜20に
蓄電しておき絶縁電源とする。制御回路23は、マイクロ
コンピュータなどでインバータ信号処理回路の自己診断
を行った後、インバータ信号処理回路の制御信号が正常
動作になったことを確認してトランジスタ22をオンして
光結合電源13〜16の発光素子に通電し、またインバータ
装置の電源オフ時には、電源オフを検出して制御電源回
路の電圧が消滅する前にトランジスタ22をオフして絶縁
電源回路21の電源電圧をオフし、制御電源の下降時の異
常信号を阻止する。
ンス１により降圧し、整流器２により直流電圧に変換
し、この直流電圧を電圧安定化回路3,4によりインバー
タ信号処理回路の電源電圧、例えば±15Vを生成する。
ここで、5,6,7,8は平滑用のコンデンサである。絶縁電
源回路21は、発光素子と光エネルギーを電気エネルギー
に変換する素子（一種の太陽電池）で構成され、入力側
の発光素子に通電すると、光を放射し、この放射された
光によって受光側の素子が起電力を発生する光結合電源
13〜16と、電流制御抵抗９〜12と、コンデンサ17〜20で
構成されている。この光結合電源は、FETなどの電圧駆
動形素子のゲートドライバーとして市販されているが、
スイッチング速度が数ｍ秒と遅く、インバータのように
高速度でスイッチングする素子の信号用としては適用で
きないため、この発生した起電力をコンデンサ17〜20に
蓄電しておき絶縁電源とする。制御回路23は、マイクロ
コンピュータなどでインバータ信号処理回路の自己診断
を行った後、インバータ信号処理回路の制御信号が正常
動作になったことを確認してトランジスタ22をオンして
光結合電源13〜16の発光素子に通電し、またインバータ
装置の電源オフ時には、電源オフを検出して制御電源回
路の電圧が消滅する前にトランジスタ22をオフして絶縁
電源回路21の電源電圧をオフし、制御電源の下降時の異
常信号を阻止する。
第２図はゲート駆動回路の回路図である。
このゲート駆動回路はホトカプラ50、NPNトランジス
タ52、PNPトランジスタ53で構成されている。いま、駆
動信号がオンすると、ホトカプラ50の２次側のトランジ
スタが導通し、NPNトランジスタ52をドライブする。NPN
トランジスタ52はオンして、抵抗を通してスイッチング
素子54のゲートに電圧を印加する。
タ52、PNPトランジスタ53で構成されている。いま、駆
動信号がオンすると、ホトカプラ50の２次側のトランジ
スタが導通し、NPNトランジスタ52をドライブする。NPN
トランジスタ52はオンして、抵抗を通してスイッチング
素子54のゲートに電圧を印加する。
次に、駆動信号をオフすると、ホトカプラ50の２次側
のトランジスタがオフし、トランジスタ52,53のベース
が0Vとなり、NPNトランジスタ52はオフ、PNPトランジス
タ53はオンする。その結果、スイッチング素子54のゲー
トに充電されていた電荷は抵抗を通して放電する。放電
が完了した後、PNPトランジスタ53はオフする。
のトランジスタがオフし、トランジスタ52,53のベース
が0Vとなり、NPNトランジスタ52はオフ、PNPトランジス
タ53はオンする。その結果、スイッチング素子54のゲー
トに充電されていた電荷は抵抗を通して放電する。放電
が完了した後、PNPトランジスタ53はオフする。
このように、駆動信号が無い状態ではこのゲート駆動
回路は電力を消費しない。
回路は電力を消費しない。
また、この電源を２組使用することにより、逆バイア
ス電圧も生成することができる。
ス電圧も生成することができる。
以上説明したように本発明は、絶縁電源をトランスの
替わりに光エネルギー／電気エネルギー変換素子を採用
することにより、トランスの巻線の数が減少し、トラン
スの小形化、低コスト化が可能となり、また、制御電源
が確立した後絶縁電源を投入することで、ディジタル回
路、特にマイクロコンピュータを使用した装置では、制
御状態が正常になるまでは不安定であり誤った駆動信号
を発生したりする場合でもスイッチング素子の誤動作を
防ぐことができ、また電源オフ時にも同時に保護がで
き、さらに、ゲート駆動回路は省電力回路であるため、
絶縁電源回路の小形化をはかることができる効果があ
る。
替わりに光エネルギー／電気エネルギー変換素子を採用
することにより、トランスの巻線の数が減少し、トラン
スの小形化、低コスト化が可能となり、また、制御電源
が確立した後絶縁電源を投入することで、ディジタル回
路、特にマイクロコンピュータを使用した装置では、制
御状態が正常になるまでは不安定であり誤った駆動信号
を発生したりする場合でもスイッチング素子の誤動作を
防ぐことができ、また電源オフ時にも同時に保護がで
き、さらに、ゲート駆動回路は省電力回路であるため、
絶縁電源回路の小形化をはかることができる効果があ
る。
第１図、第２図はそれぞれ本発明のインバータ装置の一
実施例の電源回路、ゲート駆動回路の回路図、第３図、
第４図はそれぞれ従来のインバータ装置の電源回路、ゲ
ート駆動回路の回路図である。 １……トランス、２……整流器、 ３〜４……電圧安定化回路、 ５〜８……平滑用コンデンサ、 ９〜12……電流制限抵抗、 13〜16……光結合電源、 17〜20……コンデンサ、 21……絶縁電源回路、22……トランジスタ、 23……制御回路、50……ホトカプラ、 52……NPNトランジスタ、 53……PNPトランジスタ、 54……スイッチング素子。
実施例の電源回路、ゲート駆動回路の回路図、第３図、
第４図はそれぞれ従来のインバータ装置の電源回路、ゲ
ート駆動回路の回路図である。 １……トランス、２……整流器、 ３〜４……電圧安定化回路、 ５〜８……平滑用コンデンサ、 ９〜12……電流制限抵抗、 13〜16……光結合電源、 17〜20……コンデンサ、 21……絶縁電源回路、22……トランジスタ、 23……制御回路、50……ホトカプラ、 52……NPNトランジスタ、 53……PNPトランジスタ、 54……スイッチング素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｋ 17/78 Ｈ０３Ｋ 17/78 Ｊ (56)参考文献 特開 昭63−305749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−92276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 7/42 - 7/98 H02M 1/08 - 1/096
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁ゲート型のスイッチング素子と、イン
バータ信号処理回路と、インバータ信号処理回路からの
駆動信号により前記スイッチング素子を駆動するゲート
駆動回路と、前記インバータ信号処理回路用の制御電源
回路と、前記ゲート駆動回路用の絶縁電源回路とを含む
インバータ装置において、 前記絶縁電源が、通電されることにより光を放射する発
光素子および該発光素子から放射された光により起電力
を発生する受光素子とからなる光結合電源と、発生した
起電力を蓄えるコンデンサとを含み、 前記ゲート駆動回路は、エミッタが前記スイッチング素
子のゲートに、コレクタが前記絶縁電源回路の正電源に
接続されたNPNトランジスタと、エミッタが前記スイッ
チング素子のゲートと前記NPNトランジスタのエミッタ
に接続され、コレクタが接地されたPNPトランジスタ
と、コレクタが前記絶縁電源回路の正電源に接続され、
エミッタがNPNトランジスタとPNPトランジスタのベース
に接続され、１次側に前記駆動信号が流れることにより
導通する、ホトカプラの２次側のトランジスタとを含
み、 インバータ装置の電源投入時、前記制御電源回路の電源
が確立し、前記インバータ信号処理回路の制御信号が正
常状態になったことを確認して、制御電源回路の直流電
流を前記発光素子に通電し、またインバータ装置の電源
切断時には電源切断を検出して、制御電源回路の電圧が
消滅する前に前記発光素子への通電を解除する制御回路
を有することを特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101788A JP2782774B2 (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101788A JP2782774B2 (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02285968A JPH02285968A (ja) | 1990-11-26 |
| JP2782774B2 true JP2782774B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=14309914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1101788A Expired - Lifetime JP2782774B2 (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2782774B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250600A (en) * | 1992-05-28 | 1993-10-05 | Johnson Matthey Inc. | Low temperature flexible die attach adhesive and articles using same |
| US5524422A (en) * | 1992-02-28 | 1996-06-11 | Johnson Matthey Inc. | Materials with low moisture outgassing properties and method of reducing moisture content of hermetic packages containing semiconductor devices |
| JP4511771B2 (ja) * | 2001-08-10 | 2010-07-28 | 株式会社アドバンテスト | 電圧印加電流測定装置及び半導体試験装置 |
| JP2013208017A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Denso Corp | 電力変換装置 |
-
1989
- 1989-04-24 JP JP1101788A patent/JP2782774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02285968A (ja) | 1990-11-26 |
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