JP3246992B2 - 高周波インバータのスイッチング素子の配置方法 - Google Patents

高周波インバータのスイッチング素子の配置方法

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JP3246992B2 JP27179193A JP27179193A JP3246992B2 JP 3246992 B2 JP3246992 B2 JP 3246992B2 JP 27179193 A JP27179193 A JP 27179193A JP 27179193 A JP27179193 A JP 27179193A JP 3246992 B2 JP3246992 B2 JP 3246992B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高周波インバータのス
イッチング素子の配置方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のフルブリッジ回路の各ア
ームa,b,d,eにそれぞれ一個のFET素子A,
B,D,Eを備えた高周波インバータの回路図である。
アームa,dのFET素子A,Dの上端を直流入力母線
1に接続し、アームb,eのFET素子B,Eの下端を
直流入力母線3に接続し、FET素子A,Bを直列に接
続し、その接続点を交流出力母線5に接続している。同
様にFET素子D,Eを直列に接続し、その接続点を交
流出力母線7に接続している。また、各FET素子のス
イッチングによって発生するスパイク電圧を吸収し、各
FET素子を保護するため、バイパスコンデンサCを、
FET素子の近傍の直流母線間に接続している。
【0003】インバータに要求される出力電流が一個の
FET素子の定格電流を越える場合には、図3(a)に
示すように、FET素子を数個(図では3個)並列にし
て使用する。アームa,bのそれぞれ3個のFET素子
A1,A2,A3とB1,B2,B3および、バイパス
コンデンサCをプリント板に配置した実装例を図3
(b)に示してある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のようなFET素
子の並列使用において、各素子A1,A2,A3,B
1,B2,B3を図3(b)のように配置すると、バイ
パスコンデンサCに対する各FET素子の距離が順次増
加し、各FET素子とバイパスコンデンサCとを接続す
る配線のインダクタンスが増加する。このインダクタン
スはバイパスコンデンサCと共振を起し、電圧が跳ね上
がることがある。この跳ね上がり電圧はFET素子を破
壊する恐れがあるので、これを抑えるために、例えばス
ナバ回路等が必要になる。
【0005】スナバ回路はコンデンサに、ダイオードと
抵抗の並列回路を接続して構成されており、FET素子
と並列に接続される。この回路は、コンデンサに吸収さ
れる電荷がFET素子のターンオンごとに放電するの
で、コンデンサの容量が小さくても電力損失は無視でき
ないものになる。また、抵抗の冷却のために、その実装
スペースが大きくなるという問題があった。
【0006】この発明は、このような問題に着目してな
されたもので、スイッチング素子とバイパスコンデンサ
の適切な配置により、電圧の跳ね上がりの小さい高周波
インバータのスイッチング素子の配置方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明の高周波インバータのスイッチング素子
の配置方法は、フルブリッジ回路の各アームにそれぞれ
n個ずつ配するスイッチング素子を、片面を実装面とす
るプリント基板に実装する高周波インバータにおいて、
一方の直流入力母線に一端が接続される第1のアームの
第1〜第nの各スイッチング素子と、他方の直流入力母
線に一端が接続される第2のアームの第1〜第nの各ス
イッチング素子とを、プリント基板の実装面に1個ずつ
交互に並べて実装するとともに、前記実装面において隣
り合う第1、第2のアーム合わせて2個ずつのスイッチ
ング素子の各近傍位置に、対応する第1〜第nのバイパ
スコンデンサをそれぞれ実装して、これらの各バイパス
コンデンサの両端を前記両直流入力母線に接続し、一方
の直流入力母線に一端が接続される第3のアームの第1
〜第nの各スイッチング素子と、他方の直流入力母線に
一端が接続される第4のアームの第1〜第nの各スイッ
チング素子とを、プリント基板の実装面に1個ずつ交互
に並べて実装するとともに、前記実装面において隣り合
う第3、第4のアーム合わせて2個ずつのスイッチング
素子の各近傍位置に、対応する第n+1〜第2nのバイ
パスコンデンサをそれぞれ実装して、これらの各バイパ
スコンデンサの両端を前記両直流入力母線に接続し、第
1のアームの各スイッチング素子の他端と、第2のアー
ムの各スイッチング素子の他端とをそれぞれ相互接続す
るとともに、一方の交流出力母線に接続し、第3のアー
ムの各スイッチング素子の他端と、第4のアームの各ス
イッチング素子の他端とをそれぞれ相互接続するととも
に、他方の交流出力母線に接続するものである。
【0008】
【実施例】次に、この発明の実施例について、図1に基
づいて説明する。図1(a)のように、アームaとアー
ムdのスイッチング素子(MOSFET)A1,A2,
A3,D1,D2,D3の上端を直流入力母線1に接続
し、アームbとアームeのスイッチング素子B1,B
2,B3,E1,E2,E3の下端を直流入力母線3に
接続している。また、各スイッチング素子A1,A2,
A3と、各スイッチング素子B1,B2,B3をそれぞ
れ一つずつ直列に接続し、その近傍にバイパスコンデン
サC1,C2,C3を一つずつ直流入力母線1,3間に
接続している。
【0009】同様に、各スイッチング素子D1,D2,
D3と、各スイッチング素子E1,E2,E3をそれぞ
れ一つずつ直列に接続し、その近傍にバイパスコンデン
サC4,C5,C6を一つずつ直流入力母線1,3間に
接続している。また、スイッチング素子A1,A2,A
3と、スイッチング素子B1,B2,B3の各接続点を
交流出力母線5に接続し、同様に、スイッチング素子D
1,D2,D3と、スイッチング素子E1,E2,E3
の各接続点を交流出力母線7に接続している。
【0010】図1(a)のアームa,bのスイッチング
素子A1,A2,A3,B1,B2,B3および直流入
力母線1,3間のバイパスコンデンサC1,C2,C3
をプリント板に配置した実装例を図1(b)に示してあ
る。すなわち、直流入力母線1に一端が接続されるアー
ムaの各スイッチング素子A1,A2,A3と、直流入
力母線3に一端が接続されるアームbの各スイッチング
素子B1,B2,B3とを、プリント基板の実装面に1
個ずつ交互に並べて実装する。また、この実装面におい
て隣り合う2個のスイッチング素子A1,B1の近傍位
置に対応するバイパスコンデンサC1を実装し、また、
隣り合う2個のスイッチング素子A2,B2の近傍位置
に対応するバイパスコンデンサC2を実装し、また、隣
り合う2個のスイッチング素子A3,B3の近傍位置に
対応するバイパスコンデンサC3を実装して、これらの
各バイパスコンデンサC1,C2,C3の両端を両直流
入力母線1,3に接続する。これと同様に、図1(b)
には図示してないが、直流入力母線1に一端が接続され
るアームdの各スイッチング素子D1,D2,D3と、
直流入力母線3に一端が接続されるアームeの各スイッ
チング素子E1,E2,E3とを、プリント基板の実装
面に1個ずつ交互に並べて実装する。また、この実装面
において隣り合う2個のスイッチング素子D1,E1の
近傍位置に対応するバイパスコンデンサC4を実装し、
また、隣り合う2個のスイッチング素子D2,E2の近
傍位置に対応するバイパスコンデンサC5を実装し、ま
た、隣り合う2個のスイッチング素子D3,E3の近傍
位置に対応するバイパスコンデンサC6を実装して、こ
れらの各バイパスコンデンサC4,C5,C6の両端を
両直流入力母線1,3に接続する。そして、アームaの
各スイッチング素子A1,A2,A3の他端と、アーム
bの各スイッチング素子B1,B2,B3の他端とをそ
れぞれ相互接続するとともに、交流出力母線5に接続
し、また、アームdの各スイッチング素子D1,D2,
D3の他端と、アームeの各スイッチング素子E1,E
2,E3の他端とをそれぞれ相互接続するとともに、交
流出力母線7に接続する。
【0011】このように、スイッチング素子の近傍にバ
イパスコンデンサを配置しているので、接続配線のイン
ダクタンスが小さく、各素子のスイッチングによる跳上
り電圧は小さい。また、複数のバイパスコンデンサは放
電しないので、スナバ回路のような電力の損失はない。
すなわち、直流入力母線1,3間に直列接続される2個
のスイッチング素子(例えばA1,B1)ごとに対応す
るバイパスコンデンサ(例えばC1)が組み合わされ、
しかも、この2個のスイッチング素子(例えばA1,B
1)および対応するバイパスコンデンサ(例えばC1)
は、プリント基板の片面において互いに近傍位置に実装
されるから、これらを相互接続する配線のインダクタン
スを可能な限り小さくすることができる。そのため、各
スイッチング素子(例えばA1,B1)による電圧の跳
上りは小さく抑えられることになり、その結果、スナバ
回路が不要となる。
【0012】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、この
発明は特許請求の範囲に記載の構成を備えているので、
スイッチング素子の近傍に配置されたバイパスコンデン
サの配線のインダクタンスを可能な限り小さくすること
ができ、そのため、スイッチング素子によって生ずる電
圧の跳上がりが小さく抑えられ、スナバ回路が不要とな
る。従って、従来のようなスナバ回路による電力損失や
実装部の冷却スペースの必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)この発明の実施例の回路図である。 (b)プリント板に取り付けた図1(a)の一部の素子
の配置の説明図である。
【図2】従来の高周波インバータの回路図である。
【図3】(a)アームに、それぞれ三個のFET素子を
備えた従来の高周波インバータの回路図である。 (b)プリント板に取り付けた図3(a)の一部の素子
の配置の説明図である。
【符号の説明】
1,3 直流母線 5,7 交流母線 A1,A2,A3,B1,B2,B3 MOSFET素
子 D1,D2,D3,E1,E2,E3 MOSFET素
子 C1〜C6 バイパスコンデンサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フルブリッジ回路の各アーム(a,b,
    d,e)にそれぞれn個ずつ配するスイッチング素子
    を、片面を実装面とするプリント基板に実装する高周波
    インバータにおいて、 一方の直流入力母線(1)に一端が接続される第1のア
    ーム(a)の第1〜第nの各スイッチング素子(A1〜
    An)と、他方の直流入力母線(3)に一端が接続され
    る第2のアーム(b)の第1〜第nの各スイッチング素
    子(B1〜Bn)とを、プリント基板の実装面に1個ず
    つ交互に並べて実装するとともに、前記実装面において
    隣り合う第1、第2のアーム(a,b)合わせて2個ず
    つのスイッチング素子(A1,B1)〜(An,Bn)
    の各近傍位置に、対応する第1〜第nのバイパスコンデ
    ンサ(C1〜Cn)をそれぞれ実装して、これらの各バ
    イパスコンデンサ(C1〜Cn)の両端を前記両直流入
    力母線(1,3)に接続し、 一方の直流入力母線(1)に一端が接続される第3のア
    ーム(d)の第1〜第nの各スイッチング素子(D1〜
    Dn)と、他方の直流入力母線(3)に一端が接続され
    る第4のアーム(e)の第1〜第nの各スイッチング素
    子(E1〜En)とを、プリント基板の実装面に1個ず
    つ交互に並べて実装するとともに、前記実装面において
    隣り合う第3、第4のアーム(d,e)合わせて2個ず
    つのスイッチング素子(D1,E1)〜(Dn,En)
    の各近傍位置に、対応する第n+1〜第2nのバイパス
    コンデンサ(Cn+1〜C2n)をそれぞれ実装して、
    これらの各バイパスコンデンサ(Cn+1〜C2n)の
    両端を前記両直流入力母線(1,3)に接続し、 第1のアーム(a)の各スイッチング素子(A1〜A
    n)の他端と、第2のアーム(b)の各スイッチング素
    子(B1〜Bn)の他端とをそれぞれ相互接続するとと
    もに、一方の交流出力母線(5)に接続し、 第3のアーム(d)の各スイッチング素子(D1〜D
    n)の他端と、第4のアーム(e)の各スイッチング素
    子(E1〜En)の他端とをそれぞれ相互接続するとと
    もに、他方の交流出力母線(7)に接続する、 ことを特徴とする高周波インバータのスイッチング素子
    の配置方法。
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