JP3296588B2 - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JP3296588B2
JP3296588B2 JP11762392A JP11762392A JP3296588B2 JP 3296588 B2 JP3296588 B2 JP 3296588B2 JP 11762392 A JP11762392 A JP 11762392A JP 11762392 A JP11762392 A JP 11762392A JP 3296588 B2 JP3296588 B2 JP 3296588B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主電源端子間に直列接
続された第1及び第2電力用スイッチング素子からなる
少なくとも1つのアームを有するインバ−タ装置に係わ
り、特に、高圧側回路から低圧側回路に制御信号を高速
度で伝達可能な高耐圧特性の降圧レベルシフト回路を備
えてなるインバータ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device having at least one arm composed of first and second power switching elements connected in series between main power supply terminals, and more particularly to a high voltage side circuit. The present invention relates to an inverter device including a step-down level shift circuit having a high withstand voltage characteristic capable of transmitting a control signal to a low-voltage side circuit at a high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、主電源端子間の高圧側ア−ム(以
下、これを上アームという)に第1電力用スイッチング
素子を、低圧側アーム(以下、これを下ア−ムという)
に第2電力用スイッチング素子をそれぞれ配置し、これ
ら第1及び第2電力用スイッチング素子をト−テムポ−
ル接続(直列接続)してなるインバ−タ装置において
は、上アームの前記第1電力用スイッチング素子は基準
電位に対して電位的に浮動の状態で駆動され、前記第1
電力用スイッチング素子の駆動回路にはトランスによっ
て絶縁された電源が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a first power switching element is provided on a high voltage side arm (hereinafter referred to as an upper arm) between main power supply terminals, and a low voltage side arm (hereinafter referred to as a lower arm).
And a second power switching element, respectively, and the first and second power switching elements
In the inverter device connected in series (serial connection), the first power switching element of the upper arm is driven in a state of floating with respect to a reference potential, and
A power supply insulated by a transformer is used for a drive circuit of the power switching element.

【0003】また、最近では、低圧側回路と高圧側回路
との間、具体的には、低圧側の第1判定回路と高圧側の
前記第1電力用スイッチング素子の駆動回路との間にフ
ォトカプラ等からなる昇圧レベルシフト手段を、また、
高圧側の前記第1電力用スイッチング素子のモニタ回路
と低圧側の第2判定回路との間フォトカプラ等からなる
に降圧レベルシフト手段をそれぞれ配置し、前記昇圧レ
ベルシフト手段及び降圧レベルシフト手段により低圧側
回路と高圧側回路との間の電気的絶縁を行ない、前記第
1及び第2判定回路により前記第1及び第2電力用スイ
ッチング素子間において、相手側スイッチング素子のス
イッチング状態を確認した上で当該スイッチング素子を
スイッチング駆動させるインバータ装置が開発されてお
り、この種のインバータ装置としては、例えば、特開平
3−169273号に開示されている。
Recently, a photo-detector is provided between a low-voltage side circuit and a high-voltage side circuit, more specifically, between a low-voltage side first determination circuit and a high-voltage side driving circuit for the first power switching element. A boost level shift means comprising a coupler or the like;
A step-down level shift means comprising a photocoupler or the like is arranged between the monitor circuit of the first power switching element on the high voltage side and the second determination circuit on the low voltage side, and is provided by the step-up level shift means and the step-down level shift means. After performing electrical insulation between the low-voltage side circuit and the high-voltage side circuit, the first and second determination circuits confirm the switching state of the partner switching element between the first and second power switching elements. An inverter device for switching the switching element has been developed, and this type of inverter device is disclosed in, for example, JP-A-3-169273.

【0004】図11は、前記開示に係わるインバータ装
置を示すブロック構成図である。
FIG. 11 is a block diagram showing an inverter device according to the above disclosure.

【0005】図11において、100は第1電力用スイ
ッチング素子、101は第2電力用スイッチング素子、
102は第1駆動回路、103は第2駆動回路、104
はフォトカプラ等からなる昇圧レベルシフト回路、10
5はフォトカプラ等からなる降圧レベルシフト回路、1
06は第1判定回路、107は第2判定回路、108は
制御装置、109は第1モニタ回路、110は第2モニ
タ回路である。
In FIG. 11, reference numeral 100 denotes a first power switching element, 101 denotes a second power switching element,
102 is a first drive circuit, 103 is a second drive circuit, 104
Are boost level shift circuits composed of photocouplers and the like, 10
5 is a step-down level shift circuit composed of a photocoupler and the like, 1
06 is a first determination circuit, 107 is a second determination circuit, 108 is a control device, 109 is a first monitor circuit, and 110 is a second monitor circuit.

【0006】そして、第1電力用スイッチング素子10
0と第2電力用スイッチング素子101は主電源端子1
11、112間に直列接続されてインバータ装置の1つ
のアームを形成しており、第1電力用スイッチング素子
100は上アームに属し、第2電力用スイッチング素子
101は下アームに属している。前記第1電力用スイッ
チング素子100は第1駆動回路102によってスイッ
チング駆動され、前記第2電力用スイッチング素子10
1は第2駆動回路103によってスイッチング駆動され
る。前記第1駆動回路102は昇圧レベルシフト回路1
04を介して第1判定回路106の出力に結合され、前
記第2駆動回路103は第2判定回路107の出力に結
合されている。制御装置108は前記第1及び第2判定
回路106、107の一方の入力に結合されている。前
記第1判定回路106の他方の入力は第2モニタ回路1
10の出力に結合され、前記第2判定回路107の他方
の入力は降圧レベルシフト回路105を介して第1モニ
タ回路109の出力に結合されている。なお、前記各構
成要素100乃至110の中で、第1電力用スイッチン
グ素子100、第1駆動回路102、第1モニタ回路1
09はいずれも高圧側回路に属し、その余のものは低圧
側回路に属している。
The first power switching element 10
0 and the second power switching element 101 are the main power supply terminal 1
The first power switching element 100 belongs to the upper arm, and the second power switching element 101 belongs to the lower arm. The first power switching element 100 is switching-driven by a first drive circuit 102, and the second power switching element 10
1 is switching-driven by the second drive circuit 103. The first drive circuit 102 is a boost level shift circuit 1
The second drive circuit 103 is connected to the output of the second determination circuit 107 via the output circuit 04. A controller 108 is coupled to one input of the first and second decision circuits 106,107. The other input of the first determination circuit 106 is the second monitor circuit 1
The other input of the second determination circuit 107 is coupled to the output of the first monitor circuit 109 via the step-down level shift circuit 105. The first power switching element 100, the first drive circuit 102, the first monitor circuit 1
09 belong to the high voltage side circuit, and the rest belong to the low voltage side circuit.

【0007】前記構成によるインバータ装置の動作は、
次に述べるとおりである。
The operation of the inverter device having the above configuration is as follows.
It is as described below.

【0008】制御装置108は第1電力用スイッチング
素子100及び第2電力用スイッチング素子101を交
互にオン/オフさせる指令信号を第1及び第2判定回路
106、107の一方の入力に供給し、第1モニタ回路
109及び第2モニタ回路110はそれぞれ第1及び第
2電力用スイッチング素子100、101のオン/オフ
状態をモニタし、第2モニタ回路110のモニタ出力は
第1判定回路106の他方の入力に、第1モニタ回路1
09のモニタ出力は降圧レベルシフト回路105を介し
て第2判定回路107の他方の入力に供給される。第1
判定回路106は、制御装置108から第1電力用スイ
ッチング素子100をオンにする指令信号が入力され、
かつ、第2モニタ回路110から第2電力用スイッチン
グ素子101がオフ状態を示すモニタ出力が入力された
ときに駆動信号を発生する。この駆動信号は、昇圧レベ
ルシフト回路104で適当な電圧レベルまで昇圧された
後、第1駆動回路102を介して第1電力用スイッチン
グ素子100に供給され、第1電力用スイッチング素子
100をオン駆動させる。また、第2判定回路107
は、制御装置108から第2電力用スイッチング素子1
01をオンにする指令信号が入力され、かつ、第1モニ
タ回路109から第1電力用スイッチング素子100が
オフ状態を示すモニタ出力が入力されたときに駆動信号
を発生する。この駆動信号は、第2駆動回路103を介
して第2電力用スイッチング素子101に供給され、第
2電力用スイッチング素子101をオン駆動させる。
The controller 108 supplies a command signal for alternately turning on / off the first power switching element 100 and the second power switching element 101 to one input of the first and second determination circuits 106 and 107, The first monitor circuit 109 and the second monitor circuit 110 monitor the ON / OFF state of the first and second power switching elements 100 and 101, respectively, and the monitor output of the second monitor circuit 110 is the other of the first determination circuit 106 Input to the first monitor circuit 1
The monitor output 09 is supplied to the other input of the second determination circuit 107 via the step-down level shift circuit 105. First
The determination circuit 106 receives a command signal for turning on the first power switching element 100 from the control device 108,
In addition, a drive signal is generated when a monitor output indicating that the second power switching element 101 is off is input from the second monitor circuit 110. This drive signal is boosted to an appropriate voltage level by the boost level shift circuit 104 and then supplied to the first power switching element 100 via the first drive circuit 102 to turn on the first power switching element 100. Let it. Also, the second determination circuit 107
From the control device 108 to the second power switching element 1
A drive signal is generated when a command signal for turning on 01 is input and a monitor output indicating that the first power switching element 100 is off from the first monitor circuit 109 is input. This drive signal is supplied to the second power switching element 101 via the second drive circuit 103, and turns on the second power switching element 101.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記インバータ装置
は、高圧側回路と低圧側回路との間が、昇圧レベルシフ
ト回路104及び降圧レベルシフト回路105の介在に
より電気的に絶縁されているもので、この昇圧レベルシ
フト回路104及び降圧レベルシフト回路105にはそ
れぞれフォトカプラが用いられている。
In the inverter device, the high-voltage side circuit and the low-voltage side circuit are electrically insulated by the interposition of a step-up level shift circuit 104 and a step-down level shift circuit 105. Each of the boost level shift circuit 104 and the step-down level shift circuit 105 uses a photocoupler.

【0010】ところで、前記フォトカプラは、高耐圧特
性を有してはいるものの、信号応答特性が比較的遅いた
め、信号遅延時間が大きくなり、しかも、消費電力が大
きいため、電源に相当の負担を与えるという問題があ
る。なお、フォトカプラには、信号応答特性が比較的速
いものも市販されているが、このようなフォトカプラは
高価であるという問題がある。
Although the photocoupler has a high withstand voltage characteristic, the signal response characteristic is relatively slow, so that the signal delay time is large, and the power consumption is large. There is a problem of giving. Although photocouplers having relatively fast signal response characteristics are commercially available, such a photocoupler has a problem that it is expensive.

【0011】これに対して、フォトカプラのように高い
絶縁特性はないとしても、高耐圧特性を有するレベルシ
フト回路に、高耐圧半導体素子からなるレベルシフト回
路を用いることも既に提案されている。前記提案による
レベルシフト回路は、半導体素子からなる回路で構成さ
れているため、1つのモノリシックIC内に集積化する
ことが可能であり、この集積化によって信号遅延時間の
要因となる寄生容量を比較的小さくすることができる。
また、前記提案によるレベルシフト回路は、スイッチン
グ素子としてバイポ−ラトランジスタに比べて消費電流
の少ないMOSFET(電界効果型トランジスタ)を使
用すれば、消費電力をかなり低減させることができるも
のである。そして、前記提案によるレベルシフト回路
は、低圧側回路から高圧側回路に信号を伝達させる昇圧
レベルシフト回路には、駆動手段の関係から見て、高耐
圧スイッチとしてNチャネル型MOSFETが用いられ
ており、逆に、高圧側回路から低圧側回路に信号を伝達
させる降圧レベルシフト回路には、高耐圧スイッチとし
てPチャネル型MOSFETが用いられている。
On the other hand, it has already been proposed to use a level shift circuit composed of a high withstand voltage semiconductor element for a level shift circuit having a high withstand voltage characteristic even though it does not have a high insulation characteristic like a photocoupler. Since the level shift circuit according to the above proposal is constituted by a circuit composed of a semiconductor element, it can be integrated in one monolithic IC, and by this integration, a parasitic capacitance which causes a signal delay time is compared. Can be made smaller.
Further, in the level shift circuit according to the above proposal, if a MOSFET (field effect transistor) which consumes less current than a bipolar transistor is used as a switching element, power consumption can be considerably reduced. In the level shift circuit according to the above proposal, an N-channel MOSFET is used as a high withstand voltage switch as a high withstand voltage switch in view of driving means, in a boost level shift circuit for transmitting a signal from a low voltage side circuit to a high voltage side circuit. Conversely, a step-down level shift circuit that transmits a signal from a high-voltage side circuit to a low-voltage side circuit uses a P-channel MOSFET as a high withstand voltage switch.

【0012】しかしながら、前記提案によるレベルシフ
ト回路においても、高耐圧MOSFET等の半導体素子
を高耐圧スイッチとして用いていることから、前記素子
の耐圧には自ずと限界があり、しかも、その高耐圧特性
についても同じ高耐圧MOSFET等の半導体素子であ
ってもばらつきがあるという問題がある。特に、高耐圧
スイッチとしてPチャネル型MOSFETを用い、それ
を集積回路化した場合には電流が前記MOSFETの表
面付近のみを流れる横型構造になるため、高耐圧特性の
前記MOSFETを製造することは難しく、高圧側回路
から低圧側回路に信号を伝達させるための降圧レベルシ
フト回路の実現が困難であるという問題もある。
However, also in the level shift circuit according to the above proposal, since a semiconductor element such as a high-voltage MOSFET is used as a high-voltage switch, the withstand voltage of the element is naturally limited. However, there is a problem that there is variation even in the same semiconductor element such as a high breakdown voltage MOSFET. In particular, when a P-channel MOSFET is used as a high breakdown voltage switch and it is integrated, a horizontal structure in which a current flows only near the surface of the MOSFET becomes difficult, and it is difficult to manufacture the MOSFET having high breakdown voltage characteristics. There is also a problem that it is difficult to realize a step-down level shift circuit for transmitting a signal from the high-voltage side circuit to the low-voltage side circuit.

【0013】本発明は、前記各問題点を除去するもので
あって、その目的は、高耐圧特性を有し、信号応答特性
が優れ、かつ、低消費電力特性を有する降圧レベルシフ
ト回路を備えたインバータ装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a step-down level shift circuit having a high withstand voltage characteristic, an excellent signal response characteristic, and a low power consumption characteristic. To provide an inverter device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的の達成のため
に、本発明は、高電位側制御回路で検知した状態検出信
号を低電位側制御回路に伝達させる降圧レベルシフト回
路手段を備えたインバータ装置であって、高電位側制御
回路と低電位側制御回路の間に第1、第2のスイッチ素
子と抵抗を直列に備え、前記第1スイッチ素子は前記高
電位側制御回路からの信号でオン、オフし、前記第2ス
イッチ素子は前記インバータ装置の出力電圧の変化に基
づいてオン、オフさせると共に、前記第1、第2のスイ
ッチ素子がいずれもオンする際に前記抵抗に生じる電圧
で、前記状態検出信号を前記低電位側制御回路に伝える
手段を備える。
In order to achieve the above object, the present invention provides an inverter having step-down level shift circuit means for transmitting a state detection signal detected by a high potential side control circuit to a low potential side control circuit. An apparatus, comprising first and second switch elements and a resistor in series between a high potential side control circuit and a low potential side control circuit, wherein the first switch element is a signal from the high potential side control circuit. On and off, the second switch element is turned on and off based on a change in the output voltage of the inverter device, and a voltage generated at the resistor when both the first and second switch elements are turned on. Means for transmitting the state detection signal to the low potential side control circuit.

【0015】[0015]

【作用】前記手段によれば、降圧レベルシフト手段は、
第1及び第2高耐圧スイッチング素子を含んだ直列回路
により構成され、好ましくは、第1高耐圧スイッチング
素子はPチャネル型MOSFETで構成され、第2高耐
圧スイッチング素子はNチャネル型MOSFETで構成
される。そして、第1高耐圧スイッチング素子は伝達す
べき状態検出信号に応じてオン/オフされ、第2高耐圧
スイッチング素子は前記状態検出信号の伝達時のみオン
状態にされるもので、前記第1及び第2高耐圧スイッチ
ング素子がいずれもオン状態のときに限って前記状態検
出信号が高圧側回路から低圧側回路に伝達される。ま
た、前記状態検出信号の伝達が行なわれない期間は前記
第1及び第2高耐圧スイッチング素子がオフ状態にある
ため、これら前記第1及び第2高耐圧スイッチング素子
の一方の高耐圧特性にばらつきがあったり、または温度
等の変動で前記高耐圧特性が低下したような場合におい
ても、他方の高耐圧スイッチング素子の前記高耐圧特性
によって前記高耐圧特性のばらつきや低下を補うことが
でき、前記2つの第1及び第2高耐圧スイッチング素子
からなる直列回路に洩れ電流が流れることはない。
According to the above means, the step-down level shift means comprises:
It is constituted by a series circuit including first and second high withstand voltage switching elements. Preferably, the first high withstand voltage switching element is constituted by a P-channel MOSFET, and the second high withstand voltage switching element is constituted by an N-channel MOSFET. You. The first high withstand voltage switching element is turned on / off in response to a state detection signal to be transmitted, and the second high withstand voltage switching element is turned on only when the state detection signal is transmitted. The state detection signal is transmitted from the high voltage side circuit to the low voltage side circuit only when all of the second high withstand voltage switching elements are in the ON state. Further, since the first and second high-withstand-voltage switching elements are in the off state during a period in which the state detection signal is not transmitted, the high-withstand-voltage characteristics of one of the first and second high-withstand-voltage switching elements vary. There is, or even when the high withstand voltage characteristic is reduced due to fluctuations in temperature or the like, the high withstand voltage characteristic of the other high withstand voltage switching element can compensate for the variation or decrease in the high withstand voltage characteristic, No leakage current flows through the series circuit including the two first and second high-withstand-voltage switching elements.

【0016】そして、前記状態検出信号の伝達が行なわ
れる一例として、モ−タ制御用インバータ装置におい
て、第1電力用スイッチング素子の過電流状態を状態検
出信号として制御装置に伝達する場合について述べる
と、高圧回路側の状態検出回路が第1電力用スイッチン
グ素子の過電流状態を検知すると、その検知により得ら
れる状態検出信号は、第1電力用スイッチング素子を直
ちにタ−ンオフするとともに、降圧レベルシフト回路の
第1高耐圧スイッチング素子(Nチャネル型MOSFE
T)をタ−ンオンする。このとき、前記第1電力用スイ
ッチング素子がタ−ンオフすると、インバータ装置の出
力端子における電圧は急激に減少するようになるので、
前記出力端子の電圧の減少を検知し、その検知出力によ
り降圧レベルシフト回路の第2高耐圧スイッチング素子
(Pチャネル型MOSFET)をターンオンさせるよう
にすれば、前記状態検出回路が発生する状態検出信号に
応じて降圧レベルシフト回路の第1及び第2高耐圧スイ
ッチング素子に検出電流が流れ、この検出電流により得
られた検出信号を制御装置に伝達させることができるも
のである。
As an example of transmitting the state detection signal, a case where an overcurrent state of a first power switching element is transmitted to a control apparatus as a state detection signal in a motor control inverter device will be described. When the state detection circuit on the high voltage circuit side detects an overcurrent state of the first power switching element, the state detection signal obtained by the detection immediately turns off the first power switching element and reduces the voltage level. Circuit first high-voltage switching element (N-channel type MOSFET)
Turn on T). At this time, when the first power switching element is turned off, the voltage at the output terminal of the inverter device suddenly decreases.
If a decrease in the voltage of the output terminal is detected and the second high withstand voltage switching element (P-channel MOSFET) of the step-down level shift circuit is turned on by the detected output, a state detection signal generated by the state detection circuit is generated. Accordingly, a detection current flows through the first and second high withstand voltage switching elements of the step-down level shift circuit, and a detection signal obtained by the detection current can be transmitted to the control device.

【0017】このように、降圧レベルシフト回路は、第
1及び第2高耐圧スイッチング素子を直列接続した構成
からなっており、第2高耐圧スイッチング素子は状態検
出信号の伝達が行なわれる期間のみオン状態になるの
で、第1高耐圧スイッチング素子の両端に印加される電
圧は低減され、耐圧の負担が軽減するものである。ま
た、前記状態検出信号の伝達が行われない場合には、第
1及び第2高耐圧スイッチング素子はいずれもオフして
いるため、例えば、一方の高耐圧スイッチング素子の高
耐圧特性が劣化し、洩れ電流が流れるようになった場合
においても、他方の高耐圧スイッチング素子が前記洩れ
電流を遮断するため、前記洩れ電流による電力損失の増
加や、回路の破損等が発生することはなく、高信頼性を
有するインバータ装置を得ることができる。
As described above, the step-down level shift circuit has a configuration in which the first and second high withstand voltage switching elements are connected in series, and the second high withstand voltage switching element is turned on only during the transmission of the state detection signal. As a result, the voltage applied to both ends of the first high withstand voltage switching element is reduced, and the load on the withstand voltage is reduced. Further, when the transmission of the state detection signal is not performed, since the first and second high-withstand-voltage switching elements are both off, for example, the high-withstand-voltage characteristic of one of the high-withstand-voltage switching elements deteriorates, Even when a leakage current starts to flow, the other high-voltage switching element blocks the leakage current, so that an increase in power loss due to the leakage current, breakage of a circuit, and the like do not occur, and high reliability is achieved. It is possible to obtain an inverter device having a characteristic.

【0018】また、降圧レベルシフト回路を介して伝達
される状態検出信号により、上ア−ムの第1電力用スイ
ッチング素子の動作状態を制御装置において逐一把握す
ることができるため、上ア−ムの第1電力用スイッチン
グ素子の動作状態の異常を検知した際に、第2電力用ス
イッチング素子の運転モ−ドを変化させることも可能で
ある。更に、制御装置で把握した上ア−ムの第1電力用
スイッチング素子の動作状態を外部に伝達することも可
能である。
Further, the operation state of the first power switching element in the upper arm can be grasped by the control device one by one by the state detection signal transmitted through the step-down level shift circuit. When the abnormality of the operation state of the first power switching element is detected, the operation mode of the second power switching element can be changed. Further, it is also possible to transmit the operating state of the first power switching element of the arm, which is grasped by the control device, to the outside.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明に係わるインバータ装置の実施
例を図面を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the inverter device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明に係わるインバ−タ装置の
第1の実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the inverter apparatus according to the present invention.

【0021】図1において、1は第1電力用スイッチン
グ素子、2は第2電力用スイッチング素子、3は昇圧レ
ベルシフト回路、4は降圧レベルシフト回路、5は制御
装置、6は主電源の高圧側端子、7は主電源の低圧側端
子、8は出力端子、9−1は上アーム側電源、9−2は
下アーム側電源、10−1、10−2は第1電力用スイ
ッチング素子1の駆動スイッチ、10−3、10−4は
第2電力用スイッチング素子2の駆動スイッチ、11−
1は上アーム側駆動装置、11−2は下アーム側駆動装
置、12−1は上アーム側状態検出装置、12−2は下
アーム側状態検出装置、13−1は第1高耐圧スイッチ
ング素子、13−2は第2高耐圧スイッチング素子、1
4−1は第3高耐圧スイッチング素子、14−2は第4
高耐圧スイッチング素子、15は第2及び第4高耐圧ス
イッチング素子13−2、14−2の駆動装置、16、
17は過電圧保護用ツェナーダイオード、18、19は
昇圧レベルシフト回路3の出力抵抗、20、21はゲー
ト回路、22、23はスイッチング素子、24、25は
降圧レベルシフト回路4の出力抵抗、26−1は上アー
ム側電源9−1の+あるいは正側ライン、26−2は上
アーム側電源9−1の−あるいは負側ライン、26−3
は下アーム側電源9−2の+あるいは正側ライン、26
−4は下アーム側電源9−2の−あるいは負側ラインで
ある。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first power switching element, 2 denotes a second power switching element, 3 denotes a step-up level shift circuit, 4 denotes a step-down level shift circuit, 5 denotes a control device, and 6 denotes a high voltage of a main power supply. Side terminal, 7 is a low voltage side terminal of the main power supply, 8 is an output terminal, 9-1 is an upper arm side power supply, 9-2 is a lower arm side power supply, 10-1 and 10-2 are first power switching elements 1 Drive switches 10-3 and 10-4 are drive switches for the second power switching element 2, and 11-
Reference numeral 1 denotes an upper arm side driving device, 11-2 denotes a lower arm side driving device, 12-1 denotes an upper arm side state detecting device, 12-2 denotes a lower arm side state detecting device, and 13-1 denotes a first high withstand voltage switching element. , 13-2 are second high withstand voltage switching elements, 1
4-1 is the third high voltage switching element, 14-2 is the fourth high voltage switching element.
A high-withstand-voltage switching element 15; a driving device for the second and fourth high-withstand-voltage switching elements 13-2 and 14-2;
17 is an overvoltage protection Zener diode, 18 and 19 are output resistances of the step-up level shift circuit 3, 20 and 21 are gate circuits, 22 and 23 are switching elements, 24 and 25 are output resistances of the step-down level shift circuit 4, 26- 1 is a + or positive line of the upper arm side power supply 9-1, 26-2 is a-or negative line of the upper arm side power supply 9-1, 26-3
Is the + or positive line of the lower arm side power supply 9-2, 26
Reference numeral -4 denotes a negative or negative line of the lower arm side power supply 9-2.

【0022】そして、第1及び第2電力用スイッチング
素子1、2は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタ(IGBT)からなり、主電源端子6、7間にト
−テムポ−ル接続(直列接続)されて1つのアームを構
成している。前記アームにおいて、第1電力用スイッチ
ング素子1は上アームに、第2電力用スイッチング素子
2は下アームにそれぞれ配置され、両電力用スイッチン
グ素子1、2の接続点は出力端子8を構成している。上
アーム側電源9−1の両端には直列接続の駆動スイッチ
10−1、10−2が接続され、これらのスイッチ10
−1、10−2の接続点は第1電力用スイッチング素子
1のゲート電極Gに接続される。下アーム側電源9−2
の両端には直列接続の駆動スイッチ10−3、10−4
が接続され、これらのスイッチ10−3、10−4の接
続点は第2電力用スイッチング素子2のゲート電極Gに
接続される。両駆動スイッチ10−1、10−2は上ア
ーム側駆動装置11−1の出力によりオン/オフ駆動さ
れ、両駆動スイッチ10−3、10−4は下アーム側駆
動装置11−2の出力によりオン/オフ駆動される。上
アーム側電源9−1の−側ライン26−2は出力端子8
に接続され、下アーム側電源9−2の−側ライン26−
4は主電源の低圧側端子7に接続される。
The first and second power switching elements 1 and 2 are composed of, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBTs), and are connected in a totem pole connection (series connection) between the main power supply terminals 6 and 7. Thus, one arm is formed. In the arm, the first power switching element 1 is arranged on the upper arm and the second power switching element 2 is arranged on the lower arm, and the connection point between the two power switching elements 1 and 2 constitutes an output terminal 8. I have. Driving switches 10-1 and 10-2 connected in series are connected to both ends of the upper arm side power supply 9-1.
The connection points -1, 10-2 are connected to the gate electrode G of the first power switching element 1. Lower arm side power supply 9-2
Are connected in series at both ends.
Are connected, and a connection point of these switches 10-3 and 10-4 is connected to the gate electrode G of the second power switching element 2. Both drive switches 10-1 and 10-2 are turned on / off by the output of the upper arm drive device 11-1, and both drive switches 10-3 and 10-4 are output by the output of the lower arm drive device 11-2. It is driven on / off. The-side line 26-2 of the upper arm side power supply 9-1 is connected to the output terminal 8
Is connected to the-side line 26-of the lower arm side power supply 9-2.
4 is connected to the low voltage side terminal 7 of the main power supply.

【0023】また、昇圧レベルシフト回路3は、2つの
ゲート回路20、21と、例えば、高耐圧Nチャネル型
MOSFETからなる2つのスイッチング素子22、2
3と、2つの出力抵抗24、25とからなっており、上
アーム側電源9−1の+側ライン26−1と下アーム側
電源9−2の−側ライン26−4との間には、スイッチ
ング素子22と出力抵抗24、及び、スイッチング素子
23と出力抵抗25の直列接続回路が並列配置され、ゲ
ート回路20、21の出力がそれぞれスイッチング素子
22、23のゲート電極Gに接続されている。ゲート回
路20、21の入力は制御装置5に接続され、スイッチ
ング素子22と出力抵抗24、及び、スイッチング素子
23と出力抵抗25の各接続点は上アーム側駆動装置1
1−1に入力に接続される。
The boosting level shift circuit 3 includes two gate circuits 20 and 21 and two switching elements 22 and 2 made of, for example, a high breakdown voltage N-channel MOSFET.
3 and two output resistors 24 and 25, between the + side line 26-1 of the upper arm side power supply 9-1 and the − side line 26-4 of the lower arm side power supply 9-2. , A switching element 22 and an output resistor 24 and a series connection circuit of a switching element 23 and an output resistor 25 are arranged in parallel, and the outputs of the gate circuits 20 and 21 are connected to the gate electrodes G of the switching elements 22 and 23, respectively. . The inputs of the gate circuits 20 and 21 are connected to the control device 5, and the connection points of the switching element 22 and the output resistance 24 and the connection points of the switching element 23 and the output resistance 25 are connected to the upper arm side driving device 1.
1-1 is connected to the input.

【0024】さらに、降圧レベルシフト回路4は、第1
乃至第4高耐圧スイッチング素子13−1、13−2、
14−1、14−2と、駆動装置15と、2つの過電圧
保護用ツェナーダイオード16、17と、2つの出力抵
抗18、19とからなっており、上アーム側電源9−1
の+側ライン26−1と下アーム側電源9−2の−側ラ
イン26−4間には、第1高耐圧スイッチング素子13
−1、第2高耐圧スイッチング素子13−2、出力抵抗
18の直列接続からなる1つの直列回路と、第3高耐圧
スイッチング素子14−1、第4高耐圧スイッチング素
子14−2、出力抵抗19の直列接続からなるもう1つ
の直列回路とが配置され、第1及び第3高耐圧スイッチ
ング素子13−1、14−1にはそれぞれ並列にツェナ
ーダイオード16、17が接続されている。駆動回路1
5は上アーム側電源9−1の−側ライン26−2と下ア
ーム側電源9−2の−側ライン26−4との間に接続さ
れ、その入力は制御装置5に接続されている。駆動回路
15の出力は第2及び第4高耐圧スイッチング素子13
−2、14−2をオン/オフ制御するように構成され、
第2高耐圧スイッチング素子13−2と出力抵抗18、
及び、第4高耐圧スイッチング素子14−2と出力抵抗
19の各接続点は制御装置5の入力に接続されている。
Further, the step-down level shift circuit 4 includes a first
To the fourth high withstand voltage switching elements 13-1, 13-2,
14-1, 14-2, a driving device 15, two Zener diodes 16 and 17 for overvoltage protection, and two output resistors 18 and 19, and an upper arm side power supply 9-1.
The first high withstand voltage switching element 13 is provided between the + side line 26-1 and the − side line 26-4 of the lower arm side power supply 9-2.
-1, a second high-voltage switching element 13-2, an output resistor 18 in series with one series circuit, a third high-voltage switching element 14-1, a fourth high-voltage switching element 14-2, and an output resistor 19. And another series circuit consisting of a series connection of the above-mentioned is arranged, and Zener diodes 16 and 17 are connected in parallel to the first and third high withstand voltage switching elements 13-1 and 14-1, respectively. Drive circuit 1
5 is connected between the − side line 26-2 of the upper arm side power supply 9-1 and the − side line 26-4 of the lower arm side power supply 9-2, and its input is connected to the control device 5. The output of the drive circuit 15 is supplied to the second and fourth high withstand voltage switching elements 13.
-2, 14-2 are configured to be on / off controlled,
A second high withstand voltage switching element 13-2 and an output resistor 18,
Each connection point between the fourth high voltage switching element 14-2 and the output resistor 19 is connected to the input of the control device 5.

【0025】この他に、上アーム側状態検出装置12−
1は上アーム側駆動装置11−1に接続されるととも
に、第1高耐圧スイッチング素子13−1及び第3高耐
圧スイッチング素子14−1をオン/オフ制御するよう
に構成され、下アーム側状態検出装置12−2は下アー
ム側駆動装置11−2と制御装置5に接続されている。
ここにおいて、上アーム側状態検出装置12−1は、第
1電力用スイッチング素子1の動作状態における複数の
検出要因を各別に検出する機能を有しており、前記検出
要因には、過電流状態、ゲート電圧不足状態、高温度状
態等がある。そして、上アーム側状態検出装置12−1
は前記検出要因毎に予め設定された判定値を有してお
り、前記検出要因のいずれか1つが前記判定値を越える
と、上アーム側状態検出装置12−1の出力信号の論理
状態が変更(例えば、正常時の論理状態がハイレベルで
あるとすれば、前記判定値を越えた場合はローレベルに
なる)される。また、上アーム側状態検出装置12−1
は、判定値を越えた検出要因を他の検出要因と区別する
ために、複数の出力端子を有しているもので、図示の例
では2つの出力端子O1 、O2 が示されている。これら
出力端子O1 、O2 から出力される状態検出信号S1
2 は、降圧レベルシフト回路4の第1高耐圧スイッチ
ング素子13−1及び第3高耐圧スイッチング素子14
−1、それに上アーム側駆動装置11−1に伝達される
が、上アーム側駆動装置11−1においては、前記出力
信号S1 、S2 の中の少なくとも一方が前記判定値を越
えたことを表わす論理状態に変更された場合、制御装置
5からの指令信号を待つことなく、両駆動スイッチ10
−1、10−2を制御して第1電力用スイッチング素子
1を直ちにオフさせるようにする。同様に、下アーム側
状態検出装置12−2は、第2電力用スイッチング素子
2の動作状態における前記複数の検出要因を各別に検出
する機能を有するもので、その機能は上ア−ム側状態検
出装置12−1の機能と全く同じであるが、下アーム側
状態検出装置12−2からの状態検出信号S1 、S2
降圧レベルシフト回路4を介することなく、直接、制御
装置5に伝達される点において上ア−ム側状態検出装置
12−1と異なっているものである。
In addition, the upper arm side state detector 12-
Numeral 1 is connected to the upper arm side driving device 11-1 and configured to control on / off of the first high withstand voltage switching element 13-1 and the third high withstand voltage switching element 14-1. The detection device 12-2 is connected to the lower arm side drive device 11-2 and the control device 5.
Here, the upper arm side state detection device 12-1 has a function of separately detecting a plurality of detection factors in the operation state of the first power switching element 1, and the detection factors include an overcurrent state. , A gate voltage shortage state, a high temperature state, and the like. Then, the upper arm side state detection device 12-1
Has a predetermined judgment value for each of the detection factors, and when any one of the detection factors exceeds the judgment value, the logical state of the output signal of the upper arm side state detection device 12-1 changes. (For example, if the logical state in the normal state is at the high level, the signal goes to the low level if the judgment value is exceeded). Also, the upper arm side state detection device 12-1
Has a plurality of output terminals in order to distinguish a detection factor exceeding the determination value from other detection factors. In the illustrated example, two output terminals O 1 and O 2 are shown. . The state detection signals S 1 , output from these output terminals O 1 , O 2 ,
S 2 is the first high withstand voltage switching element 13-1 and the third high withstand voltage switching element 14 of the step-down level shift circuit 4.
-1, it is transmitted to the upper-arm driving apparatus 111, in the upper-arm drive device 11-1, that at least one among the output signals S 1, S 2 exceeds the judgment value Is changed to the logical state representing the two drive switches 10 without waiting for the command signal from the control device 5.
-1, 10-2 so that the first power switching element 1 is immediately turned off. Similarly, the lower arm state detection device 12-2 has a function of individually detecting the plurality of detection factors in the operation state of the second power switching element 2, and the function thereof is the upper arm state. Although the function is exactly the same as that of the detection device 12-1, the state detection signals S 1 and S 2 from the lower arm side state detection device 12-2 are directly sent to the control device 5 without passing through the step-down level shift circuit 4. This is different from the upper arm side state detection device 12-1 in the point of transmission.

【0026】前記構成によるインバータ装置は、以下に
述べるような動作を行なう。
The inverter device having the above configuration performs the following operation.

【0027】制御装置5は、第1電力用スイッチング素
子1をオンまたはオフさせる第1オン及びオフ指令信号
と、第2電力用スイッチング素子2をオンまたはオフさ
せる第2オン及びオフ指令信号とを発生する。この中
で、第1オン及びオフ指令信号は昇圧レベルシフト回路
3のゲート回路20、21にそれぞれ供給され、この第
1オン及びオフ指令信号の供給に応答して前記ゲート回
路20、21はスイッチング素子22、23を選択的に
オン及びオフさせ、スイッチング素子22にオン電流I
on、スイッチング素子23にオフ電流Ioffを時分
割的に通流させる。この場合、オン電流Ionの通流時
には出力抵抗24の両端にオン出力電圧が発生し、この
オン出力電圧が上ア−ム駆動回路11−1を介して駆動
スイッチ10−1をオン状態にする(このとき、駆動ス
イッチ10−2はオフ状態にある)ので、第1電力用ス
イッチング素子1はオン状態に駆動されるようになる。
一方、オフ電流Ioffの通流時には今度は出力抵抗2
5の両端にオフ出力電圧が発生し、このオフ出力電圧が
上ア−ム駆動回路11−1を介して駆動スイッチ10−
2をオン状態にする(このとき、駆動スイッチ10−1
はオフ状態にある)ので、第1電力用スイッチング素子
1はオフ状態に駆動されるものである。前記動作におい
ては、スイッチング素子22、23は飽和領域まで駆動
され、しかも、オン電流Ion、オフ電流Ioffの値
はなるべく小さくなるように設定されることが望まし
い。また、第2オン及びオフ指令信号は直接下ア−ム駆
動回路11−2に供給されるが、このとき、第2オン指
令信号に応答して下ア−ム駆動回路11−2は駆動スイ
ッチ10−3をオン状態(このとき、駆動スイッチ10
−4はオフ状態にある)にし、第2電力用スイッチング
素子2をオン状態に駆動させる。一方、第2オフ指令信
号に応答して下ア−ム駆動回路11−2は今度は駆動ス
イッチ10−4をオン状態(このとき、駆動スイッチ1
0−3はオフ状態にある)にし、第2電力用スイッチン
グ素子2をオフ状態に駆動させるものである。
The control device 5 converts a first on / off command signal for turning on / off the first power switching element 1 and a second on / off command signal for turning on / off the second power switching element 2. appear. The first ON and OFF command signals are supplied to the gate circuits 20 and 21 of the step-up level shift circuit 3, respectively, and the gate circuits 20 and 21 are switched in response to the supply of the first ON and OFF command signals. The elements 22 and 23 are selectively turned on and off, and the on current I
on, an off current Ioff is passed through the switching element 23 in a time-division manner. In this case, when the on-current Ion flows, an on-output voltage is generated across the output resistor 24, and this on-output voltage turns on the drive switch 10-1 via the upper arm drive circuit 11-1. (At this time, the drive switch 10-2 is in the off state.) Therefore, the first power switching element 1 is driven to the on state.
On the other hand, when the off current Ioff flows, the output resistance 2
5, an OFF output voltage is generated at both ends of the driving switch 10- via the upper arm driving circuit 11-1.
2 (at this time, the drive switch 10-1 is turned on).
Is in the off state), so that the first power switching element 1 is driven to the off state. In the above operation, it is desirable that the switching elements 22 and 23 be driven to the saturation region and that the values of the on-current Ion and the off-current Ioff be set as small as possible. The second ON and OFF command signals are directly supplied to the lower arm drive circuit 11-2. At this time, in response to the second ON command signal, the lower arm drive circuit 11-2 drives the lower arm drive circuit 11-2. 10-3 is turned on (at this time, the drive switch 10
-4 is in the off state) to drive the second power switching element 2 to the on state. On the other hand, in response to the second off command signal, the lower arm drive circuit 11-2 turns on the drive switch 10-4 this time (at this time, the drive switch 1
0-3 is in the off state), and the second power switching element 2 is driven to the off state.

【0028】ところで、第1電力用スイッチング素子1
がオン状態になる以前に、第1及び第2電力用スイッチ
ング素子1、2がともにオフ状態にあれば、このオフ状
態時の出力端子8は、フロ−ティング状態であって、主
電源の両端子6、7間に印加される電圧をEとすれば、
前記端子6、8間及び端子8、7間の電圧はそれぞれE
/2になり、スイッチング素子22、23に印加される
電圧もE/2になる。このとき、第1電力用スイッチン
グ素子1がオン状態になると、出力端子8の電圧は主電
源の高圧側端子6の電圧Eと同じ電圧Eになり、スイッ
チング素子22、23に印加される電圧はE/2からE
に増加するが、スイッチング素子22、23を飽和領域
で動作させるようにすれば、オン電流Ionやオフ電流
Ioffの値は前記増加した電圧に依存することなく、
そのゲ−ト電圧だけに依存した一定の値になる。また、
消費電力の軽減のためには、オン電流Ionやオフ電流
Ioffをできるだけ小さく設定すればよいが、その他
の手段として、上ア−ム駆動回路11−1の中にラッチ
回路を設け、前記オン電流Ionやオフ電流Ioffに
基づいて出力抵抗24、25の両端に得られた出力電圧
により前記ラッチ回路をラッチ状態にした後に、オン電
流Ionやオフ電流Ioffを遮断するようにすれば、
より消費電力の軽減を計ることができる。
By the way, the first power switching element 1
If the first and second power switching elements 1 and 2 are both in the off state before the power supply is turned on, the output terminal 8 in the off state is in the floating state and both ends of the main power supply If the voltage applied between the terminals 6 and 7 is E,
The voltage between the terminals 6 and 8 and the voltage between the terminals 8 and 7 are respectively E
/ 2, and the voltage applied to the switching elements 22 and 23 also becomes E / 2. At this time, when the first power switching element 1 is turned on, the voltage of the output terminal 8 becomes the same voltage E as the voltage E of the high voltage side terminal 6 of the main power supply, and the voltage applied to the switching elements 22 and 23 becomes E / 2 to E
However, if the switching elements 22 and 23 are operated in the saturation region, the values of the on current Ion and the off current Ioff do not depend on the increased voltage,
The constant value depends only on the gate voltage. Also,
In order to reduce the power consumption, the ON current Ion and the OFF current Ioff may be set as small as possible. As another means, a latch circuit is provided in the upper arm driving circuit 11-1, and the ON current Ion and the OFF current Ioff are provided. If the latch circuit is brought into a latched state by an output voltage obtained between both ends of the output resistors 24 and 25 based on the Ion and the off current Ioff, the on current Ion and the off current Ioff are cut off.
Power consumption can be further reduced.

【0029】次に、降圧レベルシフト回路4において
は、上アーム側状態検出装置12−1で得られた前記状
態検出信号S1 、S2 が第1及び第3高耐圧スイッチン
グ素子13−1、14−1に供給されるが、前記状態検
出信号S1 、S2 が通常の論理状態(例えば、ハイレベ
ル)にあるときには、前記状態検出信号S1 、S2 によ
り第1及び第3高耐圧スイッチング素子13−1、14
−1がオン状態に移行することがないので、第2及び第
4高耐圧スイッチング素子13−2、14−2のオン/
オフ状態に関係なく、出力抵抗18、19から制御装置
5に検出信号が供給されることはない。次に、前記状態
検出信号S1 、S2 の中で、例えば、前記状態検出信号
1 に対応した検出要因(例えば、過電流検出出力)が
その判定値を越えており、前記状態検出信号S1 の論理
状態が変化(ローレベルに変化)している場合には、前
記状態検出信号S1 が供給される第1高耐圧スイッチン
グ素子13−1がオン状態になる。ここで、第1及び第
3高耐圧スイッチング素子13−1、14−1には、上
アーム側電源9−1の+側ライン26−1を基準電位と
して駆動するように、Pチャネル型MOSFETまたは
PNPバイポーラトランジスタが用いられる。また、第
2及び第4高耐圧スイッチング素子13−2、14−2
は、駆動装置15からの駆動信号によって同時にオンま
たはオフ状態に駆動されるもので、駆動装置15は制御
回路5から動作信号S4が供給され、かつ、前記両端子
8、7の間でモニタしたインバ−タ装置の出力電圧が所
定の状態になった場合に、第2及び第4高耐圧スイッチ
ング素子13−2、14−2をオン状態にする駆動信号
を出力する。第2高耐圧スイッチング素子13−2がオ
ン状態になっている期間中に、前述のように第1高耐圧
スイッチング素子13−1がオン状態になると、第1高
耐圧スイッチング素子13−1、第2高耐圧スイッチン
グ素子13−2、及び出力抵抗18からなる直列回路に
電流が流れ、この電流に基づいて出力抵抗18の両端に
生ずる出力電圧が制御装置5に検出信号として伝達さ
れ、この検出信号の供給により第1電力用スイッチング
素子1の動作に前述のような異常が発生したことを制御
装置5において知ることができるものである。
Next, in the step-down level shift circuit 4, the state detection signals S 1 and S 2 obtained by the upper arm side state detection device 12-1 are converted into the first and third high withstand voltage switching elements 13-1, When the state detection signals S 1 and S 2 are in a normal logic state (for example, high level), the state detection signals S 1 and S 2 cause the first and third high withstand voltages. Switching elements 13-1, 14
-1 does not shift to the ON state, so that the ON / OFF states of the second and fourth high withstand voltage switching elements 13-2 and 14-2 are reduced.
Regardless of the off state, no detection signal is supplied from the output resistors 18 and 19 to the control device 5. Next, among the state detection signals S 1 and S 2 , for example, a detection factor (for example, an overcurrent detection output) corresponding to the state detection signal S 1 exceeds the determination value, and the state detection signal If the logic state of S 1 is being changed (changes to low level), the first high withstand voltage switching element 13-1 to the state detection signal S 1 is supplied is turned on. Here, the first and third high-withstand-voltage switching elements 13-1 and 14-1 are driven by a P-channel MOSFET or a P-channel MOSFET such that the + side line 26-1 of the upper arm power supply 9-1 is driven with the reference potential. A PNP bipolar transistor is used. Further, the second and fourth high withstand voltage switching elements 13-2 and 14-2
Are simultaneously turned on or off by a drive signal from the drive device 15. The drive device 15 is supplied with the operation signal S 4 from the control circuit 5 and monitors between the two terminals 8 and 7. When the output voltage of the inverter device is in a predetermined state, a drive signal for turning on the second and fourth high withstand voltage switching elements 13-2 and 14-2 is output. If the first high withstand voltage switching element 13-1 is turned on as described above during the period in which the second high withstand voltage switching element 13-2 is in the on state, the first high withstand voltage switching element 13-1 and the second (2) A current flows through a series circuit including the high withstand voltage switching element 13-2 and the output resistor 18, and an output voltage generated across the output resistor 18 based on the current is transmitted to the control device 5 as a detection signal. The control device 5 can know that the above-described abnormality has occurred in the operation of the first power switching element 1 due to the supply of the power.

【0030】なお、前述の場合は、前記状態検出信号S
1 、S2 の中で、一方の状態検出信号S1 に対応した検
出要因が前記判定値を越えているときの動作であるが、
他方の状態検出信号S2 に対応した検出要因(例えば、
ゲート電圧検出出力)が前記判定値を越えているときの
動作も、前述の動作と全く同様である。
In the above case, the state detection signal S
The operation is performed when the detection factor corresponding to one of the state detection signals S 1 exceeds the determination value in S 1 and S 2 .
Detection factors corresponding to the other state detection signal S 2 (e.g.,
The operation when the gate voltage detection output) exceeds the determination value is exactly the same as the operation described above.

【0031】次に、図2は、本発明に係わるインバ−タ
装置の第2の実施例を示す構成図であり、特に、本実施
例においては、駆動装置の詳細を示したものである。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the inverter device according to the present invention. In particular, in this embodiment, the details of the driving device are shown.

【0032】図2において、27−1は上アーム側主電
源、27−2は下アーム側主電源、28−1は上アーム
側還流ダイオード、28−2は下アーム側還流ダイオー
ド、29−1、29−2はスイッチング素子、30は出
力抵抗、31はバイアス抵抗、32はダイオード、33
はモータ巻線等の負荷インダクタであり、その他、図1
に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付けてい
る。
In FIG. 2, 27-1 is an upper arm side main power supply, 27-2 is a lower arm side main power supply, 28-1 is an upper arm side reflux diode, 28-2 is a lower arm side reflux diode, 29-1 , 29-2 are switching elements, 30 is an output resistance, 31 is a bias resistance, 32 is a diode, 33
Is a load inductor such as a motor winding, etc.
Are denoted by the same reference numerals.

【0033】そして、主電源端子6、7間に上アーム側
主電源27−1と下アーム側主電源27−2が直列接続
され、出力端子8と両主電源27−1、27−2の接続
点との間に負荷インダクタ33が接続されている。第1
及び第2電力用スイッチング素子1、2にはそれぞれ並
列に還流ダイオード28−1、28−2が接続されてい
る。駆動装置15は、2つのスイッチング素子29−
1、29−2、出力抵抗30、バイアス抵抗31、ダイ
オード32からなっており、スイッチング素子29−1
は例えばPチャネル型MOSFET、スイッチング素子
29−2は例えばNチャネルMOSFETが用いられ
る。下アーム側電源9−2の+側ライン26−3及び−
側ライン26−4間には、スイッチング素子29−1、
出力抵抗30、スイッチング素子29−2が直列接続さ
れ、スイッチング素子29−1のゲート・ソース間には
バイアス抵抗31が接続されるとともに、スイッチング
素子29−1のゲートと前記−側ライン26−4間には
ダイオード32が接続されている。スイッチング素子2
9−1と出力抵抗30との接続点は第2高耐圧スイッチ
ング素子13−2のゲート電極に接続されている。
The upper arm-side main power supply 27-1 and the lower arm-side main power supply 27-2 are connected in series between the main power supply terminals 6 and 7, and the output terminal 8 and the two main power supplies 27-1 and 27-2 are connected. The load inductor 33 is connected to the connection point. First
The return diodes 28-1 and 28-2 are connected in parallel to the second power switching elements 1 and 2, respectively. The driving device 15 includes two switching elements 29-
1, 29-2, an output resistor 30, a bias resistor 31, and a diode 32.
Is, for example, a P-channel MOSFET, and the switching element 29-2 is, for example, an N-channel MOSFET. + Side line 26-3 and-of lower arm side power supply 9-2
Switching element 29-1, between side lines 26-4,
The output resistor 30 and the switching element 29-2 are connected in series, a bias resistor 31 is connected between the gate and the source of the switching element 29-1, and the gate of the switching element 29-1 and the-side line 26-4 are connected. The diode 32 is connected between them. Switching element 2
The connection point between 9-1 and the output resistor 30 is connected to the gate electrode of the second high withstand voltage switching element 13-2.

【0034】続く、図3は、第2の実施例における各部
の信号波形とその供給タイミングを示す信号波形図であ
る。
FIG. 3 is a signal waveform diagram showing signal waveforms of respective parts and supply timings in the second embodiment.

【0035】図3において、(a)は昇圧レベルシフト
回路3に供給されるオン指令信号(Son)波形、
(b)は上アーム側状態検出装置12−1の状態検出信
号(S1)波形、(c)は出力端子8の出力信号(S
o)波形、(d)はスイッチング素子29−2のゲート
に供給される制御信号(S4 )波形、(e)は第2高耐
圧スイッチング素子13−2のゲートに供給される駆動
信号(Sa)波形、(f)は出力抵抗18の両端に得ら
れた検出信号(SD1)波形である。
In FIG. 3, (a) shows an ON command signal (Son) waveform supplied to the boost level shift circuit 3,
(B) is the waveform of the state detection signal (S 1 ) of the upper arm side state detection device 12-1, and (c) is the output signal (S
o) The waveform, (d) is the control signal (S 4 ) waveform supplied to the gate of the switching element 29-2, and (e) is the drive signal (Sa) supplied to the gate of the second high withstand voltage switching element 13-2. (F) is a waveform of the detection signal (S D1 ) obtained at both ends of the output resistor 18.

【0036】ここにおいて、本実施例の動作を図3の信
号波形図を併用して説明する。
Here, the operation of this embodiment will be described with reference to the signal waveform diagram of FIG.

【0037】本実施例においては、図3(a)及び
(d)に示すように、制御装置5から昇圧レベルシフト
回路3に供給されるオン指令信号Sonと、同じく制御
装置5からスイッチング素子29−2のゲートに供給さ
れる制御信号S4 とは、一致した期間、図3の例では、
時間t1 から時間t4 までの期間内に同時に供給され
る。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3D, an ON command signal Son supplied from the control device 5 to the boosting level shift circuit 3 and a switching device 29 the control signal S 4 which is supplied to the gate of -2 matched period, in the example of FIG. 3,
It is simultaneously supplied during the period from time t 1 to time t 4.

【0038】まず、初期状態を示す時間t0 において、
オン指令信号Sonが供給されておらず(オフ指令信号
Soffが供給されている)、しかも、制御信号S4
同様に供給されていないときには、第1電力用スイッチ
ング素子1がオフ状態にあるので、出力信号Soはほぼ
接地電位に近いローレベル状態になっている。また、状
態検出信号S1 がハイレベル状態であるため、第1高耐
圧スイッチング素子13−1はオフ状態にあり、かつ、
スイッチング素子29−2がオフ状態にあるので、駆動
信号Saは電圧Vaのハイレベル状態にあって、第2高
耐圧スイッチング素子13−2がオン状態にある。そし
て、第3スイッチング素子13−1がオフであるので、
出力抵抗18には何等電流が流れず、検出信号SD1はロ
ーレベルになっている。
First, at time t 0 indicating the initial state,
On-command signal Son is not supplied (OFF command signal Soff is supplied), moreover, when the control signal S 4 is not supplied in the same manner, since a first power switching element 1 is in the off state , The output signal So is in a low level state which is almost close to the ground potential. Moreover, since the state detection signal S 1 is at a high level state, the first high withstand voltage switching element 13-1 is off, and,
Since the switching element 29-2 is in the off state, the drive signal Sa is at the high level of the voltage Va, and the second high withstand voltage switching element 13-2 is in the on state. Then, since the third switching element 13-1 is off,
No current flows through the output resistor 18, and the detection signal SD1 is at a low level.

【0039】次に、時間t1 において、オン指令信号S
onと制御信号S4 とが同時に供給されると、昇圧レベ
ルシフト回路3内にはオン電流Ionが流れ、このオン
電流Ionに基づいて上アーム側駆動回路11−1が駆
動スイッチ10−1をオンにするので、第1電力用スイ
ッチング素子1がオン状態になり、出力端子8には電圧
Eの出力信号Soが発生する。また、スイッチング素子
29−2がオン状態になると、駆動信号Saは前記電圧
Vaより低い値に低下し、第2高耐圧スイッチング素子
13−2がオフ状態になるので、依然として出力抵抗1
8には電流が流れず、検出信号SD1はローレベルを維持
している。
Next, at time t 1 , the ON command signal S
If on and the control signal S 4 are simultaneously supplied, the step-up level shift circuit 3 flows ON current Ion, the upper-arm driving circuit 11-1 drives the switch 10-1 based on the on-current Ion Since the first switching element 1 is turned on, the first power switching element 1 is turned on, and the output signal So of the voltage E is generated at the output terminal 8. When the switching element 29-2 is turned on, the drive signal Sa drops to a value lower than the voltage Va, and the second high voltage switching element 13-2 is turned off.
No current flows through 8 and the detection signal S D1 maintains a low level.

【0040】続いて、オン指令信号Sonと制御信号S
4 とが同時に供給されている期間内の時間t2 におい
て、上アーム側状態検出回路12−1が第1電力用スイ
ッチング素子1の動作異常を検知すると、上アーム側状
態検出回路12−1は状態検出信号S1 をローレベルに
変換する。次いで、このローレベルの状態検出信号S1
は上アーム側駆動回路11−1と第1高耐圧スイッチン
グ素子13−1とに伝達されるが、ローレベルの状態検
出信号S1 の供給により、上アーム側駆動回路4はオン
指令信号Sonの供給期間であるにも係わらず、直ちに
第1電力用スイッチング素子1をオフ状態にスイッチン
グし、第1高耐圧スイッチング素子13−1はオン状態
にスイッチングされる。そして、第1電力用スイッチン
グ素子1がタ−ンオフすると、出力信号Soの値は第1
電力用スイッチング素子1のオン時の電圧Eから低い電
圧に急降下するが、この急降下後に、第1電力用スイッ
チング素子1のオン時に負荷インダクタ33に流れてい
た電流IL が下アーム側還流ダイオ−ド28−2を通っ
て還流するため、出力信号Soの電圧は主電源の低圧側
端子7電圧(接地電位)よりも電圧VF (ただし、VF
はダイオード28−2のオン時の端子間電圧)だけ低い
電圧(−VF )になる。ダイオ−ド32は、出力信号S
oの電圧がEの期間に逆バイアスされてカットオフ状態
にあるが、出力信号Soの電圧が(−VF )に低下する
と順バイアス状態になってターンオンされ、バイアス抵
抗31の両端に電圧降下が生じる。この電圧降下はスイ
ッチング素子29−1のゲ−ト・ソ−スを順バイアスす
るので、スイッチング素子29−1がタ−ンオンされ
る。このとき、スイッチング素子29−2はオン状態に
あるので、両スイッチング素子29−1、29−2はと
もにオン状態になり、出力抵抗30の両端に下アーム側
電源9−2の電圧Vccが印加され、この電圧Vccが
ゲ−トに供給される第2高耐圧スイッチング素子13−
2がタ−ンオンする。この第2高耐圧スイッチング素子
13−2のオン時に、第1高耐圧スイッチング素子13
−1は前記ローレベルの出力信号S1 の供給により既に
オン状態になっているので、両高耐圧スイッチング素子
13−1、13−2を通して電流が流れ、出力抵抗18
の両端に電圧降下を生じる。この電圧降下は前記検出信
号SD1をローレベルからハイレベルに変化させるので、
制御装置5にこのハイレベルの検出信号SD1を供給する
ことにより、第1電力用スイッチング素子1の動作異常
が上アーム側状態検出回路12−1から降圧レベルシフ
ト回路4を介して制御装置5に検出信号SD1として伝達
される。
Subsequently, the ON command signal Son and the control signal S
At time t 2 in period 4 and is supplied at the same time, the upper-arm state detection circuit 12-1 detects the abnormal operation of the switching element 1 for the first power, the upper arm state detection circuit 12-1 converting the state detection signals S 1 to low level. Next, this low-level state detection signal S 1
Is being transmitted to the upper arm drive circuit 11-1 and the first high-voltage switching device 13-1, by the supply of the low level detection signal S 1, the upper arm drive circuit 4 of the ON command signal Son Despite the supply period, the first power switching element 1 is immediately switched to the off state, and the first high withstand voltage switching element 13-1 is switched to the on state. When the first power switching element 1 is turned off, the value of the output signal So becomes the first value.
Although swoop lower voltage from the voltage E at the time of the on-power switching element 1, after the dive, current I L lower arm reflux diode which has been flowing to the load inductor 33 when the first on-power switching element 1 - Therefore, the voltage of the output signal So is higher than the voltage (ground potential) of the low voltage side terminal 7 of the main power supply by the voltage V F (where V F
Becomes a voltage (−V F ) lower by the voltage between the terminals when the diode 28-2 is turned on. The diode 32 outputs the output signal S
The voltage o is reverse-biased during the period E and is in a cutoff state. However, when the voltage of the output signal So decreases to (−V F ), the output signal So is turned on in a forward-biased state, and the voltage drops across the bias resistor 31. Occurs. Since this voltage drop forward biases the gate source of the switching element 29-1, the switching element 29-1 is turned on. At this time, since the switching element 29-2 is on, both the switching elements 29-1 and 29-2 are on, and the voltage Vcc of the lower arm side power supply 9-2 is applied to both ends of the output resistor 30. The voltage Vcc is supplied to the gate and the second high withstand voltage switching element 13-
2 turns on. When the second high withstand voltage switching element 13-2 is turned on, the first high withstand voltage switching element 13
-1 because already in the ON state by the supply of the output signals S 1 of the low level, a current flows through both the high-voltage switching devices 13-1 and 13-2, the output resistance 18
Causes a voltage drop between both ends. Since this voltage drop changes the detection signal S D1 from low level to high level,
By supplying the high-level detection signal S D1 to the control device 5, the abnormal operation of the first power switching element 1 is notified from the upper arm side state detection circuit 12-1 via the step-down level shift circuit 4 to the control device 5. As a detection signal S D1 .

【0041】続く、時間t3 になると、上アーム側状態
検出回路12−1から出力される状態検出信号S1 がハ
イレベルに変化し、それにより第1高耐圧スイッチング
素子13−1がオフ状態になって、検出信号SD1もハイ
レベルからローレベルに変化するが、第1電力用スイッ
チング素子1はオフ状態に維持されており、第2高耐圧
スイッチング素子13−2はオン状態に維持されてい
る。
The subsequent, at the time t 3, the state detection signal S 1 output from the upper-arm state detection circuit 12-1 is changed to the high level, whereby the first high-voltage switching element 13-1 is turned off , The detection signal SD1 also changes from the high level to the low level, but the first power switching element 1 is maintained in the off state, and the second high withstand voltage switching element 13-2 is maintained in the on state. ing.

【0042】続いて、時間t4 になると、オン指令信号
Sonと制御信号S4 の供給が同時に停止するので、そ
れまでオン状態にあった第2高耐圧スイッチング素子1
3−2もオフ状態になり、前記初期状態に戻る。
Subsequently, at time t 4 , the supply of the ON command signal Son and the control signal S 4 is stopped at the same time.
3-2 is also turned off and returns to the initial state.

【0043】前記動作時においては、上アーム側状態検
出回路12−1がローレベルの状態検出信号S1 を出力
していない(ハイレベルの状態検出信号S1 を出力して
いる)状態のとき、第1及び第2高耐圧スイッチング素
子13−1、13−2及び出力抵抗18からなる直列回
路には出力信号So電圧Eに上ア−ム電源9−1の電圧
Vctを加えた電圧(E+Vct)が印加されることに
なるが、このとき第1及び第2高耐圧スイッチング素子
13−1、13−2はともにオフ状態にあるため、前記
電圧(E+Vct)は第1及び第2高耐圧スイッチング
素子13−1、13−2に分担印加されることになる。
この場合、仮に、第1高耐圧スイッチング素子13−1
の高耐圧特性が第2高耐圧スイッチング素子13−2の
高耐圧特性よりも低く、前記電圧(E+Vct)の印加
によって第1高耐圧スイッチング素子13−1が降伏状
態(漏れ電流が増加し、電流遮断を維持できなくなる状
態)に移行するようになったとしても、第2高耐圧スイ
ッチング素子13−2の高耐圧特性により前記漏れ電流
を流さないようにして、第1高耐圧スイッチング素子1
3−1の端子間電圧をその降伏電圧(漏れ電流が増加す
る直前の印加電圧)以下の状態に維持させることができ
るので、第1高耐圧スイッチング素子13−1の印加電
圧負担を軽減することができるばかりか、漏れ電流と印
加高電圧(E+VCT)によって発生する損失を抑制で
きるものである。
[0043] In the above operation, when the upper-arm state detection circuit 12-1 does not output a state detection signals S 1 at the low level (outputs a high-level state detection signals S 1) state , A series circuit composed of the first and second high withstand voltage switching elements 13-1 and 13-2 and the output resistor 18, a voltage (E + Vct) obtained by adding the voltage Vct of the upper arm power supply 9-1 to the output signal So voltage E. ) Is applied. At this time, since the first and second high-withstand-voltage switching elements 13-1 and 13-2 are both in the off state, the voltage (E + Vct) becomes the first and second high-withstand-voltage switching. This is applied to the elements 13-1 and 13-2 in a shared manner.
In this case, the first high withstand voltage switching element 13-1
Is lower than the high withstand voltage characteristic of the second high withstand voltage switching element 13-2, and the application of the voltage (E + Vct) causes the first high withstand voltage switching element 13-1 to be in a breakdown state (leakage current increases and current Even if the state shifts to a state where the interruption cannot be maintained), the first high withstand voltage switching element 1-2 is prevented from flowing due to the high withstand voltage characteristic of the second high withstand voltage switching element 13-2.
Since the voltage between terminals 3-1 can be maintained at a level lower than the breakdown voltage (applied voltage immediately before the leakage current increases), the applied voltage load on the first high withstand voltage switching element 13-1 can be reduced. In addition to the above, the loss caused by the leakage current and the applied high voltage (E + VCT) can be suppressed.

【0044】前述の各実施例においては、第1電力用ス
イッチング素子1の動作状態の検知要因が1つまたは2
つであって、上アーム側状態検出装置12−1から得ら
れる状態検出信号S1 、S2 も1つまたは2つである場
合について説明しているが、前記各例においては、前記
動作状態の検知要因は前述の数に限られるものではな
く、3つあるいはそれ以上の数にすることもできる。た
だし、前記動作状態の検知要因が3つあるいはそれ以上
の数になれば、その数の増加に対応して状態検出信号S
1 、S2 の数も増加し、同時に、降圧レベルシフト回路
4内の直列回路の数も増加させる必要があることは勿論
である。
In each of the above-described embodiments, the detection factor of the operation state of the first power switching element 1 is one or two.
And the state detection signals S 1 and S 2 obtained from the upper arm side state detection device 12-1 are also one or two, but in each of the above examples, the operation state Is not limited to the number described above, but may be three or more. However, if the number of the detection factors of the operation state becomes three or more, the state detection signal S corresponds to the increase in the number.
Needless to say, it is necessary to increase the number of 1 and S 2 , and at the same time, increase the number of series circuits in the step-down level shift circuit 4.

【0045】また、前述の各実施例においては、第1及
び第2電力用スイッチング素子1、2にIGBTを用い
る例について説明したが、前記各例においては、第1及
び第2電力用スイッチング素子1、2はIGBTの使用
に限られるものではなく、他の種類の電力用スイッチン
グ素子を用いることもできる。
In each of the embodiments described above, the example in which the IGBT is used for the first and second power switching elements 1 and 2 has been described. In each of the embodiments, the first and second power switching elements are used. 1 and 2 are not limited to the use of IGBTs, and other types of power switching elements can be used.

【0046】さらに、前述の各実施例においては、第1
及び第3高耐圧スイッチング素子13−1、14−1に
Pチャネル型高耐圧MOSFETを、第2及び第4高耐
圧スイッチング素子13−2、14−2にNチャネル型
高耐圧MOSFETを用いる例について説明したが、前
記各例においては、前記各高耐圧スイッチング素子13
−1、13−2、14−1、14−2も前記MOSFE
Tの使用に限られるものではなく、他の種類の高耐圧ス
イッチング素子を用いることもできる。
Further, in each of the above embodiments, the first
An example in which P-channel high-voltage MOSFETs are used for the third and third high-voltage switching elements 13-1 and 14-1, and N-channel high-voltage MOSFETs are used for the second and fourth high-voltage switching elements 13-2 and 14-2. As described above, in each of the above examples, each of the high withstand voltage switching elements 13
-1, 13-2, 14-1, and 14-2 are also the MOSFE
The invention is not limited to the use of T, and other types of high breakdown voltage switching elements can be used.

【0047】また、前述の各実施例は、いずれも、単相
インバータ装置に用いられる降圧レベルシフト回路の構
成を示したものであるが、これを多相インバータ装置に
適用する場合には各相毎に前記降圧レベルシフト回路と
同様の降圧レベルシフト回路を設ければ、同様に対応さ
せることができる。
In each of the above embodiments, the structure of the step-down level shift circuit used in the single-phase inverter device is shown. If a step-down level shift circuit similar to the step-down level shift circuit is provided for each case, the same can be achieved.

【0048】ところで、多相インバ−タ装置において、
その各相毎に降圧レベルシフト回路を設けるようにする
と、インバータ装置の構成が複雑になるだけでなく、使
用される部品点数も多くなり、多相インバ−タ装置に適
した降圧レベルシフト回路が求められるところである。
By the way, in the multi-phase inverter device,
Providing a step-down level shift circuit for each phase not only complicates the configuration of the inverter device, but also increases the number of components used, so that a step-down level shift circuit suitable for a multi-phase inverter device can be provided. That is where it is sought.

【0049】図4は、本発明に係わるインバータ装置の
第3の実施例を示す構成図であって、A、B両相からな
る2相インバ−タ装置に適した降圧レベルシフト回路を
有するものである。
FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the inverter device according to the present invention, which has a step-down level shift circuit suitable for a two-phase inverter device having both A and B phases. It is.

【0050】図4において、1Aは第1電力用スイッチ
ング素子、2Aは第2電力用スイッチング素子、3Aは
昇圧レベルシフト回路、8Aは出力端子、9−1Aは上
アーム側電源、9−2Aは下アーム側電源、10−1
A、10−2Aは第1電力用スイッチング素子1Aの駆
動スイッチ、10−3A、10−4Aは第2電力用スイ
ッチング素子2Aの駆動スイッチ、11−1Aは上アー
ム側駆動装置、11−2Aは下アーム側駆動装置、12
−1Aは上アーム側状態検出装置、26−1Aは上アー
ム側電源9−1Aの+あるいは正側ライン、26−2A
は上アーム側電源9−1Aの−あるいは負側ライン、2
6−3Aは下アーム側電源9−2Aの+あるいは正側ラ
イン、28−1Aは上アーム側還流ダイオード、28−
2Aは下アーム側還流ダイオード、35−1A、35−
2Aは制御スイッチ素子であり、前記各構成要素はA相
側の回路の構成要素を示している。
In FIG. 4, 1A is a first power switching element, 2A is a second power switching element, 3A is a boost level shift circuit, 8A is an output terminal, 9-1A is an upper arm side power supply, and 9-2A is Lower arm side power supply, 10-1
A, 10-2A is a drive switch of the first power switching element 1A, 10-3A, 10-4A is a drive switch of the second power switching element 2A, 11-1A is an upper arm side driving device, and 11-2A is Lower arm side drive device, 12
-1A is the upper arm side state detection device, 26-1A is the + or positive line of the upper arm side power supply 9-1A, 26-2A
Is the-or negative line of the upper arm side power supply 9-1A, 2
6-3A is a positive or positive line of the lower arm side power supply 9-2A, 28-1A is an upper arm side reflux diode, 28-A
2A is a lower arm side reflux diode, 35-1A, 35-
Reference numeral 2A denotes a control switch element, and each of the constituent elements indicates a constituent element of a circuit on the A-phase side.

【0051】また、1Bは第1電力用スイッチング素
子、2Bは第2電力用スイッチング素子、3Bは昇圧レ
ベルシフト回路、8Bは出力端子、9−1Bは上アーム
側電源、9−2Bは下アーム側電源、10−1B、10
−2Bは第1電力用スイッチング素子1Bの駆動スイッ
チ、10−3B、10−4Bは第2電力用スイッチング
素子2Bの駆動スイッチ、11−1Bは上アーム側駆動
装置、11−2Bは下アーム側駆動装置、12−1Bは
上アーム側状態検出装置、26−1Bは上アーム側電源
9−1Bの+あるいは正側ライン、26−2Bは上アー
ム側電源9−1Bの−あるいは負側ライン、26−3B
は下アーム側電源9−2Bの+あるいは正側ライン、2
8−1Bは上アーム側還流ダイオード、28−2Bは下
アーム側還流ダイオード、35−1B、35−2Bは制
御スイッチ素子であり、前記各構成要素はB相側の回路
の構成要素を示している。
1B is a first power switching element, 2B is a second power switching element, 3B is a boost level shift circuit, 8B is an output terminal, 9-1B is an upper arm side power supply, and 9-2B is a lower arm. Side power supply, 10-1B, 10
-2B is a drive switch of the first power switching element 1B, 10-3B, 10-4B is a drive switch of the second power switching element 2B, 11-1B is an upper arm side driving device, and 11-2B is a lower arm side. A driving device, 12-1B is an upper arm state detection device, 26-1B is a + or positive line of the upper arm power supply 9-1B, 26-2B is a-or negative line of the upper arm power supply 9-1B, 26-3B
Is the + or positive line of the lower arm side power supply 9-2B, 2
8-1B is an upper arm side freewheeling diode, 28-2B is a lower arm side freewheeling diode, 35-1B and 35-2B are control switch elements, and each of the above components is a component of a B-phase circuit. I have.

【0052】さらに、27は主電源、34は降圧レベル
シフト回路4の動作電源、36−1、36−2、36−
3、36−4は補助スイッチ素子、37−1、37−2
はインバータ回路、38−1、38−2、38−3、3
8−4は抵抗、39−1、39−2はスイッチング素
子、40は電源34の+側ライン、41−1は主電源2
7の高圧側ライン兼電源34の−側ライン、41−2は
主電源27の低圧側ラインであり、これら構成要素はA
相側回路及びB相側回路に共通のものである。この他
に、図1及び図2に示す構成要素と同じ構成要素には同
じ符号を付けている。
Further, 27 is a main power supply, 34 is an operation power supply of the step-down level shift circuit 4, 36-1, 36-2, 36-
Reference numerals 3 and 36-4 denote auxiliary switch elements, and 37-1 and 37-2.
Are inverter circuits, 38-1, 38-2, 38-3, 3
8-4 is a resistor, 39-1 and 39-2 are switching elements, 40 is a + side line of the power supply 34, and 41-1 is a main power supply 2
7 is a negative line of the high voltage side line and power supply 34, and 41-2 is a low voltage side line of the main power supply 27.
It is common to the phase side circuit and the B phase side circuit. In addition, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

【0053】そして、降圧レベルシフト回路4は、電源
34の+側ライン40と主電源27の低圧側ライン41
−2間に、第1高耐圧スイッチング素子13−1、第2
高耐圧スイッチング素子13−2、出力抵抗18の直列
接続からなる1つの直列回路と、第3高耐圧スイッチン
グ素子14−1、第4高耐圧スイッチング素子14−
2、出力抵抗19の直列接続からなるもう1つの直列回
路とが配置され、Pチャネル型MOSFETからなる第
1及び第3高耐圧スイッチング素子13−1、14−1
には同じくPチャネル型MOSFETからなるスイッチ
ング素子39−1、39−2がそれぞれ電流ミラー接続
されている。電源34の+側ライン40と−側ライン4
1−1間には、補助スイッチ素子36−1、36−2か
らなる直列回路と、補助スイッチ素子36−3、36−
4からなる直列回路とが接続され、補助スイッチ素子3
6−1、36−2の接続点は両スイッチング素子13−
1、39−1のゲートに、補助スイッチ素子36−3、
36−4の接続点は両スイッチング素子14−1、39
−2のゲートに接続されている。これら補助スイッチ素
子36−1乃至36−4はインバータ回路37−1、3
7−2の出力によりオン/オフ制御されるように構成さ
れ、インバータ回路37−1、37−2の入力はそれぞ
れ制御スイッチ素子35−1A、35−1B、35−2
A、35−2Bに接続されている。第2及び第4高耐圧
スイッチング素子13−2、14−2のゲート電極には
制御装置5からのサンプリング信号S4 が供給され、第
2高耐圧スイッチング素子13−2と出力抵抗18との
接続点、及び、第4高耐圧スイッチング素子14−2と
出力抵抗19との接続点は制御装置5の入力に接続され
る。
The step-down level shift circuit 4 includes a + side line 40 of the power supply 34 and a low voltage side line 41 of the main power supply 27.
-2, the first high withstand voltage switching element 13-1, the second
One series circuit composed of a series connection of the high withstand voltage switching element 13-2 and the output resistor 18, a third high withstand voltage switching element 14-1, and a fourth high withstand voltage switching element 14-
2. Another series circuit comprising a series connection of the output resistor 19 is arranged, and the first and third high withstand voltage switching elements 13-1 and 14-1 comprising P-channel MOSFETs
, Switching elements 39-1 and 39-2 each formed of a P-channel MOSFET are also current mirror-connected. + Side line 40 and − side line 4 of power supply 34
1-1, a series circuit including the auxiliary switch elements 36-1 and 36-2 and the auxiliary switch elements 36-3 and 36-
4 is connected to the auxiliary switching element 3
6-1 and 36-2 are connected to both switching elements 13-.
Auxiliary switch element 36-3,
The connection point of 36-4 is connected to both switching elements 14-1, 39.
-2 gate. These auxiliary switch elements 36-1 to 36-4 are connected to the inverter circuits 37-1, 3-3.
It is configured to be turned on / off by the output of 7-2, and the inputs of the inverter circuits 37-1 and 37-2 are controlled switch elements 35-1A, 35-1B and 35-2, respectively.
A, 35-2B. The gate electrode of the second and fourth high-voltage switching devices 13-2,14-2 sampled signal S 4 is supplied from the control unit 5, connected to the output resistor 18 and the second high withstand voltage switching element 13-2 A point and a connection point between the fourth high withstand voltage switching element 14-2 and the output resistor 19 are connected to the input of the control device 5.

【0054】また、降圧レベルシフト回路4を除いた回
路部分の構成は、A相側回路及びB相側回路の双方と
も、前述の第1及び第2の実施例の構成と同じである。
The configuration of the circuit portion excluding the step-down level shift circuit 4 is the same in both the A-phase circuit and the B-phase circuit as in the first and second embodiments.

【0055】ここで、本実施例の動作について説明する
が、降圧レベルシフト回路4に関連する動作以外の動
作、即ち、制御装置5の制御により、A相側回路の第1
及び第2電力用スイッチング素子1A、2A及びB相側
回路の第1及び第2電力用スイッチング素子1B、2B
を選択的にスイッチングオンまたはスイッチングオフさ
せ、負荷インダクタ33に駆動電流を供給させる動作
は、既に述べたところの第1または第2の実施例の動作
と殆んど同じであるので、前記動作についての重複説明
は省略する。
Here, the operation of the present embodiment will be described. The operation other than the operation related to the step-down level shift circuit 4, that is, the first operation of the A-phase side circuit is controlled by the control device 5.
And second power switching elements 1A, 2A and first and second power switching elements 1B, 2B of phase B side circuit
Is selectively switched on or off, and the operation of supplying the drive current to the load inductor 33 is almost the same as the operation of the above-described first or second embodiment. Is omitted.

【0056】次に、本実施例の降圧レベルシフト回路4
に関連する動作について説明する。
Next, the step-down level shift circuit 4 of the present embodiment
The operation related to will be described.

【0057】A相側回路及びB相側回路にそれぞれ設け
られた上アーム側状態検出装置11−1A、11−1B
は、第1または第2の実施例と同様に、第1電力用スイ
ッチング素子1A、1Bの動作状態における複数の検出
要因、例えば、過電流状態、ゲート電圧不足状態、高温
度状態等の異常を各別に検出する機能を有するもので、
両上アーム側状態検出装置11−1A、11−1Bはい
ずれかの検出要因における異常値を検出すると、その検
出要因毎に状態検出信号S1 、S2 を発生し、これら状
態検出信号S1 、S2 をA相側回路及びB相側回路に共
通の降圧レベルシフト回路4に供給する。本実施例にお
いて、A相側回路及びB相側回路に共通の降圧レベルシ
フト回路4を設けている理由は、A相側の第1電力用ス
イッチング素子1A及びB相側の第1電力用スイッチン
グ素子1Bが同時に異常動作状態になる可能性は非常に
低いことによるためである。このように、多相インバー
タ装置において、各相に共通の降圧レベルシフト回路4
を設けるようにすれば、インバータ装置の回路構成が簡
単になり、低コスト化が図れるようになる。
Upper arm side state detectors 11-1A and 11-1B provided in the A-phase side circuit and the B-phase side circuit, respectively.
In the same manner as in the first or second embodiment, a plurality of detection factors in the operation state of the first power switching elements 1A and 1B, for example, abnormalities such as an overcurrent state, a gate voltage shortage state, and a high temperature state are detected. It has a function to detect each,
When the upper arm side state detectors 11-1A and 11-1B detect an abnormal value in any of the detection factors, they generate state detection signals S 1 and S 2 for each of the detection factors, and these state detection signals S 1 , and supplies a common step-down level shift circuit 4 to S 2 to the a-phase side circuit and the B-phase side circuit. In this embodiment, the reason why the common step-down level shift circuit 4 is provided for the A-phase side circuit and the B-phase side circuit is that the A-phase side first power switching element 1A and the B-phase side first power switching element This is because the possibility that the element 1B enters the abnormal operation state at the same time is extremely low. Thus, in the multi-phase inverter device, the step-down level shift circuit 4 common to each phase
Is provided, the circuit configuration of the inverter device is simplified, and the cost can be reduced.

【0058】いま、A相側の上アーム側状態検出装置1
1−1Aが第1電力用スイッチング素子1Aの異常動作
状態、または、B相側の上アーム側状態検出装置11−
1Bが第1電力用スイッチング素子1Bの異常動作状態
を検出すると、その検出に伴って状態検出信号S1 、S
2 のいずれかがハイレベルからローレベルに変化する。
ここにおいて、例えば、上アーム側状態検出装置11−
1Aの状態検出信号S1 がローレベルに変化したとすれ
ば、そのローレベルの状態検出信号S1 はA相側の上ア
ーム側駆動装置11−1Aに供給され、それまでオン状
態にあった駆動スイッチ10−1Aをオフ状態に変え、
第1電力用スイッチング素子1Aを直ちにターンオフさ
せる。また、前記ローレベルの状態検出信号S1 は制御
スイッチ素子35−1Aにも供給され、それをターンオ
ンさせる。制御スイッチ素子35−1Aがターンオンす
ると、インバータ回路37−1の入力はローレベル、同
時にインバータ回路37−1の出力はハイレベルになる
ので、それまでオフ状態にあった補助スイッチ素子36
−1、36−2がともにオン状態になり、電流ミラー接
続の第1高耐圧スイッチング素子13−1及びスイッチ
ング素子39−1がともにターンオンする。なお、この
動作時に、第1高耐圧スイッチング素子13−1は定電
流スイッチとして機能する。
Now, the upper arm side state detecting device 1 on the A-phase side
1-1A is an abnormal operation state of the first power switching element 1A, or an upper arm side state detection device 11-B side
1B detects an abnormal operation state of the first power switching element 1B, the state detection signals S 1 , S
Either 2 changes from high level to low level.
Here, for example, the upper arm side state detection device 11-
If the state detection signals S 1 of 1A is changed to the low level, the state detection signals S 1 of the low level is supplied to the arm drive unit 11-1A on the A-phase side, were it to the on state Change the drive switch 10-1A to the off state,
The first power switching element 1A is immediately turned off. The state detection signals S 1 of the low level is also supplied to the control switch elements 35-1a, turning it. When the control switch element 35-1A is turned on, the input of the inverter circuit 37-1 goes low and the output of the inverter circuit 37-1 goes high at the same time.
-1 and 36-2 are both turned on, and the first high-voltage switching element 13-1 and the switching element 39-1 connected to the current mirror are both turned on. During this operation, the first high withstand voltage switching element 13-1 functions as a constant current switch.

【0059】また、このとき、第2高耐圧スイッチング
素子13−2のゲート電極には、制御装置5からサンプ
リング信号S4 が供給され、第2高耐圧スイッチング素
子13−2は周期的にオン/オフ状態になるので、第2
高耐圧スイッチング素子13−2のオン時には、第1高
耐圧スイッチング素子13−1と第2高耐圧スイッチン
グ素子13−2が同時にオン状態になる。このとき、第
1及び第2高耐圧スイッチング素子13−1、13−
2、出力抵抗18からなる直列回路を介して電流が流
れ、出力抵抗18の両端に電圧降下を生じるので、この
電圧降下による検出信号SD1が制御装置5に供給され
る。
[0059] At this time, the gate electrode of the second high-voltage switching element 13-2, a sampling signal S 4 is supplied from the controller 5, a second high-voltage switching element 13-2 periodically turned on / Because it is turned off, the second
When the high breakdown voltage switching element 13-2 is turned on, the first high breakdown voltage switching element 13-1 and the second high breakdown voltage switching element 13-2 are simultaneously turned on. At this time, the first and second high breakdown voltage switching elements 13-1, 13-
2. Since a current flows through a series circuit including the output resistor 18 and a voltage drop occurs at both ends of the output resistor 18, a detection signal S D1 due to the voltage drop is supplied to the control device 5.

【0060】このように、本実施例においても、上アー
ム側状態検出装置11−1Aで得られた状態検出信号S
1 が降圧レベルシフト回路4を介して検出信号SD1とし
て制御装置5に伝達されるもので、この動作は、上アー
ム側状態検出装置11−1Aのもう1つの状態検出信号
2 がローレベルになった場合であっても、または、他
の上アーム側状態検出装置11−1Bに状態検出信号が
得られた場合であっても同様である。
As described above, also in the present embodiment, the state detection signal S obtained by the upper arm side state detection device 11-1A.
1 is transmitted to the control device 5 as the detection signal S D1 via the step-down level shift circuit 4. This operation is performed when another state detection signal S 2 of the upper arm side state detection device 11-1A is set to the low level. The same applies to the case in which the state detection signal is obtained in another upper arm side state detection device 11-1B.

【0061】そして、本実施例においては、インバータ
回路37−1の入力がA相側の制御スイッチ35−1A
とB相側の制御スイッチ35−1Bに接続され、インバ
ータ回路37−2の入力もA相側の制御スイッチ35−
2AとB相側の制御スイッチ35−2Bに接続されてい
るので、A相側の上アーム側状態検出装置11−1Aと
B相側の上アーム側状態検出装置11−1Bの双方にお
いて降圧レベルシフト回路4を共用させることができ
る。また、本実施例においては、第2及び第4高耐圧ス
イッチング素子13−2、14−2がサンプリング信号
4 の印加によって選択的にオン状態になり、それぞれ
第1または第3高耐圧スイッチング素子13−1、14
−1が通流させようとしている電流経路を断続させるよ
うにしているので、第2及び第4高耐圧スイッチング素
子13−2、14−2が常時オン状態にあるものに比べ
れば、消費電力を低減させることができる。さらに、本
実施例においては、前述の第1及び第2の実施例と同様
に、降圧レベルシフト回路4において、第1及び第2高
耐圧スイッチング素子13−1、13−2、並びに、第
3及び第4高耐圧スイッチング素子14−1、14−2
がそれぞれ直列回路を形成しているので、各スイッチン
グ素子13−1、13−2、14−1、14−2に印加
電圧の割合を分担させ、高電圧負担を軽減させることが
できる。
In this embodiment, the input of the inverter circuit 37-1 is connected to the A-phase control switch 35-1A.
And the B-phase control switch 35-1B, and the input of the inverter circuit 37-2 is also connected to the A-phase control switch 35-B.
2A and the phase B side control switch 35-2B, the step-down level in both the phase A upper arm side state detector 11-1A and the phase B upper arm side state detector 11-1B. The shift circuit 4 can be shared. In the present embodiment, the second and fourth high-voltage switching element 13-2,14-2 become selectively turned on by the application of the sampling signal S 4, respectively the first or third high-voltage switching element 13-1, 14
Since the current path through which -1 is to flow is interrupted, the power consumption is lower than that in the case where the second and fourth high withstand voltage switching elements 13-2 and 14-2 are always on. Can be reduced. Further, in the present embodiment, similarly to the above-described first and second embodiments, in the step-down level shift circuit 4, the first and second high withstand voltage switching elements 13-1, 13-2, and the third And fourth high withstand voltage switching elements 14-1 and 14-2
Respectively form a series circuit, so that the switching elements 13-1, 13-2, 14-1, and 14-2 can share the ratio of the applied voltage and reduce the high voltage burden.

【0062】続く、図5は、本発明によるインバータ装
置の第4の実施例を示す構成図であり、本実施例におい
ては、第3の実施例の電源34の代わりに充電装置を用
いているものである。
FIG. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of the inverter device according to the present invention. In this embodiment, a charging device is used instead of the power supply 34 of the third embodiment. Things.

【0063】図5において、42−1A、42−2Aは
ダイオード、43Aは補助キャパシタであり、これらの
構成要素はA相側回路の構成要素を示すものである。ま
た、42−1B、42−2Bはダイオード、43Bは補
助キャパシタであり、これらの構成要素はB相側回路の
構成要素を示すものである。さらに、44は電源用充電
キャパシタ、45は電源用充電キャパシタ44の+ある
いは正側ラインであり、この構成要素はA相側回路及び
B相側回路に共通の構成要素を示すものであり、その
他、図4に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を
付けている。
In FIG. 5, 42-1A and 42-2A are diodes, 43A is an auxiliary capacitor, and these components are those of the A-phase side circuit. Also, 42-1B and 42-2B are diodes, 43B is an auxiliary capacitor, and these components indicate components of the B-phase side circuit. Further, reference numeral 44 denotes a power supply charging capacitor, 45 denotes a positive or positive line of the power supply charging capacitor 44, and these components are components common to the A-phase side circuit and the B-phase side circuit. The same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

【0064】そして、A相側回路において、電源用充電
キャパシタ44の+側ライン45と下アーム側電源9−
2Aの+側ライン26−3Aとの間にはダイオード42
−1A、42−2Aが直列接続され、上アーム側電源9
−1Aの−側ライン26−3Aと前記両ダイオード42
−1A、42−2Aの接続点との間には補助キャパシタ
43Aが接続されている。また、B相側回路において、
電源用充電キャパシタ44の+あるいは負側ライン45
と下アーム側電源9−2Bの+側ライン26−3Bとの
間にはダイオード42−1B、42−2Bが直列接続さ
れ、上アーム側電源9−1Bの−側ライン26−3Bと
前記両ダイオード42−1B、42−2Bの接続点との
間には補助キャパシタ43Bが接続されている。さら
に、A相側回路及びB相側回路に共通のものとして、電
源用充電キャパシタ44の+側ライン45と主電源27
の高圧側ライン41−1の間に電源用充電キャパシタ4
4が接続されている。
In the A-phase side circuit, the + side line 45 of the power supply charging capacitor 44 and the lower arm side power supply 9-
A diode 42 is connected between the + A line 26-3A of 2A.
-1A and 42-2A are connected in series, and the upper arm side power supply 9
-1A-side line 26-3A and both diodes 42
An auxiliary capacitor 43A is connected between the connection points of -1A and 42-2A. In the B-phase side circuit,
+ Or negative line 45 of power supply charging capacitor 44
Diodes 42-1B and 42-2B are connected in series between the lower arm side power supply 9-2B and the + side line 26-3B, and the-side line 26-3B of the upper arm side power supply 9-1B and the both sides are connected. An auxiliary capacitor 43B is connected between the connection point of the diodes 42-1B and 42-2B. Further, as a common circuit between the A-phase side circuit and the B-phase side circuit, the + side line 45 of the power supply charging capacitor 44 and the main power supply 27 are connected.
Power supply charging capacitor 4 between the high voltage side line 41-1
4 are connected.

【0065】本実施例の動作は、電源用充電キャパシタ
44が充電される動作過程を除けば、第3の実施例の動
作とほぼ同じであるので、ここでは電源用充電キャパシ
タ44が充電される動作過程についての説明だけを行な
い、その他の動作についての重複説明は省略する。
The operation of the present embodiment is substantially the same as the operation of the third embodiment except for the operation process in which the power supply charging capacitor 44 is charged. Therefore, the power supply charging capacitor 44 is charged here. Only the operation process will be described, and redundant description of other operations will be omitted.

【0066】まず、A相側回路において、第1電力用ス
イッチング素子1Aと第2電力用スイッチング素子2A
とは互いに相補的にオン/オフ状態にスイッチングされ
るもので、第1電力用スイッチング素子1Aがオン状態
の時に第2電力用スイッチング素子2Aはオフ状態にあ
り、逆に、第2電力用スイッチング素子2Aがオン状態
の時に第1電力用スイッチング素子1Aはオン状態にあ
る。ただし、前記スイッチング動作において、第1電力
用スイッチング素子1Aと第2電力用スイッチング素子
2Aとが同時にオン状態になることは禁止されている
が、第1電力用スイッチング素子1Aと第2電力用スイ
ッチング素子2Aとが同時にオフ状態になることは差し
支えない。また、B相側回路においても、第1電力用ス
イッチング素子1Bと第2電力用スイッチング素子2B
のスイッチング動作は、A相側の第1電力用スイッチン
グ素子1Aと第2電力用スイッチング素子2Aにおける
前記スイッチング動作と全く同様である。
First, in the A-phase side circuit, the first power switching element 1A and the second power switching element 2A
Are switched on / off complementarily to each other. When the first power switching element 1A is in the on state, the second power switching element 2A is in the off state, and conversely, the second power switching element 2A is in the off state. When the element 2A is on, the first power switching element 1A is on. However, in the switching operation, it is prohibited that the first power switching element 1A and the second power switching element 2A are turned on at the same time, but the first power switching element 1A and the second power switching The element 2A and the element 2A may be simultaneously turned off. Also in the B-phase side circuit, the first power switching element 1B and the second power switching element 2B
Is exactly the same as the switching operation of the first power switching element 1A and the second power switching element 2A on the A-phase side.

【0067】このスイッチング動作時に、いま、A相側
回路において、第2電力用スイッチング素子2Aがオン
状態になると、下アーム側電源9−2A、ダイオード4
2−2A、補助キャパシタ43A、第2電力用スイッチ
ング素子2Aからなる閉回路が形成され、補助キャパシ
タ43Aには下アーム側電源9−2Aの電圧Vccが供
給され、図示の極性に充電される。次に、第2電力用ス
イッチング素子2Aがオフ状態になり、第1電力用スイ
ッチング素子1Aがオン状態になると、補助キャパシタ
43A、ダイオ−ド42−1A、電源用充電キャパシタ
44、第1電力用スイッチング素子1Aからなる閉回路
が形成され、補助キャパシタ43Aの充電電荷が電源用
充電キャパシタ44に供給されて図示の極性に充電され
る。
In this switching operation, when the second power switching element 2A is turned on in the A-phase side circuit, the lower arm side power supply 9-2A, the diode 4
A closed circuit including the 2-2A, the auxiliary capacitor 43A, and the second power switching element 2A is formed. The auxiliary capacitor 43A is supplied with the voltage Vcc of the lower arm side power supply 9-2A and charged to the polarity shown in the figure. Next, when the second power switching element 2A is turned off and the first power switching element 1A is turned on, the auxiliary capacitor 43A, the diode 42-1A, the power supply charging capacitor 44, the first power A closed circuit composed of the switching element 1A is formed, and the charge stored in the auxiliary capacitor 43A is supplied to the power supply charging capacitor 44 to be charged to the illustrated polarity.

【0068】一方、B相側回路においても、第2電力用
スイッチング素子2Bがオン状態になると、下アーム側
電源9−2B(図示なし)、ダイオード42−2B、補
助キャパシタ43B、第2電力用スイッチング素子2B
からなる閉回路が形成され、補助キャパシタ43Bには
下アーム側電源9−2Bの電圧Vccが供給され、同様
に図示の極性に充電される。次に、第2電力用スイッチ
ング素子2Bがオフ状態になり、第1電力用スイッチン
グ素子1Bがオン状態になると、補助キャパシタ43
B、ダイオ−ド42−1B、電源用充電キャパシタ4
4、第1電力用スイッチング素子1Bからなる閉回路が
形成され、補助キャパシタ43Bの充電電荷が電源用充
電キャパシタ44に供給され、図示の極性に重ねて充電
される。
On the other hand, also in the B-phase side circuit, when the second power switching element 2B is turned on, the lower arm side power supply 9-2B (not shown), the diode 42-2B, the auxiliary capacitor 43B, the second power supply Switching element 2B
Is formed, and the voltage Vcc of the lower arm side power supply 9-2B is supplied to the auxiliary capacitor 43B, and the auxiliary capacitor 43B is similarly charged to the illustrated polarity. Next, when the second power switching element 2B is turned off and the first power switching element 1B is turned on, the auxiliary capacitor 43 is turned off.
B, diode 42-1B, power supply charging capacitor 4
4. A closed circuit composed of the first power switching element 1B is formed, and the charge stored in the auxiliary capacitor 43B is supplied to the power supply charging capacitor 44 and charged in the illustrated polarity.

【0069】このような充電動作をA相側回路及びB相
側回路において繰返し行なうことにより、電源用充電キ
ャパシタ44には2つの補助キャパシタ43A、43B
の充電電荷がそれぞれ同極性に重ねて供給され、その結
果、電源用充電キャパシタ44の充電電圧は、下アーム
側電源9−2Aの電圧Vccから2つのダイオ−ド42
−1A、42−2Aと2つの電力用スイッチング素子
(IGBT)1A、2Aのオン電圧を差し引いた電圧、
または、下アーム側電源9−2Bの電圧Vccから2つ
のダイオ−ド42−1B、42−2Bと2つの電力用ス
イッチング素子(IGBT)1B、2Bのオン電圧を差
し引いた電圧で平衡されるようになる。
By repeating such a charging operation in the A-phase side circuit and the B-phase side circuit, two auxiliary capacitors 43A and 43B
Are supplied in a superposed manner with the same polarity. As a result, the charging voltage of the power supply charging capacitor 44 is reduced by two diodes 42 from the voltage Vcc of the lower arm side power supply 9-2A.
-1A, 42-2A and the voltage obtained by subtracting the ON voltages of the two power switching elements (IGBT) 1A, 2A,
Alternatively, the voltage is balanced by a voltage obtained by subtracting the on voltages of the two diodes 42-1B and 42-2B and the two power switching elements (IGBT) 1B and 2B from the voltage Vcc of the lower arm side power supply 9-2B. become.

【0070】本実施例は、第3の実施例にものに比べれ
ば、回路構成はやや複雑になるが、独立の電源34を必
要としないために、集積化をする場合に有利である。そ
の他、本実施例の奏する効果は第3の実施例の効果と同
じである。
This embodiment is slightly more complicated in circuit configuration than the third embodiment, but does not require an independent power supply 34, and is therefore advantageous for integration. The other effects of the present embodiment are the same as those of the third embodiment.

【0071】第3及び第4実施例においても、A相側及
びB相側の第1電力用スイッチング素子1A、1Bの動
作状態の検知要因が2つであって、上アーム側状態検出
装置12−1A、12−1Bから得られる状態検出信号
も2つである場合について説明しているが、前記動作状
態の検知要因は前述の数に限られるものではなく、3つ
あるいはそれ以上の数にすることもできる。ただし、こ
の場合も、前記動作状態の検知要因が3つあるいはそれ
以上の数になれば、その数の増加に対応して状態検出信
号の数も増加し、同時に、降圧レベルシフト回路4内の
直列回路等の数も増加させる必要があることはいうまで
もない。
Also in the third and fourth embodiments, there are two factors for detecting the operating state of the first power switching elements 1A and 1B on the A-phase side and the B-phase side. -1A and 12-1B, the number of state detection signals is also two. However, the detection factors of the operation state are not limited to the above-mentioned number, but may be three or more. You can also. However, also in this case, if the number of the detection factors of the operation state becomes three or more, the number of the state detection signals also increases in accordance with the increase of the number, and at the same time, the number of It goes without saying that the number of series circuits and the like also need to be increased.

【0072】また、第3及び第4実施例においては、A
相側及びB相側の第1及び第2電力用スイッチング素子
1A、1B、2A、2BにIGBTを用いる例について
説明したが、前述の例においても、前記第1及び第2電
力用スイッチング素子1A、1B、2A、2BはIGB
Tの使用に限られるものではなく、他の種類の電力用ス
イッチング素子を用いることもできる。
In the third and fourth embodiments, A
Although the example in which the IGBT is used for the first and second power switching elements 1A, 1B, 2A, and 2B on the phase side and the B phase has been described, the first and second power switching elements 1A are also used in the above-described example. , 1B, 2A, 2B are IGB
The use of T is not limited and other types of power switching elements can be used.

【0073】次に、図6は、本発明に係わるインバータ
装置を集積回路化する場合の一例を示す配置構成図であ
って、この例では、U相、V相、W相からなる3相イン
バータ装置が構成され、各相にそれぞれ降圧レベルシフ
ト回路が設けられている。
FIG. 6 is a layout diagram showing an example of an integrated circuit of the inverter device according to the present invention. In this example, a three-phase inverter comprising a U-phase, a V-phase, and a W-phase is shown. An apparatus is configured, and a step-down level shift circuit is provided for each phase.

【0074】図6において、3UはU相側の昇圧レベル
シフト回路、3VはV相側の昇圧レベルシフト回路、3
WはW相側の昇圧レベルシフト回路、4UはU相側の降
圧レベルシフト回路、4VはV相側の降圧レベルシフト
回路、4WはW相側の降圧レベルシフト回路、11−1
UはU相側の上アーム側駆動回路、11−1VはV相側
の上アーム側駆動回路、11−1WはW相側の上アーム
側駆動回路、11−2UはU相側の下アーム側駆動回
路、11−2VはV相側の下アーム側駆動回路、11−
2WはW相側の下アーム側駆動回路、12−1UはU相
側の上アーム側状態検出装置、12−1VはV相側の上
アーム側状態検出装置、12−1WはW相側の上アーム
側状態検出装置、12−2UはU相側の下アーム側状態
検出装置、12−2VはV相側の下アーム側状態検出装
置、12−2WはW相側の下アーム側状態検出装置、4
6は半導体基板、47は絶縁体領域であり、その他、図
4に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付けて
いる。
In FIG. 6, 3U is a U-phase boost level shift circuit, and 3V is a V-phase boost level shift circuit.
W is a step-up level shift circuit on the W-phase side, 4U is a step-down level shift circuit on the U-phase side, 4V is a step-down level shift circuit on the V-phase side, 4W is a step-down level shift circuit on the W-phase side, 11-1.
U is a U-phase upper arm drive circuit, 11-1V is a V-phase upper arm drive circuit, 11-1W is a W-phase upper arm drive circuit, and 11-2U is a U-phase lower arm. Side drive circuit, 11-2V is the V-phase lower arm side drive circuit, 11-V
2W is a lower arm side drive circuit on the W phase side, 12-1U is an upper arm side state detector on the U phase side, 12-1V is an upper arm side state detector on the V phase side, and 12-1W is a W phase side upper side arm detector. Upper arm side state detector, 12-2U is U phase lower arm side state detector, 12-2V is V phase lower arm side state detector, 12-2W is W phase lower arm side state detector Device, 4
Reference numeral 6 denotes a semiconductor substrate, 47 denotes an insulator region, and other components that are the same as those shown in FIG.

【0075】そして、半導体基板46は、各相の昇圧レ
ベルシフト回路3U乃至3Wと降圧レベルシフト回路4
U乃至4Wがそれぞれ絶縁体領域47を介して交互に配
置されている部分と、各相の上アーム側駆動回路11−
1U乃至11−1Wと上アーム側状態検出装置12−1
U乃至12−1Wとの組合せがそれぞれ絶縁体領域47
を介して交互に配置されている部分と、各相の下アーム
側駆動回路11−2U乃至11−2Wと下アーム側状態
検出装置12−2U乃至12−2Wとの組合せがそれぞ
れ絶縁体領域47を介して交互に配置されている部分
と、各相に共通の制御回路5が配置されている部分とか
らなっており、これら各部分は半導体基板46上におい
て絶縁体領域47により互いに分離されたモノリシック
パワー集積回路(IC)として形成されている。
The semiconductor substrate 46 includes the boost level shift circuits 3U to 3W and the step-down level shift circuits 4 of each phase.
U to 4W are alternately arranged via the insulator region 47, and the upper arm side drive circuit 11-
1U to 11-1W and upper arm side state detector 12-1
The combination with U to 12-1W is the insulator region 47, respectively.
And the combination of the lower arm side drive circuits 11-2U to 11-2W of each phase and the lower arm side state detectors 12-2U to 12-2W are respectively provided in the insulator regions 47. , And a portion where a common control circuit 5 is arranged for each phase. These portions are separated from each other by an insulator region 47 on the semiconductor substrate 46. It is formed as a monolithic power integrated circuit (IC).

【0076】前記構成において、各降圧レベルシフト回
路4U乃至4Wは、主として半導体素子からなるスイッ
チング素子によって構成されているので、各相の上アー
ム側駆動回路11−1U乃至11−1W及び下アーム側
駆動回路11−2U乃至11−2W、各相の昇圧レベル
シフト回路3U乃至3W、制御回路5等とともに1つの
半導体基板46上に集積回路の形で構成することが可能
になる。
In the above configuration, each of the step-down level shift circuits 4U to 4W is mainly constituted by a switching element composed of a semiconductor element, so that the upper arm side drive circuits 11-1U to 11-1W of each phase and the lower arm side With the drive circuits 11-2U to 11-2W, the boosting level shift circuits 3U to 3W for each phase, the control circuit 5, and the like, it becomes possible to form an integrated circuit on one semiconductor substrate 46.

【0077】また、図7は、図6に示す配置構成図にお
ける各部分の境界領域の一部を示す断面構成図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a part of a boundary region of each part in the arrangement diagram shown in FIG.

【0078】図7において、48−1は1つの部分49
−1に形成されている1つの半導体素子、48−2は他
の1つの部分49−2に形成されている別の1つの半導
体素子であって、その他、図6に示す構成要素と同じ構
成要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 7, 48-1 is one part 49.
-1 is one semiconductor element, and 48-2 is another one semiconductor element formed in another part 49-2, and is otherwise the same as the constituent elements shown in FIG. Elements have the same reference numerals.

【0079】そして、1つの部分49−1と他の1つの
部分49−2とは、誘電体領域47によって島状に分離
されており、前記1つの部分49−1に半導体素子48
−1が、前記他の1つの部分49−2に半導体素子48
−2が形成されている。
One portion 49-1 and another portion 49-2 are separated in an island shape by a dielectric region 47, and the semiconductor device 48 is connected to the one portion 49-1.
-1 is the semiconductor element 48 in the other portion 49-2.
-2 is formed.

【0080】一般的にいえば、半導体基板46内に、誘
電体領域47により分離された島状の部分49−1、4
9−2を設けることは既に知られていることであるが、
本例においては、この既知の手段を用いて、高耐圧特性
を有しかつ浮動電位状態で動作する回路を集積回路する
ようにしたものである。具体的に、本例の場合には、前
述の降圧レベルシフト回路4U乃至4Wを、状態検出信
号を発生する状態検出回路12−1U乃至12−1Wや
前記状態検出信号の伝達先になる制御回路5とともに集
積回路化しているので、前記各回路内に形成された各素
子の寄生静電容量を減少させ、状態検出信号を伝達する
際の遅延時間を大幅に減少させることができるという利
点がある。
Generally speaking, island-shaped portions 49-1, 4-4 separated by a dielectric region 47 are formed in a semiconductor substrate 46.
Although it is already known to provide 9-2,
In this example, a circuit having a high withstand voltage characteristic and operating in a floating potential state is integrated by using this known means. Specifically, in the case of this example, the above-mentioned step-down level shift circuits 4U to 4W are replaced by state detection circuits 12-1U to 12-1W for generating a state detection signal and a control circuit to which the state detection signal is transmitted. 5, the parasitic capacitance of each element formed in each circuit can be reduced, and the delay time for transmitting the state detection signal can be greatly reduced. .

【0081】続く、図8は、図6に図示されたモノリシ
ックパワーICを用いてなる3相インバ−タ装置を示す
概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a three-phase inverter device using the monolithic power IC shown in FIG.

【0082】図8において、50はモノリシックパワー
IC、51はマイコン、52U、52V、52Wは電流
検出装置であり、その他、図5に示す構成要素と同じ構
成要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 8, reference numeral 50 denotes a monolithic power IC, reference numeral 51 denotes a microcomputer, reference numerals 52U, 52V, and 52W denote current detection devices, and other components which are the same as those shown in FIG.

【0083】そして、モノリシックパワーIC50は、
各相の昇圧レベルシフト回路3U乃至3Wと、降圧レベ
ルシフト回路4U乃至4Wと、各相の上アーム側駆動回
路11−1U乃至11−1Wと、各相の下アーム側駆動
回路11−2U乃至11−2Wと、各相の上アーム側状
態検出装置12−1U乃至12−1Wと、各相の下アー
ム側状態検出装置12−2U乃至12−2Wと、各相に
共通の制御回路5とを含んでおり、各種の接続端子を介
して外付けのマイコン51に結合されている。この場
合、電流検出装置52U、52V、52Wは、それぞれ
図6における状態検出回路12−1U、12−1V、1
2−1Wに対応した構成のものである。
Then, the monolithic power IC 50 is
Step-up level shift circuits 3U to 3W of each phase, step-down level shift circuits 4U to 4W, upper arm side drive circuits 11-1U to 11-1W of each phase, and lower arm side drive circuits 11-2U to 11-2U of each phase 11-2W, upper-arm state detectors 12-1U to 12-1W for each phase, lower-arm state detectors 12-2U to 12-2W for each phase, and a control circuit 5 common to each phase. And is connected to an external microcomputer 51 via various connection terminals. In this case, the current detection devices 52U, 52V, and 52W correspond to the state detection circuits 12-1U, 12-1V, 1
It has a configuration corresponding to 2-1W.

【0084】前記構成において、インバ−タ装置の各相
の出力電流は、電流検出装置48U、48V、48Wに
おいて検出され、その検出出力はマイコン51に供給さ
れる。次いで、マイコン51は、前記検出出力に応じた
制御信号をモノリシックパワーIC50に供給し、モノ
リシックパワーIC50は前記制御信号に対応して各ア
−ムにおけるインバータ装置の運転モ−ドの設定を行な
うものである。
In the above configuration, the output current of each phase of the inverter device is detected by the current detecting devices 48U, 48V, 48W, and the detected output is supplied to the microcomputer 51. Next, the microcomputer 51 supplies a control signal corresponding to the detection output to the monolithic power IC 50, and the monolithic power IC 50 sets the operation mode of the inverter device in each arm in accordance with the control signal. It is.

【0085】次に、図9は、図8の3相インバ−タ装置
において、モノリシックパワーICがその運転モ−ドを
設定変更する場合の動作順序を示す系統図であり、図9
においては図6及び図8に示す構成要素と同じ構成要素
には同じ符号を付けている。そして、各相の降圧レベル
シフト回路4U、4V、4Wは、前述の第1の実施例に
おいて説明したように、各相毎に2つの状態検出信号S
1 、S2 を受け、それに対応して2つの検出信号SD1
D2を制御装置5に伝達するものである。
Next, FIG. 9 is a system diagram showing an operation sequence when the operation mode of the monolithic power IC is changed in the three-phase inverter device of FIG.
In FIG. 7, the same components as those shown in FIGS. 6 and 8 are denoted by the same reference numerals. Then, the step-down level shift circuits 4U, 4V, and 4W of each phase provide two state detection signals S for each phase as described in the first embodiment.
1 , S 2 and correspondingly two detection signals S D1 ,
S D2 is transmitted to the control device 5.

【0086】前記構成において、降圧レベルシフト回路
4U、4V、4Wにおける各相の回路、例えば、降圧レ
ベルシフト回路4Uについては、2つの検出された状態
の組合せとして、全体で4つの動作状態を制御装置5に
伝達することができる。即ち、検出信号SD1がハイレ
ベルで、検出信号SD2がローレベルの場合、検出信号
D1がローレベルで、検出信号SD2がハイレベルの場
合、検出信号SD1、SD2がハイレベルの場合、検出
信号SD1、SD2がローレベルの場合である。これらの場
合において、の場合は動作の異常がない状態を示して
いるので、残りの乃至の場合に、3つの検出要因
(第1電力用スイッチング素子1Uの動作異常の要因、
例えば、過電流状態、ゲート駆動電圧不足状態、高温度
状態等)を振り分ければ、それらの検出要因を各別に検
出することができるようになる。
In the above configuration, for each phase circuit in the step-down level shift circuits 4U, 4V and 4W, for example, the step-down level shift circuit 4U controls four operating states as a combination of two detected states. It can be transmitted to the device 5. That is, when the detection signal S D1 is at a high level and the detection signal S D2 is at a low level, the detection signal S D1 is at a low level, and when the detection signal S D2 is at a high level, the detection signals S D1 and S D2 are at a high level. Is the case where the detection signals S D1 and S D2 are at the low level. In these cases, the case of indicates that there is no abnormal operation, so in the remaining cases, three detection factors (the cause of the abnormal operation of the first power switching element 1U,
For example, if an overcurrent state, a gate drive voltage shortage state, a high temperature state, and the like are sorted, the detection factors can be detected individually.

【0087】まず、制御回路5は、降圧レベルシフト回
路4Uから伝達される前記検出信号SD1、SD2のレベル
状態を基にして、前記4つの場合乃至のいずれであ
るかを調べて前記3つの検出要因のどれに該当するかの
識別を行ない、前記検出要因の識別を行なった後は、以
下に述べるように、2つの系統のいずれかの処理が行な
われる。
First, the control circuit 5 checks which one of the above four cases or not based on the level state of the detection signals S D1 and S D2 transmitted from the step-down level shift circuit 4U. After identifying which of the three detection factors corresponds, and after identifying the detection factors, one of the two systems is processed as described below.

【0088】前記系統の1つの処理は、動作異常が発生
したア−ムあるいは他のア−ムに対して、発生した動作
異常の内容に応じた休止期間を設定することである。例
えば、この休止期間において、識別した検出要因が過電
流状態であった場合には、動作異常が発生したア−ムの
みをオフ状態にし、他のア−ムは外付けのマイコン51
から指令された運転モ−ドに従い動作させるようにす
る。一方、検出要因が高温度状態であった場合には、全
てのア−ムをオフ状態にし、前記休止期間中はそのオフ
状態を継続させる等の処理を行なう。
One process of the above system is to set a pause period for an arm in which an operation abnormality has occurred or another arm in accordance with the content of the operation abnormality that has occurred. For example, if the identified detection factor is an overcurrent state during the suspension period, only the arm in which the operation abnormality has occurred is turned off, and the other arms are connected to the external microcomputer 51.
The operation is performed according to the operation mode instructed from. On the other hand, if the detection factor is a high temperature state, all the arms are turned off and the off state is continued during the pause period.

【0089】前記系統の他の処理は、識別した検出要因
に対応して、マイコン51が識別できるような検出要因
識別信号に変換し、それをマイコン51に伝達すること
である。この場合、マイコン51が識別できる検出要因
識別信号としては、種々の種類のものがあるが、その中
でマイコン51の入力ポ−トが1つで足りる種類のもの
としては、検出要因に対応して検出要因識別信号のパル
ス幅を変更したもの、または、検出要因識別信号のパル
ス数を変更したものである。
The other processing of the system is to convert the signal into a detection factor identification signal that can be identified by the microcomputer 51 in accordance with the identified detection factor, and to transmit the signal to the microcomputer 51. In this case, there are various types of detection factor identification signals that can be identified by the microcomputer 51, and among the types of signals that require only one input port of the microcomputer 51, the detection factor identification signal corresponds to the detection factor. In this case, the pulse width of the detection factor identification signal is changed, or the number of pulses of the detection factor identification signal is changed.

【0090】図10は、検出要因と検出要因識別信号と
の関係の一例を示す信号波形図であり、(a)はパルス
幅を変更させたもの、(b)はパルス数を変更させたも
のである。
FIGS. 10A and 10B are signal waveform diagrams showing an example of the relationship between the detection factor and the detection factor identification signal. FIG. 10A is a diagram in which the pulse width is changed, and FIG. 10B is a diagram in which the number of pulses is changed. It is.

【0091】即ち、図10(a)に示すように、検出要
因が過電流状態であるときにはクロック信号の周期に等
しい幅、検出要因が高温度状態であるときにはクロック
信号の周期の2倍の幅、検出要因がゲート駆動電圧不足
状態であるときにはクロック信号の周期の3倍の幅を有
する検出要因識別信号を発生させるようにするか、また
は、図10(b)に示すように、検出要因が過電流状態
であるときにはクロック信号に等しい1つのパルス、検
出要因が高温度状態であるときにはクロック信号に等し
い2つのパルス、検出要因がゲート駆動電圧不足状態で
あるときにはクロック信号に等しい4つのパルスの検出
要因識別信号を発生させるもので、これら検出要因識別
信号が供給された場合に、マイコン51は内部のカウン
タを用いて前記検出要因識別信号の違いを判断し、もっ
て、前記検出要因の識別を簡単に行なうようにしてい
る。
That is, as shown in FIG. 10A, when the detection factor is in the overcurrent state, the width is equal to the cycle of the clock signal, and when the detection factor is in the high temperature state, the width is twice the cycle of the clock signal. When the detection factor is a gate drive voltage shortage state, a detection factor identification signal having a width three times as long as the cycle of the clock signal is generated, or as shown in FIG. One pulse equal to the clock signal when in the overcurrent state, two pulses equal to the clock signal when the detection factor is in the high temperature state, and four pulses equal to the clock signal when the detection factor is in the gate drive voltage shortage state. The microcomputer 51 generates a detection factor identification signal. When the detection factor identification signal is supplied, the microcomputer 51 uses an internal counter to perform the detection. Determining the difference in factors identification signal with, so that easily perform identification of the detected factors.

【0092】次いで、マイコン51は、前記検出要因識
別信号の識別によって、休止期間後のインバータ装置の
運転モ−ドを前記検出要因に見合うように設定する。こ
の場合、前述のように、前記検出要因に応じて休止期間
中の運転状況は異なった状態にあるもので、例えば、全
ア−ムがオフ状態を維持する状態であれば、負荷となる
モ−タ33はフリ−ランの状態で回転を続けている。そ
して、休止期間が終了した場合、モ−タ33の運転を継
続させるか、あるいは一度モ−タ33を停止させた後再
起動させるかの選択を行なう必要があるが、マイコン5
1は、前記選択を行なう際に、発生した検出要因の内容
または休止期間の長さ等を考慮して、適切な運転モ−ド
に従って動作を再開させるようにしている。
Next, the microcomputer 51 sets the operation mode of the inverter device after the suspension period according to the detection factor by identifying the detection factor identification signal. In this case, as described above, the operation state during the suspension period is different depending on the detection factor. For example, if all the arms are in the off state, the load becomes the load. The motor 33 continues to rotate in a free running state. When the suspension period ends, it is necessary to select whether to continue the operation of the motor 33 or to stop and restart the motor 33 once.
When the selection is made, the operation is restarted in accordance with an appropriate operation mode in consideration of the content of the detected detection factor or the length of the suspension period.

【0093】ところで、インバータ装置に発生した動作
異常を検出し、その検出に対応した検出信号を外付けの
マイコンに伝達させることにより、前記マイコンにおい
てインバータ装置の動作を停止させたりあるいは運転を
継続させる等の判断を行なう制御手段は既知であり、こ
の既知の制御手段においては、インバータ装置に関する
制御の全てを前記マイコンにおいて行なっている。
By detecting an operation abnormality occurring in the inverter device and transmitting a detection signal corresponding to the detection to an external microcomputer, the microcomputer stops or operates the inverter device. The control means for making such a determination is known, and in this known control means, all of the control relating to the inverter device is performed by the microcomputer.

【0094】これに対して、本実施例によるインバータ
装置は、インバータ装置に内蔵されている制御装置5に
おいて、発生した動作異常の内容に対応した休止期間の
設定等の処理を独自に行なっている、即ち、動作異常時
における処理等はインバータ装置側においてローカルに
処理するようにしている。
On the other hand, in the inverter device according to the present embodiment, the control device 5 built in the inverter device independently performs processing such as setting of a suspension period corresponding to the content of the generated operation abnormality. That is, the processing at the time of an abnormal operation is performed locally on the inverter device side.

【0095】また、インバータ装置とマイコンとの間
を、フォトカップラを用いて結合する結合手段も既知で
ある。この場合、前記既知の結合手段において、フォト
カップラを用いた目的は、本実施例の場合と同様に、高
電圧回路及び低電圧回路間に信号伝達させること、信号
回路部と高電力部との間を電気的に絶縁することであ
る。ここにおいて、本実施例による昇圧レベルシフト回
路3、降圧レベルシフト回路4を備えたインバータ装置
においては、前記信号伝達だけのときはフォトカップラ
は必要でないが、電気的な絶縁のときにはフォトカップ
ラが必要になる。そこで、もし、本実施例においてフォ
トカップラを設けるとすれば、図9に示された各端子
U、V、W及びマイコン51の端子間、及び、検出要因
識別信号の出力端子及びマイコン51の端子間であっ
て、このような構成の採用により、本実施例は、インバ
ータ装置側の制御装置5において動作異常時の処理を行
ない、動作異常の内容だけを検出要因識別信号としてフ
ォトカップラを通してマイコン51に伝達させるように
している。
[0095] Also, coupling means for coupling between the inverter device and the microcomputer using a photocoupler is known. In this case, the purpose of using the photocoupler in the known coupling means is to transmit a signal between the high-voltage circuit and the low-voltage circuit as in the case of the present embodiment, and to connect the signal circuit unit and the high-power unit. Electrical insulation between them. Here, in the inverter device including the boosting level shift circuit 3 and the step-down level shift circuit 4 according to the present embodiment, a photocoupler is not required for the signal transmission only, but a photocoupler is required for electrical insulation. become. Therefore, if a photocoupler is provided in this embodiment, the terminals U, V, and W shown in FIG. 9 and the terminals of the microcomputer 51, and the output terminal of the detection factor identification signal and the terminal of the microcomputer 51 shown in FIG. According to this embodiment, the control device 5 on the inverter device side performs a process at the time of an abnormal operation and adopts only the content of the abnormal operation as a detection factor identification signal through the photocoupler. To be transmitted.

【0096】一方、フォトカップラは、信号伝達時に遅
延があり、既知の制御手段のように、動作異常時の処理
の全てをマイコン51を介して行なうようにすれば、そ
の処理に要する時間がかかり過ぎることになる。しかる
に、本実施例は、インバータ装置側の制御装置5におい
て動作異常時の処理を行なうようにしているので、動作
異常時の処理に要する時間が軽減される。
On the other hand, the photocoupler has a delay in signal transmission, and if all the processing at the time of an abnormal operation is performed via the microcomputer 51 as in the known control means, it takes a long time for the processing. Will be too long. However, in the present embodiment, since the processing at the time of the abnormal operation is performed in the control device 5 on the inverter device side, the time required for the processing at the time of the abnormal operation is reduced.

【0097】また、本実施例において、制御装置5にお
いて識別した検出要因を、検出要因識別信号としてマイ
コン51に伝達する場合、マイコン51の入力ポートが
1つで足りるような検出要因識別信号を用いれば、使用
されるフォトカップラの個数が低減でき、部品点数の低
減により低コスト化が実現できる。
In this embodiment, when the detection factor identified by the control device 5 is transmitted to the microcomputer 51 as a detection factor identification signal, a detection factor identification signal that requires only one input port of the microcomputer 51 is used. For example, the number of photocouplers used can be reduced, and cost reduction can be realized by reducing the number of parts.

【0098】[0098]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータ装置に設けられた降圧レベルシフト回路4
は、第1及び第2高耐圧スイッチング素子13−1、1
3−2を含む少なくとも1つの直列回路からなってお
り、第1高耐圧スイッチング素子13−1は状態検出手
段12−1の出力信号に応答し、前記直列回路から状態
検出信号SD1を制御手段5に供給させる構成からなって
いる。
As described above, according to the present invention,
Step-down level shift circuit 4 provided in inverter device
Are the first and second high withstand voltage switching elements 13-1, 1
3-2. The first high-voltage switching element 13-1 responds to the output signal of the state detection means 12-1 and controls the state detection signal SD1 from the series circuit. 5 is supplied.

【0099】この場合、前記降圧レベルシフト回路4
は、内部に信号を遅延させるフォトカップラを含まない
ので、状態検出手段12−1の出力信号を遅延なく制御
装置5に伝達できるという効果がある。
In this case, the step-down level shift circuit 4
Does not include a photocoupler for delaying a signal inside, and therefore has an effect that the output signal of the state detecting means 12-1 can be transmitted to the control device 5 without delay.

【0100】また、前記降圧レベルシフト回路4は、高
電圧が第1及び第2高耐圧スイッチング素子13−1、
13−2に分担印加され、この場合に、第1及び第2高
耐圧スイッチング素子13−1、13−2の高耐圧特性
にバラツキがあったとしても、一方のスイッチング素子
の高耐圧特性の低下を他方のスイッチング素子の高耐圧
特性により補うことにより、双方のスイッチング素子の
印加電圧負担を軽減するようにしているので、漏れ電流
の発生を抑え、かつ、印加高電圧によって発生する電力
の損失を抑制できるという効果がある。
The step-down level shift circuit 4 includes a first and a second high withstand voltage switching element 13-1,
13-2. In this case, even if the high withstand voltage characteristics of the first and second high withstand voltage switching elements 13-1 and 13-2 vary, the reduction of the high withstand voltage characteristic of one of the switching elements decreases. Is compensated by the high withstand voltage characteristic of the other switching element, so that the applied voltage burden on both switching elements is reduced, so that the occurrence of leakage current is suppressed and the power loss generated by the applied high voltage is reduced. There is an effect that it can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるインバータ装置の第1の実施例
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an inverter device according to the present invention.

【図2】本発明に係わるインバータ装置の第2の実施例
を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the inverter device according to the present invention.

【図3】第2の実施例の動作を説明するための信号波形
図である。
FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the second embodiment.

【図4】本発明に係わるインバータ装置の第3の実施例
を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the inverter device according to the present invention.

【図5】本発明に係わるインバータ装置の第4の実施例
を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the inverter device according to the present invention.

【図6】本発明に係わるインバータ装置を集積回路で構
成する場合の一例を示す配置構成図である。
FIG. 6 is a layout diagram illustrating an example of a case where an inverter device according to the present invention is configured by an integrated circuit.

【図7】図6の配置構成図における各部分の境界領域の
一部を示す断面構成図である。
7 is a cross-sectional configuration diagram showing a part of a boundary region of each part in the arrangement configuration diagram of FIG. 6;

【図8】図6のモノリシックパワーICを用いてなる3
相インバ−タ装置を示す概略構成図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration 3 using the monolithic power IC of FIG. 6;
It is a schematic block diagram which shows a phase inverter device.

【図9】図8の3相インバ−タ装置において、モノリシ
ックパワーICがその運転モ−ドを設定変更する場合の
動作順序を示す系統図である。
FIG. 9 is a system diagram showing an operation sequence when the monolithic power IC changes its operation mode in the three-phase inverter device of FIG. 8;

【図10】検出要因と検出要因識別信号との関係の一例
を示す信号波形図である。
FIG. 10 is a signal waveform diagram illustrating an example of a relationship between a detection factor and a detection factor identification signal.

【図11】従来のインバータ装置の一例を示すブロック
構成図である。
FIG. 11 is a block diagram showing an example of a conventional inverter device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1(A、B、U) 第1電力用スイッチング素子 2(A、B、U) 第2電力用スイッチング素子 3(A、B、U、V、W) 昇圧レベルシフト回路 4(U、V、W) 降圧レベルシフト回路 5 制御装置 6 主電源の高圧側端子 7 主電源の低圧側端子 8 出力端子 9−1(A、B、U) 上アーム側電源 9−2(A、B、U) 下ア−ム側電源 10−1(A、B)、10−2(A、B)、10−3
(A、B)、10−4(A、B) 駆動スイッチ 11−1(A、B、U、V、W) 上アーム側駆動回路 11−2(A、B、U、V、W) 下アーム側駆動回路 12−1(A、B、U、V、W) 上アーム側状態検出
回路 12−2 (U、V、W) 下アーム側状態検出回路 13−1 第1高耐圧スイッチング素子 13−2 第2高耐圧スイッチング素子 14−1 第3高耐圧スイッチング素子 14−2 第4高耐圧スイッチング素子 15 駆動装置 16、17 過電圧保護用ツェナーダイオード 18、19、24、25、30 出力抵抗 20、21 ゲート回路 22、23、29−1、29−2 スイッチング素子 26−1 上アーム側電源9−1の+あるいは正側ライ
ン 26−2 上アーム側電源9−1の−あるいは負側ライ
ン 26−3 下アーム側電源9−2の+あるいは正側ライ
ン 26−4 下アーム側電源9−2の−あるいは負側ライ
ン 27 主電源 27−1 上アーム側主電源 27−2 下アーム側主電源 28−1(A、B、U) 上アーム側還流ダイオード 28−2(A、B、U) 下アーム側還流ダイオード 29−1、29−2、39−1、39−2 スイッチン
グ素子 31 バイアス抵抗 32 ダイオード 33 モータ巻線等の負荷インダクタ 34 降圧レベルシフト回路4の動作電源 35−1(A、B)、35−2(A、B) 制御スイッ
チ素子 36−1、36−2、36−3、36−4 補助スイッ
チ素子 37−1、37−2 インバータ回路 38−1、38−2、38−3、38−4 抵抗 40 電源34の+あるいは正側ライン 41−1 主電源27の高圧側ライン兼電源34の−あ
るいは負側ライン 41−2 主電源27の低圧側ライン 42−1(A、B)、42−2(A、B) ダイオード 43(A、B) 補助キャパシタ 44 電源用充電キャパシタ 45 電源用充電キャパシタ44のホット側ライン還流
ダイオード 46 半導体基板 47 誘電体領域 48−1、48−2 半導体素子 49−1、49−2 半導体基板46の部分 50 モノリシックパワー集積回路(IC) 51 マイコン 52(U、V、W) 電流検出装置
1 (A, B, U) First power switching element 2 (A, B, U) Second power switching element 3 (A, B, U, V, W) Step-up level shift circuit 4 (U, V, W) Step-down level shift circuit 5 Control device 6 High voltage side terminal of main power supply 7 Low voltage side terminal of main power supply 8 Output terminal 9-1 (A, B, U) Upper arm side power supply 9-2 (A, B, U) Lower arm side power supply 10-1 (A, B), 10-2 (A, B), 10-3
(A, B), 10-4 (A, B) Drive switch 11-1 (A, B, U, V, W) Upper arm side drive circuit 11-2 (A, B, U, V, W) Lower Arm side drive circuit 12-1 (A, B, U, V, W) Upper arm side state detection circuit 12-2 (U, V, W) Lower arm side state detection circuit 13-1 First high withstand voltage switching element 13 -2 Second high voltage switching element 14-1 Third high voltage switching element 14-2 Fourth high voltage switching element 15 Driving device 16, 17 Overvoltage protection Zener diode 18, 19, 24, 25, 30 Output resistance 20, 21 Gate Circuit 22, 23, 29-1, 29-2 Switching Element 26-1 + or Positive Line of Upper Arm Power Supply 9-1 26-2-or Negative Line of Upper Arm Power Supply 9-1 26- 3 Lower arm side + Or positive line of source 9-2 26-4-or negative line of lower arm side power supply 9-2 27 main power supply 27-1 upper arm side main power supply 27-2 lower arm side main power supply 28-1 (A , B, U) Upper arm side reflux diode 28-2 (A, B, U) Lower arm side reflux diode 29-1, 29-2, 39-1, 39-2 Switching element 31 Bias resistor 32 Diode 33 Motor winding Load inductors such as wires 34 Operating power supply for step-down level shift circuit 4 35-1 (A, B), 35-2 (A, B) Control switch elements 36-1, 36-2, 36-3, 36-4 Auxiliary Switch element 37-1, 37-2 Inverter circuit 38-1, 38-2, 38-3, 38-4 Resistance 40 Positive or positive line 41-1 of main power supply 27 − Alternatively, the negative side line 41-2 The low voltage side line 42-1 (A, B), 42-2 (A, B) of the main power supply 27 Diode 43 (A, B) Auxiliary capacitor 44 Power supply charging capacitor 45 Power supply charging capacitor 44 hot side line return diode 46 semiconductor substrate 47 dielectric region 48-1, 48-2 semiconductor element 49-1, 49-2 part of semiconductor substrate 46 50 monolithic power integrated circuit (IC) 51 microcomputer 52 (U, V , W) Current detection device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 晃一 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平2−164267(JP,A) 特開 平3−169273(JP,A) 実開 平2−49389(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/538 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (72) Inventor Koichi Suda 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Inside the Hitachi Plant (56) References JP-A-2-164267 (JP, A) Kaihei 3-169273 (JP, A) Japanese Utility Model Hei 2-49389 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/538

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】高電位側制御回路で検知した状態検出信号
を低電位側制御回路に伝達させる降圧レベルシフト回路
手段を備えたインバータ装置であって、 高電位側制御回路と低電位側制御回路の間に第1、第2
のスイッチ素子と抵抗を直列に備え、 前記第1スイッチ素子は前記高電位側制御回路からの信
号でオン、オフし、前記第2スイッチ素子は前記インバ
ータ装置の出力電圧の変化に基づいてオン、オフさせる
と共に、前記第1、第2のスイッチ素子がいずれもオン
する際に前記抵抗に生じる電圧で、前記状態検出信号を
前記低電位側制御回路に伝えることを特徴とするインバ
ータ装置。
1. An inverter device comprising a step-down level shift circuit means for transmitting a state detection signal detected by a high potential side control circuit to a low potential side control circuit, wherein the high potential side control circuit and the low potential side control circuit are provided. Between the first and second
The first switch element is turned on and off by a signal from the high-potential side control circuit, and the second switch element is turned on and off based on a change in the output voltage of the inverter device. An inverter device which turns off and transmits the state detection signal to the low potential side control circuit with a voltage generated at the resistor when both the first and second switch elements are turned on.
【請求項2】高電位側制御回路で検知した状態検出信号
を低電位側制御回路に伝達させる降圧レベルシフト回路
手段を備えたインバータ装置であって、 高電位側制御回路と低電位側制御回路の間に第1、第2
のスイッチ素子と抵抗を直列に備え、 前記第1スイッチ素子は前記高電位側制御回路からの信
号でオン、オフし、前記第2スイッチ素子は前記低電位
側制御回路から与えるサンプリング信号に基づいてオ
ン、オフさせると共に、前記第1、第2のスイッチ素子
がいずれもオンする際に前記抵抗に生じる電圧で、前記
状態検出信号を前記低電位側制御回路に伝えることを特
徴とするインバータ装置。
2. An inverter device comprising step-down level shift circuit means for transmitting a state detection signal detected by a high potential side control circuit to a low potential side control circuit, wherein the high potential side control circuit and the low potential side control circuit are provided. Between the first and second
The first switch element is turned on and off by a signal from the high potential side control circuit, and the second switch element is based on a sampling signal given from the low potential side control circuit. An inverter device that turns on and off and transmits the state detection signal to the low-potential side control circuit with a voltage generated at the resistor when both the first and second switch elements are turned on.
【請求項3】請求項1または2記載の降圧レベルシフト
回路手段であって、前記第1スイッチ素子の耐電圧は前
記インバータ装置の直流電源電圧より低く、該第1スイ
ッチ素子に並列に電圧クランプ手段を備えると共に、前
記第2スイッチ素子の耐電圧は前記インバータ装置の直
流電源電圧より高いことを特徴とするインバータ装置。
3. The step-down level shift circuit means according to claim 1, wherein a withstand voltage of said first switch element is lower than a DC power supply voltage of said inverter device, and a voltage clamp is provided in parallel with said first switch element. Means, and a withstand voltage of the second switch element is higher than a DC power supply voltage of the inverter apparatus.
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