JP4417769B2 - Inverter device - Google Patents
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Description
本発明は、インバータ装置に係り、特に幅の狭いパルス信号をカットするフィルタ回路を備えたインバータ装置に関する。 The present invention relates to an inverter device, and more particularly to an inverter device including a filter circuit that cuts a narrow pulse signal.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に代表される電力用の半導体スイッチング素子では、オン・オフの切替えに、一定の時間が必要である。これらは、最小オン時間や最小オフ時間と称される。この最小のオン・オフ時間より短いゲート信号が入力されると、スイッチング素子に悪影響を与え、その破壊を招くなどの惧れがある。 In a semiconductor switching element for electric power represented by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a certain time is required for on / off switching. These are referred to as the minimum on time and the minimum off time. If a gate signal shorter than the minimum on / off time is input, the switching element may be adversely affected and may be destroyed.
特許文献1には、スイッチング素子への狭幅パルスの入力を防止するため、コンデンサの充放電回路を用いて、狭幅パルスをカットするフィルタ回路が開示されている。
前記特許文献1の回路は、狭幅パルスが入力されたときパルスを出力せず、広幅パルスが入力されたときのみパルスを出力する。そして、入力されたパルス幅が抵抗とコンデンサの時定数と比べ十分に広いときは、入力パルス幅と出力パルス幅はほぼ等しくなる。しかし、カットされるボーダーラインより僅かに広いパルス(以下、最小通過パルスと記す)が入力された場合、出力されるパルス幅は入力されたパルス幅より狭くなってしまう。これは、最小通過パルスが入力されると、コンデンサが充電又は放電され、コンデンサの電圧が所定のレベルを上回り又は下回った直後に、コンデンサの再放電又は再充電が開始され、直ちに、コンデンサの電圧が再び所定レベルを下回り又は上回るためである。
The circuit of
つまり、特許文献1の技術では、入力された狭幅パルスをカットすることはできるが、入力された正常パルスのパルス幅を短縮し出力することがあるため、出力信号から狭幅パルスをなくすことはできない。
That is, in the technique of
本発明の目的は、入力された所定幅未満の狭幅パルスのみを確実にカットし、インバータ内のスイッチング素子に所定幅未満の狭幅パルスを与えることのない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 an inverter device that reliably cuts only an input narrow pulse having a width less than a predetermined width and does not give a narrow pulse having a width less than a predetermined width to a switching element in the inverter.
本発明の望ましい実施態様における他の目的は、入力された所定幅未満の狭幅パルスのみを確実にカットするとともに、所定幅以上の入力パルスに対しては、この入力パルス幅に、より近いパルス幅のゲートパルス信号をインバータのスイッチング素子に供給できるインバータ装置を提供することである。 Another object of the preferred embodiment of the present invention is to reliably cut only narrow pulses having an input width less than a predetermined width, and for an input pulse having a predetermined width or more, a pulse closer to the input pulse width. To provide an inverter device capable of supplying a gate pulse signal having a width to a switching element of an inverter.
本発明の望ましい実施態様においては、入力したPWM信号の”1”と”0”相互間の変化を検出する手段と、この変化した状態を所定時間継続したことを検出する手段と、この検出手段の出力に応動してこのフィルタ回路の出力を変化させるとともに、この出力状態を第2の所定時間継続させる手段と、この第2の所定時間の経過後も、前記PWM信号が継続する間、前記出力状態を継続させる手段を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, means for detecting a change between “1” and “0” of the input PWM signal, means for detecting that the changed state has continued for a predetermined time, and means for detecting the change The output of the filter circuit is changed in response to the output of the output signal, and the output state is continued for a second predetermined time, and the PWM signal continues while the second predetermined time elapses. Means for continuing the output state are provided.
また、本発明の望ましい他の実施態様においては、コンデンサの電圧を2つのしきい値と比較して、それらの大小関係の変化に応じてヒステリシス特性を持ってオンとオフとの間に変化するオンオフ信号を生成するヒステリシス回路を備える。 In another preferred embodiment of the present invention, the voltage of the capacitor is compared with two threshold values, and changes between on and off with a hysteresis characteristic according to the change in the magnitude relationship between them. A hysteresis circuit for generating an on / off signal is provided.
更に、本発明の望ましい他の実施態様においては、1チップ内に、入力したPWM信号に応じてコンデンサを充放電する充放電回路と、このコンデンサ電圧の変化をヒステリシス特性を持ってオンオフ信号に変換するヒステリシス回路と、このオンオフ信号に応じたゲート信号を前記インバータ主回路内のスイッチング素子へ出力する駆動部とを備える。 Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, a charge / discharge circuit for charging / discharging a capacitor in accordance with an input PWM signal and converting a change in the capacitor voltage into an on / off signal with hysteresis characteristics in one chip. And a drive unit for outputting a gate signal corresponding to the on / off signal to the switching element in the inverter main circuit.
本発明によるインバータ装置は、次のいずれかの効果を奏することができる。まず、所定幅未満のパルスのみを確実にカットすることができ、インバータを安定して動作させることができる。また、所定幅以上の正常な入力パルスに対して、スイッチング素子に狭幅のパルスを出力することを確実に防止することができる。さらに、所定幅以上の正常な入力パルスに対して、この入力パルス幅に、より忠実に適合する幅のゲート信号をスイッチング素子に供給することができる。 The inverter device according to the present invention can achieve any of the following effects. First, only pulses having a width less than a predetermined width can be cut reliably, and the inverter can be operated stably. In addition, it is possible to reliably prevent a narrow pulse from being output to the switching element with respect to a normal input pulse having a predetermined width or more. Furthermore, for a normal input pulse having a predetermined width or more, a gate signal having a width that more closely matches the input pulse width can be supplied to the switching element.
本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の説明で明らかになる。 Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments.
第1の実施形態:
図1は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置の全体ブロック図である。1チップインバータ10は、インバータ主回路11と、インバータ駆動回路12を、1つの半導体チップ内に集積している。但し、破線101で示すように、1チップインバータ101は、インバータ主回路11と、インバータ駆動回路12の一部、すなわち、図の例では、フィルタ回路18,19と上下アーム駆動部16,17のみを、1つの半導体チップ内に集積するものであっても良い。
First embodiment:
FIG. 1 is an overall block diagram of an inverter device according to a first embodiment of the present invention. The one-chip inverter 10 has an inverter main circuit 11 and an inverter drive circuit 12 integrated in one semiconductor chip. However, as indicated by a
インバータ主回路11としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を6個内蔵した3相ブリッジインバータ等であり、3相誘導電動機などの負荷に可変電圧・可変周波数の3相交流を供給する。インバータ駆動回路12は、外部からのPWM信号を3相に分配する3相分配回路13と、保護回路14及び論理ゲート15とにより、インバータ11内の3相アームのスイッチング素子に与えるべきオンオフ信号を決定する。保護回路14としては、電源電圧低下時にスイッチング素子オフ信号を出力する回路(以下、不足電圧保護回路と記す)などである。
The inverter main circuit 11 is a three-phase bridge inverter or the like incorporating six IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and supplies a three-phase alternating current of variable voltage and variable frequency to a load such as a three-phase induction motor. The inverter drive circuit 12 provides an on / off signal to be supplied to the switching element of the three-phase arm in the inverter 11 by the three-
さて、この実施形態では、論理ゲート15と上下アーム駆動部16,17との間にフィルタ回路18,19を設けた場合を示している。論理ゲート15の出力である、スイッチング素子に与えるべきオンオフ信号は、フィルタ回路18,19を介して上下アーム駆動部16,17に伝達され、ここで増幅されてインバータ主回路11内のスイッチング素子のゲート信号となる。
In this embodiment,
ここで、フィルタ回路18,19は、それぞれ、充放電回路181,191とヒステリシス回路182,192を備えており、次の3つの機能を併せ持つものである。
Here, the
(1)所定幅未満のパルスのみを確実にカットする機能。 (1) A function for reliably cutting only pulses having a width less than a predetermined width.
(2)所定幅以上の正常な入力パルスに対して、スイッチング素子に狭幅のパルスを出力することを確実に防止する機能。 (2) A function for reliably preventing a narrow pulse from being output to the switching element with respect to a normal input pulse having a predetermined width or more.
(3)所定幅以上の正常な入力パルスに対して、この入力パルス幅に、より忠実に適合する幅のゲート信号をスイッチング素子に供給する機能。 (3) A function of supplying a switching element with a gate signal having a width that more closely matches the input pulse width for a normal input pulse having a predetermined width or more.
まず、狭幅パルスが入力される原因の一例から説明する。 First, an example of the reason why the narrow pulse is input will be described.
3相分配回路13の出力信号と、保護回路14の出力信号は、共に幅の狭いパルス信号(以下、狭幅パルスと記す)を含んではいない。しかし、これらの2つの信号を論理ゲート15によって合成することによって、狭幅パルスが生成されてしまうことがある。
Neither the output signal of the three-
図2は、図1における狭幅パルス入力の具体例を示すパルス信号波形図である。図2の(A)は3相分配回路13の出力信号を、(B)は保護回路14の出力信号を、(C)はフィルタ回路18,19の入力信号を表している。保護回路14として、電源電圧低下時にスイッチング素子をオフする信号を出力する回路(以下、不足電圧保護回路と記す)を備えた場合である。インバータ装置において、電源電圧が振動した場合、電源電圧の最小値が不足電圧保護回路の動作電圧以下となると、不足電圧保護回路14がスイッチング素子をオフする信号を出力する。この信号自体も狭幅パルスではないが、図2に示すタイミングで保護回路14の出力信号(B)を出力すると、3相分配回路13の出力信号(A)との論理により、図2(C)に示すように、狭幅パルスPnを生じることがある。
FIG. 2 is a pulse signal waveform diagram showing a specific example of narrow pulse input in FIG. 2A shows the output signal of the three-
例えば、このような場合においても、本実施形態によるフィルタ回路18,19を備えることにより、フィルタ回路以降に狭幅パルス信号が伝達されるのを防ぐことができる。なお、図2では、合成前の信号は狭幅パルスを含まず、信号を合成することにより狭幅パルスが生成された場合を示したが、合成前の信号が既に狭幅パルスを含んでいる場合においても、フィルタ回路以降への狭幅パルス信号の伝達を防ぐことができる。
For example, even in such a case, by providing the
図3は、これらのフィルタ回路18,19の具体的回路図であり、図4はそのブロック図である。この実施形態においては、入力端子31の信号を、定速充電回路32、定速放電回路33に入力し、これらによって充放電されるコンデンサ34を備えている。そして、コンデンサ34の電圧を、ヒステリシス回路35に入力し、その出力を出力端子36から取り出すように構成している。
FIG. 3 is a specific circuit diagram of the
詳細に説明すると、入力端子31は、PMOSトランジスタM1のゲートとNMOSトランジスタM2のゲートに接続されている。PMOSトランジスタM1のドレインとNMOSトランジスタM2のドレインは接続されており、PMOSトランジスタM1とNMOSトランジスタM2は論理インバータを構成している。PMOSトランジスタM1のドレインとNMOSトランジスタM2のドレインは、抵抗R1の一方に接続されており、抵抗R1の他方は充放電コンデンサ34(C1)の一方、及びヒストリシス回路35に接続されている。PMOSトランジスタM1のソースは電源Vccに接続されており、NMOSトランジスタM2のソースは接地電位GNDに接続されている。充放電用コンデンサ34の他方は接地電位GNDに接続されている。
More specifically, the
ヒストリシス回路35は、シュミットトリガ回路L1と論理インバータL2で構成されている。
The
PMOSトランジスタM1、抵抗R1は、定速充電回路32を構成しており、PMOSトランジスタM1がONのときコンデンサ34(C1)を時定数R1・C1で充電する。また、NMOSトランジスタM2、抵抗R1は、定速放電回路33を構成しており、NMOSトランジスタM2がオンのときコンデンサ34(C1)を時定数R1・C1で放電する。抵抗R1は、充放電回路で共有している。入力端子31に“H”又は“L”の入力信号が入力されると、定速充電回路32又は定速放電回路33によって充放電コンデンサ34は、定速充電又は定速放電される。
The PMOS transistor M1 and the resistor R1 constitute a constant
ここで、ヒステリシス回路35内のシュミットトリガ回路L1は、2つのしきい値電圧を備えており、充放電コンデンサ34の電圧が下位のしきい値VthLを下回ると出力端子36にオン(“H”)信号を出力し、上位のしきい値VthHを上回るとオフ(“L”)信号を出力する。
Here, the Schmitt trigger circuit L1 in the
図5は、図1,3,4の実施形態によるフィルタ回路の動作を示すタイミングチャートであり、最小オンパルスをカットする動作を示している。図5の(A)は入力信号波形を、(B)及び(D)はコンデンサ34の電圧波形を、(C)はヒステリシス回路35が無い場合の出力信号波形、(E)はヒステリシス回路35がある場合の出力信号波形を示している。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the filter circuit according to the embodiment of FIGS. 1, 3, and 4, and shows the operation of cutting the minimum on-pulse. 5A shows the input signal waveform, FIGS. 5B and 5D show the voltage waveform of the
入力端子31の電圧が“L”レベル(ローレベル、以下、単にLと表記する)で、コンデンサ34には電源電圧Vccに等しい電圧が充電されている状態を初期状態とする。初期状態では、シュミットトリガ回路L1の出力は“H”、論理インバータL2の出力つまり出力端子36の電圧は“L”である。この初期状態において入力端子に“H”レベルが入力されると、PMOSトランジスタM1はオフし、NMOSトランジスタM2はオンするためコンデンサ34は点aから放電を開始する。
A state where the voltage of the
まず、ヒステリシス回路35が無い場合、つまり、シュミットトリガ回路L1を単一のしきい値Vthを持つ論理インバータ回路に置き換え、ヒステリシス特性を持たない場合を考える。コンデンサ34の電圧が、シュミットトリガ回路L1のしきい値VthLより大きいときは、出力端子36の電圧は“L”である。そして、入力信号が“L”から“H”に変わる、つまり入力信号IS1が与えられると、コンデンサ34は点aから点bへ向けて放電を開始する。入力信号IS1のパルス幅が狭く、コンデンサ34の電圧がVthを下回る前に、入力信号が“L”に戻る(IS1が消滅する)と、出力端子36の信号は変化することなく、線cに沿って、コンデンサ34は再び充電される。これによって、入力した狭幅パルスIS1をカットすることができる。次に、パルス幅が許容値より広い入力信号IS2が与えられると、点dから放電したコンデンサ34の電圧は、点eでしきい値Vthを下回る。したがって、この点から出力端子36の出力は“H”となり、出力信号OS2を発生する。しかし、入力信号IS2も比較的狭く、出力信号OS2の発生直後に“L”に戻るので、コンデンサ34の電圧も点fから充電に切替わり、直後の点gで再びしきい値Vthを越えてしまう。このため出力端子36の信号も“L”に戻り、このようにして発生した出力信号OS2は、入力信号IS2より狭い狭幅パルスとなってしまう。このことから、前述した特許文献1の方式では、スイッチング素子のゲート信号から狭幅パルスをなくすことはできない。
First, consider a case where there is no
一方、パルス幅が広い入力信号IS3が与えられた場合は、コンデンサ34の電圧は点hから点iまでの間、しきい値Vthを下回り、出力端子36には出力信号OS3という広幅で、元の入力信号IS3の幅に近い出力を得ることができる。
On the other hand, when the input signal IS3 having a wide pulse width is given, the voltage of the
これに対し、本発明の一実施形態によるヒステリシス回路35がある場合には、次のようにして、狭幅パルスを出力することは無くなる。
On the other hand, when there is the
まず、入力端子31にカットレベルより狭い入力信号IS1が与えられた場合は、図5(D)に示すように、同図(B)と同様に、この狭幅パルスをカットし、出力は生じない(変化しない)。次に、許容値より広いパルス幅の入力信号IS2が与えられると、点dから放電を開始したコンデンサ34の電圧は、点eでしきい値VthLを下回る。したがって、この点から出力端子36の出力は“H”となる。この点dから点eまで、すなわち電源電圧Vccから下位のしきい値VthLまでC1・R1の時定数で放電する時間Tthが、狭幅パルスをカットする設定幅(時間)である。
First, when the input signal IS1 narrower than the cut level is given to the
次いで、点fから、前述同様に、コンデンサ34は充電を開始し、点gでしきい値VthLを超える。ここまでは、図5(B)と同じである。しかし、設定されたヒステリシス特性により、コンデンサ34の電圧が第2のしきい値VthHを超える点jまで、出力端子36の出力信号OS2は継続する。この点gから点jまで、すなわち、下位のしきい値VthLから上位のしきい値VthHまで、C1・R1の時定数で充電する時間Tminが、第2の設定値である、出力信号の最小時間幅である。このように、コンデンサ34の電圧がVthLからVthHに充電されるまでの時間Tminだけは、出力端子36の出力信号OS2は、“H”が継続する。すなわち、Tminより狭い幅のパルスが出力されることは無い。こうして発生した出力信号OS2は、入力信号IS2とほぼ同じ幅となる。
Next, from the point f, the
また、入力信号のパルス幅が広いIS3のような場合にも、出力端子36には、点hから点kまでの間、出力信号OS3という広幅で、元の入力信号IS3の幅に、より近い幅を持つ出力信号が得られる。
Also in the case of IS3 where the pulse width of the input signal is wide, the
図6は、図1,3,4の実施形態によるフィルタ回路の動作を示すタイミングチャートであり、最小オフパルスをカットする動作を示している。最小オンパルスをカットする図5の説明は、入力されるパルスとして、“L”を基準とし、パルス状に“H”の電圧が現れる場合であるが、“H”を基準とし、パルス状に“L”の電圧が現れ、最小オフパルスをカットする図6の場合も同様の働きをする。すなわち、コンデンサ34の電圧が、低い方のしきい値VthLを下回った点で出力端子36の出力信号は“H”となり、高い方のしきい値VthHを上回った点で出力端子36の出力信号は“L”となる。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the filter circuit according to the embodiment of FIGS. 1, 3, and 4, and shows the operation of cutting the minimum off pulse. The description of FIG. 5 for cutting the minimum on-pulse is a case where “L” is used as an input pulse and “H” voltage appears in a pulse shape, but “H” is used as a reference and “ The same operation is performed in the case of FIG. 6 in which the voltage of L ″ appears and the minimum off-pulse is cut. That is, the output signal of the
以上の一実施形態においては、図1,3,4に示したフィルタ回路の構成により、駆動部16,17へ狭幅パルスが伝達されるのを防ぐことができる。まず、入力したPWM信号IS1〜IS3の“1”と“0”(“H”と“L”)相互間の変化を検出する手段と、この変化した状態を所定時間Tth継続したことを検出する手段を備えている。次に、この検出手段の出力に応動して、フィルタ回路18,19の出力を“0”から“1”(“L”から“H”)へ変化させる(出力信号OS2,OS3を発生させる)。また、この状態を第2の所定時間Tmin継続させる手段と、この第2の所定時間Tminの経過後も、PWM信号がIS3のように継続する間、OS3の出力状態を継続させる手段を備えている。
In the embodiment described above, the narrow-width pulse can be prevented from being transmitted to the
なお、図1に示したインバータ装置では、論理ゲート15の直後にフィルタ回路18,19を備えている。しかし、フィルタ回路を備える位置は必ずしもこの位置である必要はない。スイッチング素子に狭幅パルスを伝達させないことが目的であり、例えば、3相分配回路、保護回路、PWM回路等の信号を合成した後、且つスイッチング素子より前にフィルタ回路を備えれば良い。
In the inverter device shown in FIG. 1,
第2の実施形態:
図7は本発明の第2の実施形態によるフィルタ回路の具体的回路図であり、図8はそのブロック図である。その動作原理の概略を図8により説明する。入力端子31から、定速充電回路32と可変速放電回路331に信号が入力されると、その入力信号に応じ充放電コンデンサ34(C1)は、定速充電回路32により充電されるか、もしくは可変速放電回路331により放電される。このときの放電の速度は、ヒステリシス回路35からの信号により制御される。充放電コンデンサ34の電圧は、ヒステリシス回路35に入力される。ヒステリシス回路35は、入力された信号に応じ、可変速放電回路331への放電速度指令信号と、出力端子36への出力信号を出力する。
Second embodiment:
FIG. 7 is a specific circuit diagram of a filter circuit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a block diagram thereof. The outline of the operation principle will be described with reference to FIG. When a signal is input from the
次に、本実施形態による回路を、図7により具体的に説明する。入力端子31は、PMOSトランジスタM1のゲート、NMOSトランジスタM2のゲート、及び論理インバータL3の入力に接続されている。PMOSトランジスタM1のドレインとNMOSトランジスタM2のドレインは接続されており、両トランジスタM1とM2は論理インバータを構成している。両トランジスタM1とM2のドレインは抵抗R1の一方に接続されており、抵抗R1の他方はNMOSトランジスタM4に接続されている。
Next, the circuit according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. The
PMOSトランジスタM1のソースは電源Vccに接続されており、NMOSトランジスタM2のソースとNMOSトランジスタM4のソースは接地電位GNDに接続されている。NMOSトランジスタM4のドレインは抵抗R2の一方に接続されており、抵抗R2の他方は充放電コンデンサ34の一方、及び論理インバータL4の入力と論理インバータL7の入力に接続されている。充放電用コンデンサ34の他方は接地電位GNDに接続されている。
The source of the PMOS transistor M1 is connected to the power supply Vcc, and the source of the NMOS transistor M2 and the source of the NMOS transistor M4 are connected to the ground potential GND. The drain of the NMOS transistor M4 is connected to one end of the resistor R2, and the other end of the resistor R2 is connected to one end of the charge /
論理インバータL4の出力は論理インバータL5の入力に接続されている。論理インバータL7の出力は論理インバータL8の入力に接続されており、論理インバータL8の出力は論理インバータL9の入力に接続されている。 The output of the logic inverter L4 is connected to the input of the logic inverter L5. The output of the logic inverter L7 is connected to the input of the logic inverter L8, and the output of the logic inverter L8 is connected to the input of the logic inverter L9.
NAND回路L10の入力の一方はL5の出力に接続されており、他方はNAND回路L11の出力に接続されている。NAND回路L10の出力は本回路の出力端子となっている。NAND回路L11の入力の一方は、論理インバータL9の出力に接続されており、他方はNAND回路L10の出力に接続されている。NAND回路L10とNAND回路L11はフリップフロップ回路を構成している。 One input of the NAND circuit L10 is connected to the output of L5, and the other is connected to the output of the NAND circuit L11. The output of the NAND circuit L10 is an output terminal of this circuit. One input of the NAND circuit L11 is connected to the output of the logic inverter L9, and the other is connected to the output of the NAND circuit L10. NAND circuit L10 and NAND circuit L11 constitute a flip-flop circuit.
また、NOR回路L12の入力の一方は論理インバータL9の出力に、他方は論理インバータL3の出力に接続されており、NOR回路L12の出力はNMOSトランジスタM4のゲートに接続されている。 One input of the NOR circuit L12 is connected to the output of the logic inverter L9, the other is connected to the output of the logic inverter L3, and the output of the NOR circuit L12 is connected to the gate of the NMOS transistor M4.
PMOSトランジスタM1、抵抗R1、抵抗R2は定速充電回路32を構成している。また、NMOSトランジスタM2、NMOSトランジスタM4、抵抗R1、抵抗R2、NOR回路L12、論理インバータL3は可変速放電回路331を構成している。抵抗R1,R2は、前記両回路で共有している。
The PMOS transistor M1, the resistor R1, and the resistor R2 constitute a constant
可変速放電回路331は、NMOSトランジスタM2、NMOSトランジスタM4が共にオンのときはコンデンサ34(C1)を高速(時定数R2・C1)で放電する。一方、NMOSトランジスタM2がオン、NMOSトランジスタM4がオフのときはコンデンサ34(C1)を低速(時定数(R1+R2)・C1)で放電する。また、定速充電回路32は、PMOSトランジスタM1がオンのときコンデンサ34を時定数(R1+R2)・C1で充電する。論理インバータL4、L5、L7〜L9、NAND回路L10、L11はヒステリシス回路35を構成している。
The variable
ここで、論理インバータL4及びL7のしきい値電圧VthL及びVthHを、VthL<VthHの関係を満たすように選定する。 Here, the threshold voltages VthL and VthH of the logic inverters L4 and L7 are selected so as to satisfy the relationship of VthL <VthH.
図9は、図7,8の実施形態による動作のタイミングチャートである。入力端子に“L”が入力され、コンデンサ34の電圧は電源電圧Vccとなっている状態を初期状態とする。初期状態では、論理インバータL3〜L5及び論理インバータL7〜L9の出力は、順に“H”、“L”、“H”(L5)、そして“L”、“H”、“L”(L9)である。NAND回路L11は、入力の一方にL9の出力“L”が入力されているため、出力は“H”、NAND回路L10の2つの入力には共に“H”(L5とL11の出力信号)が入力されているためNAND回路L10の出力つまり出力端子電圧は“L”である。
FIG. 9 is a timing chart of the operation according to the embodiment of FIGS. The state where “L” is input to the input terminal and the voltage of the
また、初期状態では、NOR回路L12は入力の一方に論理インバータL3の出力“H”が入力されているため、出力は“L”であり、PMOSトランジスタM1はオン、NMOSトランジスタM2はオフ、NMOSトランジスタM4はオフである。 In the initial state, since the output “H” of the logical inverter L3 is input to one of the inputs of the NOR circuit L12, the output is “L”, the PMOS transistor M1 is on, the NMOS transistor M2 is off, Transistor M4 is off.
このような初期状態において入力端子に“H”が入力されると、PMOSトランジスタM1はオフし、NMOSトランジスタM2はオンする。また、論理インバータL3の出力は“L”となる。この状態では、PMOSトランジスタM1はオフ、NMOSトランジスタM2、NMOSトランジスタM4は共にオンしているため、コンデンサ34は高速で放電される。
When “H” is input to the input terminal in such an initial state, the PMOS transistor M1 is turned off and the NMOS transistor M2 is turned on. Further, the output of the logic inverter L3 becomes “L”. In this state, the PMOS transistor M1 is off and the NMOS transistor M2 and the NMOS transistor M4 are both on, so that the
入力端子に“H”を入力し続けるとコンデンサ34の電圧はVthHより小さくなる。このとき、論理インバータL7の出力は“H”、論理インバータL8の出力は“L”、論理インバータL9の出力は“H”となる。したがって、NOR回路L12は入力の一方に論理インバータL9の出力の“H”が入力されるため“L”となり、NMOSトランジスタM4はオフする。これにより、コンデンサ34の放電速度は高速から低速へと変わる。また、この状態での出力端子36の電圧は、初期状態と変わらず“L”である。
If "H" is continuously input to the input terminal, the voltage of the
入力信号のパルス幅が狭く、コンデンサ34の電圧がVthLを下回る前に入力電圧を“L”に戻すと、PMOSトランジスタM1はオン、NMOSトランジスタM2はオフとなる。また、論理インバータL3の出力は“H”、NOR回路L12は入力の一方に論理インバータL3の出力の“H”が入力されるため出力は“L”、NMOSトランジスタM4はオフとなり、コンデンサ34は充電される。この場合は、出力端子36の出力信号は“H”に変わることがなく、パルスは出力されない。
When the pulse width of the input signal is narrow and the input voltage is returned to “L” before the voltage of the
入力信号のパルス幅が広く、入力端子に“H”を入力し続けた場合は、コンデンサ34の電圧はVthLを下回る。このとき、論理インバータL4の出力は“H”、論理インバータL5の出力は“L”となる。また、NAND回路L10は入力の一方に論理インバータL5の出力“L”が入力されるため、NAND回路L10の出力つまり出力端子36の電圧は“H”となる。NAND回路L11は、2つの入力が共に“H”となるため出力は“L”となる。コンデンサ34は低速での放電が続く。
When the pulse width of the input signal is wide and “H” is continuously input to the input terminal, the voltage of the
コンデンサ34の電圧がVthLより小さい状態で、入力端子電圧を“L”にすると、PMOSトランジスタM1はオン、NMOSトランジスタM2はオフとなる。また、論理インバータL3の出力は“H”、NOR回路L12は、入力の一方に論理インバータL3の出力“H”が入力されるため出力は“L”、NMOSトランジスタM4はオフとなり、コンデンサ34は充電される。
When the voltage of the
入力端子に“L”を入力し続けると、コンデンサ34の電圧はVthLより大きくなる。このとき、論理インバータL4の出力は“L”、論理インバータL5の出力は“H”となる。このとき、出力端子の電圧はコンデンサ34の電圧がVthLを超える前と変わらず“H”である。
If “L” is continuously input to the input terminal, the voltage of the
更に入力端子に“L”を入力し続けると、コンデンサ34の電圧がVthHより大きくなる。このとき、論理インバータL7の出力は“L”、論理インバータL8の出力は“H”、論理インバータL9の出力は“L”、NAND回路L11は入力の一方に論理インバータL9の出力“L”が入力されるため出力は“H”となり、NAND回路L10は2つの入力共に“H”が入力されるためNAND回路L10の出力つまり出力端子電圧は“L”となる。コンデンサ34は、充電が続く。
When “L” is continuously input to the input terminal, the voltage of the
この構成では充放電コンデンサ34の電圧がVccからVthHまで放電される時間を短縮することができる。このため、第1の実施例に比べ、フィルタ回路の入力に“H”が入力されてから、フィルタ回路の出力端子36に“H”が出力されるまでの遅延時間を小さくし、高速化することができる。
With this configuration, it is possible to shorten the time during which the voltage of the charge /
最小通過パルスが入力された場合に出力されるパルス幅は、図3の場合と同様に、コンデンサ34の電圧がVthLからVthHに充電される時間Tmin以上である。
As in the case of FIG. 3, the pulse width output when the minimum passing pulse is input is equal to or longer than the time Tmin during which the voltage of the
図10は、第2の実施形態によるフィルタ回路の動作を示すタイミングチャートであり、最小オフパルスをカットする動作を示している。図10の動作においては、高位のしきい値VthHを超えたコンデンサ34の電圧が、このしきい値VthHまで放電する速度が速くなるだけで、図6に示した第1の実施形態における動作と殆ど変わらない。
FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the filter circuit according to the second embodiment, and shows the operation of cutting the minimum off pulse. In the operation of FIG. 10, the voltage of the
第3の実施形態:
図11は、本発明の第3の実施形態によるフィルタ回路の基本構成を示すブロック図である。この実施形態では、可変速充電回路321と定速放電回路33としている。
Third embodiment:
FIG. 11 is a block diagram showing a basic configuration of a filter circuit according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, a variable
図12は、図11を実現するための具体的回路の一例である。この構成では、図3の回路に比べフィルタ回路の入力に“L”が入力されてから、フィルタ回路の出力端子に“L”が出力されるまでの遅延時間を小さくし、高速化することができる。動作は図7〜10で説明した実施形態と同様のため、重複説明は避ける。 FIG. 12 is an example of a specific circuit for realizing FIG. In this configuration, the delay time from when “L” is input to the input of the filter circuit to when “L” is output to the output terminal of the filter circuit can be reduced and speeded up compared to the circuit of FIG. it can. Since the operation is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS.
以上の実施形態によれば、どのようなパルス幅のパルスが入力されても、出力信号から狭幅パルスをなくすことができる。 According to the above embodiment, a narrow pulse can be eliminated from an output signal no matter what pulse width is input.
本発明のインバータ装置は、スイッチング素子がIGBTであるものに限らず、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタ等であっても同様である。 The inverter device of the present invention is not limited to an IGBT whose switching element is an IGBT, and the same applies to a MOS transistor, a bipolar transistor, or the like.
10,101…1チップインバータ、11…インバータ主回路、12…インバータ駆動回路、13…3相分配回路、14…保護回路、15…論理ゲート、16,17…上下アーム駆動部、18,19…フィルタ回路、181,191…充放電回路、182,192…ヒステリシス回路、31…入力端子、32…定速充電回路、321…低速可変速充電回路、33…定速放電回路、331…可変速放電回路、34…コンデンサ、35…ヒステリシス回路、36…出力端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,101 ... One-chip inverter, 11 ... Inverter main circuit, 12 ... Inverter drive circuit, 13 ... Three-phase distribution circuit, 14 ... Protection circuit, 15 ... Logic gate, 16, 17 ... Upper and lower arm drive part, 18, 19 ... Filter circuit, 181, 191 ... Charge / discharge circuit, 182, 192 ... Hysteresis circuit, 31 ... Input terminal, 32 ... Constant speed charge circuit, 321 ... Low speed variable speed charge circuit, 33 ... Constant speed discharge circuit, 331 ... Variable
Claims (2)
PWM信号発生部と、
このPWM信号に基き前記インバータ主回路内の前記スイッチング素子へ与えるゲート信号を生成する駆動部と、
この駆動部の上流に配置され、入力したPWM信号の”1”と”0”相互間の変化を検出する手段と、この変化した状態を所定時間継続したことを検出する手段と、この検出手段の出力に応動して出力を変化させるとともに、この出力状態を第2の所定時間継続させる手段と、この第2の所定時間の経過後も、前記PWM信号が継続する間、前記出力状態を継続させる手段を含み、入力したPWM信号における所定幅以下の信号をカットするフィルタ回路と、
を備えたインバータ装置において、
前記フィルタ回路は、コンデンサと、入力したPWM信号の一方の変化に応動して前記コンデンサを充電する定速充電回路と、入力したPWM信号の他方の変化に応動して前記コンデンサを放電する可変速放電回路と、前記コンデンサの電圧を入力し異なる2つのしきい値と比較するヒステリシス回路を備え、
前記可変速放電回路は、前記ヒステリシス回路の出力に応じて放電速度を変えるように構成したことを特徴とするインバータ装置。 An inverter main circuit including a switching element;
A PWM signal generator;
A drive unit that generates a gate signal to be supplied to the switching element in the inverter main circuit based on the PWM signal;
Means for detecting a change between “1” and “0” of the input PWM signal , and means for detecting that the changed state has continued for a predetermined time; and The output is changed in response to the output of, and the output state is continued while the PWM signal continues even after the elapse of the second predetermined time. A filter circuit for cutting a signal having a predetermined width or less in the input PWM signal;
In an inverter device equipped with
The filter circuit includes a capacitor, a constant speed charging circuit that charges the capacitor in response to one change of the input PWM signal, and a variable speed that discharges the capacitor in response to the other change in the input PWM signal. A discharge circuit and a hysteresis circuit that inputs the voltage of the capacitor and compares it with two different threshold values;
The inverter device , wherein the variable-speed discharge circuit is configured to change a discharge rate in accordance with an output of the hysteresis circuit .
PWM信号発生部と、
このPWM信号に基き前記インバータ主回路内の前記スイッチング素子へ与えるゲート信号を生成する駆動部と、
この駆動部の上流に配置され、入力したPWM信号の”1”と”0”相互間の変化を検出する手段と、この変化した状態を所定時間継続したことを検出する手段と、この検出手段の出力に応動して出力を変化させるとともに、この出力状態を第2の所定時間継続させる手段と、この第2の所定時間の経過後も、前記PWM信号が継続する間、前記出力状態を継続させる手段を含み、入力したPWM信号における所定幅以下の信号をカットするフィルタ回路と、
を備えたインバータ装置において、
前記フィルタ回路は、コンデンサと、入力したPWM信号の一方の変化に応動して前記コンデンサを充電する可変速充電回路と、入力したPWM信号の他方の変化に応動して前記コンデンサを放電する定速放電回路と、前記コンデンサの電圧を入力し異なる2つのしきい値と比較するヒステリシス回路を備え、
前記可変速充電回路は、前記ヒステリシス回路の出力に応じて充電速度を変えるように構成したことを特徴とするインバータ装置。 An inverter main circuit including a switching element;
A PWM signal generator;
A drive unit that generates a gate signal to be supplied to the switching element in the inverter main circuit based on the PWM signal;
Means for detecting a change between “1” and “0” of the input PWM signal , and means for detecting that the changed state has continued for a predetermined time; and The output is changed in response to the output of, and the output state is continued while the PWM signal continues even after the elapse of the second predetermined time. A filter circuit for cutting a signal having a predetermined width or less in the input PWM signal;
In an inverter device equipped with
The filter circuit includes a capacitor, a variable speed charging circuit that charges the capacitor in response to one change of the input PWM signal, and a constant speed that discharges the capacitor in response to the other change in the input PWM signal. A discharge circuit and a hysteresis circuit that inputs the voltage of the capacitor and compares it with two different threshold values;
The inverter device characterized in that the variable speed charging circuit is configured to change a charging speed in accordance with an output of the hysteresis circuit .
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