JP6090084B2

JP6090084B2 - Power converter

Info

Publication number: JP6090084B2
Application number: JP2013197924A
Authority: JP
Inventors: 勝豊見澤; 公計中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015065753A

Description

本発明は、スイッチング素子と検出回路を内蔵したスイッチング素子モジュールを有する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device having a switching element module incorporating a switching element and a detection circuit.

従来、スイッチング素子と検出回路を内蔵したスイッチング素子モジュールとして、例えば以下に示す特許文献１に開示されているスイッチング素子モジュールがある。 Conventionally, as a switching element module incorporating a switching element and a detection circuit, for example, there is a switching element module disclosed in Patent Document 1 shown below.

このスイッチング素子モジュールは、ＩＧＢＴの半導体チップと、サーミスタとを内蔵している。サーミスタは、ＩＧＢＴの半導体チップから所定距離を隔て絶縁された状態でスイッチング素子モジュール内に設けられている。 This switching element module incorporates an IGBT semiconductor chip and a thermistor. The thermistor is provided in the switching element module in a state of being insulated from the IGBT semiconductor chip at a predetermined distance.

特開２００３−１８８３３６号公報JP 2003-188336 A

高電圧バッテリから供給される直流を低電圧の直流に変換して、低電圧バッテリに供給し、低電圧バッテリを充電する電力変換装置がある。電力変換装置は、スイッチング素子と、制御回路とを備えている。制御回路は、スイッチング素子の温度に基づいてスイッチング素子を制御することがある。この電力変換装置に前述したスイッチング素子モジュールを用いた場合、サーミスタが制御回路に接続される。 There is a power conversion device that converts a direct current supplied from a high voltage battery into a low voltage direct current, supplies the low voltage battery, and charges the low voltage battery. The power conversion device includes a switching element and a control circuit. The control circuit may control the switching element based on the temperature of the switching element. When the switching element module described above is used for this power converter, the thermistor is connected to the control circuit.

ところで、スイッチング素子モジュールにおいてスイッチング素子が破損した場合に、スイッチング素子とサーミスタがショートすることがある。スイッチング素子には高電圧が印加されている。そのため、スイッチング素子の破損に伴って、サーミスタに高電圧が加わるような事態が生ずる。制御回路は、一般的に低電圧が印加されることで動作する。そのため、サーミスタを介して高電圧が印加されると、制御回路が破損してしまうおそれがある。 By the way, when the switching element is damaged in the switching element module, the switching element and the thermistor may be short-circuited. A high voltage is applied to the switching element. Therefore, a situation occurs in which a high voltage is applied to the thermistor with the breakage of the switching element. The control circuit generally operates when a low voltage is applied. Therefore, when a high voltage is applied through the thermistor, the control circuit may be damaged.

これに対し、サーミスタやサーミスタの配線と半導体チップの距離を広げることによって、サーミスタとスイッチング素子の絶縁性を上げるという対策方法がある。しかし、スイッチング素子モジュールが大型化してしまう。 On the other hand, there is a countermeasure method of increasing the insulation between the thermistor and the switching element by increasing the distance between the thermistor or the wiring of the thermistor and the semiconductor chip. However, the switching element module is increased in size.

また、絶縁性の高い材料を用いてスイッチング素子モジュールを構成するという対策方法がある。しかし、スイッチング素子モジュールがコストアップしまう。 In addition, there is a countermeasure method in which a switching element module is configured using a highly insulating material. However, the cost of the switching element module increases.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子モジュールの大型化及びコストアップ抑え、スイッチング素子の破損に伴って発生する制御回路の破損を防止することができる電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and there is provided a power conversion device that can suppress an increase in size and cost of a switching element module and can prevent a control circuit from being damaged when the switching element is damaged. The purpose is to provide.

上記課題を解決するためになされた本発明は、電圧が印加されるスイッチング素子を内蔵したスイッチング素子モジュールと、スイッチング素子から絶縁された状態でスイッチング素子モジュール内に設けられ、スイッチング素子の動作状態に関連する物理量を検出し出力する検出回路と、検出回路に接続され、検出回路の検出結果に基づいてスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成するか否かを判断する制御回路と、制御回路及びスイッチング素子に接続され、制御回路の生成した駆動信号に基づいてスイッチング素子を駆動するための電圧を出力する駆動回路と、を備えた電力変換装置において、検出回路と制御回路の間にスイッチング素子モジュールとは別に設けられ、検出回路の検出結果を絶縁して制御回路に出力する絶縁回路と、検出回路と絶縁回路の間に設けられ、検出回路の検出結果を、検出結果に応じた周波数のパルス信号に変換して絶縁回路に出力するとともに、検出回路の検出結果を、スイッチング素子を停止させるか否かの判断基準と比較し、比較結果に応じたハイ又はローのレベル信号に変換して絶縁回路に出力する変換回路を有し、制御回路は、絶縁回路を介して変換回路から入力される検出結果に応じたパルス信号に基づいてスイッチング素子を停止させるか否かを判断し、停止させると判断した場合、駆動信号の生成を停止し、駆動回路は、絶縁回路に接続され、絶縁回路を介して変換回路から入力される比較結果に応じたレベル信号がスイッチング素子の停止を指示するものである場合、スイッチング素子を駆動するための電圧の出力を停止することを特徴とする。 The present invention, which has been made to solve the above problems, includes a switching element module having a built-in switching element to which a voltage is applied, and is provided in the switching element module in a state insulated from the switching element. A detection circuit that detects and outputs a related physical quantity; a control circuit that is connected to the detection circuit and that determines whether to generate a drive signal for driving the switching element based on a detection result of the detection circuit; and a control circuit And a drive circuit that is connected to the switching element and outputs a voltage for driving the switching element based on a drive signal generated by the control circuit, in the power conversion device, the switching element between the detection circuit and the control circuit It is provided separately from the module, and the detection result of the detection circuit is isolated and output to the control circuit. A circuit, provided between the detection circuit and the isolation circuit, the detection result of the detection circuit, and outputs the insulating circuit converts the pulse signal having the frequency corresponding to the detection result, the detection result of the detection circuit, the switching element A conversion circuit that converts the signal to a high or low level signal according to the comparison result and outputs the signal to the insulation circuit, and the control circuit converts the conversion circuit via the insulation circuit. Determines whether or not to stop the switching element based on the pulse signal corresponding to the detection result input from, and if it is determined to stop, the generation of the drive signal is stopped, and the drive circuit is connected to the insulation circuit When the level signal corresponding to the comparison result input from the conversion circuit via the insulation circuit is an instruction to stop the switching element, the output of the voltage for driving the switching element Characterized in that it stop.

この構成によれば、スイッチング素子と検出回路がショートしても、絶縁回路によって、スイッチング素子モジュールから制御回路を絶縁することができる。そのため、制御回路に、第１基準点を基準とした電圧が印加されることはない。従って、スイッチング素子モジュールの大型化及びコストアップ抑え、スイッチング素子の破損に伴って発生する制御回路の破損を防止することができる。
制御回路は、絶縁回路を介して変換回路から入力される検出結果に応じたパルス信号に基づいてスイッチング素子を停止させるか否かを判断し、停止させると判断した場合、駆動信号の生成を停止する。制御回路は、絶縁回路を介して入力される検出回路の検出結果に基づいてスイッチング素子を停止させるか否かを判断し、停止させると判断した場合、駆動信号の生成を停止する。そのため、スイッチング素子モジュールの温度が異常に上昇したとき、スイッチング素子を停止させることができる。従って、温度上昇に伴うスイッチング素子の破損を防止することができる。
電力変換装置は、検出回路と絶縁回路の間に設けられ、検出回路の検出結果を、検出結果に応じた信号に変換して絶縁回路に出力する変換回路を有している。そして、制御回路は、絶縁回路を介して変換回路から入力される検出結果に応じた信号に基づいてスイッチング素子を停止させるか否かを判断し、停止させると判断した場合、駆動信号の生成を停止する。そのため、検出回路の検出結果を確実に制御回路に伝えることができ、温度上昇に伴うスイッチング素子の破損を確実に防止することができる。制御回路が故障して駆動信号を停止できない場合であっても、温度上昇に伴うスイッチング素子の破損を確実に防止することができる。
変換回路は、検出回路の検出結果を、スイッチング素子を停止させるか否かの判断基準と比較し、比較結果に応じた信号を絶縁回路に出力する。そして、駆動回路は、絶縁回路に接続され、絶縁回路を介して変換回路から入力される比較結果に応じた信号がスイッチング素子の停止を指示するものである場合、スイッチング素子を駆動するための電圧の出力を停止する。そのため、制御回路による駆動信号の生成の停止が遅れても、駆動回路によって、即座にスイッチング素子を停止させることができる。従って、温度上昇に伴うスイッチング素子の破損をより確実に防止することができる。 According to this configuration, even if the switching element and the detection circuit are short-circuited, the control circuit can be insulated from the switching element module by the insulating circuit. Therefore, a voltage based on the first reference point is not applied to the control circuit. Therefore, it is possible to suppress the increase in size and cost of the switching element module and to prevent the control circuit from being damaged due to the switching element being damaged.
The control circuit determines whether or not to stop the switching element based on the pulse signal corresponding to the detection result input from the conversion circuit via the insulation circuit, and stops generating the drive signal if it is determined to stop. To do. The control circuit determines whether or not to stop the switching element based on the detection result of the detection circuit input via the insulation circuit, and stops generating the drive signal when determining that the switching element is to be stopped. Therefore, when the temperature of the switching element module rises abnormally, the switching element can be stopped. Accordingly, it is possible to prevent the switching element from being damaged due to the temperature rise.
The power conversion device includes a conversion circuit that is provided between the detection circuit and the insulation circuit, converts the detection result of the detection circuit into a signal corresponding to the detection result, and outputs the signal to the insulation circuit. Then, the control circuit determines whether or not to stop the switching element based on a signal corresponding to the detection result input from the conversion circuit via the insulating circuit. Stop. Therefore, the detection result of the detection circuit can be reliably transmitted to the control circuit, and the switching element can be reliably prevented from being damaged due to the temperature rise. Even when the control circuit fails and the drive signal cannot be stopped, it is possible to reliably prevent the switching element from being damaged due to the temperature rise.
The conversion circuit compares the detection result of the detection circuit with a criterion for determining whether or not to stop the switching element, and outputs a signal corresponding to the comparison result to the insulation circuit. The drive circuit is connected to the insulation circuit, and when a signal corresponding to the comparison result input from the conversion circuit via the insulation circuit is an instruction to stop the switching element, a voltage for driving the switching element Stop the output of. Therefore, even if the stop of the generation of the drive signal by the control circuit is delayed, the switching element can be stopped immediately by the drive circuit. Accordingly, it is possible to more reliably prevent the switching element from being damaged due to the temperature rise.

第１実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter in a 1st embodiment. 第２実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device in 2nd Embodiment.

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、車両に搭載された高電圧バッテリから、低電圧バッテリに電力を供給し、低電圧バッテリを充電する電力変換装置に適用した例を示す。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. In the present embodiment, an example is shown in which the power conversion device according to the present invention is applied to a power conversion device that supplies power to a low-voltage battery from a high-voltage battery mounted on a vehicle and charges the low-voltage battery.

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 (First embodiment)
First, with reference to FIG. 1, the structure of the power converter device of 1st Embodiment is demonstrated.

図１に示す電力変換装置１は、高電圧バッテリＢ１０から供給される直流を低電圧の直流に変換して、低電圧バッテリＢ１１に供給し、低電圧バッテリＢ１１を充電する装置である。ここで、高電圧バッテリＢ１０は、主に車両駆動用モータに電力を供給するためのバッテリである。高電圧バッテリＢ１０の負極端は、高電圧側の基準点（第１基準点）である高電圧グランドＨＧＮＤに接続されている。高電圧バッテリＢ１０は、高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧ＶＨ１を出力する。低電圧バッテリＢ１１は、低電圧で動作する電装品に電力を供給するためのバッテリである。低電圧バッテリＢ１１の負極端は、低電圧側の基準点（第２基準点）である低電圧グランドＬＧＮＤに接続されている。低電圧側グランドＬＧＮＤは、高電圧側グランドＨＧＮＤから絶縁されている。低電圧バッテリＢ１１は、低電圧側グランドＬＧＮＤを基準とした電圧ＶＬ１を出力する。電力変換装置１は、平滑用コンデンサ１０と、電力変換回路１１と、トランス１２と、整流回路１３と、平滑回路１４と、検出結果処理回路１５と、制御回路１６と、駆動回路１７と、駆動用トランス１８０〜１８３とを備えている。 The power conversion device 1 shown in FIG. 1 is a device that converts a direct current supplied from a high voltage battery B10 into a low voltage direct current, supplies the direct current to the low voltage battery B11, and charges the low voltage battery B11. Here, the high voltage battery B10 is a battery for mainly supplying electric power to the vehicle drive motor. The negative terminal of the high voltage battery B10 is connected to a high voltage ground HGND that is a reference point (first reference point) on the high voltage side. The high voltage battery B10 outputs a voltage VH1 with respect to the high voltage side ground HGND. The low voltage battery B11 is a battery for supplying electric power to an electrical component that operates at a low voltage. The negative terminal of the low voltage battery B11 is connected to a low voltage ground LGND that is a reference point (second reference point) on the low voltage side. The low voltage side ground LGND is insulated from the high voltage side ground HGND. The low voltage battery B11 outputs a voltage VL1 with the low voltage side ground LGND as a reference. The power conversion apparatus 1 includes a smoothing capacitor 10, a power conversion circuit 11, a transformer 12, a rectifier circuit 13, a smoothing circuit 14, a detection result processing circuit 15, a control circuit 16, a drive circuit 17, and a drive. Transformers 180 to 183 are provided.

平滑用コンデンサ１０は、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流を平滑化する素子である。平滑用コンデンサ１０の一端は高電圧バッテリＢ１０の正極端に、他端は高電圧バッテリＢ１０の負極端にそれぞれ接続されている。 The smoothing capacitor 10 is an element that smoothes the direct current output from the high-voltage battery B10. One end of the smoothing capacitor 10 is connected to the positive terminal of the high voltage battery B10, and the other end is connected to the negative terminal of the high voltage battery B10.

電力変換回路１１は、平滑用コンデンサ１０によって平滑化された直流を交流に変換してトランス１２に供給する回路である。電力変換回路１１は、ＦＥＴモジュール１１０（スイッチング素子モジュール）を備えている。ＦＥＴモジュール１１０は、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄと、サーミスタ１１０ｅ（検出回路）とを内蔵している。 The power conversion circuit 11 is a circuit that converts the direct current smoothed by the smoothing capacitor 10 into alternating current and supplies the alternating current to the transformer 12. The power conversion circuit 11 includes an FET module 110 (switching element module). The FET module 110 includes FETs 110a to 110d and a thermistor 110e (detection circuit).

ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄは、高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧が印加され、制御回路１６によって制御され、スイッチングすることで、高電圧バッテリＢ１０から供給される直流を交流に変換する素子である。ＦＥＴ１１０ａ、１１０ｂ及びＦＥＴ１１０ｃ、１１０ｄはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ＦＥＴ１１０ａのソースがＦＥＴ１１０ｂのドレインに、ＦＥＴ１１０ｃのソースがＦＥＴ１１０ｄのドレインにそれぞれ接続されている。直列接続されたＦＥＴ１１０ａ、１１０ｂ及び直列接続されたＦＥＴ１１０ｃ、１１０ｄは並列接続されている。具体的には、ＦＥＴ１１０ａのドレインとＦＥＴ１１０ｃのドレインが、ＦＥＴ１１０ｂのソースとＦＥＴ１１０ｄのソースがそれぞれ共通接続されている。共通接続されたＦＥＴ１１０ａ、１１０ｃのドレイン及び共通接続されたＦＥＴ１１０ｂ、１１０ｄのソースは、平滑用コンデンサ１０の一端及び他端にそれぞれ接続されている。また、ＦＥＴ１１０ａ、１１０ｂの直列接続点及びＦＥＴ１１０ｃ、１１０ｄの直列接続点は、トランス１２にそれぞれ接続されている。さらに、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄのゲート及びソースは、駆動用トランス１８０〜１８３にそれぞれ接続されている。 The FETs 110a to 110d are elements that convert a direct current supplied from the high voltage battery B10 into an alternating current by being controlled by the control circuit 16 and switched by being applied with a voltage based on the high voltage side ground HGND. The FETs 110a and 110b and the FETs 110c and 110d are connected in series. Specifically, the source of the FET 110a is connected to the drain of the FET 110b, and the source of the FET 110c is connected to the drain of the FET 110d. The FETs 110a and 110b connected in series and the FETs 110c and 110d connected in series are connected in parallel. Specifically, the drain of the FET 110a and the drain of the FET 110c are commonly connected to the source of the FET 110b and the source of the FET 110d, respectively. The drains of the commonly connected FETs 110 a and 110 c and the sources of the commonly connected FETs 110 b and 110 d are connected to one end and the other end of the smoothing capacitor 10, respectively. The series connection point of the FETs 110a and 110b and the series connection point of the FETs 110c and 110d are connected to the transformer 12, respectively. Furthermore, the gates and sources of the FETs 110a to 110d are connected to the driving transformers 180 to 183, respectively.

サーミスタ１１０ｅは、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの動作状態に関連する物理量を検出し出力する素子である。具体的には、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの動作状態に関するＦＥＴモジュール１１０内の温度によって抵抗値が変化する素子である。サーミスタ１１０ｅは、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄから所定距離を隔て絶縁された状態でＦＥＴモジュール１１０内に設けられている。サーミスタ１１０ｅの一端及び他端は、検出結果処理回路１５に接続されている。 The thermistor 110e is an element that detects and outputs a physical quantity related to the operating state of the FETs 110a to 110d. Specifically, it is an element whose resistance value changes depending on the temperature in the FET module 110 relating to the operating state of the FETs 110a to 110d. The thermistor 110e is provided in the FET module 110 in a state of being insulated from the FETs 110a to 110d at a predetermined distance. One end and the other end of the thermistor 110 e are connected to the detection result processing circuit 15.

トランス１２は、電力変換回路１１から供給される交流を、絶縁した状態で巻数比に応じた所定電圧の交流に変換し、整流回路１３に供給する素子である。トランス１２は、１次巻線１２０と、２次巻線１２１、１２２とを有している。１次巻線１２０の一端はＦＥＴ１１０ａ、１１０ｂの直列接続点に、他端はＦＥＴ１１０ｃ、１１０ｄの直列接続点にそれぞれ接続されている。２次巻線１２１、１２２は直列接続されている。２次巻線１２１、１２２の直列接続点、２次巻線１２１の一端及び２次巻線１２２の一端は、整流回路１３にそれぞれ接続されている。 The transformer 12 is an element that converts the alternating current supplied from the power conversion circuit 11 into an alternating current having a predetermined voltage corresponding to the turn ratio in an insulated state and supplies the alternating current to the rectifier circuit 13. The transformer 12 has a primary winding 120 and secondary windings 121 and 122. One end of the primary winding 120 is connected to the series connection point of the FETs 110a and 110b, and the other end is connected to the series connection point of the FETs 110c and 110d. The secondary windings 121 and 122 are connected in series. The series connection point of the secondary windings 121 and 122, one end of the secondary winding 121, and one end of the secondary winding 122 are connected to the rectifier circuit 13, respectively.

整流回路１３は、トランス１２の２次巻線１２１、１２２から供給される交流を整流し、直流に変換して平滑回路１４に供給する回路である。整流回路１３は、ＦＥＴ１３０、１３１を備えている。 The rectifier circuit 13 is a circuit that rectifies the alternating current supplied from the secondary windings 121 and 122 of the transformer 12, converts it to direct current, and supplies the direct current to the smoothing circuit 14. The rectifier circuit 13 includes FETs 130 and 131.

ＦＥＴ１３０、１３１は、制御回路１６によって制御され、スイッチングすることで、２次巻線１２１、１２２から供給される交流を整流し、直流に変換する素子である。ＦＥＴ１３０のソースは２次巻線１２１一端に、ドレインは平滑回路１４にそれぞれ接続されている。ＦＥＴ１３１のソースは２次巻線１２２の一端に、ドレインは平滑回路１４にそれぞれ接続されている。 The FETs 130 and 131 are elements that are controlled by the control circuit 16 and switch to rectify the alternating current supplied from the secondary windings 121 and 122 and convert it into direct current. The FET 130 has a source connected to one end of the secondary winding 121 and a drain connected to the smoothing circuit 14. The FET 131 has a source connected to one end of the secondary winding 122 and a drain connected to the smoothing circuit 14.

また、２次巻線１２１、１２２の直列接続点は、配線を介して平滑回路１４に接続されている。配線の一端は２次巻線１２１、１２２の直列接続点に、他端は平滑回路１４にそれぞれ接続される。 Moreover, the series connection point of the secondary windings 121 and 122 is connected to the smoothing circuit 14 via wiring. One end of the wiring is connected to the series connection point of the secondary windings 121 and 122, and the other end is connected to the smoothing circuit 14.

平滑回路１４は、整流回路１３から供給される直流を平滑化して低電圧バッテリＢ１１に供給する回路である。平滑回路１４は、インダクタ１４０と、コンデンサ１４１とを備えている。インダクタ１４０の一端はＦＥＴ１３０、１３１のドレインに、他端は低電圧バッテリＢ１１の正極端にそれぞれ接続されている。コンデンサ１４１の一端は、インダクタ１４０の他端に接続されている。また、コンデンサ１４１の他端は、整流回路１３の配線の他端に接続され、配線を介して２次巻線１２１、１２２の直列接続点に接続されるとともに、低電圧バッテリＢ１１の負極端にそれぞれ接続されている。 The smoothing circuit 14 is a circuit that smoothes the direct current supplied from the rectifier circuit 13 and supplies it to the low-voltage battery B11. The smoothing circuit 14 includes an inductor 140 and a capacitor 141. One end of the inductor 140 is connected to the drains of the FETs 130 and 131, and the other end is connected to the positive terminal of the low voltage battery B11. One end of the capacitor 141 is connected to the other end of the inductor 140. Also, the other end of the capacitor 141 is connected to the other end of the wiring of the rectifier circuit 13 and connected to the series connection point of the secondary windings 121 and 122 via the wiring, and to the negative end of the low voltage battery B11. Each is connected.

検出結果処理回路１５は、サーミスタ１１０ｅの検出結果を所定信号に変換するとともに、絶縁して出力する回路である。検出結果処理回路１５は、変換回路１５０と、絶縁回路１５１とを備え、ＩＣとして構成されている。つまり、変換回路１５０及び絶縁回路１５１は、ＩＣとして一体的に形成されている。 The detection result processing circuit 15 is a circuit that converts the detection result of the thermistor 110e into a predetermined signal and outputs the signal with insulation. The detection result processing circuit 15 includes a conversion circuit 150 and an insulation circuit 151, and is configured as an IC. That is, the conversion circuit 150 and the insulating circuit 151 are integrally formed as an IC.

変換回路１５０は、ＦＥＴモジュール１１０とは別に設けられ、高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧ＶＨ１が印加されることで動作し、サーミスタ１１０ｅの検出結果を、検出結果に応じた信号に変換して出力する回路である。また、サーミスタ１１０ｅの検出結果を、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させる否かの判断基準と比較し、比較結果に応じた信号を出力する回路でもある。変換回路１５０は、サーミスタ１１０ｅの抵抗値を電圧に変換するとともに、その電圧を、電圧の大きさに応じた周波数のパルス信号に変換して出力する。つまり、ＦＥＴモジュール１１０の温度に応じた周波数のパルス信号に変換して出力する。また、サーミスタ１１０ｅの抵抗値を電圧に変換するとともに、その電圧を、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させる否かの判断基準である電圧閾値と比較し、比較結果に応じたハイ又はローのレベル信号として出力する。つまり、ＦＥＴモジュール１１０の温度が判断基準となる温度より高いか低いかを示すレベル信号として出力する。変換回路１５０のグランド端は高電圧側グランドＨＧＮＤに接続され、電源端には電圧ＶＨ１が印加されている。また、入力端はサーミスタ１１０ｅの一端及び他端に、出力端は絶縁回路１５１にそれぞれ接続されている。 The conversion circuit 150 is provided separately from the FET module 110 and operates by applying a voltage VH1 with the high-voltage side ground HGND as a reference, and converts the detection result of the thermistor 110e into a signal corresponding to the detection result. Output circuit. In addition, the detection result of the thermistor 110e is compared with a criterion for determining whether or not to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131, and outputs a signal corresponding to the comparison result. The conversion circuit 150 converts the resistance value of the thermistor 110e into a voltage, converts the voltage into a pulse signal having a frequency corresponding to the magnitude of the voltage, and outputs the pulse signal. That is, it is converted into a pulse signal having a frequency corresponding to the temperature of the FET module 110 and output. In addition, the resistance value of the thermistor 110e is converted into a voltage, and the voltage is compared with a voltage threshold value that is a criterion for determining whether or not to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131. Output as a level signal. That is, it outputs as a level signal indicating whether the temperature of the FET module 110 is higher or lower than the temperature used as a criterion. The ground terminal of the conversion circuit 150 is connected to the high voltage side ground HGND, and the voltage VH1 is applied to the power supply terminal. The input end is connected to one end and the other end of the thermistor 110e, and the output end is connected to the insulation circuit 151.

絶縁回路１５１は、ＦＥＴモジュール１１０とは別に設けられ、低電圧側グランドＬＧＮＤを基準とした電圧ＶＬ２が印加されることで動作し、変換回路１５０から入力されるパルス信号及びレベル信号を絶縁して制御回路１６に出力する回路である。絶縁回路１５１は、例えばフォトカプラ（図略）によって構成されている。絶縁回路１５１のグランド端は低電圧側グランドＬＧＮＤに接続され、電源端には電圧ＶＬ２が印加されている。また、入力端は変換回路１５０の出力端に、出力端は制御回路１６及び駆動回路１７にそれぞれ接続されている。 The insulation circuit 151 is provided separately from the FET module 110 and operates by applying the voltage VL2 with reference to the low-voltage side ground LGND, and insulates the pulse signal and the level signal input from the conversion circuit 150. This circuit outputs to the control circuit 16. The insulating circuit 151 is configured by, for example, a photocoupler (not shown). The ground terminal of the insulating circuit 151 is connected to the low voltage side ground LGND, and the voltage VL2 is applied to the power supply terminal. The input end is connected to the output end of the conversion circuit 150, and the output end is connected to the control circuit 16 and the drive circuit 17.

制御回路１６は、低電圧側グランドＬＧＮＤを基準とした電圧ＶＬ２が印加されることで動作し、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力されるサーミスタ１１０ｅの検出結果、及び、外部から入力される指令に基づいてＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を駆動するための駆動信号を生成し出力する回路である。制御回路１６は、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力されるパルス信号に基づいて、ＦＥＴモジュール１１０内の温度を求める。そして、求めたＦＥＴモジュール１１０内の温度を、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させる否かの判断基準と比較する。ＦＥＴモジュール１１０内の温度が判断基準以下であり、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させる必要がないと判断した場合、制御回路１６は、外部から入力される指令に基づいて駆動信号を生成する。一方、ＦＥＴモジュール１１０内の温度が判断基準より高く、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させるべきと判断した場合、制御回路１６は、駆動信号の生成を停止する。ここで、制御回路１６における判断基準は、変換回路１５０における判断基準と同一の温度に対応するものに設定されている。制御回路１６のグランド端は低電圧側グランドＬＧＮＤに接続され、電源端には電圧ＶＬ２が印加されている。また、入力端はパルス信号を出力する絶縁回路１５１の出力端に、出力端は駆動回路１７にそれぞれ接続されている。 The control circuit 16 operates by applying the voltage VL2 with the low-voltage side ground LGND as a reference, and the detection result of the thermistor 110e input from the conversion circuit 150 via the insulation circuit 151 and the external input. This is a circuit that generates and outputs a drive signal for driving the FETs 110a to 110d, 130, and 131 based on the command. The control circuit 16 obtains the temperature in the FET module 110 based on the pulse signal input from the conversion circuit 150 via the insulation circuit 151. Then, the obtained temperature in the FET module 110 is compared with a criterion for determining whether to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131. When it is determined that the temperature in the FET module 110 is equal to or lower than the criterion and it is not necessary to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131, the control circuit 16 generates a drive signal based on a command input from the outside. . On the other hand, when the temperature in the FET module 110 is higher than the criterion and it is determined that the FETs 110a to 110d, 130, and 131 should be stopped, the control circuit 16 stops generating the drive signal. Here, the determination criterion in the control circuit 16 is set to correspond to the same temperature as the determination criterion in the conversion circuit 150. The ground terminal of the control circuit 16 is connected to the low voltage side ground LGND, and the voltage VL2 is applied to the power supply terminal. The input terminal is connected to the output terminal of the isolation circuit 151 that outputs a pulse signal, and the output terminal is connected to the drive circuit 17.

駆動回路１７は、低電圧側グランドＬＧＮＤを基準とした電圧ＶＬ２が印加されることで動作し、制御回路１６の駆動信号に基づいて、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を駆動するための電圧を出力する回路である。駆動回路１７は、制御回路１６から入力される駆動信号に基づいて、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を駆動するための電圧を出力する。また、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力されるレベル信号がＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１の停止を指示するものである場合、これらを駆動するための電圧の出力を停止する。駆動回路１７のグランド端は低電圧側グランドＬＧＮＤに接続され、電源端には電圧ＶＬ２が印加されている。また、入力端はレベル信号を出力する絶縁回路１５１の出力端に、出力端は駆動用トランス１８０〜１８３にそれぞれ接続されている。 The drive circuit 17 operates when a voltage VL2 with reference to the low-voltage side ground LGND is applied, and outputs a voltage for driving the FETs 110a to 110d, 130, and 131 based on the drive signal of the control circuit 16 Circuit. The drive circuit 17 outputs a voltage for driving the FETs 110 a to 110 d, 130, 131 based on the drive signal input from the control circuit 16. Further, when the level signal input from the conversion circuit 150 via the insulating circuit 151 is an instruction to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131, the output of the voltage for driving them is stopped. The ground terminal of the drive circuit 17 is connected to the low voltage side ground LGND, and the voltage VL2 is applied to the power supply terminal. The input terminal is connected to the output terminal of the isolation circuit 151 that outputs the level signal, and the output terminal is connected to the driving transformers 180 to 183.

駆動用トランス１８０〜１８３は、駆動回路１７から入力される駆動のための電圧を、絶縁した状態でＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１に印加する素子である。駆動用トランス１８０〜１８３は、１次巻線１８０ａ、１８１ａ、１８２ａ、１８３ａと、２次巻線と１８０ｂ、１８０ｃ、１８１ｂ、１８１ｃ、１８２ｂ、１８３ｂを有している。１次巻線１８０ａ、１８１ａ、１８２ａ、１８３ａは、駆動回路１７の出力端にそれぞれ接続されている。２次巻線１８０ｂ、１８０ｃ、１８１ｂ、１８１ｃ、１８２ｂ、１８３ｂは、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１のゲート及びソースにそれぞれ接続されている。 The driving transformers 180 to 183 are elements that apply the driving voltage input from the driving circuit 17 to the FETs 110a to 110d, 130, and 131 in an insulated state. The driving transformers 180 to 183 include primary windings 180a, 181a, 182a, and 183a, secondary windings, and 180b, 180c, 181b, 181c, 182b, and 183b. The primary windings 180 a, 181 a, 182 a, and 183 a are connected to the output terminal of the drive circuit 17, respectively. The secondary windings 180b, 180c, 181b, 181c, 182b, and 183b are connected to the gates and sources of the FETs 110a to 110d, 130, and 131, respectively.

次に、図１を参照して第１実施形態の電力変換装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power conversion apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

図１に示すサーミスタ１１０ｅは、ＦＥＴモジュール１１０内の温度によって抵抗値が変化する。変換回路１５０は、電圧ＶＨ１が印加されることで動作し、サーミスタ１１０ｅの抵抗値を電圧に変換するとともに、その電圧を、電圧の大きさに応じた周波数のパルス信号に変換して出力する。つまり、ＦＥＴモジュール１１０の温度に応じた周波数のパルス信号に変換して出力する。また、サーミスタ１１０ｅの抵抗値を電圧に変換するとともに、その電圧を、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させる否かの判断基準である電圧閾値と比較し、比較結果に応じたレベル信号として出力する。つまり、ＦＥＴモジュール１１０の温度が判断基準となる温度より高いか低いかを示すレベル信号として出力する。絶縁回路１５１は、電圧ＶＬ２が印加されることで動作し、変換回路１５０から入力されるパルス信号及びレベル信号を絶縁して出力する。 The resistance value of the thermistor 110 e shown in FIG. 1 changes depending on the temperature in the FET module 110. The conversion circuit 150 operates when the voltage VH1 is applied, converts the resistance value of the thermistor 110e into a voltage, converts the voltage into a pulse signal having a frequency corresponding to the magnitude of the voltage, and outputs the pulse signal. That is, it is converted into a pulse signal having a frequency corresponding to the temperature of the FET module 110 and output. In addition, the resistance value of the thermistor 110e is converted into a voltage, and the voltage is compared with a voltage threshold value that is a criterion for determining whether or not to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131, and output as a level signal corresponding to the comparison result. To do. That is, it outputs as a level signal indicating whether the temperature of the FET module 110 is higher or lower than the temperature used as a criterion. The insulation circuit 151 operates by applying the voltage VL2, and insulates and outputs the pulse signal and the level signal input from the conversion circuit 150.

制御回路１６は、電圧ＶＬ２が印加されることで動作し、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力されるパルス信号、及び、外部から入力される指令に基づいて、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１２３、１３１の駆動信号を生成する。駆動回路１７は、電圧ＶＬ２が印加されることで動作し、制御回路１６から入力される駆動信号に基づいて、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を駆動するための電圧を出力する。駆動用トランス１８０〜１８３は、駆動回路１７から入力される駆動のための電圧を、絶縁した状態でＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１に印加する。 The control circuit 16 operates when the voltage VL2 is applied, and based on a pulse signal input from the conversion circuit 150 via the insulating circuit 151 and a command input from the outside, the FETs 110a to 110d, 123, 131 drive signals are generated. The drive circuit 17 operates when the voltage VL <b> 2 is applied, and outputs a voltage for driving the FETs 110 a to 110 d, 130, and 131 based on the drive signal input from the control circuit 16. The driving transformers 180 to 183 apply the driving voltage input from the driving circuit 17 to the FETs 110a to 110d, 130, and 131 in an insulated state.

これにより、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄが、所定タイミングでスイッチングするとともに、ＦＥＴ１３０、１３１がこれらに同期して所定タイミングでスイッチングする。 Thereby, the FETs 110a to 110d are switched at a predetermined timing, and the FETs 130 and 131 are switched at a predetermined timing in synchronization with them.

その結果、電力変換回路１１は、高電圧バッテリＢ１０から供給される直流を交流に変換してトランス１２に供給する。トランス１２は、電力変換回路１１から供給される交流を、絶縁した状態で巻数比に応じた所定電圧の交流に変換し、整流回路１３に供給する。整流回路１３は、トランス１２から供給される交流を整流し、直流に変換して平滑回路１４に供給する。平滑回路１４は、整流回路１３から供給される直流を平滑化して低電圧バッテリＢ１１に供給する。 As a result, the power conversion circuit 11 converts the direct current supplied from the high voltage battery B10 into an alternating current and supplies it to the transformer 12. The transformer 12 converts the alternating current supplied from the power conversion circuit 11 into an alternating current having a predetermined voltage corresponding to the turns ratio in an insulated state, and supplies the alternating current to the rectifier circuit 13. The rectifier circuit 13 rectifies the alternating current supplied from the transformer 12, converts it to direct current, and supplies it to the smoothing circuit 14. The smoothing circuit 14 smoothes the direct current supplied from the rectifier circuit 13 and supplies it to the low voltage battery B11.

このようにして、高電圧バッテリＢ１０から供給される直流が低電圧の直流に変換され、低電圧バッテリＢ１１に供給され、低電圧バッテリＢ１１が充電される。 In this way, the direct current supplied from the high voltage battery B10 is converted into a low voltage direct current, supplied to the low voltage battery B11, and the low voltage battery B11 is charged.

ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄがスイッチングし、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄに電流が流れることで、ＦＥＴモジュール１１０の温度が上昇する。 The FETs 110a to 110d are switched, and a current flows through the FETs 110a to 110d, whereby the temperature of the FET module 110 rises.

制御回路１６は、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力されるパルス信号に基づいて、ＦＥＴモジュール１１０内の温度を求める。そして、ＦＥＴモジュール１１０内の温度がＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させる否かの判断基準より高く、停止させるべきと判断した場合、駆動信号の生成を停止する。駆動回路１７は、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力されるレベル信号がＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１の停止を指示するものである場合、これらを駆動するための電圧の出力を停止する。 The control circuit 16 obtains the temperature in the FET module 110 based on the pulse signal input from the conversion circuit 150 via the insulation circuit 151. When the temperature in the FET module 110 is higher than the criterion for determining whether or not to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131 and it is determined that the FETs should be stopped, the generation of the drive signal is stopped. When the level signal input from the conversion circuit 150 via the insulating circuit 151 instructs the drive circuit 17 to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131, the drive circuit 17 stops outputting the voltage for driving them. .

その結果、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１がすべてオフし、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１に流れる電流が０になり、高電圧バッテリＢ１０から低電圧バッテリＢ１１への電力の供給が停止する。 As a result, all of the FETs 110a to 110d, 130, and 131 are turned off, the current flowing through the FETs 110a to 110d, 130, and 131 becomes zero, and the supply of power from the high voltage battery B10 to the low voltage battery B11 is stopped.

次に、第１実施形態の電力変換装置の効果について説明する。 Next, the effect of the power converter of the first embodiment will be described.

第１実施形態によれば、電力変換装置１は、サーミスタ１１０ｅと制御回路１６の間にＦＥＴモジュール１１０とは別に設けられ、サーミスタ１１０ｅの検出結果を絶縁して制御回路１６に出力する絶縁回路１５１を有している。そのため、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄのいずれかとサーミスタ１１０ｅがショートしても、絶縁回路１５１によって、ＦＥＴモジュール１１０から制御回路１６を絶縁することができる。従って、制御回路１６に、高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧ＶＨ１が印加されることはない。これにより、ＦＥＴモジュール１１０の大型化及びコストアップ抑え、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの破損に伴って発生する制御回路１６の破損を防止することができる。 According to the first embodiment, the power conversion device 1 is provided separately from the FET module 110 between the thermistor 110e and the control circuit 16, and insulates the detection result of the thermistor 110e and outputs it to the control circuit 16. have. Therefore, even if any of the FETs 110 a to 110 d and the thermistor 110 e are short-circuited, the control circuit 16 can be insulated from the FET module 110 by the insulating circuit 151. Accordingly, the voltage VH1 with reference to the high-voltage side ground HGND is not applied to the control circuit 16. Thereby, the enlargement and cost increase of the FET module 110 can be suppressed, and the breakage of the control circuit 16 caused by the breakage of the FETs 110a to 110d can be prevented.

第１実施形態によれば、制御回路１６は、絶縁回路１５１を介して入力されるサーミスタ１１０ｅの検出結果に基づいてＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させるか否かを判断し、停止させると判断した場合、駆動信号の生成を停止する。そのため、ＦＥＴモジュール１１０の温度が異常に上昇したとき、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄを停止させることができる。従って、温度上昇に伴うＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの破損を防止することができる。 According to the first embodiment, the control circuit 16 determines whether or not to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131 based on the detection result of the thermistor 110e that is input via the insulating circuit 151. If it is determined, the generation of the drive signal is stopped. Therefore, when the temperature of the FET module 110 rises abnormally, the FETs 110a to 110d can be stopped. Therefore, it is possible to prevent the FETs 110a to 110d from being damaged due to the temperature rise.

第１実施形態によれば、電力変換装置１は、サーミスタ１１０ｅと絶縁回路１５１の間に設けられ、サーミスタ１１０ｅの検出結果を、検出結果に応じた信号に変換して絶縁回路１５１に出力する変換回路１５０を有している。そして、制御回路１６は、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力される検出結果に応じた信号に基づいてＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させるか否かを判断し、停止させると判断した場合、駆動信号の生成を停止する。そのため、サーミスタ１１０ｅの検出結果を確実に制御回路１６に伝えることができ、温度上昇に伴うＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの破損を確実に防止することができる。制御回路１６が故障して駆動信号を停止できない場合であっても、温度上昇に伴うＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの破損を確実に防止することができる。 According to the first embodiment, the power conversion device 1 is provided between the thermistor 110e and the insulation circuit 151, and converts the detection result of the thermistor 110e into a signal corresponding to the detection result and outputs the signal to the insulation circuit 151. A circuit 150 is included. Then, the control circuit 16 determines whether or not to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131 based on a signal corresponding to the detection result input from the conversion circuit 150 via the insulating circuit 151, and determines that it is to be stopped. If so, the generation of the drive signal is stopped. Therefore, the detection result of the thermistor 110e can be reliably transmitted to the control circuit 16, and the FETs 110a to 110d can be reliably prevented from being damaged due to the temperature rise. Even when the control circuit 16 fails and the drive signal cannot be stopped, it is possible to reliably prevent the FETs 110a to 110d from being damaged due to the temperature rise.

第１実施形態によれば、変換回路１５０は、サーミスタ１１０ｅの検出結果を、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を停止させるか否かの判断基準と比較し、比較結果に応じた信号を絶縁回路１５１に出力する。そして、駆動回路１７は、絶縁回路１５１に接続され、絶縁回路１５１を介して変換回路１５０から入力される比較結果に応じた信号がＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１の停止を指示するものである場合、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄ、１３０、１３１を駆動するための電圧の出力を停止する。そのため、制御回路１６による駆動信号の生成の停止が遅れても、駆動回路１７によって、即座にＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄを停止させることができる。従って、温度上昇に伴うＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの破損をより確実に防止することができる。 According to the first embodiment, the conversion circuit 150 compares the detection result of the thermistor 110e with a criterion for determining whether or not to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131, and outputs a signal corresponding to the comparison result to the insulation circuit 151. Output to. When the drive circuit 17 is connected to the insulation circuit 151 and the signal according to the comparison result input from the conversion circuit 150 via the insulation circuit 151 is an instruction to stop the FETs 110a to 110d, 130, and 131. The output of the voltage for driving the FETs 110a to 110d, 130, 131 is stopped. Therefore, even if the stop of the generation of the drive signal by the control circuit 16 is delayed, the drive circuit 17 can immediately stop the FETs 110a to 110d. Accordingly, it is possible to more reliably prevent the FETs 110a to 110d from being damaged due to the temperature rise.

第１実施形態によれば、変換回路１５０及び絶縁回路１５１は、ＩＣとして一体的に形成されている。そのため、電力変換装置１を小型化することができる。 According to the first embodiment, the conversion circuit 150 and the insulation circuit 151 are integrally formed as an IC. Therefore, the power converter device 1 can be reduced in size.

第１実施形態によれば、サーミスタ１１０ｅは、ＦＥＴモジュール１１０内の温度を検出する。そのため、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄの動作状態を確実に把握することができる。 According to the first embodiment, the thermistor 110 e detects the temperature in the FET module 110. Therefore, it is possible to reliably grasp the operation state of the FETs 110a to 110d.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電力変換装置について説明する。第２実施形態の電力変換装置は、第１実施形態の電力変換装置に対して、変換回路の動作させるための電源を別途設けたものである。 (Second Embodiment)
Next, the power converter device of 2nd Embodiment is demonstrated. In the power conversion device of the second embodiment, a power supply for operating the conversion circuit is provided separately from the power conversion device of the first embodiment.

まず、図２を参照して第２実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 First, with reference to FIG. 2, the structure of the power converter device of 2nd Embodiment is demonstrated.

図２に示す電力変換装置２は、高電圧バッテリＢ２０から供給される直流を低電圧の直流に変換して、低電圧バッテリＢ２１に供給し、低電圧バッテリＢ２１を充電する装置である。電力変換装置２は、平滑用コンデンサ２０と、電力変換回路２１と、トランス２２と、整流回路２３と、平滑回路２４と、検出結果処理回路２５と、制御回路２６と、駆動回路２７と、駆動用トランス２８０〜２８３とを備えている。さらに、検出結果処理回路用電源２９を備えている。 The power conversion device 2 shown in FIG. 2 is a device that converts a direct current supplied from the high voltage battery B20 into a low voltage direct current, supplies the direct current to the low voltage battery B21, and charges the low voltage battery B21. The power conversion device 2 includes a smoothing capacitor 20, a power conversion circuit 21, a transformer 22, a rectifier circuit 23, a smoothing circuit 24, a detection result processing circuit 25, a control circuit 26, a drive circuit 27, and a drive. Transformers 280 to 283 are provided. Furthermore, a detection result processing circuit power supply 29 is provided.

電力変換回路２１は、ＦＥＴモジュール２１０（スイッチング素子モジュール）を備えている。ＦＥＴモジュール２１０は、ＦＥＴ２１０ａ〜２１０ｄと、サーミスタ２１０ｅ（検出回路）とを内蔵している。トランス２２は、１次巻線２２０と、２次巻線２２１、２２２とを有している。整流回路２３は、ＦＥＴ２３０、２３１を備えている。平滑回路２４は、インダクタ２４０と、コンデンサ２４１とを備えている。検出結果処理回路２５は、変換回路２５０と、絶縁回路２５１とを備えている。 The power conversion circuit 21 includes an FET module 210 (switching element module). The FET module 210 includes FETs 210a to 210d and a thermistor 210e (detection circuit). The transformer 22 has a primary winding 220 and secondary windings 221 and 222. The rectifier circuit 23 includes FETs 230 and 231. The smoothing circuit 24 includes an inductor 240 and a capacitor 241. The detection result processing circuit 25 includes a conversion circuit 250 and an insulation circuit 251.

平滑用コンデンサ２０、電力変換回路２１、トランス２２、整流回路２３、平滑回路２４、検出結果処理回路２５、制御回路２６、駆動回路２７及び駆動用トランス２８０〜２８３は、検出結果処理回路２５の変換回路２５０が、高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧ＶＨ２が印加されることで動作することを除いて、第１実施形態の平滑用コンデンサ１０、電力変換回路１１、トランス１２、整流回路１３、平滑回路１４、検出結果処理回路１５、制御回路１６、駆動回路１７及び駆動用トランス１８０〜１８３と同一構成である。 The smoothing capacitor 20, the power conversion circuit 21, the transformer 22, the rectifier circuit 23, the smoothing circuit 24, the detection result processing circuit 25, the control circuit 26, the driving circuit 27, and the driving transformers 280 to 283 are converted by the detection result processing circuit 25. The smoothing capacitor 10, the power conversion circuit 11, the transformer 12, the rectifier circuit 13, and the rectifier circuit 13 of the first embodiment, except that the circuit 250 operates by applying the voltage VH2 with reference to the high-voltage side ground HGND. The smoothing circuit 14, the detection result processing circuit 15, the control circuit 16, the drive circuit 17, and the drive transformers 180 to 183 have the same configuration.

検出結果処理回路用電源２９は、制御回路２６によって制御され、変換回路２５０が動作するための高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧ＶＨ２を供給する回路である。検出結果処理回路用電源２９は、トランス２９０と、スイッチ２９１と、ダイオード２９２と、平滑用コンデンサ２９３とを備えている。 The detection result processing circuit power supply 29 is a circuit that is controlled by the control circuit 26 and supplies a voltage VH2 with reference to the high-voltage side ground HGND for the conversion circuit 250 to operate. The detection result processing circuit power supply 29 includes a transformer 290, a switch 291, a diode 292, and a smoothing capacitor 293.

トランス２９０は、１次巻線２９０ａと、２次巻線２９０ｂとを備えている。１次巻線２９０ａの一端には、低電圧グランドＬＧＮＤを基準とした電圧ＶＬ１が印加されている。１次巻線２９０ａの他端は、スイッチ２９１を介して低電圧側グランドＬＧＮＤに接続されている。スイッチ２９１の制御端は制御回路２６に接続されている。２次巻線２９０ｂの一端はダイオード２９２のアノードに、他端は高電圧側グランドＨＧＮＤにそれぞれ接続されている。平滑用コンデンサ２９３の一端は検出結果処理回路用電源２９の出力端を形成するダイオード２９２のカソードに、他端は２次巻線２９０ｂの他端にそれぞれ接続されている。 The transformer 290 includes a primary winding 290a and a secondary winding 290b. A voltage VL1 with reference to the low voltage ground LGND is applied to one end of the primary winding 290a. The other end of the primary winding 290a is connected to the low voltage side ground LGND via the switch 291. The control terminal of the switch 291 is connected to the control circuit 26. One end of the secondary winding 290b is connected to the anode of the diode 292, and the other end is connected to the high voltage side ground HGND. One end of the smoothing capacitor 293 is connected to the cathode of the diode 292 that forms the output end of the power supply 29 for the detection result processing circuit, and the other end is connected to the other end of the secondary winding 290b.

次に、第２実施形態の電力変換装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power conversion device according to the second embodiment will be described.

図２に示す制御回路２６は、スイッチ２９１をスイッチングさせる。トランス２９０は、スイッチ２９１のスイッチングによって供給される交流を、絶縁した状態で巻数比に応じた所定電圧の交流に変換して出力する。ダイオード２９２及び平滑用コンデンサ２９３は、トランス２９０から供給される交流を整流して直流に変換するとともに、平滑化して変換回路２５０の電源端に供給する。これにより、変換回路２５０の動作に必要な高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧ＶＨ２が変換回路２５０に供給される。他の動作については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。 The control circuit 26 illustrated in FIG. 2 switches the switch 291. The transformer 290 converts the alternating current supplied by the switching of the switch 291 into an alternating current having a predetermined voltage corresponding to the turn ratio in an insulated state and outputs the alternating current. The diode 292 and the smoothing capacitor 293 rectify the alternating current supplied from the transformer 290 and convert it into direct current, and also smooth it and supply it to the power supply terminal of the conversion circuit 250. As a result, the voltage VH2 based on the high voltage side ground HGND necessary for the operation of the conversion circuit 250 is supplied to the conversion circuit 250. Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.

次に、第２実施形態の電力変換装置の効果について説明する。第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 Next, the effect of the power converter of 2nd Embodiment is demonstrated. According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、第１及び第２実施形態では、電力変換回路、トランス及び整流回路を備えた電力変換装置の例を挙げているが、これに限られるものではない。ＦＥＴ及びサーミスタが内蔵されたＦＥＴモジュールと、制御回路と、駆動回路とを備えた電力変換装置であれば広く適用することができる。 In addition, although the example of the power converter device provided with the power converter circuit, the transformer, and the rectifier circuit is given in the first and second embodiments, it is not limited to this. The present invention can be widely applied to any power conversion device provided with an FET module including an FET and a thermistor, a control circuit, and a drive circuit.

また、第１及び第２実施形態では、ＦＥＴの動作状態に関連する物理量として、サーミスタによって、ＦＥＴモジュール内の温度を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。ＦＥＴの動作状態に関連する物理量は、ＦＥＴの温度や、ＦＥＴ各部の電圧、電流の少なくともいずれかであってもよい。ＦＥＴから絶縁された状態で、これらの物理量を検出する検出回路が、ＦＥＴモジュールに内蔵されていればよい。 In the first and second embodiments, an example in which the temperature in the FET module is detected by a thermistor is given as a physical quantity related to the operation state of the FET. However, the present invention is not limited to this. The physical quantity related to the operation state of the FET may be at least one of the temperature of the FET, the voltage of each part of the FET, and the current. It is only necessary that a detection circuit for detecting these physical quantities in a state insulated from the FET is built in the FET module.

さらに、第１及び第２実施形態では、変換回路がＦＥＴモジュールとは別に設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧が印加されることで動作するため、高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧が印加されるＦＥＴモジュール内に設けてもよい。 Furthermore, in the first and second embodiments, an example is given in which the conversion circuit is provided separately from the FET module, but the present invention is not limited to this. Since the operation is performed by applying a voltage based on the high voltage side ground HGND, it may be provided in the FET module to which a voltage based on the high voltage side ground HGND is applied.

加えて、第１及び第２実施形態では、ＦＥＴ１１０ａ〜１１０ｄは、高電圧側グランドＨＧＮＤを基準とした電圧が印加され、制御回路１６は、高電圧側グランドＨＧＮＤから絶縁された低電圧側グランドＬＧＮＤを基準とした電圧ＶＬ２が印加されることで動作する例を挙げているが、これに限られるものではない。ＦＥＴに印加される電圧の基準点と制御回路に印加される電圧の基準点が同一であってもよい。そのような場合であっても、同様の効果を得ることができる。 In addition, in the first and second embodiments, the FETs 110a to 110d are applied with a voltage based on the high voltage side ground HGND, and the control circuit 16 is connected to the low voltage side ground LGND isolated from the high voltage side ground HGND. Although an example in which the operation is performed by applying the voltage VL2 with reference to the above is not limited thereto. The reference point of the voltage applied to the FET and the reference point of the voltage applied to the control circuit may be the same. Even in such a case, the same effect can be obtained.

１・・・電力変換装置、１１・・・電力変換回路、１１０・・・ＦＥＴモジュール（スイッチング素子モジュール）、１１０ａ〜１１０ｄ・・・ＦＥＴ（スイッチング素子）、１１０ｅ・・・サーミスタ（検出回路）、１５・・・検出結果処理回路、１５０・・・変換回路、１５１・・・絶縁回路、１６・・・制御回路、１７・・・駆動回路、Ｂ１０・・・高電圧バッテリ、Ｂ１１・・・低電圧バッテリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter, 11 ... Power converter circuit, 110 ... FET module (switching element module), 110a-110d ... FET (switching element), 110e ... Thermistor (detection circuit), DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Detection result processing circuit, 150 ... Conversion circuit, 151 ... Insulation circuit, 16 ... Control circuit, 17 ... Drive circuit, B10 ... High voltage battery, B11 ... Low Voltage battery

Claims

A switching element module (110, 210) including a switching element to which a voltage is applied;
A detection circuit (110e, 210e) that is provided in the switching element module in a state of being insulated from the switching element, and detects and outputs a physical quantity related to an operation state of the switching element;
A control circuit (16, 26) connected to the detection circuit and determining whether to generate a drive signal for driving the switching element based on a detection result of the detection circuit;
A drive circuit (17, 27) connected to the control circuit and the switching element and outputting a voltage for driving the switching element based on a drive signal generated by the control circuit;
In a power conversion device comprising:
An isolation circuit (151, 251) provided separately from the switching element module between the detection circuit and the control circuit, for insulating a detection result of the detection circuit and outputting the result to the control circuit ;
Provided between the detection circuit and the insulation circuit, the detection result of the detection circuit is converted into a pulse signal having a frequency according to the detection result and output to the insulation circuit, and the detection result of the detection circuit is A conversion circuit (150, 250) that compares with a criterion for determining whether or not to stop the switching element, converts it to a high or low level signal according to the comparison result, and outputs the level signal to the insulation circuit
Have
The control circuit determines whether or not to stop the switching element based on a pulse signal corresponding to a detection result input from the conversion circuit via the isolation circuit, and determines that the switching element is to be stopped. Generation of
The drive circuit is connected to the isolation circuit, and when the level signal corresponding to the comparison result input from the conversion circuit via the isolation circuit is an instruction to stop the switching element, A power converter that stops output of a voltage for driving .

The power converter according to claim 1 , wherein the conversion circuit and the insulating circuit are integrally formed as an IC.

The power conversion device according to claim 1, wherein the physical quantity related to the operation state of the switching element is at least one of temperature, voltage, and current.

A voltage based on the first reference point is applied to the switching element,
Wherein the control circuit, the power according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the voltage of the second reference point as a reference, which is insulated from the first reference point is operated by being applied Conversion device.