JP6519912B2 - 信号送信回路、スイッチングシステム、及びマトリックスコンバータ - Google Patents
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Description
本開示の一態様に係る信号送信回路は、少なくとも1つの入力信号が入力される少なくとも1つの入力端子と、高周波を出力する高周波発振回路と、前記少なくとも1つの入力信号に応じて前記高周波を変調して、第一の被変調信号、第二の被変調信号および第三の被変調信号を含む複数の被変調信号を生成するスイッチング混合回路と、前記第一の被変調信号が出力される第一の出力端子と、前記第二の被変調信号が出力される第二の出力端子と、前記第三の被変調信号が出力される第三の出力端子とを備え、前記第一の被変調信号が前記第一の出力端子から出力される間、前記第二の被変調信号および前記第三の被変調信号は出力されず、前記第二の被変調信号が前記第二の出力端子から出力される間、前記第一の被変調信号および前記第三の被変調信号が出力されず、前記第三の被変調信号が前記第三の出力端子から出力される間、前記第一の被変調信号および前記第二の被変調信号が出力されない。
まず、本開示の発明者らの着眼点について説明する。
(構造)
実施の形態に係るスイッチングシステムの構成例について説明する。
スイッチングシステムの全体動作の一例について、図1から図3を参照しながら説明する。図2は、スイッチング混合回路101に入出力される信号の時間波形を例示している。図3は、第一の入力信号171と、第一の受信回路151に入出力される信号の時間波形を例示している。
スイッチング混合回路101について、詳しく述べる。
図4に示されるスイッチング混合回路101は、高周波入力端子124、電源端子125、グランド端子129、第一の入力端子121、第二の入力端子122、第三の入力端子123、第一の出力端子126、第二の出力端子127、第三の出力端子128、第一のトランジスタ131、第二のトランジスタ132、第三のトランジスタ133、及び第四のトランジスタ134を含む。
スイッチング混合回路101において、電源電圧は、グランド端子129を基準として電源端子125に印加されている。高周波入力端子124には、連続波である高周波が入力される。第一の入力端子121には第一の入力信号171が入力され、第二の入力端子122には第二の入力信号172が入力され、第三の入力端子123には第三の入力信号173が入力される。第一のトランジスタ131のゲートに、高周波入力端子124から入力された高周波が入力されている。これにより、ゲートに入力される高周波振幅に応じて、第一のトランジスタ131がオンまたはオフする。言い換えると、第一のトランジスタ131は、高周波入力端子124から入力された高周波を増幅し、増幅された高周波を第一のトランジスタ131のドレインから出力する。
図6は、本実施の形態に係る信号送信回路を含む3相ACマトリックスコンバータシステムの一例を示す。
101 スイッチング混合回路
602 集積送信回路
603 集積絶縁素子
604 集積パワーデバイス
605 ヒートシンク
120 高周波発振回路
121,621 第一の入力端子
122,622 第二の入力端子
123,623 第三の入力端子
124 高周波入力端子
125 電源端子
126 第一の出力端子
127 第二の出力端子
128 第三の出力端子
129 グランド端子
131 第一のトランジスタ
132 第二のトランジスタ
133 第三のトランジスタ
134 第四のトランジスタ
141 第一の絶縁素子
142 第二の絶縁素子
143 第三の絶縁素子
151,651 第一の受信回路
152,652 第二の受信回路
153,653 第三の受信回路
161,661 第一の双方向スイッチ
162,662 第二の双方向スイッチ
163,663 第三の双方向スイッチ
166,666 第一の端子
167,667 第二の端子
168,668 第三の端子
169,669 第四の端子
171 第一の入力信号
172 第二の入力信号
173 第三の入力信号
176,176a,176b 第一の被変調信号
177 第二の被変調信号
178 第三の被変調信号
181a,181b 第一のゲート信号
Claims (19)
- 少なくとも1つの入力信号が入力される少なくとも1つの入力端子と、
高周波を出力する高周波発振回路と、
前記少なくとも1つの入力信号に応じて前記高周波を変調して、第一の被変調信号、第二の被変調信号および第三の被変調信号を含む複数の被変調信号を生成するスイッチング混合回路と、
前記第一の被変調信号が出力される第一の出力端子と、
前記第二の被変調信号が出力される第二の出力端子と、
前記第三の被変調信号が出力される第三の出力端子とを備え、
前記第一の被変調信号が前記第一の出力端子から出力される間、前記第二の被変調信号および前記第三の被変調信号は出力されず、
前記第二の被変調信号が前記第二の出力端子から出力される間、前記第一の被変調信号および前記第三の被変調信号が出力されず、
前記第三の被変調信号が前記第三の出力端子から出力される間、前記第一の被変調信号および前記第二の被変調信号が出力されない、
信号送信回路。 - 前記高周波は、高周波正弦波である、
請求項1に記載の信号送信回路。 - 前記第一の出力端子に接続され、前記第一の被変調信号を絶縁伝送する第一の絶縁素子と、
前記第二の出力端子に接続され、前記第二の被変調信号を絶縁伝送する第二の絶縁素子と、
前記第三の出力端子に接続され、前記第三の被変調信号を絶縁伝送する第三の絶縁素子と、をさらに備える、
請求項1または2に記載の信号送信回路。 - 前記第一の絶縁素子は、第一の電磁界共鳴結合器であり、
前記第二の絶縁素子は、第二の電磁界共鳴結合器であり、
前記第三の絶縁素子は、第三の電磁界共鳴結合器である、
請求項3に記載の信号送信回路。 - 前記少なくとも1つの入力信号は、第一の入力信号、第二の入力信号、第三の入力信号を含み、
前記少なくとも1つの入力端子は、前記第一の入力信号が入力される第一の入力端子と、前記第二の入力信号が入力される第二の入力端子と、前記第三の入力信号が入力される第三の入力端子とを含み、
前記スイッチング混合回路は、
前記第一の入力信号に応じて前記高周波を変調して、前記第一の被変調信号を生成し、
前記第二の入力信号に応じて前記高周波を変調して、前記第二の被変調信号を生成し、
前記第三の入力信号に応じて前記高周波を変調して、前記第三の被変調信号を生成する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の信号送信回路。 - 前記第一の入力信号が前記第一の入力端子から入力される間、前記第二の入力端子および前記第三の入力端子に信号が入力されず、
前記第二の入力信号が前記第二の入力端子から入力される間、前記第一の入力端子および前記第三の入力端子に信号が入力されず、
前記第三の入力信号が前記第三の入力端子から入力される間、前記第一の入力端子および前記第二の入力端子に信号が入力されない、
請求項5に記載の信号送信回路。 - 前記スイッチング混合回路は、
前記高周波発振回路から前記高周波が入力される高周波入力端子と、
電源電位を与える電源端子と、
グランド電位を与えるグランド端子と、
前記高周波入力端子に接続される第一のゲート端子と、前記グランド端子に接続される第一のソース端子と、第一のドレイン端子とを具備する第一のトランジスタと、
前記第一の入力端子に接続される第二のゲート端子と、前記第一のトランジスタの前記第一のドレイン端子に接続される第二のソース端子と、前記第一の出力端子及び前記電源端子に接続される第二のドレイン端子とを具備する第二のトランジスタと、
前記第二の入力端子に接続される第三のゲート端子と、前記第一のトランジスタの前記第一のドレイン端子に接続される第三のソース端子と、前記第二の出力端子及び前記電源端子に接続される第三のドレイン端子とを具備する第三のトランジスタと、
前記第三の入力端子に接続される第四のゲート端子と、前記第一のトランジスタの前記第一のドレイン端子に接続される第四のソース端子と、前記第三の出力端子及び前記電源端子に接続される第四のドレイン端子とを具備する第四のトランジスタと、を含む、
請求項5に記載の信号送信回路。 - 請求項3または4に記載の信号送信回路と、
前記第一の絶縁素子に接続され、前記第一の絶縁素子から受信した前記第一の被変調信号を復調して、第一のゲート信号を生成する第一の受信回路と、
前記第二の絶縁素子に接続され、前記第二の絶縁素子から受信した前記第二の被変調信号を復調して、第二のゲート信号を生成する第二の受信回路と、
前記第三の絶縁素子に接続され、前記第三の絶縁素子から受信した前記第三の被変調信号を復調して、第三のゲート信号を生成する第三の受信回路と、
前記第一の受信回路に接続され、前記第一のゲート信号によって駆動する第一のパワーデバイスと、
前記第二の受信回路に接続され、前記第二のゲート信号によって駆動する第二のパワーデバイスと、
前記第三の受信回路に接続され、前記第三のゲート信号によって駆動する第三のパワーデバイスと、を含む、
スイッチングシステム。 - 前記第一のパワーデバイスは、第一の双方向スイッチであり、
前記第二のパワーデバイスは、第二の双方向スイッチであり、
前記第三のパワーデバイスは、第三の双方向スイッチである、
請求項8に記載のスイッチングシステム。 - 前記第一の絶縁素子は、前記第一の被変調信号を複数に分割して絶縁伝送し、
前記第二の絶縁素子は、前記第二の被変調信号を複数に分割して絶縁伝送し、
前記第三の絶縁素子は、前記第三の被変調信号を複数に分割して絶縁伝送する、
請求項8または9に記載のスイッチングシステム。 - 前記第一の受信回路、前記第二の受信回路、前記第三の受信回路、前記第一のパワーデバイス、前記第二のパワーデバイス、および前記第三のパワーデバイスが集積されている、
請求項8から10のいずれか一項に記載のスイッチングシステム。 - 前記信号送信回路、前記第一の受信回路、前記第二の受信回路、前記第三の受信回路、前記第一のパワーデバイス、前記第二のパワーデバイス、および前記第三のパワーデバイスの少なくとも1つが窒化ガリウム半導体から形成されている、
請求項8から11のいずれか一項に記載のスイッチングシステム。 - 前記信号送信回路を含む複数の信号送信回路が集積された集積送信回路と、
前記第一の受信回路、前記第二の受信回路、および前記第三の受信回路を含む複数の受信回路と、前記第一のパワーデバイス、前記第二のパワーデバイス、および前記第三のパワーデバイスを含む複数のパワーデバイスとが集積された集積パワーデバイスと、を備える、
請求項8から12のいずれか一項に記載のスイッチングシステム。 - 前記集積送信回路は、前記第一の絶縁素子、前記第二の絶縁素子、および前記第三の絶縁素子が集積された集積絶縁素子を含む、
請求項13に記載のスイッチングシステム。 - 前記集積絶縁素子が、プリント基板で形成されている、
請求項14に記載のスイッチングシステム。 - 前記集積絶縁素子が、基板の内部に形成され、
前記集積送信回路が、前記基板の上に配置されている、
請求項14に記載のスイッチングシステム。 - 前記集積送信回路と前記集積パワーデバイスの間に、前記集積絶縁素子が配置されている、
請求項14に記載のスイッチングシステム。 - ヒートシンクと、
前記ヒートシンク上に配置され、貫通穴を有する基板とをさらに備え、
前記集積パワーデバイスが、前記貫通穴に配置され、前記ヒートシンクと接触する、
請求項13または14に記載のスイッチングシステム。 - 請求項1に記載の信号送信回路を含む少なくとも3つの信号送信回路が集積された集積送信回路と、
少なくとも9つの絶縁素子が集積された集積絶縁素子であって、前記少なくとも9つの絶縁素子のそれぞれが、前記信号送信回路から入力された前記被変調信号を複数に分割して絶縁伝送する、前記集積絶縁素子と、
少なくとも18個の受信回路と少なくとも9つの双方向スイッチとが集積された集積パワーデバイスであって、前記少なくとも18個の受信回路のそれぞれが、前記集積絶縁素子から入力された前記被変調信号を復調してゲート信号を生成し、前記9つの双方向スイッチのそれぞれが、2つの受信回路から入力される2つのゲート信号に応じて駆動する、集積パワーデバイスと、を備える、
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