JP7264095B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
かかる構成によれば、メイン印加端子の数が多い分だけ高い印加電流を流すことができる。一方、メイン印加端子には印加電流は流れないため、メイン印加端子の数が少なくても逆起電力を検出できる。
かかる構成によれば、メイン印加端子に接続されるメイン印加配線が信号印加端子と接触しないように、メイン印加配線を分割したりメイン印加配線の一部を切り欠いたりする必要がないため、配線の簡素化を図ることができる。
本実施形態の電力変換装置10は、例えば車両200に搭載されており、車両200に設けられている電動モータ201を駆動するのに用いられる。
ゲート端子21と複数のソース端子23とは、スイッチング素子11におけるドレイン端子22とは反対側の部分に設けられている。ゲート端子21と複数のソース端子23とは、スイッチング素子11の側面から突出している。ゲート端子21と複数のソース端子23とは、所定のピッチで一方向に配列されている。本実施形態では、ゲート端子21は、並設された複数の端子21,23のうち最も端に設けられている端子である。ゲート端子21は、スイッチング素子11の側面のうち端子21,23の並設方向の端に設けられている。なお、ソース端子23の数は2つ以上であれば任意である。
ドレインパターン31は、ドレイン端子22と、電動モータ201(詳細にはu相コイル202u)及び上アームu相スイッチング素子11u1とを電気的に接続する配線パターン30である。
図2及び図3に示すように、ドライバ回路12は、外部入力端子41と、加算出力端子42と、基準電位端子43と、フィードバック入力端子44と、フィルタ回路50と、加算回路60と、電流増幅回路80と、を備えている。
加算出力端子42は、ドライバ回路12からゲート電圧(換言すればゲート電流)を出力するための端子である。図3に示すように、基準電位端子43は、ドライバ回路12内において基準電位V0に接続されている。
一例として、フィルタ回路50は、フィルタオペアンプ51と、第1フィルタ抵抗52と、第2フィルタ抵抗53と、フィルタコンデンサ54と、を備えている。
フィルタオペアンプ51における-端子(反転入力端子)及び出力端子は、第1フィルタ抵抗52を介して接続されており、第1フィルタ抵抗52に対して並列にフィルタコンデンサ54が接続されている。第2フィルタ抵抗53は、第1フィルタ抵抗52及びフィルタコンデンサ54に対して直列となるように接続されているとともに基準電位V0に接続されている。
ドライバ回路12は、フィルタ回路50と加算回路60とを接続するパルス入力ライン71と、フィードバック入力端子44と加算回路60とを接続するものであって逆起電力Vbが伝送されるフィードバックライン72と、を備えている。
本実施形態のフィードバックライン72は、フィードバック入力端子44とパルス入力ライン71とを接続している。これにより、加算オペアンプ61の+端子には、パルス電圧Vpと逆起電力Vbとを合わせた電圧が入力される。
図3に示すように、本実施形態の電流増幅回路80は、例えば第1増幅スイッチング素子81及び第2増幅スイッチング素子82を備えている。第1増幅スイッチング素子81及び第2増幅スイッチング素子82は例えばn型のMOSFETである。
フィードバック増幅回路100は、例えば逆起電力Vbを分圧するフィードバック抵抗101,102と、第1フィードバック抵抗101に対して並列に接続された第3フィードバック抵抗103及びフィードバックコンデンサ104と、を備えている。第3フィードバック抵抗103及びフィードバックコンデンサ104は、逆起電力Vbに含まれるノイズを低減するフィルタ回路を構成している。
図4(a)に示すように、ドライバ回路12の外部入力端子41には矩形状のパルス電圧Vpが入力される。これにより、スイッチング素子11がON/OFFする。
(1)電力変換装置10は、スイッチング素子11と、スイッチング素子11を駆動させるドライバ回路12と、スイッチング素子11とドライバ回路12とを接続する複数の配線としての複数の配線パターン30と、を備えている。スイッチング素子11は、制御端子としてのゲート端子21と、印加電流としてのドレイン電流Idを流すための複数のソース端子23と、を有している。
かかる構成によれば、メインソース端子23aに接続されるメインソースパターン32と、信号ソース端子23bとが接触しないように、メインソースパターン32を分割したり一部を切り欠いたりする必要がないため、配線パターン30の簡素化を図ることができる。
かかる構成によれば、複数のソース端子23の一部が基準電位V0に接続され、ドレイン電流Idが流れるものがメインソースパターン32を介してフィードバック入力端子44に接続される。これにより、スイッチング素子11のソース電位を基準電位V0にすることができるとともに、ソース端子23に含まれる寄生インダクタンスによって生じる逆起電力Vbを検出することができる。これにより、(1)などの効果を得ることができる。
○ 信号ソース端子23bは複数本あってもよい。この場合、仮に複数の信号ソース端子23bのうち1つに異常が生じた場合であっても逆起電力Vbを検出できる。
○ 実施形態では、逆起電力Vbは、フィードバック増幅回路100によって増幅された状態で加算回路60に入力されていたが、これに限られず、増幅されることなく加算回路60に入力される構成でもよい。すなわち、ドライバ回路12は、逆起電力Vbを増幅させることなく加算回路60に入力させてもよいし、逆起電力Vbに対して増幅処理又は補正処理をした状態で加算回路60に入力させてもよい。
○ スイッチング素子11とドライバ回路12とを接続する配線は、回路基板13に形成された配線パターン30に限られず、任意であり、例えばケーブルやバスバーなどでもよい。
○ 電力変換装置10は、車両200以外に搭載されてもよい。すなわち、電力変換装置10は、車両200に設けられた負荷以外の負荷を駆動させるものでもよい。
(イ)信号印加端子は複数であるとよい。
(ロ)スイッチング素子及びドライバ回路が実装される回路基板を備え、配線は、回路基板に形成された配線パターンであるとよい。
(ニ)電力変換装置は、蓄電装置の直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換するDC/DCコンバータであるとよい。
Claims (7)
- 制御端子、及び、印加電流を流すための複数の印加端子を有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を駆動させるドライバ回路と、
前記スイッチング素子と前記ドライバ回路とを接続する複数の配線と、
を備え、
前記ドライバ回路は、
外部指令電圧が入力される外部入力端子と、
基準電位に接続される基準電位端子と、
前記印加電流の変化によって生じる逆起電力が入力されるフィードバック入力端子と、
前記外部指令電圧と前記逆起電力とが入力されるものであって、前記外部指令電圧及び前記逆起電力を加算する加算回路と、
前記加算回路によって加算された加算電圧が出力される加算出力端子と、
を備え、
前記複数の配線は、
前記制御端子と前記加算出力端子とを接続する制御配線と、
前記印加電流が流れるものであって前記フィードバック入力端子に接続されたメイン印加配線と、
前記基準電位端子に接続された信号印加配線と、
を有し、
前記複数の印加端子は、
前記メイン印加配線に接続され、前記印加電流が流れるメイン印加端子と、
前記メイン印加端子とは異なる前記印加端子であって、前記信号印加配線に接続される信号印加端子と、
を有し、
前記逆起電力は、前記スイッチング素子内の寄生インダクタンスを含むインダクタンス成分によって生じるものであって、前記フィードバック入力端子に入力される電位と前記基準電位との電位差であることを特徴とする電力変換装置。 - 前記メイン印加端子の数は前記信号印加端子よりも多い請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記複数の印加端子は一方向に配列されており、
前記信号印加端子は、前記複数の印加端子のうち端にある前記印加端子である請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記制御端子及び前記複数の印加端子は一方向に配列されており、
前記信号印加端子は、前記複数の印加端子のうち前記制御端子に最も近い位置に配置されており、前記制御端子と前記メイン印加端子との間に介在している請求項1~3のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記メイン印加配線と前記信号印加配線とは絶縁されており、
前記スイッチング素子は、前記信号印加端子に入力される前記基準電位と前記制御端子に入力される前記加算電圧との電位差に基づいて駆動する請求項1~4のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記スイッチング素子はMOSFETであり、
前記制御端子はゲート端子であり、
前記印加電流は、前記スイッチング素子のソース-ドレイン間に流れるドレイン電流であり、
前記複数の印加端子はそれぞれソース端子である請求項1~5のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記スイッチング素子はIGBTであり、
前記制御端子はゲート端子であり、
前記印加電流は、前記スイッチング素子のコレクタ-エミッタ間に流れるコレクタ電流であり、
前記複数の印加端子はそれぞれエミッタ端子である請求項1~5のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。
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