JPH0736708B2 - インバ−タ制御回路 - Google Patents

インバ−タ制御回路

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JPH0736708B2
JPH0736708B2 JP58196304A JP19630483A JPH0736708B2 JP H0736708 B2 JPH0736708 B2 JP H0736708B2 JP 58196304 A JP58196304 A JP 58196304A JP 19630483 A JP19630483 A JP 19630483A JP H0736708 B2 JPH0736708 B2 JP H0736708B2
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38Means for preventing simultaneous conduction of switches

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Pulse Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は直流電源に直列接続された2個のスイツチング
素子を相補的にオン,オフ制御するインバータに係り、
特に、スイツチング素子の制御信号経路にそれぞれオン
制御信号の立ち上がり時間を所定幅だけ遅らせるための
遅延回路を設けたインバータ制御回路に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕
スイツチング素子を直列接続した複数のスイツチング回
路を直流電源に並列接続すると共に、これらのスイツチ
ング回路毎に直流電源より見た正電圧側のスイツチング
素子と負電圧側のスイツチング素子とを相補的にオン,
オフ制御するインバータにあつては、これら両スイツチ
ング素子が同時にオンすることによる電源の短絡や、ス
イツチング素子自体の破壊を防止するために、制御信号
経路にオン制御信号の立ち上がり時間を所定幅だけ遅ら
せる遅延回路を設けている。
第1図はスイツチング素子としてトランジスタを用いた
場合のインバータに適用するこの種のインバータ制御回
路の主要部の構成を示し、トランジスタ直列回路に対応
して制御回路10、遅延回路20およびベースドライブ回路
30が設けられている。
このうち、制御回路10はNOT回路11を有し、出力端aお
よびbにはそれぞれ第2図(a)および(b)に示すよ
うに、トランジスタをオン制御する時間Hレベルにな
り、相補的にレベルが変化する制御信号が出力される。
遅延回路20はダイオード21、抵抗22およびコンデンサ23
でなる充放電回路と、アナログコンパレータまたはロジ
ツクインバータを使用したNOT回路24とで構成されてお
り、充放電回路によつて矩形波信号の立ち上がりを過渡
的に立ち上がらせることにより、その出力端cおよびd
にはそれぞれ第2図(c)および(d)の実線で示した
信号が発生する。
これらの信号はNOT回路24によつて反転されるが、この
とき入力信号レベルが予め定めたレベルYに到達した
時点で始めて出力信号がLレベルに反転する。この結
果、NOT回路24の出力端eおよびfにはそれぞれ第2図
(e)および(f)の実線で示した信号が出力される。
一方、ベースドライブ回路30はホトカプラ等の絶縁素子
31を有し、上記NOT回路24の出力がLレベルのときトラ
ンジスタにベース電流を流してオン制御する。
ここで、制御回路10より出力される信号のうち、Hレベ
ルになる区間を特にオン制御信号とすれば、このオン制
御信号の立ち上がりが、例えば、第2図(c)および
(e)から明らかなように、△t時間だけ遅れる。
かくして、直流電源に対して直列接続されたスイツチン
グ素子が同時にオンするという事態を防いでいる。
ところで、上述した遅延回路20における抵抗22およびコ
ンデンサ23には素子自体のバラつきの他、周囲温度の変
動によつても値が変化し、例えば、第2図(c)に示す
如く、充放電回路の出力端cのレベルが実線Xに沿つ
て上昇するように素子を選定した場合でも、破線X
沿つて急速に上昇したり、あるいは、破線Xに沿つて
緩やかに上昇したりする。
また、NOT回路24は抵抗分圧回路等を具え、上述したと
同様な理由によつて、実線Yで示すレベルを設定した
場合でも破線YまたはYに示すレベルに変動するこ
とがある。
しかして、第2図(e)に示すように、オン制御信号の
立ち上がりを△T時間だけ遅延させて時刻Tにてトラ
ンジスタをオンさせるようにしても、実際には時刻T
または時刻Tでオンすることがある。
このことを予期して遅延時間△Tを大きくとるが、この
遅延時間△tを大きくする程オフ時間が長くなり、これ
によつてインバータの出力電圧が低下することの他出力
電圧がバラつくという欠点があつた。
一方、最近では制御回路10、遅延回路20およびベースド
ライブ回路30を一体化してLSI化を図ることの要請が強
いが、アナログ回路が混入する第1図の構成ではこの要
請に応え難かつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、スイツチ
ング素子のオン制御信号の立ち上がり時間を遅延させた
ことに伴うインバータの出力電圧の低下およびバラつき
を除去し得、且つ、遅延回路を含めた制御回路部分のLS
I化が極めて容易なインバータ制御回路の提供を目的と
する。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために本発明は、直流電源に直列接
続される正極側のスイッチング素子と負極側のスイッチ
ング素子とを相補的にオン、オフ制御する制御信号経路
に、それぞれオン制御信号の立ち上がり時間を遅らせる
遅延回路を有するインバータ制御回路において、前記遅
延回路は、クロックパルスを計数して信号を発生すると
共に、信号を発生するまでの計数値を外部より設定する
ことが可能なカウンタと、前記オン制御信号が加えられ
る間、前記カウンタのパルス計数動作を可能にし、前記
カウンタが信号を発生するまで前記オン制御信号の通過
を阻止する論理回路とを備えたことを特徴とするもので
ある。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
第3図は本発明に係るインバータ制御回路の主要部の構
成例で、第1図と同一の符号を付したものはそれぞれ同
一の要素を示している。そして、第1図では充放電回路
とNOT回路とでなる遅延回路20を用いたが、ここでは、
プリセツタブルカウンタ(以下単にカウンタと言う)4
1、OR回路42、NOT回路43およびNAND回路44でなる遅延回
路40を用いている。
ここでカウンタ41はデータ入力端子A〜D、クロツク信
号入力端子CK、桁上げ信号出力端子Cおよび置数信号
入力端子LDを有し、OR回路42の一方の入力端はカウンタ
41の桁上げ信号出力端子Cに、他方の入力端は図示し
ないクロック信号発生回路にそれぞれ接続されている。
また、NOT回路43の入力端は制御回路10のNOT回路11の入
力端に、NOT回路43の出力端は置数信号入力端子LDにそ
れぞれ接続されている。さらに、NAND回路44の一方の入
力端はカウンタ41の桁上げ信号出力端子Cに、他方の
入力端はNOT回路43の入力端にそれぞれ接続され、このN
AND回路44の出力端はベースドライブ回路30の絶縁素子3
1に接続されている。
これらはスイツチング素子としてのトランジスタ1個分
の遅延回路で、このトランジスタと直列接続されるトラ
ンジスタに対応してもう一つの遅延回路をも示している
が、NOT回路43の入力端が制御回路10のNOT回路11の出力
端に接続される以外は全く同一構成であるため、その構
成説明を省略する。
上記の如く構成されたインバータ制御回路の作用を第4
図のタイムチヤートをも参照して以下に説明する。
先ず、カウンタ41は、置数信号入力端子LDがHレベルの
ときにデータ入力端子A〜Dに加えられたデータが内部
にセツトされる。また、置数信号入力端子LDがLレベル
のとき、クロツク信号入力端子CKに加えられるクロツク
パルスがLレベルからHレベルに変化する、いわゆる、
パルスの立ち上がりを検出してこれを計数し、その計数
値が最大となつたとき桁上げ信号出力端子CよりHレ
ベルの信号を出力するものである。
なお、第3図の接続線上に付した符号a,b,d,e,f,h,i
は、それぞれ第4図の図番を示す符号(a),(b),
(d),(e),(f),(h),(i)にそれぞれ対
応し、一方のカウンタ41の計数状態を第4図(c)に、
他方のカウンタ41の計数状態を第4図(g)にそれぞれ
示す。
ここで、第4図(a)に示すクロツク信号CKIがOR回路4
2に入力される一方、第4図(b)に示す制御信号がNOT
回路43に入力されると、この制御信号がLレベルである
期間、カウンタ41の置数信号入力端子はHレベルに保持
され、この間にデータ入力端子A〜Dに加えたデータ、
例えば「8」がこのカウンタ41にセツトされる。
次に時刻tにて制御信号がHレベルに変化すると、つ
まり、オン制御信号が加えられると、カウンタ41はクロ
ツク信号CKIのパルスを1個づつ計数し、第4図(c)
に示すように、時刻tにてその内容が最大値、例えば
「15」になると、カウンタ41の桁上げ信号出力端子C
のレベルがLレベルからHレベルに変化する。この状態
ではOR回路42の一方の入力端がHレベルに保持されるた
めクロツク信号CKIが他方の入力端に加えられたとして
も、このクロツクパルスは計数されず、従つて、置数信
号入力端子LDがHレベルになる時刻tまで桁上げ信号
出力端子Cは第4図(d)に示す如くHレベルに保持
される。
一方、NAND回路44は桁上げ信号がHレベルで、且つ、制
御信号がHレベルであるときのみ、出力端eがLレベル
になることから第4図(e)に示すように時刻tから
時刻tまでLレベルとなる信号を絶縁素子31に加え
る。
よつて、オン制御信号の立ち上がりが△t時間だけ遅延
せられる。
同様にして制御回路10のNOT回路11を介して出力される
制御信号は、第4図(f),(g),(h),(i)か
ら明らかなようにオン制御信号の立ち上がりが△t時間
だけ遅延せられる。
この場合、カウンタ41の最大計数値をKMAX、置数デー
タをK、クロツクパルスの周期をTとすれば、遅延時
間△tは次式によつて定まる。
△t=(KMAX−K)×T ………(1) 本実施例では、置数データを入力するためのスイッチ
(図示省略)を遅延回路40の外部に設け、このスイッチ
を操作することによってカウンタ41の置数データを任意
に設定、変更し得る構成になっている。従つて、遅延時
間△tを任意に決定し得、用いられるスイッチング素子
のオンおよびオフ時間特性に合せて外部から遅延時間を
設定することができ、汎用性のあるインバータ制御回路
を得ることができる。
すなわち、スイッチング素子に用いられるトランジスタ
等はその容量、構造が異なれば素子のオンおよびオフ時
間特性も異なる。従って、カウンタによる遅延時間(カ
ウンタ数)も素子に応じて変える必要が生じる。そこ
で、プリセッタブルカウンタを用い、置数データK
外部から設定可能とすることにより種々のスイッチング
素子に対応することができることになる。
かくして、直流電源に直列接続された2個のトランジス
タが同時にオンするという事態を防ぎ得、これによつて
電源の短絡やトランジスタの破壊を確実に防止すること
ができる。
なお、上記実施例ではプリセッタブルカウンタを用いた
遅延回路について説明したが、これ以外であっても、ク
ロックパルスを計数して信号を発生すると共に、信号を
発生するまでの計数値を外部より設定することが可能な
カウンタであれば上述したと同様な動作をさせることが
できる。
なおまた、上記実施例ではスイツチング素子としてトラ
ンジスタを用いる場合について説明したが、このスイツ
チング素子はサイリスタであつてもよく、要は、スイツ
チング素子を直列接続した複数のスイツチング回路を直
流電源に並列接続すると共に、このスイツチング回路毎
に直流電源より見た正電電圧側のスイツチング素子と、
負電圧側のスイツチング素子とを相補的にオン,オフ制
御するインバータに全て適用することができる。
〔発明の効果〕
以上の説明によつて明らかな如く、本発明のインバータ
制御回路によれば、カウンタと論理回路とで遅延回路が
構成されているため、コンデンサおよび抵抗等で構成し
た場合に問題となる素子のバラつき、温度変化等による
遅延時間のバラつきがなくなり、相補的にオン,オフ制
御するスイツチング回路のオフ時間を大幅に短縮し得、
インバータの出力電圧の低下およびバラつきをなくする
ことができると共に、相間電圧若しくは相電圧を平衡さ
せることができる。
また、遅延回路がデイジタル素子でのみ構成されている
ため、遅延回路を含めた制御回路全体のLSI化が極めて
容易になるという優れた効果が得られている。
さらにまた、この発明においては、直列接続して直流電
源に接続されるスイッチング素子のオンおよびオフ時間
特性に合わせて外部から遅延時間を任意に設定、変更す
ることができ、これによって汎用性を持たせることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のインバータ制御回路の主要部の構成を示
す回路図、第2図(a)〜(f)はこのインバータ制御
回路の作用を説明するためのタイムチヤート、第3図は
本発明に係るインバータ制御回路の一実施例の主要部の
構成を示す回路図、第4図(a)〜(i)は同実施例の
作用を説明するためのタイムチヤートである。 10……制御回路、20,40……遅延回路、30……ベースド
ライブ回路、41……プリセツタブルカウンタ、42……OR
回路、43……NOT回路、44……NAND回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源に直列接続される正極側のスイッ
    チング素子と負極側のスイッチング素子とを相補的にオ
    ン、オフ制御する制御信号経路に、それぞれオン制御信
    号の立ち上がり時間を遅らせる遅延回路を有するインバ
    ータ制御回路において、前記遅延回路は、クロックパル
    スを計数して信号を発生すると共に、信号を発生するま
    での計数値を外部より設定することが可能なカウンタ
    と、前記オン制御信号が加えられる間、前記カウンタの
    パルス計数動作を可能にし、前記カウンタが信号を発生
    するまで前記オン制御信号の通過を阻止する論理回路と
    を備えたことを特徴とするインバータ制御回路。
  2. 【請求項2】前記カウンタとしてプリセッタブルカウン
    タを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のインバータ制御回路。
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US06/662,562 US4621316A (en) 1983-10-20 1984-10-19 Inverter control circuit
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