JPH0813191B2 - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JPH0813191B2
JPH0813191B2 JP62162353A JP16235387A JPH0813191B2 JP H0813191 B2 JPH0813191 B2 JP H0813191B2 JP 62162353 A JP62162353 A JP 62162353A JP 16235387 A JP16235387 A JP 16235387A JP H0813191 B2 JPH0813191 B2 JP H0813191B2
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JP
Japan
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capacitor
voltage
power
switch element
period
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英樹 宮崎
謙一 恩田
靖夫 松田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • 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
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

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  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインバータ装置に係り、特に駆動回路と高耐
電圧、大電流の出力段半導体素子をモノリシツク集積化
したインバータパワーICに内蔵されるに好適な駆動回路
用の電源供給手段に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device, and more particularly to a built-in inverter power IC in which a drive circuit and a high voltage, high current output stage semiconductor element are monolithically integrated. It relates to a power supply means for a suitable drive circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

駆動回路と高耐電圧、大電流の出力段半導体素子を好
ましくは一つの半導体基板にモノリシツク集積化したパ
ワーICは、入力電源として、出力段に印加する第1の電
源と、駆動回路に供給され、第1の電源に比べて電圧の
小さい第2の電源を必要とする。また、第2の電源は、
出力段の素子がNチヤネルMOSトランスで三相インバー
タ構成となる場合を例とすれば、駆動電圧の基準電圧が
異なる4つの電圧源が必要となり、従来は、フオトカプ
ラ或いは絶縁トランスを用いて絶縁された電圧源をそれ
ぞれ入力していた。しかしながら、こうした方法は不便
であることから、駆動回路用の電源をIC内部で作ること
が考えられる。
A power IC in which a drive circuit and a high withstand voltage, high current output stage semiconductor element are monolithically integrated, preferably on one semiconductor substrate, is supplied to the drive circuit as a first power source to be applied to the output stage as an input power source. , And requires a second power supply whose voltage is lower than that of the first power supply. The second power source is
For example, in the case where the output stage element is an N-channel MOS transformer and has a three-phase inverter configuration, four voltage sources with different drive voltage reference voltages are required. Conventionally, a photocoupler or an isolation transformer is used for isolation. Each voltage source was input. However, since such a method is inconvenient, it is conceivable to make a power supply for the drive circuit inside the IC.

こうしたIC内部で作る電源供給手段としては、特開昭
59−15331号公報に示された例がある。この例では、CMO
S回路のラツチアツプを防ぐため、集積回路内部に2つ
の電源回路を設け、それぞれの電源が供給する4種類の
電圧でN及びPチヤネルMOSトランジスタの基板端子と
ソース端子をそれぞれバイアスするものである。
As a power supply means created inside such an IC, Japanese Patent Laid-Open No.
There is an example shown in Japanese Patent No. 59-15331. In this example, CMO
In order to prevent the latch-up of the S circuit, two power supply circuits are provided inside the integrated circuit, and the substrate terminal and the source terminal of the N and P channel MOS transistors are biased by four kinds of voltages supplied by the respective power supplies.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、この例の方式では、上記電源回路が作
る電圧の基準電位が等しいことから出力段がNMOSトラン
ジスタで構成されたインバータには適さない。また、ダ
イオードの電圧降下を用いた一種の抵抗分圧回路により
CMOS回路に対する入力電圧を分圧して所望の電圧を作る
方式のため、パワーICのように、出力段に印加される電
源電圧がIC内部の電源回路で作る電圧に比べて非常に大
きい場合には、抵抗分圧によつて生じる過大な電力損失
から温度上昇が問題となる。
However, the method of this example is not suitable for an inverter whose output stage is composed of NMOS transistors, because the reference potentials of the voltages generated by the power supply circuits are equal. Also, with a kind of resistance voltage divider circuit using the voltage drop of the diode
Because the input voltage to the CMOS circuit is divided to create the desired voltage, if the power supply voltage applied to the output stage is much higher than the voltage created by the power supply circuit inside the IC, like a power IC, The temperature rise becomes a problem due to an excessive power loss caused by the resistance voltage division.

この様に従来方式は、電位の基準が異なる複数の電圧
源を、低損失な回路で実現する点について配慮がされて
おらず、パワーICに適用する場合には前述のように温度
上昇を招く問題があつた。
As described above, the conventional method does not consider that a plurality of voltage sources having different potential references are realized by a low-loss circuit, and when applied to a power IC, it causes a temperature rise as described above. There was a problem.

本発明の目的は、インバータ装置の正負アームの駆動
回路に用いる基準電位を異なる複数の電圧源を、インバ
ータ主電源から簡単にかつ低損失で実現することにあ
る。
An object of the present invention is to realize a plurality of voltage sources having different reference potentials used in a drive circuit for positive and negative arms of an inverter device from an inverter main power source easily and with low loss.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、直流電源端子間に正負アームの電力用スイ
ッチ素子が直列接続され、該両電力用スイッチ素子の制
御電極にはそれぞれ対応する駆動回路からのスイッチン
グ制御信号線が接続されてなるインバータ装置におい
て、前記第1と第2のコンデンサとの間に第1スイッチ
素子をはさんだ直列回路を前記直流電源両端子間に接続
し、該第1のスイッチ素子のスイッチング動作で前記第
1,2のコンデンサを充電する容量分圧手段と、上記スイ
ッチングと相補関係のスイッチング動作をする第2のス
イッチ素子により前記第1のコンデンサから第3のコン
デンサに充電するチャージポンプ手段を備え、前記第3
のコンデンサを正側,前記第2のコンデンサを負側の前
記駆動回路用の電源としたことを特徴とする。
The present invention relates to an inverter device in which positive and negative arm power switch elements are connected in series between DC power supply terminals, and switching control signal lines from corresponding drive circuits are connected to the control electrodes of both power switch elements. In, a series circuit having a first switch element sandwiched between the first and second capacitors is connected between both terminals of the DC power supply, and the first switch element is switched by the switching operation.
A capacitance dividing means for charging the first and second capacitors, and a charge pump means for charging the first capacitor to the third capacitor by a second switch element that performs a switching operation complementary to the above switching, Third
Is used as a power source for the drive circuit on the positive side and the second capacitor is used on the negative side.

〔作用〕[Action]

本発明で用いる容量分圧方式では、コンデンサの充電
電流が流れる期間はわずかで済み、抵抗分で発生する損
失が少ない。また、チヤージポンプの方式で基準電位の
異なる他のコンデンサに電荷を供給し、該コンデンサを
充電して第2の電圧源を作る場合、通常、2つのコンデ
ンサが必要となるが、本発明の方式では、電荷を放出す
る側のコンデンサを上記容量分圧に用いた一方のコンデ
ンサで兼用させることができ、簡素化が図れる。
In the capacitive voltage dividing method used in the present invention, the period during which the charging current of the capacitor flows is short, and the loss generated by the resistance component is small. Further, when a charge pump is used to supply charges to another capacitor having a different reference potential and the second voltage source is charged by charging the capacitor, normally two capacitors are required. , One of the capacitors used for discharging the electric charges can also be used as the capacitor on the side that discharges electric charges, and simplification can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図と第2図を用いて説
明する。第1図は、本発明になる電源回路であり、以下
に構成を示す。まず、1は電圧の値が所定の値Eの電圧
源であり、この電圧源1にスイツチ手段5,静電容量の値
がC1のコンデンサ2,スイツチ手段6,及び静電容量C2のコ
ンデンサが直列に接続され閉回路を作つている。この閉
回路に対する電位の基準は、電圧源1の負極端子であ
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a power supply circuit according to the present invention, the structure of which is shown below. First, 1 is a voltage source whose voltage value is a predetermined value E, and this voltage source 1 includes a switching means 5, a capacitor 2 having a capacitance value of C1, a switching means 6, and a capacitor having a capacitance C2. They are connected in series to form a closed circuit. The potential reference for this closed circuit is the negative terminal of the voltage source 1.

次に、電圧源1とスイツチ手段5の接続点とコンデン
サ2とスイツチ手段6の接続点の間には、スイツチ手段
7が並列に接続されている。スイツチ手段5とコンデン
サ2の接続点から電圧源1の正極端子に到る間には、静
電容量C3のコンデンサ4が直列に接続される。
Next, switch means 7 is connected in parallel between the connection point of the voltage source 1 and the switch means 5 and the connection point of the capacitor 2 and the switch means 6. Between the connection point between the switch means 5 and the capacitor 2 and the positive terminal of the voltage source 1, the capacitor 4 having the electrostatic capacity C3 is connected in series.

また、電流I1は、スイツチ手段5及び6を閉、スイツ
チ手段7を開の状態とした場合に、コンデンサ2及び3
を流れる充電電流であり、電流I2は、スイツチ手段5及
び6を開、スイツチ手段7を閉の状態とした場合に、コ
ンデンサ2が蓄積した電荷をコンデンサ4に供給する電
流である。電圧V1,V2、及びV3はそれぞれコンデンサ2,
3、及び4の充電電圧である。ここで、コンデンサ4に
ついては、電位の基準が電圧源1の電圧Eとなる。
Further, the current I 1 is given to the capacitors 2 and 3 when the switch means 5 and 6 are closed and the switch means 7 is opened.
Current I 2 is a current that supplies the charge accumulated in the capacitor 2 to the capacitor 4 when the switching means 5 and 6 are opened and the switching means 7 is closed. Voltages V 1 , V 2 and V 3 are
Charge voltages of 3 and 4. Here, with respect to the capacitor 4, the potential reference is the voltage E of the voltage source 1.

次に、第2図により、本実施例の動作を説明する。同
図は、前述したスイツチ手段5,6、及び7の状態とコン
デンサ2,3、及び4の充電電圧V1,V2及びV3のタイムチ
ヤートを示している。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. This figure shows the states of the above-mentioned switch means 5, 6, and 7 and the time charts of the charging voltages V 1 , V 2 and V 3 of the capacitors 2, 3 and 4.

まず、期間t0〜t1では、スイツチ手段5と6が閉、ス
イツチ手段7が開の状態になる。この期間中、コンデン
サ3の充電電圧V2静電容量C1とC2の分圧から次式のよう
に表わされる。
First, in the period t 0 to t 1 , the switch means 5 and 6 are closed and the switch means 7 is opened. During this period, the charging voltage V 2 of the capacitor 3 is expressed by the following equation from the partial voltage of the electrostatic capacitances C1 and C2.

V2(t)=(C1×E+C2×V20−C1×V10)/(C1+C2)
−C1(V10+V20−E)/(C1+C2)EXP〔−(t−t0
/T1〕 …(1) 但し、T1=2×C1×C2×R/(C1+C2) ここで、Rはスイツチ手段の抵抗 上式で、V10,V20は、それぞれ時刻t0におけるコンデ
ンサC1及びC2の初期電圧である。
V 2 (t) = (C1 × E + C2 × V 20 −C1 × V 10 ) / (C1 + C2)
-C1 (V 10 + V 20 -E ) / (C1 + C2) EXP [- (t-t 0)
/ T 1 ] (1) where T 1 = 2 × C1 × C2 × R / (C1 + C2) where R is the resistance of the switch means and V 10 and V 20 are capacitors at time t 0 respectively. It is the initial voltage of C1 and C2.

また、コンデンサ2の充電電圧V1は次式で表わされ
る。
The charging voltage V 1 of the capacitor 2 is expressed by the following equation.

V1(t)=C2×V2(t)/C1 …(2) コンデンサ2及び3の充電期間は、ほぼT1となり、電
流I1もこの期間中だけ流れ、次式のようになる。
V 1 (t) = C 2 × V 2 (t) / C 1 (2) The charging period of the capacitors 2 and 3 is almost T 1 , and the current I 1 also flows only during this period, as shown in the following formula.

I1(t)=C2×dV2(t)/dt …(3) 充電期間中の損失は、上記I1と抵抗Rで決まるが、充
電期間T1が短ければ損失は充分小さいものとなり、問題
はない。尚、本期間t0〜t1を容量分圧期間と呼ぶ。
I 1 (t) = C 2 × dV 2 (t) / dt (3) The loss during the charging period is determined by the above I 1 and the resistance R, but if the charging period T 1 is short, the loss is sufficiently small. No problem. The period t 0 to t 1 is referred to as a capacitive voltage dividing period.

次に期間t1〜t2では、スイツチ手段5,6は開、スイツ
チ手段7が閉となる。この期間中、コンデンサ4は時刻
t1の時点で電圧V1(t1)の値に充電されており、スイツ
チ手段5及び6が開の状態となることで、絶縁される。
そして、スイツチ手段7が閉となることで、蓄積した電
荷をコンデンサ4に供給する。この時、電位の基準は電
圧源1の電圧Eに変わる。
In the period t 1 ~t 2 Next, switch means 5 and 6 are open, switch means 7 is closed. During this period, the capacitor 4
At time t 1 , the voltage V 1 (t 1 ) is charged, and the switch means 5 and 6 are opened to be insulated.
Then, the switch means 7 is closed to supply the accumulated charge to the capacitor 4. At this time, the reference of the potential changes to the voltage E of the voltage source 1.

上述のことを考慮すれば、この期間中のコンデンサ4
の電圧V3は次式で表わされる。
Considering the above, the capacitor 4 during this period
The voltage V 3 of is expressed by the following equation.

V3(t)=〔C3×V30+C1×V1(t1)〕/(C1+C3)
+C1×〔V30−V1(t1)〕/(C1+C3)EXP〔−(t−
t1)/T2〕 …(4) 但し、T2=C1×C3×R/(C1+C3) ここで、V30は時刻t1におけるコンデンサC3の初期電
圧である。
V 3 (t) = [C3 × V 30 + C1 × V 1 (t 1) ] / (C1 + C3)
+ C1 × [V 30 -V 1 (t 1)] / (C1 + C3) EXP [- (t-
t 1 ) / T 2 ] ... (4) where T 2 = C1 × C3 × R / (C1 + C3) where V 30 is the initial voltage of the capacitor C3 at time t 1 .

上記電圧V3は電位の基準はEであり、第2図において
は基準電圧Eを加えてしめしている。
The reference of the potential of the voltage V 3 is E, and the reference voltage E is added in FIG.

上述のように、絶縁されたコンデンサ2は、電位の基
準が異なるコンデンサに電荷を供給するが、このような
動作は、一般にチヤージポンプと呼ばれる。
As described above, the insulated capacitor 2 supplies electric charges to capacitors having different potential references, but such an operation is generally called a charge pump.

本発明の特徴は、容量分圧で用いたコンデンサ2をチ
ヤージポンプ用としても兼用できることにある。
A feature of the present invention is that the capacitor 2 used for capacitive partial pressure can also be used as a charge pump.

尚、本期間t1〜t2を電荷供給期間と呼ぶものとする。The period t 1 to t 2 is called a charge supply period.

次の期間t2〜t3では、スイツチ手段5,6、及び7は全
て開となり、コンデンサ3及び4は基準電圧の異なる電
圧源として働く。この期間中における電圧V2、及びV3
降下分ΔV2及びΔV3の値は、コンデンサ3及び4に接続
される負荷に応じて変わるが、上記降下分が許容する値
を越える前記に、充電期間に移る必要がある。
In the next period t 2 ~t 3, switch means 5, 6, and 7 will all open, the capacitor 3 and 4 act as a voltage source having different reference voltages. The values of the drops ΔV 2 and ΔV 3 of the voltage V 2 and V 3 during this period vary depending on the loads connected to the capacitors 3 and 4, but the above-mentioned drop exceeds the allowable value. It is necessary to shift to the charging period.

上述の期間t0〜t3を周期的に繰り返すことで、電圧V2
とV3を安定して供給することができる。
By periodically repeating the above period t 0 to t 3 , the voltage V 2
And V 3 can be stably supplied.

本発明の他の実施例として、第3図に示すような構成
が挙げられる。同図で、スイツチ手段5と6は第1図の
実施例と同様に、電圧源1とコンデンサ2の間と、コン
デンサ2とコンデンサ3の間にそれぞれ接続されてい
る。ここで、スイツチ手段7をスイツチ手段5とコンデ
ンサ2とを含む経路に対して並列に接続し、また、スイ
ツチ手段8を同じくコンデンサ2とスイツチ手段6とを
含む経路に対して並列に接続する。スイツチ手段5〜8
は発振回路9−1及び9−2により、それぞれ所定の期
間ごとに閉あるいは開の状態を繰り返す。
As another embodiment of the present invention, there is a configuration as shown in FIG. In the figure, switch means 5 and 6 are connected between the voltage source 1 and the capacitor 2 and between the capacitor 2 and the capacitor 3, respectively, as in the embodiment of FIG. Here, the switch means 7 is connected in parallel to the path including the switch means 5 and the capacitor 2, and the switch means 8 is connected in parallel to the path including the capacitor 2 and the switch means 6. Switch means 5-8
Is repeatedly closed or opened by the oscillation circuits 9-1 and 9-2 at predetermined intervals.

コンデンサ2の両電極から、コンデンサ4の電極の一
方に対して、ダイオードD1及びD2がそれぞれ同図に示す
通電方向で接続されている。コンデンサ4の他方の電極
は、第1図と同様に、電圧源1の正極に接続されてい
る。
Diodes D1 and D2 are connected from both electrodes of the capacitor 2 to one of the electrodes of the capacitor 4 in the energizing direction shown in FIG. The other electrode of the capacitor 4 is connected to the positive electrode of the voltage source 1 as in FIG.

第3図の回路動作を、次の第4図に示すタイムチヤー
トで説明する。
The circuit operation of FIG. 3 will be described with reference to the time chart shown in FIG.

第4図で、期間t0〜t2では、スイツチ手段5は閉の状
態(以下、オンと呼ぶ)となり、スイツチ手段6は期間
t0〜t1において開の状態(以下、オフと呼ぶ)、期間t1
〜t2においてオンとなる。ここで、期間t0〜t1では、コ
ンデンサ2とダイオードD2、コンデンサ4、及びスイッ
チ手段5からなる閉回路をコンデンサ2の放電電流が流
れる。この電流により、コンデンサ4は電荷を供給さ
れ、電圧が増加する。この期間は第1図の実施例におけ
る電荷供給期間に相当する。
In FIG. 4, during the period t 0 to t 2 , the switch means 5 is in the closed state (hereinafter, referred to as ON), and the switch means 6 is in the period.
Open state from t 0 to t 1 (hereinafter referred to as OFF), period t 1
Turns on at ~ t 2 . Here, in the period t 0 to t 1 , the discharge current of the capacitor 2 flows through the closed circuit composed of the capacitor 2, the diode D2, the capacitor 4, and the switch means 5. Due to this current, the capacitor 4 is supplied with electric charge and the voltage increases. This period corresponds to the charge supply period in the embodiment of FIG.

つぎに、期間t1〜t2では、スイツチ手段6がオンする
と、コンデンサ2と3の容量分圧により、これらのコン
デンサは充電される。この時、コンデンサ2の充電電圧
は第3図に示した極性となり、上述の電荷供給期間にお
ける極性から反転することになる。以下、同図では、上
記期間t1〜t2における極性を正方向として取り扱う。
尚、本期間は、第1図実施例の容量分圧期間に相当す
る。
Next, in the period t 1 ~t 2, the switch means 6 is turned on, the capacitive division of the capacitor 2 and 3, these capacitors are charged. At this time, the charging voltage of the capacitor 2 has the polarity shown in FIG. 3, which is reversed from the polarity in the charge supply period described above. Hereinafter, in the same figure, the polarity in the above periods t 1 to t 2 is treated as a positive direction.
It should be noted that this period corresponds to the capacitive voltage dividing period of the embodiment shown in FIG.

次の期間t2〜t3では、全てのスイツチ手段はオフとな
り、コンデンサ3と4はそれぞれ外部の負荷に対し電圧
源として働き、第1図実施例の電圧供給期間に相当す
る。
In the next period t 2 ~t 3, all switch means is turned off, acts as a voltage source to the capacitor 3 and 4 external load, respectively, correspond to the voltage supply period of the first FIG embodiment.

時刻t3〜t6の期間は、時刻t0〜t3までにおけるスイツ
チ手段5と6の働きがそれぞれスイツチ手段7と8に置
き換わる。即ち、時刻t3〜t5においてスイツチ手段7が
オン、そして時刻t4〜t5ではスイツチ手段8がオンし、
時刻t5〜t6では両スイツチともオフとなる。ここで、時
刻t4〜t5の容量分圧期間では、コンデンサ2の充電電圧
の極性が再び反転する。但し、コンデンサ3と4に関し
ては充電された電圧の極性は変化しない。
Period from the time t 3 ~t 6 serves the switch means 5 and 6 in to the time t 0 ~t 3 is replaced by switch means 7 and 8, respectively. That is, switch means 7 is turned on at time t 3 ~t 5, and switch means 8 at time t 4 ~t 5 is turned on,
At time t 5 ~t 6 turned off both switches. Here, the capacitance component pressure period of time t 4 ~t 5, the polarity of the charging voltage of the capacitor 2 is inverted again. However, with respect to the capacitors 3 and 4, the polarity of the charged voltage does not change.

上述の各期間におけるコンデンサ2,3、および4の電
圧は前述の(1)〜(4)式を用いて表すことができ
る。但し、上述のようにコンデンサ2の電圧V1は各期間
毎に極性を考慮する必要がある。
The voltages of the capacitors 2, 3, and 4 in each of the above-mentioned periods can be expressed by using the above-mentioned equations (1) to (4). However, as described above, it is necessary to consider the polarity of the voltage V 1 of the capacitor 2 for each period.

前述の実施例まではコンデンサ3と4には充電された
電圧を供給する負荷が接続されていなかつた。そこで、
次の第5図に示す実施例では上記コンデンサから電圧を
供給する回路を含めた構成を示す。
Up to the above-described embodiment, the capacitors 3 and 4 are not connected to the load for supplying the charged voltage. Therefore,
The next embodiment shown in FIG. 5 shows a configuration including a circuit for supplying a voltage from the above capacitor.

第5図はNチヤネルMOSトランジスタ17−1〜17−8
で構成される電力変換装置の一例となる三相インバータ
に対して、上記各相(第5図の例で2相のみを示す)の
MOSに駆動電圧を供給する駆動回路の電源として、本発
明の実施例による電源回路を適した例である。破線で囲
んだ領域20が、本発明による電源回路であり、他の回路
構成に関しては本発明とは直接、関係がないため説明を
省略する。
FIG. 5 shows N channel MOS transistors 17-1 to 17-8.
Of a three-phase inverter, which is an example of a power conversion device configured with the above, each phase (only two phases are shown in the example of FIG. 5) of
This is an example in which the power supply circuit according to the embodiment of the present invention is suitable as a power supply for a drive circuit that supplies a drive voltage to a MOS. A region 20 surrounded by a broken line is a power supply circuit according to the present invention, and other circuit configurations are not directly related to the present invention, and therefore description thereof will be omitted.

第5図に於いて、10−1,10−2、…10−4はNチヤネ
ルMOSトランジスタ、11−1,11−2,…11−8は抵抗、12
は制御回路、13は入力信号、14−1,14−2,14−3,…14−
9はPチヤネルMOSトランジスタ、15−1,…15−8はN
チヤネルMOSランジスタ、16−1,16−2,…16−4はツエ
ナダイオード、17−1,17−2,…17−8は出力段を構成す
るNチヤネルMOSトランジスタ、18−1,18−2…18−4
はダイオード、19は負荷である。一点鎖線21−1,21−2
で囲まれた領域は、好ましくは夫々単一の半導体基板に
集積化されたものである。尚、領域21−1におけるコン
デンサ2,3,4のうち少なくとも一つ、好ましくは総てが
半導体基板には集積化されずに、外付にされる場合もあ
る。
In FIG. 5, 10-1, 10-2, ... 10-4 are N-channel MOS transistors, 11-1, 11-2, ... 11-8 are resistors, 12
Is a control circuit, 13 is an input signal, 14-1, 14-2, 14-3, ... 14-
9 is a P channel MOS transistor, 15-1, ... 15-8 is N
Channel MOS transistors 16-1, 16-2, ... 16-4 are Zener diodes, 17-1, 17-2, ... 17-8 are N channel MOS transistors constituting the output stage, 18-1, 18-2 … 18-4
Is a diode and 19 is a load. One-dot chain line 21-1, 21-2
The regions surrounded by are preferably integrated on a single semiconductor substrate. In some cases, at least one, and preferably all of the capacitors 2, 3, and 4 in the region 21-1 may be externally attached without being integrated on the semiconductor substrate.

破線内部20の構成で、電圧源1,コンデンサ2,3、及び
4、ダイオードD1,D2の配置は第3図の実施例と同様で
ある。次に、第3図実施例におけるスイツチ手段5〜8
は、本実施例ではPチヤネルMOSトランジスタ5〜8
と、該トランジスタのソースとゲートを結ぶ抵抗11−1
〜11−4で構成されている。また、上記PチヤネルMOS
トランジスタのオン,オフは発振回路9−1及び9−2
に接続されたNチヤネルMOSトランジスタ10−1〜10−
4と抵抗11−5〜11−8により行われる。
The arrangement of the voltage source 1, the capacitors 2, 3, and 4, and the diodes D1, D2 is the same as that of the embodiment of FIG. Next, the switch means 5-8 in the embodiment of FIG.
Are P channel MOS transistors 5 to 8 in this embodiment.
And a resistor 11-1 connecting the source and gate of the transistor.
It is composed of 11-4. In addition, the P channel MOS
The transistors are turned on and off by the oscillator circuits 9-1 and 9-2.
N-channel MOS transistors 10-1 to 10- connected to
4 and resistors 11-5 to 11-8.

第3図に示した実施例と比べて異なる点は、コンデン
サ4の電極の一方がPチヤネルMOSトランジスタ5及び
7のソース電極に接続されていることである。これによ
り、コンデンサ2と3の容量分圧の閉回路は変わらない
が、コンデンサ2からコンデンサ4に電荷を供給する閉
回路は、コンデンサ2の極性が第5図に示す例ではコン
デンサ2,ダイオードD2,コンデンサ4,PチヤネルMOSトラ
ンジスタ5、及びダイオード18−1で構成される。但
し、各PチヤネルMOSトランジスタ5〜8の動作タイム
チヤートは、第4図に示したものと同じである。
The difference from the embodiment shown in FIG. 3 is that one of the electrodes of the capacitor 4 is connected to the source electrodes of the P-channel MOS transistors 5 and 7. As a result, the closed circuit for dividing the capacitance of the capacitors 2 and 3 does not change. However, in the closed circuit for supplying the charges from the capacitor 2 to the capacitor 4, in the example shown in FIG. , A capacitor 4, a P channel MOS transistor 5, and a diode 18-1. However, the operation time charts of the P-channel MOS transistors 5 to 8 are the same as those shown in FIG.

上述のように電荷を供給する経路を変更した理由は、
電圧源1からは、電源回路20の他に三相インバータにも
電流を供給しているため、該電流が上記電荷を供給する
経路に混入することを避けるためである。
The reason for changing the path for supplying electric charges as described above is
This is because current is supplied from the voltage source 1 to the three-phase inverter in addition to the power supply circuit 20, so that the current is prevented from being mixed in the path for supplying the electric charge.

また、ダイオード18−1及び18−2は、PチヤネルMO
Sトランジスタの寄生ダイオードの影響を防ぐためであ
る。
The diodes 18-1 and 18-2 are P-channel MO
This is to prevent the influence of the parasitic diode of the S transistor.

その他、電源回路20内部の回路動作については、前述
の第4図と同様であるため、説明は省略する。
The other circuit operations inside the power supply circuit 20 are the same as those in FIG.

これまでの実施例では、コンデンサ4の充電電圧に対
する基準電圧は、電圧源1の電圧Eであつたが、第6図
の実施例に示すように、基準電位がコンデンサ3と同様
に電圧源1の負極端子であつてもよい。
In the above-described embodiments, the reference voltage for the charging voltage of the capacitor 4 is the voltage E of the voltage source 1, but as shown in the embodiment of FIG. It may be the negative electrode terminal.

第6図に示す実施例では、第1図にしめした実施例に
おいて、スイツチ手段5と6を第5図の実施例と同様
に、PチヤネルMOSトランジスタ5,6及び、発振回路9,N
チヤネルMOSトランジスタ10−1及び10−2と抵抗11−
1〜11−4で構成している。次に、第1図のスイツチ手
段7は、第6図ではその機能はPチヤネルMOS7とNチヤ
ネルMOS8の2つのトランジスタにより行われる。上記2
つのトランジスタはそれぞれ、コンデンサ2と4を接続
しており、電荷供給の閉回路を構成している。また、コ
ンデンサ4の基準電位は同図に示すとおり、コンデンサ
3と共通である。
In the embodiment shown in FIG. 6, in the embodiment shown in FIG. 1, the switch means 5 and 6 are arranged in the same manner as in the embodiment shown in FIG. 5 so that the P-channel MOS transistors 5 and 6 and the oscillation circuits 9 and N are provided.
Channel MOS transistors 10-1 and 10-2 and resistor 11-
It is composed of 1 to 11-4. The switch means 7 of FIG. 1 has its function performed by two transistors of a P channel MOS7 and an N channel MOS8 in FIG. 2 above
The two transistors respectively connect the capacitors 2 and 4 and form a closed circuit for charge supply. Further, the reference potential of the capacitor 4 is common to that of the capacitor 3, as shown in FIG.

本実施例のように、基準電位が同じ場合には、コンデ
ンサ2,3、及び4の容量を選ぶことにより、コンデンサ
3と4を電圧値の異なる電圧源として用いる利用法があ
る。
When the reference potential is the same as in the present embodiment, there is a method of using the capacitors 3 and 4 as voltage sources having different voltage values by selecting the capacities of the capacitors 2, 3 and 4.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、容量分圧方式とチャージポンプ方式
によりインバータ装置の正負アームの駆動回路に用いる
基準電位を異なる複数の電圧源を、インバータ主電源か
ら簡単に低損失で実現することができるという効果があ
る。
According to the present invention, a plurality of voltage sources having different reference potentials used for the drive circuit of the positive and negative arms of the inverter device can be easily realized from the inverter main power source with low loss by the capacitance voltage dividing method and the charge pump method. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による電源回路の第1の実施例を示す
図、第2図は第1の実施例の動作を表すタイムチヤー
ト、第3図は本発明の第2の実施例を示す図、第4図は
第2の実施例の動作を表すタイムチヤート、第5図は本
発明の第3の実施例を示す図、第6図は本発明の第4の
実施例を示す図である。 1……電圧源、2〜4……コンデンサ、5−8……スイ
ツチ手段、或いは、具体的なPチヤネルMOSトランジス
タ、9……発振回路、D1,D2、及び、18……ダイオー
ド、10……NチヤネルMOSトランジスタ、11……抵抗、1
2……制御回路、13……入力信号、14,15……P及びNチ
ヤネルMOSトランジスタ、16……ツエナーダイオード、1
7……出力段NチヤネルMOSトランジスタ、19……負荷、
20……本発明の電源回路、21……本発明実施例の電源回
路を内蔵したパワーIC。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a power supply circuit according to the present invention, FIG. 2 is a time chart showing the operation of the first embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a time chart showing the operation of the second embodiment, FIG. 5 is a view showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing a fourth embodiment of the present invention. . 1 ... Voltage source, 2-4 ... Capacitor, 5-8 ... Switch means, or specific P channel MOS transistor, 9 ... Oscillation circuit, D1, D2, and 18 ... Diode, 10 ... … N-channel MOS transistor, 11 …… Resistance, 1
2 ... Control circuit, 13 ... Input signal, 14, 15 ... P and N channel MOS transistors, 16 ... Zener diode, 1
7 ... Output stage N-channel MOS transistor, 19 ... Load,
20 ... Power supply circuit of the present invention, 21 ... Power IC incorporating the power supply circuit of the embodiment of the present invention.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源両端子間に正負アームの電力用ス
イッチ素子が直列接続され、該両電力用スイッチ素子の
制御電極にはそれぞれ対応する駆動回路からのスイッチ
ング制御信号線が接続されてなるインバータ装置におい
て、 第1と第2のコンデンサ2,3との間に第1のスイッチ素
子6をはさんだ直列回路を前記直流電源両端子間に接続
し、該第1のスイッチ素子6のスイッチング動作で前記
第1,2のコンデンサを充電する手段と、 上記スイッチングと相補関係のスイッチング動作をする
第2のスイッチ素子7により前記第1のコンデンサ2か
ら第3のコンデンサ4に充電する手段を備え、 前記第3のコンデンサ4を正側,前記第2のコンデンサ
3を負側の前記駆動回路用の電源としたことを特徴とす
るインバータ装置。
1. A power switch element for positive and negative arms is connected in series between both terminals of a DC power supply, and switching control signal lines from corresponding drive circuits are connected to control electrodes of both power switch elements. In the inverter device, a series circuit in which a first switch element 6 is sandwiched between first and second capacitors 2 and 3 is connected between both terminals of the DC power supply, and a switching operation of the first switch element 6 is performed. And means for charging the first and second capacitors, and means for charging the first capacitor 2 to the third capacitor 4 by the second switch element 7 that performs a switching operation complementary to the above switching, An inverter device characterized in that the third capacitor 4 is used as a power source for the drive circuit on the positive side and the second capacitor 3 is used on the negative side.
【請求項2】直流電源両端子間に正負アームの電力用ス
イッチ素子が直列接続され、該両電力用スイッチ素子の
制御電極にはそれぞれ対応する駆動回路からのスイッチ
ング制御信号線が接続されてなるインバータ装置におい
て、 第1から第4のスイッチ素子5〜8によりブリッジを構
成し、該ブリッジの出力端子に第1のコンデンサ2を接
続し、前記ブリッジと第2のコンデンサ3の直列回路を
前記直流電源両端子間に接続し、前記ブリッジを構成す
る第1〜第4のスイッチ素子のうち、前記第1のコンデ
ンサ2を介して直列に接続される前記第1と第2のスイ
ッチ素子5,6をオンさせ、その後第3と第4のスイッチ
素子7,8をオンさせる動作を周期的に繰り返すことによ
り前記第1のコンデンサ2に交流電圧を充電させる手段
と、 前記第1のコンデンサ2に充電された電荷をダイオード
を介して第3のコンデンサに供給する手段と、 前記第3のコンデンサ4を正側,前記第2のコンデンサ
3を負側の前記駆動回路用の電源としたことを特徴とす
るインバータ装置。
2. A power switch element of positive and negative arms is connected in series between both terminals of a DC power source, and switching control signal lines from corresponding drive circuits are connected to control electrodes of both power switch elements. In the inverter device, a bridge is formed by the first to fourth switching elements 5 to 8, the first capacitor 2 is connected to the output terminal of the bridge, and the series circuit of the bridge and the second capacitor 3 is connected to the direct current. Of the first to fourth switch elements that are connected between both terminals of the power source and that form the bridge, the first and second switch elements 5 and 6 that are connected in series via the first capacitor 2. And a means for charging the first capacitor 2 with an AC voltage by periodically repeating the operation of turning on the switch and then turning on the third and fourth switch elements 7, 8. Means for supplying the electric charge charged in the capacitor 2 to the third capacitor through a diode, and the third capacitor 4 as a positive side power source and the second capacitor 3 as a negative power source for the drive circuit. An inverter device characterized in that
【請求項3】少なくとも前記電力用スイッチ素子、前記
駆動回路、前記スイッチ素子及び前記コンデンサを単一
の半導体基板に形成してなることを特徴とする特許請求
の範囲第1項もしくは第2項記載のインバータ装置。
3. The device according to claim 1, wherein at least the power switch element, the drive circuit, the switch element and the capacitor are formed on a single semiconductor substrate. Inverter device.
JP62162353A 1987-07-01 1987-07-01 Inverter device Expired - Lifetime JPH0813191B2 (en)

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