JPH10285975A - モータ・コントローラにおける個々のレッグ電流を抵抗性分路を使用して検出する回路 - Google Patents

モータ・コントローラにおける個々のレッグ電流を抵抗性分路を使用して検出する回路

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JPH10285975A
JPH10285975A JP10014475A JP1447598A JPH10285975A JP H10285975 A JPH10285975 A JP H10285975A JP 10014475 A JP10014475 A JP 10014475A JP 1447598 A JP1447598 A JP 1447598A JP H10285975 A JPH10285975 A JP H10285975A
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Vijay Mangtani
マングタニ ヴィンジェイ
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    • 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
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    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ・コントローラにおける個々のレッグ
電流を抵抗性分路を使用して検出する。 【解決手段】 モータ・コントローラ・インバータ回路
は、モータ・コントローラの個々のレッグに流れる電流
を検出する抵抗性分路を備えている。本発明を適用した
回路によれば、各ローサイドIGBTのエミッタ・ピン
とアースとの間の分路抵抗RSU,RSV,RSWに加えて、
各ローサイドIGBTのエミッタ・ピンと3相ドライバ
のコモンVSOピンとの間にエミッタ・リターン抵抗
E2,RE4,RE6を設けることによって、シングル・モ
ノリシック3相ドライバを使用することを可能にしてい
る。分路抵抗RSU,RSV,RSWの両端に現れるそれぞれ
の電圧を検出することにより、モータ・コントローラ回
路の個々のレッグに流れる電流を測定することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモータ・コントロー
ラ・インバータ回路に関し、さらに具体的には、モータ
・コントローラの個々のレッグ(individual leg)に流れ
る電流を検出するための抵抗性分路(resistive shunts)
を備えたモータ・コントローラ・インバータ回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】典型的なモータ・コントローラ回路は図
1(A)に示すように、3つの上側(ハイサイド)トラ
ンジスタQ1 ,Q3 ,Q5 および3つの下側(ローサイ
ド)トランジスタQ2 ,Q4 ,Q6 を含んでいる。これ
らのトランジスタは絶縁ゲート・バイポーラ・トランジ
スタ(insulated gate bipolar transistor - IGB
T)であるのが代表的であり、それらのゲートは図1
(B)に示すような制御集積回路チップによって3相方
式で駆動されている(つまり、チップの出力LO1はG
2 に接続され、出力LO2はG4 に接続され、出力LO
3はG6 に接続されている)。
【0003】ある種の応用分野では、モータ・コントロ
ーラ・インバータ回路の個々のレッグ電流(leg curren
t) を種々の目的のために検出することが望まれてい
る。個々のレッグ電流を検出する経済的方法は、図1
(A)に示すように、IGBTのエミッタと回路アース
(circuit ground)との間に抵抗性分路(resistive shun
t) を使用することである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、3相ゲート・
ドライバはローサイドIGBTエミッタ用のコモン基準
点(つまり、帰還路:リターンパス)をもつ設計になっ
ているのが普通である。例えば、図1(B)に示すよう
に、International Rectifier IR2130ゲート・ド
ライバICにはコモン・ピンVSOがあり、これはE2
4 およびE6 に接続されるのが普通である。従って、
SU,RSVおよびRSWのピン1が短絡されるので、電流
検出を行うことができなくなる。
【0005】コモン・ピンが図3(第1レッグのみが図
示されている)に示すように、RSU,RSVおよびRSW
ピン2に接続される場合には、分路抵抗(shunt resisto
rs)(図1(A)中のRSUなど)はゲート駆動回路の一
部となっている。この手法によると、RSUの抵抗および
インダクタンスがQ2 のゲート駆動回路中に付加される
ので(同様に、RSVとRSWの抵抗とインダクタンスがそ
れぞれQ4 とQ6 のゲート駆動回路中に付加されるの
で)、望ましくない。
【0006】ターンオン時には、RSUのインダクタンス
はゲート駆動電流を妨げるので、ターンオンが低速化さ
れ、ターンオン・ロスが増加することになる。
【0007】導通時には、RSU両端子間に生じる電圧降
下は実効ゲート駆動電圧を低下させることになるので、
導通ロスが増加することになる(しかし、RSU両端子間
に生じる電圧降下が200mVのオーダであれば、導通
ロスの増加は重要ではない)。
【0008】ターンオフ時には、RSUのインダクタンス
はゲート駆動の除去を妨げるので、ターンオフ・ロスが
増加することになる。
【0009】また、分路RSUのインダクタンスは、(図
1(A)にQ2 として示されているローサイド・トラン
ジスタの)デバイス・キャパシタンスおよび回路内の寄
生容量と共に発振する可能性があるため、ゲート駆動品
質を低下させる原因ともなっている。
【0010】個々のレッグ電流を検出すると同時に、上
述した問題を防止するためによく知られている一つの方
法では、International Rectifier IR2110、IR
2112またはIR2113 ICなどのように、ロー
サイド・エミッタ用に別々のリターン・パスをもつ個々
のハーフブリッジ(half bridge) ドライバを使用してい
る。図2は、個々のレッグ電流を検出するために知られ
ている回路の1つのレッグを示している。しかし、高度
の集積化による利点が得られるという意味では、シング
ル・モノリシック3相ドライバを使用することが好まし
い。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の問題を解
消すると共に、各ローサイドIGBTのエミッタ・ピン
とアースとの間の分路抵抗(shunt resistor)に加えて、
各ローサイドIGBTのエミッタ・ピンと3相ドライバ
のコモンVSOピンとの間に接続されたエミッタ・リター
ン抵抗(emitter return resistor) を設けることによっ
てシングル・モノリシック3相ドライバの使用を可能に
している。分路抵抗の両端に現れるそれぞれの電圧を検
出することにより、モータ・コントローラ回路の個々の
レッグに流れる電流を測定することを可能にしている。
【0012】本発明のその他の特徴および利点は、以下
添付図面を参照して詳述されている本発明の説明から理
解されるはずである。
【0013】
【発明の実施の形態】図4は、本発明の実施の形態の一
例を示す回路図である。本図において、3相モータ・コ
ントローラ回路におけるローサイド・トランジスタQ
2 ,Q4 およびQ6 のゲートG2 ,G4 およびG6 は、
International Rectifier 社(米国カリフォルニア州El
Segundo)から販売されているIR2130,IR21
31,IR2132、およびIR2133集積回路チッ
プなどのシングル3相集積回路チップによって、ゲート
抵抗RG2,RG4,RG6を通して駆動される。ゲート抵抗
G2,RG4,RG6は典型例として、その抵抗値は1Ωか
ら約200Ωまでのレンジになっている。抵抗値として
約5Ωから約150Ωまでの範囲の値を有する分路抵抗
SU,RSVおよびRSWが各ローサイドIGBTのエミッ
タとアース(ground)との間に設けられているほかに、こ
れらのエミッタはそれぞれのエミッタ・リターン抵抗R
E2,RE4、およびRE6を通して3相集積回路ドライバ・
チップのコモンVSOピンに接続されている。
【0014】分路抵抗RSU,RSVおよびRSWの両端子間
に現れるそれぞれの電圧は、それぞれノードISU,ISV
およびISWで検出することができ、その検出電圧はモー
タ・コントローラ回路の各々のレッグに流れる電流を表
している。本実施の形態におけるエミッタ・リターン抵
抗RE2,RE4、およびRE6は好ましくは約2Ωから約1
5Ωまでのレンジの抵抗値をもち、ノードISU,ISV
よびISW間をアイソレートする(provide isolation) た
めに必要になるものである。
【0015】本発明を適用した回路には、次のような利
点がある。
【0016】1.電流検出分路(current sensing shunt
s)がゲート回路の電流路から除かれているので、スイッ
チング・ロスが増加するという問題と、上述したゲート
駆動品質の低下の可能性が防止される。
【0017】2.高度の集積度をもつ3相モノリシック
集積回路ドライバ・チップを使用することにより、上述
した個々のハーフブリッジ・ドライバICを提供するこ
とよって解決していた従来の手法で生じていた部品数の
増加と低レベルの集積度を克服している。
【0018】3.IR2130,IR2131,IR2
132,IR2233などの、複数の内部ドライバ回路
(multiple internal driver circuits) と、ローサイド
・ドライバ用のシングル・エミッタ・リターン・ピンを
備えたゲート・ドライバICは、ローサイド・デバイス
電流を検出するための複数の分路(multiple shunts)と
共に効果的に使用できる。
【0019】以上、本発明の特定の実施の形態を参照し
て本発明を説明してきたが、この分野の当業者ならば理
解されるように、本発明を種々の態様に変更し、他の用
途に応用することも可能である。従って、本発明は上述
した具体的な実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)はインバータにおける個々のレッグ電流
を各IGBTのエミッタと回路アースとの間の抵抗性分
路を使用して検出する従来の回路を示す図であり、
(B)はIR2130 3相ドライバICの出力回路と
その関連したコモン・アース・ピンVSOを示す図であ
る。
【図2】IR2110のように、ローサイドIGBTエ
ミッタ用の別々のリターン・パスをもつ個々のハーフブ
リッジ・ドライバICを使用したインバータ回路の1つ
のレッグを示す図である。
【図3】IR2130 ICのVSOピンに接続されたR
SU,RSV,RSWのピン2を示す(図には1つのレッグだ
けが示されている)図である。
【図4】エミッタ・リターン抵抗が各ローサイド・トラ
ンジスタのエミッタ・ピンとドライバICのVSOピンと
の間に追加されている、本発明の一実施の形態を示す回
路図である。
【符号の説明】
2 ,G4 ,G6 ゲート ISU,ISV,ISW ノード Q1 ,Q3 ,Q5 ハイサイド・トランジスタ Q2 ,Q4 ,Q6 ローサイド・トランジスタ RG2,RG4,RG6 ゲート抵抗 RE2,RE4,RE6 エミッタ・リターン抵抗 RSU,RSV,RSW 分路(シャント)抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3相モータ・コントローラ回路における
    レッグ電流を検出する回路であって、該モータ・コント
    ローラ回路は3つのローサイド・トランジスタにそれぞ
    れ直列接続された3つのハイサイド・トランジスタを含
    み、前記直列接続されたハイサイド・トランジスタおよ
    び前記ローサイド・トランジスタの各々は前記3相モー
    タ・コントローラ回路の1つのレッグを含み、前記ハイ
    サイド・トランジスタおよび前記ローサイド・トランジ
    スタの各々はエミッタおよびゲートを有し、前記3つの
    ローサイド・トランジスタの各々のゲートはシングル制
    御集積回路(ドライバ回路)チップによって駆動され、
    該制御集積回路チップはコモンVSOピンを含んでおり、
    前記レッグ電流を検出する回路は、 前記3つのローサイド・トランジスタの各々のエミッタ
    とアースとの間にそれぞれ配置された3つの分路抵抗
    と、 前記3つのローサイド・トランジスタの各々のエミッタ
    と前記ドライバ回路の前記コモンVSOピンとの間にそれ
    ぞれ配置された3つのエミッタ・リターン抵抗とを備え
    ており、 前記3つの分路抵抗の各々の両端に現れる電圧は、それ
    ぞれが前記3相モータ・コントローラ回路のレッグの各
    々に流れる電流に対応していることを特徴とする回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の回路において、前記ハ
    イサイド・トランジスタおよび前記ローサイド・トラン
    ジスタはIGBTを含んでいることを特徴とする回路。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の回路において、前記シ
    ングル制御集積回路チップは3相モノリシック・ドライ
    バICを含んでいることを特徴とする回路。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の回路において、前記分
    路抵抗にそれぞれ流れる電流を表す前記分路抵抗の端子
    間電圧を測定するために、前記ローサイド・トランジス
    タの各々のエミッタとそれぞれの前記分路抵抗との間に
    ノードを設けたことを特徴とする回路。
JP10014475A 1997-01-27 1998-01-27 モータ・コントローラにおける個々のレッグ電流を抵抗性分路を使用して検出する回路 Pending JPH10285975A (ja)

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