JPS62171465A - 電力用トランジスタチヨツパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトランジスタチョッパ装置に係り、特【バッテ
リー等の直流電源を用いたバッテリーフォークリフト等
のモータ駆動用のチョッパ回路に□　好適な電力用トラ
ンジスタチョッパ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のトランジスタチョッパ装置は、実開昭５５−１２
５０９９号に記載のものがある。すなわち、直流電動機
に直列に接続され該直流電動機の負荷電流を制御する電
力トランジスタ、核電力トランジスタのベース側に接続
され前記電力トランジスタのベース電流を制御するベー
ス側トランジスタ。

前記電力トランジスタのコレクタエミッタ間にダイオー
ドを介して接続された抵抗器とコンデンサよりなる直列
回路を備え、前記コンデンサの両端電圧により前記ベー
ス側トランジスタを介して前記電力トランジスタにベー
スを流を供給するようにしたものである。つまり、電力
トランジスタのベース電流を制御するベース側トランジ
スタのコレクタ側に接続されたコンデンサから直接ベー
ス電流供給用電源を電力トランジスタに供給するもので
あった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような装置にあってもコン、デンサ
の電荷がなくなったときには電力トランジスタのペース
電流を充分供給することができなくなることについての
配慮がなされていなかった。

また、コンデンサの電荷を有効に使用していないため、
一定のベース電流工３を１カトランジスタに供給するこ
とができなくなるため、電力トランジスタが飽和電圧を
保持できなくなり電流損失によるトランジスタの発熱も
大きくなり、ペース電流が過大になると電力トランジス
タの夕〜ンオフタイムが長くなるという欠点を有してい
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、バッテリ等からの電源電圧が高くなっ
ても制御部の発熱を少なくし、電力トランジスタ（増幅
器）へのペース電流を過大にすることなくコンデンサの
電荷を有効に使用することができ、また、コンデンサの
電荷が不足したときはバッテリー等からの電源電圧を供
給することができる電力用トランジスタチョッパ装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、電力用トランジスタを用いたチョッパ回路で
、トランジスタのコレクタ・エミッタ間にダイオード、
コンデンサを直列接続したチョッパ装置において、上記
コンデンサの電荷をスイッチングレギュレータで、ある
一定の低電圧電源を構成シて電力用トランジスタのベー
ス電流供給源とするようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明に係る電力用トランジスタチョッパ装
置の一実施例を示す回路図である。

図において、バッテリ等の電源を供給される正側（＋）
　［原線１よりモータ３、電流検出器４、チョッパ回路
５を直列にして負側（−）電源線２に接続する。チョッ
パ回路５のトランジスタＴｒ１（ＮＰＮ形）のコレクタ
には温度ヒユーズ６、ダイオードＤｔ、コンデンサＣ１
を直列にして（−）電源線２が接続されている。温度ヒ
ユーズ６は、ダイオードＤ２若しくはコンデンサＣ！の
温度上昇が異常に大きくなったときに動作するように設
定しである保護用のものである。温度ヒユーズ６がダイ
オードＤ２に直列接続されるのは、七−タ３の逆起電力
を吸収して電力トランジスタ’ｌ’ｒｌを保護するため
のフリーホイールダイオードＤ＋がオープンになったと
き、このダイオードＤ１に流れていた電流がダイオード
Ｄ２　、Ｄ３　、抵抗Ｒ，を介して流れるのを防止する
ためである。前記フリーホイールダイオードＤｌのカソ
ードは（＋）電源線１に、アノードはトランジスタＴｒ
（のコレクタに接続され、モータ３と並列に配設されて
いる。

コンデンサＣ１の接続端子よりダイオードＤ４を介して
スイッチングレギュレータ７を接続する。

スイッチングレギュレータ７は、ＰＮＰ形トランジスＩ
’　Ｔ　Ｒ２Ｉ　Ｎ　Ｐ　Ｎ形トランジスタ３．抵抗Ｒ
，２、ダイオードＤ５％　インダクタンスＬｔｈ　コン
デンサＣ２およびレギュレータ素子８より構成されてい
る。トランジスタＴＲ２のベース側は、抵抗Ｒｚを介し
てトランジスタＴＲ３のコレクタに接続されており、ト
ランジスタＴＲｓのエミッタは（−）　ｕ源線２に接続
されている。トランジスタＴＲ３０ベースには、レギュ
レータ素子８からバイアス電流が印加されるようになっ
ており、トランジスタＴＲｓがオンするとＴＲ２もオン
するようになってい乙。また、トランジスタＴＲ２のコ
レクタ側はインダクタンスＬ１を介してコンデンサＣ２
と接続されてお９、該コンデンサＣ２の他端は（−）を
原線２と接続されている。ダイオードＤ５のカソードは
トランジスタのコレ、フタに接続されアノードは（−）
電源線２に接続されコンデンサ２と並列に配置されてい
る。

ベース電流制御回路９は、電流検出器４で検出されるモ
ータ３の電流値によりペース電流工３を規定するもので
、このペース電流］＋＋は抵抗Ｒ３の両端電圧をペース
電流制御回路に入力して検出される。ベース電流制御回
路９の出力は、トランジスタＴＲ４をアナログ量として
電流の導通量を可変し、モータの電流の大小に応じてペ
ース電流を大小に制御して供給する。トランジスタＴＲ
４のコレクタ側は、コンデンサＣ２の一端に接続されエ
ミッタは、トランジスタＴａｓのコレクタに接続されて
いる。トランジスタＴＲ６のエミッタはチョッパ回路５
のトランジスタＴＦＬｌのペースに接続されている。ト
ランジスタＴＲ＋＋のペースはチョッパＯＮ信号回路１
０によってバイアスされるようになっており、チョツノ
くＯＮ信号回路１０は、゛アクセルなどの操作により出
力されるモータ速度指令信号により、チョツノ（回路５
の電流通流率を加減することのできる制御回路を構成し
ており、この制御回路の出力によってトランジスタＴＲ
ｓをオン・オフさせる。そして、このトランジスタＴ　
Ｒｓのオン・オフによりチョツノ（回路５の導通・遮断
を行ないモータ３の平均印加電圧を変えてモータ３の速
度を変えることができるようになっている。

次に、作用について説明する。

アクセル操作によりチョツノ（ＯＮ信号回路からモータ
速度指令信号が出力されてトランジスタＴＲｓがオンと
なるとトランジスタＴ　ＲＬ　もオンとなるからチョッ
パ回路５が導通することによってモータ３に電流が流れ
る。逆に、チョツノく回路５がオフとなると、（＋）電
源線１や（−）電源線２が有しているインダクタンスに
より、コンデンサＣ１はバッテリ電圧ｖ１１より多く充
電されることとなる。すなわち、 ｉ Ｖ　＝　Ｌ　−＋　Ｖ　Ｂ ｔ Ｌ　：モータ３のインダクタンス＋電 源線のインダクタンス ｖＢ：バッテリ電圧 となる。

チョッパ回路５がオン・オフを繰返すと、コンデンサＣ
１の電圧が増大するから、これを防止するためチョッパ
回路５がオフのとき、ダイオードＤ３を介して（＋）電
源線１に電荷を放電し、コンデンサＣ１の電圧がバッテ
リ電圧ｖ１１より大きくならないようにしている。

次に、コンデンサＣ２の端子電圧を一定低電圧電源とな
るようにし、ペース電流制御用電源として使用している
ことについて説明する。

今、コンデンサＣＩの電圧が４８ｖ１コンデンサＣ２の
電圧を８ｖ一定に設定すると、一定のペース電流Ｉｎを
トランジスタＴ　Ｒｔに供給するとすると、コンデンサ
Ｃ１からの平均電流は約８／４８ＸＩｍとなるが、従来
のようにコンデンサＣ１のみのものでは４８ＸＩｍの電
流損失があり、これによるトランジスタの発熱も大きか
ったが、コンデンサＣ２も用いれば８×Ｉ８の損失のみ
でよく、この損失による発熱も低減されるからコンデン
サＣ１の電荷を有効に使用することができる。

このように、コンデンサＣ２が一定低電圧電源として用
いることについて説明したが、チョッパ回路５がオンし
続けているか若しくはモータ電流の増大に伴なってペー
ス電流が増加していくとコンデンサＣ１の電荷がなくな
るか、不足する状態が生ずる場合がある。このときには
、スイッチングレギュレータ７が全導通になってもコン
デンサＣ２の電圧が低下してしまう。そうすると、チョ
ッパ回路５のペース電流が不足すると、チョッパ回路５
のトランジスタＴＲ，は飽和電圧を保持でき々くなりト
ランジスタＴｒ１が充分に動作しなくなるからコレクタ
電圧が増大してしまう。これは、トランジスタの発熱が
大きくなりその使用に当って避ける必要がある。そこで
、この電圧の低下を防止するようにした回路が第２図に
示されている。第２図は、その制御回路図である。

図において、（＋）電源線ｌからダイオードＤ６、抵抗
Ｒ，，、ツェナダイオードＺＤを直列にＩノご（−）電
源線２に接続し、ノエナダーイオードＺＤの両端′１圧
は、制御回路の遡源として使用される。抵抗Ｒ６の一端
にツェナダイオードＺＤと並列に抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８を
直列接続し、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８で分圧された電圧を演
算増幅器（ＯＰＡＭＰ）の（＋）側に入力し、その（−
）側には、スイッチングレギュレータ７のコンデンサＣ
ｚの接続端子から抵抗ＲＩＯを介して入力される。演算
増幅器の出力は抵抗Ｒｓを介して（＋）側に湯速される
と共に抵抗ＲＩ　＋を介してトランジスタＴ几６のペー
スに入力されている。抵抗Ｒ７〜ＲＩＧおよび演算増幅
器でコンパレータ１１を構成し、コンパレータ１１は、
ペース電流供給用の一定低電圧Ｃ２の電圧と、抵抗Ｒ７
とＲ８で分圧された制御用電源電圧（ツェナダイオード
ＺＤの電圧を分割した値）とを比較してトランジスタＴ
　Ｒｓに出力する。トランジスタＴ凡、のコレクタには
、ダイオードＤ６のカソード側に抵抗Ｒ４とＲｓが直列
にして接続され、エミッタは、（−）電源線２と接続さ
れている。抵抗＆。には、トランジスタＴＲ１７のエミ
ッタとベース間を接続し、トランジスタ’Ｉ’Ｒ７のコ
レクタは、ダイオードＤ４のカソード側に接続する。つ
まり、スイッチングレギュレータの入力線に接続される
。

ここで、第２図の制御回路の作用について説明する。コ
ンデンサＣ２の一定電圧８ｖより低い電圧１例えば、７
〜６，５ｖになったときには１分割抵抗）［７と１（８
とで決定される電圧とがＯＰＡＭＰで比較されて出力さ
れるからコンパレータ１１が作動し、その出力信号によ
りトランジスタＴ’Ｒａがオフし１．Ｔａ２もオンとな
り導通される。そして、スイッチングレギュレータ７の
入力端子をバッテリ電圧ｖ３としてコンデンサＣｚの電
圧低下を防止することができる。

逆に、コンデンサＣ２の電圧が７．５〜８ｖに増加する
と、コンパレータ１１の演算増幅器より比較出力がされ
なくなるからトランジスタＴｉ（、、。

ＴＲ］ともにオフとなる、 このようにして、コンデンサＣ２の電圧低下を防止する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば以下のような効果
を有する。すなわち、チョッパ回路がオフになるときの
サージ電圧をコンデンサで吸収し、この電荷をスイッチ
ングレギュレータで効率よくベース電流供給用電源に使
用することができ、コンデンサの電荷がなくなった場合
でもバッテリ等からの電源電圧を供給することができる
ようにしてベースｔＴＪ７ｆ、の不足を補なっているた
め、常に電力トランジスタを飽和状態に保持することが
できる。また、温度ヒユーズを用いることとし九ので、
ダイオード若しくはコンデンサの発熱による故障を防ぎ
、また、フリーホイールダイオードがオープンの場合で
も保護することができるので安全性の面からも優れた効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図、第２図は、
本発明の一実施例である制御回路を示す回路図である。 １・・・（＋）１π源線、２・・−（＝）電源線、３・
・・モータ、４・・・電流検出器、５・・・チョッパ回
路、６・・・温度ヒユーズ、７・・・スイッチングレギ
ュレータ、８・・・レギュレータ素子、９・・・ペース
電流制御回路、１０・・・チョッパＯＮ　（ｉ号回路、
１１・・・コンパレータ、Ｄ！・・・ダイオード、ＴＲ
１・・・トランジスタ、ＺＤ・、・・ツェナダイオード
＋Ｃ１・・・コンデンサ、Ｒ１・・・抵抗、ＯＰＡＭＰ
・・・演算増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力用トランジスタ等の増幅器を用いたチョッパ回
   路で、該トランジスタ（増幅器）のコレクタ・エミッタ
   間にダイオード、コンデンサを直列接続したチョッパ装
   置において、上記コンデンサの電荷をスイッチングレギ
   ュレータである一定の低電圧電源を構成して電力用トラ
   ンジスタ（増幅器）のベース電流供給源とするようにし
   たことを特徴とする電力用トランジスタのチョッパ装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、スイッ
   チングレギュレータの一定の低電圧電源電圧がある基準
   値を低下すると、バッテリ等からの電源電圧を増幅器等
   を介してスイッチングレギュレータの入力電圧側に供給
   するようにしたことを特徴とする電力用トランジスタの
   チョッパ装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、トラン
   ジスタのコレクタ・エミッタ間の直列接続されたダイオ
   ードに温度ヒューズを接続するようにしたことを特徴と
   する電力用トランジスタのチョッパ装置。