WO2021060014A1 - ゲート駆動用電源装置 - Google Patents

ゲート駆動用電源装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021060014A1
WO2021060014A1 PCT/JP2020/034424 JP2020034424W WO2021060014A1 WO 2021060014 A1 WO2021060014 A1 WO 2021060014A1 JP 2020034424 W JP2020034424 W JP 2020034424W WO 2021060014 A1 WO2021060014 A1 WO 2021060014A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power supply
gate drive
switching element
power
supply unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/034424
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和成 黒川
タオ チャン ブイ
Original Assignee
株式会社ケーヒン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ケーヒン filed Critical 株式会社ケーヒン
Priority to DE112020004505.6T priority Critical patent/DE112020004505T5/de
Priority to US17/637,499 priority patent/US20220294334A1/en
Priority to CN202080066455.7A priority patent/CN114514684A/zh
Priority to JP2021548797A priority patent/JPWO2021060014A1/ja
Publication of WO2021060014A1 publication Critical patent/WO2021060014A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the present invention relates to a gate drive power supply device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-173306 filed in Japan on September 24, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 describes a gate drive circuit for driving a switching element of each arm of an inverter circuit, and among the gate drive circuits, each gate drive circuit for the upper arm (upper gate drive circuit) and the lower arm.
  • a motor control device including a power supply circuit that individually supplies power to each gate drive circuit (lower gate drive circuit) is disclosed.
  • the power supply circuit in the control device of this motor includes transformers for the number of gate drive circuits (6), and supplies power to each gate drive circuit individually by rectifying the output of each transformer.
  • the power supply circuit is a gate drive power supply device including a power supply generation circuit including a transformer and a rectifier circuit for each gate drive circuit, and has a problem that the mounting area (mounting volume) is relatively large.
  • the number of power generation circuits required is the number of phases of the inverter circuits multiplied by the number of inverter circuits. , There arises a problem that the size of the printed circuit board becomes large and the cost increases.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gate drive power supply device having a smaller mounting area (mounting volume) than the conventional one.
  • the gate drive power supply device includes a buck-boost converter including a buck-boost upper arm switching element and a buck-boost lower arm switching element, and a switching element for an AC / direct current arm.
  • a gate drive power supply device that supplies DC power to the gate drive circuit of a power conversion device comprising one or a plurality of AC / DC conversion circuits including a switching element for an AC / direct lower arm, and the switching for a buck-boost upper arm.
  • a power supply unit that commonly supplies DC power to at least two of the element, the switching element for the buck-boost lowering arm, the switching element for the AC / immediate upper arm, and the switching element for the AC / immediate lower arm is provided.
  • the gate drive power supply device In the gate drive power supply device according to one aspect of the present invention, even if the power supply unit commonly supplies the DC power supply to the buck-boost lowering arm switching element and one or a plurality of the AC / direct arm switching elements. Good.
  • the AC / DC conversion circuit includes a power running inverter that converts DC power input from the buck-boost converter into AC power and supplies it to a load, and an AC generator.
  • a regenerative converter that converts AC power, which is an output, into DC power and outputs it to the buck-boost converter may be provided.
  • the gate drive power supply device may include a second power supply unit that commonly supplies the DC power supply to the buck-boost upper arm switching element and the AC / immediate upper arm switching element. ..
  • control circuit that controls the power supply unit, the second power supply unit, and the gate drive circuit uses the control circuit as the power supply unit and the second power supply unit. It may be mounted on a single printed circuit board so as to be sandwiched between.
  • the printed circuit board is a multilayer printed circuit board in which pattern wiring is formed on at least both sides, and is a gate drive for the buck-boost arm that drives the switching element for the buck-boost arm.
  • the gate for the AC / DC arm that drives the circuit and the switching element for the AC / DC lower arm The gate for the AC / DC upper arm that drives the AC / DC upper arm switching element and the power supply unit are mounted in a positional relationship on the front and back sides.
  • the drive circuit, the gate drive circuit for the AC / DC arm that drives the switching element for the AC / DC arm, and the second power supply unit may be mounted in a front-to-back positional relationship.
  • the AC / DC conversion circuit may include a three-phase switching element for the AC / DC upper arm and the AC / DC lower arm switching element.
  • a gate drive power supply device having a smaller mounting area (mounting volume) than the conventional one.
  • the gate drive power supply device includes nine first to ninth power supply units P1 to P9 and a single power supply drive circuit D.
  • the nine first to ninth power supply units P1 to P9 are DC power supply circuits that supply DC power to a total of 14 first to 14th gate drive circuits G1 to G14 shown in FIG. 2, as shown in FIG.
  • the input side is connected in parallel between the output end of the power supply drive circuit D and the circuit power supply Vcc (DC power supply).
  • FIG. 1 shows only the detailed configuration of the first power supply unit P1 that supplies DC power to the first gate drive circuit G1 for convenience, a total of nine first to ninth power supply units P1 to P9 are all the same. It has the configuration of. As shown in FIG. 2, the first power supply unit P1 supplies a DC power supply to the first gate drive circuit G1.
  • the second power supply unit P2 supplies DC power to the four gate drive circuits as shown in FIG. That is, the second power supply unit P2 supplies DC power to the second gate drive circuit G2, the fourth gate drive circuit G4, the sixth gate drive circuit G6, and the eighth gate drive circuit G8. Further, the third power supply unit P3 supplies DC power to the third gate drive circuit G3. The fourth power supply unit P4 supplies DC power to the fifth gate drive circuit G5. The fifth power supply unit P5 supplies DC power to the seventh gate drive circuit G7.
  • the sixth power supply unit P6 supplies DC power to the ninth gate drive circuit G9.
  • the seventh power supply unit P7 supplies DC power to the three gate drive circuits. That is, the 7th power supply unit P7 supplies DC power to the 10th gate drive circuit G10, the 12th gate drive circuit G12, and the 14th gate drive circuit G14. Further, the eighth power supply unit P8 supplies DC power to the eleventh gate drive circuit G11. The ninth power supply unit P9 supplies DC power to the thirteenth gate drive circuit G13.
  • the first power supply unit P1 to P9 the first power supply unit P1, the third power supply unit P3, the fourth power supply unit P4, the fifth power supply unit P5, the sixth power supply unit P6, and the eighth.
  • the power supply unit P8 and the ninth power supply unit P9 supply DC power to a single gate drive circuit
  • the second power supply unit P2 supplies DC power to four gate drive circuits
  • the seventh power supply unit P7 is 3. Supply DC power to one gate drive circuit.
  • the second power supply unit P2 and the seventh power supply unit P7 correspond to the power supply unit of the present invention.
  • a total of 14 gate drive circuits G1 to G14 are drive circuits for driving the power conversion device shown in FIG.
  • This power conversion device is, for example, a PCU (power control unit) mounted on a vehicle, and is composed of a buck-boost converter E1, a power generation converter E2 (regenerative converter), and a traveling inverter E3 (power running inverter). ..
  • the power generation converter E2 and the traveling inverter E3 correspond to the AC / DC conversion circuit of the present invention.
  • the first gate drive circuit G1 and the second gate drive circuit G2 described above drive the buck-boost converter E1.
  • the third to eighth gate drive circuits G3 to G8 drive the power generation converter E2.
  • the 9th to 14th gate drive circuits G9 to G14 drive the traveling inverter E3.
  • the buck-boost converter E1 is a bidirectional buck-boost circuit, and as shown in FIG. 3, a first smoothing capacitor 1, a coil 2, an upper arm switching element 3 (boost-boosting upper arm switching element), and a lower arm switching. An element 4 (switching element for a lifting / lowering arm) is provided.
  • the buck-boost converter E1 has a boosting function that boosts the first DC power input to the input / output terminals a1 and a2 from the outside and outputs the second DC power to the traveling inverter E3, and the power generation converter E2 or / and. It has a step-down function that steps down the second DC power input from the traveling inverter E3 and outputs it as the first DC power to the input / output terminals a1 and a2.
  • the buck-boost upper arm switching element 3 and the buck-boost lower arm switching element 4 are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).
  • the buck-boost upper arm switching element 3 is driven by a first gate drive circuit G1 that receives power from the first power supply unit P1. Further, the buck-boost lowering arm switching element 4 is driven by a second gate drive circuit G2 that receives power supply from the second power supply unit P2.
  • the power generation converter E2 is a three-phase converter that uses the power generation motor M1 as a power supply source, and has three upper arm switching elements 5, 7, and 9 (AC / direct upper arm switching elements) and three lower arm switching elements. It is equipped with 6, 8 and 10 (switching elements for the arm directly below the AC).
  • the power generation converter E2 converts the AC power input from the power generation motor M1 into DC power and outputs it to the buck-boost converter E1.
  • the power generation motor M1 is a motor that functions as an AC generator.
  • the switching element 5 for the AC / immediate upper arm and the switching element 6 for the AC / immediate lower arm constitute the first switching leg.
  • the switching element 7 for the AC / DC upper arm and the switching element 8 for the AC / DC lower arm form a second switching leg.
  • the switching element 9 for the AC / DC upper arm and the switching element 10 for the AC / DC lower arm form a third switching leg.
  • the switching element 5 for the AC / DC upper arm is driven by the third gate drive circuit G3 that receives power supply from the third power supply unit P3.
  • the AC / direct arm switching element 6 is driven by a fourth gate drive circuit G4 that receives power from the second power supply unit P2.
  • the switching element 7 for the AC / DC upper arm is driven by the fifth gate drive circuit G5 that receives power supply from the fourth power supply unit P4.
  • the AC / direct arm switching element 8 is driven by a sixth gate drive circuit G6 that receives power from the second power supply unit P2.
  • the switching element 9 for the AC / DC upper arm is driven by the 7th gate drive circuit G7 that receives power supply from the 5th power supply unit P5.
  • the AC / direct arm switching element 10 is driven by an eighth gate drive circuit G8 that receives power from the second power supply unit P2.
  • the switching elements 5, 7 and 9 for the AC immediate upper arm and the switching elements 6, 8 and 10 for the AC direct lower arm are, for example, IGBTs.
  • the traveling inverter E3 is a three-phase inverter that drives the traveling motor M2 as a load, and has three upper arm switching elements 11, 13, 15 (switching elements for alternating upper arms) and three lower arm switching elements 12. , 14, 16 (switching element for the arm directly below the AC) are provided.
  • the power generation converter E2 converts the second DC power input from the buck-boost converter E1 into the second AC power and outputs it to the traveling motor M2.
  • the traveling motor M2 is a motor that drives the wheels.
  • the switching element 11 for the AC / DC upper arm and the switching element 12 for the AC / DC lower arm constitute the fourth switching leg.
  • the switching element 13 for the AC / DC upper arm and the switching element 14 for the AC / DC lower arm form a fifth switching leg.
  • the switching element 15 for the AC / DC upper arm and the switching element 16 for the AC / DC lower arm form a sixth switching leg.
  • the switching element 11 for the AC / DC upper arm is driven by the ninth gate drive circuit G9 that receives power supply from the sixth power supply unit P6.
  • the switching element 12 for the arm directly below the AC is driven by the 10th gate drive circuit G10 that receives power from the 7th power supply unit P7.
  • the switching element 13 for the AC / DC upper arm is driven by the 11th gate drive circuit G11 that receives power supply from the 8th power supply unit P8.
  • the switching element 14 for the arm directly below the AC is driven by the 12th gate drive circuit G12 that receives power from the 7th power supply unit P7.
  • the switching element 15 for the AC / DC upper arm is driven by the 13th gate drive circuit G13 that receives power supply from the 9th power supply unit P9.
  • the switching element 16 for the arm directly below the AC is driven by the 14th gate drive circuit G14 that receives power from the 7th power supply unit P7.
  • the switching elements 11, 13, 15 for the AC immediate upper arm and the switching elements 12, 14, 16 for the AC immediate lower arm are, for example, IGBTs.
  • Such a power conversion device includes a second smoothing capacitor 17 for the output of the second DC power. That is, one end of the second smoothing capacitor 17 is connected to one output end of the buck-boost converter E1 and the other end is connected to the other output end of the buck-boost converter E1 to output the buck-boost converter E1. Smooth.
  • the power supply drive circuit D includes a pulse generation circuit S and a drive transistor Tr.
  • the pulse generation circuit S generates a pulse signal having a predetermined cycle and a predetermined duty ratio, and outputs the pulse signal to the base terminal of the drive transistor Tr.
  • the base terminal is connected to the output terminal of the pulse generation circuit S, the emitter terminal is grounded, and the collector terminal is connected to one end of the primary winding in the transformer T1.
  • Such a power supply drive circuit D has a pulse shape on the input side of the first to ninth power supply units P1 to P9, that is, on the primary windings of the transformers of the first to ninth power supply units P1 to P9 connected in series with each other. Electric power (pulse power) is applied.
  • the first power supply unit P1 generates DC power of a predetermined voltage by transforming the pulse power applied to the primary winding of the transformer T1 by the power supply drive circuit D with the transformer T1 and rectifying it with the rectifier circuit, and rectifies the pulse power. Output to the gate drive circuit G1 from both ends of the transformer C1. Further, in the other second to ninth power supply units P2 to P9, the pulse power applied to the primary winding of the transformer T1 by the power supply drive circuit D is transformed by the transformer and rectified by the rectifier circuit in the same manner as the first power supply unit P1. By doing so, DC power of a predetermined voltage is generated and output from both ends of the rectifying capacitor to the second to 14th gate drive circuits G2 to G14.
  • the total of 14 gate drive circuits G1 to G14 described above are uniformly controlled by the control circuit CT shown in FIG.
  • the DC power receiving / supplying relationship between the 1st to 9th power supply units P1 to P9 and the 1st to 14th gate drive circuits G1 to G14 is as described above, but the 1st to 9th power supply units P1 to P9 and the first The 1st to 14th gate drive circuits G1 to G14 and the control circuit CT are mounted on a single printed circuit board K as shown in FIG.
  • the second power supply unit P2 that supplies DC power to the second, fourth, sixth, and eighth gate drive circuits G2, G4, G6, and G8 that drive the lower arm switching elements 4, 6, 8, and 10.
  • the 7th power supply unit P7 that supplies DC power to the 10th, 12th, and 14th gate drive circuits G12 and G14 that drive the lower arm switching elements 12, 14 and 16.
  • the control circuit CT is arranged in a long shape in the center along the long side.
  • a connector CN for exchanging a power supply and a signal with the outside is arranged.
  • a power supply circuit Pc that generates a power supply for the control circuit CT is mounted in the vicinity of the connector CN.
  • the first, third, fourth, fifth, sixth, eighth, and ninth power supply units P1, P3, P4, P5, P6, P8, and P9 are printed circuit boards K on one side of such a control circuit CT. Arranged in a row along the long side of. Further, the second power supply unit P2 and the seventh power supply unit P7 are arranged in a row on the other side of the control circuit CT along the long side of the printed circuit board K. That is, the first, third, fourth, and fifth power supply units P1, P3, P4, and P5 are arranged so as to face the second power supply unit P2 and the printed circuit board K in the short side direction with the control circuit CT interposed therebetween. To. Further, the sixth, eighth, and ninth power supply units P6, P8, and P9 are arranged in a state of facing the seventh power supply unit P7 and the printed circuit board K in the short side direction with the control circuit CT interposed therebetween.
  • the printed circuit board K is a multilayer printed circuit board in which pattern wiring is formed on at least both sides.
  • the first to 14th gate drive circuits G1 to G14 are mounted on one surface of the printed circuit board K.
  • the first to ninth power supply units P1 to P9 are mounted on the other surface of the printed circuit board K. That is, the first to 14th gate drive circuits G1 to G14 and the first to ninth power supply units P1 to P9 for supplying DC power to the first to 14th gate drive circuits G1 to G14 are on the printed circuit board K. It is implemented in the positional relationship between the front and back.
  • the first gate drive circuit G1 and the first power supply unit P1 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the second, fourth, sixth, and eighth gate drive circuits G2, G4, G6, and G8 and the second power supply unit P2 are mounted in a front-to-back positional relationship.
  • the third gate drive circuit G3 and the third power supply unit P3 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the fifth gate drive circuit G5 and the fourth power supply unit P4 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the 7th gate drive circuit G7 and the 5th power supply unit P5 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the 9th gate drive circuit G9 and the 6th power supply unit P6 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the 10th, 12th, and 14th gate drive circuits G12, G14 and the 7th power supply unit P7 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the 11th gate drive circuit G11 and the 8th power supply unit P8 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the thirteenth gate drive circuit G13 and the ninth power supply unit P9 are mounted in a positional relationship between the front and back sides.
  • the 1st gate drive circuit G1 corresponds to the gate drive circuit for the buck-boost upper arm of the present invention, and the 2nd gate drive circuit G2 of the present invention.
  • the gate drive circuit for the buck-boost lower arm corresponds to the gate drive circuit for the buck-boost lower arm.
  • the third, fifth, seventh, ninth, eleventh, and thirteenth gate drive circuits G3, G5, G7, G9, G11, and G13 correspond to the gate drive circuit for the AC / DC upper arm of the present invention.
  • the fourth, sixth, eighth, tenth, twelfth, and fourteenth gate drive circuits G4, G6, G8, G10, G12, and G14 correspond to the gate drive circuit for the arm directly below the AC of the present invention.
  • first to ninth power supply units P1 to P9 will be described with reference to FIG.
  • first to ninth power supply units P1 to P9 all have the same configuration
  • the detailed configuration of the first power supply unit P1 will be described below as a representative.
  • the first power supply unit P1 includes a transformer T1, a pair of diodes D11 and D12, and a rectifying capacitor C1.
  • the transformer T1 is a transformer including a primary winding and a secondary winding. In this transformer T1, one end of the primary winding is connected to the output end of the power supply drive circuit D, and the other end of the primary winding is one input end of the second power supply unit P2, that is, the transformer of the second power supply unit P2 (not shown). ) Is connected to one end of the primary winding.
  • one end of the secondary winding is connected to the anode terminal of one diode D11, and the other end of the secondary winding is connected to the anode terminal of the other diode D12. Further, in this transformer T1, the intermediate tap of the secondary winding is connected to the other end of the rectifying capacitor C1.
  • one of the diodes D11 has an anode terminal connected to one end of the secondary winding of the transformer T1 and a cathode terminal connected to the cathode terminal of the other diode D12 and one end of the rectifying capacitor C1.
  • the anode terminal is connected to the other end of the secondary winding of the transformer T1
  • the cathode terminal is connected to the cathode terminal of one diode D11 and one end of the rectifying capacitor C1.
  • One end of the rectifying capacitor C1 is connected to the cathode terminals of the pair of diodes D11 and D12, and the other end is connected to the intermediate tap of the secondary winding in the transformer T1.
  • Such a pair of diodes D11, D12 and a rectifier capacitor C1 constitute a rectifier circuit that rectifies pulse power (pulse voltage) input from the secondary winding of transformer T1 and converts it into DC power (DC voltage). ing.
  • the second gate drive circuit G2 for driving the lifting / lowering arm switching element 4 and the three AC / direct arm switching elements 6, 8 and 10 are driven.
  • the second power supply unit P2 commonly supplies DC power to the fourth, sixth, and eighth gate drive circuits G4, G6, and G8.
  • the second gate drive circuit G for driving the buck-boost converter E1 and the fourth, sixth, and eighth gate drive circuits G4, G6, and G8 for driving the power generation converter E2 are individually provided.
  • the mounting area (mounting volume) can be reduced as compared with the case where the power supply unit is provided.
  • switching elements 6, 8 and 10 for the AC / direct arm of the power generation converter E2 are grouped into the switching element 4 for the buck-boost lowering arm of the buck-boost converter E1 and DC from the second power supply unit P2. Power was supplied in common, and the switching elements 12, 14 and 16 for the AC and direct current arm of the traveling inverter E3 were not grouped with the switching element 4 for the buck-boost lowering arm of the buck-boost converter E1.
  • the purpose of such grouping is a power conversion circuit in which the traveling inverter E3 drives the traveling motor M2, whereas the power generation converter E2 converts the output (AC power) of the power generation motor M1 into direct current.
  • the reliability of the traveling inverter E3 is more important than that of the power generation converter E2 when viewed as a PCU mounted on a vehicle. According to such a first embodiment, it is possible to stably drive the vehicle even when some abnormality occurs in the gate drive power supply device.
  • the tenth, twelfth, and fourteenth gate drive circuits G10, G12, and G14 for driving the three switching elements 12, 14 and 16 for the immediate lower arm are common to the seventh power supply unit P7. Since the DC power supply is supplied to the drive inverter E3, the mounting area (mounting volume) is larger than that in the case where the power supply units are individually provided in the 10th, 12th, and 14th gate drive circuits G10, G12, and G14 for driving the traveling inverter E3. It is possible to reduce the amount compared to the conventional method.
  • the gate drive power supply device has the same circuit configuration as that of the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • This gate drive power supply device includes a total of 14 first to 14th gate drive circuits G1 to G14, and the configuration of a power supply unit that supplies DC power to the first to 14th gate drive circuits G1 to G14 is the first. 1 Different from the embodiment. That is, this gate drive power supply device includes a tenth power supply unit P10 in addition to the first, third to sixth, eighth and ninth power supply units P1, P3 to P6, P8 and P9.
  • the 10th power supply unit P10 supplies DC power to a total of 7 gate drive circuits. That is, the tenth power supply unit P10 has the tenth, twelfth, and fourteenth gate drive circuits G10, G12, and G14 in addition to the second, fourth, sixth, and eighth gate drive circuits G2, G4, G6, and G8. Supply DC power to. That is, in the first embodiment, the two power supply units, that is, the second and seventh power supply units P2 and P7, have a total of seven second, fourth, sixth, eighth, tenth, twelfth, and fourteenth gate drive circuits.
  • a single tenth power supply unit P10 has a total of seven second, fourth, sixth, eighth, and so on.
  • DC power is supplied to the 10th, 12th, and 14th gate drive circuits G2, G4, G6, G8, G10, G12, and G14.
  • the number of power supply units is reduced as compared with the first embodiment, so that the mounting area (mounting volume) can be reduced as compared with the first embodiment.
  • the gate drive power supply device As shown in FIG. 5, the gate drive power supply device according to the third embodiment has the same circuit configuration as that of the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • This gate drive power supply device includes a total of 14 first to 14th gate drive circuits G1 to G14, and the configuration of a power supply unit that supplies DC power to the first to 14th gate drive circuits G1 to G14 is the first. It is different from the first and second embodiments. That is, this gate drive power supply device includes the 11th power supply unit P11 and the 12th power supply unit P12 in addition to the first, second, and seventh power supply units P1, P2, and P7.
  • the eleventh power supply unit P11 supplies DC power to a total of three gate drive circuits, that is, the third, fifth, and seventh gate drive circuits G3, G5, and G7 that drive the power generation converter E2.
  • the twelfth power supply unit P12 supplies DC power to a total of three gate drive circuits, that is, the third, fifth, and seventh gate drive circuits G3, G5, and G7 that drive the traveling inverter E3.
  • Such an eleventh power supply unit P11 and a twelfth power supply unit P12 correspond to a second power supply unit in the present invention.
  • the eleventh power supply is supplied to the third, fifth, and seventh gate drive circuits G3, G5, and G7 of the three switching elements 5, 7, and 9 for the AC direct current upper arms constituting the power generation converter E2.
  • DC power is supplied from the unit P11.
  • the ninth, eleventh, and thirteenth gate drive circuits G9, G11, and G13 of the three AC / DC upper arm switching elements 11, 13, and 15 constituting the traveling inverter E3 have a twelfth power supply.
  • DC power is supplied from the unit P12.
  • the number of power supply units is reduced as compared with the first embodiment, so that the mounting area (mounting volume) can be reduced as compared with the first embodiment.
  • the gate drive power supply device according to the fourth embodiment has the same circuit configuration as that of the first embodiment of the power conversion device.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • This gate drive power supply device includes a total of 14 first to 14th gate drive circuits G1 to G14, and the configuration of a power supply unit that supplies DC power to the first to 14th gate drive circuits G1 to G14 is the first. It is different from the first to third embodiments. That is, this gate drive power supply device includes a thirteenth power supply unit P13 in addition to the second, sixth, seventh, eighth, and ninth power supply units P2, P6, P7, P8, and P9.
  • the thirteenth power supply unit P13 has a total of four gate drive circuits, that is, the first gate drive circuit G1 for driving the buck-boost converter E1 and the third, fifth, and seventh gate drive circuits G3, G5 for driving the power generation converter E2.
  • a DC power supply is supplied to the G7.
  • the number of power supply units is reduced as compared with the first embodiment, so that the mounting area (mounting volume) can be reduced as compared with the first embodiment.
  • the gate drive power supply device has the same circuit configuration as that of the first embodiment of the power conversion device.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • This gate drive power supply device includes a total of 14 first to 14th gate drive circuits G1 to G14, and the configuration of a power supply unit that supplies DC power to the first to 14th gate drive circuits G1 to G14 is the first. It is different from the first to fourth embodiments. That is, this gate drive power supply device includes a 14th power supply unit P14 and a 15th power supply unit P15.
  • the 14th power supply unit P14 has a total of seven gate drive circuits, that is, a first gate drive circuit G1 for driving the buck-boost converter E1, and third, fifth, and seventh gate drive circuits G3, G5 for driving the power generation converter E2.
  • DC power is supplied to the ninth, eleventh, and thirteenth gate drive circuits G3, G5, and G7 that drive the G7 and the traveling inverter E3.
  • the 15th power supply unit P15 supplies DC power to a total of seven gate drive circuits. That is, the fifteenth power supply unit P15 includes a second gate drive circuit G2 for driving the buck-boost converter E1, fourth, sixth, and eighth gate drive circuits G4, G6, and G8 for driving the power generation converter E2, and a traveling inverter. DC power is supplied to the 10th, 12th, and 14th gate drive circuits G10, G12, and G14 that drive the E3.
  • 9th, 5th, 7th gate drive circuits G3, G5, G7 and the 9th, 11th, and 15th switching elements for the three AC direct current upper arms constituting the traveling inverter E3 DC power is supplied from the 14th power supply unit P14 to the 13-gate drive circuits G9, G11, and G13.
  • DC power is supplied from the 15th power supply unit P15 to the 14-gate drive circuits G10, G12, and G14.
  • the number of power supply units is significantly reduced as compared with the first embodiment, so that the mounting area (mounting volume) can be significantly reduced as compared with the first embodiment. is there.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
  • the present invention provides a power supply by commonly supplying a DC power supply to at least two of a switching element for a buck-boost upper arm, a switching element for a buck-boost lower arm, a switching element for an AC / direct upper arm, and a switching element for an AC / direct lower arm. Since the purpose is to reduce the number of units and thereby reduce the mounting area (mounting volume) compared to the past, it is equipped with a power supply unit that supplies DC power in common to multiple gate drive circuits. If there is, it may be in another form.
  • the power conversion device including the buck-boost converter E1, the power generation converter E2, and the traveling inverter E3 has been described, but the configuration of the power conversion device is not limited to this.
  • the present invention can be applied to a power converter having only a buck-boost converter E1 and a traveling inverter E3 and / or a power converting device having only a power generation converter E2 and a traveling inverter E3.
  • the number of power conversion circuits constituting the power conversion device is not limited to the above-mentioned three or two, and may be four or more.
  • the total of 15 first to ninth power supply units P1 to P15 described above adopt the circuit form of the forward type converter, but a flyback type converter may be adopted.
  • the first to ninth power supply units P1 to P15 do not all have to adopt the same circuit form, and circuits of different forms may be adopted for each power supply unit.
  • the nine first to ninth power supply units P1 to P9 described above are driven by a single power supply drive circuit D, a power supply drive circuit may be individually provided for each power supply unit instead.
  • the mounting area (mounting volume) of the gate drive power supply device can be made smaller than before.
  • E1 buck-boost converter E2 power generation converter (regenerative converter)
  • E3 Inverter for running G1 1st gate drive circuit (gate drive circuit for lifting and lowering arm)
  • G2 2nd gate drive circuit gate drive circuit for lifting / lowering arm)
  • G3 3rd gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion upper arm
  • G4 4th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion lower arm
  • G5 5th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion upper arm
  • G6 6th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion lower arm
  • G7 7th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion upper arm
  • G8 8th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion lower arm
  • G9 9th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion upper arm
  • G10 10th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion lower arm
  • G11 11th gate drive circuit gate drive circuit for AC / DC conversion upper arm

Landscapes

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

Abstract

ゲート駆動用電源装置は、電力変換装置について設けられた複数のゲート駆動回路に直流電源を各々供給する。前記電力変換装置は、昇降圧コンバータと、１あるいは複数の交直変換回路とを備える。前記昇降圧コンバータは、昇降圧上アーム用スイッチング素子と、昇降圧下アーム用スイッチング素子とを備える。前記交直変換回路は、交直上アーム用スイッチング素子と、交直下アーム用スイッチング素子とを備える。前記ゲート駆動用電源装置は、前記昇降圧上アーム用スイッチング素子、前記昇降圧下アーム用スイッチング素子、前記交直上アーム用スイッチング素子及び前記交直下アーム用スイッチング素子のうち、少なくとも２つに直流電源を共通に供給する電源ユニットを備える。

Description

ゲート駆動用電源装置
　本発明は、ゲート駆動用電源装置に関する。
　本願は、２０１９年９月２４日に、日本に出願された特願２０１９－１７３３０６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　下記特許文献１には、インバータ回路の各アームのスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、当該ゲート駆動回路のうち、上段側アームの各ゲート駆動回路（上段側ゲート駆動回路）及び下段側アームの各ゲート駆動回路（下段側ゲート駆動回路）に個別に電力を供給する電力供給回路を備えるモータの制御装置が開示されている。このモータの制御装置における電力供給回路は、ゲート駆動回路の個数（６個）分のトランスを備え、各トランスの出力を整流することにより、各ゲート駆動回路に個別に電力を供給する。
特開２００９－１３０９６７号公報
　ところで、上記電力供給回路は、トランスと整流回路とからなる電源生成回路をゲート駆動回路毎に備えるゲート駆動用電源装置であり、実装面積（実装体積）が比較的大きいという問題がある。例えば、複数のインバータ回路を駆動する複数のゲート駆動回路を１枚のプリント基板に実装しようとした場合、電源生成回路がインバータ回路の相数にインバータ回路の個数に乗じた数だけ必要になるので、プリント基板が大型化すると共にコストアップを招くという問題が生じる。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、実装面積（実装体積）が従来よりも小さいゲート駆動用電源装置の提供を目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るゲート駆動用電源装置は、昇降圧上アーム用スイッチング素子と昇降圧下アーム用スイッチング素子とを備える昇降圧コンバータと、交直上アーム用スイッチング素子と交直下アーム用スイッチング素子とを備える１あるいは複数の交直変換回路と、からなる電力変換装置のゲート駆動回路に直流電源を供給するゲート駆動用電源装置であって、前記昇降圧上アーム用スイッチング素子、前記昇降圧下アーム用スイッチング素子、前記交直上アーム用スイッチング素子及び前記交直下アーム用スイッチング素子のうち、少なくとも２つに直流電源を共通に供給する電源ユニットを備える。
　本発明の一態様に係るゲート駆動用電源装置において、前記電源ユニットは、前記昇降圧下アーム用スイッチング素子と１あるいは複数の前記交直下アーム用スイッチング素子とに前記直流電源を共通に供給してもよい。
　本発明の一態様に係るゲート駆動用電源装置において、前記交直変換回路は、前記昇降圧コンバータから入力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する力行用インバータと、交流発電機の出力である交流電力を直流電力に変換して前記昇降圧コンバータに出力する回生用コンバータとを備えてもよい。
　本発明の一態様に係るゲート駆動用電源装置において、前記昇降圧上アーム用スイッチング素子と前記交直上アーム用スイッチング素子とに前記直流電源を共通に供給する第２の電源ユニットを備えてもよい。
　本発明の一態様に係るゲート駆動用電源装置において、前記電源ユニット、前記第２の電源ユニット及び前記ゲート駆動回路を制御する制御回路は、当該制御回路を前記電源ユニットと前記第２の電源ユニットとで挟むように単一のプリント基板に実装されてもよい。
　本発明の一態様に係るゲート駆動用電源装置において、前記プリント基板は、少なくとも両面にパターン配線が形成された多層プリント基板であり、前記昇降圧下アーム用スイッチング素子を駆動する昇降圧下アーム用ゲート駆動回路及び前記交直下アーム用スイッチング素子を駆動する交直下アーム用ゲート駆動回路と前記電源ユニットとは裏表の位置関係で実装され、前記昇降圧上アーム用スイッチング素子を駆動する昇降圧上アーム用ゲート駆動回路及び前記交直上アーム用スイッチング素子を駆動する交直上アーム用ゲート駆動回路と前記第２の電源ユニットとは裏表の位置関係で実装されてもよい。
　本発明の一態様に係るゲート駆動用電源装置において、前記交直変換回路は、三相の前記交直上アーム用スイッチング素子と前記交直下アーム用スイッチング素子を備えてもよい。
　本発明の一態様によれば、実装面積（実装体積）が従来よりも小さいゲート駆動用電源装置を提供することが可能である。
本発明の第１実施形態に係るゲート駆動用電源装置の構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態における基板レイアウトを示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係るゲート駆動用電源装置の構成を示す模式図及び第１実施形態における電力変換回路の回路図である。 本発明の第２実施形態に係るゲート駆動用電源装置の構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係るゲート駆動用電源装置の構成を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係るゲート駆動用電源装置の構成を示す模式図である。 本発明の第５実施形態に係るゲート駆動用電源装置の構成を示す模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　〔第１実施形態〕
　最初に、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態に係るゲート駆動用電源装置は、図１に示すように９つの第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９及び単一の電源駆動回路Ｄを備える。９つの第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９は、図２に示す合計１４の第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４に直流電源を供給する直流電源回路であり、図１に示すように入力側が電源駆動回路Ｄの出力端と回路電源Ｖｃｃ（直流電源）との間に並列接続されている。
　図１では便宜的に第１ゲート駆動回路Ｇ１に直流電源を供給する第１電源ユニットＰ１の詳細構成のみを示しているが、合計９つの第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９は、全て同一の構成を備えている。なお、図２に示すように、第１電源ユニットＰ１は第１ゲート駆動回路Ｇ１に直流電源を供給する。
　一方、第２電源ユニットＰ２は、図２に示すように、４つのゲート駆動回路に直流電源を供給する。つまり、第２電源ユニットＰ２は、第２ゲート駆動回路Ｇ２、第４ゲート駆動回路Ｇ４、第６ゲート駆動回路Ｇ６及び第８ゲート駆動回路Ｇ８に直流電源を供給する。また、第３電源ユニットＰ３は、第３ゲート駆動回路Ｇ３に直流電源を供給する。第４電源ユニットＰ４は、第５ゲート駆動回路Ｇ５に直流電源を供給する。第５電源ユニットＰ５は、第７ゲート駆動回路Ｇ７に直流電源を供給する。
　また、第６電源ユニットＰ６は、第９ゲート駆動回路Ｇ９に直流電源を供給する。第７電源ユニットＰ７は、３つのゲート駆動回路に直流電源を供給する。つまり、第７電源ユニットＰ７は、第１０ゲート駆動回路Ｇ１０、第１２ゲート駆動回路Ｇ１２及び第１４ゲート駆動回路Ｇ１４に直流電源を供給する。さらに、第８電源ユニットＰ８は、第１１ゲート駆動回路Ｇ１１に直流電源を供給する。第９電源ユニットＰ９は、第１３ゲート駆動回路Ｇ１３に直流電源を供給する。
　すなわち、合計９つの第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９のうち、第１電源ユニットＰ１、第３電源ユニットＰ３、第４電源ユニットＰ４、第５電源ユニットＰ５、第６電源ユニットＰ６、第８電源ユニットＰ８及び第９電源ユニットＰ９は、単一のゲート駆動回路に直流電源を供給するが、第２電源ユニットＰ２は４つのゲート駆動回路に直流電源を供給し、第７電源ユニットＰ７は３つのゲート駆動回路に直流電源を供給する。これら第２電源ユニットＰ２及び第７電源ユニットＰ７は、本発明の電源ユニットに相当する。
　ここで、合計１４のゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４は、図３に示す電力変換装置を駆動する駆動回路である。この電力変換装置は、例えば車両に搭載されるＰＣＵ（パワーコントロールユニット）であり、昇降圧コンバータＥ１、発電用コンバータＥ２（回生用コンバータ）及び走行用インバータＥ３（力行用インバータ）から構成されている。なお、発電用コンバータＥ２及び走行用インバータＥ３は、本発明の交直変換回路に相当する。
　このような電力変換装置について、上述した第１ゲート駆動回路Ｇ１及び第２ゲート駆動回路Ｇ２は、昇降圧コンバータＥ１を駆動する。第３～第８ゲート駆動回路Ｇ３～Ｇ８は、発電用コンバータＥ２を駆動する。また第９～第１４ゲート駆動回路Ｇ９～Ｇ１４は、走行用インバータＥ３を駆動する。
　昇降圧コンバータＥ１は、双方向の昇降圧回路であり、図３に示すように第１平滑コンデンサ１、コイル２、上アーム用スイッチング素子３（昇降圧上アーム用スイッチング素子）及び下アーム用スイッチング素子４（昇降圧下アーム用スイッチング素子）を備える。
　この昇降圧コンバータＥ１は、外部から入出力端ａ１，ａ２に入力される第１直流電力を昇圧し、第２直流電力として走行用インバータＥ３に出力する昇圧機能と、発電用コンバータＥ２あるいは／及び走行用インバータＥ３から入力される第２直流電力を降圧し、第１直流電力として入出力端ａ１，ａ２に出力する降圧機能とを有する。なお、上記昇降圧上アーム用スイッチング素子３及び昇降圧下アーム用スイッチング素子４は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。
　このような昇降圧コンバータＥ１において、昇降圧上アーム用スイッチング素子３は、第１電源ユニットＰ１から電源供給を受ける第１ゲート駆動回路Ｇ１によって駆動される。また、昇降圧下アーム用スイッチング素子４は、第２電源ユニットＰ２から電源供給を受ける第２ゲート駆動回路Ｇ２によって駆動される。
　発電用コンバータＥ２は、発電用モータＭ１を電力供給源とする三相コンバータであり、３つの上アーム用スイッチング素子５，７，９（交直上アーム用スイッチング素子）及び３つの下アーム用スイッチング素子６，８，１０（交直下アーム用スイッチング素子）を備える。この発電用コンバータＥ２は、発電用モータＭ１から入力される交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータＥ１に出力する。なお、上記発電用モータＭ１は、交流発電機として機能するモータである。
　この発電用コンバータＥ２において、交直上アーム用スイッチング素子５及び交直下アーム用スイッチング素子６は、第１スイッチングレグを構成している。また、交直上アーム用スイッチング素子７及び交直下アーム用スイッチング素子８は、第２スイッチングレグを構成している。さらに、交直上アーム用スイッチング素子９及び交直下アーム用スイッチング素子１０は、第３スイッチングレグを構成している。
　このような発電用コンバータＥ２において、交直上アーム用スイッチング素子５は第３電源ユニットＰ３から電源供給を受ける第３ゲート駆動回路Ｇ３によって駆動される。交直下アーム用スイッチング素子６は、第２電源ユニットＰ２から電源供給を受ける第４ゲート駆動回路Ｇ４によって駆動される。
　また、交直上アーム用スイッチング素子７は、第４電源ユニットＰ４から電源供給を受ける第５ゲート駆動回路Ｇ５によって駆動される。交直下アーム用スイッチング素子８は、第２電源ユニットＰ２から電源供給を受ける第６ゲート駆動回路Ｇ６によって駆動される。
　さらに、交直上アーム用スイッチング素子９は、第５電源ユニットＰ５から電源供給を受ける第７ゲート駆動回路Ｇ７によって駆動される。交直下アーム用スイッチング素子１０は、第２電源ユニットＰ２から電源供給を受ける第８ゲート駆動回路Ｇ８によって駆動される。なお、上記交直上アーム用スイッチング素子５，７，９及び交直下アーム用スイッチング素子６，８，１０は、例えばＩＧＢＴである。
　走行用インバータＥ３は、走行用モータＭ２を負荷として駆動する三相インバータであり、３つの上アーム用スイッチング素子１１，１３，１５（交直上アーム用スイッチング素子）及び３つの下アーム用スイッチング素子１２，１４，１６（交直下アーム用スイッチング素子）を備える。この発電用コンバータＥ２は、昇降圧コンバータＥ１から入力される第２直流電力を第２交流電力に変換して走行用モータＭ２に出力する。なお、上記走行用モータＭ２は、車輪を駆動するモータである。
　この走行用インバータＥ３において、交直上アーム用スイッチング素子１１及び交直下アーム用スイッチング素子１２は、第４スイッチングレグを構成している。また、交直上アーム用スイッチング素子１３及び交直下アーム用スイッチング素子１４は、第５スイッチングレグを構成している。さらに、交直上アーム用スイッチング素子１５及び交直下アーム用スイッチング素子１６は、第６スイッチングレグを構成している。
　このような走行用インバータＥ３において、交直上アーム用スイッチング素子１１は、第６電源ユニットＰ６から電源供給を受ける第９ゲート駆動回路Ｇ９によって駆動される。交直下アーム用スイッチング素子１２は、第７電源ユニットＰ７から電源供給を受ける第１０ゲート駆動回路Ｇ１０によって駆動される。
　また、交直上アーム用スイッチング素子１３は、第８電源ユニットＰ８から電源供給を受ける第１１ゲート駆動回路Ｇ１１によって駆動される。交直下アーム用スイッチング素子１４は、第７電源ユニットＰ７から電源供給を受ける第１２ゲート駆動回路Ｇ１２によって駆動される。
　さらに、交直上アーム用スイッチング素子１５は、第９電源ユニットＰ９から電源供給を受ける第１３ゲート駆動回路Ｇ１３によって駆動される。交直下アーム用スイッチング素子１６は、第７電源ユニットＰ７から電源供給を受ける第１４ゲート駆動回路Ｇ１４によって駆動される。なお、上記交直上アーム用スイッチング素子１１，１３，１５及び交直下アーム用スイッチング素子１２，１４，１６は、例えばＩＧＢＴである。
　なお、このような電力変換装置は、第２直流電力の出力用に第２平滑コンデンサ１７を備えている。すなわち、この第２平滑コンデンサ１７は、一端が昇降圧コンバータＥ１における一方の出力端に接続され、他端が昇降圧コンバータＥ１における他方の出力端に接続されており、昇降圧コンバータＥ１の出力を平滑化する。
　電源駆動回路Ｄは、パルス発生回路Ｓと駆動トランジスタＴｒとを備える。パルス発生回路Ｓは、所定周期かつ所定デューティ比のパルス信号を発生し、駆動トランジスタＴｒのベース端子に出力する。駆動トランジスタＴｒは、ベース端子がパルス発生回路Ｓの出力端に接続され、エミッタ端子が接地され、またコレクタ端子が上記トランスＴ１における一次巻線の一端に接続されている。このような電源駆動回路Ｄは、第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９の入力側、つまり互いに直列接続された第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９の各トランスの一次巻線にパルス状の電力（パルス電力）を印加させる。
　第１電源ユニットＰ１は、このような電源駆動回路ＤによってトランスＴ１の一次巻線に印加されるパルス電力をトランスＴ１で変圧かつ整流回路で整流することにより所定電圧の直流電力を生成し、整流コンデンサＣ１の両端からゲート駆動回路Ｇ１に出力する。
　また、他の第２～第９電源ユニットＰ２～Ｐ９も、第１電源ユニットＰ１と同様に電源駆動回路ＤによってトランスＴ１の一次巻線に印加されるパルス電力をトランスで変圧かつ整流回路で整流することにより所定電圧の直流電力を生成し、整流コンデンサの両端から第２～第１４ゲート駆動回路Ｇ２～Ｇ１４に出力する。
　ここで、上述した合計１４のゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４は、図２に示す制御回路ＣＴによって統一的に制御される。第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９と第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４との直流電力の受給電関係は上述した通りであるが、第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９、第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４及び制御回路ＣＴは、図２に示すように単一のプリント基板Ｋ上に実装されている。
　すなわち、上アーム用スイッチング素子３，５，７，９，１１，１３，１５を駆動する第１、第３、第５、第７、第９、第１１、第１３ゲート駆動回路Ｇ１、Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７，Ｇ９，Ｇ１１，Ｇ１３に直流電源を供給する第１、第３、第４、第５、第６、第８、第９電源ユニットＰ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ９と、下アーム用スイッチング素子４，６，８，１０を駆動する第２、第４、第６、第８ゲート駆動回路Ｇ２、Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８に直流電源を供給する第２電源ユニットＰ２及び下アーム用スイッチング素子１２，１４，１６を駆動する第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ１２、Ｇ１４に直流電源を供給する第７電源ユニットＰ７とで制御回路ＣＴを挟むように配置（レイアウト）されている。
　より詳細には、長方形のプリント基板Ｋに対して、制御回路ＣＴは長辺に沿って中央部に長尺状に配置される。この制御回路ＣＴの端部には、外部と電源及び信号の授受を行うためのコネクタＣＮが配置される。また、制御回路ＣＴにおいて、コネクタＣＮの近傍には制御回路ＣＴ用の電源を生成する電源回路Ｐｃが実装される。
　第１、第３、第４、第５、第６、第８、第９電源ユニットＰ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ９は、このような制御回路ＣＴの一方側にプリント基板Ｋの長辺に沿って一列に配置される。さらに、第２電源ユニットＰ２及び第７電源ユニットＰ７は、制御回路ＣＴの他方側にプリント基板Ｋの長辺に沿って一列に配置される。すなわち、第１、第３、第４、第５電源ユニットＰ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、制御回路ＣＴを挟んで第２電源ユニットＰ２とプリント基板Ｋの短辺方向に対峙した状態に配置される。また第６、第８、第９電源ユニットＰ６，Ｐ８，Ｐ９は、制御回路ＣＴを挟んで第７電源ユニットＰ７とプリント基板Ｋの短辺方向に対峙した状態に配置される。
　また、上記プリント基板Ｋは、少なくとも両面にパターン配線が形成された多層プリント基板である。第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４は、プリント基板Ｋの一方の表面に実装される。第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９は、プリント基板Ｋの他方の表面に実装される。すなわち、第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４と、当該第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４に直流電源を供給する第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９とは、プリント基板Ｋにおいて裏表の位置関係で実装されている。
　より具体的には、図２に示すように、第１ゲート駆動回路Ｇ１と第１電源ユニットＰ１とは、裏表の位置関係で実装されている。第２、第４、第６、第８ゲート駆動回路Ｇ２、Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８と第２電源ユニットＰ２とは、裏表の位置関係で実装されている。また、第３ゲート駆動回路Ｇ３と第３電源ユニットＰ３とは、裏表の位置関係で実装されている。第５ゲート駆動回路Ｇ５と第４電源ユニットＰ４とは、裏表の位置関係で実装されている。第７ゲート駆動回路Ｇ７と第５電源ユニットＰ５とは裏表の位置関係で実装されている。
　また、第９ゲート駆動回路Ｇ９と第６電源ユニットＰ６とは、裏表の位置関係で実装されている。第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ１２、Ｇ１４と第７電源ユニットＰ７とは、裏表の位置関係で実装されている。さらに、第１１ゲート駆動回路Ｇ１１と第８電源ユニットＰ８とは裏表の位置関係で実装されている。第１３ゲート駆動回路Ｇ１３と第９電源ユニットＰ９とは裏表の位置関係で実装されている。
　すなわち、上述した第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４のうち、第１ゲート駆動回路Ｇ１は本発明の昇降圧上アーム用ゲート駆動回路に相当し、第２ゲート駆動回路Ｇ２は本発明の昇降圧下アーム用ゲート駆動回路に相当する。また、第３、第５、第７、第９、第１１、第１３ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７，Ｇ９，Ｇ１１，Ｇ１３は、本発明の交直上アーム用ゲート駆動回路に相当する。第４、第６、第８、第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８，Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４は、本発明の交直下アーム用ゲート駆動回路に相当する。
　続いて、第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９の詳細要素について、図１を参照して説明する。ただし、第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９は全て同一の構成備えているので、以下では第１電源ユニットＰ１の詳細構成を代表として説明する。
　第１電源ユニットＰ１は、トランスＴ１、一対のダイオードＤ１１、Ｄ１２及び整流コンデンサＣ１を備えている。トランスＴ１は、一次巻線と二次巻線とを備える変圧器である。このトランスＴ１は、一次巻線の一端が電源駆動回路Ｄの出力端に接続され、一次巻線の他端が第２電源ユニットＰ２の一方の入力端つまり第２電源ユニットＰ２のトランス（図示略）における一次巻線の一端に接続されている。
　また、このトランスＴ１は、二次巻線の一端が一方のダイオードＤ１１のアノード端子に接続され、二次巻線の他端が他方のダイオードＤ１２のアノード端子に接続されている。さらに、このトランスＴ１は、二次巻線の中間タップが整流コンデンサＣ１の他端に接続されている。
　一対のダイオードＤ１１、Ｄ１２のうち、一方のダイオードＤ１１は、アノード端子がトランスＴ１の二次巻線の一端に接続され、カソード端子が他方のダイオードＤ１２のカソード端子及び整流コンデンサＣ１の一端に接続されている。他方のダイオードＤ１２は、アノード端子がトランスＴ１の二次巻線の他端に接続され、カソード端子が一方のダイオードＤ１１のカソード端子及び整流コンデンサＣ１の一端に接続されている。
　整流コンデンサＣ１は、一端が一対のダイオードＤ１１，Ｄ１２の各カソード端子に接続され、他端がトランスＴ１における二次巻線の中間タップに接続されている。このような一対のダイオードＤ１１、Ｄ１２及び整流コンデンサＣ１は、トランスＴ１の二次巻線から入力されるパルス電力（パルス電圧）を整流して直流電力（直流電圧）に変換する整流回路を構成している。
　このゲート駆動用電源装置では、図２及び図３に示すように、昇降圧下アーム用スイッチング素子４を駆動する第２ゲート駆動回路Ｇ２と３つの交直下アーム用スイッチング素子６，８，１０を駆動する第４、第６、第８ゲート駆動回路Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８に、第２電源ユニットＰ２から共通に直流電源を供給する。
　したがって、第１実施形態によれば、昇降圧コンバータＥ１を駆動する第２ゲート駆動回路Ｇ及び発電用コンバータＥ２を駆動する第４、第６、第８ゲート駆動回路Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８に個別に電源ユニットを設ける場合に比較して実装面積（実装体積）が従来よりも削減することが可能である。
　また、このゲート駆動用電源装置では、昇降圧コンバータＥ１の昇降圧下アーム用スイッチング素子４に発電用コンバータＥ２の交直下アーム用スイッチング素子６，８，１０をグループ化して第２電源ユニットＰ２から直流電源を共通供給し、走行用インバータＥ３の交直下アーム用スイッチング素子１２，１４，１６については昇降圧コンバータＥ１の昇降圧下アーム用スイッチング素子４とグループ化しなかった。
　このようなグループ化の趣旨は、走行用インバータＥ３が走行用モータＭ２を駆動する電力変換回路であり、これに対して発電用コンバータＥ２が発電用モータＭ１の出力（交流電力）を直流変換するものであり、車両に搭載されるＰＣＵとして見た場合に走行用インバータＥ３の信頼性を発電用コンバータＥ２よりも重要視したためである。このような第１実施形態によれば、ゲート駆動用電源装置に何らかの異常が発生した場合であっても、車両を安定して走行させることが可能である。
　さらに、第１実施形態によれば、３つの交直下アーム用スイッチング素子１２，１４，１６を駆動する第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４に第７電源ユニットＰ７から共通に直流電源を供給するので、走行用インバータＥ３を駆動する第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４に個別に電源ユニットを設ける場合に比較して実装面積（実装体積）が従来よりも削減することが可能である。
　〔第２実施形態〕
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るゲート駆動用電源装置は、図４に示すように電力変換装置の回路構成は第１実施形態と同一である。この図４では、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付している。
　このゲート駆動用電源装置は、合計１４の第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４を備えるが、当該第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４に直流電源を供給する電源ユニットの構成が第１実施形態とは異なる。すなわち、このゲート駆動用電源装置は、第１、第３～第６、第８及び第９電源ユニットＰ１，Ｐ３～Ｐ６，Ｐ８，Ｐ９に加えて、第１０電源ユニットＰ１０を備える。
　この第１０電源ユニットＰ１０は、合計７つのゲート駆動回路に直流電源を供給する。つまり、第１０電源ユニットＰ１０は、第２、第４、第６、第８ゲート駆動回路Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８に加えて、第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４に直流電源を供給する。すなわち、第１実施形態では、２つの電源ユニットつまり第２、第７電源ユニットＰ２，Ｐ７で合計７つの第２、第４、第６、第８、第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８，Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４に直流電源を供給したが、第２実施形態では単一の第１０電源ユニットＰ１０で合計７つの第２、第４、第６、第８、第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８，Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４に直流電源を供給する。
　このような第２実施形態によれば、電源ユニットの個数が第１実施形態よりも削減されるので、実装面積（実装体積）を第１実施形態よりも削減することが可能である。
　〔第３実施形態〕
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係るゲート駆動用電源装置は、図５に示すように電力変換装置の回路構成は第１実施形態と同一である。この図５では、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付している。
　このゲート駆動用電源装置は、合計１４の第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４を備えるが、当該第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４に直流電源を供給する電源ユニットの構成が第１、第２実施形態とは異なる。すなわち、このゲート駆動用電源装置は、第１、第２、第７電源ユニットＰ１，Ｐ２，Ｐ７に加えて、第１１電源ユニットＰ１１及び第１２電源ユニットＰ１２を備える。
　第１１電源ユニットＰ１１は、合計３つのゲート駆動回路つまり発電用コンバータＥ２を駆動する第３、第５、第７ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７に直流電源を供給する。一方、第１２電源ユニットＰ１２は、合計３つのゲート駆動回路つまり走行用インバータＥ３を駆動する第３、第５、第７ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７に直流電源を供給する。
　このような第１１電源ユニットＰ１１及び第１２電源ユニットＰ１２は、本発明における第２の電源ユニットに相当する。
　すなわち、この第３実施形態では、発電用コンバータＥ２を構成する３つの交直上アーム用スイッチング素子５，７，９の第３、第５、第７ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７に第１１電源ユニットＰ１１から直流電源を供給する。また、この第３実施形態では、走行用インバータＥ３を構成する３つの交直上アーム用スイッチング素子１１，１３，１５の第９、第１１、第１３ゲート駆動回路Ｇ９，Ｇ１１，Ｇ１３に第１２電源ユニットＰ１２から直流電源を供給する。
　このような第３実施形態によれば、電源ユニットの個数が第１実施形態よりも削減されるので、実装面積（実装体積）を第１実施形態よりも削減することが可能である。
　〔第４実施形態〕
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係るゲート駆動用電源装置は、図６に示すように電力変換装置の回路構成は第１実施形態と同一である。この図６では、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付している。
　このゲート駆動用電源装置は、合計１４の第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４を備えるが、当該第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４に直流電源を供給する電源ユニットの構成が第１～第３実施形態とは異なる。すなわち、このゲート駆動用電源装置は、第２、第６、第７、第８、第９電源ユニットＰ２，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９に加えて、第１３電源ユニットＰ１３を備える。
　第１３電源ユニットＰ１３は、合計４つのゲート駆動回路つまり昇降圧コンバータＥ１を駆動する第１ゲート駆動回路Ｇ１及び発電用コンバータＥ２を駆動する第３、第５、第７ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７に直流電源を供給する。
　すなわち、この第４実施形態では、昇降圧コンバータＥ１を構成する昇降圧上アーム用スイッチング素子３の第１ゲート駆動回路Ｇ１及び発電用コンバータＥ２を構成する３つの交直上アーム用スイッチング素子５，７，９の第３、第５、第７ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７に第１３電源ユニットＰ１３から直流電源を供給する。
　このような第４実施形態によれば、電源ユニットの個数が第１実施形態よりも削減されるので、実装面積（実装体積）を第１実施形態よりも削減することが可能である。
　〔第５実施形態〕
　次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態に係るゲート駆動用電源装置は、図７に示すように電力変換装置の回路構成は第１実施形態と同一である。この図７では、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付している。
　このゲート駆動用電源装置は、合計１４の第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４を備えるが、当該第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４に直流電源を供給する電源ユニットの構成が第１～第４実施形態とは異なる。すなわち、このゲート駆動用電源装置は、第１４電源ユニットＰ１４及び第１５電源ユニットＰ１５を備える。
　第１４電源ユニットＰ１４は、合計７つのゲート駆動回路つまり昇降圧コンバータＥ１を駆動する第１ゲート駆動回路Ｇ１、発電用コンバータＥ２を駆動する第３、第５、第７ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７及び走行用インバータＥ３を駆動する第９、第１１、第１３ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７に直流電源を供給する。
　一方、第１５電源ユニットＰ１５は、合計７つのゲート駆動回路に直流電源を供給する。つまり、第１５電源ユニットＰ１５は、昇降圧コンバータＥ１を駆動する第２ゲート駆動回路Ｇ２、発電用コンバータＥ２を駆動する第４、第６、第８ゲート駆動回路Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８及び走行用インバータＥ３を駆動する第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４に直流電源を供給する。
　すなわち、この第５実施形態では、昇降圧コンバータＥ１を構成する昇降上アーム用スイッチング素子３用の第１ゲート駆動回路Ｇ１、発電用コンバータＥ２を構成する３つの交直上アーム用スイッチング素子５，７，９用の第３、第５、第７ゲート駆動回路Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７及び走行用インバータＥ３を構成する３つの交直上アーム用スイッチング素子１１，１３，１５用の第９、第１１、第１３ゲート駆動回路Ｇ９，Ｇ１１，Ｇ１３に第１４電源ユニットＰ１４から直流電源を供給する。
　また、この第５実施形態では、昇降圧コンバータＥ１を構成する昇降下アーム用スイッチング素子４用の第２ゲート駆動回路Ｇ２、発電用コンバータＥ２を構成する３つの交直下アーム用スイッチング素子６，８，１０用の第４、第６、第８ゲート駆動回路Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８及び走行用インバータＥ３を構成する３つの交直下アーム用スイッチング素子１２，１４，１６用の第１０、第１２、第１４ゲート駆動回路Ｇ１０，Ｇ１２，Ｇ１４に第１５電源ユニットＰ１５から直流電源を供給する。
　このような第５実施形態によれば、電源ユニットの個数が第１実施形態よりも大幅に削減されるので、実装面積（実装体積）を第１実施形態よりも大幅に削減することが可能である。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第１～第５実施形態では、合計１４の第１～第１４ゲート駆動回路Ｇ１～Ｇ１４に対する直流電源の需給関係を５パターン説明したが、本発明はこれに限定されない。
　本発明は、昇降圧上アーム用スイッチング素子、昇降圧下アーム用スイッチング素子、交直上アーム用スイッチング素子及び交直下アーム用スイッチング素子のうち、少なくとも２つに直流電源を共通に供給することにより、電源ユニットの個数を削減し、以って実装面積（実装体積）を従来よりも削減することを要旨とするものなので、複数のゲート駆動回路に共通して直流電源を供給する電源ユニットを備えるものであれば、他の形態であってもよい。
（２）上記第１～第５実施形態では、昇降圧コンバータＥ１と発電用コンバータＥ２と走行用インバータＥ３とを備える電力変換装置について説明したが、電力変換装置の構成はこれに限定されない。例えば、本発明は、昇降圧コンバータＥ１と走行用インバータＥ３とのみを備える電力変換装置あるいは／及び発電用コンバータＥ２と走行用インバータＥ３とのみを備える電力変換装置にも適用可能である。
　また、車両が発電用モータＭ１に代えて走行アシスト用モータを備える場合には、発電用コンバータＥ２に代えて走行アシスト用コンバータを設けてもよい。さらには、電力変換装置を構成する電力変換回路の個数は、上述した３つあるいは２つに限定されず、４つ以上であってもよい。
（３）上記第１～第５実施形態では、図１を用いてゲート駆動用電源装置の詳細構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明に係るゲート駆動用電源装置は、他の詳細構成を備えるものであってもよい。
　例えば、上述した合計１５の第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ１５はフォワード型コンバータの回路形態を採用するが、フライバック型コンバータを採用してもよい。また、第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ１５は、全て同一の回路形態を採る必要はなく、個々の電源ユニットに異なる形態の回路を採用してもよい。さらに、上述した９つの第１～第９電源ユニットＰ１～Ｐ９は単一の電源駆動回路Ｄによって駆動されるが、これに代えて電源ユニット毎に電源駆動回路を個別に設けても良い。
　本発明は、ゲート駆動用電源装置に関し、実装面積（実装体積）を従来よりも小さくできる。
　Ｅ１　昇降圧コンバータ
　Ｅ２　発電用コンバータ（回生用コンバータ）
　Ｅ３　走行用インバータ（力行用インバータ）
　Ｇ１　第１ゲート駆動回路（昇降圧上アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ２　第２ゲート駆動回路（昇降圧下アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ３　第３ゲート駆動回路（交直変換上アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ４　第４ゲート駆動回路（交直変換下アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ５　第５ゲート駆動回路（交直変換上アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ６　第６ゲート駆動回路（交直変換下アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ７　第７ゲート駆動回路（交直変換上アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ８　第８ゲート駆動回路（交直変換下アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ９　第９ゲート駆動回路（交直変換上アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ１０　第１０ゲート駆動回路（交直変換下アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ１１　第１１ゲート駆動回路（交直変換上アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ１２　第１２ゲート駆動回路（交直変換下アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ１３　第１３ゲート駆動回路（交直変換上アーム用ゲート駆動回路）
　Ｇ１４　第１４ゲート駆動回路（交直変換下アーム用ゲート駆動回路）
　Ｋ　プリント基板
　Ｍ１　発電用モータ
　Ｍ２　走行用モータ
　Ｐ１　第１電源ユニット
　Ｐ２　第２電源ユニット
　Ｐ３　第３電源ユニット
　Ｐ４　第４電源ユニット
　Ｐ５　第５電源ユニット
　Ｐ６　第６電源ユニット
　Ｐ７　第７電源ユニット
　Ｐ８　第８電源ユニット
　Ｐ９　第９電源ユニット
　Ｐ１０　第１０電源ユニット
　Ｐ１１　第１１電源ユニット
　Ｐ１２　第１２電源ユニット
　Ｐ１３　第１３電源ユニット
　Ｐ１４　第１４電源ユニット
　Ｐ１５　第１５電源ユニット
　Ｔ１　トランス
　Ｄ１１、Ｄ１２　ダイオード
　Ｃ１　整流コンデンサ
　Ｄ　電源駆動回路
　Ｓ　パルス発生回路
　Ｔｒ　駆動トランジスタ
　１　第１平滑コンデンサ
　２　コイル
　３　上アーム用スイッチング素子（昇降圧上アーム用スイッチング素子）
　４　下アーム用スイッチング素子（昇降圧下アーム用スイッチング素子）
　５，７，９　上アーム用スイッチング素子（交直上アーム用スイッチング素子）
　６，８，１０　下アーム用スイッチング素子（交直下アーム用スイッチング素子）
　１１，１３，１５　上アーム用スイッチング素子（交直上アーム用スイッチング素子）
　１２，１４，１６　下アーム用スイッチング素子（交直下アーム用スイッチング素子）
　１７　第２平滑コンデンサ

Claims (7)

  1. 　昇降圧上アーム用スイッチング素子と昇降圧下アーム用スイッチング素子とを備える昇降圧コンバータと、交直上アーム用スイッチング素子と交直下アーム用スイッチング素子とを備える１あるいは複数の交直変換回路と、を備える電力変換装置について設けられた複数のゲート駆動回路に直流電源を各々供給するゲート駆動用電源装置であって、
    　前記昇降圧上アーム用スイッチング素子、前記昇降圧下アーム用スイッチング素子、前記交直上アーム用スイッチング素子及び前記交直下アーム用スイッチング素子のうち、少なくとも２つに直流電源を共通に供給する電源ユニットを備える
    　ゲート駆動用電源装置。
  2. 　前記電源ユニットは、前記昇降圧下アーム用スイッチング素子と１あるいは複数の前記交直下アーム用スイッチング素子とに前記直流電源を共通に供給する
    　請求項１に記載のゲート駆動用電源装置。
  3. 　前記交直変換回路は、
    　前記昇降圧コンバータから入力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する力行用インバータと、
    　交流発電機の出力である交流電力を直流電力に変換して前記昇降圧コンバータに出力する回生用コンバータと
    　を備える
    　請求項１または２に記載のゲート駆動用電源装置。
  4. 　前記昇降圧上アーム用スイッチング素子と前記交直上アーム用スイッチング素子とに前記直流電源を共通に供給する第２の電源ユニットを備える
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のゲート駆動用電源装置。
  5. 　前記電源ユニット、前記第２の電源ユニット及び前記ゲート駆動回路を制御する制御回路は、当該制御回路を前記電源ユニットと前記第２の電源ユニットとで挟むように単一のプリント基板に実装される
    　請求項４に記載のゲート駆動用電源装置。
  6. 　前記プリント基板は、少なくとも両面にパターン配線が形成された多層プリント基板であり、
    　前記昇降圧下アーム用スイッチング素子を駆動する昇降圧下アーム用ゲート駆動回路及び前記交直下アーム用スイッチング素子を駆動する交直下アーム用ゲート駆動回路と前記電源ユニットとは裏表の位置関係で実装され、
    　前記昇降圧上アーム用スイッチング素子を駆動する昇降圧上アーム用ゲート駆動回路及び前記交直上アーム用スイッチング素子を駆動する交直上アーム用ゲート駆動回路と前記第２の電源ユニットとは裏表の位置関係で実装される
    　請求項５に記載のゲート駆動用電源装置。
  7. 　前記交直変換回路は、三相の前記交直上アーム用スイッチング素子と前記交直下アーム用スイッチング素子を備える
    　請求項１～６のいずれか一項に記載のゲート駆動用電源装置。
PCT/JP2020/034424 2019-09-24 2020-09-11 ゲート駆動用電源装置 WO2021060014A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112020004505.6T DE112020004505T5 (de) 2019-09-24 2020-09-11 Gate-treiber-stromquellenvorrichtung
US17/637,499 US20220294334A1 (en) 2019-09-24 2020-09-11 Gate driving power source device
CN202080066455.7A CN114514684A (zh) 2019-09-24 2020-09-11 栅极驱动用电源装置
JP2021548797A JPWO2021060014A1 (ja) 2019-09-24 2020-09-11

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019173306 2019-09-24
JP2019-173306 2019-09-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021060014A1 true WO2021060014A1 (ja) 2021-04-01

Family

ID=75166678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/034424 WO2021060014A1 (ja) 2019-09-24 2020-09-11 ゲート駆動用電源装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220294334A1 (ja)
JP (1) JPWO2021060014A1 (ja)
CN (1) CN114514684A (ja)
DE (1) DE112020004505T5 (ja)
WO (1) WO2021060014A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7394740B2 (ja) * 2020-11-25 2023-12-08 日立Astemo株式会社 ゲート駆動用電源装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009130967A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Aisin Aw Co Ltd モータの制御装置
JP2010154581A (ja) * 2008-12-23 2010-07-08 Daikin Ind Ltd 電流形電力変換回路
JP2011083179A (ja) * 2009-09-08 2011-04-21 Denso Corp 電力変換装置
JP2016001960A (ja) * 2014-06-12 2016-01-07 株式会社デンソー 電力変換回路用の電源装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019173306A (ja) 2018-03-27 2019-10-10 エイディシーテクノロジー株式会社 携帯端末

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009130967A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Aisin Aw Co Ltd モータの制御装置
JP2010154581A (ja) * 2008-12-23 2010-07-08 Daikin Ind Ltd 電流形電力変換回路
JP2011083179A (ja) * 2009-09-08 2011-04-21 Denso Corp 電力変換装置
JP2016001960A (ja) * 2014-06-12 2016-01-07 株式会社デンソー 電力変換回路用の電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114514684A (zh) 2022-05-17
US20220294334A1 (en) 2022-09-15
DE112020004505T5 (de) 2022-07-14
JPWO2021060014A1 (ja) 2021-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9729042B2 (en) Power supply apparatus for power converters
JP4793225B2 (ja) インバータ装置
JP3146934U (ja) パワーコンバータの制御装置
US8406026B2 (en) Power conversion apparatus
US20150001958A1 (en) Bidirectional contactless power transfer system
JP5639978B2 (ja) 自動車用電力変換制御装置
WO2012168983A1 (ja) 充電装置
WO2013069415A1 (ja) 電力変換装置及び電力変換装置における導体の配置方法
US11923125B2 (en) Power conversion device, multilayer board included in the same, and vehicle having power conversion device mounted therein
US9490703B2 (en) Power supply with first and second capacitor sections in the transformer secondary
WO2021060014A1 (ja) ゲート駆動用電源装置
US10498334B2 (en) Isolated power source apparatus
JP4662033B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
CN114123810A (zh) 电力转换装置
JP2008172979A (ja) スイッチング電源装置
JP2010273479A (ja) 電力変換装置
CN110769963B (zh) 具有包括至少第一二极管的输出整流器和相移双正向转换器的焊接型电力供应器
JP5035626B2 (ja) 電力変換装置
JP7394740B2 (ja) ゲート駆動用電源装置
CN114365410A (zh) 控制基板
JP2019004633A (ja) 電力変換装置
JP4850793B2 (ja) コンデンサの配置構造
JP2013188010A (ja) 絶縁型スイッチング電源装置
JP6976390B1 (ja) 半導体装置および電力変換装置
JP2001128467A (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20868388

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021548797

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20868388

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1