JP2002084762A - インバータ回路 - Google Patents
インバータ回路Info
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- JP2002084762A JP2002084762A JP2000267651A JP2000267651A JP2002084762A JP 2002084762 A JP2002084762 A JP 2002084762A JP 2000267651 A JP2000267651 A JP 2000267651A JP 2000267651 A JP2000267651 A JP 2000267651A JP 2002084762 A JP2002084762 A JP 2002084762A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ブートストラップ方式によってスイッチング
素子の駆動電源を得るときに、スイッチング素子の熱損
失及び熱損失による破壊を防止する。 【解決手段】 インバータ回路10に設けている電源回
路28は、チャージポンプ34のコンデンサ32に直流
電源26から供給される電力を充電する。定電圧ダイオ
ード40は、この充電電圧VCがツェナー電圧VT1に達
するとTr36、38をオンしてアーム駆動回路22へ
電力を供給する。また、定電圧ダイオード42は、充電
電圧がツェナー電圧VT2まで下がると、Tr38をオフ
して電力の供給を停止する。これにより、アーム駆動回
路は、常にしきい値VGthより高いゲート電圧VGでスイ
ッチング素子16を駆動し、起動時や負荷の低回転時及
びロック時にスイッチング素子が臨界状態で駆動される
ことによる熱損失の発生や熱損失による破壊を確実に防
止することができる。
素子の駆動電源を得るときに、スイッチング素子の熱損
失及び熱損失による破壊を防止する。 【解決手段】 インバータ回路10に設けている電源回
路28は、チャージポンプ34のコンデンサ32に直流
電源26から供給される電力を充電する。定電圧ダイオ
ード40は、この充電電圧VCがツェナー電圧VT1に達
するとTr36、38をオンしてアーム駆動回路22へ
電力を供給する。また、定電圧ダイオード42は、充電
電圧がツェナー電圧VT2まで下がると、Tr38をオフ
して電力の供給を停止する。これにより、アーム駆動回
路は、常にしきい値VGthより高いゲート電圧VGでスイ
ッチング素子16を駆動し、起動時や負荷の低回転時及
びロック時にスイッチング素子が臨界状態で駆動される
ことによる熱損失の発生や熱損失による破壊を確実に防
止することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブリッジ接続され
たスイッチング素子を所定のタイミングで駆動して、直
流電力を所定周波数の交流電力に変換して出力するイン
バータ回路に関する。詳細には、スイッチング素子の駆
動用の電力を供給する電源回路にブートストラップを用
いたインバータ回路に関する。
たスイッチング素子を所定のタイミングで駆動して、直
流電力を所定周波数の交流電力に変換して出力するイン
バータ回路に関する。詳細には、スイッチング素子の駆
動用の電力を供給する電源回路にブートストラップを用
いたインバータ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば直流ブラシレスモータ等の駆動に
は、スイッチング素子をブリッジ接続したインバータ回
路が用いられる。インバータ回路は、上アーム用のスイ
ッチング素子と、下アーム用のスイッチング素子のそれ
ぞれにゲート駆動回路が設けられており、ブラシレスモ
ータの回転子の回転位置を検出しながらそれぞれのゲー
ト駆動回路を所定のタイミングで作動させることによ
り、スイッチング素子をスイッチングする。
は、スイッチング素子をブリッジ接続したインバータ回
路が用いられる。インバータ回路は、上アーム用のスイ
ッチング素子と、下アーム用のスイッチング素子のそれ
ぞれにゲート駆動回路が設けられており、ブラシレスモ
ータの回転子の回転位置を検出しながらそれぞれのゲー
ト駆動回路を所定のタイミングで作動させることによ
り、スイッチング素子をスイッチングする。
【0003】このようなインバータ回路では、下アーム
用のゲート駆動回路に対して直流電源を設け、上アーム
用のゲート駆動回路に電源回路を設けている。この電源
回路としては、絶縁型のDC/DCコンバータが用いら
れる。
用のゲート駆動回路に対して直流電源を設け、上アーム
用のゲート駆動回路に電源回路を設けている。この電源
回路としては、絶縁型のDC/DCコンバータが用いら
れる。
【0004】ところで、絶縁型のDC/DCコンバータ
は、トランスを備えているために、このDC/DCコン
バータがインバータ回路の大型化をまねいている。この
ために、インバータ回路に設けている電源回路として、
ブートストラップ方式を用いてトランスを省くことによ
り、インバータ回路の小型化及び低コスト化を図ること
がある。
は、トランスを備えているために、このDC/DCコン
バータがインバータ回路の大型化をまねいている。この
ために、インバータ回路に設けている電源回路として、
ブートストラップ方式を用いてトランスを省くことによ
り、インバータ回路の小型化及び低コスト化を図ること
がある。
【0005】図9に示すように、ブートストラップ方式
の電源回路を用いたインバータ回路100は、下アーム
用のスイッチング素子102UL、102VL、102W
Lのそれぞれを駆動するゲート駆動回路104に、直流
電源106から所定の電圧の電力を供給する。
の電源回路を用いたインバータ回路100は、下アーム
用のスイッチング素子102UL、102VL、102W
Lのそれぞれを駆動するゲート駆動回路104に、直流
電源106から所定の電圧の電力を供給する。
【0006】また、インバータ回路100には、上アー
ム用のスイッチング素子102UH、102VH、102
WHを駆動するゲート駆動回路108と直流電源106
の間に電源回路110が設けられている。電源回路11
0は、ダイオード112とコンデンサ114によってチ
ャージポンプが構成されており、直流電源106から供
給される電力をダイオード112を介してコンデンサ1
14に蓄積する。このコンデンサ114に蓄積された電
力に応じた電圧がゲート駆動回路108に供給される。
ム用のスイッチング素子102UH、102VH、102
WHを駆動するゲート駆動回路108と直流電源106
の間に電源回路110が設けられている。電源回路11
0は、ダイオード112とコンデンサ114によってチ
ャージポンプが構成されており、直流電源106から供
給される電力をダイオード112を介してコンデンサ1
14に蓄積する。このコンデンサ114に蓄積された電
力に応じた電圧がゲート駆動回路108に供給される。
【0007】しかしながら、このようなブートストラッ
プ方式の電源回路110では、起動時などのように負荷
として接続されているブラシレスモータ116等の回転
速度が低いと、例えばスイッチング素子102UH、1
02VLをオンさせるときに、スイッチング素子102
VLがオンする前に、下アーム側のスイッチング素子1
02UL、102VL、102WLが全てオフしている
と、チャージポンプを形成するコンデンサ114への充
電経路がないことがある。このようなとき、スイッチン
グ素子102VLをオン(スイッチング)することによ
りコンデンサ114への充電が開始されるが、スイッチ
ング素子102UHをオンするときに、コンデンサ11
4に十分な電力が蓄積されていないことがある。
プ方式の電源回路110では、起動時などのように負荷
として接続されているブラシレスモータ116等の回転
速度が低いと、例えばスイッチング素子102UH、1
02VLをオンさせるときに、スイッチング素子102
VLがオンする前に、下アーム側のスイッチング素子1
02UL、102VL、102WLが全てオフしている
と、チャージポンプを形成するコンデンサ114への充
電経路がないことがある。このようなとき、スイッチン
グ素子102VLをオン(スイッチング)することによ
りコンデンサ114への充電が開始されるが、スイッチ
ング素子102UHをオンするときに、コンデンサ11
4に十分な電力が蓄積されていないことがある。
【0008】ゲート駆動回路108は、電源回路110
から供給された電圧に応じたゲート電圧VGをスイッチ
ング素子102UHに印加して、スイッチング素子10
2UHを駆動するため、このゲート電圧VGが低くスイッ
チング素子102UHがオン/オフを切り替えるときの
ゲート電圧であるしきい値(臨界値)近傍となってしま
うと、スイッチング素子102UHが、臨界状態でスイ
ッチングされることになる。スイッチング素子102U
Hは、臨界状態でスイッチングされると動作(オン/オ
フの切り替え)が不安定となってしまうと共に、熱損失
を生じる。
から供給された電圧に応じたゲート電圧VGをスイッチ
ング素子102UHに印加して、スイッチング素子10
2UHを駆動するため、このゲート電圧VGが低くスイッ
チング素子102UHがオン/オフを切り替えるときの
ゲート電圧であるしきい値(臨界値)近傍となってしま
うと、スイッチング素子102UHが、臨界状態でスイ
ッチングされることになる。スイッチング素子102U
Hは、臨界状態でスイッチングされると動作(オン/オ
フの切り替え)が不安定となってしまうと共に、熱損失
を生じる。
【0009】したがって、ブラシレスモータ116の起
動時などのように大きな駆動トルク(起動トルク)が必
要となると、ブラシレスモータ116が起動せずに、電
源回路110から供給される電力によって上アーム側の
スイッチング素子102UH(102UH、102VH、
102WH)が臨界状態でスイッチングされることにな
る。
動時などのように大きな駆動トルク(起動トルク)が必
要となると、ブラシレスモータ116が起動せずに、電
源回路110から供給される電力によって上アーム側の
スイッチング素子102UH(102UH、102VH、
102WH)が臨界状態でスイッチングされることにな
る。
【0010】また、例えばスイッチング素子102
UH、102VLがオンしている状態でブラシレスモータ
がロック(停止)すると、スイッチング素子102
UH、102VLを駆動するスイッチング信号の切り替え
が行われずに、スイッチング素子102UH、102VL
がオン(スイッチング駆動)したままとなる。このよう
な場合、スイッチング素子102VLがオンしているこ
とにより電源回路110のコンデンサ114への充電は
可能となるが、ゲート駆動回路108がスイッチング素
子102UHをオンさせようとしているため、コンデン
サ114の充電電圧が上昇せず、スイッチング素子10
2UHが臨界状態でスイッチングされることになってし
まう。
UH、102VLがオンしている状態でブラシレスモータ
がロック(停止)すると、スイッチング素子102
UH、102VLを駆動するスイッチング信号の切り替え
が行われずに、スイッチング素子102UH、102VL
がオン(スイッチング駆動)したままとなる。このよう
な場合、スイッチング素子102VLがオンしているこ
とにより電源回路110のコンデンサ114への充電は
可能となるが、ゲート駆動回路108がスイッチング素
子102UHをオンさせようとしているため、コンデン
サ114の充電電圧が上昇せず、スイッチング素子10
2UHが臨界状態でスイッチングされることになってし
まう。
【0011】インバータ回路に設けられているスイッチ
ング素子は、臨界値に近いゲート電圧VGでのスイッチ
ング(臨界状態でのスイッチング)が継続すると、熱損
失が大きくなり、この熱損失によって破壊されてしまう
などの問題が生じる。
ング素子は、臨界値に近いゲート電圧VGでのスイッチ
ング(臨界状態でのスイッチング)が継続すると、熱損
失が大きくなり、この熱損失によって破壊されてしまう
などの問題が生じる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実に鑑
みてなされたものであり、スイッチング素子の駆動用の
電源に小型化及び低コスト化を図るためにブートストラ
ップを用いたときに、負荷の低回転時やロック時などに
おいても、スイッチング素子に熱損失や熱損失による破
壊等の損傷を生じさせることなく、安定した動作が可能
となるインバータ回路を提案することを目的とする。
みてなされたものであり、スイッチング素子の駆動用の
電源に小型化及び低コスト化を図るためにブートストラ
ップを用いたときに、負荷の低回転時やロック時などに
おいても、スイッチング素子に熱損失や熱損失による破
壊等の損傷を生じさせることなく、安定した動作が可能
となるインバータ回路を提案することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ブリッジ接続された上アーム用のスイッチ
ング素子及び下アーム用のスイッチング素子と、前記上
アーム側のスイッチング素子を駆動する上アーム駆動手
段と、前記下アーム側のスイッチング素子を駆動する下
アーム駆動手段と、前記下アーム駆動手段へ前記スイッ
チング素子の駆動用電力を供給する駆動用電源と、前記
駆動用電源の電力を前記上アーム駆動手段へ供給する電
力供給手段と、を含むインバータ回路であって、前記電
力供給手段が、前記駆動用電源から供給される電力を蓄
積可能な蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された電力に
よる充電電圧が前記スイッチング素子を駆動するときの
しきい値より高い第1の電圧に達したか否かを検出する
第1の電圧検出手段と、前記充電電圧が、前記スイッチ
ング素子を駆動するときのしきい値より高くかつ前記第
1の電圧よりも低い第2の電圧に達したか否かを検出す
る第2の電圧検出手段と、前記充電電圧が前記第1の電
圧検出手段によって前記第1の電圧に達したことを検出
することにより、蓄積手段に蓄積した電力を前記上アー
ム駆動手段に供給可能とすると共に、該充電電圧が前記
第2の電圧検出手段によって前記第2の電圧まで下降し
たと検出したときに上アーム駆動手段への電力の供給を
停止して、蓄積手段への電力の蓄積を可能とするスイッ
チ手段と、を含むことを特徴とする。
に本発明は、ブリッジ接続された上アーム用のスイッチ
ング素子及び下アーム用のスイッチング素子と、前記上
アーム側のスイッチング素子を駆動する上アーム駆動手
段と、前記下アーム側のスイッチング素子を駆動する下
アーム駆動手段と、前記下アーム駆動手段へ前記スイッ
チング素子の駆動用電力を供給する駆動用電源と、前記
駆動用電源の電力を前記上アーム駆動手段へ供給する電
力供給手段と、を含むインバータ回路であって、前記電
力供給手段が、前記駆動用電源から供給される電力を蓄
積可能な蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された電力に
よる充電電圧が前記スイッチング素子を駆動するときの
しきい値より高い第1の電圧に達したか否かを検出する
第1の電圧検出手段と、前記充電電圧が、前記スイッチ
ング素子を駆動するときのしきい値より高くかつ前記第
1の電圧よりも低い第2の電圧に達したか否かを検出す
る第2の電圧検出手段と、前記充電電圧が前記第1の電
圧検出手段によって前記第1の電圧に達したことを検出
することにより、蓄積手段に蓄積した電力を前記上アー
ム駆動手段に供給可能とすると共に、該充電電圧が前記
第2の電圧検出手段によって前記第2の電圧まで下降し
たと検出したときに上アーム駆動手段への電力の供給を
停止して、蓄積手段への電力の蓄積を可能とするスイッ
チ手段と、を含むことを特徴とする。
【0014】この発明によれば、下アーム側のスイッチ
ング素子が駆動用電源から供給される電力によってスイ
ッチング駆動され、上アーム側のスイッチング素子が、
電力供給手段から供給される電力によってスイッチング
駆動される。
ング素子が駆動用電源から供給される電力によってスイ
ッチング駆動され、上アーム側のスイッチング素子が、
電力供給手段から供給される電力によってスイッチング
駆動される。
【0015】電力供給手段は、駆動用電源から供給され
る電力を蓄積手段に蓄積し、この蓄積手段に蓄積した電
力を上アーム駆動手段へ供給するブートストラップ方式
となっている。
る電力を蓄積手段に蓄積し、この蓄積手段に蓄積した電
力を上アーム駆動手段へ供給するブートストラップ方式
となっている。
【0016】この電力供給手段には、第1及び第2の電
圧検出手段とスイッチ手段を備えており、これにより、
上アーム駆動回路には、充電電圧がスイッチング素子を
スイッチング駆動する時のしきい値より高い第1の電圧
と第2の電圧の範囲で電力が供給されるので、スイッチ
ング素子を臨界状態で駆動させてしまうことがない。
圧検出手段とスイッチ手段を備えており、これにより、
上アーム駆動回路には、充電電圧がスイッチング素子を
スイッチング駆動する時のしきい値より高い第1の電圧
と第2の電圧の範囲で電力が供給されるので、スイッチ
ング素子を臨界状態で駆動させてしまうことがない。
【0017】また、充電電圧が第2の電圧より下がった
時には、蓄積手段への充電を行うので、迅速な充電が可
能となり、スイッチング素子をスイッチングするときに
上アーム駆動手段への電力の供給を停止する時間が短く
て済む。
時には、蓄積手段への充電を行うので、迅速な充電が可
能となり、スイッチング素子をスイッチングするときに
上アーム駆動手段への電力の供給を停止する時間が短く
て済む。
【0018】これにより、スイッチング素子が臨界状態
でスイッチングされることによる熱損失の発生を抑える
ことができ、熱損失によるスイッチング素子の破壊を防
止することができる。
でスイッチングされることによる熱損失の発生を抑える
ことができ、熱損失によるスイッチング素子の破壊を防
止することができる。
【0019】請求項2に係る発明は、前記スイッチ手段
が、前記第1の電圧検出手段の検出結果に基づいて前記
アーム駆動手段への電力の供給を可能とする第1のスイ
ッチ手段と、前記第2の電圧検出手段の検出結果に基づ
いて前記上アーム駆動手段への電力の供給を停止する第
2のスイッチ手段と、を含むことを特徴とする。
が、前記第1の電圧検出手段の検出結果に基づいて前記
アーム駆動手段への電力の供給を可能とする第1のスイ
ッチ手段と、前記第2の電圧検出手段の検出結果に基づ
いて前記上アーム駆動手段への電力の供給を停止する第
2のスイッチ手段と、を含むことを特徴とする。
【0020】この発明によれば、充電電圧が第1の電圧
に達すると第1のスイッチ手段が、蓄積手段に蓄積した
電力を上アーム駆動手段へ供給可能とする。また、第2
のスイッチ手段は、上アーム駆動手段へ電力を供給して
いるときに、充電電圧が第2の電圧に達すると、電力の
供給を停止する。これにより、円滑な電力の供給/停止
の切り替えが可能となる。
に達すると第1のスイッチ手段が、蓄積手段に蓄積した
電力を上アーム駆動手段へ供給可能とする。また、第2
のスイッチ手段は、上アーム駆動手段へ電力を供給して
いるときに、充電電圧が第2の電圧に達すると、電力の
供給を停止する。これにより、円滑な電力の供給/停止
の切り替えが可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明の実施の形態を説明する。図1には、本実施の形態に
係るインバータ回路10の概略構成を示している。
明の実施の形態を説明する。図1には、本実施の形態に
係るインバータ回路10の概略構成を示している。
【0022】インバータ回路10は、6個のスイッチン
グ素子16UH、16UL、16VH、16VL、16
WH、16WL(以下総称するときは、「スイッチング素
子16」と言う)がブリッジ接続されている。なお、ス
イッチング素子16としては、パワーMOSFETやI
GBT等の従来公知の部品を用いることができる。ま
た、スイッチング素子16のそれぞれには、保護用のダ
イオード18が設けられている。
グ素子16UH、16UL、16VH、16VL、16
WH、16WL(以下総称するときは、「スイッチング素
子16」と言う)がブリッジ接続されている。なお、ス
イッチング素子16としては、パワーMOSFETやI
GBT等の従来公知の部品を用いることができる。ま
た、スイッチング素子16のそれぞれには、保護用のダ
イオード18が設けられている。
【0023】このインバータ回路10は、負荷として例
えば3相の直流ブラシレスモータ12を駆動する駆動回
路に用いられる。ブラシレスモータ12は、U、V、W
の各相に所定の位相の電圧が印加されと、固定子巻線に
生じる回転磁界により回転子であるローターが回転する
一般的構成となっている。
えば3相の直流ブラシレスモータ12を駆動する駆動回
路に用いられる。ブラシレスモータ12は、U、V、W
の各相に所定の位相の電圧が印加されと、固定子巻線に
生じる回転磁界により回転子であるローターが回転する
一般的構成となっている。
【0024】インバータ回路10は、スイッチング素子
16UH、16ULの間がブラシレスモータ12のU相に
接続され、スイッチング素子16VH、16VLの間及び
スイッチング素子16WH、16WLの間がブラシレスモ
ータ12のV相およびW相にそれぞれ接続される。ま
た、インバータ回路10は、所定電圧(電圧VB)の直
流電源14に接続しており、この直流電源14からブラ
シレスモータ12を駆動する電力が供給される。
16UH、16ULの間がブラシレスモータ12のU相に
接続され、スイッチング素子16VH、16VLの間及び
スイッチング素子16WH、16WLの間がブラシレスモ
ータ12のV相およびW相にそれぞれ接続される。ま
た、インバータ回路10は、所定電圧(電圧VB)の直
流電源14に接続しており、この直流電源14からブラ
シレスモータ12を駆動する電力が供給される。
【0025】ブラシレスモータ12には、ローターの回
転位置を検出する複数のホール素子(図示省略)が設け
られており、これらのホール素子等によって検出される
ローターの回転位置に基づいて制御回路20から出力さ
れるスイッチング信号UH、UL、VH、VL、WH、WLに
応じてスイッチング素子16UH、16UL、16VH、
16VL、16WH、16WLが駆動されることにより、
ブラシレスモータ12の回転が制御される。なお、ブラ
シレスモータ12の駆動及び回転制御は、例えば120
°通電方式等の従来公知の方法を用いることができ、本
実施の形態では詳細な説明を省略する。また、スイッチ
ング素子16UH、16VH、16WHは、中性点電圧VN
に対して上側の半波を出力する上アーム用のスイッチン
グ素子となっており、スイッチング素子16UL、16
VL、16WLは、下側の半波を出力する下アーム用のス
イッチング素子となっている。
転位置を検出する複数のホール素子(図示省略)が設け
られており、これらのホール素子等によって検出される
ローターの回転位置に基づいて制御回路20から出力さ
れるスイッチング信号UH、UL、VH、VL、WH、WLに
応じてスイッチング素子16UH、16UL、16VH、
16VL、16WH、16WLが駆動されることにより、
ブラシレスモータ12の回転が制御される。なお、ブラ
シレスモータ12の駆動及び回転制御は、例えば120
°通電方式等の従来公知の方法を用いることができ、本
実施の形態では詳細な説明を省略する。また、スイッチ
ング素子16UH、16VH、16WHは、中性点電圧VN
に対して上側の半波を出力する上アーム用のスイッチン
グ素子となっており、スイッチング素子16UL、16
VL、16WLは、下側の半波を出力する下アーム用のス
イッチング素子となっている。
【0026】インバータ回路10には、上アーム用のス
イッチング素子16UH、16VH、16WHのそれぞれ
に対してアーム駆動回路22(アーム駆動回路22U、
22V、22W)が設けられ、下アーム用のスイッチン
グ素子16UL、16VL、16WLのそれぞれに対して
アーム駆動回路24(アーム駆動回路24U、24V、
24W)が設けられている。これらのアーム駆動回路2
2、24は、制御回路20から出力されるスイッチング
信号UH、UL、VH、VL、WH、WLが入力されることに
より、このスイッチング信号UH、UL、VH、VL、
WH、WLに基づいたデューティ比でスイッチング素子1
6をオン/オフ駆動する。
イッチング素子16UH、16VH、16WHのそれぞれ
に対してアーム駆動回路22(アーム駆動回路22U、
22V、22W)が設けられ、下アーム用のスイッチン
グ素子16UL、16VL、16WLのそれぞれに対して
アーム駆動回路24(アーム駆動回路24U、24V、
24W)が設けられている。これらのアーム駆動回路2
2、24は、制御回路20から出力されるスイッチング
信号UH、UL、VH、VL、WH、WLが入力されることに
より、このスイッチング信号UH、UL、VH、VL、
WH、WLに基づいたデューティ比でスイッチング素子1
6をオン/オフ駆動する。
【0027】これにより、スイッチング素子16がスイ
ッチングされる。すなわち、スイッチング素子16は、
アーム駆動回路22、24に入力されるスイッチング信
号に基づいた制御によってスイッチングされる。
ッチングされる。すなわち、スイッチング素子16は、
アーム駆動回路22、24に入力されるスイッチング信
号に基づいた制御によってスイッチングされる。
【0028】このインバータ回路10には、スイッチン
グ素子16を駆動する電源として直流電源26が接続さ
れている。下アーム用のスイッチング素子16UL、1
6VL、16WLに対して設けられているアーム駆動回路
24(24U、24V、24W)には、この直流電源2
6から所定の電圧VDが印加される。
グ素子16を駆動する電源として直流電源26が接続さ
れている。下アーム用のスイッチング素子16UL、1
6VL、16WLに対して設けられているアーム駆動回路
24(24U、24V、24W)には、この直流電源2
6から所定の電圧VDが印加される。
【0029】また、図1及び図2に示すように、インバ
ータ回路10には、上アーム用のスイッチング素子16
UH、16VH、16WHを駆動する電力をアーム駆動回
路22に供給する電源回路28(電源回路28U、28
V、28W)が設けられている。なお、スイッチング素
子16UH、16VH、16WHに対して設けられている
電源回路28U、28V、28Wは、同一構成となって
おり、図2では、スイッチング素子16UHに対する電
源回路28Uを図示し、スイッチング素子16VH、1
6WHに対する電源回路28V、28Wの詳細の図示を
省略し、以下では、アーム駆動回路22、28及び電源
回路28として説明する。
ータ回路10には、上アーム用のスイッチング素子16
UH、16VH、16WHを駆動する電力をアーム駆動回
路22に供給する電源回路28(電源回路28U、28
V、28W)が設けられている。なお、スイッチング素
子16UH、16VH、16WHに対して設けられている
電源回路28U、28V、28Wは、同一構成となって
おり、図2では、スイッチング素子16UHに対する電
源回路28Uを図示し、スイッチング素子16VH、1
6WHに対する電源回路28V、28Wの詳細の図示を
省略し、以下では、アーム駆動回路22、28及び電源
回路28として説明する。
【0030】図2に示すように、電源回路28には、ダ
イオード30とコンデンサ32によって形成されるチャ
ージポンプ34が設けられている。チャージポンプ34
のコンデンサ32は、ダイオード30を介して直流電源
26のプラス側に接続しており、ダイオード30を介し
て直流電源26から供給される電力の充電が可能となっ
ている。
イオード30とコンデンサ32によって形成されるチャ
ージポンプ34が設けられている。チャージポンプ34
のコンデンサ32は、ダイオード30を介して直流電源
26のプラス側に接続しており、ダイオード30を介し
て直流電源26から供給される電力の充電が可能となっ
ている。
【0031】また、電源回路28には、スイッチ手段を
形成するトランジスタ36、38(以下「Tr36、3
8」とする)が設けられている。一方のTr36は、ベ
ースが第1の電圧検出手段として設けられている定電圧
ダイオード40に接続し、定電圧ダイオード40とエミ
ッタ間がコンデンサ32に並列接続している。
形成するトランジスタ36、38(以下「Tr36、3
8」とする)が設けられている。一方のTr36は、ベ
ースが第1の電圧検出手段として設けられている定電圧
ダイオード40に接続し、定電圧ダイオード40とエミ
ッタ間がコンデンサ32に並列接続している。
【0032】定電圧ダイオード40は、ツェナー電圧V
T1となっており、これにより、コンデンサ32に蓄積さ
れた電力による電圧(充電電圧VC)がこのツェナー電
圧VT 1を越える(VC≧VT1)と、Tr36がオンす
る。
T1となっており、これにより、コンデンサ32に蓄積さ
れた電力による電圧(充電電圧VC)がこのツェナー電
圧VT 1を越える(VC≧VT1)と、Tr36がオンす
る。
【0033】一方、Tr38は、エミッタが定電圧ダイ
オード40と共にコンデンサ32に接続し、ベースがT
r36のコレクタに接続している。これにより、Tr3
6がオンすることにより、Tr38がオンする。電源回
路28は、Tr38がオンすることによりコンデンサ3
2に蓄積した電力(充電電圧VC)を、アーム駆動回路
22へ出力する。
オード40と共にコンデンサ32に接続し、ベースがT
r36のコレクタに接続している。これにより、Tr3
6がオンすることにより、Tr38がオンする。電源回
路28は、Tr38がオンすることによりコンデンサ3
2に蓄積した電力(充電電圧VC)を、アーム駆動回路
22へ出力する。
【0034】また、電源回路28には、Tr38のコレ
クタとTr36のベースの間に、第2の電圧検出手段と
して定電圧ダイオード42が設けられている。定電圧ダ
イオード42のツェナー電圧VT2は、定電圧ダイオード
40のツェナー電圧VT1よりも低くなっている(VT1>
VT2)。
クタとTr36のベースの間に、第2の電圧検出手段と
して定電圧ダイオード42が設けられている。定電圧ダ
イオード42のツェナー電圧VT2は、定電圧ダイオード
40のツェナー電圧VT1よりも低くなっている(VT1>
VT2)。
【0035】これにより、コンデンサ32の充電電圧V
Cが、ツェナー電圧VT1を越える(VT1≦VC)ことによ
り、Tr36及びTr38がオンして、コンデンサ32
が放電し、蓄積された電力がアーム駆動回路22に供給
される。
Cが、ツェナー電圧VT1を越える(VT1≦VC)ことによ
り、Tr36及びTr38がオンして、コンデンサ32
が放電し、蓄積された電力がアーム駆動回路22に供給
される。
【0036】また、コンデンサ32が放電することによ
り充電電圧VCが低下すると、充電電圧VCがツェナー電
圧VT1よりも下がるため(VC<VT1)に、定電圧ダイ
オード40が非通電状態となる。このとき、充電電圧V
Cが定電圧ダイオード42のツェナー電圧VT2よりも高
ければ(VT2≦VC)、Tr36、38のオン状態が保
たれ、コンデンサ32からの、アーム駆動回路22への
充電電圧VCの電力の供給が継続する。
り充電電圧VCが低下すると、充電電圧VCがツェナー電
圧VT1よりも下がるため(VC<VT1)に、定電圧ダイ
オード40が非通電状態となる。このとき、充電電圧V
Cが定電圧ダイオード42のツェナー電圧VT2よりも高
ければ(VT2≦VC)、Tr36、38のオン状態が保
たれ、コンデンサ32からの、アーム駆動回路22への
充電電圧VCの電力の供給が継続する。
【0037】これに対して、コンデンサ32の充電電圧
VCが定電圧ダイオード42のツェナー電圧VT2より低
下する(VT2>VC)と、定電圧ダイオード42も非通
電状態となるために、Tr36、38がオフして、アー
ム駆動回路22への電力の供給(コンデンサ32の放
電)を停止する。すなわち、電源回路28では、Tr3
6、38が第1のスイッチ手段を形成し、Tr38が第
2のスイッチ手段の機能を有している。
VCが定電圧ダイオード42のツェナー電圧VT2より低
下する(VT2>VC)と、定電圧ダイオード42も非通
電状態となるために、Tr36、38がオフして、アー
ム駆動回路22への電力の供給(コンデンサ32の放
電)を停止する。すなわち、電源回路28では、Tr3
6、38が第1のスイッチ手段を形成し、Tr38が第
2のスイッチ手段の機能を有している。
【0038】また、チャージポンプ34は、コンデンサ
32の放電が停止すると、直流電源26から供給される
電力によってコンデンサ32が充電される。
32の放電が停止すると、直流電源26から供給される
電力によってコンデンサ32が充電される。
【0039】このように構成されている電源回路28
は、ツェナー電圧VT1、VT2のそれぞれがスイッチング
素子16をオンするゲート電圧VGのしきい値VGthより
も高くなっている(VT1>VT2>VGth)。なお、しき
い値VGthは、スイッチング素子16のオン/オフが切
り替わるゲート電圧VGの臨界値である。
は、ツェナー電圧VT1、VT2のそれぞれがスイッチング
素子16をオンするゲート電圧VGのしきい値VGthより
も高くなっている(VT1>VT2>VGth)。なお、しき
い値VGthは、スイッチング素子16のオン/オフが切
り替わるゲート電圧VGの臨界値である。
【0040】これにより、電源回路28がコンデンサ3
2の放電時にのみ、スイッチング素子16が駆動可能と
なる。このとき、アーム駆動回路22から出力されるゲ
ート電圧VG(VG=VC)が、スイッチング素子16の
しきい値VGthよりも十分に高い電圧(VG≫VGth)で
あることにより、スイッチング素子16は、しきい値V
Gthより高いゲート電圧VGが印加されるため、安定した
動作が可能となる。
2の放電時にのみ、スイッチング素子16が駆動可能と
なる。このとき、アーム駆動回路22から出力されるゲ
ート電圧VG(VG=VC)が、スイッチング素子16の
しきい値VGthよりも十分に高い電圧(VG≫VGth)で
あることにより、スイッチング素子16は、しきい値V
Gthより高いゲート電圧VGが印加されるため、安定した
動作が可能となる。
【0041】なお、本実施の形態では、一例としてスイ
ッチング素子16のゲート電圧VGのしきい値VGthを5
v(VGth=5v)とし、ツェナー電圧VT1、VT2のそ
れぞれを10v、5.6v(VT1=10v、VT2=5.
6v)に設定している。
ッチング素子16のゲート電圧VGのしきい値VGthを5
v(VGth=5v)とし、ツェナー電圧VT1、VT2のそ
れぞれを10v、5.6v(VT1=10v、VT2=5.
6v)に設定している。
【0042】このように構成されているインバータ回路
10は、スイッチング素子16UL、16VL、16WL
を駆動するアーム駆動回路24(24U、24V、24
W)に直流電源26から所定電圧(電圧VD)の電力が
供給される。また、スイッチング素子16UH、16
VH、16WHを駆動するアーム駆動回路22(アーム駆
動回路22U、22V、22W)には、電源回路28
(電源回路28U、28V、28W)から電力が供給さ
れる。
10は、スイッチング素子16UL、16VL、16WL
を駆動するアーム駆動回路24(24U、24V、24
W)に直流電源26から所定電圧(電圧VD)の電力が
供給される。また、スイッチング素子16UH、16
VH、16WHを駆動するアーム駆動回路22(アーム駆
動回路22U、22V、22W)には、電源回路28
(電源回路28U、28V、28W)から電力が供給さ
れる。
【0043】この電源回路28は、直流電源26から供
給される電力をチャージポンプ34のコンデンサ32に
充電し、コンデンサ32の充電電圧VCが、ツェナー電
圧VT 1を越えるとアーム駆動回路22への電力の供給を
開始する。
給される電力をチャージポンプ34のコンデンサ32に
充電し、コンデンサ32の充電電圧VCが、ツェナー電
圧VT 1を越えるとアーム駆動回路22への電力の供給を
開始する。
【0044】インバータ回路10は、ブラシレスモータ
12の回転に応じて制御回路20からスイッチング信号
UH、UL、VH、VL、WH、WLが出力されると、このス
イッチング信号に基づいてスイッチング素子16をスイ
ッチングするように作動する。
12の回転に応じて制御回路20からスイッチング信号
UH、UL、VH、VL、WH、WLが出力されると、このス
イッチング信号に基づいてスイッチング素子16をスイ
ッチングするように作動する。
【0045】このとき、電源回路28は、コンデンサ3
2の充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1を越えるとオン
して、アーム駆動回路22への電力の供給を開始し、充
電電圧VCがツェナー電圧VT2より下がるとオフして、
アーム駆動回路22への電力の供給を停止すると共に、
コンデンサ32への充電を行う。これにより、アーム駆
動回路22からスイッチング素子16(スイッチング素
子16UH、16VH、16WH)に印加されるゲート電
圧VGは、図3(A)及び図3(B)に示すように変化
する。なお、図3(A)及び図3(B)は、ブラシレス
モータ12の制御速度を178Hzとしている。また、図
3(A)、図3(B)の間では、コンデンサ32の容量
Cを変えており、それぞれのコンデンサ32の容量Cは
図3(A)がC=22μF、図3(B)がC=4.7μ
Fとなっている。
2の充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1を越えるとオン
して、アーム駆動回路22への電力の供給を開始し、充
電電圧VCがツェナー電圧VT2より下がるとオフして、
アーム駆動回路22への電力の供給を停止すると共に、
コンデンサ32への充電を行う。これにより、アーム駆
動回路22からスイッチング素子16(スイッチング素
子16UH、16VH、16WH)に印加されるゲート電
圧VGは、図3(A)及び図3(B)に示すように変化
する。なお、図3(A)及び図3(B)は、ブラシレス
モータ12の制御速度を178Hzとしている。また、図
3(A)、図3(B)の間では、コンデンサ32の容量
Cを変えており、それぞれのコンデンサ32の容量Cは
図3(A)がC=22μF、図3(B)がC=4.7μ
Fとなっている。
【0046】このように、電源回路28は、コンデンサ
32の充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1を越えると、
アーム駆動回路22へスイッチング素子16の駆動用電
力の供給が可能となり、この状態で制御回路20からア
ーム駆動回路22に、スイッチング素子16を駆動する
スイッチング信号が入力されることにより、アーム駆動
回路22は、電源回路28から入力される電圧(充電電
圧VC)に応じたゲート電圧VGでスイッチング素子16
を駆動する。
32の充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1を越えると、
アーム駆動回路22へスイッチング素子16の駆動用電
力の供給が可能となり、この状態で制御回路20からア
ーム駆動回路22に、スイッチング素子16を駆動する
スイッチング信号が入力されることにより、アーム駆動
回路22は、電源回路28から入力される電圧(充電電
圧VC)に応じたゲート電圧VGでスイッチング素子16
を駆動する。
【0047】また、電源回路28は、スイッチング素子
16が駆動することによりコンデンサ32の充電電圧V
Cが低下するが、充電電圧VCがツェナー電圧VT2に達す
るまでは、アーム駆動回路22へ電力を供給する。この
ために、スイッチング素子16は、しきい値VGthより
も十分に高いゲート電圧VGによって駆動される。
16が駆動することによりコンデンサ32の充電電圧V
Cが低下するが、充電電圧VCがツェナー電圧VT2に達す
るまでは、アーム駆動回路22へ電力を供給する。この
ために、スイッチング素子16は、しきい値VGthより
も十分に高いゲート電圧VGによって駆動される。
【0048】このような電源回路28でのコンデンサ3
2に充電される電力は、コンデンサ32の容量Cに応じ
て変化する。すなわち、コンデンサ32の容量Cが高け
れば、スイッチング素子16が駆動するためのコンデン
サ32の放電時間が長くなる。
2に充電される電力は、コンデンサ32の容量Cに応じ
て変化する。すなわち、コンデンサ32の容量Cが高け
れば、スイッチング素子16が駆動するためのコンデン
サ32の放電時間が長くなる。
【0049】ところで、電源回路28に用いているコン
デンサ32の容量Cに比較して、ブラシレスモータ12
の回転数が低いと、スイッチング素子16のスイッチン
グ途中で、コンデンサ32の充電電圧VCがツェナー電
圧VT2より低くなることがある。
デンサ32の容量Cに比較して、ブラシレスモータ12
の回転数が低いと、スイッチング素子16のスイッチン
グ途中で、コンデンサ32の充電電圧VCがツェナー電
圧VT2より低くなることがある。
【0050】電源回路28は、充電電圧VCがツェナー
電圧VT2よりも下がると、Tr36、38がオフする。
これにより、コンデンサ32からの放電が停止される。
また、コンデンサ32は放電が停止することにより、直
流電源28から供給される電力による充電される。この
とき、電源回路28では、コンデンサ32の放電を停止
ているので、ダイオード30を介して直流電源26から
入力される電力によってコンデンサ32が瞬時に充電さ
れ、充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1に達する。
電圧VT2よりも下がると、Tr36、38がオフする。
これにより、コンデンサ32からの放電が停止される。
また、コンデンサ32は放電が停止することにより、直
流電源28から供給される電力による充電される。この
とき、電源回路28では、コンデンサ32の放電を停止
ているので、ダイオード30を介して直流電源26から
入力される電力によってコンデンサ32が瞬時に充電さ
れ、充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1に達する。
【0051】したがって、電源回路28は、短時間でア
ーム駆動回路22への電力の供給を再開する。すなわ
ち、電源回路28は、充電電圧VCがツェナー電圧VT2
まで低下すると、Tr36、38がオフして、瞬時にコ
ンデンサ32を充電し、再度、アーム駆動回路22への
電力の供給を開始する。
ーム駆動回路22への電力の供給を再開する。すなわ
ち、電源回路28は、充電電圧VCがツェナー電圧VT2
まで低下すると、Tr36、38がオフして、瞬時にコ
ンデンサ32を充電し、再度、アーム駆動回路22への
電力の供給を開始する。
【0052】これにより、図4に示すように、アーム駆
動回路22は、スイッチング素子16へ印加するゲート
電圧VGがしきい値VGthより十分に高い電圧(ツェナー
電圧VT2)に達すると、ゲート電圧VGの出力を停止
し、再度、電源回路28がオンすることにより、しきい
値VGthよりも高い電圧(ツェナー電圧VT2以上)のゲ
ート電圧VGを出力する。なお、図4は、ブラシレスモ
ータ32の回転速度を178Hz、コンデンサ32の容量
Cを1.0μFとしたときのゲート電圧VGの変化を示
している。
動回路22は、スイッチング素子16へ印加するゲート
電圧VGがしきい値VGthより十分に高い電圧(ツェナー
電圧VT2)に達すると、ゲート電圧VGの出力を停止
し、再度、電源回路28がオンすることにより、しきい
値VGthよりも高い電圧(ツェナー電圧VT2以上)のゲ
ート電圧VGを出力する。なお、図4は、ブラシレスモ
ータ32の回転速度を178Hz、コンデンサ32の容量
Cを1.0μFとしたときのゲート電圧VGの変化を示
している。
【0053】これにより、上アーム側のスイッチング素
子16(スイッチング素子16UH、16VH、16
WH)が、しきい値VGthに近いゲート電圧VG(臨界
値)で駆動されることがない。したがって、スイッチン
グ素子16は、しきい値VGthに近いゲート電圧VGが印
加される臨界状態で駆動されることによる熱損失の発生
が防止され、また、この熱損失によって破損することが
ない。
子16(スイッチング素子16UH、16VH、16
WH)が、しきい値VGthに近いゲート電圧VG(臨界
値)で駆動されることがない。したがって、スイッチン
グ素子16は、しきい値VGthに近いゲート電圧VGが印
加される臨界状態で駆動されることによる熱損失の発生
が防止され、また、この熱損失によって破損することが
ない。
【0054】一方、ブラシレスモータ12の起動時に
は、下アーム側のスイッチング素子16UL、16VL、
16WLの何れもオンしていないと、電源回路28に設
けているチャージポンプ34のコンデンサ32が充電さ
れていないことがある。
は、下アーム側のスイッチング素子16UL、16VL、
16WLの何れもオンしていないと、電源回路28に設
けているチャージポンプ34のコンデンサ32が充電さ
れていないことがある。
【0055】このとき、インバータ回路10は、ブラシ
レスモータ12の駆動のためにスイッチング素子16の
スイッチングが開始されることにより、下アーム側のス
イッチング素子16UL、16VL、16WLの何れかの
スイッチング駆動が開始されることにより、電源回路2
8のコンデンサ32の充電経路が確保されるので、電源
回路28は、チャージポンプ34のコンデンサ32の充
電を開始する。
レスモータ12の駆動のためにスイッチング素子16の
スイッチングが開始されることにより、下アーム側のス
イッチング素子16UL、16VL、16WLの何れかの
スイッチング駆動が開始されることにより、電源回路2
8のコンデンサ32の充電経路が確保されるので、電源
回路28は、チャージポンプ34のコンデンサ32の充
電を開始する。
【0056】これにより、電源回路28は、コンデンサ
32の充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1に達するまで
オフ状態となり、スイッチング素子16UH、16VH、
16WHは、アーム駆動回路22(アーム駆動回路22
U、22V、22W)にスイッチング信号が入力されて
も、ゲート電圧VGが出力されないため、駆動が停止し
た状態となる。
32の充電電圧VCが、ツェナー電圧VT1に達するまで
オフ状態となり、スイッチング素子16UH、16VH、
16WHは、アーム駆動回路22(アーム駆動回路22
U、22V、22W)にスイッチング信号が入力されて
も、ゲート電圧VGが出力されないため、駆動が停止し
た状態となる。
【0057】ここで、電源回路28は、コンデンサ32
の充電電圧VCがツェナー電圧VT1に達すると、Tr3
6、38がオンする。これにより、アーム駆動回路22
への電力の供給が可能となる。このとき、アーム駆動回
路22に制御回路20からスイッチング信号(スイッチ
ング信号UH、VH、WH)が入力されていれば、アーム
駆動回路22は、電源回路28から供給される電圧に応
じてスイッチング素子16を駆動する。
の充電電圧VCがツェナー電圧VT1に達すると、Tr3
6、38がオンする。これにより、アーム駆動回路22
への電力の供給が可能となる。このとき、アーム駆動回
路22に制御回路20からスイッチング信号(スイッチ
ング信号UH、VH、WH)が入力されていれば、アーム
駆動回路22は、電源回路28から供給される電圧に応
じてスイッチング素子16を駆動する。
【0058】また、スイッチング素子16が駆動される
ことにより、電源回路28のコンデンサ32の充電電圧
VCが低下するが、電源回路28は、この充電電圧VCが
ツェナー電圧VT2に達するとオフして、アーム駆動回路
28への電力の供給を停止する。
ことにより、電源回路28のコンデンサ32の充電電圧
VCが低下するが、電源回路28は、この充電電圧VCが
ツェナー電圧VT2に達するとオフして、アーム駆動回路
28への電力の供給を停止する。
【0059】したがって、図5(A)及び図5(B)に
示すように、アーム駆動回路22は、制御回路20から
スイッチング信号が入力されても、電源回路28がオン
していなければ、ゲート電圧VGを出力せず、これによ
り、スイッチング素子16のスイッチングを停止してい
る。また、アーム駆動回路22は、電源回路28のコン
デンサ32の充電電圧VCがツェナー電圧VT1に達する
と、充電電圧VCに応じたゲート電圧VGを、スイッチン
グ信号に応じてスイッチング素子16に印加して、スイ
ッチング素子16をスイッチング駆動する。
示すように、アーム駆動回路22は、制御回路20から
スイッチング信号が入力されても、電源回路28がオン
していなければ、ゲート電圧VGを出力せず、これによ
り、スイッチング素子16のスイッチングを停止してい
る。また、アーム駆動回路22は、電源回路28のコン
デンサ32の充電電圧VCがツェナー電圧VT1に達する
と、充電電圧VCに応じたゲート電圧VGを、スイッチン
グ信号に応じてスイッチング素子16に印加して、スイ
ッチング素子16をスイッチング駆動する。
【0060】これにより、電源回路28が設けられたイ
ンバータ回路10は、ブラシレスモータ28の起動時に
も、ゲート電圧VGがしきい値VGthに近い臨界状態でス
イッチング素子16を駆動してしまうことがなく、スイ
ッチング素子16が臨界状態でスイッチングさせてしま
うことによる熱損失の発生を防止することができ、ま
た、熱損失によってスイッチング素子16を破壊してし
まうことがない。
ンバータ回路10は、ブラシレスモータ28の起動時に
も、ゲート電圧VGがしきい値VGthに近い臨界状態でス
イッチング素子16を駆動してしまうことがなく、スイ
ッチング素子16が臨界状態でスイッチングさせてしま
うことによる熱損失の発生を防止することができ、ま
た、熱損失によってスイッチング素子16を破壊してし
まうことがない。
【0061】さらに、過負荷等によるブラシレスモータ
12のロック時には、上アーム側のスイッチング素子1
6(スイッチング素子16UH、16VH、16WH)を
駆動するスイッチング信号が、制御回路20から出力さ
れ続けることがある。
12のロック時には、上アーム側のスイッチング素子1
6(スイッチング素子16UH、16VH、16WH)を
駆動するスイッチング信号が、制御回路20から出力さ
れ続けることがある。
【0062】このような場合、単なるブートストラップ
方式によってスイッチング素子16を駆動すると、ゲー
ト電圧VGがしきい値VGthとなる臨界状態でスイッチン
グ素子16が駆動され続け、熱損失によって破壊されて
しまうことがある。
方式によってスイッチング素子16を駆動すると、ゲー
ト電圧VGがしきい値VGthとなる臨界状態でスイッチン
グ素子16が駆動され続け、熱損失によって破壊されて
しまうことがある。
【0063】これに対して、インバータ回路10に設け
ている電源回路28では、コンデンサ32の充電電圧V
Cが、しきい値VGthよりも十分に高いツェナー電圧VT2
まで低下すると、コンデンサ32の充電電圧VCが、ツ
ェナー電圧VT1に達するまで、アーム駆動回路22への
電力の供給を停止する。
ている電源回路28では、コンデンサ32の充電電圧V
Cが、しきい値VGthよりも十分に高いツェナー電圧VT2
まで低下すると、コンデンサ32の充電電圧VCが、ツ
ェナー電圧VT1に達するまで、アーム駆動回路22への
電力の供給を停止する。
【0064】これにより、スイッチング素子16がしき
い値VGthに近いゲート電圧VGでスイッチングしてしま
う臨界状態での作動を防止することができ、スイッチン
グ素子16が臨界状態で作動することにより発生する熱
損失を防止できるのは勿論、熱損失によってスイッチン
グ素子16が破壊されてしまうのを確実に防止すること
ができる。
い値VGthに近いゲート電圧VGでスイッチングしてしま
う臨界状態での作動を防止することができ、スイッチン
グ素子16が臨界状態で作動することにより発生する熱
損失を防止できるのは勿論、熱損失によってスイッチン
グ素子16が破壊されてしまうのを確実に防止すること
ができる。
【0065】すなわち、図6に示すように、電源回路2
8は、スイッチング素子16の駆動によって充電電圧V
Cがツェナー電圧VT2まで低下するとオフして、コンデ
ンサ32の充電を開始する。コンデンサ32の充電電圧
VCがツェナー電圧VT1に達するまでオンしないので、
この間は、スイッチング素子16がスイッチング信号に
かかわらず駆動を停止した状態となる。
8は、スイッチング素子16の駆動によって充電電圧V
Cがツェナー電圧VT2まで低下するとオフして、コンデ
ンサ32の充電を開始する。コンデンサ32の充電電圧
VCがツェナー電圧VT1に達するまでオンしないので、
この間は、スイッチング素子16がスイッチング信号に
かかわらず駆動を停止した状態となる。
【0066】また、電源回路28は、アーム駆動回路2
2への電力の供給を停止して、コンデンサ32の充電を
行うので、瞬時にコンデンサ32を充電電圧VCがツェ
ナー電圧VT1に達するまで充電することができ、スイッ
チング素子16のスイッチング停止期間が短くてすむ。
2への電力の供給を停止して、コンデンサ32の充電を
行うので、瞬時にコンデンサ32を充電電圧VCがツェ
ナー電圧VT1に達するまで充電することができ、スイッ
チング素子16のスイッチング停止期間が短くてすむ。
【0067】このように、電源回路28が設けられてい
るインバータ回路10は、ブラシレスモータ12の起動
時や低速駆動時は勿論、ブラシレスモータ12のロック
時には、スイッチング素子16を臨界状態で駆動させて
しまうことがないので、スイッチング素子16が臨界状
態で駆動してしまうことによる熱損失の発生を防止する
ことができると共に、熱損失によるスイッチング素子の
破壊が生じることがない。
るインバータ回路10は、ブラシレスモータ12の起動
時や低速駆動時は勿論、ブラシレスモータ12のロック
時には、スイッチング素子16を臨界状態で駆動させて
しまうことがないので、スイッチング素子16が臨界状
態で駆動してしまうことによる熱損失の発生を防止する
ことができると共に、熱損失によるスイッチング素子の
破壊が生じることがない。
【0068】また、インバータ回路10に設けている電
源回路28は、ダイオード30とコンデンサ32によっ
てチャージポンプ34を形成したブートストラップ方式
を用いているので、直流電源26によって下アーム側の
スイッチング素子16UL、16VL、16WLと共に上
アーム側のスイッチング素子16UH、16VH、16W
Hを駆動するために、絶縁型のDC/DCコンバータを
用いる場合に比べて小型化及び低コスト化が可能となっ
ている。
源回路28は、ダイオード30とコンデンサ32によっ
てチャージポンプ34を形成したブートストラップ方式
を用いているので、直流電源26によって下アーム側の
スイッチング素子16UL、16VL、16WLと共に上
アーム側のスイッチング素子16UH、16VH、16W
Hを駆動するために、絶縁型のDC/DCコンバータを
用いる場合に比べて小型化及び低コスト化が可能となっ
ている。
【0069】このような本発明に適用されるインバータ
回路としては、少なくとも図7に示す電源回路50の機
能を備えたものであれば良い。すなわち、このインバー
タ回路52に設けている電源回路50は、ダイオード3
0及び所定容量のコンデンサ32によって形成するチャ
ージポンプ34と、第1の電圧V1を検出する第1の電
圧検出手段54、第2の電圧V2を検出する第2の電圧
検出手段56に第1及び第2の電圧検出手段54、56
の検出電圧に基づいて設定を開閉するスイッチ手段58
を備えたものであれば良い。
回路としては、少なくとも図7に示す電源回路50の機
能を備えたものであれば良い。すなわち、このインバー
タ回路52に設けている電源回路50は、ダイオード3
0及び所定容量のコンデンサ32によって形成するチャ
ージポンプ34と、第1の電圧V1を検出する第1の電
圧検出手段54、第2の電圧V2を検出する第2の電圧
検出手段56に第1及び第2の電圧検出手段54、56
の検出電圧に基づいて設定を開閉するスイッチ手段58
を備えたものであれば良い。
【0070】これにより、コンデンサ32の充電電圧V
Cが、第1の電圧検出手段54の検出する第1の電圧V1
に達することによりスイッチ手段58が回路を閉じて、
コンデンサ32に充電している電力を、上アーム駆動手
段であるアーム駆動回路22へ出力し、ブリッジ接続さ
れた上アーム側のスイッチング素子16(16UH)を
駆動する。
Cが、第1の電圧検出手段54の検出する第1の電圧V1
に達することによりスイッチ手段58が回路を閉じて、
コンデンサ32に充電している電力を、上アーム駆動手
段であるアーム駆動回路22へ出力し、ブリッジ接続さ
れた上アーム側のスイッチング素子16(16UH)を
駆動する。
【0071】また、コンデンサ32に充電した電力を出
力することにより充電電圧VCが低下したときに、この
充電電圧VCが、第2の電圧検出手段56の検出する第
2の電圧V2に達することにより、スイッチ手段58が
回路を開放して、アーム駆動回路22への電力の供給を
停止すると共に、コンデンサ32への充電を行う。
力することにより充電電圧VCが低下したときに、この
充電電圧VCが、第2の電圧検出手段56の検出する第
2の電圧V2に達することにより、スイッチ手段58が
回路を開放して、アーム駆動回路22への電力の供給を
停止すると共に、コンデンサ32への充電を行う。
【0072】このときに、第1の電圧V1と共に第2の
電圧V2を、ゲート電圧VGがしきい値VGthより高くな
るように設定することにより、例えばブラシレスモータ
12等の負荷の起動時や低速駆動時及びロック時に、ス
イッチング素子16が臨界状態で作動するのを確実に防
止できる。また、電源回路50は、スイッチ手段58が
回路を開放することにより、コンデンサ32からの放電
を停止するので、コンデンサ32の急速充電が可能とな
り、アーム駆動回路22への電力の供給を停止している
時間を短縮し、スイッチング素子16のスイッチングを
停止している時間を極めて短くすることができる。
電圧V2を、ゲート電圧VGがしきい値VGthより高くな
るように設定することにより、例えばブラシレスモータ
12等の負荷の起動時や低速駆動時及びロック時に、ス
イッチング素子16が臨界状態で作動するのを確実に防
止できる。また、電源回路50は、スイッチ手段58が
回路を開放することにより、コンデンサ32からの放電
を停止するので、コンデンサ32の急速充電が可能とな
り、アーム駆動回路22への電力の供給を停止している
時間を短縮し、スイッチング素子16のスイッチングを
停止している時間を極めて短くすることができる。
【0073】このような本発明に適用される電源回路の
具体的構成は、本実施の形態に適用したインバータ回路
10の電源回路28に限らず、例えば、図8のインバー
タ回路60に用いている電源回路62の構成であっても
良い。
具体的構成は、本実施の形態に適用したインバータ回路
10の電源回路28に限らず、例えば、図8のインバー
タ回路60に用いている電源回路62の構成であっても
良い。
【0074】この電源回路62は、第1の電圧検出手段
として定電圧ダイオード64が設けられ、第2の電圧検
出手段として定電圧ダイオード66を設けている。定電
圧ダイオード64、66のツェナー電圧VT3、VT4は、
それぞれスイッチング素子16のゲート電圧VGのしき
い値VGthよりも高く、また、定電圧ダイオード64の
ツェナー電圧VT3が定電圧ダイオード66のツェナー電
圧VT4よりも高くしている(VT3>VT4>VGth)。
として定電圧ダイオード64が設けられ、第2の電圧検
出手段として定電圧ダイオード66を設けている。定電
圧ダイオード64、66のツェナー電圧VT3、VT4は、
それぞれスイッチング素子16のゲート電圧VGのしき
い値VGthよりも高く、また、定電圧ダイオード64の
ツェナー電圧VT3が定電圧ダイオード66のツェナー電
圧VT4よりも高くしている(VT3>VT4>VGth)。
【0075】これにより、電源回路62は、コンデンサ
32の充電電圧VCが、定電圧ダイオード64のツェナ
ー電圧VT3に達する(VC≧VT3)と、Tr68がオン
し、このTr68のオンによってTr70がオンする。
これにより、コンデンサ32に充電した電力をアーム駆
動回路22へ出力(放電)可能となる。
32の充電電圧VCが、定電圧ダイオード64のツェナ
ー電圧VT3に達する(VC≧VT3)と、Tr68がオン
し、このTr68のオンによってTr70がオンする。
これにより、コンデンサ32に充電した電力をアーム駆
動回路22へ出力(放電)可能となる。
【0076】また、電源回路62は、定電圧ダイオード
66のツェナー電圧VT4が定電圧ダイオード64のツェ
ナー電圧VT3よりも低いことから、Tr70がオンする
ことにより、Tr72がオンする。これにより、コンデ
ンサ32の充電電圧VCが、定電圧ダイオード64のツ
ェナー電圧VT3よりも低下(VC<VT3)し、トランジ
スタ68がオフしても、充電電圧VCが定電圧ダイオー
ド66のツェナー電圧VT4を越えていれば(VC>
VT4)、Tr72がオンしているので、Tr70オン状
態が保持され、アーム駆動回路22への電力の供給が継
続される。
66のツェナー電圧VT4が定電圧ダイオード64のツェ
ナー電圧VT3よりも低いことから、Tr70がオンする
ことにより、Tr72がオンする。これにより、コンデ
ンサ32の充電電圧VCが、定電圧ダイオード64のツ
ェナー電圧VT3よりも低下(VC<VT3)し、トランジ
スタ68がオフしても、充電電圧VCが定電圧ダイオー
ド66のツェナー電圧VT4を越えていれば(VC>
VT4)、Tr72がオンしているので、Tr70オン状
態が保持され、アーム駆動回路22への電力の供給が継
続される。
【0077】これに対して、コンデンサ32の充電電圧
VCが、Tr72をオンしている定電圧ダイオード66
のツェナー電圧VT4より下がると(VC<VT4)、定電
圧ダイオード66が非通電状態となることによりTr7
2がオフする。これにより、Tr70がオフして、アー
ム駆動回路22への放電が停止されると共に、コンデン
サ32への急速充電が行われる。
VCが、Tr72をオンしている定電圧ダイオード66
のツェナー電圧VT4より下がると(VC<VT4)、定電
圧ダイオード66が非通電状態となることによりTr7
2がオフする。これにより、Tr70がオフして、アー
ム駆動回路22への放電が停止されると共に、コンデン
サ32への急速充電が行われる。
【0078】したがって、ブラシレスモータ12の起動
時や低速回転時は勿論、ロック状態となっても、チャー
ジポンプ34から駆動用の電力が供給されるスイッチン
グ素子16(スイッチング素子16UH、16VH、16
WH)が、臨界状態で駆動されてしまうことがなく、臨
界状態でスイッチング素子16がスイッチングすること
により熱損失の発生や、熱損失によるスイッチング素子
16の破壊等を確実に防止することができる。
時や低速回転時は勿論、ロック状態となっても、チャー
ジポンプ34から駆動用の電力が供給されるスイッチン
グ素子16(スイッチング素子16UH、16VH、16
WH)が、臨界状態で駆動されてしまうことがなく、臨
界状態でスイッチング素子16がスイッチングすること
により熱損失の発生や、熱損失によるスイッチング素子
16の破壊等を確実に防止することができる。
【0079】また、このような電源回路62のTr6
8、72の出力を、アーム駆動回路22のゲート信号S
Gとして用いても良い。すなわち、Tr68またはTr
72がオンしている間はアーム駆動回路22に電力が供
給されるので、ゲート信号SGがオン(Loレベル)と
なったときに、制御回路20から出力されるスイッチン
グ信号に基づいてゲート電圧VGをスイッチング素子1
6に印加してスイッチング素子16を駆動する。また、
Tr68、70がオフすることによりゲート信号SGが
オフ(Hiレベル)となった時には、スイッチング信号
にかかわらずゲート電圧VGの出力を停止する。
8、72の出力を、アーム駆動回路22のゲート信号S
Gとして用いても良い。すなわち、Tr68またはTr
72がオンしている間はアーム駆動回路22に電力が供
給されるので、ゲート信号SGがオン(Loレベル)と
なったときに、制御回路20から出力されるスイッチン
グ信号に基づいてゲート電圧VGをスイッチング素子1
6に印加してスイッチング素子16を駆動する。また、
Tr68、70がオフすることによりゲート信号SGが
オフ(Hiレベル)となった時には、スイッチング信号
にかかわらずゲート電圧VGの出力を停止する。
【0080】これにより、電源回路62がオフしている
ときに、アーム駆動回路22がスイッチング信号に基づ
いて不必要に作動しようとしてしまうのを防止すること
ができ、アーム駆動回路22の作動の安定化を図ること
ができる。また、電源回路62が出力を停止するとき
に、アーム駆動回路22がスイッチング素子16を駆動
しようとして、スイッチング素子16に例えばしきい値
VGth程度の低いゲート電圧VGを印加してしまうのを確
実に防止することができる。
ときに、アーム駆動回路22がスイッチング信号に基づ
いて不必要に作動しようとしてしまうのを防止すること
ができ、アーム駆動回路22の作動の安定化を図ること
ができる。また、電源回路62が出力を停止するとき
に、アーム駆動回路22がスイッチング素子16を駆動
しようとして、スイッチング素子16に例えばしきい値
VGth程度の低いゲート電圧VGを印加してしまうのを確
実に防止することができる。
【0081】なお、以上説明した本実施の形態は本発明
の構成を限定するものではない。本実施の形態では、ブ
ラシレスモータ12を駆動するインバータ回路10、6
0に本発明を適用して説明したが、本発明は、ブラシレ
スモータ12に限らず、任意の負荷に電力を供給するイ
ンバータ回路に適用することができる。
の構成を限定するものではない。本実施の形態では、ブ
ラシレスモータ12を駆動するインバータ回路10、6
0に本発明を適用して説明したが、本発明は、ブラシレ
スモータ12に限らず、任意の負荷に電力を供給するイ
ンバータ回路に適用することができる。
【0082】また、本実施の形態では、アーム駆動回路
22が出力するゲート電圧VGを充電電圧VCとして説
明したが、これに限るものではない。この場合、第1及
び第2の電圧のそれぞれを、ゲート電圧VGがしきい値
VGthより高くなるように設定すれば良い。
22が出力するゲート電圧VGを充電電圧VCとして説
明したが、これに限るものではない。この場合、第1及
び第2の電圧のそれぞれを、ゲート電圧VGがしきい値
VGthより高くなるように設定すれば良い。
【0083】また、本実施の形態では、定電圧ダイオー
ド及びトランジスタを用いて第1及び第2の電圧検出手
段とスイッチ手段を形成したが、第1及び第2の電圧検
出手段とスイッチ手段は、これに限らず任意の半導体素
子を用いて形成することができる。
ド及びトランジスタを用いて第1及び第2の電圧検出手
段とスイッチ手段を形成したが、第1及び第2の電圧検
出手段とスイッチ手段は、これに限らず任意の半導体素
子を用いて形成することができる。
【0084】また、本実施の形態では、3相の負荷を駆
動する3相のインバータ回路10。60を例に説明した
が、これに限らず、2相または4相以上のインバータ回
路等に適用することができる。
動する3相のインバータ回路10。60を例に説明した
が、これに限らず、2相または4相以上のインバータ回
路等に適用することができる。
【0085】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ートストラップ方式による小型化及び低コスト化を図る
ときに、スイッチング素子が臨界値近傍のゲート電圧で
スイッチングされてしまうのを確実に防止することがで
きる。これにより、起動時や負荷の低回転時及びロック
時等にスイッチング素子に熱損失が生じるのを防止でき
ると共に、熱損失によるスイッチング素子の破壊を生じ
させることがないと言う優れた効果が得られる。
ートストラップ方式による小型化及び低コスト化を図る
ときに、スイッチング素子が臨界値近傍のゲート電圧で
スイッチングされてしまうのを確実に防止することがで
きる。これにより、起動時や負荷の低回転時及びロック
時等にスイッチング素子に熱損失が生じるのを防止でき
ると共に、熱損失によるスイッチング素子の破壊を生じ
させることがないと言う優れた効果が得られる。
【図1】本発明に係るインバータ回路の概略構成図であ
る。
る。
【図2】本実施の形態に適用したインバータ回路の要部
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図3】(A)及び(B)は、スイッチング信号と電源
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の概略を示す線図である。
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の概略を示す線図である。
【図4】コンデンサの容量に対して負荷であるブラシレ
スモータの回転数が低いときのスイッチング信号と電源
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の一例を示す線図である。
スモータの回転数が低いときのスイッチング信号と電源
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の一例を示す線図である。
【図5】(A)は起動時のスイッチング信号の一例を示
す線図、(B)は図5(A)のスイッチング信号と電源
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の一例を示す線図である。
す線図、(B)は図5(A)のスイッチング信号と電源
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の一例を示す線図である。
【図6】負荷であるブラシレスモータのロック時の電源
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の一例を示す線図である。
回路から供給される電圧に応じてアーム駆動回路から出
力するゲート電圧の変化の一例を示す線図である。
【図7】本発明が適用される電源回路を設けたインバー
タ回路の概略構成図である。
タ回路の概略構成図である。
【図8】本発明として適用可能な電源回路の他の一例を
示すインバータ回路の概略構成図である。
示すインバータ回路の概略構成図である。
【図9】ブートストラップ方式の電源回路を用いた従来
構成のインバータ回路の概略構成図である。
構成のインバータ回路の概略構成図である。
10、52、60 インバータ回路 12 ブラシレスモータ 16 スイッチング素子 16UH、16VH、16WH 上アーム側のスイッチ
ング素子 16UL、16VL、16WL 下アーム側のスイッチ
ング素子 22(22U、22V、22W) アーム駆動回路
(上アーム駆動手段) 24(24U、24V、24W) アーム駆動回路
(上アーム駆動手段) 26 直流電源(駆動用電源) 28、50、62 電源回路(電源供給手段) 30 ダイオード 32 コンデンサ(蓄積手段) 34 チャージポンプ(蓄積手段) 36 Tr(スイッチ手段、第1のスイッチ手段) 38 Tr(スイッチ手段、第1及び第2のスイッチ
手段) 40、64 定電圧ダイオード(第1の電圧検出手
段) 42、66 定電圧ダイオード(第2の電圧検出手
段) 54 第1の電圧検出手段 56 第2の電圧検出手段 58 スイッチ手段 68、70 Tr(スイッチ手段、第1のスイッチ手
段) 72 Tr(スイッチ手段、第2のスイッチ手段) VT1、VT3 ツェナー電圧(第1の電圧) VT2、VT4 ツェナー電圧(第1の電圧) VC 充電電圧 VG ゲート電圧 VGth しきい値
ング素子 16UL、16VL、16WL 下アーム側のスイッチ
ング素子 22(22U、22V、22W) アーム駆動回路
(上アーム駆動手段) 24(24U、24V、24W) アーム駆動回路
(上アーム駆動手段) 26 直流電源(駆動用電源) 28、50、62 電源回路(電源供給手段) 30 ダイオード 32 コンデンサ(蓄積手段) 34 チャージポンプ(蓄積手段) 36 Tr(スイッチ手段、第1のスイッチ手段) 38 Tr(スイッチ手段、第1及び第2のスイッチ
手段) 40、64 定電圧ダイオード(第1の電圧検出手
段) 42、66 定電圧ダイオード(第2の電圧検出手
段) 54 第1の電圧検出手段 56 第2の電圧検出手段 58 スイッチ手段 68、70 Tr(スイッチ手段、第1のスイッチ手
段) 72 Tr(スイッチ手段、第2のスイッチ手段) VT1、VT3 ツェナー電圧(第1の電圧) VT2、VT4 ツェナー電圧(第1の電圧) VC 充電電圧 VG ゲート電圧 VGth しきい値
Claims (2)
- 【請求項1】 ブリッジ接続された上アーム用のスイッ
チング素子及び下アーム用のスイッチング素子と、 前記上アーム側のスイッチング素子を駆動する上アーム
駆動手段と、 前記下アーム側のスイッチング素子を駆動する下アーム
駆動手段と、 前記下アーム駆動手段へ前記スイッチング素子の駆動用
電力を供給する駆動用電源と、 前記駆動用電源の電力を前記上アーム駆動手段へ供給す
る電力供給手段と、 を含むインバータ回路であって、 前記電力供給手段が、 前記駆動用電源から供給される電力を蓄積可能な蓄積手
段と、 前記蓄積手段に蓄積された電力による充電電圧が前記ス
イッチング素子を駆動するときのしきい値より高い第1
の電圧に達したか否かを検出する第1の電圧検出手段
と、 前記充電電圧が、前記スイッチング素子を駆動するとき
のしきい値より高くかつ前記第1の電圧よりも低い第2
の電圧に達したか否かを検出する第2の電圧検出手段
と、 前記充電電圧が前記第1の電圧検出手段によって前記第
1の電圧に達したことを検出することにより、蓄積手段
に蓄積した電力を前記上アーム駆動手段に供給可能とす
ると共に、該充電電圧が前記第2の電圧検出手段によっ
て前記第2の電圧まで下降したと検出したときに上アー
ム駆動手段への電力の供給を停止して、蓄積手段への電
力の蓄積を可能とするスイッチ手段と、 を含むことを特徴とするインバータ回路。 - 【請求項2】 前記スイッチ手段が、前記第1の電圧検
出手段の検出結果に基づいて前記アーム駆動手段への電
力の供給を可能とする第1のスイッチ手段と、前記第2
の電圧検出手段の検出結果に基づいて前記上アーム駆動
手段への電力の供給を停止する第2のスイッチ手段と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のインバータ回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000267651A JP2002084762A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | インバータ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2000267651A JP2002084762A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | インバータ回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002084762A true JP2002084762A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=18754542
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000267651A Pending JP2002084762A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | インバータ回路 |
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---|---|
JP (1) | JP2002084762A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008087689A1 (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-24 | Mitsubishi Electric Corporation | 電力変換装置 |
JP2010057337A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 系統連系インバータ装置 |
WO2011089945A1 (ja) * | 2010-01-19 | 2011-07-28 | ダイキン工業株式会社 | 電力変換装置 |
JP2013085419A (ja) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Toyota Motor Corp | 電力変換装置 |
JP2013153603A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置 |
US9680464B2 (en) | 2013-07-24 | 2017-06-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor switch circuit |
KR20190080635A (ko) * | 2017-12-28 | 2019-07-08 | 엘지전자 주식회사 | 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스 |
-
2000
- 2000-09-04 JP JP2000267651A patent/JP2002084762A/ja active Pending
Cited By (10)
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