JP2764528B2 - スイッチング素子のドライブ用電源装置 - Google Patents
スイッチング素子のドライブ用電源装置Info
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- JP2764528B2 JP2764528B2 JP5326210A JP32621093A JP2764528B2 JP 2764528 B2 JP2764528 B2 JP 2764528B2 JP 5326210 A JP5326210 A JP 5326210A JP 32621093 A JP32621093 A JP 32621093A JP 2764528 B2 JP2764528 B2 JP 2764528B2
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Description
【０００１】本発明は例えばインバータに用いるスイッ
チング素子のベースドライブ回路に使用する電源装置に
関する。
チング素子のベースドライブ回路に使用する電源装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からインバータとしては例えば図２
に示すものがある。２は主回路電源で交流電源で整流し
平滑した直流電源の場合や、蓄電池、発電機で構成され
ることもある。４は主直流電源２に接続されたインバー
タでＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジス
タ，ＧＴＯ等のスイッチング素子５ａ，５ｂ；６ａ，６
ｂ；７ａ，７ｂを直列に接続して直列回路５，６，７を
構成し、直列回路５のスイッチング素子５ａ、５ｂの接
続点、直列回路６のスイッチング素子６ａ，６ｂの接続
点、直列回路７のスイッチング素子７ａ，７ｂの接続点
から出力端子８を介して交流電力を出力している。９は
インバータ４のスイッチング素子５ａ、５ｂ，６ａ，６
ｂ，７ａ，７ｂを駆動する駆動装置である。
に示すものがある。２は主回路電源で交流電源で整流し
平滑した直流電源の場合や、蓄電池、発電機で構成され
ることもある。４は主直流電源２に接続されたインバー
タでＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジス
タ，ＧＴＯ等のスイッチング素子５ａ，５ｂ；６ａ，６
ｂ；７ａ，７ｂを直列に接続して直列回路５，６，７を
構成し、直列回路５のスイッチング素子５ａ、５ｂの接
続点、直列回路６のスイッチング素子６ａ，６ｂの接続
点、直列回路７のスイッチング素子７ａ，７ｂの接続点
から出力端子８を介して交流電力を出力している。９は
インバータ４のスイッチング素子５ａ、５ｂ，６ａ，６
ｂ，７ａ，７ｂを駆動する駆動装置である。
【０００３】例えば、スイッチング素子５ａ，５ｂに駆
動信号を入力する部分の駆動装置９は、図４に示すよう
な構成を有している。図４において、２６、２７はスイ
ッチング素子５ａ，５ｂに駆動信号を入力するドライブ
回路であり、信号入力端子３７からの制御信号により直
列接続されたスイッチング素子５ａ，５ｂが同時にオン
しないように例えば、１８０゜の位相差を有した駆動信
号を出力している。２１は補助直流電源で交流電源で整
流し平滑した直流電源や蓄電池で構成される。２２は絶
縁された２次巻線２２ａ，２２ｂを２回路有する絶縁変
圧器で、その出力は絶縁変圧器２２と直列に接続された
制御用スイッチング素子２３の制御によって制御され
る。変圧器２２のそれぞれの出力電圧はそれぞれダイオ
ード２４，２５により整流され、さらにコンデンサ３
９，４０により平滑されそれぞれドライブ回路２６、２
７の直流電源となっている。
動信号を入力する部分の駆動装置９は、図４に示すよう
な構成を有している。図４において、２６、２７はスイ
ッチング素子５ａ，５ｂに駆動信号を入力するドライブ
回路であり、信号入力端子３７からの制御信号により直
列接続されたスイッチング素子５ａ，５ｂが同時にオン
しないように例えば、１８０゜の位相差を有した駆動信
号を出力している。２１は補助直流電源で交流電源で整
流し平滑した直流電源や蓄電池で構成される。２２は絶
縁された２次巻線２２ａ，２２ｂを２回路有する絶縁変
圧器で、その出力は絶縁変圧器２２と直列に接続された
制御用スイッチング素子２３の制御によって制御され
る。変圧器２２のそれぞれの出力電圧はそれぞれダイオ
ード２４，２５により整流され、さらにコンデンサ３
９，４０により平滑されそれぞれドライブ回路２６、２
７の直流電源となっている。
【０００４】さらに変圧器２２に３次巻線を設け３次巻
線の電圧を検出し、検出信号を制御部４６を介して制御
用スイッチング素子２３を制御し、変圧器２２の出力電
圧を一定電圧に制御している。これにより、ドライブ回
路２６、２７に一定電圧を入力し、スイッチング素子５
ａ，５ｂに一定電圧を印加して安定な電力を供給し、ス
イッチング素子５ａ，５ｂをオンオフ制御している。な
お、スイッチング素子６ａ，６ｂ及び７ａ，７ｂについ
ては絶縁変圧器、制御用スイッチング素子以下の回路が
それぞれ設けられている。
線の電圧を検出し、検出信号を制御部４６を介して制御
用スイッチング素子２３を制御し、変圧器２２の出力電
圧を一定電圧に制御している。これにより、ドライブ回
路２６、２７に一定電圧を入力し、スイッチング素子５
ａ，５ｂに一定電圧を印加して安定な電力を供給し、ス
イッチング素子５ａ，５ｂをオンオフ制御している。な
お、スイッチング素子６ａ，６ｂ及び７ａ，７ｂについ
ては絶縁変圧器、制御用スイッチング素子以下の回路が
それぞれ設けられている。
【０００５】しかし、この駆動装置９では、絶縁変圧器
２２の３次巻線２２ｃの電圧を検出して、出力電圧を一
定にしようとしているため、リーケージインダクタンス
等によりドライブ回路２６、２７に印加する電圧は一定
とならず、スイッチング素子５ａ，５ｂを安定にオンオ
フさせることができなかった。そこでブライブ回路２
６，２７に印加する電圧を一定にする図５の回路が提案
される。
２２の３次巻線２２ｃの電圧を検出して、出力電圧を一
定にしようとしているため、リーケージインダクタンス
等によりドライブ回路２６、２７に印加する電圧は一定
とならず、スイッチング素子５ａ，５ｂを安定にオンオ
フさせることができなかった。そこでブライブ回路２
６，２７に印加する電圧を一定にする図５の回路が提案
される。
【０００６】すなわち、ドライブ回路２６、２７に印加
する電圧を抵抗５３、５４及び５５、５６により電圧検
出し、この検出した電圧をそれぞれ基準信号５７，５８
と比較し、その誤差をそれぞれ制御部５９，６０により
増幅し、さらに、ドライブ回路２６，２７の電源の入力
に設けたトランジスタ５１，５２を制御してそれぞれド
ライブ回路２６，２７に印加する電圧を一定にしてい
る。なお、制御用スイッチング素子２３は信号入力端子
６１からの高周波信号によりオンオフ制御されている。
する電圧を抵抗５３、５４及び５５、５６により電圧検
出し、この検出した電圧をそれぞれ基準信号５７，５８
と比較し、その誤差をそれぞれ制御部５９，６０により
増幅し、さらに、ドライブ回路２６，２７の電源の入力
に設けたトランジスタ５１，５２を制御してそれぞれド
ライブ回路２６，２７に印加する電圧を一定にしてい
る。なお、制御用スイッチング素子２３は信号入力端子
６１からの高周波信号によりオンオフ制御されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、インバータ
４を構成する直列回路例えば直列回路５において、スイ
ッチング素子５ａと５ｂは、位相差が１８０゜有してい
るため、例えばスイッチング素子５ａがオンしていると
きは、ドライブ回路２６から出力する電源は大きくな
り、オフ側のドライブ２７から出力する電源は小さくな
っている。このため、図５に示す駆動装置では、スイッ
チング素子５ａ又は５ｂの一方がオフしているにもかか
わらず、トランジスタ５１又は５２の損失が増えるとい
う問題があった。さらにトランジスタ５１，５２、検出
抵抗５３，５４，５５，５６、基準信号５７，５８、制
御部５９，６０を２回路設けなければならず、価格アッ
プになるなどの問題があった。
４を構成する直列回路例えば直列回路５において、スイ
ッチング素子５ａと５ｂは、位相差が１８０゜有してい
るため、例えばスイッチング素子５ａがオンしていると
きは、ドライブ回路２６から出力する電源は大きくな
り、オフ側のドライブ２７から出力する電源は小さくな
っている。このため、図５に示す駆動装置では、スイッ
チング素子５ａ又は５ｂの一方がオフしているにもかか
わらず、トランジスタ５１又は５２の損失が増えるとい
う問題があった。さらにトランジスタ５１，５２、検出
抵抗５３，５４，５５，５６、基準信号５７，５８、制
御部５９，６０を２回路設けなければならず、価格アッ
プになるなどの問題があった。
【０００８】この発明は、回路の簡素化と損失を低減さ
せることを目的とする。
せることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、直列接続された２組のスイッチング
素子にそれぞれ駆動信号を供給する２組のドライブ回路
に、絶縁されかつ安定化された直流電圧を供給するスイ
ッチング素子のドライブ用電源装置において、２つの２
次巻線を有する絶縁変圧器と、上記絶縁変圧器の１次巻
線に接続され、オンオフスイッチングする制御用スイッ
チング素子と、上記２組のドライブ回路に印加する電圧
を検出する２組の電圧検出器と、検出された検出電圧と
所定の基準電圧との誤差に基づいて増幅信号を出力する
２組の誤差増幅器と、この誤差増幅された電圧を入力と
し、出力側が直列に接続され、上記制御用スイッチング
素子を駆動する制御スイッチング素子用ドライブ回路に
出力信号を出力する２組のホトカプラとを設けたもので
ある。
ために、本発明は、直列接続された２組のスイッチング
素子にそれぞれ駆動信号を供給する２組のドライブ回路
に、絶縁されかつ安定化された直流電圧を供給するスイ
ッチング素子のドライブ用電源装置において、２つの２
次巻線を有する絶縁変圧器と、上記絶縁変圧器の１次巻
線に接続され、オンオフスイッチングする制御用スイッ
チング素子と、上記２組のドライブ回路に印加する電圧
を検出する２組の電圧検出器と、検出された検出電圧と
所定の基準電圧との誤差に基づいて増幅信号を出力する
２組の誤差増幅器と、この誤差増幅された電圧を入力と
し、出力側が直列に接続され、上記制御用スイッチング
素子を駆動する制御スイッチング素子用ドライブ回路に
出力信号を出力する２組のホトカプラとを設けたもので
ある。
【００１０】
【作用】絶縁された２巻線の２次巻線を有する絶縁変圧
器の１次電圧を制御用スイッチング素子により制御し、
２次巻線に発生する電圧をインバータの直列接続された
スイッチング素子のドライブ回路用電源とする。これら
両ドライブ回路の入力電圧を検出し、基準電圧と比較し
誤差を誤差増幅器により増幅し、増幅された出力を出力
側が直列接続されたホトカプラにより制御スイッチング
素子用ドライブ回路を介して制御スイッチング素子を制
御する。ドライブ回路によりスイッチング素子をオンさ
せているときは、ドライブ回路の電源電圧は低く、オフ
時は高くなる。このため、スイッチング素子をオンさせ
るドライブ回路の入力電圧はオフさせるドライブ回路の
入力電圧よりも低く、従ってオン側の誤差増幅器の出力
がオフ側の出力より低くなり、ホトカプラの入力側に流
れる電流をオン側を小さくし、オフ側を大きくすること
ができる。２組のホトカプラの出力は直列に接続され、
出力電流は小電流に依存する。そして、制御スイッチン
グ素子を介して制御するドライブ回路の電源電圧は、ホ
トカプラの出力に流れる電流が小電流側すなわち、スイ
ッチング素子をオンさせるドライブ回路の電源電圧を制
御し、所定電圧にする。
器の１次電圧を制御用スイッチング素子により制御し、
２次巻線に発生する電圧をインバータの直列接続された
スイッチング素子のドライブ回路用電源とする。これら
両ドライブ回路の入力電圧を検出し、基準電圧と比較し
誤差を誤差増幅器により増幅し、増幅された出力を出力
側が直列接続されたホトカプラにより制御スイッチング
素子用ドライブ回路を介して制御スイッチング素子を制
御する。ドライブ回路によりスイッチング素子をオンさ
せているときは、ドライブ回路の電源電圧は低く、オフ
時は高くなる。このため、スイッチング素子をオンさせ
るドライブ回路の入力電圧はオフさせるドライブ回路の
入力電圧よりも低く、従ってオン側の誤差増幅器の出力
がオフ側の出力より低くなり、ホトカプラの入力側に流
れる電流をオン側を小さくし、オフ側を大きくすること
ができる。２組のホトカプラの出力は直列に接続され、
出力電流は小電流に依存する。そして、制御スイッチン
グ素子を介して制御するドライブ回路の電源電圧は、ホ
トカプラの出力に流れる電流が小電流側すなわち、スイ
ッチング素子をオンさせるドライブ回路の電源電圧を制
御し、所定電圧にする。
【００１１】
【実施例】本発明を、一実施例を示した図１に基づいて
詳細に説明する。絶縁された２つの２次巻線２２ａ，２
２ｂを有する絶縁変圧器２２に補助直流電源２１から直
流電圧を印加し、直列接続された制御用スイッチング素
子２３の制御によって絶縁変圧器２２の２次電圧を制御
する。変圧器２２の２次電圧は、それぞれダイオード２
４，２５により整流され、コンデンサ，３９，４０によ
り平滑されてスイッチング素子５ａ，５ｂを駆動するド
ライブ回路２６，２７の直流電源となっている。このド
ライブ回路２６，２７は例えば３相ブリッジインバータ
の直列回路を構成するスイッチング素子５ａ，５ｂに駆
動信号を出力する。
詳細に説明する。絶縁された２つの２次巻線２２ａ，２
２ｂを有する絶縁変圧器２２に補助直流電源２１から直
流電圧を印加し、直列接続された制御用スイッチング素
子２３の制御によって絶縁変圧器２２の２次電圧を制御
する。変圧器２２の２次電圧は、それぞれダイオード２
４，２５により整流され、コンデンサ，３９，４０によ
り平滑されてスイッチング素子５ａ，５ｂを駆動するド
ライブ回路２６，２７の直流電源となっている。このド
ライブ回路２６，２７は例えば３相ブリッジインバータ
の直列回路を構成するスイッチング素子５ａ，５ｂに駆
動信号を出力する。
【００１２】ドライブ回路２６，２７に印加する電圧を
抵抗２８，２９及び３０，３１により検出し、この検出
した電圧をそれぞれ基準信号３３，３４と比較し、その
誤差をそれぞれ誤差増幅器３５，３６により増幅し、そ
の出力に設けたホトカプラ４１，４２及び４３，４４に
より絶縁するとともに、ホトカプラの出力の受光素子４
２，４４を直列接続して選択優先回路を設け、制御スイ
ッチング素子用ドライブ回路３８を介して制御用スイッ
チング素子２３を制御してフィードバック系を構成して
いる。
抵抗２８，２９及び３０，３１により検出し、この検出
した電圧をそれぞれ基準信号３３，３４と比較し、その
誤差をそれぞれ誤差増幅器３５，３６により増幅し、そ
の出力に設けたホトカプラ４１，４２及び４３，４４に
より絶縁するとともに、ホトカプラの出力の受光素子４
２，４４を直列接続して選択優先回路を設け、制御スイ
ッチング素子用ドライブ回路３８を介して制御用スイッ
チング素子２３を制御してフィードバック系を構成して
いる。
【００１３】今、図３に示す時刻Ｔ１において、信号入
力端子３７の信号によって、例えば一方のドライブ回路
２６からは駆動信号が出力し、スイッチング素子５ａが
オンし、他方のドライブ回路２７からは駆動信号が出力
されず、スイッチング素子５ｂがオフしているときは、
図３（ａ）に示すようにドライブ回路２６から出力する
電流が大きく、ドライブ回路２６の直流電源は図３
（ｂ）に示すように低くなり、一方図３（ｃ）に示すよ
うにドライブ回路２７から出力する電流が小さいため、
ドライブ回路２７の直流電源は図３（ｄ）に示すように
高くなっている。このため、抵抗２８、２９及び３０，
３１により検出される電圧は、抵抗２８，２９の接続点
の電圧の方が抵抗３０，３１の接続点の電圧の方より低
く、それぞれ基準信号３３，３４と接続され、その誤差
が増幅された誤差増幅器３５，３６の出力は誤差増幅器
３５の出力電圧が誤差増幅器３６の出力電圧より高くな
っている。そして、ホトカプラの発光素子４１に流れる
電流が小さくなり、発光素子４３に流れる電流が大きく
なる。この発光素子４１、４３に流れる電流の違いによ
って、ホトカプラの受光素子４２の出力電圧は高くな
り、受光素子４４の電圧は低くなろうとするが、受光素
子４２，４４は直列接続されているため、出力電圧は高
くなり、制御スイッチング用ドライブ回路３８を介し
て、ドライブ回路２６，２７に印加する電圧を高めよう
とする。すなわち、低い電圧側を高くする動作をし、ド
ライブ回路２６に印加する電圧を定電圧制御する。
力端子３７の信号によって、例えば一方のドライブ回路
２６からは駆動信号が出力し、スイッチング素子５ａが
オンし、他方のドライブ回路２７からは駆動信号が出力
されず、スイッチング素子５ｂがオフしているときは、
図３（ａ）に示すようにドライブ回路２６から出力する
電流が大きく、ドライブ回路２６の直流電源は図３
（ｂ）に示すように低くなり、一方図３（ｃ）に示すよ
うにドライブ回路２７から出力する電流が小さいため、
ドライブ回路２７の直流電源は図３（ｄ）に示すように
高くなっている。このため、抵抗２８、２９及び３０，
３１により検出される電圧は、抵抗２８，２９の接続点
の電圧の方が抵抗３０，３１の接続点の電圧の方より低
く、それぞれ基準信号３３，３４と接続され、その誤差
が増幅された誤差増幅器３５，３６の出力は誤差増幅器
３５の出力電圧が誤差増幅器３６の出力電圧より高くな
っている。そして、ホトカプラの発光素子４１に流れる
電流が小さくなり、発光素子４３に流れる電流が大きく
なる。この発光素子４１、４３に流れる電流の違いによ
って、ホトカプラの受光素子４２の出力電圧は高くな
り、受光素子４４の電圧は低くなろうとするが、受光素
子４２，４４は直列接続されているため、出力電圧は高
くなり、制御スイッチング用ドライブ回路３８を介し
て、ドライブ回路２６，２７に印加する電圧を高めよう
とする。すなわち、低い電圧側を高くする動作をし、ド
ライブ回路２６に印加する電圧を定電圧制御する。
【００１４】上記実施例では、３相のブリッジインバー
タについて説明したが、単相のフルルブリッジインバー
タ又はハーフブリッジインバータにも適用できる。
タについて説明したが、単相のフルルブリッジインバー
タ又はハーフブリッジインバータにも適用できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、オンしているスイッチ
ング素子に駆動信号を入力するドライブ回路に印加する
直流電源を定電圧制御でき、スイッチング素子を安定に
オンオフさせることができ、さらにドライブ回路に従来
使用していたシリースレギュレータを用いることがなく
オフ時の直流電源の損失を低減することができる。
ング素子に駆動信号を入力するドライブ回路に印加する
直流電源を定電圧制御でき、スイッチング素子を安定に
オンオフさせることができ、さらにドライブ回路に従来
使用していたシリースレギュレータを用いることがなく
オフ時の直流電源の損失を低減することができる。
【図１】この発明のスイッチング素子のドライブ用電源
装置の１実施例のブロック結線図である。
装置の１実施例のブロック結線図である。
【図２】図１のスイッチング素子のドライブ用電源装置
が使用されるインバータのブロック結線図である。
が使用されるインバータのブロック結線図である。
【図３】図１の動作図のタイムチャートである。
【図４】従来のスイッチング素子のドライブ用電源装置
のブロック結線図である。
のブロック結線図である。
【図５】従来のスイッチング素子のドライブ用電源装置
のブロック結線図である。
のブロック結線図である。
４ インバータ ５，６，７ 直列回路 ５ａ，５ｂ スイッチング素子 ９ 駆動装置 ２１ 補助直流電源 ２２ 絶縁変圧器 ２３ 制御用スイッチング素子 ２４，２５ ダイオード ２８〜３１ 抵抗 ３３，３４ 基準信号 ３５，３６誤差増幅器 ３７ 信号入力端子 ３８ 制御スイッチング素子用ドライブ回路 ４１，４２，４３，４４ ホトカプラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 手島 聖治 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 7/42 - 7/98 H02M 1/00 - 3/44
Claims (1)
- 【請求項１】 直列接続されたスイッチング素子にそれ
ぞれ駆動信号を供給する２組のドライブ回路に絶縁さ
れ、かつ安定化された直流電圧を供給するスイッチング
素子のドライブ用電源装置において、２つの２次巻線を
有する絶縁変圧器と、上記絶縁変圧器の１次巻線に接続
され、オンオフスイッチングする制御用スイッチング素
子と、上記２組のドライブ回路に印加する電圧を検出す
る２組の電圧検出器と、検出された検出電圧と所定の基
準信号との誤差に基づいて増幅信号を出力する２組の誤
差増幅器と、この増幅された電圧を入力とし、出力側が
直列に接続され、上記制御用スイッチング素子を駆動す
る制御スイッチング素子用ドライブ回路に出力信号を出
力する２組のホトカプラを設けたことを特徴とするスイ
ッチング素子のドライブ用電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326210A JP2764528B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | スイッチング素子のドライブ用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326210A JP2764528B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | スイッチング素子のドライブ用電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154978A JPH07154978A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2764528B2 true JP2764528B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=18185233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5326210A Expired - Lifetime JP2764528B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | スイッチング素子のドライブ用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764528B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5326210A patent/JP2764528B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07154978A (ja) | 1995-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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