JP3226456B2 - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP3226456B2
JP3226456B2 JP05616896A JP5616896A JP3226456B2 JP 3226456 B2 JP3226456 B2 JP 3226456B2 JP 05616896 A JP05616896 A JP 05616896A JP 5616896 A JP5616896 A JP 5616896A JP 3226456 B2 JP3226456 B2 JP 3226456B2
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啓久 藤田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はインバータ装置に
関し、特に、直流電源よりAC100Vを取出すための
車載用DC−ACインバータにおいて、モータや電球な
どの突入電流の大きな負荷を駆動したとき、電流リミッ
タが動作するようなインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車載用インバータにおいて、出力電流と
しては起動時に大きな電流が流れても起動後の定常動作
で定格電流内であれば負荷が動作できることが望まし
い。しかし、実際には、たとえばインバータの定格電流
が5Aとされていても、負荷の突入電流が40Aであれ
ば、定常時4Aでも起動できない傾向にある。通常は、
この起動電流をカバーするために、過電流保護回路の電
流リミッタの設定を定格電流の何倍かに設定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インバータ装置において、初期起動の回路ストレスを考
えると、電流リミッタの決定をむやみに大きくすること
ができない。電流リミッタの設定を大きくするには、回
路容量を必然的に大きくする必要があり、コスト高,大
型化を招いてしまうという欠点があった。
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、起
動時の起動電流が大きい負荷に対して、過電流保護回路
が動作する前に出力電圧を低下させ、その後所定の電圧
に立上げることにより、通常起動時の起動電流より小さ
い電流で初期起動できるようなインバータ装置を提供す
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、出力電圧を
PWM制御するインバータ装置であって、パルス信号を
発生する発振回路と、発振回路から出力されるパルス信
号に応じて極性の異なるパルス信号を発生する2相波形
発生回路と、2相波形発生回路から出力される極性の異
なるパルス信号に応じてスイッチングし、交流電圧を発
生するスイッチング回路と、スイッチング回路に接続さ
れ、予め定める第1の値の突入電流に応じた電圧を検出
したことに応じて、第1の時間の間検出信号を出力する
第1の電圧検出回路と、スイッチング回路に接続され、
第1の値の突入電流よりも大きな第2の値の突入電流に
応じた電圧を検出したことに応じて、第1の時間よりも
長い第2の時間経過後に検出信号を出力する第2の電圧
検出回路と、第1の電圧検出回路から出力された検出信
号に応じて、発振回路から出力されるパルス信号の幅を
狭くしてスイッチング回路から出力される交流電圧を低
下させ、第1の時間をかけて徐々にパルス信号の幅を広
くさせる緩衝回路と、第2の電圧検出回路から出力され
た検出信号に応じて、発振回路によるパルス信号の発生
を停止させる過電流保護回路を備えて構成される。
【0006】
【0007】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の実施の形態を示
す回路図である。
【0008】図1において、発振回路1はたとえばパル
ス発生用ICの555シリーズが用いられる。この発振
回路1は発振することによて方形波のパルス信号を発生
し、2相波形発生回路2に与える。2相波形発生回路2
は互いに極性の異なる方形波のパルス信号を発生する。
一方の極性のパルス信号はFET3のゲートに与えられ
るともに、インバータ7で反転されてFET5のゲート
に与えられる。他方の極性のパルス信号はFET4のゲ
ートに与えられるとともに、インバータ8で反転されて
FET6のゲートに与えられる。FET3,4のドレイ
ンには直流電圧が与えられる。FET3〜6はブリッジ
回路を構成していて、極性の異なるパルス信号に応じ
て、FET3と6およびFET4と5が交互に導通し、
AC100Vを出力する。FET5,6のソースは抵抗
9を介して接地され、負荷に流れる電流に応じて、抵抗
9の両端に電圧が発生し、この電圧が緩衝回路10と過
電流保護回路11に与えられる。
【0009】緩衝回路10では、抵抗とコンデンサとか
らなる時定数回路101を介して、抵抗9の両端電圧が
コンパレータ102の比較入力端に与えられる。時定数
回路101は緩衝回路10の働く応答速度を決めるため
のものであって、入力電圧をたとえば0.1sec遅延
させる。コンパレータ102は予め定める基準電圧と比
較入力とを比較し、比較入力が基準電圧を越えたとき、
「H」レベル信号を出力する。ここで、基準電圧はたと
えば負荷に20Aの電流が流れたとき、抵抗9の両端に
生じる電圧の値に選ばれる。
【0010】コンパレータ102の出力の「H」レベル
信号は、ダイオード103のアノードに与えられ、ダイ
オード103のカソードと接地間にはコンデンサ104
と抵抗105とが接続される。そして、コンパレータ1
02が「H」レベル信号を出力したとき、その信号がダ
イオード103を介してコンデンサ104を充電する。
コンデンサ104と抵抗105は緩衝回路10が動作し
ている時間を決めるために設けられており、たとえば
0.5secとなるように時定数が定められる。コンデ
ンサ104に充電された電圧はコンパレータ106の比
較入力端に与えられ、予め定める基準電圧と比較され
る。コンパレータ106は比較入力が基準電圧よりも高
くなると、「H」レベル信号をトランジスタ107のベ
ースに与える。トランジスタ107のコレクタは、コン
デンサ108と抵抗109の時定数回路を介して発振回
路1のCVB端子に接続される。コンデンサ108と抵
抗109は緩衝回路10によって突入電流を検出して、
一定時間出力電圧を低下させた後、AC100Vに徐々
に戻すための時間を設定する。発振回路1のCVB端子
は、緩衝回路10によって突入電流が検出されたとき、
出力電圧を低下させるために、発生されるパルス信号の
パルス幅を小さくする。
【0011】過電流保護回路11では、コンデンサと抵
抗とからなる時定数回路111を介して、抵抗9の両端
電圧がコンパレータ112の比較入力端に与えられる。
時定数回路111は過電流保護回路11の働く応答速度
を決めるためのものであるが、緩衝回路10を早く働か
せる必要があるため、時定数回路101の時定数よりも
大きく選ばれている。コンパレータ112は予め定める
基準電圧と比較入力とを比較し、比較入力が基準電圧を
越えたとき、「H」レベル信号を出力する。ここで、基
準電圧はたとえば負荷に30Aの電流が流れたとき、抵
抗9の両端に生じる電圧の値に選ばれる。コンパレータ
112の出力の「H」レベル信号はダイオード113の
アノードに与えられ、ダイオード113のカソードと接
地間にはコンデンサ114と抵抗115とが並列接続さ
れる。ダイオード113とコンデンサ114,抵抗11
5は、過電流保護回路11が過電流を検出したとき、そ
の検出状態を一定時間ホールドするためのものである。
このホールドされた電圧はコンパレータ116の比較入
力端に与えられ、予め定める基準電圧と比較されて、そ
の出力がトランジスタ117のベースに与えられる。こ
のホールド電圧は、AC出力を連続して短絡した場合、
トランジスタが破壊しないように出力のオンオフの時間
差を作るものである。トランジスタ117のコレクタは
発振回路1のRES端子に与えられる。発振回路1のR
ES端子は過電流保護回路11が過電流を検出したと
き、発振回路1をリセットして発振出力を停止させるた
めのものである。
【0012】図2は図1に示したインバータ装置におけ
る起動時の電圧波形を示す図であり、図3は起動後の電
圧波形を示す図である。
【0013】次に、図2および図3を参照して、図1に
示したインバータ装置の具体的な動作について説明す
る。電源を投入すると、発振回路1が発振動作を開始
し、パルス信号を2相波形発生回路2に与える。2相波
形発生回路2はそのパルス信号に基づいて、極性の異な
る矩形波信号を発生する。FET3〜6はその矩形波信
号に基づいてスイッチングし、AC100Vを出力す
る。このAC100Vは負荷(図示せず)に与えられ、
このときに突入電流が流れる。そして、その突入電流に
応じた電圧が抵抗9の両端に発生する。
【0014】この電圧は緩衝回路10の時定数回路10
1を介してコンパレータ102の比較入力端に与えられ
るとともに、過電流保護回路11の時定数回路111を
介してコンパレータ112の比較入力端に与えられる。
突入電流が小さいときには、抵抗9の両端に生じる電圧
も小さいため、コンパレータ102,112はそれぞれ
基準電圧よりも小さいものと判別し、緩衝回路10およ
び過電流保護回路11が動作せず、AC100Vが継続
して出力される。しかし、突入電流が設定電流を越える
と、コンパレータ102の比較入力が基準電圧よりも高
くなるので、コンパレータ102は「H」レベル信号を
出力し、ダイオード103を介してコンデンサ104を
充電する。この充電電圧はコンパレータ106によって
基準電圧と比較され、比較入力が基準電圧を越えると
「H」レベル信号が出力され、トランジスタ107が導
通する。これにより抵抗109によって設定された電圧
でCVBが制御され、パルス幅が小さくなる。その後、
抵抗109とコンデンサ108の時定数によって設定さ
れた時間、たとえば0.5秒をかけて所定のAC100
Vに戻る。このように、パルス幅を狭くすることによっ
て、FET3〜6でスイッチングされる交流電圧の幅が
図2に示すように狭くなるので、その実効値がたとえば
60Vに低下する。その結果、AC100Vに対する突
入電流ではなく、設定した低い電圧での負荷となるた
め、突入電流も小さいものとなる。
【0015】この電圧の低下は、コンデンサ104と抵
抗105の時定数で決まる時間、たとえば0.5sec
だけ続く。そして、0.5sec経過しても起動負荷が
大きいときには、再度緩衝回路10が働くために、コン
デンサ104に充電された電荷が放電されず、継続して
緩衝回路10が動作し、出力される交流電圧は低下した
ままとなる。もし、0.5sec経過後に緩衝回路10
が動作しない程度まで負荷電流が下がれば、コンパレー
タ106は比較入力が基準電圧よりも低くなったことを
判別し、その出力を「L」レベルにする。その結果、ト
ランジスタ107が非導通となり、コンデンサ108と
抵抗109の時定数で決まる時間経過後にCVB端子が
「H」レベルになり、発振回路1から出力されるパルス
信号のパルス幅が広くなり、FET3〜6のスイッチン
グにより生じる交流電圧が図3に示すように幅が広くな
り、その実効値が100Vになる。
【0016】もし、たとえば突入電流が40A以上にな
ると、コンパレータ112は比較入力が基準電圧よりも
大きくなったことを検出し、「H」レベル信号によりコ
ンデンサ114を充電して、保護動作をホールドさせ
る。コンデンサ114の充電電圧はコンパレータ116
によって基準電圧と比較され、その出力が「H」レベル
になるとトランジスタ117が導通し、発振回路1のR
EC端子が「L」レベルになって、発振回路1が発振動
作を停止する。その結果、FET3〜6のスイッチング
動作が停止し、AC100Vの出力が停止される。
【0017】上述のごとく、突入電流がたとえば35A
以上であれば、緩衝回路10によって発振回路1から出
力されるパルス信号のパルス幅を狭くし、出力される交
流電圧を低下させて、突入電流を小さくし、パルス幅を
狭くしてもさらに突入電流がたとえば40A以上の起動
負荷であれば、過電流保護回路11によって発振回路1
の発振動作を停止させるようにしたので、過電流保護回
路11が動作するレベルの突入電流が流れたときには、
交流電圧を低下させて突入電流を抑えることができる。
【0018】なお、緩衝動作における交流電圧の設定や
動作時間は抵抗定数のみによって決定できるため、負荷
に応じて簡単に変更することができる。また、その切換
えはスイッチによって行なうようにしてもよい。
【0019】また、上述の例は、AC100V,車載用
インバータに限ることなく、その他のインバータ装置,
電源装置などにも適用することができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、起動
時の起動電流が大きい負荷に対して過電流保護回路が動
作する前に緩衝回路によってパルス信号の幅を狭くして
スイッチング回路から出力される交流電圧電圧を低下さ
せ、その後一定の時間をかけて徐々に交流電圧を立ち上
げ、起動電流がそれよりも大きい場合は過電流保護回路
によって出力電圧を低下させることができるため、起動
時の起動電流が大きい負荷に対して起動電流より小さい
電流で初期起動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を示す回路図である。
【図2】起動時の電圧波形を示す図である。
【図3】起動後の電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
1 発振回路 2 2相波形発生回路 3〜6 FET 7,8 インバータ 10 緩衝回路 11 過電流保護回路 101,111 時定数回路 102,106,112,116 コンパレータ 103,113 ダイオード 104,108,114 コンデンサ 105,109,115 抵抗 107,117 トランジスタ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02H 3/08 H02H 9/02 H02M 7/5387

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力電圧をPWM制御するインバータ装
    置であって、 パルス信号を発生する発振回路、 前記発振回路から出力されるパルス信号に応じて、極性
    の異なるパルス信号を発生する2相波形発生回路、 前記2相波形発生回路から出力される極性の異なるパル
    ス信号に応じてスイッチングし、交流電圧を発生するス
    イッチング回路、 前記スイッチング回路に接続され、予め定める第1の値
    突入電流に応じた電圧を検出したことに応じて、第1
    の時間の間検出信号を出力する第1の電圧検出回路、前記スイッチング回路に接続され、前記第1の値の電流
    よりも大きな第2の値の突入電流に応じた電圧を検出し
    たことに応じて、前記第1の時間よりも長い第2の時間
    経過後に検出信号を出力する第2の電圧検出回路、 前記第1の電圧検出回路から出力された検出信号に応じ
    て、 前記発振回路から出力されるパルス信号の幅を狭く
    して前記スイッチング回路から出力される交流電圧を低
    下させ、前記第1の時間をかけて徐々に前記パルス信号
    の幅を広くさせる緩衝回路、および前記第2の電圧検出
    回路から出力された検出信号に応じて、前記発振回路に
    よるパルス信号の発生を停止させる過電流保護回路を備
    えた、インバータ装置。
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