KR0125798B1 - Drive control apparatus for an air-conditioner - Google Patents

Drive control apparatus for an air-conditioner

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노리아끼 아라까와
마꼬또 이시이
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가나이 쯔또무
가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼
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Abstract

공기조화기의 압추기용 전동기를 제어하는 구동제어장치로써, 고속의 인버터를 구동할수 있고, 소형의 압축기 및 저렴한 공기조화기를 구동하는 고출력 전동기를 제어할 수 있도록, 공기조화기의 압축기를 구동하는 전동기를 제어하는 구동제어장치가 마련되어 있고, 이 구동제어장치는 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류회로, 여러개의 파워 반도체소자의 조합을 포함하고, 반도체소자의 조합에 공급된 구동신호에 따라서 정류회로에서의 직류전압을 제어하여 전동기에 공급되는 교류구동전류를 발생하는 인버터, 구동신호를 인버터에 대해서 발생하는 제어회로를 가지며, 상기 제어회로 및 정류회로는 유전체 분리구조를 갖는 모놀리딕 집적회로에 의해 전체 또는 부분적으로 형성되고 상기 모놀리딕 집적회로와 인버터는 모듈화되어 공통의 기판에 탑재된다.As a drive control device for controlling the pressurizer motor of an air conditioner, a motor for driving a compressor of an air conditioner so that a high speed inverter can be driven and a high output motor for driving a compact compressor and an inexpensive air conditioner can be controlled. A drive control device for controlling the power supply is provided, and the drive control device includes a rectification circuit for converting an AC voltage into a DC voltage and a combination of a plurality of power semiconductor elements, the rectification circuit in accordance with a drive signal supplied to the combination of semiconductor elements. Has an inverter for generating an AC driving current supplied to the motor by controlling a DC voltage in the motor, and a control circuit for generating a drive signal for the inverter, wherein the control circuit and the rectifier circuit are formed by a monolithic integrated circuit having a dielectric isolation structure. Formed in whole or in part and the monolithic integrated circuit and the inverter are modularized to It is mounted on the substrate.

이러한 구동제어장치를 이용하는 것에 의해, 베이스 드라미브회로가 소형이고, 고내압이며, 포토 커플러가 불필요하게 되어 모놀리딕 집적회로와 파워 반도체소자가 점유하는 공간이 작게 도어 구동제어장치 자체를 소형으로 할 수 있다.By using such a drive control device, the base drive circuit is small, high withstand voltage, and the photo coupler is unnecessary, so that the space occupied by the monolithic integrated circuit and the power semiconductor element can be made small. Can be.

Description

공기조화기의 구동제어장치Drive controller of air conditioner

제 1도는 공기조화기의 압축기를 제어하는 구동제어장치를 도시한 블럭도.1 is a block diagram showing a drive control device for controlling a compressor of an air conditioner.

제 2도는 통상의 베이스 드라이브회로의 예를 도시한 회로도.2 is a circuit diagram showing an example of a normal base drive circuit.

제 3도는 구동제어장치의 구성요소의 배열을 도시한 도면.3 shows an arrangement of components of a drive control device.

제 4도는 구동제어장치의 회로구성을 도시한 블럭도.4 is a block diagram showing a circuit configuration of a drive control device.

제 5도 A는 본 발명에서 사용할 수 있는 유전체 분리구조를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing a dielectric separation structure that can be used in the present invention.

제 5도 B는 본 발명에서 사용할 수 있는 모놀리딕 집적회로의 회로구성을 도시한 블럭도.5 is a block diagram showing a circuit configuration of a monolithic integrated circuit that can be used in the present invention.

제 6도는 본 발명에 따른 구동제어장치의 구성요소의 배열을 도시한 사시도.6 is a perspective view showing the arrangement of the components of the drive control apparatus according to the present invention.

제 7도는 본 발명에 따른 구동제어장치의 회로구조를 도시한 블럭도.7 is a block diagram showing the circuit structure of the drive control apparatus according to the present invention.

제 8도는 본 발명에 따른 유전체 분리구조를 도시한 단면도.8 is a cross-sectional view showing a dielectric separation structure according to the present invention.

제 9도는 구동제어장치를 수납하고 상기 압축기에 고정된 금속케이스와 압축기를 도시한 도면.9 shows a metal case and a compressor accommodating a drive control device and fixed to the compressor.

제 10도는 금속케이스와 압축기사이의 접속관계를 도시한 상세도.10 is a detailed view showing a connection relationship between a metal case and a compressor.

본 발명은 공기조화기의 압축기용 전동기를 제어하는 구동제어장치에 관한 것으로, 특히 구동제어장치를 구성하는 새로운 회로구성에 관한 것이다.The present invention relates to a drive control device for controlling an electric motor for a compressor of an air conditioner, and more particularly to a new circuit configuration constituting the drive control device.

가정이나 사무실에서 사용하는 종래의 공기조화기의 전동기는 조화기가 사용되는 영역에서의 상용전원의 주파수에 따른 일정한 회전속도를 가지므로, 냉각/가열능력이 항상 일정하다. 따라서, 냉각/가열능력을 직접적으로 조정할수가 없으므로, 압축기를 ON, OFF로, 또는 간헐적으로 동작하도록 제어하며 룸 온도를 조정하고 있다. 이것에 의해, 공기조화기의 효율이 낮게된다. 또한, 냉각/가열동작의 개시에서는 냉각/가열능력이 크지않다.Since a motor of a conventional air conditioner used in a home or office has a constant rotational speed according to the frequency of a commercial power source in an area where a conditioner is used, the cooling / heating capability is always constant. Therefore, since the cooling / heating ability cannot be directly adjusted, the room temperature is adjusted by controlling the compressor to operate ON, OFF or intermittently. As a result, the efficiency of the air conditioner is lowered. In addition, the cooling / heating capacity is not large at the start of the cooling / heating operation.

최근에는 전동기의 회전속도(주파수)와 전동기로의 전압을 변화시켜서 제어할 수 있도록 하기 위해, 반도체 스위칭소자를 포함하는 인버터회로를 전동기의 제어에 사용하고 있으며, 이 인버터는 공기조화기에도 이용되고 있다. 공기조화기의 전동기의 제어를 위해 인버터회로를 사용하면, 압축기의 회전속도를 제어하는 것이 가능하게 되므로, 냉각/가열능력을 변화시킬 수 있다. 이것에 의해 저소비 전력화 및 더욱 안정된 냉각/가열효과를 얻을 수 있다.Recently, an inverter circuit including a semiconductor switching element is used for controlling the motor so that the rotation speed (frequency) of the motor and the voltage to the motor can be controlled, and this inverter is also used for an air conditioner. . When the inverter circuit is used for controlling the electric motor of the air conditioner, it is possible to control the rotational speed of the compressor, so that the cooling / heating capacity can be changed. As a result, lower power consumption and more stable cooling / heating effects can be obtained.

제 1도는 공기조화기의 인버터가 내장된 구동제어회로의 구성을 도시한 것이다. 제 1도에서는 압축기 구동용 전력변환부(1), 압축기용 전동기(2), 압축기(3), 신호제어부(4), 인버터(5), 정류회로(6), 베이스 드라이브회로(7), 마이크로 컴퓨터(8), 센서(9), 상용전원(10), 역율개선용 리액터(11), 역율 개선용 커패시터(12), 전류검출용 저항(13), 평활 콘덴서(14), 다이오드(15)~(18), 순환 다이오드(19)~(24), 파워 트랜지스터(25)~(30), 압축기(3)의 온도검출기(31), 마이크로컴퓨터 제어회로(32) 및 직류전압원(40)이 도시되어 있다.1 shows the configuration of a drive control circuit incorporating an inverter of an air conditioner. In FIG. 1, the compressor driving power converter 1, the compressor motor 2, the compressor 3, the signal controller 4, the inverter 5, the rectifier circuit 6, the base drive circuit 7, Microcomputer (8), sensor (9), commercial power supply (10), power factor correction reactor (11), power factor correction capacitor (12), current detection resistor (13), smoothing capacitor (14), diode (15) ), (18), circulating diodes (19)-(24), power transistors (25)-(30), temperature detectors (31) of compressor (3), microcomputer control circuits (32), and direct current voltage sources (40). Is shown.

제 1도에 도시한 바와같이, 공기조화기의 인버터가 내장된 구동제어장치는 인버터를 포함하지 않는 종래의 구동제어장치보다 많은 회로수와 여러종래의 구성요소를 가지므로, 회로의 구조가 종래의 것보다 더욱 복잡하게 된다. 가정용 및 사무용의 공기조화기는 가능한 한 소형인 것이 바람직하지만, 인버터가 내장된 공기조화기는 불가피하게 대형으로 된다.As shown in FIG. 1, the drive control device incorporating the inverter of the air conditioner has a larger number of circuits and various components than the conventional drive control device which does not include an inverter. More complicated than that. The air conditioners for home and office use are preferably as small as possible, but the air conditioners incorporating inverters are inevitably large.

제 1도의 구동제어장치에 대해서 다음에 더욱 상세하게 설명한다.The drive control device of FIG. 1 will be described in more detail next.

제 1도에서, 압축기 구동용 전력변환부(1)은 리액터(11)과 커패시터(12)로 형성된 필터, 다이오드(15)~(18)로 형성된 정류회로(6), 평활콘덴서(14), 저항(13), 인버터(5) 및 베이스 드라이브회로(7)로 이루어져 있다. 상용 교류전원(10)에서의 교류전압은 리액터(11)과 커패시터(12)로 형성된 LC 필터를 거쳐서 정류회로(6)과 평활콘덴서(14)에 공급되어 직류전압으로 정류되어 평활된다. 이 직류전압은 인버터(5)에 인가된다.In FIG. 1, the compressor driving power converter 1 includes a filter formed of the reactor 11 and the capacitor 12, a rectifier circuit 6 formed of the diodes 15 to 18, a smoothing capacitor 14, It consists of a resistor 13, an inverter 5 and a base drive circuit 7. The AC voltage in the commercial AC power supply 10 is supplied to the rectifier circuit 6 and the smoothing capacitor 14 through an LC filter formed of the reactor 11 and the capacitor 12, rectified to a DC voltage, and smoothed. This DC voltage is applied to the inverter 5.

한편, 마이크로컴퓨터(8)은 마이크로컴퓨터 제어회로(32)에 의해서 제어되어 온도검출기(31)에 의해 검출 된 압축기의 온도 및 센서(9)에 의해 검출된 순환온도에 따라서 회전제어신호(PWM)신호를 발생한다. 베이스 드라이브회로(7)은 이 제어신호에 의해서 제어되어 인버터(5)의 파워 트랜지스터(25)~(30)을 구동한다. 인버터(5)는 그후 제어신호로 제어되어 직류전압을 3상 구동전류로 변환하고, 이것을 전동기(2)에 공급한다. 또, 마이크로컴퓨터(8)은 저항(13)에 흐르는 전류에서 압축기(3)의 부하변동을 검출하고, 이 변동에 따라서 전동기(2)의 회전속도를 제어한다.On the other hand, the microcomputer 8 is controlled by the microcomputer control circuit 32 so that the rotation control signal PWM according to the temperature of the compressor detected by the temperature detector 31 and the circulation temperature detected by the sensor 9. Generate a signal. The base drive circuit 7 is controlled by this control signal to drive the power transistors 25 to 30 of the inverter 5. The inverter 5 is then controlled by a control signal to convert the DC voltage into a three-phase drive current, which is supplied to the motor 2. In addition, the microcomputer 8 detects a load change of the compressor 3 in the current flowing through the resistor 13, and controls the rotational speed of the electric motor 2 in accordance with this change.

인버터(5)가 큰 구동전류를 발생하기 위해서, 베이스 드라이브회로(7)은 마이크로컴퓨터(8)의 제어하에서 고전압으로 인버터(5)를 구동한다. 베이스 드라이브회로(7)은 설명의 편의상 제 1도에서 하나의 블랙으로 도시하고 있다. 특히, 베이스 드라이브회로는 구동신호를 도시한 바와같이 베이스 드라이브회로에서 파워 트랜지스터의 베이스에 공급하도록 각각의 파워 트랜지스터에 대해서 마련되어 있다. 인버터(5)의 하부전압 파워 트랜지스터(28),(29) 및 (30)은 직류전원(40)에서 직류전압이 공급되는 공통의 베이스 드라이브회로에 의해 구성된다. 인버터(5)의 상부암인 파워 트랜지스터(25),(26),(27)은 각각 직류전압(40)에서 직류전압이 공급되는 별개의 3개의 베이스 드라이브회로에 의해 구동된다.In order for the inverter 5 to generate a large drive current, the base drive circuit 7 drives the inverter 5 at a high voltage under the control of the microcomputer 8. The base drive circuit 7 is shown in one black in FIG. 1 for convenience of description. In particular, the base drive circuit is provided for each power transistor so that the drive signal is supplied to the base of the power transistor in the base drive circuit as shown. The lower voltage power transistors 28, 29 and 30 of the inverter 5 are constituted by a common base drive circuit to which a DC voltage is supplied from the DC power supply 40. The power transistors 25, 26, and 27, which are the upper arms of the inverter 5, are driven by three separate base drive circuits, each of which is supplied with a DC voltage from the DC voltage 40, respectively.

베이스 드라이브회로(7)은 고전압을 취급하는 부분을 갖는다. 이 때문에, 마이크로컴퓨터(8)은 이 고전압처리부분에서 전기적으로 분리되어야 한다. 일본국 실용신안 공보 소화 63-5436호에 따르면, 이 분리수단으로써 포토 커플러가 사용되고 있다. 또, 베이스 드라이브회로(7)에는 인버터(5)의 파워 트랜지스터(25)~(30)을 보호하기 위한 과전류 보호회로가 마련되어 있다.The base drive circuit 7 has a portion that handles a high voltage. For this reason, the microcomputer 8 must be electrically separated from this high voltage processing portion. According to Japanese Utility Model Publication No. 63-5436, a photo coupler is used as this separating means. The base drive circuit 7 is provided with an overcurrent protection circuit for protecting the power transistors 25 to 30 of the inverter 5.

제 2도는 제 1도에 도시한 베이스 드라이브회로(7)의 일예의 구동부분을 도시한 회로도이다. 이 예는 상기 일본국 실용신안 공보 소화 63-5436호에 개시되어 있으며, 인버터(5)의 파워 트랜지스터(25)에 대한 구동부분을 나타내는 예이다.FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a driving portion of the base drive circuit 7 shown in FIG. This example is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-5436, which is an example showing a drive portion of the power transistor 25 of the inverter 5.

제 2도에 있어서, 마이크로컴퓨터(8) (제1도)에서의 출력펄스신호(제어신호)는 입력단자(33), (34) 및 포토 커플러(35)를 거쳐서 펄스 증폭회로에 공급된다. 이 펄스 증폭회로는 포토 커플러(35)에 의해서 마이크로컴퓨터(8)에서 전기적으로 분리되어 있다. 포토 커플러(35)내의 포토 트랜지스터의 컬렉터는 내부직류전원(도시하지 않음)의 고전위측(제 2도의 6V측)에 접속된다. 포토 레지스터의 에미터는 직렬접속된 저항 R4, R5를 거쳐서 저전위측(접지)에 접속되어 있다. 저항 R4와 저항 R5 사이의 접속점은 NPN 트랜지스터 Tr1의 베이스에 접속되어 있다. 이 NPN 트랜지스터 Tr1의 컬렉터는 직렬접속된 저항 R6과 순방향의 다이오드 D1을 거쳐서 내부 직류전원의 고전위측에 접속된다. NPN 트랜지스터 Tr1의 에미터는 내부 직류전원의 저전위측에 접속되어 있다.In FIG. 2, the output pulse signal (control signal) in the microcomputer 8 (FIG. 1) is supplied to the pulse amplification circuit via the input terminals 33, 34 and the photo coupler 35. As shown in FIG. This pulse amplifier circuit is electrically isolated from the microcomputer 8 by the photo coupler 35. The collector of the photo transistor in the photo coupler 35 is connected to the high potential side (6V side in FIG. 2) of the internal DC power supply (not shown). The emitter of the photoresist is connected to the low potential side (ground) via resistors R4 and R5 connected in series. The connection point between the resistor R4 and the resistor R5 is connected to the base of the NPN transistor Tr1. The collector of the NPN transistor Tr1 is connected to the high potential side of the internal DC power supply via the resistor R6 connected in series and the diode D1 in the forward direction. The emitter of the NPN transistor Tr1 is connected to the low potential side of the internal DC power supply.

다이오드 D1과 트랜지스터 Tr1의 컬렉터의 접속점은 저항 R7을 거쳐서 제 1의 PNP 트랜지스터의 Tr2의 베이스에 접속되어 있다. 이 트랜지스터 Tr2의 베이스는 저항 R8을 거쳐서 내부 직류전원의 고전위측에 접속되어 있다. 또한, 이 트랜지스터 Tr2의 에미터는 내부 직류전원의 고전위측에 직접 접속되어 있고, 그의 컬렉터는 저항 R9를 거쳐서 파워 트랜지스터(25)의 베이스에 접속되어 있다.The connection point of the collector of the diode D1 and the transistor Tr1 is connected to the base of Tr2 of the first PNP transistor via the resistor R7. The base of the transistor Tr2 is connected to the high potential side of the internal DC power supply via the resistor R8. The emitter of this transistor Tr2 is directly connected to the high potential side of the internal DC power supply, and its collector is connected to the base of the power transistor 25 via the resistor R9.

다이오드 D1과 저항 R6 사이의 접속점은 다이오드 D4를 거쳐서 NPN 트랜지스터 Tr3의 베이스에 접속되어 있다. 이 트랜지스터 Tr3의 컬렉터는 저항 R10을 거쳐서 저항 R9 및 파워 트랜지스터(25)의 베이스에 접속되어 있다. 트랜지스터 Tr3의 에미터는 내부 직류 전원의 저전위측에 접속되어 있다. 또한, 이 트랜지스터 Tr3의 에미터와 베이스는 저항 R11을 거쳐서 접속되어 있다.The connection point between the diode D1 and the resistor R6 is connected to the base of the NPN transistor Tr3 via the diode D4. The collector of this transistor Tr3 is connected to the resistor R9 and the base of the power transistor 25 via the resistor R10. The emitter of the transistor Tr3 is connected to the low potential side of the internal DC power supply. The emitter and base of the transistor Tr3 are connected via a resistor R11.

또한, 파워 트랜지스터(25)의 에미터는 2개의 직렬접속된 순방향 다이오드 D2, D3과 커패시터 C의 병렬회로를 거쳐서 내부 직류전원의 저전위측에 접속되어 있다.The emitter of the power transistor 25 is connected to the low potential side of the internal DC power supply via a parallel circuit of two series-connected forward diodes D2 and D3 and a capacitor C.

마이크로컴퓨터(8)에서의 출력펄스신호가 입력단자(33),(34)를 거쳐서 상술한 구동부분에 공급되면, 포토 커플러(35)는 온하고, 저항 R4를 거쳐서 트랜지스터 Tr1의 베이스에 베이스전류가 흘러서 트랜지스터 Tr1이 온으로 된다. 이것에 의해 저항 R6을 거쳐서 전류가 흘러서 트랜지스터 Tr2의 베이스의 전위가 저감되므로 이 트랜지스터 Tr2는 온으로 된다. 따라서, 트랜지스터 Tr2 및 저항 R9를 거쳐서 파워 트랜지스터(25)의 베이스에 베이스 순전류 IB1이 흘러서 파워 트랜지스터(25)가 온으로 된다. 파워 트랜지스터(25)가 도통될대, 이 파워 트랜지스터(25)의 에미터를 거쳐서 커패시터 C에 전류가 흘러 들어가고, 2개의 직렬접속 된 다이오드 D2,D3의 전압강하에 대응하는 전압이 충전된다.When the output pulse signal from the microcomputer 8 is supplied to the above-mentioned driving part via the input terminals 33 and 34, the photo coupler 35 is turned on and the base current is supplied to the base of the transistor Tr1 via the resistor R4. Flows to turn on the transistor Tr1. As a result, a current flows through the resistor R6 and the potential of the base of the transistor Tr2 is reduced, so that the transistor Tr2 is turned on. Therefore, the base forward current I B1 flows to the base of the power transistor 25 via the transistor Tr2 and the resistor R9, and the power transistor 25 is turned on. When the power transistor 25 is turned on, a current flows in the capacitor C through the emitter of the power transistor 25, and the voltage corresponding to the voltage drop of the two series-connected diodes D2 and D3 is charged.

또한, 커패시터 C의 충전속도를 빠르게 하기 위해서는 점선으로 나타낸 바와같이 커패시터 C와 파워 트랜지스터(25)의 에미터의 접속점 및 내부 직류전원의 고전위측에 저항 R0을 접속하면 좋다.In order to increase the charging speed of the capacitor C, a resistor R0 may be connected to the connection point of the emitter of the capacitor C and the power transistor 25 and the high potential side of the internal DC power supply as indicated by the dotted line.

트랜지스터 Tr2가 온상태일때, 트랜지스터 Tr3은 그의 베이스가 저전위이므로 오프로 된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(8)에서의 출력펄스신호가 포토 커플러(35)에 공급되지 않으면, 포토 커플러(35)는 오프로 되고, 이것에 따라서 트랜지스터 Tr1이 비도통으로 된다. 트랜지스터 Tr1이 오프로 되면, 트랜지스터 Tr2는 그의 베이스가 고전위이므로 오프되고, 파워 트랜지스터(25)의 베이스에는 베이스전류 IB1이 흐르지 않게 된다. 이것과 동시에 트랜지스터 Tr3은 그의 베이스가 고전위이므로 온으로 된다. 이때, 파워 트랜지스터(25)의 에미터는 커패시터 C의 충전전압에 의해 내부 직류전원의 저전위측보다 고전위로 된다. 이 때문에, 저항 R10을 거쳐서 파워 트랜지스터(25)의 베이스에서 트랜지스터 Tr3의 베이스에 역전류 IB2가 단시간동안 흐른다. 이 베이스 역전류 IB2는 커패시터 C의 축적전하 및 파워 트랜지스터(25)의 베이스와 에미터사이의 축적전하가 신속하게 방전되도록 작용하여 파워 트랜지스터(25)가 오프로 된다. 따라서, 파워 트랜지스터(25)는 고속이고 또한 확실하게 온, 오프할 수 있어 스위칭속도가 빠르게 된다.When transistor Tr2 is on, transistor Tr3 is turned off because its base is low potential. Therefore, when the output pulse signal from the microcomputer 8 is not supplied to the photo coupler 35, the photo coupler 35 is turned off and the transistor Tr1 is turned off accordingly. When the transistor Tr1 is turned off, the transistor Tr2 is turned off because its base is high potential, and the base current I B1 does not flow through the base of the power transistor 25. At the same time, the transistor Tr3 is turned on because its base is high potential. At this time, the emitter of the power transistor 25 becomes higher than the low potential side of the internal DC power supply by the charging voltage of the capacitor C. For this reason, the reverse current I B2 flows for a short time from the base of the power transistor 25 to the base of the transistor Tr3 via the resistor R10. The base reverse current I B2 acts so that the accumulated charge of the capacitor C and the accumulated charge between the base and the emitter of the power transistor 25 are quickly discharged, and the power transistor 25 is turned off. Therefore, the power transistor 25 can be turned on and off at high speed and surely, and the switching speed is high.

제 3도는 이상 설명한 구동제어장치의 구조를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing the structure of the drive control device described above.

제 3도에 있어서, 칩부품으로써의 파워 트랜지스터(25)~(30)은 모듈(36)에 탑재되어 있다. 또한, 베이스 드라이브회로(7)의 펄스 증폭회로(38)과 포토 커플러(35), 베이스 드라이브회로(7)에 내장된 내부 직류전원과 과전류 보호회로(39) 및 마이크로컴퓨터(8)이 회로기판(37)에 탑재되어 있다. 상술한 바와같이 종래의 구동제어장치는 회로기판상에 종래 개별부품으로서 탑재되는 반도체소자로 형성되어 있었다.In FIG. 3, the power transistors 25 to 30 as chip components are mounted in the module 36. As shown in FIG. In addition, a pulse amplifier circuit 38 and a photo coupler 35 of the base drive circuit 7, an internal DC power supply, an overcurrent protection circuit 39 and a microcomputer 8 built in the base drive circuit 7 are provided on a circuit board. It is mounted at 37. As described above, the conventional drive control device is formed of a semiconductor element which is conventionally mounted as a separate component on a circuit board.

제 4도는 제 3도에 도시한 바와같은 구조의 구동제어장치의 회로구성을 도시한 블럭도이다. 여기서, 내부 직류전원(40)은 각각의 파워 트랜지스터(25),(26),(27)에 직류전압을 발생하고, 파워 트랜지스터(28)~(30)에 공통의 직류전압을 발생한다.FIG. 4 is a block diagram showing the circuit configuration of the drive control apparatus having the structure shown in FIG. Here, the internal DC power supply 40 generates a DC voltage to each of the power transistors 25, 26, and 27, and generates a common DC voltage to the power transistors 28 to 30.

그러나, 일본국 평성 2년 3월 22일자 일본전파신문에서 발표된 바와같이, 100(V)의 사용교류전압을 정류, 평활해서 얻어지는 전압을 직류전원으로써 이용하고, 유전체분리 모놀리딕구조에 의해 전동기의 회전속도를 제어하는 3상 인버터(이하, 원칩 3상 인버터라 한다)가 개발되었다.However, as announced in the Japan Radio Newspaper of March 22, 2, Japan, the voltage obtained by rectifying and smoothing the used alternating voltage of 100 (V) is used as a DC power supply, and the motor is separated by a dielectric separation monolithic structure. A three-phase inverter (hereinafter referred to as a one-chip three-phase inverter) for controlling the rotational speed of the motor has been developed.

원칩 인버터에 관한 특허출원으로써는 일본국 특허공개공보 평성 3-226291(1991년 1월 31일 출원), 동3-270677(1990년 3월 20일 출원), 일본국 특허공개공보 소화 63-233431(1988년 9월 20일), USP. No. 4,890,009, USP. No. 4,841,427, USP. No. 5,008,586, USP. No. 5,058,721이 있다.Patent applications for one-chip inverters include Japanese Patent Publication No. 3-226291 (filed January 31, 1991), Japanese 3-270677 (filed March 20, 1990), and Japanese Patent Publication No. 63-233431 (September 20, 1988), USP. No. 4,890,009, USP. No. 4,841,427, USP. No. 5,008,586, USP. No. 5,058,721.

여기서, 유전체분리법에 대해서 간단하게 설명한다. 종래의 pn 접합을 사용한 분리기술에서는 전압을 증가해 가는 것에 의해 래치업 현상이 발생하여 통상적으로 100(V)이상에서는 신뢰성을 확보할 수 없었다. 따라서, 유전체분리기술에 의해서 소자사이의 절연이 양호하게 실행되면, 내압을 수 100(V) 확보할 수 있어 상용전원전압에서도 사용할 수 있다. 이 유전체분리기술을 사용한 원칩 3상 인버터의 소자구조는 제 5도 A에 도시한 바와같이 폴리실리콘(Poly-Si)을 베이스로 사용하고, 유전체분리수단에 의해, 또는 SiO2층에 의해서 고전압으로 구획된 각 상의 영역을 가지므로, 각 영역내에 1상분의 회로를 형성할 수 있다.Here, the dielectric separation method will be briefly described. In a conventional separation technique using a pn junction, a latch-up phenomenon occurs due to an increase in voltage, so that reliability cannot be secured above 100 (V). Therefore, if the isolation between the elements is satisfactorily performed by the dielectric separation technique, the breakdown voltage can be secured several hundred (V) and can be used even at a commercial power supply voltage. The element structure of the one-chip three-phase inverter using this dielectric separation technique is a polysilicon (Poly-Si) as a base, as shown in Figure 5 A, by a dielectric separation means, or by a SiO 2 layer at a high voltage Since it has the area | region of each phase divided, the circuit of one phase can be formed in each area | region.

제 5도 B는 이 원칩 3상 인버터의 각 소자의 레이아웃을 도시한 평면도이다. 이 모놀리딕 반도체집적회로 칩인버터는 주소자로써 스위칭동작하는 6개의 파워 트랜지스터(25)~(30), 파워 트랜지스터(25)~(30)의 컬렉터와 에미터사이에 각각 접속되어 파워 트랜지스터(25)~(30)을 턴 오프시키는 6개의 다이오드(19)~(24), 파워 트랜지스터(25)~(30)을 온, 오프시키기 위한 스위칭제어신호를 발생하는 논리회로(41), 스위칭 제어신호에 따라서 온,오프되는 파워 트랜지스터(25)~(30)을 구동하는 드라이브회로(7), 파워 트랜지스터에 흐르는 전류를 검출하여 과전류에 의한 집적회로 IC의 파괴를 방지하는 과전류 보호회로(39), 내부 직류전원(40)을 포함한다. 이 원칩 3상 인버터의 IC의 칫수는 길이가 4.3㎜이고, 폭이 5.8㎜이다.5B is a plan view showing the layout of each element of this one-chip three-phase inverter. The monolithic semiconductor integrated circuit chip inverter is connected between the collectors and emitters of the six power transistors 25 to 30 and the power transistors 25 to 30 that operate as switching addresses, respectively. 6 diodes 19 to 24 which turn off the ~ 30, logic circuit 41 to generate a switching control signal for turning on and off the power transistors 25 to 30, and a switching control signal. Drive circuit 7 for driving the power transistors 25 to 30 turned on and off according to the present invention, an overcurrent protection circuit 39 for detecting a current flowing through the power transistor and preventing destruction of the integrated circuit IC due to an overcurrent, An internal DC power supply 40 is included. The dimensions of the IC of this one-chip three-phase inverter are 4.3 mm in length and 5.8 mm in width.

원칩 3상 인버터의 파워 트랜지스터(25)~(30)으로써 횡형 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 개발하여 이용하고 있다. 이것에 의해 종래의 파워 MOSFET에 비해서 점유면적을 대폭적으로 저감할 수 있다. 또한, 순환 다이오드(19)~(24)에 대해서도 횡형 IGBT와 동일한 프로세스에 의해 제조할 수 있는 고속 다이오드를 개발해서 이용하고 있다. 이것에 의해, 역회복 전류를 대폭적으로 저감해서 역회복전류에 의한 파워 트랜지스터(25)~(30)의 스위칭손실을 대폭적으로 저감할 수 있다.As power transistors 25 to 30 of one-chip three-phase inverters, horizontal IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) have been developed and used. As a result, the occupied area can be significantly reduced as compared with the conventional power MOSFET. In addition, for the circulating diodes 19 to 24, a high-speed diode which can be manufactured by the same process as the horizontal IGBT has been developed and used. As a result, the reverse recovery current can be significantly reduced, and the switching loss of the power transistors 25 to 30 due to the reverse recovery current can be significantly reduced.

또한, 원칩 3상 인버터에 내부 직류전원(40)을 내장하므로, 파워소자로써의 파워 트랜지스터(25)~(30)을 구동하기 위한 외부전원만을 마련하여도 좋다. 또한, 과전류 보호회로(39)가 원칩 3상 인버터에 내장되므로, 부하단락 또는 다른 경우에 의해 발생하는 과대전류에 의한 IC 파괴를 방지할 수 있다. 또, 인버터 주파수를 가청 주파수보다도 높게 주파수 20kHz로 선택하여 전동기의 잡음을 저감할 수 있다.In addition, since the internal DC power supply 40 is incorporated in the one-chip three-phase inverter, only an external power supply for driving the power transistors 25 to 30 as a power element may be provided. In addition, since the overcurrent protection circuit 39 is incorporated in the one-chip three-phase inverter, it is possible to prevent the IC breakdown due to the overcurrent generated by the load short or other cases. The noise of the motor can be reduced by selecting the inverter frequency at a frequency of 20 kHz higher than the audible frequency.

그러나, 이상 설명한 종래의 구동제어장치는 제 3도에 도시한 바와 같이 모듈화한 인버터(36) 이외의 전기부품은 개별부품 및 반도체소자로써 회로기판상에 탑재되고, 내부 직류전원(40)은 서로 다른 4개의 직류전압, 즉 인버터의 상부암인 3개의 파워 트랜지스터 각각에 대한 직류전압과 하부암인 3개의 파워 트랜지스터에 대한 공통의 직류전압을 발생해야 하므로, 매우 대형으로 된다. 이러한 대형의 내부 직류전원이 회로기 판상에 탑재되므로, 회로기판(37)이 매우 대형으로 되어 그 점유면적이 확대되고 필연적으로 공기조화기가 대형으로 된다. 이러한 대형사이즈는 룸 에어콘에서 심각한 문제로 된다.However, in the conventional drive control apparatus described above, electrical components other than the inverter 36 modularized as shown in FIG. 3 are mounted on the circuit board as individual components and semiconductor elements, and the internal DC power supply 40 is mutually different. The other four DC voltages, i.e., the DC voltages for each of the three power transistors as the upper arm of the inverter and the common DC voltages for the three power transistors as the lower arm, must be generated, thus becoming very large. Since such a large internal DC power supply is mounted on the circuit board, the circuit board 37 becomes very large, the occupying area of which is enlarged, and inevitably the air conditioner becomes large. This large size is a serious problem in room air conditioners.

또한, 상기와 같이 종래의 구동제어장치는 포토 커플러(35)를 포함하고 있다. 이러한 구동제어장치의 인버터의 PWM 주파수는 현재 2~5kHz 정도이다. 이 포토 커플러(35)를 사용하는 것에 의해 스위칭속도가 비교적 늦더라도 인버터부의 파워 트랜지스터를 온시킬수가 있다. 그러나, 인버터의 PWM 주파수가 유전체 분리에 의해 원칩 3상 인버터와 같이 수 10kHz로 증가하면 고속으로 스위칭이 가능한 고가인 포토 커플러가 필요하게 된다.Further, as described above, the conventional drive control device includes a photo coupler 35. The inverter's PWM frequency is currently about 2 to 5 kHz. By using this photo coupler 35, the power transistor of the inverter section can be turned on even if the switching speed is relatively slow. However, if the PWM frequency of the inverter is increased to several 10 kHz as in the one-chip three-phase inverter by dielectric separation, an expensive photo coupler capable of switching at high speed is required.

또, 인버터의 각 파워 트랜지스터마다 사용되는 포토 커플러는 이들의 스위칭속도에 편차가 있으므로, 전동기를 충분히 평활하게 구동할수가 없다. 따라서, 예를들면 데드타임등을 크게 하지 않으면 안된다.Moreover, since the photocoupler used for each power transistor of an inverter varies in these switching speeds, an electric motor cannot be driven smoothly enough. Therefore, for example, dead time must be increased.

또한, 상기 원칩 3상 인버터의 최대 출력전류는 현재 1(A)정도이므로, 부하로써의 전동기의 출력용량도 최대 50(W)정도이다. 따라서, 이 인버터부는 룸의 공기조화기의 압축기와 같은 1500(W)의 출력을 생성하는 전동기가 요구되므로, 이러한 전동기를 구동시킬수는 없다.In addition, since the maximum output current of the one-chip three-phase inverter is currently about 1 (A), the output capacity of the motor as a load is also about 50 (W) at maximum. Therefore, the inverter unit is required to produce an output of 1500 (W), such as a compressor of an air conditioner in a room, and thus cannot drive such an electric motor.

본 발명의 목적은 고속의 인버터를 구동할 수 있고, 소형의 압축기 및 저렴한 공기조화기를 구동하는 고출력 전동기를 제어하는데 사용되는 구동제어장치를 제고하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a drive control apparatus which can drive a high speed inverter and is used to control a high output motor for driving a compact compressor and an inexpensive air conditioner.

본 발명에 의하면, 이러한 공기조화기의 압축기를 구동하는 모터를 제어하는 구동제어장치가 마련되어 있고, 이 구동제어장치는 교류전압을 직류전압으로 변화나는 정류회로, 여러개의 파워 반도체소자의 조합을 포함하고, 반도체소자의 조합에 공급된 구동신호에 따라서 정류회로에서의 직류전압을 제어하여 전동기에 공급되는 교류구동전류를 발생하는 인버터, 구동신호를 인버터에 대해서 발생하는 제어회로를 가지며, 상기 제어회로 및 정류회로는 유전체 분리구조를 갖는 모놀리딕 집적회로에 의해 전계 또는 부분적으로 형성되고, 상기 모놀리딕 집적회로와 인버터는 모듈화되어 공통의 기판상에 탑재된다.According to the present invention, there is provided a drive control device for controlling a motor for driving a compressor of such an air conditioner, the drive control device including a combination of a rectifying circuit that changes an AC voltage into a DC voltage and a plurality of power semiconductor elements. And an inverter for generating an AC driving current supplied to the motor by controlling the DC voltage in the rectifying circuit according to the driving signal supplied to the combination of semiconductor elements, and a control circuit for generating the driving signal for the inverter. And the rectifier circuit is formed in an electric field or partly by a monolithic integrated circuit having a dielectric isolation structure, and the monolithic integrated circuit and the inverter are modularized and mounted on a common substrate.

베이스 드라이브회로가 유전체 분리기술에 의해 모놀리딕형식으로 집적되므로, 베이스 드라이브회로를 소형이고, 고내압을 가지며, 더나아가서는 포토 커플러를 사용하는 것이 불필요하게 된다.Since the base drive circuit is integrated in a monolithic form by dielectric separation technology, the base drive circuit is compact, has high breakdown voltage, and furthermore, it is unnecessary to use a photo coupler.

또한, 모노리딕 집적회로와 인버터의 파워 반도체소자가 모듈로 형성되므로, 이들 모놀리딕 집적회로와 파워 반도체소자가 점유하는 공간이 작게 되어 구동제어장치 자체를 소형으로 할 수 있다.In addition, since the monolithic integrated circuit and the power semiconductor elements of the inverter are formed as modules, the space occupied by these monolithic integrated circuits and the power semiconductor elements is reduced, and the drive control device itself can be made small.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

제6도는 본 발명의 구동제어장치의 1실시예를 도시한 구성도이다. 제6도에 있어서, 원칩의 모놀리딕 집적회로(42)와 내부 직류전원(43)를 도시하고 있다. 제6도에서, 제3도에 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고 있다.6 is a configuration diagram showing one embodiment of the drive control apparatus of the present invention. 6, the monolithic monolithic integrated circuit 42 and the internal direct current power supply 43 are shown. In Fig. 6, parts corresponding to Fig. 3 are denoted by the same reference numerals.

이 실시예의 회로구성은 제1도에 도시한 것과 마찬가지이다. 제6도에 있어서, 모놀리딕 집적회로는(42)는 제1도에서의 과전류나 온도에서 파워 반도체소자를 보호하는 기능을 갖는(또는, 제4도에 도시한 과전류보호회로(39)를 갖는) 3상의 베이스 드라이브회로(7)과 인버터(5)의 상부암(또는, 파워 트랜지스터(25)~(27)의 직류구동전압 발생회로(44)를 그안에 내장하고 있다. 이 모놀리딕 집적회로(42)와 칩부품으로써의 파워 트랜지스터(25)~(30)은 동일한 모듈(36)상에 탑재된다. 직류전원(43)은 인버터(5)의 하부암(파워 트랜지스터(28)~(30))에 공통의 직류구동전압을 발생한다. 모놀리딕 집적회로(42)내의 베이스 드라이브회로(7)에 직류전압을 공급하는 직류전압발생회로(44)는 직류전원(43)에서의 직류전압에 따라서 직류전압을 발생하고, 베이스 드라이브회로(7)을 거쳐서 파워 트랜지스터(25),(26),(27)에 직류전압을 공급한다.The circuit configuration of this embodiment is the same as that shown in FIG. In FIG. 6, the monolithic integrated circuit 42 has a function of protecting the power semiconductor element from overcurrent or temperature in FIG. 1 (or has an overcurrent protection circuit 39 shown in FIG. 4). The three-phase base drive circuit 7 and the upper arm of the inverter 5 (or the DC drive voltage generation circuit 44 of the power transistors 25 to 27) are incorporated therein. 42 and the power transistors 25 to 30 as chip components are mounted on the same module 36. The direct current power source 43 is the lower arm of the inverter 5 (power transistors 28 to 30). The DC voltage generation circuit 44 for supplying the DC voltage to the base drive circuit 7 in the monolithic integrated circuit 42 is connected to the DC voltage at the DC power supply 43. Therefore, a DC voltage is generated, and the DC voltage is supplied to the power transistors 25, 26, and 27 through the base drive circuit 7.

또한, 제1도에 도시한 구동제어장치에 있어서는 정류회로(6), 인버터(5), 전류검출용 저항(1) 및 베이스 드라이브회로(7)을 모듈화할수가 있다. 역율 개선용 리액터(11) 및 커패시터(12), 평활콘덴서(14)는 대용량의 고에너지소자이므로, 모놀리딕 집적회로화가 곤란하다. 또, 일반적으로 마이크로컴퓨터(8)을 포함하는 신호제어부(4)도 용량이 작으면 모놀리딕화가 가능하다.In the drive control device shown in FIG. 1, the rectifier circuit 6, the inverter 5, the current detection resistor 1 and the base drive circuit 7 can be modularized. Since the power factor improving reactor 11, the capacitor 12, and the smoothing capacitor 14 are large-capacity, high-energy elements, it is difficult to form a monolithic integrated circuit. In general, the signal control unit 4 including the microcomputer 8 can also be monolithic if its capacity is small.

이 실시예에서, 베이스 드라이브회로(7)은 과전류와 온도에서 파워 트랜지스터(25)~(30)을 보호하는 과전류보호회로(39) 및 인버터(5)의 상부암인 파워 트랜지스터(25),(26),(27)에 직류전압을 발생하는 직류전압 발생회로(44)를 포함하는 모놀리딕 집적회로로써 형성된다. 물론, 상기 베이스 드라이브회로(7)이나 인버터(5)의 상부암의 직류구동전압 발생회로(44)이외의 부분도 모놀리딕 집적회로화하여도 좋다. 그러나, 공기조화기의 압축기용 전동기(2)와 같이 출력이 큰(예를들면, 인버터(5)의 전류가 3(A)를 초과하는) 전동기에 대해서는 그의 칩면적이 집적회로에 대해서 매우 크게 되어 비용상 바람직하지 않으므로 제품화가 곤란하게 된다.In this embodiment, the base drive circuit 7 includes an overcurrent protection circuit 39 that protects the power transistors 25 to 30 from overcurrent and temperature and a power transistor 25 that is the upper arm of the inverter 5, ( 26 and 27 are formed as a monolithic integrated circuit including a DC voltage generating circuit 44 for generating a DC voltage. Of course, the part other than the DC drive voltage generation circuit 44 of the base drive circuit 7 or the upper arm of the inverter 5 may also be monolithic integrated circuit. However, for an electric motor having a large output (for example, the current of the inverter 5 exceeds 3 (A)), such as the compressor motor 2 of the air conditioner, its chip area is very large for the integrated circuit. It becomes unfavorable in cost, and it becomes difficult to commercialize.

제7도는 이 실시예의 블럭도이다. 마이크로컴퓨터(8)에서의 출력펄스신호는 모놀리딕 집적회로(42)에 공급된다. 이 모놀리딕 집적회로(42)는 이 펄스신호에 따라서 파워 트랜지스터(28)~(30)에 공급되는 직류전압원(43)에서의 직류구동전압을 제어함과 동시에 이 직류구동전압에 따라서 파워 트랜지스터(25),(26),(27)에 서로 다른 직류구동전압을 발생한다.7 is a block diagram of this embodiment. The output pulse signal from the microcomputer 8 is supplied to the monolithic integrated circuit 42. The monolithic integrated circuit 42 controls the DC drive voltage in the DC voltage source 43 supplied to the power transistors 28 to 30 in accordance with the pulse signal, and at the same time the power transistor ( 25, 26 and 27 generate different DC driving voltages.

제8도는 제6도에 있어서의 모놀리딕 집적회로(42)의 유전체 분리기판을 도시한 단면도이다. 제8도에 있어서는 각각의 상부분이 다른 영역에 형성되어 있고, 제3도 및 제4도에 도시한 베이스 드라이브회로(7)의 과전류 보호회로(39) 및 펄스 증폭회로(38)과 서로 다른 3개의 직류구동전압을 인버터(5)의 상부암에 발생하는 직류전압발생회로(44)를 도시하고 있다. 이 유전체분리기술 또는 유전체 분리구조는 포토 커플러로써 역할한다. 따라서, 제2도에 도시한 바와같은 이러한 포토 커플러(35)는 생략할 수 있다.FIG. 8 is a cross-sectional view showing the dielectric separator of the monolithic integrated circuit 42 in FIG. In FIG. 8, the upper portions are formed in different regions, and different from the overcurrent protection circuit 39 and the pulse amplifier circuit 38 of the base drive circuit 7 shown in FIGS. 3 and 4. The DC voltage generating circuit 44 which shows three DC driving voltages to the upper arm of the inverter 5 is shown. This dielectric separation technique or dielectric separation structure serves as a photo coupler. Therefore, this photo coupler 35 as shown in FIG. 2 can be omitted.

이상과 같이 구성한 이 실시예와 먼저 설명한 종래기술사이의 비교에 대해서 제6도 및 제3도에 따라서 설명한다. 제6도에 도시한 실시예에서는 제3도의 종래기술에서 도시한 포토 커플러(35), 펄스 증폭회로(38) 및 과전류 보호회로(39)가 원칩 모놀리딕 집적회로로써 형성된다. 또한, 내부직류전원(43)이 인버터(5)의 하부암에 직류구동전압만을 발생해도 되므로, 제3도에 도시한 내부직류전원(40)에 비해서 현저하게 소형으로 되고, 이 분만큼 회로기판(37)을 현저하게 작게 할수가 있다. 따라서, 구동제어장치는 매우 소형화할 수 있다.The comparison between this embodiment configured as described above and the prior art described above will be described with reference to FIG. 6 and FIG. In the embodiment shown in FIG. 6, the photo coupler 35, the pulse amplifier circuit 38, and the overcurrent protection circuit 39 shown in the prior art of FIG. 3 are formed as a one-chip monolithic integrated circuit. In addition, since the internal DC power supply 43 may generate only a DC driving voltage to the lower arm of the inverter 5, the internal DC power supply 43 is significantly smaller than the internal DC power supply 40 shown in FIG. (37) can be made significantly smaller. Therefore, the drive control device can be miniaturized very much.

모놀리딕 집적회로(42)는 회로기판(37)상에 마련하여도 좋지만, 제6도에 도시한 바와같이 이 모놀리딕 집적회로(42)와 인버터부(5)를 모듈로써 형성하면 구동제어장치가 더욱 소형으로 된다.The monolithic integrated circuit 42 may be provided on the circuit board 37, but as shown in FIG. 6, when the monolithic integrated circuit 42 and the inverter unit 5 are formed as modules, the drive control device Becomes more compact.

제9도에 도시한 바와같이, 이상 설명한 구동제어장치(45)는 금속케이스(46)내에 수납되고, 밀폐단자핀(47)을 통해서 압축기(3)의 전동기(2)에 접속하도록 할수가 있다. 제10도는 이 접속수단을 확대해서 도시한 확대도이다. 일반적으로, 압축기(3) 내의 전동기(2)의 권선이 제1도에 도시한 바와같이 인버터(5)의 파워 트랜지스터(25)~(30)에 전기적으로 접속되어 있으므로, 압축기(3)의 선단에 밀폐단자핀(47)이 마련된다. 이것에 대해서, 금속케이스(46)측에는 밀페단자핀(47)이 플러그 접속된 소켓단자(56)을 마련해서 인버터(5)의 파워 트랜지스터(25)~(30)을 전동기(2)의 권선에 직접 접속할 수 있다.As shown in FIG. 9, the drive control apparatus 45 described above can be accommodated in the metal case 46 and connected to the electric motor 2 of the compressor 3 via the sealed terminal pin 47. As shown in FIG. . 10 is an enlarged view showing an enlarged view of this connecting means. In general, the winding of the electric motor 2 in the compressor 3 is electrically connected to the power transistors 25 to 30 of the inverter 5, as shown in FIG. The sealed terminal pin 47 is provided. On the other hand, on the metal case 46 side, a socket terminal 56 to which a hermetic terminal pin 47 is plugged is provided, and the power transistors 25 to 30 of the inverter 5 are connected to the windings of the electric motor 2. You can connect directly.

상용전원(10)(제1도)에 접속되는 전원코드(48)과 마이크로컴퓨터(8)(제1도)에 접속되는 신호선(49)는 외부접속선으로써 금속케이스(46)에서 도출되어 있다. 외부온도의 변화에 따라서 그의 회전속도를 변화시키도록 압축기용 전동기(2)를 제어하는 속도명령과 압축기의 전동기(2)를 기동시키는 시동명령이 신호선(49)를 거쳐서 구동제어장치(45)에 공급된다.The power cord 48 connected to the commercial power supply 10 (FIG. 1) and the signal line 49 connected to the microcomputer 8 (FIG. 1) are derived from the metal case 46 as an external connection line. . The speed command for controlling the compressor motor 2 to change its rotational speed in accordance with the change of the external temperature and the start command for starting the motor 2 of the compressor via the signal line 49 to the drive control device 45. Supplied.

인버터(5)의 파워 트랜지스터(25)~(30)은 BJT(Bipola Junction Transistor), MOSFET(Matal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 소자를 사용하여도 좋다.The power transistors 25 to 30 of the inverter 5 may use elements such as a BJT (Bipola Junction Transistor), a MOSFET (Matal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and the like.

또, 압축기(3)의 온도가 너무 상승하지 않도록 하기 위해서, 종래에서의 서미스터등의 검출소자를 압축기(3)에 탑재하여 온도를 검출하고 있지만, 제9도에 도시한 바와같이 열전달이 양호한 금속케이스(46)이 압축기(3)에 직접 접촉해서 급속케이스의 온도가 압축기(3)과 동일한 온도로 된다. 따라서, 제1도에 있어서의 압축기(3)의 온도검출기(31)이 열전달이 양호한 금속케이스에 수납되므로, 압축기(3)에서 서미스터 리이드선을 도출하는 일이 없는 금속케이스(46)내의 온도검출기(31)에 의해 압축기(3)의 온도를 검출할 수 있다. 또한, 서미스터가 금속케이스(46)에 의해 차폐되므로, 서미스터를 방사노이즈로부터 보호할수도 있다. 압축기(3)의 온도가 어느정도 상승한 경우, 예를들면 팬모터를 구동시켜 압축기(3)과 금속케이스(46)을 냉각하면 좋다.In order to prevent the temperature of the compressor 3 from increasing too much, a conventional detection element such as a thermistor is mounted on the compressor 3 to detect the temperature. However, as shown in FIG. The case 46 is in direct contact with the compressor 3 so that the temperature of the quick case is at the same temperature as the compressor 3. Therefore, since the temperature detector 31 of the compressor 3 in FIG. 1 is housed in a metal case with good heat transfer, the temperature detector in the metal case 46 in which the compressor 3 does not derive the thermistor lead wires. The temperature of the compressor 3 can be detected by (31). In addition, since the thermistor is shielded by the metal case 46, the thermistor can also be protected from radiation noise. When the temperature of the compressor 3 rises to some extent, for example, a fan motor may be driven to cool the compressor 3 and the metal case 46.

이 실시예에서의 유전체 분리구조는 산화막(SiO2)를 사용하고 있지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니고, 분리를 위해서 그 밖의 유전체물 또는 절연재료를 사용하여도 좋다.The dielectric isolation structure in this embodiment uses an oxide film (SiO 2 ), but the present invention is not limited to this embodiment, and other dielectric materials or insulating materials may be used for separation.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 과전류 및 과온도에서 파워소자를 보호하는 기능을 구비한 베이스 드라이브회로가 모놀리딕 집적회로로 형성되고, 또한 파워소자의 전원도 모놀리딕 집적회로에 내장되어 있으므로, 파워소자를 구동하기 위한 외부전원이 1개만 필요하게 되어 이러한 모놀리딕 집적회로와 파워소자가 1개의 모듈내에 탑재된다. 따라서, 회로기판상에 탑재되는 부품의 수를 삭감할 수 있으므로, 이 회로기판의 점유면적이 대폭적으로 축소되어 구동제어장치를 매우 소형화할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, since the base drive circuit having the function of protecting the power device from overcurrent and overtemperature is formed of a monolithic integrated circuit, and the power source of the power device is also incorporated into the monolithic integrated circuit, Since only one external power source is required to drive the power device, such a monolithic integrated circuit and the power device are mounted in one module. Therefore, the number of components mounted on the circuit board can be reduced, so that the occupied area of the circuit board is drastically reduced, and the drive control device can be made extremely small.

또, 이 회로기판상에 탑재되는 부품의 수가 삭감되므로, 이 회로기판상에서의 납땜 공정수도 삭감하여 회로기판상에 탑재된 회로의 신뢰성을 향상할 수 있다.In addition, since the number of components mounted on the circuit board is reduced, the number of soldering processes on the circuit board is also reduced, so that the reliability of the circuit mounted on the circuit board can be improved.

또한, 인버터의 캐리어 주파수가 가청 주파수보다도 높은 경우에 있어서도 종래에 필요로된 고가인 포토 커플러가 본 발명에서는 불필요하게 되어 저 코스트화가 도모된다.Moreover, even when the carrier frequency of an inverter is higher than an audible frequency, the expensive photo coupler conventionally required is unnecessary in this invention, and low cost is attained.

또, 베이스 드라이브회로가 원칩상에 구성되므로, 각 상의 스위칭속도가 동일하고, 이것에 의해 데드타임도 종래의 포토 커플러를 사용한 경우의 3㎲에 비해서 1.5㎲로 매우 짧게 설계할 수 있다.In addition, since the base drive circuit is formed on a single chip, the switching speeds of the respective phases are the same, so that the dead time can be designed to be very short at 1.5 ms compared with 3 ms when using a conventional photo coupler.

Claims (7)

공기조화기의 압축기를 구동하는 전동기를 제어하는 구동제어장치에 있어서, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류회로, 반도체소자를 제어하는 여러개의 파워 조합을 포함하고, 상기 반도체소자의 상기 조합에 공급된 구동신호에 따라서 정류회로에서의 상기 직류전압을 제어하여 상기 전동기에 교류구동전류를 발생시키는 인버터, 상기 인버터에 상기 구동신호를 발생시키는 드라이브회로를 포함하고, 상기 드라이브회로는 유전체 분리구조로 둘러싸인 모놀리딕 집적회로로서 형성되고, 상기 모놀리딕 집적회로, 상기 인버터 및 상기 정류회로의 모듈의 공통 기판상에 탑재되는 구동제어장치.A drive control apparatus for controlling an electric motor for driving a compressor of an air conditioner, the drive control apparatus comprising: a rectifying circuit for converting an AC voltage into a DC voltage, and a plurality of power combinations for controlling a semiconductor element, the power supply being supplied to the combination of the semiconductor elements. An inverter for generating an AC driving current to the motor by controlling the DC voltage in the rectifier circuit according to the driven drive signal, and a drive circuit for generating the drive signal to the inverter, wherein the drive circuit is surrounded by a dielectric isolation structure. And a drive control device formed as a monolithic integrated circuit and mounted on a common substrate of the modules of the monolithic integrated circuit, the inverter, and the rectifier circuit. 제1항에 있어서, 제어신호를 발생시키는 마이크로컴퓨터와 상기 반도체소자를 과전류 및 과온도로부터 보호하는 보호회로를 또 포함하고, 상기 드라이브회로는 상기 마이크로컴퓨터에서의 상기 제어신호에 따라서 상기 구동신호를 발생시키는 구동제어장치.2. The microcomputer of claim 1, further comprising a microcomputer for generating a control signal and a protection circuit for protecting the semiconductor device from overcurrent and overtemperature, wherein the drive circuit is configured to generate the drive signal in accordance with the control signal from the microcomputer. Drive control device to generate. 제2항에 있어서, 상기 보호회로는 상기 모놀리딕 집적회로내에 형성되고, 상기 마이크로컴퓨터는 상기 공통 기판상에 탑재되는 구동제어장치.3. The drive control apparatus according to claim 2, wherein the protection circuit is formed in the monolithic integrated circuit, and the microcomputer is mounted on the common substrate. 제1항에 있어서, 직류전압원을 또 포함하고, 상기 인버터는 전력제어 스위칭소자의 조합을 갖는 3상 브리지형 인버터회로로 형성되고, 상기 드라이브회로는 상기 3상 브리지형 인버터회로의 상기 전력제어 스위칭소자를 온,오프시키는 상기 구동신호가 발생되도록, 상기 제어신호에 따라서 상기 직류전압원에서의 직류전압을 제어하는 구동제어장치.The inverter circuit of claim 1, further comprising a DC voltage source, wherein the inverter is formed of a three-phase bridge inverter circuit having a combination of power control switching elements, and the drive circuit is the power control switching of the three-phase bridge inverter circuit. And a drive control device for controlling a direct current voltage in said direct current voltage source in accordance with said control signal so that said drive signal for turning on and off an element is generated. 제4항에 있어서, 상기 직류전압원은 상기 모듈에서 분리되어 마련되는 구동제어장치.The driving control apparatus according to claim 4, wherein the DC voltage source is provided separately from the module. 제5항에 있어서, 상기 모듈에서 분리된 회로는 공통 회로기판에 탑재되는 구동제어장치.The driving control apparatus according to claim 5, wherein the circuit separated from the module is mounted on a common circuit board. 제6항에 있어서, 상기 모듈 및 상기 공통 회로기판은 금속케이스 내에 수납되고, 상기 압축기를 수납하는 콘테이너 및 상기 금속케이스는 양호한 열전달을 위해 서로 연결되어 있는 구동제어장치.7. The drive control apparatus according to claim 6, wherein the module and the common circuit board are housed in a metal case, and the container housing the compressor and the metal case are connected to each other for good heat transfer.
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