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JP5556584B2 - Inverter drive - Google Patents

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Description

本発明は、電気的に絶縁された回路間で電力伝達と信号伝達が行われるインバータ駆動装置に関する。   The present invention relates to an inverter drive device in which power transmission and signal transmission are performed between electrically insulated circuits.

従来、電気的に絶縁された回路間での電力伝達手段として、プッシュプルコンバータやフライバックコンバータ等の絶縁型スイッチング電源用の電源トランスが使用され、電気的に絶縁された回路間での信号伝達手段として、フォトカプラや磁気カプラ等の絶縁通信素子が使用されていた。すなわち、電力伝達と信号伝達の用途毎に、それぞれ異なる絶縁部品が使われていた。   Conventionally, power transformers for insulated switching power supplies such as push-pull converters and flyback converters have been used as power transmission means between electrically isolated circuits, and signal transmission between electrically isolated circuits As a means, an insulated communication element such as a photocoupler or a magnetic coupler has been used. That is, different insulating parts are used for each application of power transmission and signal transmission.

電気的に絶縁された回路間で電力伝達と信号伝達を行うことが可能な構成が開示された先行技術文献として、例えば、特許文献1,2が知られている。   For example, Patent Documents 1 and 2 are known as prior art documents disclosing a configuration capable of performing power transmission and signal transmission between electrically insulated circuits.

特開昭58−103095号公報JP 58-103095 A 特開2009−44837号公報JP 2009-44837 A

FA機器や車載機器を問わず、パワーエレクトロニクスユニットの小型化が推進されている中で、そのユニット内部の回路基板の小型化も同様に求められている。ところが、パワーエレクトロニクスユニットでは、絶縁破壊による感電・漏電を防止するため、モータやアクチュエータ等を駆動する駆動回路などの高電圧回路部と、制御回路(例えば、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という))などの低電圧回路部とを電気的に絶縁する必要がある。絶縁に必要な距離はJIS等で規格化されていて、高電圧/低電圧回路部間の電位差に比例して、絶縁距離は長くなる。そのため、高電圧を扱うパワーエレクトロニクスユニットでは、絶縁距離が長くなる傾向があり、そのユニット内部の回路基板上の絶縁部品も絶縁距離を確保するために体格の大きなものを使用しなければならず、ユニット内部の回路基板を小型化することは容易ではない。   Regardless of FA equipment or in-vehicle equipment, miniaturization of power electronics units is being promoted, and miniaturization of circuit boards inside the units is also required. However, in the power electronics unit, in order to prevent electric shock and leakage due to dielectric breakdown, a high voltage circuit unit such as a drive circuit for driving a motor, an actuator, etc., and a control circuit (for example, a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”)) It is necessary to electrically insulate the low voltage circuit part such as The distance required for insulation is standardized by JIS or the like, and the insulation distance becomes longer in proportion to the potential difference between the high voltage / low voltage circuit sections. Therefore, in power electronics units that handle high voltages, the insulation distance tends to be long, and the insulation components on the circuit board inside the unit must also use large physiques to secure the insulation distance, It is not easy to reduce the size of the circuit board inside the unit.

このようなパワーエレクトロニクスユニットの一例として、インバータ駆動装置が挙げられる。図1は、インバータ駆動装置の一例を示したものである。図1に示されるインバータ駆動装置100は、低電圧回路部として低圧回路11を有し、高電圧回路部として下アーム回路12及び上アーム回路13を有している。   An example of such a power electronics unit is an inverter driving device. FIG. 1 shows an example of an inverter driving device. The inverter driving device 100 shown in FIG. 1 has a low voltage circuit 11 as a low voltage circuit unit, and has a lower arm circuit 12 and an upper arm circuit 13 as a high voltage circuit unit.

低圧回路11の電源IC2Aは、トランジスタ3A,4Aの駆動を制御することによって、トランス10Aを介して、下アーム回路12側の電源電圧VB1を生成する。電源電圧VB1は、IGBTなどの半導体スイッチング素子17Aを駆動する駆動回路19Aの動作電源である。同様に、低圧回路11の電源IC2Bは、トランジスタ3B,4Bの駆動を制御することによって、トランス10Bを介して、上アーム回路13側の電源電圧VB2を生成する。電源電圧VB2は、IGBTなどの半導体スイッチング素子17Bを駆動する駆動回路19Bの動作電源である。   The power supply IC 2A of the low voltage circuit 11 generates the power supply voltage VB1 on the lower arm circuit 12 side via the transformer 10A by controlling the driving of the transistors 3A and 4A. The power supply voltage VB1 is an operation power supply for the drive circuit 19A that drives the semiconductor switching element 17A such as an IGBT. Similarly, the power supply IC 2B of the low-voltage circuit 11 generates the power supply voltage VB2 on the upper arm circuit 13 side via the transformer 10B by controlling the driving of the transistors 3B and 4B. The power supply voltage VB2 is an operation power supply for the drive circuit 19B that drives the semiconductor switching element 17B such as an IGBT.

一方、低圧回路11のマイコン1は、トランジスタ5Aの駆動をPWM制御することによって、フォトカプラ11Aを介して、半導体スイッチング素子17Aを駆動する駆動回路19Aの動作を制御する。フォトカプラ11Aは、半導体スイッチング素子17Aの駆動信号を伝達するための信号伝達素子である。同様に、マイコン1は、トランジスタ5Bの駆動をPWM制御することによって、フォトカプラ11Bを介して、半導体スイッチング素子17Bを駆動する駆動回路19Bの動作を制御する。フォトカプラ11Bは、半導体スイッチング素子17Bの駆動信号を伝達するための信号伝達素子である。   On the other hand, the microcomputer 1 of the low-voltage circuit 11 controls the operation of the drive circuit 19A that drives the semiconductor switching element 17A via the photocoupler 11A by PWM control of the drive of the transistor 5A. The photocoupler 11A is a signal transmission element for transmitting a drive signal for the semiconductor switching element 17A. Similarly, the microcomputer 1 controls the operation of the drive circuit 19B that drives the semiconductor switching element 17B via the photocoupler 11B by PWM control of the drive of the transistor 5B. The photocoupler 11B is a signal transmission element for transmitting a drive signal for the semiconductor switching element 17B.

このように、インバータ駆動装置100は、低圧回路11と下アーム回路12との間の電力伝達手段及び信号伝達手段として、トランス10A及びフォトカプラ11Aを備え、低圧回路11と上アーム回路13との間の電力伝達手段及び信号伝達手段として、トランス10B及びフォトカプラ11Bを備えている。   As described above, the inverter driving apparatus 100 includes the transformer 10A and the photocoupler 11A as the power transmission means and the signal transmission means between the low voltage circuit 11 and the lower arm circuit 12, and the low voltage circuit 11 and the upper arm circuit 13 are connected to each other. A transformer 10B and a photocoupler 11B are provided as power transmission means and signal transmission means.

しかしながら、図1に例示されるようなインバータ駆動装置の構成では、アーム回路毎に電力伝達手段と信号伝達手段が必要なため、回路基板を小型化することが難しい。   However, in the configuration of the inverter driving apparatus illustrated in FIG. 1, it is difficult to reduce the size of the circuit board because a power transmission unit and a signal transmission unit are required for each arm circuit.

そこで、本発明は、電気的に絶縁された回路間で電力伝達と信号伝達を行う構成を有していても、回路基板の小型化を容易に実現できる、インバータ駆動装置の提供を目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an inverter drive device that can easily realize downsizing of a circuit board even if it has a configuration for transmitting power and signals between electrically isolated circuits. .

上記目的を達成するため、本発明に係るインバータ駆動装置は、
入力信号を互いに相補する2つの波形信号に変換する変換回路と、
第1の半導体スイッチング素子に駆動信号を伝達する下アーム回路と、
第2の半導体スイッチング素子に駆動信号を伝達する上アーム回路と、
前記下アーム回路と前記上アーム回路に給電を行うトランスとを備え、
前記2つの波形信号が、バイフェーズ符号化された信号であって、
前記トランスが、前記2つの波形信号のうち、一方の波形信号を前記下アーム回路に伝達し、他方の波形信号を前記上アーム回路に伝達し、
前記下アーム回路と前記上アーム回路のそれぞれが、
バイフェーズ符号化された信号を復号する復号手段と、
復号した信号に、バイフェーズ符号化された信号に含まれるクロック成分を利用してデッドタイムを付与するデッドタイム付与手段とを備える、ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an inverter drive device according to the present invention includes:
A conversion circuit for converting an input signal into two complementary waveform signals;
A lower arm circuit for transmitting a drive signal to the first semiconductor switching element;
An upper arm circuit for transmitting a drive signal to the second semiconductor switching element;
A transformer for supplying power to the lower arm circuit and the upper arm circuit;
The two waveform signals are biphase encoded signals,
The transformer transmits one of the two waveform signals to the lower arm circuit, and transmits the other waveform signal to the upper arm circuit ,
Each of the lower arm circuit and the upper arm circuit,
Decoding means for decoding the bi-phase encoded signal;
The present invention is characterized by comprising a dead time giving means for giving a dead time to the decoded signal using a clock component included in the biphase encoded signal .

本発明によれば、電気的に絶縁された回路間で電力伝達と信号伝達を行う構成を有していても、回路基板の小型化を容易に実現できる。   According to the present invention, it is possible to easily reduce the size of the circuit board even when the power transmission and the signal transmission are performed between electrically insulated circuits.

インバータ駆動装置100の構成図である。1 is a configuration diagram of an inverter drive device 100. FIG. 本発明の一実施形態であるインバータ駆動装置200の構成図である。It is a block diagram of the inverter drive device 200 which is one Embodiment of this invention. インバータ駆動装置200の各部の信号波形である。It is a signal waveform of each part of the inverter drive device 200. デッドタイム生成回路60の構成図である。2 is a configuration diagram of a dead time generation circuit 60. FIG. デッドタイムDT1,DT2が付与された場合の信号波形である。It is a signal waveform when dead times DT1 and DT2 are given. 本発明のインバータ駆動装置の実施例であるモータ駆動装置300の構成図である。It is a block diagram of the motor drive device 300 which is an Example of the inverter drive device of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図2は、本発明の一実施形態であるインバータ駆動装置200の構成図である。図3は、インバータ駆動装置200の各部の信号波形である。図2に示される各構成部品が基板上に実装され、回路基板を構成する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration diagram of an inverter driving device 200 according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a signal waveform of each part of the inverter driving device 200. Each component shown in FIG. 2 is mounted on a substrate to constitute a circuit board.

SiCを用いたインバータ駆動装置200は、半導体スイッチング素子17Aと17Bによって構成されるハーフブリッジ回路を備え、半導体スイッチング素子17A,17Bを駆動することによって、17Aと17Bとの接続点であるノード56に接続される不図示の負荷に流れる電流を制御する。半導体スイッチング素子17A,17B及び後述する他のトランジスタは、電流の導通・遮断が可能な半導体素子である。その具体例として、IGBT,MOSFET,バイポーラトランジスタなどのトランジスタが挙げられる。以下、半導体スイッチング素子17Aを下アーム素子17Aといい、半導体スイッチング素子17Bを上アーム素子17Bという。   The inverter driving device 200 using SiC includes a half bridge circuit composed of the semiconductor switching elements 17A and 17B, and drives the semiconductor switching elements 17A and 17B, thereby causing the node 56, which is a connection point between 17A and 17B, to be connected to the node 56. A current flowing through a load (not shown) to be connected is controlled. The semiconductor switching elements 17A and 17B and other transistors described later are semiconductor elements capable of conducting and interrupting current. Specific examples thereof include transistors such as IGBTs, MOSFETs, and bipolar transistors. Hereinafter, the semiconductor switching element 17A is referred to as a lower arm element 17A, and the semiconductor switching element 17B is referred to as an upper arm element 17B.

インバータ駆動装置200は、低電圧回路部として低圧回路211を有し、高電圧回路部として下アーム回路212及び上アーム回路213を有している。より詳細には、インバータ駆動装置200は、マイコン31と、送信回路61と、プッシュプルコンバータ62と、受信回路63とを備えている。   The inverter driving device 200 includes a low voltage circuit 211 as a low voltage circuit unit, and a lower arm circuit 212 and an upper arm circuit 213 as a high voltage circuit unit. More specifically, the inverter drive device 200 includes a microcomputer 31, a transmission circuit 61, a push-pull converter 62, and a reception circuit 63.

マイコン31は、送信回路61の符号化IC32に入力される入力信号として、下アーム素子17Aと上アーム素子17Bを駆動するためのPWM信号S1を出力する制御部である。   The microcomputer 31 is a control unit that outputs a PWM signal S1 for driving the lower arm element 17A and the upper arm element 17B as an input signal input to the encoding IC 32 of the transmission circuit 61.

送信回路61の符号化IC32は、クロック信号CLK1に従って、PWM信号S1をバイフェーズ符号化するバイフェーズ符号化回路33を備えている。送信回路61の符号化IC32は、プッシュプルコンバータ62のローサイドMOSFET35Aの駆動信号として、バイフェーズ符号化回路33がPWM信号S1をバイフェーズ符号化することにより得られたバイフェーズ符号化信号S2Aを出力する。また、符号化IC32は、プッシュプルコンバータ62のハイサイドMOSFET35Bの駆動信号として、バイフェーズ符号化信号S2Aを反転回路34によって反転させた相補信号S2B(バイフェーズ符号化信号S2B)を出力する(図3参照)。   The encoding IC 32 of the transmission circuit 61 includes a biphase encoding circuit 33 that biphase encodes the PWM signal S1 in accordance with the clock signal CLK1. The encoding IC 32 of the transmission circuit 61 outputs a biphase encoded signal S2A obtained by the biphase encoding circuit 33 biphase encoding the PWM signal S1 as a drive signal for the low-side MOSFET 35A of the push-pull converter 62. To do. The encoding IC 32 outputs a complementary signal S2B (biphase encoded signal S2B) obtained by inverting the biphase encoded signal S2A by the inverting circuit 34 as a drive signal for the high-side MOSFET 35B of the push-pull converter 62 (FIG. 5). 3).

ローサイドMOSFET35Aは、トランス36のローサイド一次巻線37Aに印加されるローサイド入力電圧信号として、バイフェーズ符号化信号S2Aのレベルを反転させたバイフェーズ符号化信号S3Aを出力する。一方、ハイサイドMOSFET35Bは、トランス36のハイサイド一次巻線37Bに印加されるハイサイド入力電圧信号として、バイフェーズ符号化信号S2Bのレベルを反転させたバイフェーズ符号化信号S3Bを出力する。   The low side MOSFET 35A outputs a biphase encoded signal S3A obtained by inverting the level of the biphase encoded signal S2A as a low side input voltage signal applied to the low side primary winding 37A of the transformer 36. On the other hand, the high side MOSFET 35B outputs a biphase encoded signal S3B obtained by inverting the level of the biphase encoded signal S2B as a high side input voltage signal applied to the high side primary winding 37B of the transformer 36.

つまり、送信回路61、並びにローサイドMOSFET35A及びハイサイドMOSFET35Bによって、PWM信号S1が、互いに相補する2つのバイフェーズ符号化された信号S3A,S3Bに変換されている。   That is, the PWM signal S1 is converted into two biphase-encoded signals S3A and S3B that are complementary to each other by the transmission circuit 61, the low-side MOSFET 35A, and the high-side MOSFET 35B.

プッシュプルコンバータ62は、下アーム回路212と上アーム回路213のそれぞれに電力と信号を伝達できるように、1入力2出力の電源トランス36を備えている。トランス36の一次側のセンタータップには入力電圧VCが供給される。入力電圧VCは、低圧回路211側の電源電圧である。トランス36の二次側のローサイドの二次巻線(38A,39A)の両端にはダイオード42A,43Aのアノードが接続され、トランス36の二次側のハイサイドの二次巻線(38B,39B)の両端にはダイオード42B,43Bのアノードが接続されている。トランス36の二次側のローサイドのセンタータップには、電解コンデンサ44Aの負極端子及び下アーム素子47Aのエミッタが接続され、トランス36の二次側のハイサイドのセンタータップには、電解コンデンサ44Bの負極端子及び上アーム素子47Bのエミッタが接続されている。電解コンデンサ44Aの正極端子は、ダイオード42A,43Aのカソードに接続され、電解コンデンサ44Bの正極端子は、ダイオード42B,43Bのカソードに接続されている。   The push-pull converter 62 includes a power transformer 36 having one input and two outputs so that power and signals can be transmitted to the lower arm circuit 212 and the upper arm circuit 213, respectively. The input voltage VC is supplied to the center tap on the primary side of the transformer 36. The input voltage VC is a power supply voltage on the low voltage circuit 211 side. The anodes of diodes 42A and 43A are connected to both ends of the secondary low-side winding (38A, 39A) on the secondary side of the transformer 36, and the secondary winding on the secondary side of the transformer 36 (38B, 39B). ) Are connected to the anodes of diodes 42B and 43B. The negative side terminal of the electrolytic capacitor 44A and the emitter of the lower arm element 47A are connected to the low-side center tap on the secondary side of the transformer 36, and the high-side center tap on the secondary side of the transformer 36 is connected to the electrolytic capacitor 44B. The negative terminal and the emitter of the upper arm element 47B are connected. The positive terminal of the electrolytic capacitor 44A is connected to the cathodes of the diodes 42A and 43A, and the positive terminal of the electrolytic capacitor 44B is connected to the cathodes of the diodes 42B and 43B.

したがって、この構成によれば、トランス35は、一次側の入力電圧VCとバイフェーズ符号化信号S3A,S3Bとに基づいて、二次側の下アーム回路212側の電源電圧VB1の電力伝達と、二次側の上アーム回路213側の電源電圧VB2の電力伝達とを行うことができる。そして、下アーム回路212と上アーム回路213の両方に給電可能なトランス36が、ローサイドの二次巻線(38A,39A)から出力される出力波形信号S4Aとして、バイフェーズ符号化信号S3Aを下アーム回路212に伝達できるとともに、ハイサイドの二次巻線(38B,39B)から出力される出力波形信号S4Bとして、バイフェーズ符号化信号S3Bを上アーム回路213に伝達できる(図3参照)。   Therefore, according to this configuration, the transformer 35 transmits the power of the power supply voltage VB1 on the secondary lower arm circuit 212 side based on the primary input voltage VC and the biphase encoded signals S3A and S3B, Power transmission of the power supply voltage VB2 on the secondary side upper arm circuit 213 side can be performed. The transformer 36 capable of supplying power to both the lower arm circuit 212 and the upper arm circuit 213 uses the biphase encoded signal S3A as the output waveform signal S4A output from the low-side secondary winding (38A, 39A). The bi-phase encoded signal S3B can be transmitted to the upper arm circuit 213 as the output waveform signal S4B output from the high-side secondary winding (38B, 39B) as well as being transmitted to the arm circuit 212 (see FIG. 3).

受信回路63は、出力波形信号S4Aに従って下アーム素子47Aを駆動するローサイドの駆動IC49Aと、出力波形信号S4Bに従って上アーム素子47Bを駆動するハイサイドの駆動IC49Bとを備えている。駆動IC49Aは、バイフェーズ符号化された出力波形信号S4Aを復号するバイフェーズ復号回路48Aを備え、駆動IC49Bは、バイフェーズ符号化された出力波形信号S4Bを復号するバイフェーズ復号回路48Bを備えている。   The receiving circuit 63 includes a low-side drive IC 49A that drives the lower arm element 47A according to the output waveform signal S4A, and a high-side drive IC 49B that drives the upper arm element 47B according to the output waveform signal S4B. The drive IC 49A includes a bi-phase decoding circuit 48A that decodes the bi-phase encoded output waveform signal S4A, and the drive IC 49B includes a bi-phase decoding circuit 48B that decodes the bi-phase encoded output waveform signal S4B. Yes.

下アーム回路212の駆動IC49Aは、下アーム素子47Aの駆動信号として、バイフェーズ復号回路48Aが出力波形信号S4Aを復調することにより得られたゲート信号S7Aを出力する。バイフェーズ復号回路48Aは、出力波形信号S4Aを復調してプリドライブ信号S6Aを生成する。ハイサイドトランジスタ46Aは、プリドライブ信号S6Aに基づいて、オン/オフする。ハイサイドトランジスタ46Aがオン状態のとき、下アーム素子47Aはオン状態であり、ハイサイドトランジスタ46Aがオフ状態のとき、下アーム素子47Aはオフ状態である。上アーム回路213についても同様である。すなわち、駆動IC49Bは、上アーム素子47Bの駆動信号として、バイフェーズ復号回路48Bが出力波形信号S4Bを復調することにより得られたゲート信号S7Bを出力する(図3参照)。   The drive IC 49A of the lower arm circuit 212 outputs a gate signal S7A obtained by the biphase decoding circuit 48A demodulating the output waveform signal S4A as a drive signal of the lower arm element 47A. The biphase decoding circuit 48A demodulates the output waveform signal S4A to generate a predrive signal S6A. The high side transistor 46A is turned on / off based on the pre-drive signal S6A. When the high side transistor 46A is on, the lower arm element 47A is on, and when the high side transistor 46A is off, the lower arm element 47A is off. The same applies to the upper arm circuit 213. That is, the drive IC 49B outputs the gate signal S7B obtained by the biphase decoding circuit 48B demodulating the output waveform signal S4B as a drive signal for the upper arm element 47B (see FIG. 3).

したがって、図2の構成によれば、図1に信号伝達手段として例示したフォトカプラ17A,17Bを削除することができる。また、上アーム回路と下アーム回路への電力伝達及び信号伝達を一つのトランス36で行うことができる。つまり、回路基板の小型化を容易に実現でき、部品点数やコストの削減を容易に実現できる。   Therefore, according to the configuration of FIG. 2, the photocouplers 17A and 17B exemplified as signal transmission means in FIG. 1 can be eliminated. Further, power transmission and signal transmission to the upper arm circuit and the lower arm circuit can be performed by one transformer 36. That is, the circuit board can be easily reduced in size, and the number of parts and cost can be easily reduced.

ところで、本発明のインバータ駆動装置の下アーム回路と上アーム回路のそれぞれに、デッドタイム付与手段が備えられていると、上アーム素子と下アーム素子に流れる貫通電流の発生を防ぐ点で好適である。このデッドタイム付与手段は、バイフェーズ符号化された信号を復号した信号に、そのバイフェーズ符号化された信号に含まれるクロック成分を利用して、デッドタイムを付与する。   By the way, if each of the lower arm circuit and the upper arm circuit of the inverter driving device according to the present invention is provided with a dead time giving means, it is preferable in that it prevents generation of a through current flowing through the upper arm element and the lower arm element. is there. This dead time giving means gives a dead time to a signal obtained by decoding a biphase encoded signal by using a clock component included in the biphase encoded signal.

例えば、図2の場合、トランス36の二次側から下アーム回路212と上アーム回路213のそれぞれに伝達されるバイフェーズ符号化された出力波形信号S4A,S4Bは、その位相差が180°反転しているが、そのクロック成分の位相差は零である。そのため、そのクロック成分から抽出して生成されたクロック信号(以下、「クロック信号CLK2」という)の位相差も零である。つまり、クロック信号CLK2を利用してデッドタイムを生成すれば、ゲート信号S7A,S7Bのそれぞれにデッドタイムを遅延無く付与することができる。デッドタイム付与手段の具体例を図4に示す。   For example, in the case of FIG. 2, the phase difference of bi-phase encoded output waveform signals S4A and S4B transmitted from the secondary side of the transformer 36 to the lower arm circuit 212 and the upper arm circuit 213 is inverted by 180 °. However, the phase difference between the clock components is zero. Therefore, the phase difference of the clock signal (hereinafter referred to as “clock signal CLK2”) generated by extracting from the clock component is also zero. That is, if the dead time is generated using the clock signal CLK2, the dead time can be given to each of the gate signals S7A and S7B without delay. A specific example of the dead time giving means is shown in FIG.

図4は、デッドタイム生成回路50の構成図である。デッドタイム生成回路50は、2段のDフリップフロップ61,62と、AND回路63とを備えたデッドタイム付与手段である。Dフリップフロップの数に応じてデッドタイムの長さを伸縮でき、その数を増やした分だけデッドタイムの長さを伸ばすことができる。デッドタイム生成回路50の出力信号S9が、上述のゲート信号S7A,S7B(又は、プリドライブ信号S6A,S6B)として生成される。   FIG. 4 is a configuration diagram of the dead time generation circuit 50. The dead time generation circuit 50 is a dead time giving means including two stages of D flip-flops 61 and 62 and an AND circuit 63. Depending on the number of D flip-flops, the length of the dead time can be expanded and contracted, and the length of the dead time can be increased by the increased number. The output signal S9 of the dead time generation circuit 50 is generated as the above-described gate signals S7A and S7B (or predrive signals S6A and S6B).

図5は、デッドタイムDT1,DT2が付与された場合の信号波形である。下アーム側のバイフェーズ復号回路48Aは、バイフェーズ符号化された出力波形信号S4Aを復調することによって、復調PWM信号S8Aを生成する。下アーム側のデッドタイム生成回路50Aは、復調PWM信号S8Aの立ち上がりエッジからデッドタイムDT2だけ遅延したデッドタイム付与PWM信号S9Aを生成する。駆動IC49Aは、下アーム素子47Aのゲートに印加されるゲート信号S7Aとして、デッドタイム付与PWM信号S9Aを出力する。デッドタイム付与PWM信号S9Aがハイレベルのとき、下アーム素子47Aはオンし、デッドタイム付与PWM信号S9Aがローレベルのとき、下アーム素子47Aはオフする。   FIG. 5 shows signal waveforms when dead times DT1 and DT2 are given. The lower-arm biphase decoding circuit 48A demodulates the biphase-encoded output waveform signal S4A to generate a demodulated PWM signal S8A. The lower arm side dead time generation circuit 50A generates a dead time giving PWM signal S9A delayed by a dead time DT2 from the rising edge of the demodulated PWM signal S8A. The drive IC 49A outputs a dead time giving PWM signal S9A as a gate signal S7A applied to the gate of the lower arm element 47A. When the dead time giving PWM signal S9A is at a high level, the lower arm element 47A is turned on, and when the dead time giving PWM signal S9A is at a low level, the lower arm element 47A is turned off.

同様に、上アーム側のバイフェーズ復号回路48Bは、バイフェーズ符号化された出力波形信号S4Bを復調することによって、復調PWM信号S8Bを生成する。上アーム側のデッドタイム生成回路50Bは、復調PWM信号S8Bの立ち上がりエッジからデッドタイムDT1だけ遅延したデッドタイム付与PWM信号S9Bを生成する。駆動IC49Bは、上アーム素子47Bのゲートに印加されるゲート信号S7Bとして、デッドタイム付与PWM信号S9Bを出力する。デッドタイム付与PWM信号S9Bがハイレベルのとき、上アーム素子47Bはオンし、デッドタイム付与PWM信号S9Bがローレベルのとき、上アーム素子47Bはオフする。   Similarly, the bi-phase decoding circuit 48B on the upper arm side demodulates the bi-phase encoded output waveform signal S4B to generate a demodulated PWM signal S8B. The dead time generating circuit 50B on the upper arm side generates a dead time giving PWM signal S9B delayed by a dead time DT1 from the rising edge of the demodulated PWM signal S8B. The drive IC 49B outputs a dead time giving PWM signal S9B as the gate signal S7B applied to the gate of the upper arm element 47B. When the dead time giving PWM signal S9B is at a high level, the upper arm element 47B is turned on, and when the dead time giving PWM signal S9B is at a low level, the upper arm element 47B is turned off.

したがって、一般に精確なデッドタイムを付与するにはクリスタル等の発振子を使ったクロック回路が必要であるが、上記のデッドタイム付与手段を設けることによって、そのようなクロック回路が無くても、精確なデッドタイムを付与することができる。   Therefore, in general, a clock circuit using an oscillator such as a crystal is required to give an accurate dead time. However, by providing the above-described dead time providing means, an accurate dead time can be obtained even without such a clock circuit. Can be given a dead time.

図6は、本発明のインバータ駆動装置の実施例であるモータ駆動装置300の構成図である。モータ駆動装置300は、モータ80を駆動する駆動装置であって、半導体スイッチング素子SW1〜SW6(例えば、IGBT)から構成されるインバータ回路と、そのインバータ回路を駆動する駆動回路部70とを備えている。駆動回路部70は、MCU71と、P/S−IC(72U,72V,72W)と、トランス(73U,73V,73W)と、プリドライバ(74U,74V,74W)とを備えている。   FIG. 6 is a configuration diagram of a motor driving device 300 that is an embodiment of the inverter driving device of the present invention. The motor drive device 300 is a drive device that drives the motor 80, and includes an inverter circuit composed of semiconductor switching elements SW1 to SW6 (for example, IGBT) and a drive circuit unit 70 that drives the inverter circuit. Yes. The drive circuit unit 70 includes an MCU 71, a P / S-IC (72U, 72V, 72W), a transformer (73U, 73V, 73W), and a pre-driver (74U, 74V, 74W).

MCU71は、モータ80を駆動するためのPWM信号を、各相のP/S−ICに出力するマイコンである。P/S−IC72Uは、MCU71から出力されたPWM信号をバイフェーズ符号化し、そのバイフェーズ符号化した信号でトランス73Uを駆動する電源ICである。トランス73Uから出力される電力でプリドライバ74U1,74U2を動作させる。また、トランス73Uから出力される信号を受信して復号したプリドライバ74U1,74U2が、デッドタイムを付与してIGBT等の半導体スイッチング素子SW1,SW2を駆動する。他のV相、W相についても同様である。このような構成によれば、電源電圧E1を動作電源電圧とする半導体スイッチング素子SW1〜SW6のスイッチ動作により生成される3相交流電流によって、モータ80の駆動が可能である。   The MCU 71 is a microcomputer that outputs a PWM signal for driving the motor 80 to the P / S-IC of each phase. The P / S-IC 72U is a power supply IC that bi-phase encodes the PWM signal output from the MCU 71 and drives the transformer 73U with the bi-phase encoded signal. The pre-drivers 74U1 and 74U2 are operated with the power output from the transformer 73U. Further, the pre-drivers 74U1 and 74U2 that receive and decode the signal output from the transformer 73U give dead time to drive the semiconductor switching elements SW1 and SW2 such as IGBTs. The same applies to the other V and W phases. According to such a configuration, the motor 80 can be driven by the three-phase alternating current generated by the switching operation of the semiconductor switching elements SW1 to SW6 using the power supply voltage E1 as the operation power supply voltage.

なお、本構成は、例えば、FA機器のモータ、エアコンや冷蔵庫等の家庭用電化製品のモータ、モータとエンジンを併用するいわゆるハイブリッド車両や電気自動車等の車載モータなどの駆動装置にも適用できる。   This configuration can also be applied to driving devices such as motors for FA devices, motors for household electrical appliances such as air conditioners and refrigerators, and so-called hybrid vehicles that use a motor and an engine together, and vehicle motors such as electric vehicles.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、本発明の実施例としてモータ駆動装置の場合を例に挙げたが、スイッチング電源装置に適用することもできる。   For example, as an example of the present invention, the case of a motor drive device has been described as an example, but the present invention can also be applied to a switching power supply device.

10A,10B トランス
11A,11B フォトカプラ
17A,47A 下アーム素子(半導体スイッチング素子)
17B,47B 上アーム素子(半導体スイッチング素子)
19A,19B 駆動回路
31 マイコン
32 符号化IC
33 バイフェーズ符号化回路33
36 トランス
49A,49B 駆動IC
50 デッドタイム生成回路
61,62 Dフリッププロップ
70 駆動回路部
80 モータ
100,200 インバータ駆動装置
300 モータ駆動装置
S1 PWM信号
S2A,S2B,S3A,S3B,S4A,S4B バイフェーズ符号化信号
S7A,S7B ゲート信号
10A, 10B Transformer 11A, 11B Photocoupler 17A, 47A Lower arm element (semiconductor switching element)
17B, 47B Upper arm element (semiconductor switching element)
19A, 19B Drive circuit 31 Microcomputer 32 Encoding IC
33 Biphase encoding circuit 33
36 transformer 49A, 49B drive IC
50 Dead time generation circuit 61, 62 D flip-prop 70 Drive circuit section 80 Motor 100, 200 Inverter drive device 300 Motor drive device S1 PWM signal S2A, S2B, S3A, S3B, S4A, S4B Biphase encoded signal S7A, S7B Gate signal

Claims (1)

入力信号を互いに相補する2つの波形信号に変換する変換回路と、
第1の半導体スイッチング素子に駆動信号を伝達する下アーム回路と、
第2の半導体スイッチング素子に駆動信号を伝達する上アーム回路と、
前記下アーム回路と前記上アーム回路に給電を行うトランスとを備え、
前記2つの波形信号が、バイフェーズ符号化された信号であって、
前記トランスが、前記2つの波形信号のうち、一方の波形信号を前記下アーム回路に伝達し、他方の波形信号を前記上アーム回路に伝達し、
前記下アーム回路と前記上アーム回路のそれぞれが、
バイフェーズ符号化された信号を復号する復号手段と、
復号した信号に、バイフェーズ符号化された信号に含まれるクロック成分を利用してデッドタイムを付与するデッドタイム付与手段とを備える、インバータ駆動装置。
A conversion circuit for converting an input signal into two complementary waveform signals;
A lower arm circuit for transmitting a drive signal to the first semiconductor switching element;
An upper arm circuit for transmitting a drive signal to the second semiconductor switching element;
A transformer for supplying power to the lower arm circuit and the upper arm circuit;
The two waveform signals are biphase encoded signals,
The transformer transmits one of the two waveform signals to the lower arm circuit, and transmits the other waveform signal to the upper arm circuit ,
Each of the lower arm circuit and the upper arm circuit,
Decoding means for decoding the bi-phase encoded signal;
An inverter drive device comprising: a dead time giving means for giving a dead time to a decoded signal using a clock component included in a biphase encoded signal .
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