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公開番号2024037546
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-19
出願番号2022142469
出願日2022-09-07
発明の名称電子回路
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 1/00 20070101AFI20240312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング素子のターンオン時に発生する電流リンギングのピーク値を検出する電子回路を提供する。
【解決手段】本実施の形態の電子回路は、入力端子と、検出端子と、入力端子にカソードが接続される共に、検出端子にアノードが接続されるダイオードと、検出端子と第1の基準電圧との間に接続される抵抗部と、検出端子と第2の基準電圧との間に接続されるキャパシタとを備える。検出端子からは、入力端子に印加される電圧の最小値と等しい電圧が出力される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
入力端子と、
検出端子と、
前記入力端子にカソードが接続される共に、前記検出端子にアノードが接続されるダイオードと、
前記検出端子と第1の基準電圧との間に接続される抵抗部と、
前記検出端子と第2の基準電圧との間に接続されるキャパシタと
を備え、
前記検出端子からは、前記入力端子に印加される電圧の最小値と等しい電圧が出力される、電子回路。
続きを表示(約 1,400 文字)【請求項2】
前記第2の基準電圧は、前記第1の基準電圧と等しい電圧であるか、または前記第1の基準電圧よりも高い電圧である、請求項1に記載の電子回路。
【請求項3】
前記入力端子と前記第1の基準電圧との間に接続される第1のスイッチング素子と、
前記入力端子と前記第2の基準電圧との間に接続される第2のスイッチング素子と
をさらに備え、
前記検出端子からは、前記第2のスイッチング素子がオフ状態の時に、前記第1のスイッチング素子がターンオンする際に発生するサージ電流と相関のある電圧が出力される、請求項1に記載の電子回路。
【請求項4】
前記抵抗部の値をR1,前記キャパシタの値をC1、前記第1のスイッチング素子に供給される駆動電流の周波数をfin、前記検出端子と前記抵抗部との間に仮想的に接続されるノイズを模擬した電圧源の電圧をVn、前記入力端子に印加される電圧の最小値をVdminとするとき、以下の関係式:
TIFF
2024037546000013.tif
20
170
を満たす、請求項3に記載の電子回路。
【請求項5】
前記関係式は、周囲温度をT、ボルツマン定数をkとして、以下の関係式:
TIFF
2024037546000014.tif
22
170
によって近似される、請求項4に記載の電子回路。
【請求項6】
前記検出端子から出力される前記電圧を、反転シフトさせるバッファ回路をさらに備える、請求項1に記載の電子回路。
【請求項7】
前記バッファ回路は、
演算増幅器と、
前記演算増幅器の負端子と前記検出端子との間に接続される第2の抵抗素子と、
前記演算増幅器の出力端子と前記負端子との間に接続される第3の抵抗素子と、
前記演算増幅器の正端子と前記第1の基準電圧との間に接続される定電圧源と
を含む、請求項6に記載の電子回路。
【請求項8】
前記抵抗部は、直列に接続された第4の抵抗素子および第5の抵抗素子を含み、
前記バッファ回路は、
演算増幅器と、
前記演算増幅器の負端子と、前記第4の抵抗素子と前記第5の抵抗素子の接続点との間に接続される第2の抵抗素子と、
前記演算増幅器の出力端子と前記負端子との間に接続される第3の抵抗素子と、
前記演算増幅器の正端子と前記第1の基準電圧との間に接続される定電圧源と
を含む、請求項6に記載の電子回路。
【請求項9】
前記第2の抵抗素子の値をR2、前記第3の抵抗素子の値をR3、前記第4の抵抗素子の値をR4、前記第5の抵抗素子の値をR5、前記入力端子に印加される電圧の最小値をVdmin、前記定電圧源の電圧をVref、前記演算増幅器が出力可能な最大電圧をVmaxとするとき、以下の関係式:
TIFF
2024037546000015.tif
17
170
を満たす、請求項8に記載の電子回路。
【請求項10】
前記キャパシタを放電させて該キャパシタの充電電圧を0にするリセット回路をさらに備える、請求項1に記載の電子回路。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本実施の形態は電子回路に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
パワーエレクトロニクスの分野では、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子が用いられている。これらのスイッチング素子を含む回路では、素子のスイッチング動作を高速化することにより、電力損失を低減することができる。しかしながら、素子のスイッチング動作を高速化しすぎると、素子のターンオン時やターンオフ時に流れる電流にリンギングが発生してしまう。このような電流リンギングはノイズを発生させる原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2013-70263号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本実施の形態は、スイッチング素子のターンオン時に発生する電流リンギングのピーク値を検出する電子回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の課題を解決するために、本実施の形態に係る電子回路は、入力端子と、検出端子と、入力端子にカソードが接続される共に、検出端子にアノードが接続されるダイオードと、検出端子と第1の基準電圧との間に接続される抵抗部と、検出端子と第2の基準電圧との間に接続されるキャパシタとを備える。検出端子からは、入力端子に印加される電圧の最小値と等しい電圧が出力される。
【0006】
また、本実施の形態に係る電力変換装置は、アーム対を構成する2つのスイッチング素子と、2つのスイッチング素子にそれぞれ駆動電流を供給する2つの駆動回路とを含む電力変換回路と、2つのスイッチング素子の接続点に接続される入力端子と、検出端子と、入力端子にカソードが接続される共に、検出端子にアノードが接続されるダイオードと、検出端子と第1の基準電圧との間に接続される抵抗部と、検出端子と第2の基準電圧との間に接続されるキャパシタとを含む電子回路と備え、電子回路の検出端子からは、入力端子に印加される電圧の最小値と等しい電圧が出力される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
実施の形態1に係るモーター制御システムの構成を示す図。
スイッチング素子のターンオン時の等価回路。
スイッチング素子のターンオン時の動作を説明するタイムチャート。
実施の形態1に係る電子回路の構成を示す図。
図4の等価回路。
スイッチング素子のターンオン時の動作をリンギングに注目して説明するタイムチャート。
回路のノイズを模擬した電圧源を含むモデル。
実施の形態2に係る電子回路の構成を示す図。
実施の形態3に係る電子回路の構成を示す図。
実施の形態4に係る電子回路の構成を示す図。
実施の形態5に係る電子回路の構成を示す図。
実施の形態6に係る電子回路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下では、図面を参照しながら、本実施の形態について説明する。図面において同一または対応する要素には同じ参照符号を付して、詳細な説明は適宜省略する。
【0009】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係るモーター制御システム100の構成を示す図である。モーター制御システム100は、負荷としての三相交流モーター1と、直流電源Vdcと、三相のインバータ回路10を構成するスイッチング素子11a~11fと、スイッチング素子11a~11fを駆動する駆動回路12a~12fとを備えている。
【0010】
スイッチング素子11aおよび11bは、Nチャネル型のMOSFETである。スイッチング素子11aおよび11bによって、インバータ回路10のU相のアーム対が構成される。駆動回路12aは、スイッチング素子11aの駆動電流としてのゲート電流を制御することにより、スイッチング素子11aのスイッチング動作、すなわちターンオンおよびターンオフを制御する。駆動回路12bは、スイッチング素子11bのゲート電流を制御することにより、スイッチング素子11bのスイッチング動作を制御する。
(【0011】以降は省略されています)

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