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公開番号2025003258
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023172136
出願日2023-10-03
発明の名称直流電源装置、ゲート駆動装置、電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20241226BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ゲート駆動回路から半導体スイッチのゲートに印加される電圧の上昇を抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る直流電源回路300は、電力変換装置1の主回路100の半導体スイッチ110のゲートを駆動するゲート駆動回路200にゲート電圧を供給する。具体的には、直流電源回路300は、高圧側及び低圧側の一対の出力線PLout,NLoutを含み、ゲート駆動回路200に接続される出力部Loutと、一対の出力線PLout,NLoutの間を電気的に接続する経路において、低圧側から高圧側に向けて順方向になるように配置されるツェナーダイオード342と、同じ経路において、ツェナーダイオード342と直列接続されるように配置される抵抗344と、を備え、一対の出力線PLout,NLoutの間の出力電圧Voutの上昇に応じて、ツェナーダイオード342が降伏し抵抗344に電流が流れる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力変換装置の主回路の半導体スイッチのゲートを駆動するゲート駆動回路にゲート電圧を供給する直流電源装置であって、
高圧側及び低圧側の一対の出力線を含み、前記ゲート駆動回路に接続される第１の出力部と、
前記第１の出力部の一対の出力線の間を電気的に接続する経路において、低圧側から高圧側に向けて順方向になるように配置されるツェナーダイオードと、
前記経路において、前記ツェナーダイオードと直列接続されるように配置される抵抗と、を備え、
前記第１の出力部の一対の出力線の間の出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し前記抵抗に電流が流れる、
直流電源装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し、前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記ゲート駆動回路の電流の低下分を補う形で前記抵抗が前記経路に電流を引き込む、
請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記出力電圧の上昇に応じて前記ツェナーダイオードが降伏するように、前記ツェナーダイオードの部品定数が規定され、
前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記出力電圧の上昇が所定基準に対して相対的に小さくなるように前記抵抗の部品定数が規定される、
請求項２に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記ツェナーダイオードの降伏電圧は、前記半導体スイッチのスイッチング周波数が最大のときの前記出力電圧と同じであり、
前記抵抗の抵抗値Ｒは、前記半導体スイッチのスイッチング周波数が最大のときに対する最小のときの前記出力電圧の上昇分の許容値をΔｖとし、前記半導体スイッチのスイッチング周波数が最小のときに前記経路に流れる電流をＩｒ＿ｍｉｎとし、直流電源装置における前記出力電圧に対する出力電流の特性を表す関数をｆとし、前記半導体スイッチのスイッチング周波数が最大のときの前記出力電圧をＶｇとし、前記半導体スイッチのスイッチング周波数が最小のときの前記ゲート駆動回路の電流をＩｇ＿ｍｉｎとしたときに、以下の式で規定される、
請求項３に記載の直流電源装置。
TIFF
2025003258000009.tif
42
169
【請求項５】
高圧側及び低圧側の一対の入力線を含み外部から電圧が入力される入力部と、
前記ゲート駆動回路とは異なる機能を有する他の回路に接続される、高圧側及び低圧側の一対の出力線を含む第２の出力部と、を備え、
前記第１の出力部及び前記第２の出力部は、それぞれ、前記入力部に入力される電圧に基づき生成される電圧を出力する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記第２の出力部の電圧を検出する検出部と、
前記検出部の出力に基づき、前記第１の出力部及び前記第２の出力部の電圧を制御する制御部と、を備える、
請求項５に記載の直流電源装置。
【請求項７】
絶縁型フライバックコンバータを含み、
前記一対の出力線は、前記絶縁型フライバックコンバータの２次側に生じる電圧を出力する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の直流電源装置。
【請求項８】
直流電源装置から供給される電圧を用いて、半導体スイッチのゲートを駆動するゲート駆動装置であって、
高圧側及び低圧側の一対の出力線を含み、前記半導体スイッチに接続される出力部と、
前記出力部の一対の出力線の間を電気的に接続する経路において、低圧側から高圧側に向けて順方向になるように配置されるツェナーダイオードと、
前記経路において、前記ツェナーダイオードと直列接続されるように配置される抵抗と、を備え、
前記出力部の一対の出力線の間の出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し前記抵抗に電流が流れる、
ゲート駆動装置。
【請求項９】
前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し、前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記半導体スイッチのゲートに注入される単位時間当たりの電荷量の低下分を補う形で前記抵抗が前記経路に電流を引き込む、
請求項８に記載のゲート駆動装置。
【請求項１０】
前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記出力電圧の上昇に応じて前記ツェナーダイオードが降伏するように、前記ツェナーダイオードの部品定数が規定され、
前記半導体スイッチのスイッチング周波数の低下による前記出力電圧の上昇が所定基準に対して相対的に小さくなるように前記抵抗の部品定数が規定される、
請求項９に記載のゲート駆動装置。
（【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】
本開示は、直流電源装置等に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、電力変換装置のゲート駆動回路に電力供給を行う直流電源の一対の出力線の間にツェナーダイオード及び抵抗を直列に挿入し、正のバイアス電圧及び負のバイアス電圧を生成する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－９２９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、ゲート駆動回路の負荷の低下に応じて、直流電源の出力電圧が上昇し、その結果、ゲート駆動回路から半導体スイッチのゲートに印加される電圧（ゲート電圧）が上昇する場合がある。
【０００５】
そこで、上記課題に鑑み、ゲート駆動回路から半導体スイッチのゲートに印加される電圧の上昇を抑制することが可能な技術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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
電力変換装置の主回路の半導体スイッチのゲートを駆動するゲート駆動回路にゲート電圧を供給する直流電源装置であって、
高圧側及び低圧側の一対の出力線を含み、前記ゲート駆動回路に接続される第１の出力部と、
前記第１の出力部の一対の出力線の間を電気的に接続する経路において、低圧側から高圧側に向けて順方向になるように配置されるツェナーダイオードと、
前記経路において、前記ツェナーダイオードと直列接続されるように配置される抵抗と、を備え、
前記第１の出力部の一対の出力線の間の出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し前記抵抗に電流が流れる、
直流電源装置が提供される。
【０００７】
また、本開示の他の実施形態では、
直流電源装置から供給される電圧を用いて、半導体スイッチのゲートを駆動するゲート駆動装置であって、
高圧側及び低圧側の一対の出力線を含み、前記半導体スイッチに接続される出力部と、
前記出力部の一対の出力線の間を電気的に接続する経路において、低圧側から高圧側に向けて順方向になるように配置されるツェナーダイオードと、
前記経路において、前記ツェナーダイオードと直列接続されるように配置される抵抗と、を備え、
前記出力部の一対の出力線の間の出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し前記抵抗に電流が流れる、
ゲート駆動装置が提供される。
【０００８】
また、本開示の更に他の実施形態では、
半導体スイッチを含む主回路と、
前記半導体スイッチのゲートを駆動するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動回路にゲート電圧を供給する直流電源回路と、を備え、
前記直流電源回路は、
高圧側及び低圧側の一対の出力線を含み、前記ゲート駆動回路に接続される第１の出力部と、
前記第１の出力部の一対の出力線の間を電気的に接続する経路において、低圧側から高圧側に向けて順方向になるように配置されるツェナーダイオードと、
前記経路において、前記ツェナーダイオードと直列接続されるように配置される抵抗と、を有し、
前記第１の出力部の一対の出力線の間の出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し前記抵抗に電流が流れる、
電力変換装置が提供される。
【０００９】
また、本開示の更に他の実施形態では、
半導体スイッチを含む主回路と、
前記半導体スイッチのゲートを駆動するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動回路にゲート電圧を供給する直流電源回路と、を備え、
前記ゲート駆動回路は、
高圧側及び低圧側の一対の出力線を含み、前記半導体スイッチに接続される出力部と、
前記出力部の一対の出力線の間を電気的に接続する経路において、低圧側から高圧側に向けて順方向になるように配置されるツェナーダイオードと、
前記経路において、前記ツェナーダイオードと直列接続されるように配置される抵抗と、を備え、
前記出力部の一対の出力線の間の出力電圧の上昇に応じて、前記ツェナーダイオードが降伏し前記抵抗に電流が流れる、
電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上述の実施形態によれば、ゲート駆動回路から半導体スイッチのゲートに印加される電圧の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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