專利名稱：逆變器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備保護(hù)逆變器電路的上下臂短路的電路的逆變器裝置。
背景技術(shù)：
使用半導(dǎo)體開關(guān)元件的逆變器裝置中，從PWM電路對(duì)上下臂用的各柵極驅(qū)動(dòng)電路輸出使接通信號(hào)和斷開信號(hào)交替反復(fù)的脈沖列信號(hào)即PWM信號(hào)，用這些上下臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路使上下臂的兩個(gè)開關(guān)元件接通斷開。通常，PWM電路為了防止因?yàn)闁艠O驅(qū)動(dòng)電路的延遲時(shí)間不同而從PWM電路產(chǎn)生同時(shí)接通，而設(shè)置使上下臂的兩個(gè)開關(guān)元件的接通定時(shí)錯(cuò)開的死區(qū)時(shí)間，但因?yàn)樵肼暤鹊牟涣加绊懣赡軙?huì)輸出同時(shí)接通信號(hào)。產(chǎn)生同時(shí)接通信號(hào)時(shí)，電源與地短路，產(chǎn)生開關(guān)元件因?yàn)榇藭r(shí)的大電流而破損的問題。 因此，為了防備產(chǎn)生這樣的同時(shí)接通信號(hào)的情況，提出了在PWM電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路之間的信號(hào)通路上設(shè)置同時(shí)接通保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)(例如參照專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本國(guó)特開2002-75622號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)I中記載的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樵赑WM電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)置了同時(shí)接通保護(hù)電路，所以從PWM電路輸出的PWM信號(hào)經(jīng)由同時(shí)接通保護(hù)電路輸入到上下臂用的各柵極驅(qū)動(dòng)電路。因此，從柵極驅(qū)動(dòng)電路輸出的信號(hào)的接通斷開定時(shí)，無論是否產(chǎn)生同時(shí)接通信號(hào)，都持續(xù)受到同時(shí)接通保護(hù)電路的影響。結(jié)果，PWM電路中生成的死區(qū)時(shí)間在PWM信號(hào)經(jīng)由同時(shí)接通保護(hù)電路時(shí)，受到同時(shí)接通保護(hù)電路內(nèi)的元件的輸入輸出的延遲時(shí)間的影響，在上下臂之間產(chǎn)生延遲時(shí)間參差，存在開關(guān)元件輸入時(shí)的上下臂之間的死區(qū)時(shí)間變化的問題。因此，PWM電路的輸出信號(hào)中，需要預(yù)先擴(kuò)大死區(qū)時(shí)間,但死區(qū)時(shí)間增加時(shí),則發(fā)生逆變器的輸出電路波形變形而電機(jī)的旋轉(zhuǎn)不均增大的問題，或者發(fā)生PWM電路的接通期間的最大值受到限制而不能增大最大輸出電流振幅的問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方式，逆變器裝置具備具有上臂用的第一開關(guān)元件和下臂用的第二開關(guān)元件的逆變器電路；分別輸出作為第一開關(guān)元件的接通斷開指令的第一信號(hào)和作為第二開關(guān)元件的接通斷開指令的第二信號(hào)的控制電路；根據(jù)第一信號(hào)的接通斷開指令對(duì)第一半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)電路；根據(jù)第二信號(hào)的接通斷開指令對(duì)第二半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)電路；和信號(hào)切換部，其在第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令時(shí)，使從控制電路輸出的第一和第二信號(hào)分別直接輸入到對(duì)應(yīng)的第一和第二驅(qū)動(dòng)電路，在第一和第二信號(hào)都為接通指令的情況下，分別斷開第一信號(hào)向第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入和第二信號(hào)向第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入，將作為斷開指令的第三信號(hào)輸入到第一和第二驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)本發(fā)明的第二方式，在第一方式的逆變器裝置中，優(yōu)選信號(hào)切換部具有第三開關(guān)元件，其進(jìn)行連接控制電路與第一驅(qū)動(dòng)電路的第一信號(hào)通路的斷路和非斷路的切換，并且在斷路時(shí)使第一驅(qū)動(dòng)電路為斷開指令輸入狀態(tài)；第四開關(guān)元件，其進(jìn)行連接控制電路與第二驅(qū)動(dòng)電路的第二信號(hào)通路的斷路和非斷路的切換，并且在斷路時(shí)使第二驅(qū)動(dòng)電路為斷開指令輸入狀態(tài)；和邏輯電路，其與第一和第二信號(hào)通路并聯(lián)連接，在第一和第二信號(hào)都為接通指令的情況下對(duì)第三和第四開關(guān)元件輸出斷路指令，在第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令的情況下對(duì)第三和第四開關(guān)元件輸出非斷路指令。根據(jù)本發(fā)明的第三方式，在第二方式的逆變器裝置中，優(yōu)選第一和第二驅(qū)動(dòng)電路分別具備生成柵極電壓用的驅(qū)動(dòng)器1C，驅(qū)動(dòng)器IC的短脈沖濾波器時(shí)間設(shè)定為，比從接通指令狀態(tài)的第一和第二信號(hào)被輸入到邏輯電路起到第三和第四開關(guān)元件成為斷路狀態(tài)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的第四方式，在第二或第三方式的逆變器裝置中，在邏輯電路的信號(hào) 輸出側(cè)串聯(lián)連接有防止信號(hào)反射用的電阻。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠防止上下臂開關(guān)元件的短路，并且對(duì)從控制電路輸出的開關(guān)指令的信號(hào)的死區(qū)時(shí)間沒有影響。


圖I是表示混合動(dòng)力車的控制模塊的圖。圖2是表示逆變器裝置140的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示逆變器裝置140中的同時(shí)接通保護(hù)電路的圖。圖4是表示柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、61IU和同時(shí)接通保護(hù)電路616U的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表示同時(shí)接通保護(hù)電路的真值表的圖。圖6是表示比較例中的同時(shí)接通保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是說明同時(shí)接通保護(hù)電路616U的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖8是表示同時(shí)接通保護(hù)電路616U中的電阻1001的配置的圖。圖9是驅(qū)動(dòng)電路基板1101上的同時(shí)接通保護(hù)電路616U的配線的布局圖。圖10是表示同時(shí)接通保護(hù)電路616U的變形例的電路圖。圖11是表示變形例的圖，是驅(qū)動(dòng)電路基板1101上的同時(shí)接通保護(hù)電路616U的配線的布局圖。
具體實(shí)施例方式以下參照

用于實(shí)施本發(fā)明的方式。本發(fā)明的實(shí)施方式的逆變器裝置能夠應(yīng)用于混合動(dòng)力車或純電動(dòng)車。以下說明將本發(fā)明的實(shí)施方式的逆變器裝置應(yīng)用于混合動(dòng)力車的情況作為代表例。本發(fā)明的實(shí)施方式的逆變器裝置中，舉出機(jī)動(dòng)車上搭載的車載電機(jī)系統(tǒng)的車載用電力變換裝置、特別是車輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)中使用的、搭載環(huán)境和動(dòng)作環(huán)境等非常嚴(yán)苛的車輛驅(qū)動(dòng)用逆變器裝置為例進(jìn)行說明。車輛驅(qū)動(dòng)用逆變器裝置作為控制車輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制裝置具備在車輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)中，將從構(gòu)成車載電源的車載電池或車載發(fā)電裝置供給的直流電力變換為規(guī)定的交流電力，將得到的交流電力供給到車輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)而控制車輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。此外，車輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)具有作為發(fā)電機(jī)的功能，所以車輛驅(qū)動(dòng)用逆變器裝置也具有與運(yùn)轉(zhuǎn)模式相應(yīng)地將車輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的交流電力變換為直流電力的功能。變換后的直流電力被供給到車載電池。其中，本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)最適于作為機(jī)動(dòng)車或卡車等的車輛驅(qū)動(dòng)用電力變換裝置。圖I是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式的逆變器裝置應(yīng)用于混合動(dòng)力車的情況下的電力變換裝置200的控制模塊的圖。圖I中，混合動(dòng)力電動(dòng)車(以下記作“HEV”)110具備2個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)用系統(tǒng)。第一車輛驅(qū)動(dòng)用系統(tǒng)是以內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)120為動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，主要用作HEV的驅(qū)動(dòng)源。第二車輛驅(qū)動(dòng)用系統(tǒng)是以電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194為動(dòng)力源的車載電機(jī)系統(tǒng)，主要用作HEV的驅(qū)動(dòng)源和HEV的電力發(fā)生源。電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194例如是同步機(jī)或感應(yīng)機(jī)，因運(yùn)轉(zhuǎn)方法不同而作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)動(dòng)作，所以此處記作電動(dòng)發(fā)電機(jī)。在車體的前部可旋轉(zhuǎn)地軸支撐有前輪車軸114。在前輪車軸114的兩端設(shè)置有I對(duì)前輪112。在車體的后部可旋轉(zhuǎn)地軸支撐著后輪車軸(省略圖 示)。在后輪車軸的兩端設(shè)置有I對(duì)后輪。本實(shí)施方式的HEV中，采用使被動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪為前輪112、被帶動(dòng)的從動(dòng)輪為后輪的所謂前輪驅(qū)動(dòng)方式，但也可以采用相反的后輪驅(qū)動(dòng)方式。在前輪車軸114的中央部設(shè)置有前輪側(cè)差動(dòng)齒輪(以下記作“前輪側(cè)DEF”)116。前輪車軸114與前輪側(cè)DEF116的輸出側(cè)機(jī)械連接。變速機(jī)118的輸出軸與前輪側(cè)DEF116的輸入側(cè)機(jī)械連接。前輪側(cè)DEF116是將被變速機(jī)118變速并傳遞的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力分配到左右的前輪車軸114的差動(dòng)式動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)。電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的輸出側(cè)與變速機(jī)118的輸入側(cè)機(jī)械連接。發(fā)動(dòng)機(jī)120的輸出側(cè)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)194的輸出側(cè)經(jīng)由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)122與電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的輸入側(cè)機(jī)械連接。其中，電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194和動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)122收納在變速機(jī)118的框體內(nèi)部。電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194是在轉(zhuǎn)子中具備永磁鐵的同步機(jī)，對(duì)定子的電樞繞組供給的交流電力被電力變換裝置200的逆變器裝置140、142控制，由此控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194的驅(qū)動(dòng)。電池136與逆變器裝置140、142電連接，在電池136與逆變器裝置140、142之間能夠進(jìn)行電力的傳輸。本實(shí)施方式中，具備由電動(dòng)發(fā)電機(jī)192和逆變器裝置140構(gòu)成的第一電動(dòng)發(fā)電單元、以及由電動(dòng)發(fā)電機(jī)194和逆變器裝置142構(gòu)成的第二電動(dòng)發(fā)電單元這兩者，與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)地分別使用。S卩，在用來自發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的情況下，要輔助(Assist)車輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的情況下，用第二電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元而用發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力使其動(dòng)作而發(fā)電，用該發(fā)電得到的電力使第一電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元?jiǎng)幼?。此外，同樣的情況下，輔助車輛的車速的情況下，用第一電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元而用發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力使其動(dòng)作而發(fā)電，用該發(fā)電得到的電力使第二電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元?jiǎng)幼?。此外，本?shí)施方式中，通過用電池136的電力使第一電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元?jiǎng)幼?，能夠僅用電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛。進(jìn)而，本實(shí)施方式中，用第一電動(dòng)發(fā)電單元或第二電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元而用發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力或來自車輪的動(dòng)力使其動(dòng)作而發(fā)電，由此能夠進(jìn)行電池136的充電。
電池136進(jìn)而也用作用于驅(qū)動(dòng)輔助機(jī)器用的電機(jī)195的電源。輔助設(shè)備例如是驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)的電機(jī)、或者驅(qū)動(dòng)控制用的油壓泵的電機(jī)，從電池136對(duì)逆變器裝置43供給直流電力，用逆變器裝置43變換為交流電力并對(duì)電機(jī)195供給。逆變器裝置43具有與逆變器裝置140和142同樣的功能，控制對(duì)電機(jī)195供給的交流的相位和頻率、電力。例如通過對(duì)電機(jī)195的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)供給超前相位的交流電力，而使電機(jī)195產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。另一方面，通過產(chǎn)生延遲相位的交流電力，而使電機(jī)195作為發(fā)電機(jī)作用，電機(jī)195成為再現(xiàn)制動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣的逆變器43的控制功能與逆變器140、142的控制功能同樣。因?yàn)殡姍C(jī)195的容量比電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194的容量小，所以逆變器43的最大變換電力比逆變器140和142小，但逆變器裝置43的電路結(jié)構(gòu)基本上與逆變器裝置140、142的電路結(jié)構(gòu)相同。逆變器裝置140、142和逆變器裝置43以及電容器模塊500處于電密接的關(guān)系。進(jìn)而，在需要對(duì)發(fā)熱的對(duì)策這一點(diǎn)上也相同。此外，優(yōu)選將裝置的體積制造為盡可能小。根據(jù)這些觀點(diǎn)，以下詳細(xì)敘述的電力變換裝置，將逆變器140、142和逆變器裝置43以及電容器 模塊500內(nèi)置在電力變換裝置的框體內(nèi)。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)小型且可靠性高的裝置。此外，通過將逆變器裝置140、142、逆變器裝置43和電容器模塊500內(nèi)置在一個(gè)框體中，在配線簡(jiǎn)化和噪聲對(duì)策上也具有效果。進(jìn)而，能夠降低電容器模塊500與逆變器裝置140、142和逆變器裝置43的連接電路的電感，能夠降低尖峰(Spike)電壓，并且能夠?qū)崿F(xiàn)減少發(fā)熱和提高散熱效率。接著，用圖2說明逆變器裝置140、142和逆變器裝置43的電路結(jié)構(gòu)。其中，圖I、2所示的實(shí)施方式中，舉出個(gè)別地構(gòu)成逆變器裝置140、142和逆變器裝置43的情況為例進(jìn)行說明。各逆變器裝置140、142和逆變器裝置43以同樣的結(jié)構(gòu)起到同樣的作用，具有同樣的功能，所以以下說明逆變器裝置140作為代表例。本實(shí)施方式中的電力變換裝置200具備逆變器裝置140和電容器模塊500，逆變器裝置140具有逆變器電路144和控制部170?？刂撇?70具有驅(qū)動(dòng)控制逆變器電路144的驅(qū)動(dòng)器電路174、經(jīng)由信號(hào)線176對(duì)驅(qū)動(dòng)器電路174供給控制信號(hào)的控制電路172。逆變器電路144由三相電橋電路構(gòu)成，具有三相的上下臂串聯(lián)電路150。各上下臂串聯(lián)電路150分別在直流正極端子314與直流負(fù)極端子316之間電并聯(lián)連接。直流正極端子314與電池136的正極側(cè)電連接，直流負(fù)極端子316與電池136的負(fù)極側(cè)電連接。上下臂串聯(lián)電路150具備作為上臂動(dòng)作的IGBT328 (絕緣柵雙極型晶體管)和二極管156、和作為下臂動(dòng)作的IGBT330和二極管166。各上下臂串聯(lián)電路150的中點(diǎn)部分(中間電路169)，通過交流端子159與通向電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的交流電力線(交流匯流條)186連接。上臂和下臂的IGBT328、330是開關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，接收從控制部170輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而動(dòng)作，將從電池136供給的直流電力變換為三相交流電力。該變換后的電力對(duì)電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的電樞繞組供給。IGBT328.330具備集電極153、163、發(fā)射極(信號(hào)用發(fā)射極端子155、165)、柵極(柵極端子154、164)。IGBT328、330的集電極153、163與發(fā)射極之間如圖所示電連接有二極管156、166。二極管156、166具備陰極和陽極這2個(gè)電極，以從IGBT328、330的發(fā)射極朝向集電極的方向?yàn)檎较虻姆绞?，陰極與IGBT328、330的集電極、陽極與IGBT328、330的發(fā)射極分別電連接。也可以使用MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)作為開關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，該情況下不需要ニ極管156和ニ極管166。如上所述，上下臂串聯(lián)電路150與電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的電樞繞組的各相繞組對(duì)應(yīng)地設(shè)置有三相。3個(gè)上下臂串聯(lián)電路150中，位于各臂的中點(diǎn)部分(即各IGBT328的發(fā)射極與IGBT330的集電極163的連接部分)的中間電極169，經(jīng)由交流端子159和交流連接器188，與電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的電樞繞組的對(duì)應(yīng)相的繞組電連接。上下臂串聯(lián)電路150之間電并聯(lián)連接。上臂的IGBT328的集電極153，經(jīng)由正極端子(P端子)157與電容器模塊500的正極側(cè)電容器電極經(jīng)由直流匯流條電連接。另一方面，下臂的IGBT330的發(fā)射極，經(jīng)由負(fù)極端子(N端子)158與電容器模塊500的負(fù)極側(cè)電容器電極經(jīng)由直流匯流條電連接。 電容器模塊500構(gòu)成抑制因IGBT328、330的開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的直流電壓的變動(dòng)的平滑電路。電池136的正極側(cè)與電容器模塊500的正極側(cè)電容器電極、電池136的負(fù)極側(cè)與電容器模塊500的負(fù)極側(cè)電容器電極分別經(jīng)由直流連接器138電連接。由此，電容器模塊500，在上臂IGBT328的集電極153與電池136的正極側(cè)之間、和下臂IGBT330的發(fā)射極與電池136的負(fù)極側(cè)之間連接，對(duì)于電池136與上下臂串聯(lián)電路150電并聯(lián)連接?？刂撇?70具備控制電路172和驅(qū)動(dòng)器電路174。控制電路172基于來自其他控制裝置和傳感器等的輸入信息，生成用于控制IGBT328、330的開關(guān)定時(shí)的定時(shí)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器電路174基于從控制電路172輸出的定時(shí)信號(hào)，生成用于使IGBT328、330進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。控制電路172具備用于對(duì)IGBT328、330的開關(guān)定時(shí)進(jìn)行運(yùn)算處理的微型計(jì)算機(jī)(以下記作“微機(jī)”)。對(duì)微機(jī)輸入對(duì)于電動(dòng)發(fā)電機(jī)192要求的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值、從上下臂串聯(lián)電路150對(duì)電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的電樞繞組供給的電流值、和電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的轉(zhuǎn)子的磁極位置作為輸入信息。目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值基于從未圖示的上級(jí)的控制裝置輸出的指令信號(hào)。電流值是基于從電流傳感器180輸出的檢測(cè)信號(hào)182檢測(cè)到的。磁極位置是基于從電動(dòng)發(fā)電機(jī)192中設(shè)置的旋轉(zhuǎn)磁極傳感器(未圖示)輸出的檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)到的。本實(shí)施方式中，舉出檢測(cè)三相的電流值的情況為例進(jìn)行說明，但也可以檢測(cè)兩相的電流值?？刂齐娐?72內(nèi)的微機(jī)，基于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值運(yùn)算電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的d、q軸的電流指令值。然后，基于該運(yùn)算后的d、q軸的電壓指令值與檢測(cè)到的d、q軸的電流值的差值計(jì)算d、q軸的電壓指令值，進(jìn)而將算出的d、q軸的電壓指令值基于檢測(cè)到的磁極位置變換為U相、V相、W相的電壓指令值。進(jìn)而，控制電路172內(nèi)的微機(jī)根據(jù)對(duì)基于U相、V相、W相的電壓指令值的基本波(正弦波)和載波(鋸齒波)的比較生成脈沖狀的調(diào)制波，將該生成的調(diào)制波作為PWM (脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)器電路174。一方面，驅(qū)動(dòng)器電路174在驅(qū)動(dòng)下臂的情況下，對(duì)PWM信號(hào)放大，將其作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到下臂的IGBT330的柵極。另ー方面，驅(qū)動(dòng)上臂的情況下，使PWM信號(hào)的基準(zhǔn)電位電平偏移至上臂的基準(zhǔn)電位電平后對(duì)PWM信號(hào)放大，將其作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到上臂的IGBT328的柵極。由此，各IGBT328、330基于輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。此外，控制部170通過進(jìn)行異常檢測(cè)(過電流、過電壓、過熱等)而保護(hù)上下臂串聯(lián)電路150。因此，對(duì)控制部170輸入傳感信息。例如，從各臂的信號(hào)用發(fā)射極端子155、165對(duì)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)部(IC)輸入各IGBT328、330的發(fā)射極流過的電流的信息。由此，各驅(qū)動(dòng)部(IC)進(jìn)行過電流檢測(cè)，檢測(cè)到過電流的情況下使對(duì)應(yīng)的IGBT328、330的開關(guān)動(dòng)作停止，保護(hù)對(duì)應(yīng)的IGBT328、330避免過電流。此外，從上下臂串聯(lián)電路150上設(shè)置的溫度傳感器(未圖示)對(duì)微機(jī)輸入上下臂串聯(lián)電路150的溫度信息。此外，對(duì)微機(jī)輸入上下臂串聯(lián)電路150的直流電極側(cè)的電壓信息。微機(jī)基于這些信息進(jìn)行過熱檢測(cè)和過電壓檢測(cè)，檢測(cè)到過熱或過電壓的情況下使所有IGBT328、330的開關(guān)動(dòng)作停止。通過這樣，保護(hù)上下臂串聯(lián)電路150 (以及包括該電路150的半導(dǎo)體模塊)避免過熱或過電壓。逆變器電路144中設(shè)置的上下臂的IGBT328、330按照一定的順序切換導(dǎo)通和斷開動(dòng)作。該切換時(shí)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的定子繞組的電流，流過ニ極管156、166形成的電路。上下臂串聯(lián)電路150，如圖所示，具備Positive端子(P端子，正極端子)157、Negative端子(N端子、負(fù)極端子)158、從上下臂的中間電極169伸出的交流端子159、上臂的信號(hào)用端子(信號(hào)用發(fā)射極端子)155、上臂的柵極端子154、下臂的信號(hào)用端子(信號(hào)用發(fā)射極端子)165、下臂的柵極端子電極164。 此外，電カ變換裝置200在輸入側(cè)具有直流連接器138，在輸出側(cè)具有交流連接器188，通過各連接器138、188與電池136和電動(dòng)發(fā)電機(jī)192分別連接。其中，電カ變換裝置200也可以是在各相并聯(lián)連接2個(gè)上下臂串聯(lián)電路的電路結(jié)構(gòu)。圖3是說明本實(shí)施方式中的逆變器系統(tǒng)的圖，更加詳細(xì)地表示圖2所示的逆變器裝置的控制部170的結(jié)構(gòu)?？刂撇?70具備內(nèi)置有CPU、計(jì)數(shù)器電路、輸入輸出電路等的PWM電路319，用于驅(qū)動(dòng)作為上述開關(guān)元件的IGBT328U、328V、328W、330U、330V、330W的柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、610V、610W、611U、611V、6111，對(duì)從？麗電路319輸出的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、保護(hù)逆變器防止短路的同時(shí)接通保護(hù)電路616U、616V、616W。此處，同時(shí)接通保護(hù)電路616U對(duì)應(yīng)于柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U，同時(shí)接通保護(hù)電路616V對(duì)應(yīng)于柵極驅(qū)動(dòng)電路610V、611V，同時(shí)接通保護(hù)電路616W對(duì)應(yīng)于柵極驅(qū)動(dòng)電路610W、611W，這樣對(duì)應(yīng)于上下臂620、621的PWM信號(hào)對(duì)。同時(shí)接通保護(hù)電路616U設(shè)置在PWM電路319與柵極驅(qū)動(dòng)電路61OU、61IU之間。其他同時(shí)接通保護(hù)電路616V、616W也是同樣的配置。 圖3所示的電路結(jié)構(gòu)中，用電流傳感器180檢測(cè)作為開關(guān)元件的IGBT328U 330W輸出的電流，使PWM電路319進(jìn)行使設(shè)定值與檢測(cè)到的電流值的偏差為零的PWM(脈沖寬度調(diào)制)運(yùn)算。然后，從PWM電路319對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 611W輸出接通信號(hào)和斷開信號(hào)交替反復(fù)的PWM信號(hào)(脈沖信號(hào))。其中，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)610U 611W是負(fù)邏輯，所以接通信號(hào)是邏輯“L”電平，斷開信號(hào)是邏輯“H”電平。(柵極驅(qū)動(dòng)電路和同時(shí)接通保護(hù)電路結(jié)構(gòu))圖4是表示柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、61IU和同時(shí)接通保護(hù)電路616U的電路結(jié)構(gòu)的圖。此外，V相和W相的結(jié)構(gòu)也同樣。上臂側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)電路610U，由一次側(cè)電源725(L-Vcc)、二次側(cè)電源726 (H-Vccl)、輸入電阻701、光電稱合器706、光電稱合器輸出用上拉電阻(Pull-up Resistor) 727、驅(qū)動(dòng)器 IC710 構(gòu)成。上臂開關(guān)信號(hào)端子713經(jīng)由輸入電阻701與光電稱合器706的一次側(cè)陰極輸入連接。對(duì)端子713輸入的信號(hào)為Pin。光電稱合器706的一次側(cè)陽極輸入與一次側(cè)電源725(L-Vcc)連接。光電耦合器706的二次側(cè)集電極輸出經(jīng)由上拉電阻727與二次側(cè)電源726連接，并且與驅(qū)動(dòng)器IC710的輸入端子連接。此外，光電耦合器706的二次側(cè)發(fā)射極輸出與驅(qū)動(dòng)器IC710的接地端子連接。驅(qū)動(dòng)器IC710的輸出與IGBT328U的柵極端子154連接。下臂側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)電路611U，由一次側(cè)電源725 (L_Vcc)、二次側(cè)電源728(H-Vcc2)、輸入電阻702、光電耦合器707、光電耦合器輸出用上拉電阻729、驅(qū)動(dòng)器IC711構(gòu)成，是與柵極驅(qū)動(dòng)電路610U同樣的結(jié)構(gòu)。下臂開關(guān)信號(hào)端子714經(jīng)由輸入電阻702與光電率禹合器707的一次側(cè)陰極輸入連接。對(duì)端子714輸入的信號(hào)為Nin。光電稱合器707的一次側(cè)陽極輸入與一次側(cè)電源725 (L-Vcc)連接，二次側(cè)集電極輸出經(jīng)由上拉電阻729與ニ次側(cè)電源728 (H-Vcc2)連接，并且與驅(qū)動(dòng)器IC711的輸入端子連接。光電耦合器707的ニ次側(cè)發(fā)射極輸出與驅(qū)動(dòng)器IC711的接地端子連接。驅(qū)動(dòng)器IC711的輸出與IGBT330U的柵極端子164連接。同時(shí)接通保護(hù)電路616U由OR門電路703、PNP雙極型晶體管704和705構(gòu)成。上臂開關(guān)信號(hào)端子Pin和下臂開關(guān)信號(hào)端子Nin與OR門電路703的輸入連接。OR門電路703的輸出與PNP雙極型晶體管704和705的基極連接。PNP雙極型晶體管704的集電極和發(fā)射極分別與光電耦合器706的一次側(cè)陰極和陽極輸入連接。此外，PNP雙極型晶體管705的 集電極和發(fā)射極分別與光電耦合器707的一次側(cè)陰極和陽極輸入連接。(柵極驅(qū)動(dòng)電路和同時(shí)接通保護(hù)電路的動(dòng)作)對(duì)于柵極驅(qū)動(dòng)電路610U的上臂開關(guān)信號(hào)端子713，輸入來自PWM電路319的上臂開關(guān)信號(hào)Pin。另ー方面，對(duì)于柵極驅(qū)動(dòng)電路611U的下臂開關(guān)信號(hào)端子714,輸入來自PWM電路319的下臂開關(guān)信號(hào)Nin。從PWM電路319輸出的這些信號(hào)是負(fù)邏輯，“L”電平對(duì)應(yīng)于有效、即IGBT328U、330U的接通。首先，考慮上臂開關(guān)信號(hào)端子713為“H”電平的情況。該情況下，經(jīng)由輸入電阻701，光電耦合器706的一次側(cè)陰極輸入電壓與一次側(cè)電源725(L-Vcc)的電壓變得相等。因此，光電耦合器706的光電ニ極管在陰極-陽極之間不施加偏置電壓，光電ニ極管斷開。從而，光電I禹合器706的輸出晶體管也斷開,光電I禹合器706的輸出、即驅(qū)動(dòng)器IC710的輸入Pout被上拉至二次側(cè)電源726 (H-Vccl)而成為“H”電平。因此，驅(qū)動(dòng)器IC710對(duì)IGBT328U的柵極端子154輸出“L”電平，IGBT328U斷開。接著，考慮對(duì)上臂開關(guān)信號(hào)端子713輸入了“L”電平的情況。該情況下，經(jīng)由輸入電阻701，光電稱合器706的一次側(cè)陰極輸入電壓下降，對(duì)光電稱合器706的光電ニ極管施加正向偏置電壓。結(jié)果，光電I禹合器706的輸出晶體管接通,光電I禹合器706的輸出即驅(qū)動(dòng)器IC70的輸出Pout成為“L”電平。然后，驅(qū)動(dòng)器IC70使IGBT328U的柵極端子154成為“H” 電平，IGBT328U 接通。下臂側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)電路611U也是與柵極驅(qū)動(dòng)電路610U相同的結(jié)構(gòu)，對(duì)于下臂開關(guān)信號(hào)端子Nin,從PWM電路319輸入下臂開關(guān)信號(hào)。下臂開關(guān)信號(hào)端子714為“H”電平的情況下，經(jīng)由輸入電阻702，光電耦合器707的一次側(cè)陰極輸入電壓與一次側(cè)電源725 (L-Vcc)的電壓變得相等，光電稱合器707的光電ニ極管的陰極-陽極間不施加偏置電壓，光電ニ極管斷開。從而，光電耦合器707的輸出晶體管也斷開，光電耦合器707的輸出即驅(qū)動(dòng)器IC711的輸入Nout，被上拉至二次側(cè)電源728 (H-Vcc2)而成為“H”電平。因此，驅(qū)動(dòng)器IC711對(duì)IGBT330的柵極端子164輸出“ L”電平，IGBT330U斷開。
另ー方面，對(duì)下臂開關(guān)信號(hào)端子714輸入“L”電平的情況下，經(jīng)由輸入電阻702，光電率禹合器707的一次側(cè)陰極輸入電壓下降,對(duì)光電稱合器707的光電ニ極管施加正向偏置電壓。結(jié)果，光電I禹合器707的輸出晶體管接通,光電I禹合器707的輸出即驅(qū)動(dòng)器IC711的輸入Nout成為“L”電平。這樣，驅(qū)動(dòng)器IC711使IGBT330U的柵極端子164成為“H”電平，IGBT330U 接通。接著，說明同時(shí)接通保護(hù)電路616U的動(dòng)作。對(duì)同時(shí)接通保護(hù)電路616U的OR門電路703的輸入側(cè)，輸入對(duì)上臂開關(guān)信號(hào)端子713和下臂開關(guān)信號(hào)端子714輸入的信號(hào)Pin、Nin。因此，對(duì)上臂開關(guān)信號(hào)端子713和下臂開關(guān)信號(hào)端子714雙方同時(shí)輸入“L”電平的情況(同時(shí)接通信號(hào))下，OR門電路703輸出“L”電平，此外的情況(任一方為“H”電平的情況)下輸出“H”電平。同時(shí)輸入“L”電平而由OR門電路703輸出了 “L”電平的情況下，PNP雙極型晶體管704和705接通。結(jié)果，與上臂開關(guān)信號(hào)端子Pin和下臂開關(guān)信號(hào)端子Nin的輸出電平無關(guān)地，光電耦合器706和707的一次側(cè)陽極-陰極間電壓強(qiáng)制地成為大致OV (Vcesat)。即，對(duì)光電耦合器706和707的同時(shí)接通信號(hào)被屏蔽。 光電耦合器706和707的一次側(cè)陽極-陰極間電壓強(qiáng)制地成為大致OV (Vcesat)時(shí)，光電耦合器706和707的輸出晶體管斷開，驅(qū)動(dòng)器IC710的輸入Pout和驅(qū)動(dòng)器IC711的輸入Nout分別成為“H”電平。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)器IC710對(duì)IGBT328U的柵極端子154輸出“L”，IGBT328U斷開。同樣地，驅(qū)動(dòng)器IC711也對(duì)IGBT330U的柵極端子164輸出“L”，IGBT330U斷開。如果沒有設(shè)置同時(shí)接通保護(hù)電路616U，因?yàn)樵肼暤仍蚨型瑫r(shí)接通信號(hào)作為PWM是信號(hào)對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U輸入時(shí)，上下臂的IGBT328U和330U同時(shí)接通，電源與地短路，在IGBT328U、330U中產(chǎn)生大電流，IGBT328U、330U破損。但是，設(shè)置了同時(shí)接通保護(hù)電路616U的情況下，在這樣發(fā)生同時(shí)接通信號(hào)的情況下，對(duì)IGBT328U、330U輸出“L”電平，上下臂的IGBT328U、330U斷開，防止短路。另ー方面，沒有輸入同時(shí)接通信號(hào)的情況、即對(duì)上臂開關(guān)信號(hào)端子713和下臂開關(guān)信號(hào)端子714的任一方輸入“H”電平的情況下，OR門電路703輸出“H”電平，所以PNP雙極型晶體管704和705斷開。即，不會(huì)對(duì)光電耦合器706的輸入PinC和光電耦合器707的輸入NinC造成影響，柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U按照來自PWM電路319的上臂和下臂開關(guān)信
號(hào)動(dòng)作。例如，設(shè)柵極驅(qū)動(dòng)電路610U的輸出“L” 一 “H”的延遲時(shí)間為TpLH610U，柵極驅(qū)動(dòng)電路611U的輸出“H”一“L”的延遲時(shí)間為TpLH611U，則IGBT328U、330U的柵極端子中的死區(qū)時(shí)間Tdead如以下式(I)所述。結(jié)果，同時(shí)接通保護(hù)電路616U、616V、616W對(duì)上下開關(guān)元件的死區(qū)時(shí)間不造成影響。Tdead=Tdead319+TpLH610-TpHL6II…(I)這樣，同時(shí)接通保護(hù)電路616比616￥、6161，如圖5的真值表所述地動(dòng)作。即，輸入了同時(shí)接通信號(hào)的情況下，同時(shí)接通保護(hù)電路616U、616V、616W，使對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路6IOU 611W的輸入信號(hào)強(qiáng)制地成為邏輯“H”而使上下兩個(gè)開關(guān)元件斷開，由此防止上下兩個(gè)開關(guān)元件的短路而保護(hù)開關(guān)元件。進(jìn)而，通過對(duì)于柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U并聯(lián)地設(shè)置同時(shí)接通保護(hù)電路616U，如式(I)所示，不對(duì)IGBT328U、330U的柵極端子154、164中的死區(qū)時(shí)間Tdead造成影響。圖6表示比較例，表示與現(xiàn)有同樣結(jié)構(gòu)的同時(shí)接通保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)。該同時(shí)接通保護(hù)電路由對(duì)于從PWM電路319發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算的NAND電路401 404構(gòu)成。其中，對(duì)同時(shí)接通保護(hù)電路的上臂輸入端子405和下臂輸入端子406輸入的PWM信號(hào)，分別為Pin、Nin。同樣地，從上臂輸出端子407和下臂輸出端子408輸出的PWM信號(hào)，分別為Pout、Nout。圖6所示的同時(shí)接通保護(hù)電路316U的情況下,真值表也用上述圖5表示。如上所述，PWM電路319為了防止因?yàn)閺腜WM電路319到柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U的延遲時(shí)間參差而發(fā)生同時(shí)接通，使上下臂的兩開關(guān)元件的接通定時(shí)延遲，或者使斷開定時(shí)提前，在輸出信號(hào)中設(shè)置不進(jìn)行開關(guān)的區(qū)間。這是上述死區(qū)時(shí)間Tdead319。圖6所示的結(jié)構(gòu)中，對(duì)同時(shí)接通保護(hù)電路輸入的PWM信號(hào)，與其是否為同時(shí)接通信號(hào)無關(guān)地，經(jīng)由同時(shí)接通保護(hù)電路內(nèi)的NAND電路401 404對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U輸出。因此，從柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U輸出的信號(hào)的定時(shí)，無論是否發(fā)生同時(shí)接通信號(hào)，都受到同時(shí)接通保護(hù)電路的影響，在到達(dá)柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U時(shí)被施加上下臂間的延遲 參差(接通、斷開偏尚)。即，IGBT328U、330U的柵極端子154、164中的死區(qū)時(shí)間Tdead2如以下式(2)所述。此處，Tdead319是PWM電路319中生成的死區(qū)時(shí)間，TpLH401是NAND電路401的輸出“L” — “H”時(shí)的延遲時(shí)間，TpHL402是NAND電路402的輸出“H” — “L”時(shí)的延遲時(shí)間，TpLH310是柵極電路610U的輸出“L” 一“H”時(shí)的延遲時(shí)間，TpHL403是NAND電路403的輸出“H” — “L”時(shí)的延遲時(shí)間，TpLH404是NAND電路404的輸出“L” — “H”時(shí)的延遲時(shí)間，TpHL311是柵極驅(qū)動(dòng)電路611U的輸出“H” 一 “L”時(shí)的延遲時(shí)間。Tdead=Tdead319+ (TpLH401+TpHL402+TpLH310 )- (TpHL403+TpLH404+TpHL311)…(2)因此，圖6所示的比較例的情況下，死區(qū)時(shí)間與沒有設(shè)置同時(shí)接通保護(hù)電路的情況不同，PWM信號(hào)經(jīng)過同時(shí)接通保護(hù)電路時(shí)，產(chǎn)生以下式(3)所示的延遲時(shí)間參差Tskew。Tskew= (TpLH401+TpHL402) - (TpHL403+TpLH404)…(3)另ー方面，本實(shí)施方式中，如上所述對(duì)上臂開關(guān)信號(hào)端子713和下臂開關(guān)信號(hào)端子714的任ー個(gè)輸入“H”電平的情況下，即沒有發(fā)生同時(shí)接通信號(hào)的情況下，PWM信號(hào)不受到同時(shí)接通保護(hù)電路616U的影響而通過，對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U輸入，所以不發(fā)生延遲時(shí)間參差Tskew。(關(guān)于時(shí)序圖和障礙(Hazard))圖7是說明圖4所示的同時(shí)接通保護(hù)電路616U的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖7中，Pin、Nin表不對(duì)上臂開關(guān)信號(hào)端子713和下臂開關(guān)信號(hào)端子714輸入的信號(hào)，HALTB表不OR門電路703的輸出信號(hào)，PinC、NinC表示對(duì)光電耦合器706、707輸入的信號(hào)，Pout、Nout表示對(duì)驅(qū)動(dòng)器IC710、711輸入的信號(hào)，P-Vg> N-Vg表不對(duì)柵極端子154、164輸入的柵極信號(hào)。圖7所示的例子表示發(fā)生了同時(shí)接通信號(hào)的情況。即，上臂開關(guān)信號(hào)端子713的信號(hào)Pin，在定時(shí)901信號(hào)電平為“H” 一 “L”，在定時(shí)912為“L” 一 “H”，但在定時(shí)912之前的定時(shí)905，下臂開關(guān)信號(hào)端子714的信號(hào)Nin為“H”一“L”。然后，信號(hào)線Nin在定時(shí)922為“L”一 “H”。因此，在定時(shí)905與定時(shí)912之間，信號(hào)Pin、Nin都為“L”電平，在沒有同時(shí)接通保護(hù)電路616U的情況下，上下臂的IBGT328U、330U同時(shí)接通。
信號(hào)Pin在定時(shí)901為“H”一“L”時(shí)，在定時(shí)902光電耦合器706的輸入信號(hào)PinC也為“H” 一 “L”。然后，在經(jīng)過光電耦合器706中的延遲時(shí)間Tl之后，在定時(shí)903驅(qū)動(dòng)器IC710的輸入信號(hào)Pout為“H”一“L”。之后，在經(jīng)過了驅(qū)動(dòng)器IC710的延遲時(shí)間T2的定時(shí)904，IGBT328U的柵極信號(hào)P-Vg的信號(hào)電平為“L” 一 “H”，IGBT328U接通。接著，在上臂開關(guān)端子713的信號(hào)Pin恢復(fù)“L” 一 “H”之前的定時(shí)905，下臂開關(guān)信號(hào)端子714的信號(hào)Nin的信號(hào)電平為“H”一“L”。此處,光電稱合器707的輸入信號(hào)NinC立刻為“H”一 “L”。信號(hào)Pin和Nin的信號(hào)電平都為“L”，所以在經(jīng)過OR門電路703的延遲時(shí)間T3的定時(shí)908，OR門電路703的輸出信號(hào)HALTB為“H”一“L”，在經(jīng)過PNP雙極型晶體管704、705的延遲時(shí)間T4的定時(shí)909，PNP雙極型晶體管704、705接通。PNP雙極型晶體管704,705接通時(shí)，光電耦合器706,707的輸入信號(hào)PinC和NinC為“L” — “H”。結(jié)果，同時(shí)接通信號(hào)被屏蔽。但是，OR門電路703和PNP雙極型晶體管704、705分別具有延遲時(shí)間T3和T4，所以光電耦合器707的輸入信號(hào)NinC在定時(shí)905為“H” 一 “L”之后，在定時(shí)909信號(hào)PinC、NinC為“L”一 “H”之前，發(fā)生時(shí)間延遲(T3+T4)。該時(shí)間延遲為10 20ns左右，即使同時(shí) 接通保護(hù)電路616U動(dòng)作，也會(huì)發(fā)生相當(dāng)于該時(shí)間延遲的信號(hào)PinC、NinC雙方為“L”電平的期間(從定時(shí)905到定時(shí)909 )。即，同時(shí)接通信號(hào)殘留。該同時(shí)接通信號(hào)被驅(qū)動(dòng)器IC710的輸入信號(hào)Pout和驅(qū)動(dòng)器IC711的輸入信號(hào)Nout繼承，為“H”電平的驅(qū)動(dòng)器IC711的輸入信號(hào)Nout，在從發(fā)生同時(shí)接通信號(hào)的定時(shí)905經(jīng)過了光電耦合器707中的延遲時(shí)間Tl的定時(shí)906，為“H”一 “L”。然后，在定時(shí)909信號(hào)NinC為“L”一 “H”時(shí)，在經(jīng)過了光電耦合器706、707中的延遲時(shí)間Tl的定時(shí)911，驅(qū)動(dòng)器IC710、711的輸入信號(hào)Pout、Nout為“L”一 “H”。S卩，驅(qū)動(dòng)器IC711的輸入信號(hào)Nout中產(chǎn)生障礙(定時(shí)906與定時(shí)911之間的短脈沖)。這樣，同時(shí)接通保護(hù)電路616U中會(huì)產(chǎn)生如上所述的障礙，但一般而言，在驅(qū)動(dòng)器IC的內(nèi)部設(shè)置有防止障礙用的短脈沖濾波器。例如，非專利文獻(xiàn)KInfineon Technology,“1ED020I12-F Single IGBT Driver IC Datasheet Ver.2. I ”，p. 12Input PulseSuppression IN+, IN-的項(xiàng)目)中記載的驅(qū)動(dòng)器IC的數(shù)據(jù)表中記載了對(duì)脈沖寬度30ns以下的障礙輸入進(jìn)行濾波，而非專利文獻(xiàn)2 (STMicroelectronics, <<:TD35IAdvanced IGBT/MOSFET Driver Datasheet”, p. 4tonmin 的項(xiàng)目，p. 54. IInput stage)中記載的驅(qū)動(dòng)器 IC的數(shù)據(jù)表中記載了對(duì)脈沖寬度100ns以下的障礙輸入進(jìn)行濾波。因此，信號(hào)Nout中出現(xiàn)的上述短時(shí)間的障礙被驅(qū)動(dòng)器IC711濾波，如信號(hào)N-Vg的虛線907所示，不對(duì)IGBT330U的柵極端子164輸出，避免上下臂短路。另ー方面，關(guān)于上臂，在延遲了驅(qū)動(dòng)器IC710的延遲時(shí)間T2的定時(shí)915，IGBT328U的柵極信號(hào)P-Vg為“H”一“L”。接著，上臂開關(guān)端子713的信號(hào)Pin在定時(shí)912為“L” 一“H”吋，同時(shí)接通信號(hào)狀態(tài)結(jié)束。結(jié)果，在經(jīng)過了 OR門電路703的延遲時(shí)間T3的定時(shí)921，OR門電路703的輸出信號(hào)HALTB為“L” 一“H”，在經(jīng)過了 PNP雙極型晶體管704、705的延遲時(shí)間T4的定時(shí)913，PNP雙極型晶體管704、705斷開。這樣，下臂開關(guān)端子714的信號(hào)Nin為“L”，所以光電耦合器707的輸入信號(hào)NinC為“H”一 “L”，在延遲了光電耦合器707的延遲時(shí)間Tl的定時(shí)914驅(qū)動(dòng)器711的輸入信號(hào)Nout為“H”一 “L”。然后，在延遲了驅(qū)動(dòng)器IC711的延遲時(shí)間T2的定時(shí)916，IGBT330的柵極信號(hào)N-Vg為“L” — “H”。
之后，在定時(shí)922下臂開關(guān)端子714的信號(hào)Nin為“L” 一 “H”時(shí)，光電耦合器707的輸入信號(hào)NinC為“L”一“H”，進(jìn)而，在延遲了光電耦合器707的延遲時(shí)間Tl的定時(shí)923，驅(qū)動(dòng)器711的輸入信號(hào)Nout為“L”一“H”。這樣，在延遲了驅(qū)動(dòng)器IC711的延遲時(shí)間T2的定時(shí)924，IGBT330U的柵極信號(hào)N-Vg為“H” 一 “L”。這樣，本發(fā)明的同時(shí)接通保護(hù)電路616U，在輸入同時(shí)接通信號(hào)時(shí)屏蔽控制信號(hào)而使上下臂的IBGT328U、330U斷開，在對(duì)上臂開關(guān)信號(hào)端子713和下臂開關(guān)信號(hào)端子714的任一方輸入“H”電平的情況下，即沒有發(fā)生同時(shí)接通信號(hào)的情況下，使PWM信號(hào)不受到同時(shí)接通保護(hù)電路616U的影響地通過。因此，同時(shí)接通保護(hù)電路616U不對(duì)上下臂開關(guān)信號(hào)的死區(qū)時(shí)間造成影響。由此能夠降低逆變器輸出電流的波形變形，能夠提供電機(jī)的旋轉(zhuǎn)不均較小、輸出電流振幅較大的逆變器。一第二實(shí)施方式一圖8、9是說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的圖。圖8是同時(shí)接通保護(hù)電路616U的電路圖，圖9是驅(qū)動(dòng)電路基板1101上的同時(shí)接通保護(hù)電路616U的配線的布局圖。本實(shí)施方式 中，如圖8、9所示，是對(duì)于OR門電路703的輸出插入串聯(lián)電路1001的結(jié)構(gòu)。其中，以下以同時(shí)接通保護(hù)電路616U為例進(jìn)行說明，但也能夠同樣應(yīng)用于同時(shí)接通保護(hù)電路616V、610W。一般而言，柵極驅(qū)動(dòng)電路由包括上臂驅(qū)動(dòng)器IC的上臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路和包括下臂驅(qū)動(dòng)器IC的下臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，上下臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路電絕緣地配置。圖9所示的布局中，上臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W在基板上1101的圖示上側(cè)配置，下臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路61IU 61IW在上臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W的下側(cè)隔開空間地配置。這樣配置的情況下，同時(shí)接通保護(hù)電路616U的PNP雙極型晶體管704、705配置在相互遠(yuǎn)離的場(chǎng)所。因此，與連接器1102的端子713、714 (參照?qǐng)D8)連接的OR門電路703的輸出，用長(zhǎng)配線1002、1003的分支配線向PNP雙極型晶體管704、705配線。然而，在圖4的同時(shí)接通保護(hù)電路616U中，使用IC作為OR門電路703的情況下，OR門電路703的輸出信號(hào)電壓急劇變化。這樣急劇變化的電壓，對(duì)如圖9所示的長(zhǎng)配線1002、1003輸入的情況下，配線表現(xiàn)為分布常數(shù)線路的狀況。從而，如果在配線的終端部不進(jìn)行阻抗匹配等措施則會(huì)引起反射，在信號(hào)電壓中發(fā)生過沖(Overshoot)。此外,配線分支的情況下，如果存在配線長(zhǎng)度的不平衡則容易因反射信號(hào)的往復(fù)發(fā)生振蕩(Ringing)。這樣的信號(hào)電壓的過沖和振蕩，可能導(dǎo)致電路的誤動(dòng)作和半導(dǎo)體部件的破損等。另ー方面，在配線的終端部設(shè)置了阻抗匹配用的電阻的情況下，產(chǎn)生信號(hào)電平降低和消費(fèi)電カ増加的問題。于是，本實(shí)施方式中，如圖8、9所示的電阻1001，作為阻尼電阻插入OR門電路703的輸出。通過設(shè)置該電阻1001，能夠在OR門電路703的輸出中緩和電壓變化，在配線終端部即PNP雙極型晶體管704、705的基極中防止信號(hào)反射發(fā)生。例如使用100 Ω的電阻作為電阻1001。此外，因?yàn)榕渚€1002、1003的配線長(zhǎng)度相差較大時(shí)容易發(fā)生振蕩，所以優(yōu)選使其盡可能為等長(zhǎng)配線。例如，在配線1002、1003中，通過使較短的配線1003延長(zhǎng)，能夠使配線1002、1003的長(zhǎng)度相等。(變形例)圖10、11是表示第二實(shí)施方式的變形例的圖。圖10是同時(shí)接通保護(hù)電路616U的電路圖，圖11是驅(qū)動(dòng)電路基板1101上的同時(shí)接通保護(hù)電路616U的配線的布局圖。其中，以下以同時(shí)接通保護(hù)電路616U為例進(jìn)行說明，但也能夠同樣應(yīng)用于同時(shí)接通保護(hù)電路616V、616W。圖8、9所示的實(shí)施方式中，在電阻1001后使配線分支為長(zhǎng)配線1002、1003，與各柵極驅(qū)動(dòng)電路610U、611U的圖示上側(cè)配置的PNP雙極型晶體管704、705連接。另ー方面，圖10、11所示的變形例中，在上臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W與下臂用柵極驅(qū)動(dòng)電路611U 611W之間的空間中配置PNP雙極型晶體管704、705，經(jīng)由I根長(zhǎng)配線1201連接OR門電路703的輸出與PNP雙極型晶體管704、705。其中，與上述實(shí)施方式同樣，對(duì)于OR門電路703的輸出插入電阻1001。圖10、11所示的變形例中，用I根長(zhǎng)配線1201代替2根長(zhǎng)配線構(gòu)成的分支配線，所以能夠容易地防止振蕩發(fā)生，并且能夠進(jìn)ー步減小配線空間。這樣，即使在電路安裝上將PNP雙極型晶體管704、705配置在相互遠(yuǎn)離的場(chǎng)所，也不會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射和振蕩，能夠防止電路的誤動(dòng)作和半導(dǎo)體部件的破損等。 如上所述，本實(shí)施方式的逆變器裝置的特征在于，具備具有上臂用的IGBT328U 328W和下臂用的IGBT330U 330W的逆變器電路；分別輸出作為IGBT328U 328W的接通斷開指令的第一信號(hào)、和作為IGBT330U 330W的接通斷開指令的第二信號(hào)的PWM電路319 ;根據(jù)第一信號(hào)的接通斷開指令對(duì)IGBT328U 328W進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的柵極驅(qū)動(dòng)電路6IOU 6IOW ;根據(jù)第二信號(hào)的接通斷開指令對(duì)IGBT330U 330W進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的柵極驅(qū)動(dòng)電路611U 611W ;和同時(shí)接通保護(hù)電路616U 616W，其在第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令時(shí)，使從PWM電路319輸出的第一信號(hào)直接輸入到柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W，并且使從PWM電路319輸出的第二信號(hào)直接輸入到柵極驅(qū)動(dòng)電路61IU 611W，在第一和第二信號(hào)都為接通指令的情況下，分別屏蔽第一信號(hào)對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路6IOU 6IOW的輸入和第二信號(hào)對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路61IU 61IW的輸入，將作為斷開指令的第三信號(hào)輸入到柵極驅(qū)動(dòng)電路6IOU 610W、611U 611W。結(jié)果，在發(fā)生同時(shí)接通信號(hào)的情況下，使上下臂的IGBT斷開，所以能夠防止上下臂的短路。進(jìn)而，第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令時(shí)，即沒有發(fā)生同時(shí)接通信號(hào)吋，同時(shí)接通保護(hù)電路616U 616W不對(duì)上下臂的開關(guān)信號(hào)的死區(qū)時(shí)間造成影響。例如，同時(shí)接通保護(hù)電路616U 616W能夠以如下所述的PNP雙極型晶體管704、705和OR門電路703構(gòu)成。PNP雙極型晶體管704設(shè)置在柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W的輸入側(cè)，斷開動(dòng)作時(shí)將第一信號(hào)Pin輸入到柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W，接通動(dòng)作時(shí)屏蔽第一信號(hào)對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W的輸入，并且使柵極驅(qū)動(dòng)電路610U 610W的輸入側(cè)成為斷開指令輸入狀態(tài)。另ー方面，PNP雙極型晶體管705設(shè)置在柵極驅(qū)動(dòng)電路61IU 61IW的輸入側(cè)，斷開動(dòng)作時(shí)將第二信號(hào)輸入到柵極驅(qū)動(dòng)電路611U 611W，接通動(dòng)作時(shí)屏蔽第二信號(hào)對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路611U 611W的輸入,并且使柵極驅(qū)動(dòng)電路611U 611W的輸入側(cè)成為斷開指令輸入狀態(tài)。此外，OR門電路703，在第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令的情況下，使PNP雙極型晶體管704、705斷開動(dòng)作，在第一和第二信號(hào)都為接通指令的情況下，使PNP雙極型晶體管704、705接通動(dòng)作。進(jìn)而，柵極驅(qū)動(dòng)電路6IOU 610W、611U 61IW分別具備生成柵極電壓用的驅(qū)動(dòng)器IC710、711，將驅(qū)動(dòng)器IC710、711的短脈沖濾波時(shí)間設(shè)定為，比從接通指令狀態(tài)的第一和第二信號(hào)被輸入到OR門電路703起到PNP雙極型晶體管704、705接通的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，由此能夠防止同時(shí)接通保護(hù)電路616U中的如上所述的障礙發(fā)生。上述 各實(shí)施方式可以分別単獨(dú)地、或者組合地使用。這是因?yàn)楦鲗?shí)施方式中的效果能夠単獨(dú)或協(xié)同奏效。此外，只要不損害本發(fā)明的特征，本發(fā)明就不限定于上述實(shí)施方式。以上說明了各種實(shí)施方式和變形例，但本發(fā)明不限定于這些內(nèi)容。本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以想到的其他方式也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種逆變器裝置，其特征在于，包括 具有上臂用的第一開關(guān)元件和下臂用的第二開關(guān)元件的逆變器電路； 分別輸出作為所述第一開關(guān)元件的接通斷開指令的第一信號(hào)和作為所述第二開關(guān)元件的接通斷開指令的第二信號(hào)的控制電路； 根據(jù)所述第一信號(hào)的接通斷開指令對(duì)所述第一半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)電路； 根據(jù)所述第二信號(hào)的接通斷開指令對(duì)所述第二半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)電路；和 信號(hào)切換部，其在所述第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令時(shí)，使從所述控制電路輸出的所述第一和第二信號(hào)分別直接輸入到對(duì)應(yīng)的所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電路，在所述第一和第二信號(hào)都為接通指令的情況下，分別斷開所述第一信號(hào)向所述第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入和所述第二信號(hào)向所述第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入，將作為斷開指令的第三信號(hào)輸入到所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電路。
2.如權(quán)利要求I所述的逆變器裝置，其特征在于 所述信號(hào)切換部具有 第三開關(guān)元件，其進(jìn)行連接所述控制電路與所述第一驅(qū)動(dòng)電路的第一信號(hào)通路的斷路和非斷路的切換，并且在所述斷路時(shí)使所述第一驅(qū)動(dòng)電路為斷開指令輸入狀態(tài)； 第四開關(guān)元件，其進(jìn)行連接所述控制電路與所述第二驅(qū)動(dòng)電路的第二信號(hào)通路的斷路和非斷路的切換，并且在所述斷路時(shí)使所述第二驅(qū)動(dòng)電路為斷開指令輸入狀態(tài)；和 邏輯電路，其與所述第一和第二信號(hào)通路并聯(lián)連接，在所述第一和第二信號(hào)都為接通指令的情況下對(duì)所述第三和第四開關(guān)元件輸出斷路指令，在所述第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令的情況下對(duì)所述第三和第四開關(guān)元件輸出非斷路指令。
3.如權(quán)利要求2所述的逆變器裝置，其特征在于 所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電路分別具備生成柵極電壓用的驅(qū)動(dòng)器1C， 所述驅(qū)動(dòng)器IC的短脈沖濾波器時(shí)間設(shè)定為，比從接通指令狀態(tài)的所述第一和第二信號(hào)被輸入到所述邏輯電路起到所述第三和第四開關(guān)元件成為斷路狀態(tài)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的逆變器裝置，其特征在于 在所述邏輯電路的信號(hào)輸出側(cè)串聯(lián)連接有防止信號(hào)反射用的電阻。
全文摘要
逆變器裝置具備具有上臂用的第一開關(guān)元件(328U～328W)和下臂用的第二開關(guān)元件(330U～330W)的逆變器電路；分別輸出作為第一開關(guān)元件的接通斷開指令的第一信號(hào)和作為第二開關(guān)元件的接通斷開指令的第二信號(hào)的控制電路(319)；根據(jù)第一信號(hào)的接通斷開指令對(duì)第一半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)電路(610U～610W)；根據(jù)第二信號(hào)的接通斷開指令對(duì)第二半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行接通斷開驅(qū)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)電路(611U～611W)；和信號(hào)切換部(616U～616W)，其在第一和第二信號(hào)的至少一方為斷開指令時(shí)，使從控制電路輸出的第一和第二信號(hào)分別直接輸入到對(duì)應(yīng)的第一和第二驅(qū)動(dòng)電路，在第一和第二信號(hào)都為接通指令的情況下，分別斷開第一信號(hào)向第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入和第二信號(hào)向第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入，將作為斷開指令的第三信號(hào)輸入到第一和第二驅(qū)動(dòng)電路。
文檔編號(hào)H02M7/48GK102835015SQ20118001743
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者館山哲郎, 船場(chǎng)誠(chéng)司, 能登康雄, 八幡光一, 島野?；?申請(qǐng)人:日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社