(57)【要約】【課題】本発明は、パワー素子を駆動する制御装置において、パワー素子の短絡動作を防ぐことを目的とする。【解決手段】駆動信号出力手段４は、ＨＶＩＣ５への上アームと下アームを交互にスイッチング動作させる出力を開始する前に、ＨＶＩＣ５への上アームを出力させる信号をＯＮ、ＯＦＦさせることで、フリップフロップ回路７へのリセットパルスを発生させる構成とすることで、自己保持回路８が誤動作している場合でも、運転開始時には必ず自己保持回路８を解除する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の正極と負極の間にブリッジ接続され出力側に負荷が接続される上アームパワー素子と下アームパワー素子、前記上アームパワー素子を制御する自己保持回路を内蔵したフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ回路のセットとリセットのパルス信号を生成するパルス生成回路を内蔵したＨＶＩＣ、前記上アームパワー素子と下アームパワー素子をＯＮ、ＯＦＦさせるＨＶＩＣへの入力信号を出力するための駆動信号出力手段と、負荷を運転、停止させるための運転、停止信号を検知する入力判別手段と、停止信号が運転信号に変化した際に駆動開始と判断する駆動開始検知手段を備えた制御部を備え、制御部は、前記入力判別手段からの信号が停止から運転に変化したことを判断した際、ＨＶＩＣへの上アームと下アームを交互にスイッチング動作させる出力を開始する前に、ＨＶＩＣへの上アームを出力させる信号をＯＮ、ＯＦＦさせることで、フリップフロップ回路へのリセットパルスを発生させることを特徴とするパワー素子の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー素子を駆動するスイッチング制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、消費電力削減のため、直流電源の正極と負極との間にブリッジ接続されたパワー素子の出力側に負荷を取り付け、ＨＶＩＣを利用してパワー素子をスイッチング動作させる制御方式が増えてきている。ＨＶＩＣとは、ブリッジ回路構成のパワーデバイスのゲートを駆動する高耐圧ＩＣのことである。ＨＶＩＣのハイサイド側には、浮遊容量、中性点の電位変動などから発生するノイズの影響による誤動作を保護する目的や、低消費電力を目的としてフリップフロップなどのラッチ回路や、低電圧時の保護回路が利用されている。
【０００３】
そこで、従来のパワー素子の制御装置では例えば特許文献１のようなものが開示されている。
【０００４】
従来は、ノイズの影響でＨＶＩＣへのノイズによる微小な信が入力しても、フィルタ回路で、マスクしたり、ＨＶＩＣがスイッチング素子を正常に動作できないような低電圧時には、出力動作をさせないような保護装置のＨＶＩＣを利用するに制御にしたりするものや、入力信号の精度を高めるような工夫がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３９１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来、ＨＶＩＣを利用して、パワー素子を駆動する制御装置においては、ＨＶＩＣに自己保持回路を内蔵したフリップフロップ回路が内蔵されているため、フリップフロップ回路に入力するパルス発生回路に工夫を行い、誤動作の防止が行われている。しかし、スイッチング動作を行っていないすなわち、負荷の停止の際や停止期間中の電圧変動やノイズで一旦  ＨＶＩＣ内部のフリップフロップ回路における自己保持回路部分が誤動作をして、フリップフロップ回路の出力を保持してしまうと、負荷を停止から、運転させる際のスイッチング動作開始時、下アームを点弧させることで、上アームのパワー素子と下アームのパワー素子が短絡して大電流が流れ、短絡故障してしまうという課題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の課題を解決するものであり、ＨＶＩＣを利用して、パワー素子を駆動する制御装置において、負荷の停止時などのノイズでＨＶＩＣが誤動作して、上アームの出力が保持された場合でも、確実に短絡動作を防ぐことができる制御装置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】
【０００８】
そして、この目的を達成するために、本発明は、直流電源の正極と負極の間にブリッジ接続され出力側に負荷が接続される上アームパワー素子と下アームパワー素子、前記上アームパワー素子を制御する自己保持回路を内蔵したフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ回路のセットとリセットのパルス信号を生成するパルス生成回路を内蔵したＨＶＩＣ、前記上アームパワー素子と下アームパワー素子をＯＮ、ＯＦＦさせるＨＶＩＣへの入力信号を出力するための駆動信号出力手段と、負荷を運転、停止させるための運転、停止信号を検知する入力判別手段と、停止信号が運転信号に変化した際に駆動開始と判断する駆動開始検知手段を備えた制御部を備え、制御部は、前記入力判別手段からの信号が停止から運転に変化したことを判断した際、ＨＶＩＣへの上アームと下アームを交互にスイッチング動作させる出力を開始する前に、ＨＶＩＣへの上アームを出力させる信号をＯＮ、ＯＦＦさせることで、フリップフロップ回路へのリセットパルスを発生させる構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、直流電源の正極と負極の間にブリッジ接続され出力側に負荷が接続される上アームパワー素子と下アームパワー素子、前記上アームパワー素子を制御する自己保持回路を内蔵したフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ回路のセットとリセットのパルス信号を生成するパルス生成回路を内蔵したＨＶＩＣ、前記上アームパワー素子と下アームパワー素子をＯＮ、ＯＦＦさせるＨＶＩＣへの入力信号を出力するための駆動信号出力手段と、負荷を運転、停止させるための運転、停止信号を検知する入力判別手段と、停止信号が運転信号に変化した際に駆動開始と判断する駆動開始検知手段を備えた制御部を備え、制御部は、前記入力判別手段からの信号が停止から運転に変化したことを判断した際、ＨＶＩＣへの上アームと下アームを交互にスイッチング動作させる出力を開始する前に、ＨＶＩＣへの上アームを出力させる信号をＯＮ、ＯＦＦさせることで、フリップフロップ回路へのリセットパルスを発生させる構成になっているため、停止時や停止期間中にノイズや電圧変動による誤動作でＨＶＩＣに内臓されたフリップフロップ回路部の自己保持回路部分が誤動作して、ＨＶＩＣの上アームの出力信号が出力され、上アームパワー素子がＯＮになっていたとしても、フリップフロップ回路にリセット信号を入力することになり、上アームパワー素子がＯＦＦになるため、最初に下アームをＯＮさせても短絡動作を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるパワー素子の制御装置の構成を示す図
【図２】同動作を示すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載のパワー素子の制御装置は、直流電源の正極と負極の間にブリッジ接続され出力側に負荷が接続される上アームパワー素子と下アームパワー素子、前記上アームパワー素子を制御する自己保持回路を内蔵したフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ回路のセットとリセットのパルス信号を生成するパルス生成回路を内蔵したＨＶＩＣ、前記上アームパワー素子と下アームパワー素子をＯＮ、ＯＦＦさせるＨＶＩＣへの入力信号を出力するための駆動信号出力手段と、負荷を運転、停止させるための運転、停止信号を検知する入力判別手段と、停止信号が運転信号に変化した際に駆動開始と判断する駆動開始検知手段を備えた制御部を備え、制御部は、前記入力判別手段からの信号が停止から運転に変化したことを判断した際、ＨＶＩＣへの上アームと下アームを交互にスイッチング動作させる出力を開始する前に、ＨＶＩＣへの上アームを出力させる信号をＯＮ、ＯＦＦさせることで、フリップフロップ回路へのリセットパルスを発生させることを特徴としたものである。
【００１２】
これにより、停止時や、停止期間中にノイズや電圧変動による誤動作でＨＶＩＣに内臓されたフリップフロップ回路部の自己保持回路部分が誤動作して、ＨＶＩＣの上アームの出力信号が出力され、上アームのパワー素子がＯＮになっていたとしても、フリップフロップ回路にリセット信号を入力することになり、上アームパワー素子がＯＦＦになるため、最初に下アームをＯＮさせても短絡動作を防ぐことができる効果を奏する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明のパワー素子の制御装置の構成の一例を示す図である。図に示すように、パワー素子の制御装置は、制御部１とＨＩＶＣ５と直流電源１２にブリッジ接続された上アームパワー素子９と下アームパワー素子１０を有し、モータなどの負荷１１を接続し、上アームパワー素子９、下アームパワー素子１０が交互にＯＮすることで、負荷１１に直流電源１２の正極、負極が交互に供給する構成となっている。制御部１は運転と停止の信号を判別する入力判別手段２と、駆動開始検知手段３と、駆動信号出力手段４を有し、入力判別手段２は、スイッチ（図示せず）などの入力信号を、運転又は停止の信号に判別する機能を有し、駆動開始検知手段３は、停止信号が運転信号に変化したことを検知した場合に駆動開始と判別する機能と、運転信号継続中には、運転中と判断する機能と、停止信号継続中には停止中と判断する機能を有し、駆動開始か、運転中か、停止中のいずれかの信号を駆動信号出力手段に出力する機能を有する。駆動信号出力手段４は、駆動開始の場合は、上アーム駆動信号をＯＮさせＯＦＦさせる信号をＨＶＩＣ５に出力する機能を有し、運転中の場合には、上アーム駆動信号をＯＮさせＯＦＦさせ、下アーム駆動信号ＯＮさせＯＦＦさせる信号を交互にＨＶＩＣ５に出力する機能を有し、停止中の場合には、上アーム駆動信号をＯＦＦさせ、下アーム駆動信号をＯＦＦさせる信号をＨＶＩＣ５に出力する機能を有する。ＨＶＩＣ５は、上アーム駆動信号が入力された場合には、入力信号の立ち上がりエッジに対応したセットパルスを生成し、立下りエッジに応じたリセットパルスを生成する機能を有するパルス生成回路６と、セットパルスで出力を保持し、リセットパルスで出力を解除する機能を有する自己保持回路８を有した、ＲＳ−フリップフロップ回路７を有する。
【００１５】
以上の構成において制御部１は、入力判別手段２が、スイッチなどの入力信号を検知し、運転中と判断した場合、駆動信号出力手段４にて上アーム駆動信号と下アーム駆動信号を交互にＨＶＩＣ５に出力することとなる。ＨＶＩＣ５は、下アームの駆動信号を受け取ると、下アームパワー素子１０をＯＮさせる。この時、負荷１１（例では３相ブラシレスモータ）に接続された端子には直流電源１２の負側電源が供給され矢印１３側に電流が流れる。次にＨＶＩＣ５は、上アーム駆動信号の入力を受け取ると、パルス生成回路６にて、上アーム駆動信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを検知し、ＲＳ−フリップフロップ回路７に入力するセット信号、リセット信号のパルス信号をそれぞれ生成することになる。ＲＳ−フリップフロップ回路７は、セットパルスを受け取ると、自己保持回路８を保持状態に変化させ、リセットパルスを受け取るまで上アームパワー素子９をＯＮ状態に保持する。また、ＲＳ−フリップフロップ回路７はリセットパルスを受け取ると自己保持回路８のＯＮ状態を解除し、上アームパワー素子９をＯＦＦ状態に変化させる。なお、上アームのパワー素子がＯＮに保持されている期間、負荷１１（例では三相ブラシレスモータ）の端子には直流電源１２の正側電源が供給され矢印１４側に電流が流れることになる。このように、制御部１は、駆動信号出力手段４が上アーム出力信号、下アーム出力信号を交互に出力し、上アームパワー素子９、下アームパワー素子１０が交互にＯＮ、ＯＦＦすることで、負荷１１に交番電流を発生させ負荷１１（例では３相ブラシレスモータ）を運転することができる。一方、入力判別手段２が停止中と判断した場合、駆動信号出力手段４は上アーム駆動信号と下アーム駆動信号の出力を停止させ、それぞれのパワー素子をＯＦＦさせることになるので、負荷１１（例では３相ブラシレスモータ）には直流電源１２が供給されないことになり、負荷１１の運転を停止することができる。
【００１６】
次に、ＨＶＩＣ５に内蔵しているＲＳ−フリップフロップ回路７の自己保持回路８が誤動作し、誤動作によって自己保持回路が働いた場合を説明する。負荷１１を運転から停止に変化させた際には、負荷の誘導起電力などにより、ノイズや電圧変動が発生しやすいことが知られている。この停止時や停止期間中に発生するノイズや電圧変動の影響で、ＨＶＩＣ５に内蔵しているＲＳ−フリップフロップ回路７の自己保持回路８が保持状態に誤動作した場合、上アームパワー素子９はＯＮ状態となる。この状態で、入力判別手段２に運転信号が入力され、駆動信号出力手段４が下アームパワー素子１０に対し駆動信号を出力した場合、上アームパワー素子９と下アームパワー素子１０が同時にＯＮすることになり、直流電源１２が短絡モードとなり、大電流が流れ、パワー素子が破壊する。このように、ＨＶＩＣ５に内蔵しているＲＳ−フリップフロップ回路７の自己保持回路８が誤動作した場合、運転開始時にはパワー素子の破壊が発生する。
【００１７】
次に、ＨＶＩＣ５に内蔵しているＲＳ−フリップフロップ回路７の自己保持回路８が停止時及び停止期間中に誤動作し、自己保持回路が保持した場合、負荷１１の運転開始時にパワー素子の破壊を防止する方法について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。駆動開始検知手段３は、負荷停止時、Ｓ１（ステップ１）において運転信号が停止から運転に変化したかをチェックする。停止から運転に変化すると、駆動開始検知手段３は駆動開始と判断し、駆動信号出力手段に駆動開始信号を出力する。駆動信号出力手段４は、Ｓ２において上アーム駆動信号をＯＮにする。Ｓ３において、ＨＶＩＣ５は、パルス生成回路６においてＲＳ−フリップフロップ回路７にセット信号を発生することとなる。ここで自己保持回路８は保持されたままである。駆動信号出力手段は、Ｓ４においてＲＳ−フリップフロップ回路が十分反応する時間の時間を待つ。次に駆動信号出力手段４は、Ｓ５において、上アーム駆動信号をＯＦＦにする。Ｓ６において、ＨＶＩＣ５は、パルス生成回路６においてＲＳ−フリップフロップ回路７にリセット信号を発生することとなり、自己保持回路８はリセットされることとなる。ノイズなどの影響で自己保持回路８が誤動作しＯＮになっていたとしても、自己保持回路８は必ずＯＦＦすることになる。次に駆動開始検知手段３は、入力判別手段２の信号が継続して運転である場合は、運転中と判断し、駆動信号出力手段４は、負荷の状態に応じて上アーム駆動信号、下アーム駆動信号をそれぞれ交互に出力するが、下アームを最初に駆動しても、停止時や停止期間中に誤動作し、ＯＮに保持されていた自己保持回路８はＳ６でリセットされているので、上アームパワー素子９と下アームパワー素子１０が短絡しないことになり、運転開始時にパワー素子の破壊を防止することができる。以上説明したように、停止時や停止期間中にノイズや電圧変動による誤動作でＨＶＩＣ５に内臓されたＲ−Ｓフリップフロップ回路７の自己保持回路８が誤動作して、ＨＶＩＣ５の上アームの出力信号が出力され、上アームパワー素子９がＯＮになっていたとしても、運転開始時には、フリップフロップ回路７にリセット信号を入力することになり、上アームパワー素子９がＯＦＦになるため、最初に下アームパワー素子１０をＯＮさせても短絡動作を防ぐことができ、パワー素子の破壊を防止する効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明にかかるパワー素子の制御装置は、運転開始時にＨＶＩＣの自己保持回路をリセットさせるので、誤動作によるパワー素子の破壊を起動時に防ぐことができるため、モータや、電源などＨＶＩＣを利用する制御装置として有用である。
【符号の説明】
【００１９】
１．制御部
２．入力判別手段
３．駆動開始検知手段
４．駆動信号出力手段
５．ＨＶＩＣ
６．パルス生成回路
７．ＲＳ−フリップフロップ回路
８．自己保持回路
９．上アームパワー素子
１０．下アームパワー素子
１１．負荷
１２．直流電源
【図１】
2014060882.tif 000003
【図２】
2014060882.tif 000004