(57)【要約】【課題】インテリジェントパワーモジュール周辺回路のブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合、高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加され、電源電位とＧＮＤ電位で短絡電流が流れる。この時、短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路が破壊しているため、シャント抵抗を含むインバータ回路の広範囲な連鎖破壊に繋がるという課題があった。【解決手段】インテリジェントパワーモジュール１の周辺回路のブートストラップダイオード１０３、１０４が短絡破壊に至った場合においても、高圧側制御電源端子７および低圧側制御電源端子８とＧＮＤ間に過電圧保護用ツェナーダイオード１０５を挿入することによりに過電圧が印加されず、インバータ回路の広範囲な連鎖破壊を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電位とＧＮＤ電位との間で直列に接続された、高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子と、前記高圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路と、ブートストラップダイオードを介して前記高圧側スイッチング素子の電流流出端子に接続された電源端子（以下、ＶＢ端子）を有する高圧側駆動回路と、前記低圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路および短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路と、前記高圧側駆動回路の制御電源端子と前記低圧側駆動回路の制御電源端子が分離している構成を有するインテリジェントパワーモジュールと、前記インテリジェントパワーモジュールのＶＢ端子に前記ブートストラップダイオードが短絡破壊時に制御電源端子に過電圧印加をクランプする過電圧保護用ツェナーダイオードと、前記過電圧保護用ツェナーダイオードが過電圧をクランプした時の過電流を遮断する過電流遮断用ヒューズと、短絡電流を検出するためのシャント抵抗とを備えるインバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコン等に搭載されている圧縮機を駆動させるインバータ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ回路としては図２に示すように、電源電位とＧＮＤ電位との間で直列に接続された、高圧側スイッチング素子１ａ，１ｂ及び低圧側スイッチング素子１ｃ，１ｄと、前記高圧側スイッチング素子を駆動する高圧駆動回路１ｅと、前記低圧側スイッチング素子を駆動する低圧駆動回路１ｆを有するインテリジェントパワーモジュール１と、短絡電流を検出するためのシャント抵抗２で構成されており、制御電源端子とＧＮＤ間に過電圧保護用ツェナーダイオードが挿入されていないインバータ回路を構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６０２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の構成ではインテリジェントパワーモジュール周辺回路の部品、特にブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合、高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加され、高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子のゲートを破壊し、電源電位とＧＮＤ電位で短絡電流が流れる。この時、短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路が破壊しているため、短絡電流を検出しスイッチングを停止させることが出来ないためシャント抵抗を含むインバータ回路の広範囲な連鎖破壊に繋がるという課題があった。
【０００４】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、ブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合、高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加されず、安全に回路が遮断されるインバータ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】
上記課題を解決するために本発明は、電源電位とＧＮＤ電位との間で直列に接続された、高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子と、前記高圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路と、ブートストラップダイオードを介して前記高圧側スイッチング素子の電流流出端子に接続されたＶＢ端子を有する高圧側駆動回路と、前記低圧側スイッチング素子を駆動する駆動回路および短絡電流検出回路を有する低圧側駆動回路と、前記高圧側駆動回路の制御電源端子と前記低圧側駆動回路の制御電源端子が分離している構成を有するインテリジェントパワーモジュールと、前記インテリジェントパワーモジュールのＶＢ端子にブートストラップダイオード短絡破壊時に制御電源端子に過電圧印加を保護する過電圧保護用ツェナーダイオードと、前記過電圧保護用ツェナーダイオードが過電圧をクランプした時の過電流を遮断する過電流遮断ヒューズと、短絡電流を検出するためのシャント抵抗とを備えたものである。
【０００６】
上記構成によって、ブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合においても、高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加されず、ヒューズにより安全に遮断され、インバータ周辺回路の破壊をなくすことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のインバータ回路は、インテリジェントパワーモジュール周辺回路、ブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合においても、高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加されず、ヒューズにより安全に遮断され、インバータ回路の広範囲な連鎖破壊を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、インテリジェントパワーモジュール周辺回路の部品、特にブートストラップダイオードが短絡破壊に至った場合、過電圧保護ツェナーダイオードにより高圧側駆動回路の制御電源端子および低圧側駆動回路の制御電源端子に過電圧が印加されるのを防ぐことにより、高圧側スイッチング素子及び低圧側スイッチング素子のゲートを破壊し、電源電位とＧＮＤ電位で短絡電流が流れることによるシャント抵抗および周辺回路の破壊から発煙発火に至る恐れが有るのを防ぐ効果を奏する。
【０００９】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、本発明のインバータ回路の一実施形態を適用したブロック図である。図１では、複数相（通常は３相）のインバータ回路のうち２相分の回路構成のみを示している。また、インバータ回路のうち、主に本発明に関連する部分のみを抽出して示している。
【００１１】
図１において、インテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＧＢＴ）１は、電源電位３とＧＮＤ電位４との間で直列に接続されたＩＧＢＴ１ａ（Ｕ相高圧側スイッチング素子）、ＩＧＢＴ１ｃ（Ｕ相低圧側スイッチング素子）、ＩＧＢＴ１ｂ（Ｖ相高圧側スイッチング素子）およびＩＧＢＴ１ｄ（Ｖ相低圧側スイッチング素子）と、前記ＩＧＢＴ１ａおよびＩＧＢＴ１ｂを駆動する駆動回路と、ブートストラップダイオード１０３およびブートストラップダイオード１０４を介してＩＧＢＴ１ａおよびＩＧＢＴ１ｂの電流流出端子に接続されたブートストラップ方式の電源端子であるＵ相ＶＢ端子５およびＶ相ＶＢ端子６を有する高圧側駆動用集積回路ＨＶＩＣ１ｅと、ＩＧＢＴ１ｃおよびＩＧＢＴ１ｄを駆動する駆動回路および短絡電流検出回路を有する低圧側駆動用集積回路ＬＶＩＣ１ｆとを備えている。
【００１２】
また、外部からＵ相を駆動するためのオンオフ信号を入力する高圧側Ｕ相制御入力端子９および低圧側Ｕ相制御入力端子１０、Ｖ相を駆動するためのオンオフ信号を入力する高圧側Ｖ相制御入力端子１１および低圧側Ｖ相制御入力端子１２を備えている。さらに、前記インテリジェントパワーモジュール１は、ＨＶＩＣ１ｅの高圧側制御電源端子７と前記ＬＶＩＣ１ｆの低圧側制御電源端子８が分離している構成を有する。
【００１３】
前記インテリジェントパワーモジュール１のＵ相ＶＢ端子５もしくはＶ相ＶＢ端子６に接続されているブートストラップダイオード１０３もしくはブートストラップダイオード１０４が短絡破壊時に高圧側制御電源端子７もしくは低圧側制御電源端子８に過電圧が印加されるのを保護する過電圧保護用ツェナーダイオード１０５と、過電圧保護用ツェナーダイオード１０５が過電圧をクランプした時の過電流を遮断するために電源３とＰ側端子１４間に挿入されている過電流遮断ヒューズ１００と、高圧側、低圧側ＩＧＢＴ短絡時の短絡電流を検出するためにシャント抵抗２を設けている。
【００１４】
以上のように構成された本実施の形態のインバータ回路について、次にその動作を説明する。
【００１５】
まず始めに、高圧側低圧側それぞれの制御入力端子９〜１２にオンオフ入力信号が印加されると、ＨＶＩＣ１ｅおよびＬＶＩＣ１ｆにより、それぞれの入力信号に対応したＩＧ
ＢＴ１ａ〜１ｄがターンオンオフする。例えば、ＩＧＢＴ１ａがターンオン時にブートストラップダイオード１０３に電源電位が印加されるが、この時、ブートストラップダイオード１０３が短絡破壊に至ると、ＨＶＩＣ１ｅの高圧側制御電源端子７およびＬＶＩＣ１ｆの低圧側制御電源端子８に電源電位つまり過電圧が印加されるが、過電圧保護用ツェナーダイオード１０５により低電圧でクランプされる。これにより、ＨＶＩＣ１ｅおよびＬＶＩＣ１ｆの同時破壊を防ぐ（太点線矢印）。この時過電圧保護用ツェナーダイオード１０５がクランプする事により、過電流が流れオープン破壊に至り、ＨＶＩＣ１ｅおよびＬＶＩＣ１ｆの同時破壊が起こる。これを防ぐため、過電圧保護用ツェナーダイオード１０５に過電流が流れると過電流遮断用ヒューズ１００で電源３からのインテリジェントパワーモジュール１への電流を遮断する。ブートストラップダイオード１０４が短絡破壊時も同様の挙動を示す。
【００１６】
以上のように、本発明のインバータ回路は、過電圧保護用ツェナーダイオード１０５を高圧側制御電源端子７および低圧側制御電源端子８とＧＮＤ間に挿入し、また過電流遮断ヒューズを電源３とＰ側端子１４に挿入することにより、ブートストラップダイオード１０３およびブートストラップダイオード１０４の短絡破壊時に、ＨＶＩＣ１ｅおよびＬＶＩＣ１ｆの同時破壊が発生し、ＩＧＢＴ１ａとＩＧＢＴ１ｃもしくはＩＧＢＴ１ｂとＩＧＢＴ１ｄの短絡時の電流によりシャント抵抗および周辺回路の破壊に至るのを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上のように、本発明にかかるインバータ回路は、部品破壊による発煙、発火を防ぐ効果により、エアコン等インバータ制御で圧縮機を駆動させる機器に幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のインバータ回路の第１の実施形態を示すブロック図
【図２】従来のインバータ回路のブロック図
【符号の説明】
【００１９】
１  インテリジェントパワーモジュール
２  シャント抵抗
３  電源
４  ＧＮＤ
５  Ｕ相ＶＢ端子
６  Ｖ相ＶＢ端子
７  高圧側制御電源端子
８  低圧側制御電源端子
９  高圧側Ｕ相制御入力端子
１０  高圧側Ｖ相制御入力端子
１１  低圧側Ｕ相制御入力端子
１２  低圧側Ｖ相制御入力端子
１３  過電流検出端子
１４  Ｐ側端子
１ａ  ＩＧＢＴ（Ｕ相高圧側スイッチング素子）
１ｂ  ＩＧＢＴ（Ｖ相高圧側スイッチング素子）
１ｃ  ＩＧＢＴ（Ｕ相低圧側スイッチング素子）
１ｄ  ＩＧＢＴ（Ｖ相低圧側スイッチング素子）
１ｅ  ＨＶＩＣ（高圧側駆動回路）
１ｆ  ＬＶＩＣ（低圧側駆動回路）
１００  過電流遮断用ヒューズ
１０３  ブートストラップダイオード１
１０４  ブートストラップダイオード２
１０５  過電圧保護用ツェナーダイオード
【図１】
2008148511.tif 000003
【図２】
2008148511.tif 000004