(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子とコンデンサとの並列接続回路を備えた共振型インバータにおいて、
前記スイッチング素子と並列に接続される第１、第２のダイオードを設け、
前記第１のダイオードは、前記スイッチング素子の近傍に配置すると共に、前記スイッチング素子と同一の基板パターンに接続し、
前記第２のダイオードは、前記第１のダイオードと同一もしくはそれ以上の順方向電流容量を持ち、前記コンデンサの近傍に配置すると共に、前記スイッチング素子及び前記第１のダイオードの接続された基板パターンと補助導体を介して接続された別の基板パターンに接続すると共に前記コンデンサを並列に接続する
ことを特徴とする共振型インバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチング素子と共振用コンデンサを備えた共振型インバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５や図６に示すようなソフトスイッチングを行うＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の共振型インバータは、負荷として３相の誘導電動機や直流ブラシレスモータ等からなるモータＭ１が接続された、例えばＩＧＢＴ（ Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング素子として用いたインバータ部から構成される。インバータ部は、直流電源Ｖ３の両端に、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６をＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相ブリッジ構造に接続したものであって、各ＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子間には、モータＭ１等の誘導性の負荷が発生する回生エネルギーや誘導性の負荷に蓄えられた電流エネルギーを循環させる目的で、転流ダイオード（ＦＷＤ：Free Wheeling Diode ）Ｄ１〜Ｄ６が接続される。また、各ＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子間には、ＩＧＢＴのターンＯＮ時やターンＯＦＦ時に、図５における構成の場合は、双方向スイッチユニットＳＵ１〜ＳＵ３に接続されるインダクタンスＬ１〜Ｌ３との共振によって、また図６における構成の場合は、双方向スイッチユニットＳＵ４〜ＳＵ６に接続されるインダクタンスＬ４〜Ｌ６との共振によって電流を流す共振用コンデンサＣ１〜Ｃ６も接続される。
【０００３】
上述のようなソフトスイッチングを行う共振型インバータでは、共振用コンデンサとインダクタンスとの共振電流によって共振用コンデンサを充放電し、ＩＧＢＴのスイッチングを制御する。すなわち、ＩＧＢＴがターンＯＦＦし、共振用コンデンサが充電する場合、共振用コンデンサが与える時定数によるＩＧＢＴに印加される電圧の上昇の遅れから、ＩＧＢＴのＺＶＳ（Zero Voltage Switching：ゼロ電圧スイッチング）が実現し、逆にＩＧＢＴがターンＯＮする前に、共振用コンデンサを放電する場合、転流ダイオードが導通することによりＩＧＢＴへ加えられる電圧、電流が”ゼロ”となることから、ＩＧＢＴのＺＶＳ（Zero Voltage Switching：ゼロ電圧スイッチング）、及びＺＣＳ（Zero current Switching：ゼロ電流スイッチング）が実現するため、スイッチング素子のターンＯＦＦ、またはターンＯＮ時に発生する損失を少なくすることができる。
【０００４】
このように、ソフトスイッチングを行う共振型インバータでは、それぞれのスイッチング素子に共振用コンデンサを接続することが一般的である。しかし、上述のような共振型インバータでは、スイッチング素子をターンＯＦＦした後に、この共振用コンデンサを原因とする発振が起こる場合がある。ここで、発振現象が発生する原理を、図面を参照して簡単に説明する。図７は、発振現象の発生原理を説明するために、前述の図５や図６に示したソフトスイッチングを行う共振型インバータの１相分（例えばここではＵ相とする）の回路を抜き出して示した図である。
【０００５】
回路図には、電源Ｖｉの両端にＩＧＢＴＱ１のエミッタ端子とＩＧＢＴＱ２のコレクタ端子とが接続された共振型インバータの１相分のＩＧＢＴを配置し、それぞれのＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子の端子間に転流ダイオードＤ１、Ｄ２及び共振用コンデンサＣ１、Ｃ２を並列に接続した構成を示す。また、説明のために、ＩＧＢＴＱ１のコレクタ端子には直列に配線インダクタンスＬｐ１を、ＩＧＢＴＱ２のコレクタ端子には直列に配線インダクタンスＬｐ２を、転流ダイオードＤ１のカソード側には直列に配線インダクタンスＬｐ３を、転流ダイオードＤ２のカソード側には直列に配線インダクタンスＬｐ４をそれぞれ等価的に配置して示している。
【０００６】
図７を用いて発振現象の発生原理を説明すると、図７（ａ）に示すようなＩＧＢＴＱ１がＯＮ状態で負荷電流がＩＧＢＴＱ１を通して流れている状態１から、図７（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴＱ１がターンＯＦＦして負荷電流が共振用コンデンサＣ１、Ｃ２を流れるような状態２になると、共振用コンデンサＣ１の両端電圧はゼロから電源電圧へと上昇し、共振用コンデンサＣ２の両端電圧は電源電圧と同じ値から次第にゼロに降下していく。そして、共振用コンデンサＣ２の両端電圧Ｖ２がゼロになると、図７（ｃ）に示すように、転流ダイオードＤ２が導通する状態３となり、負荷電流はすべて転流ダイオードＤ２を通して流れ始める。
【０００７】
このとき、転流ダイオードＤ２の導通開始時に、等価的に転流ダイオードＤ２に直列に挿入される配線インダクタンスＬｐ４によって誘起電圧が発生し、その電圧がトリガとなって、並列に接続された共振用コンデンサＣ２との間で構成するループ回路で共振が起こり、図８に示すように、状態３の領域において共振型インバータの出力に発振現象によるノイズが発生する。同様に、ＩＧＢＴＱ２をＯＮ状態からターンＯＦＦした際にも、等価的に転流ダイオードＤ１に直列に挿入される配線インダクタンスＬｐ３によって誘起電圧が発生し、共振用コンデンサＣ１との間で構成するループ回路で共振が起こり発振現象によるノイズが発生する。
【０００８】
この発振のピーク電圧は、共振用コンデンサを取り付けない場合のピーク電圧（ハードスイッチングのターンＯＦＦサージ電圧）より大きくなる場合があると共に、この発振現象により伝導ノイズや放射ノイズが増大するという問題が発生する。このため、この発振現象を抑制しなければノイズに低減効果のあるソフトスイッチングの効果が損なわれるという問題があった。
そこで、この問題を解決するために、例えば特開平１１−３３２２５０号公報に記載のものが提案されている。同公報によると、この装置は、共振用インダクタンスと共振用コンデンサを接続するためのスイッチ手段と、スイッチング回路及び共振用コンデンサを、１つのモジュールのパッケージ内に組み込むことで、共振電流のループを縮小化し、外部へのノイズ発生を低減すると共に、余分な配線インダクタンスを減少させて不要な輻射ノイズも低減する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにスイッチング素子を共振用コンデンサと同一のモジュールパッケージ内に組み込んだ場合には、共振電流ループの縮小化と配線インダクタンスの減少によるノイズ低減の効果は得られるが、ＩＧＢＴのように発熱の多いスイッチング素子を用いる場合には、共振コンデンサがスイッチング素子の熱影響を受けることがあるので、このような熱影響を軽減することが望ましい。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、スイッチング素子のスイッチング時の発振現象を抑制すると共にスイッチング素子の発熱の影響を軽減できる共振型インバータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る共振型インバータは、スイッチング素子（例えば実施の形態のＩＧＢＴ１、２１、２２）とコンデンサ（例えば実施の形態の共振用コンデンサ８、３３、３４）との並列接続回路を備えた共振型インバータにおいて、前記スイッチング素子と並列に接続される第１、第２のダイオードを設け、前記第１のダイオード（例えば実施の形態の転流ダイオードＢ５、及び転流ダイオード２３、２４）は、前記スイッチング素子の近傍に配置すると共に、前記スイッチング素子と同一の基板パターンに接続し、前記第２のダイオード（例えば実施の形態の転流ダイオードＡ１０、及び外付けダイオード３１、３２）は、前記第１のダイオードと同一もしくはそれ以上の順方向電流容量を持ち、前記コンデンサの近傍に配置すると共に、前記スイッチング素子及び前記第１のダイオードの接続された基板パターンと補助導体を介して接続された別の基板パターンに接続すると共に、前記コンデンサを並列に接続することを特徴とする。
【００１２】
以上の構成を備えた共振型インバータは、スイッチング素子の転流ダイオードを第１のダイオードと第２のダイオードとに分割することで、ダイオード１個あたりに流れる負荷電流を分割して減らすことができる。更に、第２のダイオードを共振用コンデンサの近傍に配置すると共に、スイッチング素子及び第１のダイオードの接続された基板パターンと補助導体を介して接続された別の基板パターンにコンデンサと共に接続することで、等価的に第２のダイオードに直列に挿入され、コンデンサと共振を起こす配線インダクタンスを小さくして、その影響を軽減することができる。また、コンデンサと第２のダイオードが接続されている基板パターンは、スイッチング素子及び第１のダイオードの接続された基板パターンと補助導体を介して接続された別の基板パターンとなっているので、コンデンサに対するスイッチング素子からの発熱の影響を軽減できる。
【００１３】
さらに、コンデンサとの共振を起こす配線インダクタンスが小さい第２のダイオードに電流を多く流すことで、等価的に第１のダイオードに直列に挿入される配線インダクタンスに発生する誘導電圧の発生を少なくし、コンデンサとの間で発生する共振を抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
まず、図面を参照して、本実施の形態の共振型インバータにおける発振現象の抑制方法について説明する。
図１は、本実施の形態の共振型インバータにおける発振現象の抑制方法をモデル化した図面であって、スイッチング素子Ｑに対する転流ダイオード及び共振用コンデンサＣの配置や接続方法を、前述の図５や図６に示したソフトスイッチングを行う３相の共振型インバータにおける６組のスイッチング素子及びその周辺素子のいずれか１組を抜き出して示した図によって、部分的に抜き出して説明する。ここで、図１に示したスイッチング素子Ｑは、図５や図６に示した３相の共振型インバータにおける６個のスイッチング素子の１個を代表するスイッチング素子である。
【００１５】
図１において、本実施の形態の共振型インバータは、スイッチング素子Ｑのエミッタ端子とコレクタ端子の端子間に、２本の転流ダイオードＤａ、Ｄｂを並列接続する。そして、例えば一方の転流ダイオードＤａの配線インダクタンスの影響を最小限に抑えるように、転流ダイオードＤａの近傍に、極力配線長を短くした共振用コンデンサＣを配置して、転流ダイオードＤａの根本に並列に接続する。また、図１には、説明のために、スイッチング素子Ｑのコレクタ端子には直列に配線インダクタンスＬｐを、転流ダイオードＤａのカソード側には直列に配線インダクタンスＬｐａを、転流ダイオードＤｂのカソード側には直列に配線インダクタンスＬｐｂをそれぞれ等価的に配置して示している。
【００１６】
以上のような実装による共振型インバータは、転流ダイオードを２個に分けたため、スイッチング素子Ｑのスイッチングを切り換える際に、転流ダイオードＤａまたは転流ダイオードＤｂの１本あたりに流れる負荷電流量を削減することができる。従って、等価的にそれぞれの転流ダイオードに直列に挿入される配線インダクタンスＬｐａまたはＬｐｂに発生する誘起電圧Ｖａ、Ｖｂを減少させ、発振現象で発生する電圧変動を低減することが可能となる。
また、転流ダイオードＤａの近傍に、極力配線長を短くした共振用コンデンサＣを配置して、転流ダイオードＤａの根本に並列に接続するようにしたので、等価的に転流ダイオードＤｂに直列に挿入される配線インダクタンスＬｐｂと、共振することで発振現象を引き起こす共振用コンデンサＣが、配線インダクタンスＬｐｂと共振電流のループを構成しないようにすることができる。また、共振用コンデンサＣと配線インダクタンスＬｐａとによる共振電流のループを、最小限の大きさにとどめるようにすることができる。
【００１７】
（第１の実施の形態）
以上のような発振現象の抑制方法を踏まえて、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図２及び図３は、本発明の第１の実施の形態の共振型インバータの実装を示す図であって、図１に示すモデル化した図面に対応して、図５や図６に示した３相の共振型インバータにおける６組のスイッチング素子及びその周辺素子について、代表して１個のスイッチング素子Ｑに対する転流ダイオードＤａと転流ダイオードＤｂ、及び共振用コンデンサＣの配置や接続方法を部分的に抜き出して説明する。
なお、本実施の形態では、モジュール化された共振型インバータにおける半導体パッケージの内部構造を一例として説明し、図２に半導体パッケージ内部構造の上面図を示す。また、図２に示す半導体パッケージ内部構造の上面図のＡ−Ａ線に沿った断面図を図３（ａ）に示し、Ｂ−Ｂ線に沿った断面図を図３（ｂ）に示す。
【００１８】
図２及び図３において、符号１は、本実施の形態の共振型インバータを構成するスイッチング素子であるＩＧＢＴであって、ＩＧＢＴ１は、ベース板２に対して半田等の接着部材３を介して設けられた基板パターン４に、コレクタ端子を半田Ｈで半田付けした状態で配置される。基板パターン４はＩＧＢＴ１が設けられる上面側に導電部材による電気回路が形成され、ベース板２と接着される底面側は絶縁被覆されている。また、ＩＧＢＴ１の近傍には、転流ダイオード５がＩＧＢＴ１のコレクタ端子と接続された基板パターン４に、カソード端子を半田Ｈで半田付けした状態で配置される。
また、ＩＧＢＴ１のエミッタ端子は、転流ダイオード５のアノード端子と共に、超音波溶接されたボンディングワイヤ６によって、平板状の導電部材からなるバスバー７に接続されている。
【００１９】
一方、共振用コンデンサ８は、ＩＧＢＴ１と転流ダイオード５が接続された基板パターン４とは別の基板パターン９に、一方の端子を半田Ｈで半田付けした状態で配置される。また共振用コンデンサ８の近傍には、転流ダイオード１０が基板パターン９にカソード端子を半田Ｈで半田付けした状態で配置される。なお、基板パターン９も、基板パターン４と同様に、ベース板２に対して接着部材３を介して設けられており、上面側に導電部材による電気回路が形成され、ベース板２と接着される底面側は絶縁被覆されている。
【００２０】
また、共振用コンデンサ８のもう一方の端子は、転流ダイオード１０のアノード端子と共に、超音波溶接されたボンディングワイヤ１１によって、バスバー７に接続されている。更に、基板パターン４と基板パターン９との間は、バスバー１２によって接続されている。なお、図２及び図３（ａ）、（ｂ）において符号Ｔで示した黒丸は、各素子とボンディングワイヤ６、あるいはボンディングワイヤ１１との超音波溶接部を示す。
第１の実施の形態の共振型インバータは、上述のように実装されたＩＧＢＴ１、転流ダイオード５、コンデンサ７、転流ダイオード８を６組用いて構成される。
【００２１】
このように、第１の実施の形態の共振型インバータは、上述のように６組のスイッチング素子Ｑと周辺素子を実装することにより、転流ダイオードを、ＩＧＢＴ１と同一の基板パターン４に接続された転流ダイオード５と、共振コンデンサ７と同一の基板パターン９に接続された転流ダイオード１０との２個に分けて、ＩＧＢＴ１のスイッチングを切り換える際に、転流ダイオード１０または転流ダイオード５の１本あたりに流れる負荷電流量を削減する。
【００２２】
また、転流ダイオード１０の近傍に共振用コンデンサ８を配置して、共振用コンデンサ８を転流ダイオード１０と同じ基板パターン９に接続するようにし、等価的に転流ダイオード５に直列に挿入される配線インダクタンスと、共振用コンデンサ８とが共振電流のループを構成しないようにする。また、等価的に転流ダイオード１０に直列に挿入される配線インダクタンスと、共振用コンデンサ８とによる共振電流のループを、最小限の大きさにとどめるようにする。
【００２３】
以上の構成により、第１の実施の形態の共振型インバータは、ＩＧＢＴ１とその周辺素子において、図１に示した発振現象の抑制方法を実現し、伝導ノイズや放射ノイズの少ないソフトスイッチングインバータを実現する。
【００２４】
なお、上述の第１の実施の形態においては、共振用コンデンサ８に近い方の転流ダイオード１０の順方向電流容量を、ＩＧＢＴ１に近い方の転流ダイオード５の順方向電流容量よりも大きくすることで、極力負荷電流を共振用コンデンサ８に近い方の転流ダイオード１０に流すことで、等価的に転流ダイオード５に直列に挿入される配線インダクタンスに発生する誘導電圧の発生を少なくし、共振用コンデンサ８との間で発生する共振を抑制することができる。
また、本実施の形態では、モジュール化された共振型インバータにおける半導体パッケージの内部構造を一例として説明したが、上述の説明と同じように、それぞれの部品を配置して接続するようにすれば、モジュール化された共振型インバータに限らず、ディスクリート部品で構成された共振型インバータも同様に構成することができる。
【００２５】
以上説明したように、第１の実施の形態の共振型インバータは、スイッチング素子の転流ダイオードを転流ダイオード５と転流ダイオード１０とに分割することで、ダイオード１個あたりに流れる負荷電流を分割して減らし、更に、転流ダイオード１０を共振用コンデンサ８の近傍に配置すると共に、ＩＧＢＴ１及び転流ダイオード５とは別の基板パターン９に共振用コンデンサ８と共に接続することで、等価的に転流ダイオード１０に直列に挿入され、共振用コンデンサ８と共振を起こす配線インダクタンスを小さくして、その影響を軽減することができる。また、共振用コンデンサ８との共振を起こす配線インダクタンスが小さい転流ダイオード１０に電流を多く流すことで、等価的に転流ダイオード５に直列に挿入される配線インダクタンスに発生する誘導電圧の発生を少なくし、共振用コンデンサ８との間で発生する共振を抑制することができる。従って、発振現象によるノイズの発生を抑制した共振型インバータを実現できるという効果が得られる。
【００２６】
更に、共振用コンデンサ８と転流ダイオード１０が接続されている基板パターン９は、ＩＧＢＴ１及び転流ダイオード５の接続された基板パターン４とバスバー７、１２を介して接続された別の基板パターンとなっているので、共振用コンデンサ８に対するＩＧＢＴ１からの発熱の影響を軽減できる。また、転流ダイオード１０からの発熱も小さくなるので、共振用コンデンサ８に対する転流ダイオード１０からの発熱の影響も軽減できる。従って、安定して動作する共振型インバータを実現できるという効果が得られる。
更に、基板パターン４と基板パターン９とをインピーダンスの小さい平板状の導電部材からなるバスバーで接続することで、共振用コンデンサ８及び転流ダイオード１０の接続された基板パターン９をレイアウトする位置の自由度を上げることができ、スイッチング素子のＩＧＢＴ１と共振用コンデンサ８の離間距離を発熱量に応じて設計の段階で自由に調整することが可能である。
【００２７】
（第２の実施の形態）
同様に図１を用いて説明した発振現象の抑制方法を踏まえて、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態の共振型インバータの実装を示す図である。第２の実施の形態では、図５や図６に示した３相の共振型インバータにおける６組のスイッチング素子及びその周辺素子について、代表して３相の内の１相を構成する２個のスイッチング素子Ｑに対する転流ダイオードＤａと転流ダイオードＤｂ、及び共振用コンデンサＣの配置や接続方法を部分的に抜き出して、例えば共振型インバータを構成するスイッチング素子が、２個１組のモジュールを構成している場合の発振現象の抑制方法を説明する。
【００２８】
図４において、符号２１及び２２は、本実施の形態の共振型インバータを構成する１組（１相分）のスイッチング素子であるＩＧＢＴであって、ＩＧＢＴ２１とＩＧＢＴ２２は、モジュールとしてＩＧＢＴ２１、２２のそれぞれエミッタとコレクタとの間に並列に接続された転流ダイオード２３、２４と共に、同一のＩＧＢＴパッケージ２５に納められている。
また、ＩＧＢＴパッケージ２５には、ＩＧＢＴ２１のコレクタと転流ダイオード２３のカソードとの接続点がプラス端子２６として出力されている。また、ＩＧＢＴ２２のエミッタと転流ダイオード２４のアノードとの接続点がマイナス端子２７として出力されている。更に、ＩＧＢＴ２１のエミッタと、転流ダイオード２３のアノードと、ＩＧＢＴ２２のコレクタと、転流ダイオード２４のカソードの接続点が出力端子２８として出力されている。
【００２９】
このようなＩＧＢＴのモジュールに対して、外付けダイオード３１を、外付けダイオード３１のカソードをＩＧＢＴパッケージ２５のプラス端子２６へ、外付けダイオード３１のアノードをＩＧＢＴパッケージ２５の出力端子２８へ、それぞれ接続して配置する。同様に、外付けダイオード３２を、外付けダイオード３２のカソードをＩＧＢＴパッケージ２５の出力端子２８へ、外付けダイオード３２のアノードをＩＧＢＴパッケージ２５のマイナス端子２７へ、それぞれ接続して配置する。
そして、外付けダイオード３１、３２に、それぞれ共振用コンデンサ３３、３４を、配線長を極力短くした状態で並列に接続する。
【００３０】
なお、図４には、説明のために、ＩＧＢＴ２１のコレクタ端子に直列に配線インダクタンス４１を、ＩＧＢＴ２２のコレクタ端子に直列に配線インダクタンス４２を、転流ダイオード２３のカソード側に直列に配線インダクタンス４３を、転流ダイオード２４のカソード側に直列に配線インダクタンス４４をそれぞれ等価的に配置して示している。更に、外付けダイオード３１のカソード側に直列に配線インダクタンス４５を、外付けダイオード３２のカソード側に直列に配線インダクタンス４６をそれぞれ等価的に配置して示している。
第２の実施の形態の共振型インバータは、上述のように接続されたＩＧＢＴ２１、２２と転流ダイオード２３、２４を含むＩＧＢＴパッケージ２５と、外付けダイオード３１、３２、更に共振用コンデンサ３３、３４で構成する１相分の回路を３組用いて構成する。
【００３１】
第２の実施の形態の共振型インバータは、このようにＩＧＢＴパッケージと外付けダイオード及び共振コンデンサを実装することにより、ＩＧＢＴ２１に対する転流ダイオードを、ＩＧＢＴパッケージ２５に内蔵された転流ダイオード２３と外付けダイオード３１との２個に分け、ＩＧＢＴ２２に対する転流ダイオードを、ＩＧＢＴパッケージ２５に内蔵された転流ダイオード２４と外付けダイオード３２との２個に分ける。そして、ＩＧＢＴ２１またはＩＧＢＴ２２のスイッチングを切り換える際に、それぞれのダイオードの１本あたりに流れる負荷電流量を削減する。
【００３２】
また、外付けダイオード３１の近傍に共振用コンデンサ３３を、外付けダイオード３２の近傍に共振用コンデンサ３４をそれぞれ配置して、共振用コンデンサ３３を外付けダイオード３１へ、共振用コンデンサ３４を外付けダイオード３２へ、それぞれ極力配線長を短くした状態で接続するようにし、等価的に転流ダイオード２３に直列に挿入される配線インダクタンス４３と、共振用コンデンサ３３とによる共振電流のループを構成しないようにすることができる。また、等価的に外付けダイオード３１に直列に挿入される配線インダクタンス４５と、共振用コンデンサ３３とによる共振電流のループを最小限の大きさにとどめるようにする。同様に、等価的に転流ダイオード２４に直列に挿入される配線インダクタンス４４と、共振用コンデンサ３４とによる共振電流のループを構成しないようにする。また、等価的に外付けダイオード３２に直列に挿入される配線インダクタンス４６と、共振用コンデンサ３４とによる共振電流のループを最小限の大きさにとどめるようにする。
【００３３】
以上の構成により、第２の実施の形態の共振型インバータは、ＩＧＢＴ２１及びＩＧＢＴ２２とその周辺素子において、図１に示した発振現象の抑制方法を実現し、伝導ノイズや放射ノイズの少ないソフトスイッチングインバータを実現する。
【００３４】
なお、第１の実施の形態と同様に、上述の第２の実施の形態においては、共振用コンデンサ３３に近い方の外付けダイオード３１の順方向電流容量を、ＩＧＢＴ２１に近い方の転流ダイオード２３の順方向電流容量よりも大きくすることで、負荷電流が共振用コンデンサ３３に近い方の外付けダイオード３１に多く流れるので、転流ダイオード２３に流れる電流が小さくなり、等価的に転流ダイオード２３に直列に挿入される配線インダクタンス４３に発生する誘導電圧が低減され、共振用コンデンサ３３との間で発生する共振を抑制することができる。
【００３５】
同様に、共振用コンデンサ３４に近い方の外付けダイオード３２の順方向電流容量を、ＩＧＢＴ２２に近い方の転流ダイオード２４の順方向電流容量よりも大きくすることで、負荷電流が共振用コンデンサ３４に近い方の外付けダイオード３２に多く流れ、このときに転流ダイオード２４に流れる電流が小さいので、等価的に転流ダイオード２４に直列に挿入される配線インダクタンス４４に発生する誘導電圧が低減され、共振用コンデンサ３４との間で発生する共振を抑制することができる。
【００３６】
以上説明したように、第２の実施の形態の共振型インバータは、共振型インバータを構成するＩＧＢＴが転流ダイオードと共にモジュール化され、全て同一のパッケージに納められている場合、パッケージの外部接続端子に、パッケージの内部に内蔵された転流ダイオードと同じ向きの外付けダイオード３１や外付けダイオード３２を接続することで、ダイオード１個あたりに流れる負荷電流を分割して減らすことができる。更に、外付けダイオード３１に配線長を極力短くした共振用コンデンサ３３を配置することで、等価的に外付けダイオード３１に直列に挿入され、共振用コンデンサ３３と共振を起こす配線インダクタンスを小さくして、その影響を軽減することができる。
【００３７】
また、共振用コンデンサ３３との共振を起こす配線インダクタンスが小さい外付けダイオード３１に電流が多く流れ、このときに転流ダイオード２３に流れる電流が小さいので、等価的に転流ダイオード２３に直列に挿入される配線インダクタンス４３に発生する誘導電圧の発生を少なくし、共振用コンデンサ３３との間で発生する共振を抑制することができる。なお、転流ダイオード２４、外付けダイオード３２、共振用コンデンサ３４についても同様の原理が適用できる。従って、発振現象によるノイズの発生を抑制した共振型インバータを実現できるという効果が得られる。
更に、転流ダイオード３１、３２からの発熱が小さくなるので、共振用コンデンサ３３、３４に対する転流ダイオード３１、３２からの発熱の影響を軽減できる。従って、安定して動作する共振型インバータを実現できるという効果が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１に記載の共振型インバータによれば、スイッチング素子の転流ダイオードを第１のダイオードと第２のダイオードとに分割することで、ダイオード１個あたりに流れる負荷電流を分割して減らし、更に、第２のダイオードを共振用コンデンサの近傍に配置すると共に、スイッチング素子及び第１のダイオードとは別の基板パターンにコンデンサと共に接続することで、等価的に第２のダイオードに直列に挿入され、コンデンサと共振を起こす配線インダクタンスを小さくして、その影響を軽減することができる。
従って、発振現象によるノイズの発生を抑制した共振型インバータを実現できるという効果が得られる。特に、スイッチング素子と転流ダイオードとが予め同一のパッケージ内に組み込まれているような場合、あるいは共振用コンデンサを同一のモジュールパッケージ内に含まないスイッチング素子を利用する場合でも、発振現象によるノイズの発生を抑制した共振型インバータを実現できるという効果が得られる。
【００３９】
さらに、コンデンサとの共振を起こす配線インダクタンスが小さい第２のダイオードに電流を多く流すことで、等価的に第１のダイオードに直列に挿入される配線インダクタンスに発生する誘導電圧の発生を少なくし、コンデンサとの間で発生する共振を抑制することができる。
従って、余計な部品等を追加せずに、更に発振現象によるノイズの発生を抑制した共振型インバータを実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における共振型インバータの発振現象を抑制する方法を示す図である。
【図２】  本発明の第１の実施の形態における共振型インバータのスイッチング素子及び周辺素子の実装を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態における共振型インバータのスイッチング素子及び周辺素子の実装を示すブロック図である。
【図４】  本発明の第２の実施の形態における共振型インバータのスイッチング素子及び周辺素子の実装を示すブロック図である。
【図５】  代表的な共振型インバータの構成を示す回路図である。
【図６】  代表的な共振型インバータの構成を示す回路図である。
【図７】  共振型インバータの発振現象の発生原理を説明する図である。
【図８】  共振型インバータの出力に発生した発振現象を示す波形図である。
【符号の説明】
Ｑ    スイッチング素子
Ｄａ、Ｄｂ    転流ダイオード
Ｃ    共振用コンデンサ
Ｌｐ、Ｌｐａ、Ｌｐｂ    配線インダクタンス
１    ＩＧＢＴ
２    ベース板
３    絶縁部材
４    基板パターン
５    転流ダイオード
７、１２    バスバー
８    共振用コンデンサ
９    基板パターン
１０    転流ダイオード
２１、２２    ＩＧＢＴ
２３、２４    転流ダイオード
２５    ＩＧＢＴパッケージ
２６    プラス端子
２７    マイナス端子
２８    出力端子
３１、３２    外付けダイオード
３３、３４    共振用コンデンサ
４１、４２、４３、４４、４５、４６    配線インダクタンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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