JPH02294219A - チョッパー回路の保護回路 - Google Patents
チョッパー回路の保護回路Info
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- JPH02294219A JPH02294219A JP11219089A JP11219089A JPH02294219A JP H02294219 A JPH02294219 A JP H02294219A JP 11219089 A JP11219089 A JP 11219089A JP 11219089 A JP11219089 A JP 11219089A JP H02294219 A JPH02294219 A JP H02294219A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、主として電子化された各種の装置において、
オン・オフする半導体スイッチ、フライホイールダイオ
ード、チョークコイル及びコンデンサーよりなるチョッ
パー型DC−DC変換器(以下、チョッパー回路という
。)の出力に半導体装置等の負荷を接続する場合、短絡
等の故障原因から安全かつ確実にこれら各種の負荷装置
を保護するための保護回路に関する。
オン・オフする半導体スイッチ、フライホイールダイオ
ード、チョークコイル及びコンデンサーよりなるチョッ
パー型DC−DC変換器(以下、チョッパー回路という
。)の出力に半導体装置等の負荷を接続する場合、短絡
等の故障原因から安全かつ確実にこれら各種の負荷装置
を保護するための保護回路に関する。
[従来の技術]
従来のチョッパー回路を用いた放電灯点灯装置を第5図
に示す。第5図において、電源Eがらの電力は、オン・
オフする半導体スイッチQ1;フライホイールダイオー
ドDw:チョークコイルCH:コンデンサー〇による降
圧型チョッパー回路(入力電圧よりも出力電圧が低い回
路方式)により、放電灯点灯等に適した垂下特性を有す
る直流電力に変換され、更にブリッジインバータQ3.
Q4.Q..Q.にょり矩形波交流となり、制御回路に
より制御され放電灯等を点灯する。
に示す。第5図において、電源Eがらの電力は、オン・
オフする半導体スイッチQ1;フライホイールダイオー
ドDw:チョークコイルCH:コンデンサー〇による降
圧型チョッパー回路(入力電圧よりも出力電圧が低い回
路方式)により、放電灯点灯等に適した垂下特性を有す
る直流電力に変換され、更にブリッジインバータQ3.
Q4.Q..Q.にょり矩形波交流となり、制御回路に
より制御され放電灯等を点灯する。
[発明が解決しようとする課題]
前記従来の放電灯点灯装置において、半導体スイッチQ
1が例えば、短絡事故等により故障した場合、電源Eは
、直接的にチョークコイルCHを通じブリッジインバー
タQ3,Q4.Q..Q.よりなるインバータ回路に印
加するため、該インバータ回路及び/または放電灯等に
過大電力が供給される.そのため、極めて短時間にイン
バータ回路及び/または放電灯が破損する. そこで、インバータ回路及び/または放電灯に過大電力
が供給されないように、例えば、チョッパー回路の入力
側に配電用遮断器等のライン保護装置を設置した場合、
チョッパー回路に短絡事故が発生しても、該ライン保護
装置は瞬時に機能できない. 従って、該ライン保護装置を設置しても、インバータ回
路及び/または放電灯等の破損事故を回避することがで
きない. 更に、フライホイールダイオードDwが劣化し、短絡し
た場合は、半導体スイッチQ,に電源Eの短絡電流が流
れることにより、半導体スイッチQ,が破損する事故が
発生していた。
1が例えば、短絡事故等により故障した場合、電源Eは
、直接的にチョークコイルCHを通じブリッジインバー
タQ3,Q4.Q..Q.よりなるインバータ回路に印
加するため、該インバータ回路及び/または放電灯等に
過大電力が供給される.そのため、極めて短時間にイン
バータ回路及び/または放電灯が破損する. そこで、インバータ回路及び/または放電灯に過大電力
が供給されないように、例えば、チョッパー回路の入力
側に配電用遮断器等のライン保護装置を設置した場合、
チョッパー回路に短絡事故が発生しても、該ライン保護
装置は瞬時に機能できない. 従って、該ライン保護装置を設置しても、インバータ回
路及び/または放電灯等の破損事故を回避することがで
きない. 更に、フライホイールダイオードDwが劣化し、短絡し
た場合は、半導体スイッチQ,に電源Eの短絡電流が流
れることにより、半導体スイッチQ,が破損する事故が
発生していた。
本発明は、かかる問題点を解消すること、即ち、半導体
スイッチQ1の短絡事故等によるチョッパー回路の負荷
であるインバータ回路及び/または放電灯等の破損、並
びにフライボイールグイ才−ドの劣化による短絡事故等
による半導体スイッチQ1の破損を局限すること、また
は回避することのできる保護回路を提案することにより
、半導体装置及び/または放電灯点灯装置等の信頼性を
向上することを目的とする。
スイッチQ1の短絡事故等によるチョッパー回路の負荷
であるインバータ回路及び/または放電灯等の破損、並
びにフライボイールグイ才−ドの劣化による短絡事故等
による半導体スイッチQ1の破損を局限すること、また
は回避することのできる保護回路を提案することにより
、半導体装置及び/または放電灯点灯装置等の信頼性を
向上することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明のチョッパー回路の保護回路は、オンオフする半
導体スイッチ、フライホイールダイオード、チョークコ
イル及びコンデンサーよりなる少なくとも1のチョッパ
ー型DC−DC変換器(チョッパー回路)の出力に半導
体装置等の負荷を接続する電子回路において、前記1の
チョッパー型DC−DC変換器の半導体スイッチを1/
2に分割し,当該各半導体スイッチの近傍に各半導体ス
イッチの異常電流を検出する電流検出手段を備え、各半
導体スイッチのスイッチング周期における電流値を検出
し、かつ前記電流値を比較、論理判断し、各半導体スイ
ッチを制御する保護用制御回路を設けたことを特徴とす
る。
導体スイッチ、フライホイールダイオード、チョークコ
イル及びコンデンサーよりなる少なくとも1のチョッパ
ー型DC−DC変換器(チョッパー回路)の出力に半導
体装置等の負荷を接続する電子回路において、前記1の
チョッパー型DC−DC変換器の半導体スイッチを1/
2に分割し,当該各半導体スイッチの近傍に各半導体ス
イッチの異常電流を検出する電流検出手段を備え、各半
導体スイッチのスイッチング周期における電流値を検出
し、かつ前記電流値を比較、論理判断し、各半導体スイ
ッチを制御する保護用制御回路を設けたことを特徴とす
る。
更に、本発明のチョッパー回路の保護回路は、少なくと
も1のチョッパー型DC−DC変換器の半導体スイッチ
を偶数個設けた場合、半数の半導体スイッチはスイ・ン
チング周期の前半期間に同時にオンさせ、スイッチング
周期の後半期間に同時にオフさせると共に残りの半数の
半導体スイッチは、スイッチング周期の前半期間に同時
にオフさせ、スイッチング周期の後半期間に同時にオン
させることを特徴とする。
も1のチョッパー型DC−DC変換器の半導体スイッチ
を偶数個設けた場合、半数の半導体スイッチはスイ・ン
チング周期の前半期間に同時にオンさせ、スイッチング
周期の後半期間に同時にオフさせると共に残りの半数の
半導体スイッチは、スイッチング周期の前半期間に同時
にオフさせ、スイッチング周期の後半期間に同時にオン
させることを特徴とする。
更に、本発明のチョッパー回路の保護回路は、オン・オ
フする半導体スイッチ、フライホイールダイオード、チ
ョークコイル及びコンデンサーよりなる少なくとも1の
チョッパー型DC−DC変換器の圧力に半導体装置等の
負荷を接続する電子回路において、少なくとも1のチョ
ッパー型DC−DC変換器の半導体スイッチを偶数個(
m)または奇数個(n)設けた場合、1の半導体スイッ
チはスイッチング周期の1/mまたは1 / nの期間
にオンさせ、スイッチング周期の残りの(m−1)/m
または(n−1)/nの期間にオフさせると共に残りの
半導体スイッチはそれぞれスイッチング周期のオン期間
及びオフ期間の位相周期を遅延させ、1のスイッチング
周期において1の半導体スイッチのみがオン状態にあり
、残りの半導体スイッチはそれぞれオフ状態にあること
を特徴とする。
フする半導体スイッチ、フライホイールダイオード、チ
ョークコイル及びコンデンサーよりなる少なくとも1の
チョッパー型DC−DC変換器の圧力に半導体装置等の
負荷を接続する電子回路において、少なくとも1のチョ
ッパー型DC−DC変換器の半導体スイッチを偶数個(
m)または奇数個(n)設けた場合、1の半導体スイッ
チはスイッチング周期の1/mまたは1 / nの期間
にオンさせ、スイッチング周期の残りの(m−1)/m
または(n−1)/nの期間にオフさせると共に残りの
半導体スイッチはそれぞれスイッチング周期のオン期間
及びオフ期間の位相周期を遅延させ、1のスイッチング
周期において1の半導体スイッチのみがオン状態にあり
、残りの半導体スイッチはそれぞれオフ状態にあること
を特徴とする。
更に、本発明のチョッバー回路の保護回路は、前記保護
用制御回路が論理回路及び同期制御回路より構成されて
いることを特徴とする。
用制御回路が論理回路及び同期制御回路より構成されて
いることを特徴とする。
本発明において、チョッバー回路の半導体スイッチQ,
、Q2は交互にオン・オフする。
、Q2は交互にオン・オフする。
つまり、半導体スイッチQ1は、スイッチング周期の前
半サイクルのうち、チョッパー出力に比例したパルス幅
の時間の間は導通するが、スイッチング周期の後半サイ
クルは導通しない。また同時に、半導体スイッチQ2は
スイッチング周期の前半サイクルは導通しないが、スイ
ッチング周期の後単サイクルのチョッバー出力に比例し
たパルス幅の時間の間は導通する。そして、オン・オフ
した電力がチョークコイルCHに全体として流れる。
半サイクルのうち、チョッパー出力に比例したパルス幅
の時間の間は導通するが、スイッチング周期の後半サイ
クルは導通しない。また同時に、半導体スイッチQ2は
スイッチング周期の前半サイクルは導通しないが、スイ
ッチング周期の後単サイクルのチョッバー出力に比例し
たパルス幅の時間の間は導通する。そして、オン・オフ
した電力がチョークコイルCHに全体として流れる。
従って、半導体スイッチQ1の電流は、スイッチング周
期の後半サイクル中に流れることはなく,かつ半導体ス
イッチQ2の電流は、スイッチング周期の前半サイクル
に流れることはない。
期の後半サイクル中に流れることはなく,かつ半導体ス
イッチQ2の電流は、スイッチング周期の前半サイクル
に流れることはない。
しかしながら、短絡事故時には、前記した非導通期間中
においても各半導体スイッチQ,.Q2に電流が流れる
。
においても各半導体スイッチQ,.Q2に電流が流れる
。
従って、この電流を検出し、後述する保護用制御回路な
どの電子的手段を設けることにより、各種の装置を停止
することができる。
どの電子的手段を設けることにより、各種の装置を停止
することができる。
更に、フライホイールダイオードDwが劣化等により破
損した場合にも、半導体スイッチQ1Q2に流れる電流
が所定の電流以上になった場合に、チョッパー回路を停
止させることにより、その電流値が各半導体スイッチQ
..Q2の短時間の過電流耐量以下であれば、各半導体
スイッチQ.,Q.は破損することはない。
損した場合にも、半導体スイッチQ1Q2に流れる電流
が所定の電流以上になった場合に、チョッパー回路を停
止させることにより、その電流値が各半導体スイッチQ
..Q2の短時間の過電流耐量以下であれば、各半導体
スイッチQ.,Q.は破損することはない。
[実施例]
以下、図面に即して本発明の実施例により更に詳細に説
明する。
明する。
第1図〜第3図は、本発明のチョッパー回路の保護用制
御回路を構成する電子回路図である。
御回路を構成する電子回路図である。
第4図は、第3図の波形説明図であり、鎖線の部分は異
常電流が流れたことを示す。第5図は従来の放電灯点灯
装置の電子回路図である。
常電流が流れたことを示す。第5図は従来の放電灯点灯
装置の電子回路図である。
第1図及び第2図において、半導体スイッチQ,.Q.
には、従来のトランジスタを使用しているが、特に限定
されるものではない。
には、従来のトランジスタを使用しているが、特に限定
されるものではない。
Φ1.Φ2は各半導体スイッチQ..Q.を制御する制
御信号であり、後述する保護用制御回路を介して出力し
た制御信号である。
御信号であり、後述する保護用制御回路を介して出力し
た制御信号である。
CT 1.CTzは各半導体スイッチの電流を検出する
変流器である。CHはチョークコイルである。Dwはフ
ライホイールダイオードである。
変流器である。CHはチョークコイルである。Dwはフ
ライホイールダイオードである。
Cはコンデンサーである。a + * 8 2は各変流
器のそれぞれの端子である。
器のそれぞれの端子である。
各半導体スイッチQ..Q2の電流は、前記各半導体ス
イッチの近傍に各半導体スイッチの電流を検出する変流
器CT,,CT2を設けることによりにより検出される
。
イッチの近傍に各半導体スイッチの電流を検出する変流
器CT,,CT2を設けることによりにより検出される
。
各変流器CTl.CT2のそれぞれ一方の端子は、コモ
ン(COM)に接続され、それぞれ他方の端子は、第3
図に示すように演算増幅器OP,.OPzに接続される
。これらの変流器は従来使用されているものであり、特
に限定されるものではない.第3図は、保護回路のより
詳細な電子回路図である.上端部は論理回路であり、下
端部は同期制御回路であり、本発明の要部の電子回路で
ある.下端部において、鎖線の部分は従来の制御回路で
ある。
ン(COM)に接続され、それぞれ他方の端子は、第3
図に示すように演算増幅器OP,.OPzに接続される
。これらの変流器は従来使用されているものであり、特
に限定されるものではない.第3図は、保護回路のより
詳細な電子回路図である.上端部は論理回路であり、下
端部は同期制御回路であり、本発明の要部の電子回路で
ある.下端部において、鎖線の部分は従来の制御回路で
ある。
論理回路において、各変流器CT,.CT2のそれぞれ
の端子a++atは、演算増幅器op..op.に接続
され、演算増幅器OP10 P 2において端子電圧D
Z,と比較される。
の端子a++atは、演算増幅器op..op.に接続
され、演算増幅器OP10 P 2において端子電圧D
Z,と比較される。
各変流器CT.,CT2に電流が流れると、演算増幅器
op.,op.は、”H”を出力する。
op.,op.は、”H”を出力する。
この出力“H”は電流が流れていることを示す6また、
半導体スイッチQ..Q.の電流は、変流器CT ,,
CTzにより検出された後、ダイオードDr.Dzを介
して論理加算され、演算増幅器OPsにて端子電圧DZ
2と比較され、過大電流が流れると、その出力は、”
H ”となる。
半導体スイッチQ..Q.の電流は、変流器CT ,,
CTzにより検出された後、ダイオードDr.Dzを介
して論理加算され、演算増幅器OPsにて端子電圧DZ
2と比較され、過大電流が流れると、その出力は、”
H ”となる。
この出力” H ”は検出電流レベル以上の電流が流れ
た場合には出力し、検出電流レベル以下の電流が流れた
場合には出力しない。この出力は、OR回路を介して、
フリップフロツブ回路FF2のセット信号になる. 従って、半導体スイッチQ,,Q.に過大電流が流れた
場合にも、フリップフロップ回路F F 2がセットさ
れ、停止信号を出力する。
た場合には出力し、検出電流レベル以下の電流が流れた
場合には出力しない。この出力は、OR回路を介して、
フリップフロツブ回路FF2のセット信号になる. 従って、半導体スイッチQ,,Q.に過大電流が流れた
場合にも、フリップフロップ回路F F 2がセットさ
れ、停止信号を出力する。
更に、各半導体スイッチQ..Q.の制御系統ごとに演
算増幅器op..op2の出力である検出電流信号AT
..AT2と後述するストロボ信号ST l.STxを
NAND回路(NAND..NAND..NAND.)
及びOR回路で論理判別し、フリップフロップ回路FF
2のセット信号とする。
算増幅器op..op2の出力である検出電流信号AT
..AT2と後述するストロボ信号ST l.STxを
NAND回路(NAND..NAND..NAND.)
及びOR回路で論理判別し、フリップフロップ回路FF
2のセット信号とする。
一方、同期制御回路において、鋸歯状波発振器OSCは
、数1 0KHzの周波数を発振し、その出力は演算増
幅器op4.op,,op.によりそれぞれの基準制御
電圧et+ e*.eeと比較され、矩形波パルス列と
なる.このように、例えば、鋸歯状波発振器OSCに基
づいて、同期信号が形成され、制御回路が制御される. 演算増幅器OP4の出力は、フリツブフロツブ回路FF
,により180゜の位相差のある2系統の信号、Q信号
及びσ信号に分割して出力する。
、数1 0KHzの周波数を発振し、その出力は演算増
幅器op4.op,,op.によりそれぞれの基準制御
電圧et+ e*.eeと比較され、矩形波パルス列と
なる.このように、例えば、鋸歯状波発振器OSCに基
づいて、同期信号が形成され、制御回路が制御される. 演算増幅器OP4の出力は、フリツブフロツブ回路FF
,により180゜の位相差のある2系統の信号、Q信号
及びσ信号に分割して出力する。
ところで、各半導体スイッチQ.,Q.に流れる電流は
,制御信号 Φ1.Φ2と比較して遅れを生ずる。その
ため、この遅れを補正するためのストロボ信号を演算増
幅器OP.から出力し、フリップフロップ回路FFIの
Q信号と演算増幅器OPsの出力とがAND,回路と接
続され、ストロボ信号S T zが出力される.また、
フリツプフロツブ回路F F rのσ信号と演算増幅器
OPsの出力とがAND 2回路と接続され、ストロボ
信号S T .が出力される. このストロボ信号は、半導体スイッチQ1,Q2に電流
の流れない位相信号である.電圧eeは、チョッパー回
路の出力からのフィードバックによる制御電圧であり、
出力に伴なって変化する. この電圧と鋸歯状波電圧との比較により、演算増幅器o
Paの出力パルス幅が変化する.この信号は、論理回路
AND .、AND.を通じて2系統の制御信号 Φ1
.Φ2に分割される。この信号により、半導体スイッチ
Q..Q.が、制御され、各種の装置の出力が制御され
る。
,制御信号 Φ1.Φ2と比較して遅れを生ずる。その
ため、この遅れを補正するためのストロボ信号を演算増
幅器OP.から出力し、フリップフロップ回路FFIの
Q信号と演算増幅器OPsの出力とがAND,回路と接
続され、ストロボ信号S T zが出力される.また、
フリツプフロツブ回路F F rのσ信号と演算増幅器
OPsの出力とがAND 2回路と接続され、ストロボ
信号S T .が出力される. このストロボ信号は、半導体スイッチQ1,Q2に電流
の流れない位相信号である.電圧eeは、チョッパー回
路の出力からのフィードバックによる制御電圧であり、
出力に伴なって変化する. この電圧と鋸歯状波電圧との比較により、演算増幅器o
Paの出力パルス幅が変化する.この信号は、論理回路
AND .、AND.を通じて2系統の制御信号 Φ1
.Φ2に分割される。この信号により、半導体スイッチ
Q..Q.が、制御され、各種の装置の出力が制御され
る。
次に以上の実施例の動作を説明する。
まず、鋸歯状波発振器OSCにおいて、チョッパー回路
のスイッチング周波数(数10KHz)が発振され、演
算増幅器OP4において、鋸歯状波発振器OSCの出力
である鋸歯状電圧と基準制御電圧etとを比較し、フリ
ップフロップ回路FF,のセット信号とする。フリップ
フロップ回路FF,において、180゜の位相差のある
2系統の信号Q.口を出力する.また、演算増幅器OP
6において、鋸歯状波発振器OSCの鋸歯状電圧とチョ
ッパー回路の出力電圧からのフィードバック制御信号e
cとを比較し、パルス幅変調(PWM)制御信号Φ。を
出力する。
のスイッチング周波数(数10KHz)が発振され、演
算増幅器OP4において、鋸歯状波発振器OSCの出力
である鋸歯状電圧と基準制御電圧etとを比較し、フリ
ップフロップ回路FF,のセット信号とする。フリップ
フロップ回路FF,において、180゜の位相差のある
2系統の信号Q.口を出力する.また、演算増幅器OP
6において、鋸歯状波発振器OSCの鋸歯状電圧とチョ
ッパー回路の出力電圧からのフィードバック制御信号e
cとを比較し、パルス幅変調(PWM)制御信号Φ。を
出力する。
論理回路AND5において、パルス幅変調(PWM)制
御信号Φ。とフリップフロツブ回路FF2の停止信号口
との論理積を取り、信号Φ。
御信号Φ。とフリップフロツブ回路FF2の停止信号口
との論理積を取り、信号Φ。
を出力する。
チョッパー回路に異常電流が流れた場合には、後述する
ように論理回路AND 5の出力信号Φ。
ように論理回路AND 5の出力信号Φ。
は゛゜L゛゜になり、半導体スイッチQ..Q2の制御
信号Φ1,Φ2は゛L゜゛になり、半導体スイッチQ,
.Q2をオフ状態にする。
信号Φ1,Φ2は゛L゜゛になり、半導体スイッチQ,
.Q2をオフ状態にする。
チョッパー回路に異常電流が流れない正常な場合には、
論理回路ANDSの出力信号Φ。,は信号Φ0と同期し
て、Φ。=Φ。1として動作する。
論理回路ANDSの出力信号Φ。,は信号Φ0と同期し
て、Φ。=Φ。1として動作する。
この信号Φ。1とフリップフロツブ回路FF.の出力Q
,σとの論理積(AND.,AND4)を取り、180
゜の位相差のあるパルス幅変調(PWM)制御信号Φ1
,Φ2を出力する。この制御信号に同期して、半導体ス
イッチQ..Q2がオン・オフする。
,σとの論理積(AND.,AND4)を取り、180
゜の位相差のあるパルス幅変調(PWM)制御信号Φ1
,Φ2を出力する。この制御信号に同期して、半導体ス
イッチQ..Q2がオン・オフする。
ところが、半導体スイッチがオン・オフする場合、制御
信号Φ1,Φ2のオン・オフに比較して半導体スイッチ
のスイッチングに遅れを生ずる。
信号Φ1,Φ2のオン・オフに比較して半導体スイッチ
のスイッチングに遅れを生ずる。
この現象は半導体スイッチのスイッチング時の電流の立
ち上り時間、立ち下り時間及び蓄積時間によるものであ
る6半導体スイッチQ..Q2に流れる電流は変流器C
T..CT2において検圧するが、電流検出時の時間的
遅れは発生しない。
ち上り時間、立ち下り時間及び蓄積時間によるものであ
る6半導体スイッチQ..Q2に流れる電流は変流器C
T..CT2において検圧するが、電流検出時の時間的
遅れは発生しない。
従って、変流器CT..CT.の出力信号は制御信号Φ
,,Φ2に比較して遅れた信号となる.そこで、電流検
出後の論理判別時に、半導体スイッチQ,.Q.の遅れ
電流による影響をなくすために、次のストロボ信号を発
生して半導体スイッチのスイッチングの遅れを補正する
。
,,Φ2に比較して遅れた信号となる.そこで、電流検
出後の論理判別時に、半導体スイッチQ,.Q.の遅れ
電流による影響をなくすために、次のストロボ信号を発
生して半導体スイッチのスイッチングの遅れを補正する
。
演算増幅器O P sにおいて、鋸歯状波発振器OSC
の鋸歯状波と半導体スイッチの遅れ時間を補正する基準
制御電圧e2とを比較し、この出力をストロボ信号ST
.とする。このストロボ信号ST.とフリップフロップ
回路FF,の出力信号Q,口との論理積( A N D
r +’ A N D 2 )を取り、2系統のスト
ロボ信号ST2,ST.とする。
の鋸歯状波と半導体スイッチの遅れ時間を補正する基準
制御電圧e2とを比較し、この出力をストロボ信号ST
.とする。このストロボ信号ST.とフリップフロップ
回路FF,の出力信号Q,口との論理積( A N D
r +’ A N D 2 )を取り、2系統のスト
ロボ信号ST2,ST.とする。
ストロボ信号ST,は半導体スイッチQ,が制御信号Φ
1の制御範囲で電流の流れない位相信号である。ストロ
ボ信号ST2は半導体スイッチQ2が制御信号Φ2の制
御範囲で電流の流れない位相信号である。半導体スイッ
チQ..Q.に電流が流れると、それぞれの電流をCT
,.CT2において検出し、それぞれの出力を演算増幅
器op,.op2で基準電圧DZ.と比較して出力する
。ここで、パルス幅変調により演算増幅器OP,.OP
2の出力パルス幅が変化する。
1の制御範囲で電流の流れない位相信号である。ストロ
ボ信号ST2は半導体スイッチQ2が制御信号Φ2の制
御範囲で電流の流れない位相信号である。半導体スイッ
チQ..Q.に電流が流れると、それぞれの電流をCT
,.CT2において検出し、それぞれの出力を演算増幅
器op,.op2で基準電圧DZ.と比較して出力する
。ここで、パルス幅変調により演算増幅器OP,.OP
2の出力パルス幅が変化する。
即ち、位相制御の動作をする。つまり、チョッパー回路
の出力電圧■。utは半導体スイッチのオン時間t o
nとスイッチング周期Tとの比、即ち、■。ut =
t.n/T − Eで決まるため、オン状態にある半導
体スイッチQ,のスイッチング周期の前半周期と半導体
スイッチQ2の後半周期の導通時間をパルス幅変調(P
WM)制御により変化させ、出力電圧を制御することに
より、半導体スイッチQ..Q2の導通時間はチョッパ
ー回路の出力電圧に比例し半周期内に変化する。これら
の出力は半導体スイッチQ..Q2に流れている電流の
位相信号ATI.AT.どなる(第4図)。
の出力電圧■。utは半導体スイッチのオン時間t o
nとスイッチング周期Tとの比、即ち、■。ut =
t.n/T − Eで決まるため、オン状態にある半導
体スイッチQ,のスイッチング周期の前半周期と半導体
スイッチQ2の後半周期の導通時間をパルス幅変調(P
WM)制御により変化させ、出力電圧を制御することに
より、半導体スイッチQ..Q2の導通時間はチョッパ
ー回路の出力電圧に比例し半周期内に変化する。これら
の出力は半導体スイッチQ..Q2に流れている電流の
位相信号ATI.AT.どなる(第4図)。
それぞれの半導体スイッチQ..Q2に対して流れてい
る電流の位相信号AT + .ATaと電流の流れない
位相信号ST+ ,STa (7)NAND(NAND
..NAND 2)を取る。
る電流の位相信号AT + .ATaと電流の流れない
位相信号ST+ ,STa (7)NAND(NAND
..NAND 2)を取る。
もし、電流の流れない位相に電流が流れた場合は、NA
ND .回路またはNAND 2回路のそれぞれの出力
は゜゜H”→” L ”となり、NAND3回路は゜’
L”−.”H”となり、OR回路を通じてフリップフロ
ツプ回路FF2のセット信号となる。そして、フリップ
フロップ回路FF2より停止信号が出力される。フリッ
プフロップ回路FF.の信号σが゜’H”−゜“L”と
なると、論理回路AND,の出力Φ。1が、” L ”
となり、制御信号Φ1.Φ2も゜゛L”の状態になり、
半導体スイッチQ1.Qzは異常電流が流れた次の周期
には停止状態となる。
ND .回路またはNAND 2回路のそれぞれの出力
は゜゜H”→” L ”となり、NAND3回路は゜’
L”−.”H”となり、OR回路を通じてフリップフロ
ツプ回路FF2のセット信号となる。そして、フリップ
フロップ回路FF2より停止信号が出力される。フリッ
プフロップ回路FF.の信号σが゜’H”−゜“L”と
なると、論理回路AND,の出力Φ。1が、” L ”
となり、制御信号Φ1.Φ2も゜゛L”の状態になり、
半導体スイッチQ1.Qzは異常電流が流れた次の周期
には停止状態となる。
半導体スイッチQ,,Q2が正常に動作している場合に
は、NAND ,回路またはNAND R回路のそれぞ
れの出力は゛H”であるので、フリツブフロツブ回路F
F.から停止信号が出力されない。また、半導体スイッ
チQ,.Q.に流れる電流はダイ才一ドD.,D2を通
じてOR回路にて、論理加算される.これは、半導体ス
イッチQ1.Q鷹に流れている電流の波高値信号である
.演算増幅器OP3において波高値信号を過電流に対す
る基準制御電圧DZ2と比較し出力する.正常な場合に
は、電流の波高値は基準電圧DZ2に達しないので、演
算増幅器OP3の出力は゛L”であるが、過電流が流れ
た場合には演算増幅器opsの出力は゛’L” 一”H
”となり、フリップフロップ回路FF.がセットされ、
停止信号が出力される。
は、NAND ,回路またはNAND R回路のそれぞ
れの出力は゛H”であるので、フリツブフロツブ回路F
F.から停止信号が出力されない。また、半導体スイッ
チQ,.Q.に流れる電流はダイ才一ドD.,D2を通
じてOR回路にて、論理加算される.これは、半導体ス
イッチQ1.Q鷹に流れている電流の波高値信号である
.演算増幅器OP3において波高値信号を過電流に対す
る基準制御電圧DZ2と比較し出力する.正常な場合に
は、電流の波高値は基準電圧DZ2に達しないので、演
算増幅器OP3の出力は゛L”であるが、過電流が流れ
た場合には演算増幅器opsの出力は゛’L” 一”H
”となり、フリップフロップ回路FF.がセットされ、
停止信号が出力される。
上記したように電流の流れない位相に電流が流れた場合
と、過電流が流れた場合には、異常電流が流れたものと
論理判別し、異常電流が流れた次の周期には停止信号に
より,半導体スイッチはオフ状態になる. この場合、スイッチング周期は、通常数l0マイクロ秒
であり、前記スイッチング周期の半サイクル以内に停止
することができる。
と、過電流が流れた場合には、異常電流が流れたものと
論理判別し、異常電流が流れた次の周期には停止信号に
より,半導体スイッチはオフ状態になる. この場合、スイッチング周期は、通常数l0マイクロ秒
であり、前記スイッチング周期の半サイクル以内に停止
することができる。
半導体Q,の電流がストロボ信号ST.の期間にまたは
半導体Q2の電流がストロボ信号S T xの期間に流
れていれば、短絡等の事故であって、フリップフロツブ
回路FF2がセットされる。
半導体Q2の電流がストロボ信号S T xの期間に流
れていれば、短絡等の事故であって、フリップフロツブ
回路FF2がセットされる。
ここで、正常な場合、フリツプフロツブ回路FFgのご
信号よりH信号を人力するので、演算増幅器OP,の$
力が、そのまま制御信号Φ,.Φ2となり出力されるが
、半導体スイッチQ1Q2に異常が発生した場合は、フ
リツブフロツブ回路FF2の口信号が、” H ”→゜
″L“゜となるので、ANDS回路の出力も、゛L”と
なり、更に、制御信号Φ1.Φ2も同時に゜゛L゜゛と
なり、制御信号は停止される。
信号よりH信号を人力するので、演算増幅器OP,の$
力が、そのまま制御信号Φ,.Φ2となり出力されるが
、半導体スイッチQ1Q2に異常が発生した場合は、フ
リツブフロツブ回路FF2の口信号が、” H ”→゜
″L“゜となるので、ANDS回路の出力も、゛L”と
なり、更に、制御信号Φ1.Φ2も同時に゜゛L゜゛と
なり、制御信号は停止される。
半導体スイッチが故障に至っていない場合は、半導体ス
イッチQl.Q−は、オフ状態を保持する. また、フリップフロツブ回路F F zの停止信号は、
インバータのドライブ回路に停止信号を伝達し、インバ
ーク回路の4個の半導体スイッチQ..Q4.Qs.Q
aは、全てオフ状態になり、チョッパー回路の負荷は無
負荷になる。
イッチQl.Q−は、オフ状態を保持する. また、フリップフロツブ回路F F zの停止信号は、
インバータのドライブ回路に停止信号を伝達し、インバ
ーク回路の4個の半導体スイッチQ..Q4.Qs.Q
aは、全てオフ状態になり、チョッパー回路の負荷は無
負荷になる。
従って、チョッパー回路の半導体スイッチが短絡等の故
障に至った場合でも、他の回路へ当該故障が波及するこ
とを回避できる. フライホイールダイオードDwが故障した場合は、半導
体スイッチQ1またはQ2がオンした瞬間に変流器CT
,またはC T zが過大電流を検出するので、半導体
スイッチQ,またはQ2に異常が発生した場合と同様に
、瞬時にフリツプフ口・ンブ回路FF2より停止信号が
発生し、半導体スイッチQ = .Q*.Q−.Q4,
Qs.Q6は、全てオフ状態を保持する. 従って、チョッパー回路の半導体スイッチが短絡等の故
障に至った場合と同様に、フライホイールダイオードD
wが故障した場合にも、他の回路へ当該故障が波及する
ことを回避することができる. 本実施例において、チョッバー回路の半導体スイッチを
2個使用した場合を例示した.更に、半導体スイッチを
2個以上使用する場合について説明する。
障に至った場合でも、他の回路へ当該故障が波及するこ
とを回避できる. フライホイールダイオードDwが故障した場合は、半導
体スイッチQ1またはQ2がオンした瞬間に変流器CT
,またはC T zが過大電流を検出するので、半導体
スイッチQ,またはQ2に異常が発生した場合と同様に
、瞬時にフリツプフ口・ンブ回路FF2より停止信号が
発生し、半導体スイッチQ = .Q*.Q−.Q4,
Qs.Q6は、全てオフ状態を保持する. 従って、チョッパー回路の半導体スイッチが短絡等の故
障に至った場合と同様に、フライホイールダイオードD
wが故障した場合にも、他の回路へ当該故障が波及する
ことを回避することができる. 本実施例において、チョッバー回路の半導体スイッチを
2個使用した場合を例示した.更に、半導体スイッチを
2個以上使用する場合について説明する。
1個のチョッパー型DC−DC変換器の半導体スイッチ
を偶数個設けた場合、または複数個のチョッパー型DC
−DC変換器の半導体スイッチを偶数個設けた場合にお
いて、半数の半導体スイッチはスイッチング周期の前半
期間にオンさせ、スイッチング周期の後半期間にオフさ
せると共に残りの半数の半導体スイッチはスイッチング
周期の前半期間にオフさせ、スイッチング周期の後半期
間にオンさせるように設定する.また、1個のチョッパ
ー型DC−DC変換器の半導体スイッチを偶数個(m)
または奇数個(n)設けた場合、または複数個のチョッ
パー型DC−DC変換器の半導体スイッチを偶数個(m
)または奇数個(n)設けた場合において、1の半導体
スイッチはスイッチング周期の1/mまたは1 / n
の期間にオンさせ、スイッチング周期の残りの(m−1
)/mまたは(n−1)/nの期間にオフさせると共に
残りの半導体スイッチはそれぞれスイッチング周期のオ
ン期間及びオフ期間の位相周期を遅延させるように同期
信号を形成することにより、1のスイッチング周期にお
いて1の半導体スイッチのみがオン状態にあり、残りの
全ての半導体スイッチはオフ状態にあるように設定する
。
を偶数個設けた場合、または複数個のチョッパー型DC
−DC変換器の半導体スイッチを偶数個設けた場合にお
いて、半数の半導体スイッチはスイッチング周期の前半
期間にオンさせ、スイッチング周期の後半期間にオフさ
せると共に残りの半数の半導体スイッチはスイッチング
周期の前半期間にオフさせ、スイッチング周期の後半期
間にオンさせるように設定する.また、1個のチョッパ
ー型DC−DC変換器の半導体スイッチを偶数個(m)
または奇数個(n)設けた場合、または複数個のチョッ
パー型DC−DC変換器の半導体スイッチを偶数個(m
)または奇数個(n)設けた場合において、1の半導体
スイッチはスイッチング周期の1/mまたは1 / n
の期間にオンさせ、スイッチング周期の残りの(m−1
)/mまたは(n−1)/nの期間にオフさせると共に
残りの半導体スイッチはそれぞれスイッチング周期のオ
ン期間及びオフ期間の位相周期を遅延させるように同期
信号を形成することにより、1のスイッチング周期にお
いて1の半導体スイッチのみがオン状態にあり、残りの
全ての半導体スイッチはオフ状態にあるように設定する
。
この結果、半導体スイッチを増加するほど回路構成は複
雑になるが、半導体スイッチ個々の電気容量をそれぞれ
減少させ、更にチョッパー回路全体の電気容量を増加さ
せる、という利点がある。
雑になるが、半導体スイッチ個々の電気容量をそれぞれ
減少させ、更にチョッパー回路全体の電気容量を増加さ
せる、という利点がある。
半導体スイッチの使用個数は、負荷の特性によって随時
決定すれば良い。
決定すれば良い。
更に、半導体スイッチにはトランジスタを例示した。し
かしながら、半導体スイッチとして、サイリスタ、GT
O.FET (電界効果トランジスタ) . IGB
T ( Insulated Gate Bipo
larTransistor)等の他のスイッチング素
子を使用することも可能である。
かしながら、半導体スイッチとして、サイリスタ、GT
O.FET (電界効果トランジスタ) . IGB
T ( Insulated Gate Bipo
larTransistor)等の他のスイッチング素
子を使用することも可能である。
また、負荷はインバータ回路を例示した。
しかしながら、負荷として電子計算機などの論理回路等
を使用することも可能である。
を使用することも可能である。
[発明の効果コ
本発明の動作実験をしたところ、半導体スイッチQ,.
Q2の短絡事故、フライホイールダイオードの劣化によ
る短絡事故の何れに対しても完璧に動作した。
Q2の短絡事故、フライホイールダイオードの劣化によ
る短絡事故の何れに対しても完璧に動作した。
また、半導体スイッチQ,,Q2の劣化により漏れ電流
が増加した場合にも、これを検出することが可能であっ
た. また、インバータ回路の電流容量も必要最小限に止める
ことができた。
が増加した場合にも、これを検出することが可能であっ
た. また、インバータ回路の電流容量も必要最小限に止める
ことができた。
以上、説明したように本発明は、チョッパー回路の半導
体スイッチが、短絡等により故障した場合でも、この故
障が他の個所に波及せず、チョッパー回路の弱点が克服
できるので、各種の装置の信頼性、安全性が向上すると
共に、保守性も向上する。
体スイッチが、短絡等により故障した場合でも、この故
障が他の個所に波及せず、チョッパー回路の弱点が克服
できるので、各種の装置の信頼性、安全性が向上すると
共に、保守性も向上する。
第1図〜第3図は本発明の実施例を示し、第1図は本発
明の概略結線図、第2図はチョッパー回路の要部図、第
3図は保護用制御回路の電子回路結線図、第4図は第3
図の各部分の波形説明図、第5図は従来の放電灯点灯装
置の電子回路結線図である。 Q,〜Q6 ・・・ 半導体トランジスタΦ1〜Φ6
・・・ 制御信号 CT..CT.・・・ 変流器 CH ・・・ チョークコイルC
・・・ コンデンサー Dw ・・・ フライホイールダイオードD
1、D2 ・・・ ダイ才一ド OP1〜OP.・・・ 演算増幅器 AND .〜AND4 ・・・ AND回路NAND
,〜NAND .・・・ NAND回路OR
・・・ OR回路 FF,〜FF.・・・ フリップフロツブ回路ST,〜
ST.・・・ ストロボ信号 DZ.〜DZ.・・・ 端子電圧 第2図 手続補正書 平成
明の概略結線図、第2図はチョッパー回路の要部図、第
3図は保護用制御回路の電子回路結線図、第4図は第3
図の各部分の波形説明図、第5図は従来の放電灯点灯装
置の電子回路結線図である。 Q,〜Q6 ・・・ 半導体トランジスタΦ1〜Φ6
・・・ 制御信号 CT..CT.・・・ 変流器 CH ・・・ チョークコイルC
・・・ コンデンサー Dw ・・・ フライホイールダイオードD
1、D2 ・・・ ダイ才一ド OP1〜OP.・・・ 演算増幅器 AND .〜AND4 ・・・ AND回路NAND
,〜NAND .・・・ NAND回路OR
・・・ OR回路 FF,〜FF.・・・ フリップフロツブ回路ST,〜
ST.・・・ ストロボ信号 DZ.〜DZ.・・・ 端子電圧 第2図 手続補正書 平成
Claims (4)
- (1)オン・オフする半導体スイッチ、フライホイール
ダイオード、チョークコイル及びコンデンサーよりなる
少なくとも1のチョッ パー型DC−DC変換器の出力に半導体装置等の負荷を
接続する電子回路において、 前記1のチョッパー型DC−DC変換器の 半導体スイッチを1/2に分割し、当該各半導体スイッ
チの近傍に各半導体スイッチの異常電流を検出する電流
検出手段を備え、かつ各半導体スイッチを制御する保護
用制御回路を設けたことを特徴とするチョッパー回路の
保護回路。 - (2)前記少なくとも1のチョッパー型 DC−DC変換器の半導体スイッチを偶数個設けた場合
、半数の半導体スイッチはスイッチング周期の前半期間
に同時にオンさせ、スイッチング周期の後半期間に同時
にオフさせると共に残りの半数の半導体スイッチはスイ
ッチング周期の前半期間に同時にオフさ せ、スイッチング周期の後半期間に同時にオンさせるこ
とを特徴とする請求項第1項記載のチョッパー回路の保
護回路。 - (3)オン・オフする半導体スイッチ、フライホイール
ダイオード、チョークコイル及びコンデンサーよりなる
少なくとも1のチョッ パー型DC−DC変換器の出力に半導体装置等の負荷を
接続する電子回路において、 少なくとも1のチョッパー型DC−DC変換器の半導体
スイッチを偶数個(m)または 奇数個(n)設けた場合、当該各半導体ス イッチの近傍に各半導体スイッチの異常電流を検出する
電流検出手段を備え、かつ各半導体スイッチを制御する
保護用制御回路を設 け、少なくとも1の半導体スイッチはスイッチング周期
の1/mまたは1/nの期間にオンさせ、スイッチング
周期の残りの (m−1)/mまたは(n−1)/nの期間にオフさせ
ると共に残りの半導体スイッチはそれぞれのスイッチン
グ周期のオン期間及びオフ期間の位相周期を遅延させ、
1のスイッチング周期において1の半導体スイッチのみ
がオン状態にあり、残りの半導体スイッチはそれぞれオ
フ状態にあることを特徴とする チョッパー回路の保護回路。 - (4)前記保護用制御回路が論理回路及び同期制御回路
より構成されていることを特徴とする請求項第1項乃至
第3項のいずれか1項に記載のチョッパー回路の保護回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11219089A JPH02294219A (ja) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | チョッパー回路の保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11219089A JPH02294219A (ja) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | チョッパー回路の保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02294219A true JPH02294219A (ja) | 1990-12-05 |
Family
ID=14580512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11219089A Pending JPH02294219A (ja) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | チョッパー回路の保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02294219A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299086A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | 放電灯点灯装置 |
| JP2008010186A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Kuroi Electric Co Ltd | 放電灯点灯回路 |
-
1989
- 1989-05-02 JP JP11219089A patent/JPH02294219A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299086A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | 放電灯点灯装置 |
| JP2008010186A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Kuroi Electric Co Ltd | 放電灯点灯回路 |
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