JPH037075A - トランジスタモジュール - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、空気調和機などに用いるトランジスタモジ
ュールに関する。

（従来の技術） 一般に、空気調和機においては、能力可変圧縮機および
その圧縮機に駆動電力を供給するインバータ回路を備え
、インバータ回路の出力周波数を空調負荷に応じて制御
することにより、空調負荷に対応する最適な能力を得、
快適性および省エネルギ効果の向上を図るものがある。

このような空気調和機に用いられるインバータ回路とし
て、たとえば第５図や第６図に示すトランジスタモジュ
ールが用いられる。

まず、第５図において、１はトランジスタモジュールで
、同トランジスタモジュール１は複数のパワートランジ
スタを有し、入力される直流電圧を所定周波数の交流電
圧に変換し出力するようになっている。このトランジス
タモジュール１は、制御回路２に接続される。

制御回路２は、トランジスタモジュール１の各パワート
ランジスタをオン、オフ駆動する駆動回路３を有すると
ともに、その駆動回路３に動作用電圧を与える電源回路
４を有し、駆動回路３に指令を与えてトランジスタモジ
ュール１の各パワートランジスタを所定のタイミングで
オン、オフ駆動し、トランジスタモジュール１から所定
周波数の交流電圧を出力せしめるものである。

一方、第６図のインバータ回路は、駆動回路内臓型のト
ランジスタモジュール５と、制御回路６とからなる。

トランジスタモジュール５は、複数のパワートランジス
タを有し、かつパワートランジスタをオン、オフ駆動す
る駆動回路３を有し、人力される直流電圧を所定周波数
の交流電圧に変換し出力するものである。

制御回路６は、トランジスタモジュール５の駆動回路に
動作用電圧を与える電源回路７を有し、トランジスタモ
ジュール５の駆動回路に指令を与えて同トランジスタモ
ジュール５の各パワートランジスタを所定のタイミング
でオン、オフ駆動し、トランジスタモジュール５から所
定周波数の交流電圧を出力せしめるものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のようなトランジスタモジュール１ある
いはトランジスタモジュール５は、どちらも外部に電源
回路を必要としており、このため配線数が多くなって搭
載機器の制御回路が複雑になるなどの不具合を生じるこ
とがある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされｊ二もので
、その目的とするところは、外部の電源回路を不要とし
て配線数の削減を図ることができ、これにより搭載機器
の制御回路の簡素化や小形化を可能とし、さらには高圧
保護の安全性向上を可能とするトランジスタモジュール
を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、複数のトランジスタと、これらトランジス
タをオン、オフ駆動する駆動回路と、この駆動回路に動
作用電圧を与える電源回路と力・らなり、入力される直
流電圧を前記各トランジスタのスイッチングにより交流
電圧に変換して出力するものである。

（作用） 複数のトランジスタ、駆動回路、および電源回路が一つ
のモジュールとして一体になる。

（実施例） 以下、この発明の第１実施例について図面を参照して説
明する。

第１図において、１０はトランジスタモジュールで、こ
のトランジスタモジュール１０は直流電圧が印加される
コレクタコモン端子（正側端子）Ｐおよびエミッタコモ
ン端子（負側端子）Ｎを外に導出している。さらに、ス
イッチング用コモン端子ＣＯＭ、およびこのスイッチン
グ用コモン端子ＣＯＭとの間にスイッチングパルス用電
圧Ｖａがそれぞれ印加される入力端子Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ
。

ｌｘ、Ｉｙ、Ｉｚを外に導出している。

トランジスタモジュール１０の内部では、パワートラン
ジスタ１１．１２のそれぞれコレクタ・エミッタ間を直
列に接続し、その直列回路を上記端子Ｐ、Ｎ間に接続し
ている。パワートランジスタ１３．１４のそれぞれコレ
クタ・エミッタ間を直列に接続し、その直列回路を端子
Ｐ、Ｎ間に接続している。パワートランジスタ１５．１
６のそれぞれコレクタ・エミッタ間を直列に接続し、そ
の直列回路を端子Ｐ、Ｎ間に接続している。

そして、パワートランジスタ１１のエミッタとパワート
ランジスタ１２のコレクタとの接続点を出力端子Ｏｕと
して外に導出している。パワートランジスタ１３のエミ
ッタとパワートランジスタ１４のコレクタとの接続点を
出力端子Ｏｖとして外に導出している。パワートランジ
スタ１５のエミッタとパワートランジスタ１６のコレク
タとの接続点を出力端子Ｏｗとして外に導出している。

また、フォトカブラ１７の出力側素子のオンに応動して
駆動電圧を増幅出力する駆動回路１８を設け、その駆動
回路１８の出力端にパワートランジスタ１１のベース・
エミッタ間を接続している。

そして、フォトカブラ１７の入力側素子を抵抗１９を介
して上記端子ＣＯＭ、Ｉｕ間に接続している。フォトカ
ブラ２０の出力側素子のオンに応動して駆動電圧を増幅
出力する駆動回路２１を設け、その駆動回路２１の出力
端にパワートランジスタ１２のベース・エミッタ間を接
続している。

そして、フォトカブラ２０の入力側素子を抵抗２２を介
して上記端子ＣＯＭ、ｌｘ間に接続している。

フォトカブラ２３の出力側素子のオンに応動して駆動電
圧を増幅出力する駆動回路２４を設け、その駆動回路２
４の出力端にパワートランジスタ１３のベース・エミッ
タ間を接続している。そして、フォトカブラ２３の入力
側素子を抵抗２５を介して上記端子ＣＯＭ、Ｉｖ間に接
続している。

フォトカブラ２６の出力側素子のオンに応動して駆動電
圧を増幅出力する駆動回路２７を設け、その駆動回路２
７の出力端にパワートランジスタ１４のベース・エミッ
タ間を接続している。そして、フォトカブラ２６の入力
端素子を抵抗２８を介して上記端子ＣＯＭ、Ｉｙ間に接
続している。

フォトカブラ２つの出力側素子のオンに応動して駆動電
圧を増幅出力する駆動回路３０を設け、その駆動回路３
０の出力端にパワートランジスタ１５のベース・エミッ
タ間を接続している。そして、フォトカブラ２９の入力
側素子を抵抗３１を介して上記端子ＣＯＭ、Ｉｗ間に接
続している。

フォトカブラ３２の出力側素子のオンに応動して駆動電
圧を増幅出力する駆動回路３３を設け、その駆動回路３
３の出力端にパワートランジスタ１６のベース・エミッ
タ間を接続している。そして、フォトカブラ３２の入力
側素子を抵抗３４を介して上記端子ＣＯＭ、Ｉｚ間に接
続している。

さらに、端子Ｐ、Ｎ間に電源回路３５を接続している。

この電源回路３５は、端子Ｐ、Ｎ間に印加される直流電
圧を所定レベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバ
ータであり、出力側に互いに絶縁状態の４つの巻線およ
び整流回路を有している。

すなわち、電源回路３５は、上記駆動回路１８に対する
動作用電圧供給のための出力ライン＋ａ。

−ａ、駆動回路２４に対する動作用電圧供給のための出
力ライン＋ｂ、　−ｂ、駆動回路３０に対する動作用電
圧供給のための出カライン十Ｃ，−ｃ。

駆動回路２１，２７．３３に対する動作用電圧供給のた
めの共通の出力ライン＋ｄ、　　−ｄを有している。

動作を説明する。

いま、端子Ｐ、Ｎ間に直流電圧が印加されているものと
する。

また、図示しない制御回路により、端子ＣＯＭと端子１
ｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの間にスイッチングパルス用電圧Ｖａ
が１８０”の位相差をもって順次に印加され、それにレ
ベル反転して同期したスイッチングパルス用電圧Ｖａが
端子ＣＯＭと端子ｌｘ、Ｉｙ、Ｉｚとの間に順次に印加
される。

すなわち、端子ＣＯＭ、Ｉｕ間に電圧Ｖａが印加される
とき、端子ＣＯＭ、ｌｘ間には電圧Ｖａが印加されず、
フォトカブラ１７がオン、フォトカブラ２０がオフとな
る。この場合、駆動回路１８の駆動電圧がパワートラン
ジスタ１１のベース・エミッタ間に供給され、パワート
ランジスタ１１がオンする。この後、端子ＣＯＭ、Ｉｕ
間に電圧Ｖａが印加されなくなり、代わって端子ＣＯＭ
、ｌｘ間に電圧Ｖａが印加され、フォトカブラ１７がオ
フ、フォトカブラ２０がオンとなる。この場合、駆動回
路２１の駆動電圧がパワートランジスタ１２のベース・
エミッタ間に供給され、パワートランジスタ１２がオン
する。

端子ＣＯＭ、Ｉｖ間に電圧Ｖａが印加されるとき、端子
ＣＯＭ、Ｉｙ間には電圧Ｖａが印加されず、フォトカブ
ラ２３がオン、フォトカブラ２６がオフとなる。この場
合、駆動回路２４の駆動電圧がパワートランジスタ１３
のベース・エミッタ間に供給され、パワートランジスタ
１３がオンする。この後、端子ＣＯＭ、Ｉｖ間に電圧Ｖ
ａが印加されなくなり、代わって端子ＣＯＭ、Ｉｙ間に
電圧Ｖａが印加され、フォトカブラ２３がオフ、フォト
カブラ２６がオンとなる。この場合、駆動回路２１の駆
動電圧がパワートランジスタ１４のベース・エミッタ間
に供給され、パワートランジスタ１４がオンする。

端子ＣＯＭ、Ｉｗ間に電圧Ｖａが印加されるとき、端子
ＣＯＭ、Ｉｚ間には電圧Ｖａが印加されず、フォトカブ
ラ２８がオン、フォトカブラ３１がオフとなる。この場
合、駆動回路２９の駆動電圧がパワートランジスタ１５
のベース・エミッタ間に供給され、パワートランジスタ
１５がオンする。この後、端子ＣＯＭ、Ｉｗ間に電圧Ｖ
ａが印加されなくなり、代わって端子ＣＯＭ、ｒｚ間に
電圧Ｖａが印加され、フォトカブラ２８がオフ、フォト
カブラ３１がオンとなる。この場合、駆動回路２１の駆
動電圧がパワートランジスタ１６のベース・エミッタ間
に供給され、パワートランジスタ１６がオンする。

こうして、端子Ｐ、Ｎ間に印加される直流電圧が各パワ
ートランジスタのオン、オフによって所定周波数および
レベルの三相交流電圧に変換され、出力端子Ｏｕ、Ｏｖ
、Ｏｗから出力される。

このようなトランジスタモジュール１０によれば、複数
のパワートランジスタ、複数の駆動回路、および電源回
路が一つのモジュールとして一体なので、外部に電源回
路を設ける必要がなく、よって外部との間の配線数を削
減することができ、搭載機器たとえば空気調和機の制御
回路を簡素化したり小形化することができる。しかも、
高電圧スイッチング部分がモールドされることになり、
よって高圧保護の安全性を大幅に高めることができる。

次に、この発明の第２実施例について第２図および第３
図により説明する。なお、図面において第１図と同一部
分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

第２図に示すように、トランジスタモジュール１０の内
部において、端子Ｎ側の主回路ラインに電流検出用のシ
ャント抵抗３６を挿接し、そのシャント抵抗３６の両端
に異常検出回路３７を接続している。さらに、端子ＣＯ
Ｍと全てのフォトカブラとの接続ラインに、ＰＮＰ型ト
ランジスタ３８のエミッタ・コレクタ間を挿接している
。

異常検出回路３７の具体例を第３図に示す。

シャント抵抗３６に生じる電圧を増幅回路４１を介して
遅延回路（積分回路）４２に供給する。

この遅延回路４２は、増幅回路４１の出力電圧の増大が
大きくて、しかもその状態が続く場合にのみ出力を低レ
ベルに設定し、それ以外は出力を高レベルに設定するも
のである。

遅延回路４２の出力端を介してフォトカブラ４３の発光
ダイオード４３ａに直流電圧Ｖを印加する。フォトカブ
ラ４３のフォトトランジスタ４３ｂのコレクタ・エミッ
タ間を介して抵抗４４に直流電圧Ｖを印加し、抵抗４４
に生じる電圧をフリップフロップ回路４５のセット入力
端に供給する。

フリップフロップ回路４５の出力端子を、上記トランジ
スタ３８のベースに接続するとともに、インバータ回路
４６を介して出力端子ｏ１に接続する。さらに、フリッ
プフロップ回路４５のリセット入力端を入力端子１１に
接続する。

動作を説明する。

主回路電流のレベルに対応する電圧が増幅回路４１から
出力される。

主回路電流が呈上レベルのときは増幅回路４１の出力電
圧が小さく、よって遅延回路４２の出力が高レベルとな
る。この場合、フリップフロップ回路４５がリセットさ
れ、そのリセット出力によってトランジスタ３８がオン
状態を継続する。

したがって、各パワートランジスタのオン、オフ駆動が
実行され、交流電圧の出力が行なわれる。

ただし、何らかの原因で主回路電流が過大になると、遅
延回路４２の出力が低レベルとなり、発光ダイオード４
３ａが発光してフォトトランジスタ４３ｂがオンする。

すると、抵抗４４に電圧が生じ、その電圧によってフリ
ップフロップ回路４５がセットされる。

フリッ、ブフロップ回路４５のセット出力は、インバー
タ回路４６で反転され、トランジスタ３８がオフすると
ともに、出力端子０．を通して外部の制御回路などに異
常報知を行なう。この場合、トランジスタ３８がオフす
ることにより、各パワートランジスタのオン、オフ駆動
が禁止され、機器が保護される。

制御回路などから保護解除信号が入力端子１１に入力さ
れると、フリップフロップ回路４５がリセットされる。

これにより、トランジスタ３８がオンし、各パワートラ
ンジスタのオン、オフ駆動を再開することができる。

この実施例の場合、複数のパワ−トランジスタ、複数の
駆動回路、および電源回路だけでなく、異常に対する保
護機能までもが一つのモジュールとして一体になるので
、外部の構成がさらに簡素化および小形化するという利
点がある。

この発明の第３実施例を第４図に示す。なお、図面にお
いて第１図および第２図と同一部分には同一符号を付し
、詳細な説明は省略する。

ここでは、パワートランジスタに代えて駆動電力の小さ
いゲート駆動素子たとえばパワーモスＦＥＴ−ＩＧＢＴ
５１，５２，５３，５４，５５゜５６を用いている。そ
して、この採用に伴い、■ＧＢＴ駆動回路５７．５ｇ、
５９，６０，６１゜６２を設けるとともに、−系続出力
の電源回路６３を設けている。

そして、各駆動回路のうちコレクタコモン側の駆動回路
については、電源回路６３の出力電圧をダイオード６４
，６６．６８を介してコンデンサ６５．６７．６９にそ
れぞれ印加し、コンデンサ６５．６７．６９の電圧を動
作用電圧として取込んでいる。残りのエミッタコモン側
の駆動回路については、電源回路６３の出力電圧をその
まま動作用電圧として取込んでいる。

すなわち、複数のＩ　ＧＢＴ、複数の駆動回路、および
電源回路が一つのモジュールとして一体になり、第１実
施例および第２実施例と同様、外部の構成が簡素化およ
び小形化するとか、高圧保護の安全性が高まるなどの効
果が得られる。

その他、この発明は上記各実施例に限定されるものでは
なく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果コ 以上述べたようにこの発明によれば、複数のトランジス
タと、これらトランジスタをオン、オフ駆動する駆動回
路と、この駆動回路に動作用電圧を与える電源回路とか
らなるので、外部の電源回路を不要として配線数の削減
を図ることができ、これにより搭載機器の制御回路の簡
素化や小形化を可能とし、さらには高圧保護の安全性向
上を可能とするトランジスタモジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の構成を示す図、第２図
はこの発明の第２実施例の構成を示す図、第３図は同実
施例における異常検出回路の具１０・・・トランジスタ
モジュール、１１，１２゜１３．１４，１５．１６・・
・パワートランジスタ、１８．２１，２４．．２７，３
０．３３・・・駆動回路、３５・・・電源回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のトランジスタと、これらトランジスタをオン，オ
   フ駆動する駆動回路と、この駆動回路に動作用電圧を与
   える電源回路とからなり、入力される直流電圧を前記各
   トランジスタのスイッチングにより交流電圧に変換して
   出力するトランジスタモジュール。