JPH06209572A - 電力変換装置におけるスイッチング素子の保護装置 - Google Patents
電力変換装置におけるスイッチング素子の保護装置Info
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- JPH06209572A JPH06209572A JP38493A JP38493A JPH06209572A JP H06209572 A JPH06209572 A JP H06209572A JP 38493 A JP38493 A JP 38493A JP 38493 A JP38493 A JP 38493A JP H06209572 A JPH06209572 A JP H06209572A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基準波形に対して出力波形をフィードバック
してヒステリシスコンパレータ１８により瞬時比較する
ことによって波形追従制御が行われる電力変換装置にお
いて、スイッチング素子（トランジスタ５）のスイッチ
ング周波数増大による熱暴走を防止する。 【構成】 ヒステリシスコンパレータ１８とトランジス
タ５の間に、該トランジスタ５に供給される制御信号の
オフ時間が最小オフ時間以下にならないように制限する
上限周波数リミッタ回路２０を設ける。
してヒステリシスコンパレータ１８により瞬時比較する
ことによって波形追従制御が行われる電力変換装置にお
いて、スイッチング素子（トランジスタ５）のスイッチ
ング周波数増大による熱暴走を防止する。 【構成】 ヒステリシスコンパレータ１８とトランジス
タ５の間に、該トランジスタ５に供給される制御信号の
オフ時間が最小オフ時間以下にならないように制限する
上限周波数リミッタ回路２０を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波形追従制御が行われ
る電力変換装置におけるスイッチング素子の保護装置に
関する。
る電力変換装置におけるスイッチング素子の保護装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、電力変換装置の波形を制御する場
合、基準波形に対して出力波形をフィードバックして瞬
時比較することにより追従制御を行っている。その従来
例としては例えば、実願平１−１３５７４９号の電力変
換装置の入力力率調整装置がある。この従来例は図４に
示すように、装置の入力電流波形が正弦波となるよう
に、入力電流波形をフィードバックして基準正弦波（入
力電圧波形）とコンパレータにて瞬時比較してチョッパ
をスイッチング制御することにより、波形追従制御を行
っている。図４において、１は順変換器である整流器、
２は直流電力調整部であるチョッパである。チョッパ２
は整流器１の直流出力側に接続された直流リアクトル
３、ダイオード４、スイッチ素子であるトランジスタ５
および直流コンデンサ６からなる。
合、基準波形に対して出力波形をフィードバックして瞬
時比較することにより追従制御を行っている。その従来
例としては例えば、実願平１−１３５７４９号の電力変
換装置の入力力率調整装置がある。この従来例は図４に
示すように、装置の入力電流波形が正弦波となるよう
に、入力電流波形をフィードバックして基準正弦波（入
力電圧波形）とコンパレータにて瞬時比較してチョッパ
をスイッチング制御することにより、波形追従制御を行
っている。図４において、１は順変換器である整流器、
２は直流電力調整部であるチョッパである。チョッパ２
は整流器１の直流出力側に接続された直流リアクトル
３、ダイオード４、スイッチ素子であるトランジスタ５
および直流コンデンサ６からなる。
【０００３】また、図４において７は交流電圧検出器で
あるトランス、８は交流／直流信号変換器（ＡＣ／Ｄ
Ｃ）、９は交流電流検出器である変流器、１０は電流／
電圧信号変換器、１１は交流／直流信号変換器（ＡＣ／
ＤＣ）である。１２はチョッパ２の直流コンデンサ６の
電圧を検出し直流電圧信号に変換する直流電圧検出器
（ＤＣ／ＤＣ）、１３は第１の加減算器、１４は偏差増
幅器、１５は偏差増幅器１４の出力電圧が負になるのを
防止するためのダイオード、１６は掛算器、１７は第２
の加減算器、１８はヒステリシスコンパレータである。
あるトランス、８は交流／直流信号変換器（ＡＣ／Ｄ
Ｃ）、９は交流電流検出器である変流器、１０は電流／
電圧信号変換器、１１は交流／直流信号変換器（ＡＣ／
ＤＣ）である。１２はチョッパ２の直流コンデンサ６の
電圧を検出し直流電圧信号に変換する直流電圧検出器
（ＤＣ／ＤＣ）、１３は第１の加減算器、１４は偏差増
幅器、１５は偏差増幅器１４の出力電圧が負になるのを
防止するためのダイオード、１６は掛算器、１７は第２
の加減算器、１８はヒステリシスコンパレータである。
【０００４】図４の装置において、チョッパ２のトラン
ジスタ５がオフであると、直流コンデンサ６は整流器１
からの電流により図示極性に充電され直流電圧ＶDCが出
力される。トランジスタ５がオンになると、直流コンデ
ンサ６の電圧ＶCDは低下する。したがって、トランジス
タ５のオン、オフ周期を調整することにより、チョッパ
２の出力電圧、電流が調整される。
ジスタ５がオフであると、直流コンデンサ６は整流器１
からの電流により図示極性に充電され直流電圧ＶDCが出
力される。トランジスタ５がオンになると、直流コンデ
ンサ６の電圧ＶCDは低下する。したがって、トランジス
タ５のオン、オフ周期を調整することにより、チョッパ
２の出力電圧、電流が調整される。
【０００５】図５は図４の装置の電圧、電流波形を示す
もので、トランス７は整流器１の交流入力電圧を検出し
て交流電圧信号Ｓ１を出力する。交流／直流信号変換器
８は交流電圧信号Ｓ１を直流電圧信号Ｓ２に変換する。
直流電圧検出器１２の直流電圧検出信号と直流電圧（Ｖ
DC）設定信号は第１の加減算器１３によって加減算され
偏差電圧信号が得られる。偏差増幅器１４は偏差電圧信
号を増幅して直流電圧信号Ｓ３を出力する。掛算器１６
は交流／直流変換器８からの直流電圧信号Ｓ２と偏差増
幅器１４からの信号Ｓ３を掛算して電圧信号Ｓ４を得
る。電流／電圧信号変換器１１は電流検出信号を交流電
圧信号に変換する。この交流電圧信号は交流／直流信号
変換器１１により直流電圧信号Ｓ５に変換される。第２
の加減算器１７は直流電圧信号Ｓ４とＳ５を過減算して
偏差信号をヒステリシスコンパレータ１８に入力する。
ヒステリシスコンパレータ１８はこの偏差信号に基づい
て方形波パルス信号Ｓ６をチョッパ２のトランジスタ５
に制御信号として供給する。
もので、トランス７は整流器１の交流入力電圧を検出し
て交流電圧信号Ｓ１を出力する。交流／直流信号変換器
８は交流電圧信号Ｓ１を直流電圧信号Ｓ２に変換する。
直流電圧検出器１２の直流電圧検出信号と直流電圧（Ｖ
DC）設定信号は第１の加減算器１３によって加減算され
偏差電圧信号が得られる。偏差増幅器１４は偏差電圧信
号を増幅して直流電圧信号Ｓ３を出力する。掛算器１６
は交流／直流変換器８からの直流電圧信号Ｓ２と偏差増
幅器１４からの信号Ｓ３を掛算して電圧信号Ｓ４を得
る。電流／電圧信号変換器１１は電流検出信号を交流電
圧信号に変換する。この交流電圧信号は交流／直流信号
変換器１１により直流電圧信号Ｓ５に変換される。第２
の加減算器１７は直流電圧信号Ｓ４とＳ５を過減算して
偏差信号をヒステリシスコンパレータ１８に入力する。
ヒステリシスコンパレータ１８はこの偏差信号に基づい
て方形波パルス信号Ｓ６をチョッパ２のトランジスタ５
に制御信号として供給する。
【０００６】すなわち、図４によれば、整流器１の入力
電圧を検出し、交流／直流信号変換器８により全波整流
して直流電圧信号Ｓ２を得る。またチョッパ２の直流電
圧出力信号ＶDCを検出し、直流設定電圧ＶDC setと突き
合わせその偏差分を偏差増幅器１４によって偏差電圧信
号Ｓ３を得る。この偏差電圧信号Ｓ３と直流電圧信号Ｓ
２を掛算器１６によって掛算して直流電圧信号Ｓ４を得
る。さらに整流器１の入力電流を検出して交流／直流信
号変換器１１により全波整流して直流電圧信号Ｓ５を
得、信号Ｓ４とＳ５を突き合わせ、その偏差信号をヒス
テリシスコンパレータ１８に入力して、入力電流が入力
電圧とある幅（ヒステリシス幅）を持って一致するよう
にチョッパ２のトランジスタ５をオン、オフさせる。ト
ランジスタ５のオン時に入力電流は増加し、オフ時に入
力電流は減少する。従って、入力電流を正弦波に近似さ
せて高調波成分を低減させると共に、入力電圧と入力電
流の位相を一致させて入力力率を改善する。
電圧を検出し、交流／直流信号変換器８により全波整流
して直流電圧信号Ｓ２を得る。またチョッパ２の直流電
圧出力信号ＶDCを検出し、直流設定電圧ＶDC setと突き
合わせその偏差分を偏差増幅器１４によって偏差電圧信
号Ｓ３を得る。この偏差電圧信号Ｓ３と直流電圧信号Ｓ
２を掛算器１６によって掛算して直流電圧信号Ｓ４を得
る。さらに整流器１の入力電流を検出して交流／直流信
号変換器１１により全波整流して直流電圧信号Ｓ５を
得、信号Ｓ４とＳ５を突き合わせ、その偏差信号をヒス
テリシスコンパレータ１８に入力して、入力電流が入力
電圧とある幅（ヒステリシス幅）を持って一致するよう
にチョッパ２のトランジスタ５をオン、オフさせる。ト
ランジスタ５のオン時に入力電流は増加し、オフ時に入
力電流は減少する。従って、入力電流を正弦波に近似さ
せて高調波成分を低減させると共に、入力電圧と入力電
流の位相を一致させて入力力率を改善する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の図４のような装
置により波形追従制御をする場合、問題となるのはスイ
ッチング素子（トランジスタ５）のスイッチング周波数
である。このスイッチング周波数は入力電源インピーダ
ンスや負荷条件によって決まるため、条件によってはス
イッチング周波数がスイッチング素子の仕様を上回るこ
とがある。
置により波形追従制御をする場合、問題となるのはスイ
ッチング素子（トランジスタ５）のスイッチング周波数
である。このスイッチング周波数は入力電源インピーダ
ンスや負荷条件によって決まるため、条件によってはス
イッチング周波数がスイッチング素子の仕様を上回るこ
とがある。
【０００８】この状態が続いた場合、スイッチング素子
はスイッチング損失が増大し熱暴走を起し破壊に至る。
この熱暴走を阻止するためにはスイッチング素子のスイ
ッチング周波数を監視し制限する必要がある。
はスイッチング損失が増大し熱暴走を起し破壊に至る。
この熱暴走を阻止するためにはスイッチング素子のスイ
ッチング周波数を監視し制限する必要がある。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、波形追従制御を行っている電力変換装置に
おけるスイッチング素子が、熱暴走するのを防ぐことが
できる保護装置を提供することにある。
その目的は、波形追従制御を行っている電力変換装置に
おけるスイッチング素子が、熱暴走するのを防ぐことが
できる保護装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流電力を直
流電力に変換する順変換部と、該順変換部の直流電力を
調整するスイッチング素子を有し、後段の電力変換装置
に直流電力を供給する直流電力調整部とを備えた電力変
換装置において、前記直流電力調整部の出力電圧と直流
設定電圧の偏差分と、前記順変換部の交流入力電圧に対
応する直流電圧信号とを掛算する掛算手段と、前記順変
換部の交流入力電流に対応する直流電圧信号と前記掛算
手段による掛算信号とを比較し、該偏差分を前記スイッ
チング素子の制御信号として出力するコンパレータと、
前記コンパレータと前記スイッチング素子の制御端子と
の間に設けられ、前記制御信号の周波数を所定値に制限
する周波数制限手段とを設けたことを特徴としている。
流電力に変換する順変換部と、該順変換部の直流電力を
調整するスイッチング素子を有し、後段の電力変換装置
に直流電力を供給する直流電力調整部とを備えた電力変
換装置において、前記直流電力調整部の出力電圧と直流
設定電圧の偏差分と、前記順変換部の交流入力電圧に対
応する直流電圧信号とを掛算する掛算手段と、前記順変
換部の交流入力電流に対応する直流電圧信号と前記掛算
手段による掛算信号とを比較し、該偏差分を前記スイッ
チング素子の制御信号として出力するコンパレータと、
前記コンパレータと前記スイッチング素子の制御端子と
の間に設けられ、前記制御信号の周波数を所定値に制限
する周波数制限手段とを設けたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】周波数制限手段の制限周波数をスイッチング素
子のスイッチング周波数の上限に設定しておけば、コン
パレータの出力信号が前記スイッチング周波数の上限以
上となっても周波数は制限される。このためスイッチン
グ素子の熱暴走を防ぐことができる。
子のスイッチング周波数の上限に設定しておけば、コン
パレータの出力信号が前記スイッチング周波数の上限以
上となっても周波数は制限される。このためスイッチン
グ素子の熱暴走を防ぐことができる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図１は本発明を図４の回路に適用した場合
の実施例を示している。図１において図４と異なる点
は、ヒステリシスコンパレータ１８の出力側に上限周波
数リミッタ回路２０を設けて、トランジスタ５に供給さ
れる制御パルスのスイッチング周波数を制限するように
したことにあり、その他の部分は図４と同一に構成され
ている。
を説明する。図１は本発明を図４の回路に適用した場合
の実施例を示している。図１において図４と異なる点
は、ヒステリシスコンパレータ１８の出力側に上限周波
数リミッタ回路２０を設けて、トランジスタ５に供給さ
れる制御パルスのスイッチング周波数を制限するように
したことにあり、その他の部分は図４と同一に構成され
ている。
【００１３】上限周波数リミッタ回路２０は、入力パル
ス信号のオフ時間の幅が小さくなっても、出力パルス信
号のオフ時間の幅が所定値以下にならないようにする回
路であり例えば図２のように構成される。図２において
２１はヒステリシスコンパレータ１８の出力パルスが入
力されるワンショットタイマーであり、このワンショッ
トタイマーにより最小オフ時間（tOFFmin）を設定して
おく。この最小オフ時間とトランジスタ５の最大スイッ
チング周波数ｆmaxとの関係は、ｆmax＝１／（ｔOFFmi
n）で表される。２２は反転入力端子付きアンド回路で
あり、その一方の入力端子には前記コンパレータ１８の
出力信号が入力され、他方の入力端子にはワンショット
タイマー２１の出力信号が入力される。
ス信号のオフ時間の幅が小さくなっても、出力パルス信
号のオフ時間の幅が所定値以下にならないようにする回
路であり例えば図２のように構成される。図２において
２１はヒステリシスコンパレータ１８の出力パルスが入
力されるワンショットタイマーであり、このワンショッ
トタイマーにより最小オフ時間（tOFFmin）を設定して
おく。この最小オフ時間とトランジスタ５の最大スイッ
チング周波数ｆmaxとの関係は、ｆmax＝１／（ｔOFFmi
n）で表される。２２は反転入力端子付きアンド回路で
あり、その一方の入力端子には前記コンパレータ１８の
出力信号が入力され、他方の入力端子にはワンショット
タイマー２１の出力信号が入力される。
【００１４】上記のように構成された回路において、ヒ
ステリシスコンパレータ１８の出力信号Ｇ１、ワンショ
ットタイマー２１の出力信号Ｇ２、アンド回路２２の出
力信号Ｇ３のタイムチャートは図３のように示される。
前記ワンショットタイマー２１は入力信号（Ｇ１）の立
上り時に設定時間（最小オフ時間tOFFmin）だけハイレ
ベルとなるパルス信号を出力する。このため前記コンパ
レータ１８の出力パルス信号Ｇ１のオフ期間（ハイレベ
ル）が小さくなって、図示期間Ｘのように最小オフ時間
tOFFminよりも小さくなっても、アンド回路２２の出力
パルス信号Ｇ３のオフ期間（ローレベル）が前記tOFFmi
n以下になることはない。これによってヒステリシスコ
ンパレータ１８の出力信号周波数は上限周波数リミッタ
回路２０によって制限され、トランジスタ５のスイッチ
ング周波数の上限をリミットすることができる。従って
トランジスタ５の熱暴走を防ぐことができる。
ステリシスコンパレータ１８の出力信号Ｇ１、ワンショ
ットタイマー２１の出力信号Ｇ２、アンド回路２２の出
力信号Ｇ３のタイムチャートは図３のように示される。
前記ワンショットタイマー２１は入力信号（Ｇ１）の立
上り時に設定時間（最小オフ時間tOFFmin）だけハイレ
ベルとなるパルス信号を出力する。このため前記コンパ
レータ１８の出力パルス信号Ｇ１のオフ期間（ハイレベ
ル）が小さくなって、図示期間Ｘのように最小オフ時間
tOFFminよりも小さくなっても、アンド回路２２の出力
パルス信号Ｇ３のオフ期間（ローレベル）が前記tOFFmi
n以下になることはない。これによってヒステリシスコ
ンパレータ１８の出力信号周波数は上限周波数リミッタ
回路２０によって制限され、トランジスタ５のスイッチ
ング周波数の上限をリミットすることができる。従って
トランジスタ５の熱暴走を防ぐことができる。
【００１５】尚、前記実施例ではスイッチング素子のス
イッチング周波数の上限リミットを、最小オフ時間の設
定により実現していたが、逆に最大オン時間を設定する
ように構成しても良い。最大スイッチング時間は最小オ
フ時間により決定される。
イッチング周波数の上限リミットを、最小オフ時間の設
定により実現していたが、逆に最大オン時間を設定する
ように構成しても良い。最大スイッチング時間は最小オ
フ時間により決定される。
【００１６】また前記実施例におけるスイッチング素子
はトランジスタ５であったが、これに限らず他のスイッ
チング素子を用いても、前記同様の作用、効果を奏す
る。また周波数制限手段は上限周波数リミッタ回路２０
に限らず、同様の機能を有する他の回路で構成しても良
い。
はトランジスタ５であったが、これに限らず他のスイッ
チング素子を用いても、前記同様の作用、効果を奏す
る。また周波数制限手段は上限周波数リミッタ回路２０
に限らず、同様の機能を有する他の回路で構成しても良
い。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、周波数制
限手段を設けたので、電力変換装置の波形追従制御にお
けるスイッチング素子のスイッチング周波数増加による
熱暴走を簡単な回路によって防止することができる。
限手段を設けたので、電力変換装置の波形追従制御にお
けるスイッチング素子のスイッチング周波数増加による
熱暴走を簡単な回路によって防止することができる。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例の要部回路図。
【図３】本発明の動作を説明するためのタイムチャー
ト。
ト。
【図４】従来の電力変換装置の入力力率調整装置の一例
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図５】図４の装置の要部電圧波形図。
１…整流器 ２…チョッパ ５…トランジスタ ６…直流コンデンサ ７…トランス ８…交流／直流信号変換器 ９…変流器 １０…電流／電圧信号変換器 １１…交流／直流信号変換器 １２…直流電圧検出器 １３…第１の加減算器 １４…偏差増幅器 １７…第２の加減算器 １８…ヒステリシスコンパレータ ２０…上限周波数リミッタ回路 ２１…ワンショットタイマー ２２…反転入力端子付きアンド回路
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電力を直流電力に変換する順変換部
と、該順変換部の直流電力を調整するスイッチング素子
を有し、後段の電力変換装置に直流電力を供給する直流
電力調整部とを備えた電力変換装置において、前記直流
電力調整部の出力電圧と直流設定電圧の偏差分と、前記
順変換部の交流入力電圧に対応する直流電圧信号とを掛
算する掛算手段と、前記順変換部の交流入力電流に対応
する直流電圧信号と、前記掛算手段による掛算信号とを
比較し、該偏差分を前記スイッチング素子の制御信号と
して出力するコンパレータと、前記コンパレータと前記
スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、前記制
御信号の周波数を所定値に制限する周波数制限手段とを
設けたことを特徴とする電力変換装置におけるスイッチ
ング素子の保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP38493A JPH06209572A (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 電力変換装置におけるスイッチング素子の保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP38493A JPH06209572A (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 電力変換装置におけるスイッチング素子の保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06209572A true JPH06209572A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=11472311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP38493A Pending JPH06209572A (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 電力変換装置におけるスイッチング素子の保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06209572A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001103739A (ja) * | 1999-09-23 | 2001-04-13 | Texas Instr Inc <Ti> | ヒステリシススイッチモード電源の周波数制御 |
| US8022578B2 (en) | 2007-06-26 | 2011-09-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Electric power supply cut-off circuit and liquid droplet discharge apparatus |
| WO2012014525A1 (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 株式会社村田製作所 | スイッチング制御回路及びスイッチング電源装置 |
-
1993
- 1993-01-06 JP JP38493A patent/JPH06209572A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001103739A (ja) * | 1999-09-23 | 2001-04-13 | Texas Instr Inc <Ti> | ヒステリシススイッチモード電源の周波数制御 |
| US8022578B2 (en) | 2007-06-26 | 2011-09-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Electric power supply cut-off circuit and liquid droplet discharge apparatus |
| WO2012014525A1 (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 株式会社村田製作所 | スイッチング制御回路及びスイッチング電源装置 |
| CN102971953A (zh) * | 2010-07-26 | 2013-03-13 | 株式会社村田制作所 | 开关控制电路及开关电源装置 |
| JP5532135B2 (ja) * | 2010-07-26 | 2014-06-25 | 株式会社村田製作所 | スイッチング制御回路及びスイッチング電源装置 |
| US9071148B2 (en) | 2010-07-26 | 2015-06-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching control circuit and switching power supply apparatus including standby mode setting mechanism |
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