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技術 DC/ACインバータ

出願人 東芝デベロップメントエンジニアリング株式会社
発明者 森岡静夫鶴谷守水谷彰
出願日 2015年5月25日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2015-105507
公開日 2016年12月22日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2016-220468
状態 特許登録済
技術分野 インバータ装置
主要キーワード メイントランジスタ OFF期間 チャンネル抵抗 迂回路 ノーマリオン型 リカバリ電流 OFF動作 帰還容量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

解決手段

実施形態によれば、DC/ACインバータは、ノーマリオフ型スイッチングトランジスタ電圧源および駆動回路を含む。ノーマリオフ型スイッチングトランジスタは、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介してノーマリオフ型メイントランジスタに直列接続される。電圧源は、ノーマリオフ型メイントランジスタの制御端子とノーマリオフ型スイッチングトランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する。駆動回路は、ノーマリオフ型スイッチングトランジスタをON/OFF駆動する。ノーマリオフ型スイッチングトランジスタの耐圧は、ノーマリオフ型メイントランジスタの耐圧に比べて低い。

概要

背景

直流電力から交流電力を生成するために、DC(Direct Current)/AC(Alternative Current)インバータが利用される。DC/ACインバータでは、メインFET(Field Effect Transistor)のON/OFF動作に伴って、当該メインFETのボディ寄生ダイオードリカバリ電流が発生することがある。このリカバリ電流は、スイッチング損失およびノイズを増大させるうえにメインFETの破損を引き起こすおそれもある。

従来、例えば、メインFETのボディダイオード順方向電流を阻止する第1のダイオードを当該メインFETに直列接続し、電流迂回させる第2のダイオードを当該第1のダイオードのアノードとメインFETのソース端子との間に接続することで、当該ボディダイオードにおけるリカバリ電流の発生を防止する技法が知られている。しかしながら、係る技法では、素子数の増大に伴うコスト上昇、上記第1のダイオードの順方向電圧による損失(すなわち、DC/ACインバータの効率低下)などが問題となる。

また、リカバリ電流へのさらなる対策として、SRB(Synchronous Reverse Blocking)回路が知られている。しかしながら、SRB回路は、高耐圧/高速環流ダイオードを必要とするので、損失が依然として問題となる。

さらに、メインFETをノーマリオン型トランジスタで実現することにより、リカバリ電流を削減する技法も知られている。しかしながら、係る技法では、メインFETのOFF期間に、外部回路の作用により当該メインFETのドレインソース間電圧dsが変化すると、当該メインFETの帰還容量Cdg(またはCrss)を介してゲート−ソース間電圧Vgsが上昇し、当該メインFETが誤ってONとなる可能性がある。メインFETがOFF期間であるにも関わらず誤ってONとなれば、損失が増大するだけでなく当該メインFETが破損するおそれがある。なお、外部回路の共振周波数を低くしてVdsを緩やかに変化させることでVgsの上昇を抑えることも可能であるが、外部回路の大型化、デッドタイムの長期化による効率の低下などが問題となる。

概要

DC/ACインバータのメイントランジスタのボディダイオードにおけるリカバリ電流を削減する。実施形態によれば、DC/ACインバータは、ノーマリオフ型スイッチングトランジスタ、電圧源および駆動回路を含む。ノーマリオフ型スイッチングトランジスタは、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介してノーマリオフ型メイントランジスタに直列接続される。電圧源は、ノーマリオフ型メイントランジスタの制御端子とノーマリオフ型スイッチングトランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する。駆動回路は、ノーマリオフ型スイッチングトランジスタをON/OFF駆動する。ノーマリオフ型スイッチングトランジスタの耐圧は、ノーマリオフ型メイントランジスタの耐圧に比べて低い。

目的

特開2011−067051号公報






実施形態は、DC/ACインバータのメイントランジスタのボディダイオードにおけるリカバリ電流を削減することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の入力端子および第2の入力端子を介して直流電圧を入力し、当該直流電圧を変換することによって生成した交流電圧を第1の出力端子および第2の出力端子を介して出力するDC/ACインバータであって、前記第1の入力端子と前記第1の出力端子との間に挿入される第1のノーマリオフ型トランジスタと、前記第2の入力端子と前記第1の出力端子との間に挿入される第2のノーマリオフ型トランジスタと、前記第1の入力端子と前記第2の出力端子との間に挿入される第3のノーマリオフ型トランジスタと、前記第2の入力端子と前記第2の出力端子との間に挿入される第4のノーマリオフ型トランジスタと、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して前記第1のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第5のノーマリオフ型トランジスタと、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して前記第2のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第6のノーマリオフ型トランジスタと、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して前記第3のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第7のノーマリオフ型トランジスタと、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して前記第4のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第8のノーマリオフ型トランジスタと、前記第1のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第5のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する第1の電圧源と、前記第2のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第6のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する第2の電圧源と、前記第3のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第7のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する第3の電圧源と、前記第4のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第8のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する第4の電圧源と、前記第5のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する第1の駆動回路と、前記第6のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する第2の駆動回路と、前記第7のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する第3の駆動回路と、前記第8のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する第4の駆動回路とを具備し、前記第5のノーマリオフ型トランジスタ、前記第6のノーマリオフ型トランジスタ、前記第7のノーマリオフ型トランジスタおよび前記第8のノーマリオフ型トランジスタの耐圧は、前記第1のノーマリオフ型トランジスタ、前記第2のノーマリオフ型トランジスタ、前記第3のノーマリオフ型トランジスタおよび前記第4のノーマリオフ型トランジスタの耐圧に比べて低い、DC/ACインバータ。

請求項2

前記第5のノーマリオフ型トランジスタの第1の端子と第2の端子との間を接続する第1のダイオードと、前記第6のノーマリオフ型トランジスタの第1の端子と第2の端子との間を接続する第2のダイオードと、前記第7のノーマリオフ型トランジスタの第1の端子と第2の端子との間を接続する第3のダイオードと、前記第8のノーマリオフ型トランジスタの第1の端子と第2の端子との間を接続する第4のダイオードとをさらに具備し、前記第1のダイオード、前記第2のダイオード、前記第3のダイオードおよび前記第4のダイオードの順方向電圧は、前記第1のノーマリオフ型トランジスタ、前記第2のノーマリオフ型トランジスタ、前記第3のノーマリオフ型トランジスタおよび前記第4のノーマリオフ型トランジスタの順方向電圧よりも小さい、請求項1記載のDC/ACインバータ。

請求項3

前記第2の電圧源および前記第4の電圧源は共通化されている、請求項1記載のDC/ACインバータ。

請求項4

第1の入力端子および第2の入力端子を介して直流電圧を入力し、当該直流電圧を変換することによって生成した交流電圧を第1の出力端子および第2の出力端子を介して出力するDC/ACインバータであって、前記第1の入力端子と前記第1の出力端子との間に挿入される第1のノーマリオフ型トランジスタと、前記第2の入力端子と前記第1の出力端子との間に挿入される第2のノーマリオフ型トランジスタと、前記第1の入力端子と前記第2の出力端子との間に挿入される第3のノーマリオフ型トランジスタと、前記第2の入力端子と前記第2の出力端子との間に挿入される第4のノーマリオフ型トランジスタと、前記第1のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第1のノーマリオフ型トランジスタ対と、前記第2のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第2のノーマリオフ型トランジスタ対と、前記第3のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第3のノーマリオフ型トランジスタ対と、前記第4のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される第4のノーマリオフ型トランジスタ対と、前記第1のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第1のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する第1の電圧源と、前記第2のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第2のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する第2の電圧源と、前記第3のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第3のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する第3の電圧源と、前記第4のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と前記第4のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する第4の電圧源と、前記第1のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する第1の駆動回路と、前記第2のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する第2の駆動回路と、前記第3のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する第3の駆動回路と、前記第4のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する第4の駆動回路とを具備し、前記第1のノーマリオフ型トランジスタ対、前記第2のノーマリオフ型トランジスタ対、前記第3のノーマリオフ型トランジスタ対および前記第4のノーマリオフ型トランジスタ対の耐圧は、前記第1のノーマリオフ型トランジスタ、前記第2のノーマリオフ型トランジスタ、前記第3のノーマリオフ型トランジスタおよび前記第4のノーマリオフ型トランジスタの耐圧に比べて低い、DC/ACインバータ。

請求項5

前記第1の入力端子と前記第1の出力端子の間を接続する第1のダイオードと、前記第2の入力端子と前記第1の出力端子の間を接続する第2のダイオードと、前記第1の入力端子と前記第2の出力端子の間を接続する第3のダイオードと、前記第2の入力端子と前記第2の出力端子の間を接続する第4のダイオードとをさらに具備し、前記第1のダイオード、前記第2のダイオード、前記第3のダイオードおよび前記第4のダイオードの順方向電圧は、前記第1のノーマリオフ型トランジスタ、前記第2のノーマリオフ型トランジスタ、前記第3のノーマリオフ型トランジスタおよび前記第4のノーマリオフ型トランジスタの順方向電圧よりも小さい、請求項4記載のDC/ACインバータ。

技術分野

0001

実施形態は、DC/ACインバータに関する。

背景技術

0002

直流電力から交流電力を生成するために、DC(Direct Current)/AC(Alternative Current)インバータが利用される。DC/ACインバータでは、メインFET(Field Effect Transistor)のON/OFF動作に伴って、当該メインFETのボディ寄生ダイオードリカバリ電流が発生することがある。このリカバリ電流は、スイッチング損失およびノイズを増大させるうえにメインFETの破損を引き起こすおそれもある。

0003

従来、例えば、メインFETのボディダイオード順方向電流を阻止する第1のダイオードを当該メインFETに直列接続し、電流迂回させる第2のダイオードを当該第1のダイオードのアノードとメインFETのソース端子との間に接続することで、当該ボディダイオードにおけるリカバリ電流の発生を防止する技法が知られている。しかしながら、係る技法では、素子数の増大に伴うコスト上昇、上記第1のダイオードの順方向電圧による損失(すなわち、DC/ACインバータの効率低下)などが問題となる。

0004

また、リカバリ電流へのさらなる対策として、SRB(Synchronous Reverse Blocking)回路が知られている。しかしながら、SRB回路は、高耐圧/高速環流ダイオードを必要とするので、損失が依然として問題となる。

0005

さらに、メインFETをノーマリオン型トランジスタで実現することにより、リカバリ電流を削減する技法も知られている。しかしながら、係る技法では、メインFETのOFF期間に、外部回路の作用により当該メインFETのドレインソース間電圧dsが変化すると、当該メインFETの帰還容量Cdg(またはCrss)を介してゲート−ソース間電圧Vgsが上昇し、当該メインFETが誤ってONとなる可能性がある。メインFETがOFF期間であるにも関わらず誤ってONとなれば、損失が増大するだけでなく当該メインFETが破損するおそれがある。なお、外部回路の共振周波数を低くしてVdsを緩やかに変化させることでVgsの上昇を抑えることも可能であるが、外部回路の大型化、デッドタイムの長期化による効率の低下などが問題となる。

先行技術

0006

特開2011−067051号公報

発明が解決しようとする課題

0007

実施形態は、DC/ACインバータのメイントランジスタのボディダイオードにおけるリカバリ電流を削減することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

実施形態によれば、DC/ACインバータは、第1の入力端子および第2の入力端子を介して直流電圧を入力し、当該直流電圧を変換することによって生成した交流電圧を第1の出力端子および第2の出力端子を介して出力する。DC/ACインバータは、第1のノーマリオフ型トランジスタ、第2のノーマリオフ型トランジスタ、第3のノーマリオフ型トランジスタ、第4のノーマリオフ型トランジスタ、第5のノーマリオフ型トランジスタ、第6のノーマリオフ型トランジスタ、第7のノーマリオフ型トランジスタ、第8のノーマリオフ型トランジスタ、第1の電圧源、第2の電圧源、第3の電圧源、第4の電圧源、第1の駆動回路、第2の駆動回路、第3の駆動回路および第4の駆動回路を含む。第1のノーマリオフ型トランジスタは、第1の入力端子と第1の出力端子との間に挿入される。第2のノーマリオフ型トランジスタは、第2の入力端子と第1の出力端子との間に挿入される。第3のノーマリオフ型トランジスタは、第1の入力端子と第2の出力端子との間に挿入される。第4のノーマリオフ型トランジスタは、第2の入力端子と第2の出力端子との間に挿入される。第5のノーマリオフ型トランジスタは、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して第1のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第6のノーマリオフ型トランジスタは、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して第2のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第7のノーマリオフ型トランジスタは、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して第3のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第8のノーマリオフ型トランジスタは、第1の端子、第2の端子および制御端子を備え、当該第1の端子を介して第4のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第1の電圧源は、第1のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第5のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する。第2の電圧源は、第2のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第6のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する。第3の電圧源は、第3のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第7のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する。第4の電圧源は、第4のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第8のノーマリオフ型トランジスタの第2の端子との間の電位差を固定する。第1の駆動回路は、第5のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する。第2の駆動回路は、第6のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する。第3の駆動回路は、第7のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する。第4の駆動回路は、第8のノーマリオフ型トランジスタをON/OFF駆動する。第5のノーマリオフ型トランジスタ、第6のノーマリオフ型トランジスタ、第7のノーマリオフ型トランジスタおよび第8のノーマリオフ型トランジスタの耐圧は、第1のノーマリオフ型トランジスタ、第2のノーマリオフ型トランジスタ、第3のノーマリオフ型トランジスタおよび第4のノーマリオフ型トランジスタの耐圧に比べて低い。

0009

実施形態によれば、DC/ACインバータは、第1の入力端子および第2の入力端子を介して直流電圧を入力し、当該直流電圧を変換することによって生成した交流電圧を第1の出力端子および第2の出力端子を介して出力する。DC/ACインバータは、第1のノーマリオフ型トランジスタ、第2のノーマリオフ型トランジスタ、第3のノーマリオフ型トランジスタ、第4のノーマリオフ型トランジスタ、第1のノーマリオフ型トランジスタ対、第2のノーマリオフ型トランジスタ対、第3のノーマリオフ型トランジスタ対、第4のノーマリオフ型トランジスタ対、第1の電圧源、第2の電圧源、第3の電圧源、第4の電圧源、第1の駆動回路、第2の駆動回路、第3の駆動回路および第4の駆動回路を含む。第1のノーマリオフ型トランジスタは、第1の入力端子と第1の出力端子との間に挿入される。第2のノーマリオフ型トランジスタは、第2の入力端子と第1の出力端子との間に挿入される。第3のノーマリオフ型トランジスタは、第1の入力端子と第2の出力端子との間に挿入される。第4のノーマリオフ型トランジスタは、第2の入力端子と第2の出力端子との間に挿入される。第1のノーマリオフ型トランジスタ対は、第1のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第2のノーマリオフ型トランジスタ対は、第2のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第3のノーマリオフ型トランジスタ対は、第3のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第4のノーマリオフ型トランジスタ対は、第4のノーマリオフ型トランジスタに直列接続される。第1の電圧源は、第1のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第1のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する。第2の電圧源は、第2のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第2のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する。第3の電圧源は、第3のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第3のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する。第4の電圧源は、第4のノーマリオフ型トランジスタの制御端子と第4のノーマリオフ型トランジスタ対の共通端子との間の電位差を固定する。第1の駆動回路は、第1のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する。第2の駆動回路は、第2のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する。第3の駆動回路は、第3のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する。第4の駆動回路は、第4のノーマリオフ型トランジスタ対をON/OFF駆動する。第1のノーマリオフ型トランジスタ対、第2のノーマリオフ型トランジスタ対、第3のノーマリオフ型トランジスタ対および第4のノーマリオフ型トランジスタ対の耐圧は、第1のノーマリオフ型トランジスタ、第2のノーマリオフ型トランジスタ、第3のノーマリオフ型トランジスタおよび第4のノーマリオフ型トランジスタの耐圧に比べて低い。

図面の簡単な説明

0010

第1の実施形態に係るDC/ACインバータを例示する回路図。
DC/ACインバータの基本回路を例示する回路図。
図2のDC/ACインバータにおいて発生するリカバリ電流の説明図。
比較例に係るDC/ACインバータを例示する回路図。
図4のDC/ACインバータの効果の説明図。
図1のDC/ACインバータの効果の説明図。
第2の実施形態に係るDC/ACインバータを例示する回路図。

実施例

0011

以下、図面を参照しながら実施形態の説明が述べられる。尚、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号が付され、重複する説明は基本的に省略される。以降の説明では、FETは、例えば、窒素ガリウム(GaN)トランジスタ、炭化ケイ素(SiC)トランジスタなどの種々のノーマリオフ型トランジスタに置き換えられてもよい。

0012

(第1の実施形態)
図2には、DC/ACインバータの基本回路が例示される。図2のDC/ACインバータは、リカバリ電流への対策が施されていないものの、基本的な動作原理では第1の実施形態に係るDC/ACインバータと共通する。

0013

図2のDC/ACインバータは、第1の入力端子および第2の入力端子(接地)を介して直流電圧(Vin)を入力し、当該直流電圧を変換することによって生成した交流電圧を第1の出力端子OUT1および第2の出力端子OUT2を介して出力する。

0014

図2のDC/ACインバータは、メインFETQ205と、メインFET Q206と、メインFET Q207と、メインFET Q208と、電圧源E201と、電圧源E202と、電圧源E203と、駆動回路Drive201と、駆動回路Drive202と、駆動回路Drive203と、駆動回路Drive204とを含む。

0015

メインFETQ205は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第1の入力端子に接続され、そのゲート端子抵抗器R202を介して駆動回路Drive201の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続される。図2には、メインFET Q205のボディダイオードD201も描かれている。駆動回路Drive201は、電圧源E201を電源として用いてメインFET Q205のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0016

メインFETQ206は、そのドレイン端子がインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続され、そのゲート端子が抵抗器R205を介して駆動回路Drive202の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がDC/ACインバータの第2の入力端子に接続される(すなわち、接地される)。図2には、メインFET Q206のボディダイオードD202も描かれている。駆動回路Drive202は、電圧源E202を電源として用いてメインFET Q206のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0017

メインFETQ207は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第1の入力端子に接続され、そのゲート端子が抵抗器R208を介して駆動回路Drive203の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続される。図2には、メインFET Q207のボディダイオードD203も描かれている。駆動回路Drive203は、電圧源E203を電源として用いてメインFET Q207のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0018

メインFETQ208は、そのドレイン端子がインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続され、そのゲート端子が抵抗器R211を介して駆動回路Drive204の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がDC/ACインバータの第2の入力端子に接続される(すなわち、接地される)。図2には、メインFET Q208のボディダイオードD204も描かれている。駆動回路Drive204は、電圧源E202を電源として用いてメインFET Q208のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0019

駆動回路Drive201、駆動回路Drive202、駆動回路Drive203および駆動回路Drive204は、メインFETQ205、メインFET Q206、メインFET Q207およびメインFET Q208をそれぞれON/OFF駆動することにより、DC/ACインバータの第1の出力端子OUT1および第2の出力端子OUT2へと交流電力を供給する。

0020

図2のDC/ACインバータでは、各メインFETのボディダイオードにリカバリ電流が生じるおそれがある。例えば、メインFET Q208のドレイン電流がソース端子からドレイン端子の方向へと流れている状態で当該メインFET Q208がON状態からOFF状態へと切り替わると、その後のデッドタイムに亘ってボディダイオードD204に順方向電流が流れることになる。故に、デッドタイム終了時にメインFET Q207がOFF状態からON状態へと切り替わると、図3に例示されるように、ボディダイオードD204においてリカバリ電流が瞬間的に発生し、DC/ACインバータのスイッチング損失を増大させる。

0021

図4には、比較例に係るDC/ACインバータが例示される。図4のDC/ACインバータは、第1の実施形態に係るDC/ACインバータと比べて、リカバリ電流の対策機構において異なるものの、基本的な動作原理では共通する。具体的には、図4のDC/ACインバータは、ダイオードD205、ダイオードD206、ダイオードD207、ダイオードD208、ダイオードD209、ダイオードD210、ダイオードD211およびダイオードD212を図2のDC/ACインバータに対して追加した構成に相当する。

0022

ダイオードD205は、DC/ACインバータの第1の入力端子とメインFETQ205との間に挿入され、当該メインFET Q205のボディダイオードD201の順方向電流を阻止する。

0023

ダイオードD206は、DC/ACインバータの第1の出力端子とメインFETQ206との間に挿入され、当該メインFET Q206のボディダイオードD202の順方向電流を阻止する。

0024

ダイオードD207は、DC/ACインバータの第1の入力端子とメインFETQ207との間に挿入され、当該メインFET Q207のボディダイオードD203の順方向電流を阻止する。

0025

ダイオードD208は、DC/ACインバータの第2の出力端子とメインFETQ208との間に挿入され、当該メインFET Q208のボディダイオードD204の順方向電流を阻止する。

0026

ダイオードD209は、メインFETQ205のソース端子とダイオードD205のアノードとの間を接続し、電流の迂回路を形成する。ダイオードD209として、リカバリ電流が(各ボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD209は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0027

ダイオードD210は、メインFETQ206のソース端子とダイオードD206のアノードとの間を接続し、電流の迂回路を形成する。ダイオードD210として、リカバリ電流が(各ボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD210は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0028

ダイオードD211は、メインFETQ207のソース端子とダイオードD207のアノードとの間を接続し、電流の迂回路を形成する。ダイオードD211として、リカバリ電流が(各ボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD211は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0029

ダイオードD212は、メインFETQ208のソース端子とダイオードD208のアノードとの間を接続し、電流の迂回路を形成する。ダイオードD212として、リカバリ電流が(各ボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD212は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0030

図4のDC/ACインバータでは、図2のDC/ACインバータに比べてリカバリ電流が効果的に削減される。例えば、メインFETQ208のソース端子からドレイン端子の方向への電流はダイオードD208によって阻止されるので、当該メインFET Q208がON状態からOFF状態へと切り替わってもボディダイオードD204には順方向電流が流れない。他方、図5に例示されるように、ダイオードD212にはメインFET Q208を迂回したドレイン電流が順方向電流として流れるものの、前述のようにダイオードD212によるリカバリ電流の影響は小さい。従って、図4のDC/ACインバータによればリカバリ電流を効果的に削減することができる。反面、図4のDC/ACインバータでは、素子数の増大に伴うコスト上昇、ならびに、ダイオードD205、ダイオードD206、ダイオードD207およびダイオードD208の順方向電圧による損失(すなわち、DC/ACインバータの効率低下)などが問題となる。

0031

第1の実施形態に係るDC/ACインバータは、各メインFETのゲート端子をバイアス用の電圧源に接続し、当該メインFETのON/OFFを当該メインFETに直列接続される(メインFETに比べて)低耐圧のスイッチングFETを介して制御する。本実施形態に係るDC/ACインバータが図1に例示される。

0032

図1のDC/ACインバータは、第1の入力端子および第2の入力端子(接地)を介して直流電圧(Vin)を入力し、当該直流電圧を変換することによって生成した交流電圧を第1の出力端子OUT1および第2の出力端子OUT2を介して出力する。

0033

図1のDC/ACインバータは、メインFETQ101と、メインFET Q102と、メインFET Q103と、メインFET Q104と、スイッチングFET Q105と、スイッチングFET Q106と、スイッチングFET Q107と、スイッチングFET Q108と、電圧源E101と、電圧源E102と、電圧源E103と、駆動回路Drive101と、駆動回路Drive102と、駆動回路Drive103と、駆動回路Drive104と、ダイオードD101と、ダイオードD102と、ダイオードD103と、ダイオードD104とを含む。なお、図1には、各FETのボディダイオードは描かれていない。

0034

メインFETQ101は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第1の入力端子に接続され、そのゲート端子が電圧源E101の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q105のドレイン端子およびダイオードD101のカソードに共通に接続される。メインFET Q101のゲート端子とスイッチングFET Q105のソース端子との電位差は電圧源E101によって固定されているので、スイッチングFET Q105を制御すればメインFET Q101のON/OFFを切り替えることができる。なお、電圧源E101の起電力は、メインFET Q101の閾値電圧を超えることとする。

0035

メインFETQ102は、そのドレイン端子がインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続され、そのゲート端子が電圧源E102の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q106のドレイン端子およびダイオードD102のカソードに共通に接続される。メインFET Q102のゲート端子とスイッチングFET Q106のソース端子との電位差は電圧源E102によって固定されているので、スイッチングFET Q106を制御すればメインFET Q102のON/OFFを切り替えることができる。なお、電圧源E102の起電力は、メインFET Q102およびメインFET Q104の閾値電圧を超えることとする。

0036

メインFETQ103は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第1の入力端子に接続され、そのゲート端子が電圧源E103の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q107のドレイン端子およびダイオードD103のカソードに共通に接続される。メインFET Q103のゲート端子とスイッチングFET Q107のソース端子との電位差は電圧源E103によって固定されているので、スイッチングFET Q107を制御すればメインFET Q103のON/OFFを切り替えることができる。なお、電圧源E103の起電力は、メインFET Q103の閾値電圧を超えることとする。

0037

メインFETQ104は、そのドレイン端子がインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続され、そのゲート端子が電圧源E102の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q108のドレイン端子およびダイオードD104のカソードに共通に接続される。メインFET Q104のゲート端子とスイッチングFET Q108のソース端子との電位差は電圧源E102によって固定されているので、スイッチングFET Q108を制御すればメインFET Q104のON/OFFを切り替えることができる。

0038

なお、メインFETQ104およびスイッチングFET Q108を駆動するための補助電源は、メインFET Q102およびスイッチングFET Q106を駆動するための補助電源とは独立して設けることも可能であるが、図1の電圧源E102のように両者を共通化することで構成を簡略することができる。

0039

スイッチングFETQ105は、そのドレイン端子がメインFET Q101のソース端子およびダイオードD101のカソードに共通に接続され、そのゲート端子が抵抗器R102を介して駆動回路Drive101の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続され、さらにダイオードD101のアノードに接続される。駆動回路Drive101は、電圧源E101を電源として用いてスイッチングFET Q105のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0040

スイッチングFETQ106は、そのドレイン端子がメインFET Q102のソース端子およびダイオードD102のカソードに共通に接続され、そのゲート端子が抵抗器R105を介して駆動回路Drive102の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がダイオードD102のアノードおよびDC/ACインバータの第2の入力端子に共通に接続される(すなわち、接地される)。駆動回路Drive102は、電圧源E102を電源として用いてスイッチングFET Q106のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0041

スイッチングFETQ107は、そのドレイン端子がメインFET Q103のソース端子およびダイオードD103のカソードに共通に接続され、そのゲート端子が抵抗器R108を介して駆動回路Drive103の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続され、さらにダイオードD103のアノードおよびメインFET Q104のドレイン端子に共通に接続される。駆動回路Drive103は、電圧源E103を電源として用いてスイッチングFET Q107のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0042

スイッチングFETQ108は、そのドレイン端子がメインFET Q104のソース端子およびダイオードD104のカソードに共通に接続され、そのゲート端子が抵抗器R111を介して駆動回路Drive104の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がダイオードD104のアノードおよびDC/ACインバータの第2の入力端子に共通に接続される(すなわち、接地される)。駆動回路Drive104は、電圧源E102を電源として用いてスイッチングFET Q108のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。

0043

ダイオードD101は、スイッチングFETQ105のドレイン−ソース間を接続する。ダイオードD101として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD101は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0044

ダイオードD102は、スイッチングFETQ106のドレイン−ソース間を接続する。ダイオードD102として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD102は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0045

ダイオードD103は、スイッチングFETQ107のドレイン−ソース間を接続する。ダイオードD103として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD103は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0046

ダイオードD104は、スイッチングFETQ108のドレイン−ソース間を接続する。ダイオードD104として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD104は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0047

駆動回路Drive101、駆動回路Drive102、駆動回路Drive103および駆動回路Drive104は、スイッチングFETQ105、スイッチングFET Q106、スイッチングFET Q107およびスイッチングFET Q108をそれぞれON/OFF駆動し、これらに連動してメインFET Q101、メインFET Q102、メインFET Q103およびメインFET Q104をON/OFFさせることにより、DC/ACインバータの第1の出力端子OUT1および第2の出力端子OUT2へと交流電力を供給する。

0048

なお、メインFETQ101、メインFET Q102、メインFET Q103およびメインFET Q104の寄生容量(図示されない)を充電する電荷は、抵抗器R101、抵抗器R104、抵抗器R107および抵抗器R110を介してキャパシタC101、キャパシタC102、キャパシタC103およびキャパシタC104を充電する。故に、係る電荷の移動により、駆動回路Drive101、駆動回路Drive102、駆動回路Drive103および駆動回路Drive104の消費電力の一部または全部を賄うことが可能である。係る作用によって、DC/ACインバータの効率を向上させることができる。

0049

図1のDC/ACインバータでは、図2のDC/ACインバータに比べてリカバリ電流が効果的に削減される。例えば、スイッチングFETQ108がOFF状態からON状態へと切り替わると、メインFET Q104のゲート−ソース間電圧Vgsは電圧源E102の起電力(>メインFET Q104の閾値電圧)に略一致するので、メインFET Q104はONとなる。

0050

他方、スイッチングFETQ108のドレイン電流がソース端子からドレイン端子の方向へと流れている状態で当該スイッチングFET Q108がON状態からOFF状態へと切り替わったとしても、ダイオードD104は順方向バイアスされている(すなわち、導通している)のでメインFET Q104のソース電位は略維持され、メインFET Q104はON状態を継続する。故に、ダイオードD104の順方向電流は、メインFET Q104のチャンネルを通過して負荷へと供給される。より正確には、メインFET Q104のチャンネル抵抗による電圧降下が当該メインFET Q104のボディダイオードの順方向電圧よりも小さければ、メインFET Q104のチャンネルを電流が流れている間も当該ボディダイオードはカットオフ状態となる(すなわち、順方向電流が流れない)。故に、図6に例示されるように、デッドタイム終了後にスイッチングFET Q107およびメインFET Q103がOFF状態からON状態へと切り替わっても、メインFET Q104はそのボディダイオードにリカバリ電流が流れることなくOFF状態に切り替わることができる。

0051

なお、スイッチングFETQ108のドレイン電流がドレイン端子からソース端子の方向へと流れている状態で当該スイッチングFET Q108がON状態からOFF状態へと切り替わったとすると、ダイオードD104は逆方向バイアスされているので、メインFET Q104のソース電位はゲート電位に略一致し、メインFET Q104もON状態からOFF状態へと切り替わる。そして、デッドタイムでは、メインFET Q104のボディダイオードは逆方向バイアスされているので順方向電流が流れない。故に、デッドタイム終了後にスイッチングFET Q107およびメインFET Q103がOFF状態からON状態へと切り替わっても、メインFET Q104はそのボディダイオードにリカバリ電流が流れることなくOFF状態に切り替わることができる。

0052

以上説明したように、第1の実施形態に係るDC/ACインバータは、メインFETを直接駆動せずに当該メインFETに直列接続されたスイッチングFETをON/OFF駆動する。メインFETはそのゲート端子がバイアス用の電圧源に接続されているので、対応するスイッチングFETのドレイン電流がソース端子からドレイン端子の方向へと流れている状態で当該スイッチングFETがON状態からOFF状態へと切り替わってもON状態を維持し、当該ドレイン電流をボディダイオードではなくチャンネルに流すことができる。従って、このDC/ACインバータによれば、メインFETのボディダイオードにおいてリカバリ電流の発生を防止(少なくとも削減)することができる。なお、このDC/ACインバータによれば、メインFETはそのゲート端子がバイアス用の電圧源に接続されているので、外部回路によりドレイン−ソース間電圧Vdsが変化してもゲート−ソース間電圧Vgsは上昇せず、当該メインFETが誤オンして破損することもない。

0053

また、このDC/ACインバータによれば、高耐圧(大型)のメインFETではなく低耐圧(小型)のスイッチングFETを駆動すればよいので、メインFETを直接的に駆動する場合に比べて消費電力を削減してDC/ACインバータの効率を向上させることができる。加えて、このDC/ACインバータは、高耐圧/高速環流ダイオードも不要であるから、小規模低コスト)かつ低損失に実現可能である。

0054

さらに、このDC/ACインバータによれば、スイッチングFETのドレイン−ソース間を接続するダイオードには、例えばショットキーバリアダイオードなどの順方向電圧の小さいダイオードが採用されるので、損失(すなわち、DC/ACインバータの効率低下)を抑制することができる。なお、係るダイオードを省略したとしても、当該ダイオードの役割をスイッチングFETのボディダイオードが担うことで、メインFETのボディダイオードに生じるリカバリ電流を削減することもできる。

0055

(第2の実施形態)
前述の第1の実施形態に係るDC/ACインバータは、メインFETのチャンネル抵抗による電圧降下が当該メインFETのボディダイオードの順方向電圧よりも小さければ、リカバリ電流の発生を防止できる。他方、このDC/ACインバータは、メインFETのチャンネル抵抗による電圧降下が当該メインFETのボディダイオードの順方向電圧と同じである場合には、当該ボディダイオードにはある程度の順方向電流が流れるのでリカバリ電流が生じることになる。第2の実施形態に係るDC/ACインバータは、メインFETのチャンネル抵抗の大きさに関わらず、当該メインFETのボディダイオードに順方向電流が流れることを阻止し、リカバリ電流の発生を防止する。

0056

第2の実施形態に係るDC/ACインバータは、各メインFETのゲート端子をバイアス用の電圧源に接続し、当該メインFETのON/OFFを当該メインFETに直列接続される(メインFETに比べて)低耐圧のスイッチングFET対(ソース共通)を介して制御する。本実施形態に係るDC/ACインバータが図7に例示される。

0057

図7のDC/ACインバータは、第1の入力端子および第2の入力端子(接地)を介して直流電圧(Vin)を入力し、当該直流電圧を変換することによって生成した交流電圧を第1の出力端子OUT1および第2の出力端子OUT2を介して出力する。

0058

図7のDC/ACインバータは、メインFETQ101と、メインFET Q102と、メインFET Q103と、メインFET Q104と、スイッチングFET Q305と、スイッチングFET Q306と、スイッチングFET Q307と、スイッチングFET Q308と、スイッチングFET Q309と、スイッチングFET Q310と、スイッチングFET Q311と、スイッチングFET Q312と、電圧源E101と、電圧源E102と、電圧源E103と、電圧源E304と、駆動回路Drive301と、駆動回路Drive302と、駆動回路Drive303と、駆動回路Drive304と、ダイオードD301と、ダイオードD302と、ダイオードD303と、ダイオードD304とを含む。なお、図7には、各FETのボディダイオードは描かれていない。

0059

メインFETQ101は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第1の入力端子に加えてダイオードD301のカソードに接続され、そのゲート端子が電圧源E101の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q305のドレイン端子に接続される。メインFET Q101のゲート端子とスイッチングFET Q305およびスイッチングFET Q306のソース端子との電位差は電圧源E101によって固定されているので、スイッチングFET Q305およびスイッチングFET Q306を制御すればメインFET Q101のON/OFFを切り替えることができる。なお、前述のように、電圧源E101の起電力は、メインFET Q101の閾値電圧を超えることとする。

0060

メインFETQ102は、そのドレイン端子がインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続され、さらにダイオードD302のカソードに接続され、そのゲート端子が電圧源E102の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q307のドレイン端子に接続される。メインFET Q102のゲート端子とスイッチングFET Q307およびスイッチングFET Q308のソース端子との電位差は電圧源E102によって固定されているので、スイッチングFET Q307およびスイッチングFET Q308を制御すればメインFET Q102のON/OFFを切り替えることができる。なお、前述のように、電圧源E102の起電力は、メインFET Q102の閾値電圧を超えることとする。

0061

メインFETQ103は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第1の入力端子に加えてダイオードD303のカソードに接続され、そのゲート端子が電圧源E103の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q309のドレイン端子に接続される。メインFET Q103のゲート端子とスイッチングFET Q309およびスイッチングFET Q310のソース端子との電位差は電圧源E103によって固定されているので、スイッチングFET Q309およびスイッチングFET Q310を制御すればメインFET Q103のON/OFFを切り替えることができる。なお、前述のように、電圧源E103の起電力は、メインFET Q103の閾値電圧を超えることとする。

0062

メインFETQ104は、そのドレイン端子がインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続され、さらにダイオードD304のカソードに接続され、そのゲート端子が電圧源E304の正極端子に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q311のドレイン端子に接続される。メインFET Q104のゲート端子とスイッチングFET Q311およびスイッチングFET Q312のソース端子との電位差は電圧源E304によって固定されているので、スイッチングFET Q311およびスイッチングFET Q312を制御すればメインFET Q104のON/OFFを切り替えることができる。なお、電圧源E304の起電力は、メインFET Q104の閾値電圧を超えることとする。

0063

スイッチングFETQ305は、そのドレイン端子がメインFET Q101のソース端子に接続され、そのゲート端子が抵抗器R102を介して駆動回路Drive301の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q306のソース端子に接続される。

0064

スイッチングFETQ306は、そのドレイン端子がインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続され、さらにダイオードD301のアノードに接続され、そのゲート端子が抵抗器R301を介して駆動回路Drive301の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q305のソース端子に接続される。

0065

駆動回路Drive301は、電圧源E101を電源として用いてスイッチングFETQ305およびスイッチングFET Q306のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。なお、スイッチングFET Q305およびスイッチングFET Q306は、ゲート電位およびソース電位が共通であるから、ON/OFFの挙動も共通である。

0066

スイッチングFETQ307は、そのドレイン端子がメインFET Q102のソース端子に接続され、そのゲート端子が抵抗器R302を介して駆動回路Drive302の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q308のソース端子に接続される。

0067

スイッチングFETQ308は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第2の入力端子およびダイオードD302のアノードに共通に接続され、そのゲート端子が抵抗器R302を介して駆動回路Drive302の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q307のソース端子に接続される。

0068

駆動回路Drive302は、電圧源E102を電源として用いてスイッチングFETQ307およびスイッチングFET Q308のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。なお、スイッチングFET Q307およびスイッチングFET Q308は、ゲート電位およびソース電位が共通であるから、ON/OFFの挙動も共通である。

0069

スイッチングFETQ309は、そのドレイン端子がメインFET Q103のソース端子に接続され、そのゲート端子が抵抗器R303を介して駆動回路Drive303の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q310のソース端子に接続される。

0070

スイッチングFETQ310は、そのドレイン端子がインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続され、さらにダイオードD303のアノードに接続され、そのゲート端子が抵抗器R303を介して駆動回路Drive303の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q309のソース端子に接続される。

0071

駆動回路Drive303は、電圧源E103を電源として用いてスイッチングFETQ309およびスイッチングFET Q310のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。なお、スイッチングFET Q309およびスイッチングFET Q310は、ゲート電位およびソース電位が共通であるから、ON/OFFの挙動も共通である。

0072

スイッチングFETQ311は、そのドレイン端子がメインFET Q104のソース端子に接続され、そのゲート端子が抵抗器R304を介して駆動回路Drive304の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q312のソース端子に接続される。

0073

スイッチングFETQ312は、そのドレイン端子がDC/ACインバータの第2の入力端子およびダイオードD304のアノードに共通に接続され、そのゲート端子が抵抗器R304を介して駆動回路Drive304の出力端子(Out)に接続され、そのソース端子がスイッチングFET Q311のソース端子に接続される。

0074

駆動回路Drive304は、電圧源E304を電源として用いてスイッチングFETQ311およびスイッチングFET Q312のON/OFFを制御するための制御信号を生成し、出力端子を介して出力する。なお、スイッチングFET Q311およびスイッチングFET Q312は、ゲート電位およびソース電位が共通であるから、ON/OFFの挙動も共通である。

0075

ダイオードD301は、そのアノードがインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続され、さらにスイッチングFETQ306のドレイン端子に接続され、そのカソードがメインFET Q101のドレイン端子およびDC/ACインバータの第1の入力端子に共通に接続される。ダイオードD301として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD301は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0076

ダイオードD302は、そのアノードがスイッチングFETQ308のドレイン端子およびDC/ACインバータの第2の入力端子に共通に接続され、そのカソードがインダクタL1を介してDC/ACインバータの第1の出力端子に接続され、さらにメインFET Q102のドレイン端子に接続される。ダイオードD302として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD302は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0077

ダイオードD303は、そのアノードがインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続され、さらにスイッチングFETQ310のドレイン端子に接続され、そのカソードがメインFET Q103のドレイン端子およびDC/ACインバータの第1の入力端子に共通に接続される。ダイオードD303として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD303は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0078

ダイオードD304は、そのアノードがスイッチングFETQ312のドレイン端子およびDC/ACインバータの第2の入力端子に共通に接続され、そのカソードがインダクタL2を介してDC/ACインバータの第2の出力端子に接続され、さらにメインFET Q104のドレイン端子に接続される。ダイオードD304として、リカバリ電流が(各メインFETのボディダイオードに比べて)小さい若しくは問題とならない種別のダイオードが採用される。具体的には、ダイオードD304は、ショットキーバリアダイオードであってよい。

0079

駆動回路Drive301、駆動回路Drive302、駆動回路Drive303および駆動回路Drive304は、スイッチングFETQ305およびスイッチングFET Q306、スイッチングFET Q307およびスイッチングFET Q308、スイッチングFET Q309およびスイッチングFET Q310、ならびに、スイッチングFET Q311およびスイッチングFET Q312をそれぞれON/OFF駆動し、これらに連動してメインFET Q101、メインFET Q102、メインFET Q103およびメインFET Q104をON/OFFさせることにより、DC/ACインバータの第1の出力端子OUT1および第2の出力端子OUT2へと交流電力を供給する。

0080

図7のDC/ACインバータでは、図2のDC/ACインバータに比べてリカバリ電流が効果的に削減される。例えば、スイッチングFETQ311およびスイッチングFET Q312がOFF状態からON状態へと切り替わると、メインFET Q104のゲート−ソース間電圧Vgsは電圧源E304の起電力(>メインFET Q104の閾値電圧)に略一致するので、メインFET Q104はONとなる。

0081

他方、スイッチングFETQ311およびスイッチングFET Q312がON状態からOFF状態へと切り替わると、メインFET Q104のソース電位はゲート電位に略一致し、メインFET Q104もON状態からOFF状態へと切り替わる。そして、スイッチングFET Q311およびスイッチングFET Q312がOFF状態であって、かつ、これらのボディダイオードの方向は相反するので、デッドタイムでは、メインFET Q104のチャンネル抵抗の大きさに関わらずそのボディダイオードには電流が流れない。具体的には、メインFET Q104がON状態からOFF状態へと切り替わる直前に、当該メインFET Q104のドレイン電流がソース端子からドレイン端子の方向へと流れていたとしても、係る電流はOFF状態のスイッチングFET Q312およびそのボディダイオード(逆方向バイアス)によって阻止され、ダイオードD304を迂回することになる。故に、デッドタイム終了後にスイッチングFET Q309およびスイッチングFET Q310ならびにメインFET Q103がOFF状態からON状態へと切り替わっても、メインFET Q104はそのボディダイオードにリカバリ電流が流れない。

0082

以上説明したように、第2の実施形態に係るDC/ACインバータは、メインFETを直接駆動せずに当該メインFETに直列接続されたスイッチングFET対をON/OFF駆動する。スイッチングFET対はソース端子が共通接続されているので、そのボディダイオードの方向は相反する。故に、スイッチングFET対がON状態からOFF状態へと切り替わると、対応するメインFETも連動してON状態からOFF状態へと切り替わり、当該メインFETのボディダイオードの順方向電流は、OFF状態のスイッチングFETおよびそのボディダイオード(逆バイアス)によって阻止される。従って、このDC/ACインバータによれば、メインFETのチャンネル抵抗の大きさに関わらず当該メインFETのボディダイオードにおけるリカバリ電流の発生を防止することができる。

0083

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0084

C101,C102,C103,C104,C201,C202,C203,C204,CO・・・キャパシタ
D101,D102,D103,D104,D205,D206,D207,D208,D209,D210,D211,D212,D301,D302,D303,D304・・・ダイオード
D201,D202,D203,D204・・・ボディダイオード
Drive101,Drive102,Drive103,Drive104,Drive201,Drive202,Drive203,Drive204,Drive301,Drive302,Drive303,Drive304・・・駆動回路
E101,E102,E103,E201,E202,E203,E304・・・電圧源
L1,L2・・・インダクタ
OUT1,OUT2・・・出力端子
Q101,Q102,Q103,Q104,Q205,Q206,Q207,Q208・・・メインFET
Q105,Q106,Q107,Q108,Q305,Q306,Q307,Q308,Q309,Q310,Q311,Q312・・・スイッチングFET
R101,R102,R103,R104,R105,R106,R107,R108,R109,R110,R111,R112,R202,R203,R205,R206,R208,R209,R211,R212,R301,R302,R303,R304,R305,R306,R307,R308,R309,R310,R311,R312・・・抵抗器

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