沖擊電流限制電路及功率轉換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在負載的電源輸入單元等中設置的、用于限制由半導體開關控制從電源到負載的電流供給的電路中的沖擊電流的沖擊電流限制電路、以及具備該沖擊電流限制電路的功率轉換裝置。
【背景技術】
[0002]眾所周知，作為利用半導體開關來對從電源向負載提供的電流進行接通、斷開控制的一般電路的一個示例，存在包括第一晶體管、驅動用晶體管以及開關的電路，該第一晶體管的發射極和集電極連接在電源和負載之間，該驅動用晶體管的集電極和發射極連接在該第一晶體管的基極和接地之間，該開關與該驅動用晶體管的基極相連接。通常，在負載和第一晶體管的連接部和接地電位部之間連接有電容器。也就是說，該電容器與負載并聯連接。
[0003]在具有上述結構的公知電路中，通過接通開關來導通驅動用晶體管，從而使第一晶體管導通，從電源向負載供給電流。另外，通過將開關斷開來關斷驅動用晶體管，從而將第一晶體管關斷，停止從電源到負載的電流供給。
[0004]這里，由于與負載并聯連接的電容器為容性負載，第一晶體管導通時用于對電容器進行充電的沖擊電流從電源經由第一晶體管流動。因此，第一晶體管須具備耐受該沖擊電流的額定電流。可是，由于在電容器被充電后的穩定狀態時第一晶體管中僅流過由負載確定的電流，僅為了耐受沖擊電流而將具有大額定電流即大尺寸的晶體管用作第一晶體管，不利于產品的小型化和低成本化。
[0005]因此，為了能夠用較小額定電流的晶體管來接通、斷開對負載的電流供給，專利文獻I公開了設有不影響到穩定狀態時對負載的電流供給而在開關接通時限制沖擊電流的電路的沖擊電流限制電路。專利文獻I中公開的電路中，在第一晶體管的發射極和電源之間連接有沖擊電流檢測用電阻且包括第二晶體管，該第二晶體管的發射極和集電極經由該電阻連接在第一晶體管的發射極和基極之間。其他結構與上述公知的電路相同。
[0006]在專利文獻I中公開的現有的沖擊電流限制電路中，通過接通開關來導通驅動用晶體管，從而使第一晶體管導通，將電流從電源提供給負載。這時，用于給與負載并聯連接的電容器充電的沖擊電流從電源經由第一晶體管流過，在電源和晶體管之間連接有沖擊電流檢測用電阻，因此在該電阻的兩端產生與沖擊電流相對應的電壓差。
[0007]由于該電阻兩端的電壓差成為第二晶體管的基極偏置電壓，因此若沖擊電流一超過預定值，第二晶體管就成為導通狀態，第一晶體管的基極偏置電壓變小，從而第一晶體管的發射極-集電極間電壓變大，由此起到抑制沖擊電流增大的作用。也就是說，可以通過適當地設置電阻的值來抑制流到第一晶體管的沖擊電流。
現有技術文獻專利文獻
[0008]專利文獻I:日本專利特開平6-59754號公報
【發明內容】
發明要要解決的技術問題
[0009]上述專利文獻I中公開的現有的沖擊電流限制電路中的沖擊電流的增加速度取決于電源電壓與電容器的電壓之間的電壓差和從電源到電容器的電流路徑的阻抗，但該增加速度一般都非常快。另一方面，就第二晶體管的導通速度和第一晶體管的關斷速度而言，即使利用非常高速型的晶體管，也只是兩位數的量級[ns]，而且沖擊電流限制作用在實際沖擊電流達到由電阻設定的限制電流值之后才開始。
[0010]因此，上述現有的沖擊電流限制電路中的實際沖擊電流會由于第二晶體管和第一晶體管的動作延遲而發生較大的過沖。特別是，相比于開關接通時的沖擊電流，在控制驅動用晶體管的導通、關斷的開關處于接通的穩定狀態后，電源的電壓由于某種原因而急劇上升時的沖擊電流的過沖容易更顯著。由于沖擊電流的較大的過沖，在第一晶體管的元器件選定時要求選用具有更大額定電流的元器件，從EMC(Electromagnetic Compatibility:電磁兼容性)的觀點來看，這種急劇的電流變化可能成為傳導和輻射的噪聲源。因此，特別是在電源電壓急劇上升頻繁發生的應用中，如何應對沖擊電流成了更重要的技術問題。
[0011]本發明為了解決現有的沖擊電流限制電路中如上所述的技術問題而完成，其目的在于提供一種沖擊電流限制電路以及具備這種沖擊電流限制電路的功率轉換裝置，所述沖擊電流限制電路能夠用較小額定電流的半導體開關來接通、斷開對負載的電流供給而不影響到穩定狀態時對負載的電流供給，而且EMC性能也較為優異。
解決技術問題的手段
[0012]本發明的沖擊電流限制電路是通過控制第一半導體開關來限制從直流電源對負載進行電流供給的電路中的沖擊電流的沖擊電流限制電路，其特征在于，
包括:連接在所述電源和所述第一半導體開關之間的由電感器和電流檢測用電阻串聯連接成的串聯電路；以及
輸出端子間電壓由所述串聯電路兩端的電壓控制的第二半導體開關，
基于所述第二半導體開關的輸出端子間電壓來控制所述第一半導體開關的控制端子間電壓，從而限制流向所述負載的電流。
[0013]另外，本發明的功率轉換裝置包括:具有由功率半導體開關構成各臂的三相橋式電路的功率轉換部；以及控制所述功率半導體開關的動作的控制電路，具有電動機工作模式和發電機工作模式，在所述電動機工作模式時，通過由所述控制電路控制的所述三相橋式電路將來自直流電源的直流電轉換成交流電，并向旋轉電機進行供電，使所述旋轉電機作為電動機工作;在所述發電機工作模式時，通過由所述控制電路控制的所述三相橋式電路將由驅動源驅動的所述旋轉電機發出的交流電轉換成直流電，并向所述直流電源進行供電，使所述旋轉電機作為發電機工作，在使所述旋轉電機作為所述電動機工作的所述電動機工作模式時，所述控制電路以與所述旋轉電機的轉子的電角度周期同步的單脈沖通電方式來控制所述功率半導體開關，其特征在于，
所述控制電路構成為經由沖擊電流限制電路從所述功率轉換裝置的直流端子的正側電極得到工作電源供給，
所述沖擊電流限制電路構成為包括:在所述電源和所述第一半導體開關之間連接的由電感器和電流檢測用電阻串聯連接成的串聯電路；以及通過所述串聯電路兩端的電壓來控制輸出端子間電壓的第二半導體開關，
基于所述第二半導體開關的輸出端子間電壓來控制所述第一半導體開關的控制端子間電壓，從而限制流向所述負載的電流。
發明效果
[0014]根據本發明的沖擊電流限制電路，可不影響到穩定狀態時對負載的電流供給而在開關接通時和電源電壓急劇上升時無過沖地平滑地限制沖擊電流，從而可以獲得能以較小額定電流的晶體管來接通、斷開對負載的電流供給且EMC性能也優異的沖擊電流限制電路。
[0015]另外，根據本發明的功率轉換裝置，由于具備沖擊電流限制電路，可以從功率轉換裝置的直流端子線路在裝置內部提供控制電路的工作電源。其結果是，不需要用于從外部提供電源的連接器連接部和車輛線束供控制電路的工作電源專用，因此這既可以謀求車輛線束的簡單化、輕量化，又可以消除連接器接觸不良和線束斷線等的擔憂，同時也帶來了系統可靠性的改善。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發明實施方式I的沖擊電流限制電路的電路圖。
圖2是表示本發明實施方式2的沖擊電流限制電路的電路圖。
圖3是表示本發明實施方式3的沖擊電流限制電路的電路圖。
圖4是表示本發明實施方式4的功率轉換裝置的結構