スイッチング回路及び電源装置
【課題】 半導体スイッチが故障することを抑制することのできるスイッチング回路を提供する。
【解決手段】
電源装置１は、電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメインＦＥＴ１３１と、メインＦＥＴ１３１にオン・オフ動作を行わせる制御部１９と、メインＦＥＴ１３１の温度を検出する第１サーミスタ１３４と、電流路内においてメインＦＥＴ１３１と並列に配置されオン・オフ動作可能なサブＦＥＴ１３２と、を備え、制御部１９は、メインＦＥＴ１３１の温度が所定温度を超えた場合に、オン・オフ動作を行わせるＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える。
【解決手段】
電源装置１は、電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメインＦＥＴ１３１と、メインＦＥＴ１３１にオン・オフ動作を行わせる制御部１９と、メインＦＥＴ１３１の温度を検出する第１サーミスタ１３４と、電流路内においてメインＦＥＴ１３１と並列に配置されオン・オフ動作可能なサブＦＥＴ１３２と、を備え、制御部１９は、メインＦＥＴ１３１の温度が所定温度を超えた場合に、オン・オフ動作を行わせるＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電流路に配置された半導体スイッチを高速スイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換するスイッチング回路が知られている。特許文献１に記載の発明では、半導体スイッチが故障した場合のバックアップのために、電流路に複数の半導体スイッチを配置している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、半導体スイッチが故障することを抑制することのできるスイッチング回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、を備えたスイッチング回路であって、前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、を更に備え、前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とするスイッチング回路を提供している。
【０００６】
このような構成によれば、メイン半導体スイッチが温度上昇により故障することを抑制することができる。
【０００７】
また、本発明のスイッチング回路は、前記サブ半導体スイッチの温度を検出する第２温度検出部を更に備え、前記制御部は、前記サブ半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記サブ半導体スイッチから前記メイン半導体スイッチに切り替えることが好ましい。
【０００８】
このような構成によれば、サブ半導体スイッチが温度上昇により故障することを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明のスイッチング回路は、交流電力の電圧を変圧する変圧回路を更に備え、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換し、前記変圧回路は、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチにより変換された交流電力の電圧を変圧することが好ましい。
【００１０】
また、本発明のスイッチング回路は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を更に備え、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記インバータ回路の一部として、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換することが好ましい。
【００１１】
また、本発明のスイッチング回路は、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、それぞれ、ＦＥＴから構成されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のスイッチング回路は、前記電流路において、前記メイン半導体スイッチと直列に接続された保護スイッチを更に備え、前記制御部は、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせる期間には前記保護スイッチをオンさせ、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせない期間には前記保護スイッチをオフさせることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、オン・オフ動作を行わせない期間にメイン半導体スイッチに電流が流れることを確実に防止することができる。
【００１４】
また、別の観点による本発明は、電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、を備え、前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とする電源装置を提供している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスイッチング回路によれば、半導体スイッチが故障することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態による電源装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態による昇圧回路に対する切替制御のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態によるインバータ回路に対する切替制御のフローチャート
【図４】本発明の変形例による電源装置の回路図
【図５】本発明の変形例による昇圧回路に対する切り替え制御のフローチャート
【図６】本発明の変形例によるインバータ回路に対する切り替え制御のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のスイッチング回路の一実施の形態による電源装置１について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、電源装置１は、電池パック２と電動工具３との間に接続されることにより、電池パック２から供給された直流電力を所定の交流電力に変換して電動工具３のＡＣモータ３１に出力可能であり、電池電圧検出部１１と、電源部１２と、昇圧回路１３と、整流・平滑回路１４と、昇圧電圧検出部１５と、インバータ回路１６と、電流検出抵抗１７と、ＰＷＭ信号出力部１８と、制御部１９と、を備えている。
【００１９】
電池電圧検出部１１は、抵抗１１１及び１１２から構成されており、プラス端子１Ａ及びマイナス端子１Ｂを介して電池パック２から供給された電池電圧の抵抗１１１及び１１２による分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００２０】
電源部１２は、主に、電源スイッチ１２１と、三端子レギュレータ１２２と、から構成されており、ユーザにより電源スイッチ１２１がオンされると、三端子レギュレータ１２２は、電池パック２から供給された電池電圧を所定の直流電圧ＶＣＣ（例えば、５Ｖ）に変換し、制御部１９に駆動電力として出力する。なお、電源スイッチ１２１がオフされると、制御部１９に駆動電力が供給されなくなるので、電源装置１全体がオフされることとなる。
【００２１】
昇圧回路１３は、主に、メインＦＥＴ１３１と、サブＦＥＴ１３２と、トランス１３３と、第１サーミスタ１３４と、第２サーミスタ１３５と、第１抵抗１３６と、第２抵抗１３７と、から構成されている。
【００２２】
メインＦＥＴ１３１及びサブＦＥＴ１３２は、電池パック２とトランス１３３の一次側との間に形成された電流路内に並列に配置されており、後述する制御部１９からの第１のＰＷＭ信号に応じてメインＦＥＴ１３１及びサブＦＥＴ１３２のいずれか一方がオン・オフ動作を行う。これにより、電池パック２から供給された電池電圧は、交流電圧に変換された上で、トランス１３３において昇圧される。
【００２３】
また、第１サーミスタ１３４は、メインＦＥＴ１３１に近接して配置されており、メインＦＥＴ１３１の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第１抵抗１３６及び第１サーミスタ１３４による分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００２４】
同様に、第２サーミスタ１３５は、サブＦＥＴ１３２に近接して配置されており、サブＦＥＴ１３２の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第２抵抗１３７及び第２サーミスタ１３５による分圧電圧を制御部１９に出力する。制御部１９は、検出された温度に基づき、メインＦＥＴ１３１及びサブＦＥＴ１３２の制御を行うが、詳細については後述する。
【００２５】
整流・平滑回路１４は、主に、整流ダイオード１４１及び１４２と、平滑コンデンサ１４３と、から構成されており、これらにより、昇圧回路１３から出力された交流電力は整流・平滑される。
【００２６】
昇圧電圧検出部１５は、主に、抵抗１５１及び１５２から構成されており、整流・平滑回路１４から出力された直流電圧（例えば、１４１Ｖ）の抵抗１５１と抵抗１５２とによる分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００２７】
インバータ回路１６は、主に、４つのＦＥＴ１６１−１６４と、から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ１６１及び１６２と、直列に接続されたＦＥＴ１６３及び１６４とが、平滑コンデンサ１４３に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ１６１のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６１のソースは、ＦＥＴ１６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ１６３のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６３のソースは、ＦＥＴ１６４のドレインに接続されている。
【００２８】
また、ＦＥＴ１６１のソース及びＦＥＴ１６２のドレイン、ＦＥＴ１６３のソース及びＦＥＴ１６４のドレインは、それぞれ、第１出力端子１ａ及び第２出力端子１ｂと接続されている。ＦＥＴ１６１−１６４のゲートには、ＦＥＴ１６１−１６４をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号がＰＷＭ信号出力部１８から入力され、ＦＥＴ１６−１６４のオン・オフにより、整流・平滑回路１４から出力された直流電圧は交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に変換されて出力される。
【００２９】
また、インバータ回路１６は、更に、サブＦＥＴ１６５と、第３サーミスタ１６６と、第４サーミスタ１６７と、第３抵抗１６８と、第４抵抗１６９と、を備えている。サブＦＥＴ１６５は、トランス１３３の二次側とＡＣモータ３１との間に形成された電流路内にＦＥＴ１６４（以下、メインＦＥＴ１６４）と並列に配置されており、第２のＰＷＭ信号に応じてメインＦＥＴ１６４及びサブＦＥＴ１６５のいずれか一方がオン・オフ動作を行う。
【００３０】
また、第３サーミスタ１６６は、メインＦＥＴ１６４に近接して配置されており、メインＦＥＴ１６４の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第３抵抗１６８及び第３サーミスタ１６６による分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００３１】
同様に、第４サーミスタ１６７は、サブＦＥＴ１６５に近接して配置されており、サブＦＥＴ１６５の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第４抵抗１６９及び第４サーミスタ１６７による分圧電圧を制御部１９に出力する。制御部１９は、検出された温度に基づき、メインＦＥＴ１６４及びサブＦＥＴ１６５の制御を行うが、詳細については後述する。
【００３２】
電流検出抵抗１７は、ＦＥＴ１６２のソース及びＦＥＴ１６４のソースと、マイナス端子１Ｂとの間に接続されており、電流検出抵抗１７の高電圧側の端子は制御部１９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗１７は、インバータ回路１６に流れる電流を抵抗の電圧降下により検出し、電圧として制御部１９に出力する。
【００３３】
制御部１９は、昇圧電圧検出部１５によって検出された直流電圧（昇圧電圧）に基づき、平滑コンデンサ１４３の電圧が目標昇圧電圧（例えば、１４１Ｖ）になるように第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２の一方のゲートに出力するフィードバック制御を行う。
【００３４】
また、制御部１９は、昇圧電圧検出部１５によって検出された直流電圧（昇圧電圧）から目標実効値（例えば、１００Ｖ）を有する交流電力がインバータ回路１６から出力されるような第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部１８を介してＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する。本実施の形態では、制御部１９は、ＦＥＴ１６１とＦＥＴ１６４（以降、第１のセット）と、ＦＥＴ１６２とＦＥＴ１６３（以降、第２のセット）とを、それぞれ１セットとして、第１のセットと第２のセットを交互にオン・オフさせるような第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００３５】
また、制御部１９は、電池電圧検出部１１により検出された電池パック２の電池電圧が所定値以下（過放電状態）であった場合には、電池パック２の過放電を防止するために、第１及び第２のＰＷＭ信号の少なくとも一方の出力を停止させることにより、電源装置１からの出力を停止させる。
【００３６】
また、本実施の形態では、電池パック２は、その内部に保護回路（保護ＩＣやマイコン）を備えており、保護回路によって電池パック２を構成する電池セルの１つでも過放電と判断された場合には、ＬＤ端子を介して制御部１９に放電停止信号を入力する構成となっており、制御部１９は、放電停止信号が入力された場合には、第１及び第２のＰＷＭ信号の少なくとも一方を停止させることにより、電源装置１からの出力を停止させる。
【００３７】
また、制御部１９は、電流検出抵抗１７によって検出された電流（電圧）に基づき過電流の判断を行う。詳細には、電流検出抵抗１７によって検出された電流がインバータ回路１６のＦＥＴ１６１−１６４の過電流閾値を超えた場合に、メインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２のオン・オフ動作を停止させるための第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２のゲートに出力し、ＦＥＴ１６１−１６４のオン・オフ動作を停止させるための第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する。
【００３８】
これにより、インバータ回路１６への電力の供給が停止されるので、過電流によりインバータ回路１６（特に、ＦＥＴ１６１−１６４）が故障することを防止することができる。なお、メインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２と、ＦＥＴ１６１−１６４の一方のオン・オフ動作を停止するようにしても良い。
【００３９】
また、ＦＥＴ１６１−１６４の過電流閾値ではなく、電池パック２あるいはモータ３１の過電流閾値（定格電流）を超えた場合にＦＥＴのスイッチング動作を停止するようにすれば、電池パック２の寿命低下やモータ３１の故障を防止することができる。
【００４０】
ところで、ＦＥＴは、熱に弱いため、オン・オフ動作を継続して温度が上昇すると、破損する虞がある。
【００４１】
そこで、本実施の形態による電源装置１では、電流路内にメインＦＥＴ１３１と並列にサブＦＥＴ１３２を並列に配置し、第１サーミスタ１３４により検出されたメインＦＥＴ１３１の温度が所定温度（本実施の形態では、１００度）を超えた場合に、オン・オフ動作を行うＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える切り替え制御を行う。
【００４２】
同様に、第２サーミスタ１３５により検出されたサブＦＥＴ１３２の温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをサブＦＥＴ１３２からメインＦＥＴ１３１に切り替える制御を行う。
【００４３】
また、第３サーミスタ１６６により検出されたメインＦＥＴ１６４の温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをメインＦＥＴ１６４からサブＦＥＴ１６５に切り替える制御を行う。
【００４４】
同様に、第４サーミスタ１６７により検出されたサブＦＥＴ１６５の温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをサブＦＥＴ１６５からメインＦＥＴ１６４に切り替える制御を行う。
【００４５】
すなわち、メインＦＥＴとサブＦＥＴの一方が高温となった場合には他方のＦＥＴに切り替える制御を行う。
【００４６】
ここで、図２及び図３のフローチャートを用いて、本実施の形態による切り替え制御について説明する。図２は、昇圧回路１３に対する切り替え制御を説明するフローチャート、図３は、インバータ回路１６に対する切り替え制御を説明するフローチャートであり、両者は並行して行われる。
【００４７】
なお、図２及び図３のフローチャートは、電池パック２が電源装置１に装着されている状態で電源スイッチ１２１がオンされた時、又は、電源スイッチ１２１がオンされた状態で電池パック２が電源装置１に装着された時にスタートする。なお、電源スイッチ１２１がオンされると、三端子レギュレータ１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧ＶＣＣが生成され、この駆動電圧ＶＣＣにより制御部１９が駆動されることとなる。
【００４８】
図２では、まず、制御部１９は、平滑コンデンサ１４３の電圧が目標昇圧電圧（１４１Ｖ）となるように第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１のゲートに出力してフィードバック制御する（Ｓ１０１）。
【００４９】
続いて、メインＦＥＴ１３１の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ１０２）、１００度を超えた場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える（Ｓ１０３）。
【００５０】
続いて、サブＦＥＴ１３２の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ１０４）、１００度を超えた場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをサブＦＥＴ１３２からメインＦＥＴ１３１に切り替え（Ｓ１０５）、Ｓ１０２に戻る。
【００５１】
また、図３では、まず、制御部１９は、目標実効値を有する交流電力がインバータ回路１６から出力されるような第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する（Ｓ２０１）。
【００５２】
続いて、メインＦＥＴ１６４の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ２０２）、１００度を超えた場合には（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをメインＦＥＴ１６４からサブＦＥＴ１６５に切り替える（Ｓ２０３）。
【００５３】
続いて、サブＦＥＴ１６５の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ２０４）、１００度を超えた場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをサブＦＥＴ１６５からメインＦＥＴ１６４に切り替え（Ｓ２０５）、Ｓ２０２に戻る。
【００５４】
以上、説明したように、本実施の形態による電源装置１では、電流路内にメインＦＥＴと並列にサブＦＥＴを並列に配置し、メインＦＥＴの温度が所定温度を超えた場合に、オン・オフ動作を行うＦＥＴをメインＦＥＴからサブＦＥＴに切り替えているので、メインＦＥＴが温度上昇により故障することを抑制している。
【００５５】
また、本実施の形態による電源装置１では、サブＦＥＴの温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをサブＦＥＴからメインＦＥＴに切り替えているので、サブＦＥＴが温度上昇により故障することを抑制している。
【００５６】
このように、一方のＦＥＴが高温になった場合に他方のＦＥＴに動作を切り替えることにより、一方のＦＥＴは、停止中に温度が低下する。そして、その後、他方のＦＥＴが高温となり、一方のＦＥＴに動作を切り替えたとしても、一方のＦＥＴは低温状態から動作させることができる。従って、本実施の形態により電源装置１では、両方のＦＥＴが同じタイミングで高温になることを防止することができ、これにより、同じタイミングで故障することを抑制することができる。
【００５７】
本発明によるスイッチング回路は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【００５８】
例えば、上記実施の形態では、昇圧回路１２とインバータ回路１６の両方でＦＥＴを並列接続したが、いずれか一方のみでＦＥＴを並列接続してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、インバータ回路１６においては、ＦＥＴ１６４のみにサブＦＥＴ１６５を設けたが、他のＦＥＴ１６１−１６３のいずれかに設けてもよいし、各ＦＥＴ１６１−１６４に設けてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、本発明の半導体スイッチとしてＦＥＴを用いたが、ＦＥＴには限定されない。本発明の半導体スイッチとしては、温度上昇により故障する虞のあるものを用いることができ、例えば、トランジスタ等が挙げられる。
【００６１】
また、上記実施の形態では、本発明の変圧回路として昇圧回路を用いたが、昇圧回路に限定されるものではなく、例えば、降圧回路であってもよい。
【００６２】
また、図４に示すように、電池パック２とトランス１３３の一次側との間に形成された電流路内にメインＦＥＴ１３１と直列に保護ＦＥＴ１３１ａを更に配置し、メインＦＥＴ１３１にオン・オフ動作を行わせる期間には保護ＦＥＴ１３１ａをオンさせ、メインＦＥＴ１３１にオン・オフ動作を行わせない期間には保護ＦＥＴ１３１ａをオフさせるように制御してもよい。
【００６３】
このような構成によれば、オン・オフ動作を行わせない期間にメインＦＥＴ１３１に電流が流れることを確実に防止することができる。
【００６４】
なお、図４では、サブＦＥＴ１３２、メインＦＥＴ１６４、サブＦＥＴ１６５にも、保護ＦＥＴ１３２ａ、保護ＦＥＴ１６４ａ、保護ＦＥＴ１６５ａが、それぞれ設けられている。
【００６５】
なお、図４に示す構成の場合には、制御部１９は、図５及び図６に示す切り替え制御を行う。図５は、昇圧回路１３に対する切り替え制御を説明するフローチャート、図６は、インバータ回路１６に対する切り替え制御を説明するフローチャートであり、両者は並行して行われる。
【００６６】
図５では、まず、制御部１９は、保護ＦＥＴ１３１ａをオン、保護ＦＥＴ１３２ａをオフさせた上で（Ｓ３０１）、平滑コンデンサ１４３の電圧が目標昇圧電圧（１４１Ｖ）となるように第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１のゲートに出力してフィードバック制御する（Ｓ３０２）。
【００６７】
続いて、メインＦＥＴ１３１の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ３０３）、１００度を超えた場合には（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１３１ａをオフ、保護ＦＥＴ１３２ａをオンさせた上で（Ｓ３０４）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える（Ｓ３０５）。
【００６８】
続いて、サブＦＥＴ１３２の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ３０６）、１００度を超えた場合には（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１３２ａをオフ、保護ＦＥＴ１３１ａをオンさせた上で（Ｓ３０７）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをサブＦＥＴ１３２からメインＦＥＴ１３１に切り替え（Ｓ３０８）、Ｓ３０３に戻る。
【００６９】
また、図６では、まず、制御部１９は、保護ＦＥＴ１６４ａをオン、保護ＦＥＴ１６５ａをオフさせた上で（Ｓ４０１）、目標実効値を有する交流電力がインバータ回路１６から出力されるような第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する（Ｓ４０２）。
【００７０】
続いて、メインＦＥＴ１６４の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ４０３）、１００度を超えた場合には（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１６４ａをオフ、保護ＦＥＴ１６５ａをオンさせた上で（Ｓ４０４）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをＦＥＴ１６４からサブＦＥＴ１６５に切り替える（Ｓ４０５）。
【００７１】
続いて、サブＦＥＴ１６５の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ４０６）、１００度を超えた場合には（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１６５ａをオフ、保護ＦＥＴ１６４ａをオンさせた上で（Ｓ４０７）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをＦＥＴ１６５からＦＥＴ１６４に切り替え（Ｓ４０８）、Ｓ４０３に戻る。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電源装置
１３ 昇圧回路
１６ インバータ回路
１９ 制御部
１３４、１３５、１６６、１６７ サーミスタ
１３１、１６４ メインＦＥＴ
１３２、１６５ サブＦＥＴ
１３１ａ、１３２ａ、１６４ａ、１６５ａ 保護ＦＥＴ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電流路に配置された半導体スイッチを高速スイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換するスイッチング回路が知られている。特許文献１に記載の発明では、半導体スイッチが故障した場合のバックアップのために、電流路に複数の半導体スイッチを配置している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、半導体スイッチが故障することを抑制することのできるスイッチング回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、を備えたスイッチング回路であって、前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、を更に備え、前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とするスイッチング回路を提供している。
【０００６】
このような構成によれば、メイン半導体スイッチが温度上昇により故障することを抑制することができる。
【０００７】
また、本発明のスイッチング回路は、前記サブ半導体スイッチの温度を検出する第２温度検出部を更に備え、前記制御部は、前記サブ半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記サブ半導体スイッチから前記メイン半導体スイッチに切り替えることが好ましい。
【０００８】
このような構成によれば、サブ半導体スイッチが温度上昇により故障することを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明のスイッチング回路は、交流電力の電圧を変圧する変圧回路を更に備え、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換し、前記変圧回路は、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチにより変換された交流電力の電圧を変圧することが好ましい。
【００１０】
また、本発明のスイッチング回路は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を更に備え、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記インバータ回路の一部として、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換することが好ましい。
【００１１】
また、本発明のスイッチング回路は、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、それぞれ、ＦＥＴから構成されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のスイッチング回路は、前記電流路において、前記メイン半導体スイッチと直列に接続された保護スイッチを更に備え、前記制御部は、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせる期間には前記保護スイッチをオンさせ、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせない期間には前記保護スイッチをオフさせることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、オン・オフ動作を行わせない期間にメイン半導体スイッチに電流が流れることを確実に防止することができる。
【００１４】
また、別の観点による本発明は、電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、を備え、前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とする電源装置を提供している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスイッチング回路によれば、半導体スイッチが故障することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態による電源装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態による昇圧回路に対する切替制御のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態によるインバータ回路に対する切替制御のフローチャート
【図４】本発明の変形例による電源装置の回路図
【図５】本発明の変形例による昇圧回路に対する切り替え制御のフローチャート
【図６】本発明の変形例によるインバータ回路に対する切り替え制御のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のスイッチング回路の一実施の形態による電源装置１について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、電源装置１は、電池パック２と電動工具３との間に接続されることにより、電池パック２から供給された直流電力を所定の交流電力に変換して電動工具３のＡＣモータ３１に出力可能であり、電池電圧検出部１１と、電源部１２と、昇圧回路１３と、整流・平滑回路１４と、昇圧電圧検出部１５と、インバータ回路１６と、電流検出抵抗１７と、ＰＷＭ信号出力部１８と、制御部１９と、を備えている。
【００１９】
電池電圧検出部１１は、抵抗１１１及び１１２から構成されており、プラス端子１Ａ及びマイナス端子１Ｂを介して電池パック２から供給された電池電圧の抵抗１１１及び１１２による分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００２０】
電源部１２は、主に、電源スイッチ１２１と、三端子レギュレータ１２２と、から構成されており、ユーザにより電源スイッチ１２１がオンされると、三端子レギュレータ１２２は、電池パック２から供給された電池電圧を所定の直流電圧ＶＣＣ（例えば、５Ｖ）に変換し、制御部１９に駆動電力として出力する。なお、電源スイッチ１２１がオフされると、制御部１９に駆動電力が供給されなくなるので、電源装置１全体がオフされることとなる。
【００２１】
昇圧回路１３は、主に、メインＦＥＴ１３１と、サブＦＥＴ１３２と、トランス１３３と、第１サーミスタ１３４と、第２サーミスタ１３５と、第１抵抗１３６と、第２抵抗１３７と、から構成されている。
【００２２】
メインＦＥＴ１３１及びサブＦＥＴ１３２は、電池パック２とトランス１３３の一次側との間に形成された電流路内に並列に配置されており、後述する制御部１９からの第１のＰＷＭ信号に応じてメインＦＥＴ１３１及びサブＦＥＴ１３２のいずれか一方がオン・オフ動作を行う。これにより、電池パック２から供給された電池電圧は、交流電圧に変換された上で、トランス１３３において昇圧される。
【００２３】
また、第１サーミスタ１３４は、メインＦＥＴ１３１に近接して配置されており、メインＦＥＴ１３１の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第１抵抗１３６及び第１サーミスタ１３４による分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００２４】
同様に、第２サーミスタ１３５は、サブＦＥＴ１３２に近接して配置されており、サブＦＥＴ１３２の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第２抵抗１３７及び第２サーミスタ１３５による分圧電圧を制御部１９に出力する。制御部１９は、検出された温度に基づき、メインＦＥＴ１３１及びサブＦＥＴ１３２の制御を行うが、詳細については後述する。
【００２５】
整流・平滑回路１４は、主に、整流ダイオード１４１及び１４２と、平滑コンデンサ１４３と、から構成されており、これらにより、昇圧回路１３から出力された交流電力は整流・平滑される。
【００２６】
昇圧電圧検出部１５は、主に、抵抗１５１及び１５２から構成されており、整流・平滑回路１４から出力された直流電圧（例えば、１４１Ｖ）の抵抗１５１と抵抗１５２とによる分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００２７】
インバータ回路１６は、主に、４つのＦＥＴ１６１−１６４と、から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ１６１及び１６２と、直列に接続されたＦＥＴ１６３及び１６４とが、平滑コンデンサ１４３に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ１６１のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６１のソースは、ＦＥＴ１６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ１６３のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６３のソースは、ＦＥＴ１６４のドレインに接続されている。
【００２８】
また、ＦＥＴ１６１のソース及びＦＥＴ１６２のドレイン、ＦＥＴ１６３のソース及びＦＥＴ１６４のドレインは、それぞれ、第１出力端子１ａ及び第２出力端子１ｂと接続されている。ＦＥＴ１６１−１６４のゲートには、ＦＥＴ１６１−１６４をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号がＰＷＭ信号出力部１８から入力され、ＦＥＴ１６−１６４のオン・オフにより、整流・平滑回路１４から出力された直流電圧は交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に変換されて出力される。
【００２９】
また、インバータ回路１６は、更に、サブＦＥＴ１６５と、第３サーミスタ１６６と、第４サーミスタ１６７と、第３抵抗１６８と、第４抵抗１６９と、を備えている。サブＦＥＴ１６５は、トランス１３３の二次側とＡＣモータ３１との間に形成された電流路内にＦＥＴ１６４（以下、メインＦＥＴ１６４）と並列に配置されており、第２のＰＷＭ信号に応じてメインＦＥＴ１６４及びサブＦＥＴ１６５のいずれか一方がオン・オフ動作を行う。
【００３０】
また、第３サーミスタ１６６は、メインＦＥＴ１６４に近接して配置されており、メインＦＥＴ１６４の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第３抵抗１６８及び第３サーミスタ１６６による分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００３１】
同様に、第４サーミスタ１６７は、サブＦＥＴ１６５に近接して配置されており、サブＦＥＴ１６５の温度を検出して制御部１９に出力する。詳細には、電源部１２から出力された駆動電圧ＶＣＣの第４抵抗１６９及び第４サーミスタ１６７による分圧電圧を制御部１９に出力する。制御部１９は、検出された温度に基づき、メインＦＥＴ１６４及びサブＦＥＴ１６５の制御を行うが、詳細については後述する。
【００３２】
電流検出抵抗１７は、ＦＥＴ１６２のソース及びＦＥＴ１６４のソースと、マイナス端子１Ｂとの間に接続されており、電流検出抵抗１７の高電圧側の端子は制御部１９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗１７は、インバータ回路１６に流れる電流を抵抗の電圧降下により検出し、電圧として制御部１９に出力する。
【００３３】
制御部１９は、昇圧電圧検出部１５によって検出された直流電圧（昇圧電圧）に基づき、平滑コンデンサ１４３の電圧が目標昇圧電圧（例えば、１４１Ｖ）になるように第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２の一方のゲートに出力するフィードバック制御を行う。
【００３４】
また、制御部１９は、昇圧電圧検出部１５によって検出された直流電圧（昇圧電圧）から目標実効値（例えば、１００Ｖ）を有する交流電力がインバータ回路１６から出力されるような第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部１８を介してＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する。本実施の形態では、制御部１９は、ＦＥＴ１６１とＦＥＴ１６４（以降、第１のセット）と、ＦＥＴ１６２とＦＥＴ１６３（以降、第２のセット）とを、それぞれ１セットとして、第１のセットと第２のセットを交互にオン・オフさせるような第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００３５】
また、制御部１９は、電池電圧検出部１１により検出された電池パック２の電池電圧が所定値以下（過放電状態）であった場合には、電池パック２の過放電を防止するために、第１及び第２のＰＷＭ信号の少なくとも一方の出力を停止させることにより、電源装置１からの出力を停止させる。
【００３６】
また、本実施の形態では、電池パック２は、その内部に保護回路（保護ＩＣやマイコン）を備えており、保護回路によって電池パック２を構成する電池セルの１つでも過放電と判断された場合には、ＬＤ端子を介して制御部１９に放電停止信号を入力する構成となっており、制御部１９は、放電停止信号が入力された場合には、第１及び第２のＰＷＭ信号の少なくとも一方を停止させることにより、電源装置１からの出力を停止させる。
【００３７】
また、制御部１９は、電流検出抵抗１７によって検出された電流（電圧）に基づき過電流の判断を行う。詳細には、電流検出抵抗１７によって検出された電流がインバータ回路１６のＦＥＴ１６１−１６４の過電流閾値を超えた場合に、メインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２のオン・オフ動作を停止させるための第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２のゲートに出力し、ＦＥＴ１６１−１６４のオン・オフ動作を停止させるための第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する。
【００３８】
これにより、インバータ回路１６への電力の供給が停止されるので、過電流によりインバータ回路１６（特に、ＦＥＴ１６１−１６４）が故障することを防止することができる。なお、メインＦＥＴ１３１又はサブＦＥＴ１３２と、ＦＥＴ１６１−１６４の一方のオン・オフ動作を停止するようにしても良い。
【００３９】
また、ＦＥＴ１６１−１６４の過電流閾値ではなく、電池パック２あるいはモータ３１の過電流閾値（定格電流）を超えた場合にＦＥＴのスイッチング動作を停止するようにすれば、電池パック２の寿命低下やモータ３１の故障を防止することができる。
【００４０】
ところで、ＦＥＴは、熱に弱いため、オン・オフ動作を継続して温度が上昇すると、破損する虞がある。
【００４１】
そこで、本実施の形態による電源装置１では、電流路内にメインＦＥＴ１３１と並列にサブＦＥＴ１３２を並列に配置し、第１サーミスタ１３４により検出されたメインＦＥＴ１３１の温度が所定温度（本実施の形態では、１００度）を超えた場合に、オン・オフ動作を行うＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える切り替え制御を行う。
【００４２】
同様に、第２サーミスタ１３５により検出されたサブＦＥＴ１３２の温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをサブＦＥＴ１３２からメインＦＥＴ１３１に切り替える制御を行う。
【００４３】
また、第３サーミスタ１６６により検出されたメインＦＥＴ１６４の温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをメインＦＥＴ１６４からサブＦＥＴ１６５に切り替える制御を行う。
【００４４】
同様に、第４サーミスタ１６７により検出されたサブＦＥＴ１６５の温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをサブＦＥＴ１６５からメインＦＥＴ１６４に切り替える制御を行う。
【００４５】
すなわち、メインＦＥＴとサブＦＥＴの一方が高温となった場合には他方のＦＥＴに切り替える制御を行う。
【００４６】
ここで、図２及び図３のフローチャートを用いて、本実施の形態による切り替え制御について説明する。図２は、昇圧回路１３に対する切り替え制御を説明するフローチャート、図３は、インバータ回路１６に対する切り替え制御を説明するフローチャートであり、両者は並行して行われる。
【００４７】
なお、図２及び図３のフローチャートは、電池パック２が電源装置１に装着されている状態で電源スイッチ１２１がオンされた時、又は、電源スイッチ１２１がオンされた状態で電池パック２が電源装置１に装着された時にスタートする。なお、電源スイッチ１２１がオンされると、三端子レギュレータ１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧ＶＣＣが生成され、この駆動電圧ＶＣＣにより制御部１９が駆動されることとなる。
【００４８】
図２では、まず、制御部１９は、平滑コンデンサ１４３の電圧が目標昇圧電圧（１４１Ｖ）となるように第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１のゲートに出力してフィードバック制御する（Ｓ１０１）。
【００４９】
続いて、メインＦＥＴ１３１の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ１０２）、１００度を超えた場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える（Ｓ１０３）。
【００５０】
続いて、サブＦＥＴ１３２の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ１０４）、１００度を超えた場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをサブＦＥＴ１３２からメインＦＥＴ１３１に切り替え（Ｓ１０５）、Ｓ１０２に戻る。
【００５１】
また、図３では、まず、制御部１９は、目標実効値を有する交流電力がインバータ回路１６から出力されるような第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する（Ｓ２０１）。
【００５２】
続いて、メインＦＥＴ１６４の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ２０２）、１００度を超えた場合には（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをメインＦＥＴ１６４からサブＦＥＴ１６５に切り替える（Ｓ２０３）。
【００５３】
続いて、サブＦＥＴ１６５の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ２０４）、１００度を超えた場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをサブＦＥＴ１６５からメインＦＥＴ１６４に切り替え（Ｓ２０５）、Ｓ２０２に戻る。
【００５４】
以上、説明したように、本実施の形態による電源装置１では、電流路内にメインＦＥＴと並列にサブＦＥＴを並列に配置し、メインＦＥＴの温度が所定温度を超えた場合に、オン・オフ動作を行うＦＥＴをメインＦＥＴからサブＦＥＴに切り替えているので、メインＦＥＴが温度上昇により故障することを抑制している。
【００５５】
また、本実施の形態による電源装置１では、サブＦＥＴの温度が所定温度を超えた場合にも、オン・オフ動作を行うＦＥＴをサブＦＥＴからメインＦＥＴに切り替えているので、サブＦＥＴが温度上昇により故障することを抑制している。
【００５６】
このように、一方のＦＥＴが高温になった場合に他方のＦＥＴに動作を切り替えることにより、一方のＦＥＴは、停止中に温度が低下する。そして、その後、他方のＦＥＴが高温となり、一方のＦＥＴに動作を切り替えたとしても、一方のＦＥＴは低温状態から動作させることができる。従って、本実施の形態により電源装置１では、両方のＦＥＴが同じタイミングで高温になることを防止することができ、これにより、同じタイミングで故障することを抑制することができる。
【００５７】
本発明によるスイッチング回路は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【００５８】
例えば、上記実施の形態では、昇圧回路１２とインバータ回路１６の両方でＦＥＴを並列接続したが、いずれか一方のみでＦＥＴを並列接続してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、インバータ回路１６においては、ＦＥＴ１６４のみにサブＦＥＴ１６５を設けたが、他のＦＥＴ１６１−１６３のいずれかに設けてもよいし、各ＦＥＴ１６１−１６４に設けてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、本発明の半導体スイッチとしてＦＥＴを用いたが、ＦＥＴには限定されない。本発明の半導体スイッチとしては、温度上昇により故障する虞のあるものを用いることができ、例えば、トランジスタ等が挙げられる。
【００６１】
また、上記実施の形態では、本発明の変圧回路として昇圧回路を用いたが、昇圧回路に限定されるものではなく、例えば、降圧回路であってもよい。
【００６２】
また、図４に示すように、電池パック２とトランス１３３の一次側との間に形成された電流路内にメインＦＥＴ１３１と直列に保護ＦＥＴ１３１ａを更に配置し、メインＦＥＴ１３１にオン・オフ動作を行わせる期間には保護ＦＥＴ１３１ａをオンさせ、メインＦＥＴ１３１にオン・オフ動作を行わせない期間には保護ＦＥＴ１３１ａをオフさせるように制御してもよい。
【００６３】
このような構成によれば、オン・オフ動作を行わせない期間にメインＦＥＴ１３１に電流が流れることを確実に防止することができる。
【００６４】
なお、図４では、サブＦＥＴ１３２、メインＦＥＴ１６４、サブＦＥＴ１６５にも、保護ＦＥＴ１３２ａ、保護ＦＥＴ１６４ａ、保護ＦＥＴ１６５ａが、それぞれ設けられている。
【００６５】
なお、図４に示す構成の場合には、制御部１９は、図５及び図６に示す切り替え制御を行う。図５は、昇圧回路１３に対する切り替え制御を説明するフローチャート、図６は、インバータ回路１６に対する切り替え制御を説明するフローチャートであり、両者は並行して行われる。
【００６６】
図５では、まず、制御部１９は、保護ＦＥＴ１３１ａをオン、保護ＦＥＴ１３２ａをオフさせた上で（Ｓ３０１）、平滑コンデンサ１４３の電圧が目標昇圧電圧（１４１Ｖ）となるように第１のＰＷＭ信号をメインＦＥＴ１３１のゲートに出力してフィードバック制御する（Ｓ３０２）。
【００６７】
続いて、メインＦＥＴ１３１の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ３０３）、１００度を超えた場合には（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１３１ａをオフ、保護ＦＥＴ１３２ａをオンさせた上で（Ｓ３０４）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをメインＦＥＴ１３１からサブＦＥＴ１３２に切り替える（Ｓ３０５）。
【００６８】
続いて、サブＦＥＴ１３２の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ３０６）、１００度を超えた場合には（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１３２ａをオフ、保護ＦＥＴ１３１ａをオンさせた上で（Ｓ３０７）、第１のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをサブＦＥＴ１３２からメインＦＥＴ１３１に切り替え（Ｓ３０８）、Ｓ３０３に戻る。
【００６９】
また、図６では、まず、制御部１９は、保護ＦＥＴ１６４ａをオン、保護ＦＥＴ１６５ａをオフさせた上で（Ｓ４０１）、目標実効値を有する交流電力がインバータ回路１６から出力されるような第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する（Ｓ４０２）。
【００７０】
続いて、メインＦＥＴ１６４の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ４０３）、１００度を超えた場合には（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１６４ａをオフ、保護ＦＥＴ１６５ａをオンさせた上で（Ｓ４０４）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをＦＥＴ１６４からサブＦＥＴ１６５に切り替える（Ｓ４０５）。
【００７１】
続いて、サブＦＥＴ１６５の温度が１００度を超えたか否かを判断し（Ｓ４０６）、１００度を超えた場合には（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、保護ＦＥＴ１６５ａをオフ、保護ＦＥＴ１６４ａをオンさせた上で（Ｓ４０７）、第２のＰＷＭ信号を出力するＦＥＴをＦＥＴ１６５からＦＥＴ１６４に切り替え（Ｓ４０８）、Ｓ４０３に戻る。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電源装置
１３ 昇圧回路
１６ インバータ回路
１９ 制御部
１３４、１３５、１６６、１６７ サーミスタ
１３１、１６４ メインＦＥＴ
１３２、１６５ サブＦＥＴ
１３１ａ、１３２ａ、１６４ａ、１６５ａ 保護ＦＥＴ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、
前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、
を備えたスイッチング回路であって、
前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、
前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、
を更に備え、
前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とするスイッチング回路。
【請求項２】
前記サブ半導体スイッチの温度を検出する第２温度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記サブ半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記サブ半導体スイッチから前記メイン半導体スイッチに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング回路。
【請求項３】
交流電力の電圧を変圧する変圧回路を更に備え、
前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換し、
前記変圧回路は、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチにより変換された交流電力の電圧を変圧することを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング回路。
【請求項４】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を更に備え、
前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記インバータ回路の一部として、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチング回路。
【請求項５】
前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、それぞれ、ＦＥＴから構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチング回路。
【請求項６】
前記電流路において、前記メイン半導体スイッチと直列に接続された保護スイッチを更に備え、
前記制御部は、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせる期間には前記保護スイッチをオンさせ、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせない期間には前記保護スイッチをオフさせることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスイッチング回路。
【請求項７】
電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、
前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、
前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、
前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とする電源装置。
【請求項１】
電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、
前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、
を備えたスイッチング回路であって、
前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、
前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、
を更に備え、
前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とするスイッチング回路。
【請求項２】
前記サブ半導体スイッチの温度を検出する第２温度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記サブ半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記サブ半導体スイッチから前記メイン半導体スイッチに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング回路。
【請求項３】
交流電力の電圧を変圧する変圧回路を更に備え、
前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換し、
前記変圧回路は、前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチにより変換された交流電力の電圧を変圧することを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング回路。
【請求項４】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を更に備え、
前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、前記インバータ回路の一部として、前記オン・オフ動作を行うことにより直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチング回路。
【請求項５】
前記メイン半導体スイッチ及び前記サブ半導体スイッチは、それぞれ、ＦＥＴから構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチング回路。
【請求項６】
前記電流路において、前記メイン半導体スイッチと直列に接続された保護スイッチを更に備え、
前記制御部は、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせる期間には前記保護スイッチをオンさせ、前記メイン半導体スイッチにオン・オン動作を行わせない期間には前記保護スイッチをオフさせることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスイッチング回路。
【請求項７】
電流路内に配置されオン・オフ動作可能なメイン半導体スイッチと、
前記電流路内において前記メイン半導体スイッチと並列に配置されオン・オフ動作可能なサブ半導体スイッチと、
前記メイン半導体スイッチの温度を検出する第１温度検出部と、
前記メイン半導体スイッチにオン・オフ動作を行わせる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記メイン半導体スイッチの温度が所定温度を超えた場合に、前記オン・オフ動作を行わせる半導体スイッチを前記メイン半導体スイッチから前記サブ半導体スイッチに切り替えることを特徴とする電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０６３３１（Ｐ２０１３−１０６３３１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１２４５（Ｐ２０１１−２５１２４５）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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