電源装置
【課題】複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記出力部の１つから出力される電圧でブートストラップ回路のコンデンサを充電して該コンデンサをハイサイド側スイッチング素子を駆動する電源として使用する電源装置において、電源トランスの出力を不安定にさせずにブートストラップコンデンサの初期充電を行うことを可能にする。
【解決手段】電源装置は、ハイサイド側スイッチング素子20を駆動するハイサイド駆動回路15に接続されたブートストラップ回路14と、ハイサイド駆動回路15と第１の出力部12ａとの間に接続され、ブートストラップ回路14に制御電圧を出力するレギュレータ回路13とを備えている。ブートストラップコンデンサ17を初期充電する際に、制御電圧の変動により電源トランス10の出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路を備えている。
【解決手段】電源装置は、ハイサイド側スイッチング素子20を駆動するハイサイド駆動回路15に接続されたブートストラップ回路14と、ハイサイド駆動回路15と第１の出力部12ａとの間に接続され、ブートストラップ回路14に制御電圧を出力するレギュレータ回路13とを備えている。ブートストラップコンデンサ17を初期充電する際に、制御電圧の変動により電源トランス10の出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子及びロウサイド側スイッチング素子をそれぞれ駆動するハイサイド駆動回路及びロウサイド駆動回路の電源として使用する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源の両端に直列に接続された２個のスイッチング素子を制御信号により交互にオン・オフさせて、２個のスイッチング素子の中点に接続された負荷に電力を供給するスイッチング回路が知られている。このスイッチング回路は、直流電源のハイサイド側に接続されたスイッチング素子を駆動するために専用の電源が必要になる。この電源を作成するために、ブートストラップ回路を用いた駆動回路を用いることが従来より知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、電源装置として１つのトランスの２次側から少なくとも２つの出力を取り出す１トランス多出力方式の電源装置がある。そして、１つの入力から２つの出力を取り出し、そのうちの１つの出力を前記ハイサイド側に接続されたスイッチング素子を駆動する駆動回路の電源及び前記ロウサイド側に接続されたスイッチング素子を駆動する駆動回路の電源に使用する構成の電源装置がある。この電源装置は、図４に示すように、電源トランス５１の２次側に２つの出力部５２ａ，５２ｂを有し、一方の出力部５２ａはレギュレータ回路５３の入力側に接続されている。レギュレータ回路５３は、出力側がハイサイド駆動回路５５の入力側及びブートストラップ回路５４に接続されている。出力部５２ａとレギュレータ回路５３との間には入力用コンデンサ５６が接続され、レギュレータ回路５３とブートストラップ回路５４との間には出力用コンデンサ５７が接続されている。
【０００４】
直流電源５８にはハイサイド側スイッチング素子５９とロウサイド側スイッチング素子６０とが直列に接続され、ハイサイド側スイッチング素子５９はハイサイド駆動回路５５により制御され、ロウサイド側スイッチング素子６０はロウサイド駆動回路６１によって制御される。ブートストラップ回路５４は、ダイオード６２及びブートストラップコンデンサ６３を備えており、ブートストラップコンデンサ６３の一方の端子はダイオード６２のカソードに接続され、他方の端子はハイサイド側スイッチング素子５９とロウサイド側スイッチング素子６０との中点に接続されている。そして、ロウサイド駆動回路６１は、レギュレータ回路５３の出力電圧を電源として動作され、図示しない制御回路からの信号ＶＬＩＮに基づいてロウサイド側スイッチング素子６０をオン・オフさせる。ハイサイド駆動回路５５は、図示しない制御回路からの信号ＶＨＩＮに基づいてハイサイド側スイッチング素子５９をロウサイド側スイッチング素子６０とは相補的にオン・オフさせる。
【０００５】
前記電源装置では、ブートストラップコンデンサ６３をハイサイド側スイッチング素子５９の駆動電源として利用する。そのため、ブートストラップコンデンサ６３の電圧ＶＢＣは、ハイサイド側スイッチング素子５９でのエネルギー消費によって、時間と共に低下する。そこで、通常の動作においてはロウサイド側スイッチング素子６０がスイッチング動作をすることで、常にブートストラップコンデンサ６３の充電動作が行われている。この時の充電は、負荷変動が小さいため、出力用コンデンサ５７（制御電圧安定化コンデンサ）が存在することで、制御電圧の変動を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００７−６２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、初期状態では、ブートストラップコンデンサ６３の電圧（電位）が０Ｖであるため、ハイサイド側スイッチング素子５９及びロウサイド側スイッチング素子６０を相補的にオン・オフさせる通常の制御に先だってブートストラップコンデンサ６３の充電を行う必要がある。図５に初期状態からブートストラップコンデンサ６３の充電を開始した場合の、ブートストラップコンデンサ６３の電圧ＶＢＣ、制御電圧、出力部５２ａの出力電圧（トランス出力Ａ）及び出力部５２ｂの出力電圧（トランス出力Ｂ）等の変化を示す。この時は、通常時の動作と異なり、ブートストラップコンデンサ６３の初期電位が０Ｖのため、急激な負荷変動による影響で制御電圧、即ちブートストラップ回路５４への入力電圧が大きく変動するという問題がある。そして、この制御電圧の変動によって、電源トランス５１の出力用コンデンサとして機能する入力用コンデンサ５６の電圧までもが変動を起こし、制御系が不安定になる。その結果、電源トランス５１の他の出力部５２ｂの出力電圧までもが変動してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記出力部の１つから出力される電圧でブートストラップ回路のコンデンサを充電して該コンデンサをハイサイド側スイッチング素子を駆動する電源として使用する電源装置において、電源トランスの出力を不安定にさせずにブートストラップコンデンサの初期充電を行うことができる電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子及びロウサイド側スイッチング素子をそれぞれ駆動するハイサイド駆動回路及びロウサイド駆動回路の電源として使用する電源装置である。そして、前記ハイサイド側スイッチング素子を駆動するハイサイド駆動回路に接続されたブートストラップ回路と、前記ハイサイド駆動回路と前記第１の出力部との間に接続され、前記ブートストラップ回路に制御電圧を出力するレギュレータ回路とを備えている。また、前記ブートストラップ回路のブートストラップコンデンサを初期充電する際に、前記制御電圧の変動により前記電源トランスの出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路を備えている。
【０００９】
この発明では、ブートストラップコンデンサの電圧が初期状態からロウサイド側スイッチング素子がオン状態に保持されてブートストラップコンデンサの充電が行われる場合、電流制限回路の存在によりブートストラップ回路に流れる突入電流が、電流制限回路が無い場合に比べて小さくなる。そして、制御電圧の変動が小さくなるため電源トランスの出力電圧の変動が抑えられる。したがって、電源トランスの第１の出力部以外の出力部の出力によって駆動される電子機器、例えば、ＣＰＵの駆動に支障を来すことが防止される。初期充電完了後に２つのスイッチング素子の通常のスイッチングが開始され、２つのスイッチング素子の中点から負荷に直流電源の電力が供給される。電流制限回路を設けることにより初期充電時間が長くなるが、通常のスイッチングにおけるブートストラップコンデンサの充電に対しては問題ない。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブートストラップ回路は、ブートストラップ用ダイオード及び該ブートストラップ用ダイオードのカソードに接続されたブートストラップコンデンサで構成されている。前記ブートストラップ用ダイオードは、アノードが前記レギュレータ回路の出力側に抵抗を介して接続され、カソードと前記ブートストラップコンデンサとの接合点が前記ハイサイド駆動回路に接続されている。前記第１の出力部と前記レギュレータ回路の入力側との間には入力用コンデンサが接続され、前記レギュレータ回路の出力側と前記抵抗との間に出力用コンデンサが接続されている。
【００１１】
この発明では、入力用コンデンサが存在することにより電源トランスの出力が多少変動してもレギュレータ回路に安定した電圧が供給され、出力用コンデンサが存在するためブートストラップ回路に供給される制御電圧がより安定化する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記出力部の１つから出力される電圧でブートストラップ回路のコンデンサを充電して該コンデンサをハイサイド側スイッチング素子を駆動する電源として使用する電源装置において、電源トランスの出力を不安定にさせずにブートストラップコンデンサの初期充電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を１つのトランスの２次側から２つの出力を取り出す電源トランスを備え、電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続された２つのスイッチング素子を駆動する駆動回路の電源として使用する電源装置に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、電源トランス１０は、１次巻線１１ａ及び２次巻線１１ｂを有し、２次巻線１１ｂは中間タップ１１ｃを有する。２次巻線１１ｂの一端が第１の出力部１２ａを構成し、中間タップ１１ｃが第２の出力部１２ｂを構成する。即ち、電源装置は、電源トランス１０の２次側（２次巻線１１ｂ）に２つの出力部１２ａ，１２ｂを有する。
【００１５】
１次巻線１１ａは図示しないスイッチング素子のスイッチング動作により、間欠的に電圧が供給（印加）され、２次巻線１１ｂの第１の出力部１２ａ及び第２の出力部１２ｂに電圧が出力される。２次巻線１１ｂの中間タップ１１ｃを挟んだ両側部分の巻数は、１次巻線１１ａとの巻数比が、第１の出力部１２ａ及び第２の出力部１２ｂからの出力電圧が各出力部１２ａ，１２ｂに要求される所定出力電圧となるように設定されている。
【００１６】
第１の出力部１２ａはダイオードＤ１を介してレギュレータ回路１３の入力側に接続されている。レギュレータ回路１３の出力側は、抵抗Ｒを介してブートストラップ回路１４に接続されている。また、レギュレータ回路１３の出力側は、ハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の入力側に接続されている。
【００１７】
ブートストラップ回路１４は、ブートストラップ用ダイオード１６及び該ブートストラップ用ダイオード１６のカソードに接続されたブートストラップコンデンサ１７で構成されている。ブートストラップ用ダイオード１６は、アノードがレギュレータ回路１３の出力側に抵抗Ｒを介して接続され、カソードとブートストラップコンデンサ１７の一方の端子との接合点がハイサイド駆動回路１５に接続されている。ブートストラップコンデンサ１７の他方の端子は、直流電源Ｖｃｃに直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の接合点と、ハイサイド駆動回路１５とに接続されている。
【００１８】
第２の出力部１２ｂはダイオードＤ２を介して出力端子に接続されている。ダイオードＤ２のカソードと出力端子との間にはコンデンサＣの一方の端子が接続され、コンデンサＣの他方の端子は接地されている。
【００１９】
ハイサイド駆動回路１５の出力端子は、直流電源Ｖｃｃに直列に接続された２つのスイッチング素子２０，２２のうちのハイサイド側スイッチング素子２０の制御用端子に接続され、ロウサイド駆動回路２１の出力端子は、ロウサイド側スイッチング素子２２の制御用端子に接続されている。両スイッチング素子２０，２２として絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）が使用されている。ハイサイド側スイッチング素子２０のコレクタが直流電源Ｖｃｃに接続され、ハイサイド側スイッチング素子２０のエミッタとロウサイド側スイッチング素子２２のコレクタとが接続され、ロウサイド側スイッチング素子２２のコレクタが接地されている。
【００２０】
ハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１は、レギュレータ回路１３の出力電圧を電源として動作される。ロウサイド駆動回路２１は、図示しない制御装置からの信号ＶＬＩＮに基づいてロウサイド側スイッチング素子２２をオン・オフさせる。ハイサイド駆動回路１５は、図示しない制御装置からの信号ＶＨＩＮに基づいてハイサイド側スイッチング素子２０をロウサイド側スイッチング素子２２とは相補的にオン・オフさせる。
【００２１】
図２に示すように、レギュレータ回路１３は、バイポーラトランジスタからなるスイッチングトランジスタＱを備え、コレクタが入力端子１３ａに接続され、エミッタが電流制限回路２３を介して出力端子１３ｂに接続されている。この実施形態では電流制限回路２３として抵抗が使用されている。スイッチングトランジスタＱのベースにはシャントレギュレータ２４のカソードが接続され、シャントレギュレータ２４のアノードは接地されている。スイッチングトランジスタＱのコレクタとベースは抵抗Ｒ１を介して接続されている。電流制限回路２３の出力側には分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３が接続され、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３による分圧電圧がシャントレギュレータ２４のリファレンスに印加されるようになっている。シャントレギュレータ２４の動作を安定化させるため、シャントレギュレータ２４のカソードとリファレンスとの間にコンデンサ２５が接続されている。
【００２２】
電流制限回路２３を構成する抵抗の抵抗値は、ブートストラップ回路１４のブートストラップコンデンサ１７を電圧０Ｖの状態から充電する際に、制御電圧の変動により電源トランス１０の出力電圧が変動する状態となるのを抑制する値に設定されている。
【００２３】
次に前記のように構成された電源装置の作用について説明する。
この電源装置は、例えば、車両に搭載され、第１の出力部１２ａは電動機の駆動を制御するインバータ装置の制御回路の電源として使用され、第２の出力部１２ｂはその制御回路を制御する制御装置（ＣＰＵ）の電源として使用される。したがって、電動機に３相交流モータが使用される場合は、図１（ｂ）に示すように、直流電源Ｖｃｃに対して３組のハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の直列回路が並列に接続される。そして、各組のハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の中点が、３相交流モータ２６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子にそれぞれ接続される。また、３つのハイサイド側スイッチング素子２０はそれぞれ別のハイサイド駆動回路１５によって制御され、３つのロウサイド側スイッチング素子２２は１つのロウサイド駆動回路２１によって制御される。なお、図１（ｂ）では、１つのハイサイド側スイッチング素子２０に対応するハイサイド駆動回路１５のみ図示されている。
【００２４】
各ハイサイド駆動回路１５はレギュレータ回路１３の出力電圧に基づく制御電圧を電源として動作し、ハイサイド側スイッチング素子２０をオン・オフ制御する。ロウサイド駆動回路２１はレギュレータ回路１３の出力電圧に基づく制御電圧を電源として動作し、ロウサイド側スイッチング素子２２をオン・オフ制御する。そして、３相交流モータ２６の運転時には、各組のハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２がそれぞれ所定周期で相補的にオン・オフ制御されることにより、３相交流モータ２６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に電流が供給されて３相交流モータ２６が駆動される。
【００２５】
レギュレータ回路１３は、入力端子１３ａに第１の出力部１２ａから電圧が印加されている状態で、シャントレギュレータ２４のカソードとアノード間が導通されていない状態においてスイッチングトランジスタＱがオンになって出力端子１３ｂから電圧が出力される。シャントレギュレータ２４は、出力端子１３ｂからの出力電圧が過大になると、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３による分圧電圧が内部基準電圧より高くなり、カソードとアノード間が導通されてスイッチングトランジスタＱがオフになる。したがって、レギュレータ回路１３は、通常はスイッチングトランジスタＱがオン状態に保持される。そして、スイッチングトランジスタＱのエミッタと出力端子１３ｂとの間に存在する電流制限回路２３により、電流制限回路２３が無い場合に比べて制限された状態で入力端子１３ａから電圧が入力される。
【００２６】
ブートストラップコンデンサ１７はハイサイド側スイッチング素子２０の駆動時にエネルギーが消費されて電圧ＶＢＣが低下する。一方、ロウサイド側スイッチング素子２２がオンの状態ではブートストラップコンデンサ１７の充電が行われる。３相交流モータ２６の運転時におけるロウサイド側スイッチング素子２２のオン・オフ周期は短いため、充電はブートストラップコンデンサ１７の電圧ＶＢＣが低くない状態で行われ、負荷変動が小さいため、出力用コンデンサ１９（制御電圧安定化コンデンサ）が存在することで、制御電圧の変動は抑えられる。
【００２７】
一方、初期状態では、ブートストラップコンデンサ１７の電圧ＶＢＣが０Ｖもしくは０Ｖに近い状態であるため、ハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２を相補的にオン・オフさせる通常の制御に先だってブートストラップコンデンサ１７の充電が行われる。図３に初期状態からブートストラップコンデンサ１７の充電を開始した場合の、ブートストラップコンデンサ１７の電圧ＶＢＣ、充電電流、制御電圧、第１の出力部１２ａの出力電圧（トランス出力Ａ）及び第２の出力部１２ｂの出力電圧（トランス出力Ｂ）等の変化を示す。なお、電流制限回路２３が存在しない場合の対応する電圧変化等を２点鎖線で示している。
【００２８】
初期状態では、ブートストラップコンデンサ１７の初期電位が０Ｖもしくは０Ｖに近い状態のため、充電の際に通常時の動作と異なり、レギュレータ回路１３に電流制限回路２３が存在しない場合は、急激な負荷変動による影響で制御電圧、即ちブートストラップ回路１４への入力電圧が大きく変動する。そして、この制御電圧の変動によって、電源トランス１０の出力用コンデンサ１９の電圧までもが変動を起こし、制御系が不安定になる。その結果、図３に２点鎖線で示すように、電源トランス１０の第２の出力部１２ｂの出力電圧までもが変動してしまう。
【００２９】
しかし、電流制限回路２３が存在する場合は、ブートストラップ回路１４に流れる突入電流が、電流制限回路２３が無い場合に比べて小さくなる。そして、制御電圧の変動が小さくなるため、電源トランス１０の出力電圧の変動が抑えられる。したがって、電源トランス１０の第１の出力部１２ａ以外の出力部（第２の出力部１２ｂ）の出力によって駆動される電子機器、例えば、ＣＰＵの駆動に支障を来すことが防止される。初期充電完了後にハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の通常のスイッチングが開始され、両スイッチング素子２０，２２の中点から３相交流モータ２６に直流電源Ｖｃｃの電力が供給される。電流制限回路２３を設けることにより初期充電時間が長くなるが、通常のスイッチングにおけるブートストラップコンデンサ１７の充電に対しては問題ない。
【００３０】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ハイサイド側スイッチング素子２０を駆動するハイサイド駆動回路１５に接続されたブートストラップ回路１４と、ブートストラップ回路１４と第１の出力部１２ａとの間に接続され、ブートストラップ回路１４に制御電圧を出力するレギュレータ回路１３とを備えている。そして、ブートストラップ回路１４のブートストラップコンデンサ１７を電圧０Ｖもしくは０Ｖに近い状態から充電する際に、制御電圧の変動により電源トランス１０の出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路２３を備えている。したがって、ブートストラップコンデンサ１７の初期充電時に、電源トランス１０の第１の出力部１２ａ以外の出力部、即ち第２の出力部１２ｂの出力によって駆動される電子機器、例えば、ＣＰＵの駆動に支障を来すことが防止される。また、充電電流を制限できるため、レギュレータ回路１３とブートストラップ回路１４との間に接続される抵抗Ｒに定格の小さい抵抗を使用することが可能となる。
【００３１】
（２）ブートストラップ回路１４は、ブートストラップ用ダイオード１６及びブートストラップ用ダイオード１６のカソードに接続されたブートストラップコンデンサ１７で構成されている。そして、ブートストラップ用ダイオード１６は、アノードがレギュレータ回路１３の出力側に抵抗Ｒを介して接続され、カソードとブートストラップコンデンサ１７との接合点がハイサイド駆動回路１５に接続されている。また、第１の出力部１２ａとレギュレータ回路１３の入力側との間には入力用コンデンサ１８が接続され、レギュレータ回路１３の出力側と抵抗Ｒとの間に出力用コンデンサ１９が接続されている。したがって、入力用コンデンサ１８が存在することにより電源トランス１０の出力が多少変動してもレギュレータ回路１３に安定した電圧が供給され、出力用コンデンサ１９が存在するためブートストラップ回路１４に供給される制御電圧がより安定化する。
【００３２】
（３）レギュレータ回路１３の出力端子１３ｂに接続された抵抗で電流制限回路２３が構成されている。即ち、電流制限回路２３はレギュレータ回路１３に組み込まれている。したがって、電流制限回路２３を設けてもその構成が簡単になる。
【００３３】
（４）電源装置は、車両に搭載される電源装置として使用される。近年、車両においては種々の電気機器が搭載され、その電源電圧も複数種ある。例えば、走行輪を走行モータで駆動する車両においては、走行モータ用の電源電圧は、例えば、数百Ｖ程度であり、補機（ヘッドライトやワイパ）の電源電圧は１２Ｖであり、制御装置のＣＰＵの電源電圧は数Ｖである。そのため、各電源電圧に対応した数のバッテリを搭載するのでは、搭載スペースの確保が難しいため、複数の出力部を有する電源トランス１０を備えた電源装置が好ましい。この実施形態はそのような要求に対応することができる。
【００３４】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 電源装置は、第１の出力部１２ａの出力が３組のスイッチング素子２０，２２を有する３相インバータのハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の電源として使用される物に限らない。例えば、２組のスイッチング素子２０，２２を有するインバータのハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の電源や、インバータに限らず１組のスイッチング素子２０，２２のハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の電源として使用してもよい。
【００３５】
○ 電源トランス１０は、複数の出力部を有する構成であればよく、２つの出力部を有する構成に限らず、３つ以上の出力部を有する構成、即ち、２次巻線１１ｂが出力部の数より１つ少ない数の中間タップ１１ｃを有する構成であってもよい。例えば、異なる駆動電圧のＣＰＵの電源として複数の出力部を設けてもよい。
【００３６】
○ ハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２はＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＥＦＴやバイポーラトランジスタを使用してもよい。
○ レギュレータ回路１３とブートストラップ回路１４との間に存在する抵抗Ｒ、即ち、ブートストラップ用ダイオード１６のアノードに接続される抵抗Ｒを省略してもよい。
【００３７】
○ 電流制限回路２３は抵抗のみで構成される構成に限らず、例えば、抵抗とトランジスタとを組み合わせた構成としてもよい。
○ 電流制限回路２３はレギュレータ回路１３に内蔵されず、レギュレータ回路１３の出力側に外付けされた構成としてもよい。
【００３８】
○ ３相インバータのハイサイド駆動回路として各ハイサイド側スイッチング素子２０に対応してそれぞれハイサイド駆動回路１５を設ける代わりに、３つのハイサイド側スイッチング素子２０の制御用端子にそれぞれ接続される３個の出力端子を備え、３つのブートストラップ回路１４に接続された構成のハイサイド駆動回路１５としてもよい。
【００３９】
○ 電源装置は、車両に搭載される物に限らず、家庭用電気機器の電源装置に適用したり、工場で使用される電気機器の電源装置に適用したりしてもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
【００４０】
（１）請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記電流制限回路はレギュレータ回路に組み込まれている。
（２）請求項１、請求項２及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明の電源装置は車載用の電源装置である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）は一実施形態の電源装置の回路図、（ｂ）はインバータ装置の制御回路の電源とした場合の部分回路図。
【図２】レギュレータ回路の回路図。
【図３】ブートストラップコンデンサ初期充電時のブートストラップコンデンサ電圧、充電電流、制御電圧等の経時変化を示すグラフ。
【図４】従来技術の電源装置の回路図。
【図５】従来技術のブートストラップコンデンサ初期充電時のブートストラップコンデンサ電圧、充電電流、制御電圧等の経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
Ｒ…抵抗、Ｖｃｃ…直流電源、１０…電源トランス、１２ａ，１２ｂ…出力部、１２ａ…第１の出力部、１３…レギュレータ回路、１４…ブートストラップ回路、１５…ハイサイド駆動回路、１６…ブートストラップ用ダイオード、１７…ブートストラップコンデンサ、１８…入力用コンデンサ、１９…出力用コンデンサ、２０…ハイサイド側スイッチング素子、２１…ロウサイド駆動回路、２２…ロウサイド側スイッチング素子、２３…電流制限回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子及びロウサイド側スイッチング素子をそれぞれ駆動するハイサイド駆動回路及びロウサイド駆動回路の電源として使用する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源の両端に直列に接続された２個のスイッチング素子を制御信号により交互にオン・オフさせて、２個のスイッチング素子の中点に接続された負荷に電力を供給するスイッチング回路が知られている。このスイッチング回路は、直流電源のハイサイド側に接続されたスイッチング素子を駆動するために専用の電源が必要になる。この電源を作成するために、ブートストラップ回路を用いた駆動回路を用いることが従来より知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、電源装置として１つのトランスの２次側から少なくとも２つの出力を取り出す１トランス多出力方式の電源装置がある。そして、１つの入力から２つの出力を取り出し、そのうちの１つの出力を前記ハイサイド側に接続されたスイッチング素子を駆動する駆動回路の電源及び前記ロウサイド側に接続されたスイッチング素子を駆動する駆動回路の電源に使用する構成の電源装置がある。この電源装置は、図４に示すように、電源トランス５１の２次側に２つの出力部５２ａ，５２ｂを有し、一方の出力部５２ａはレギュレータ回路５３の入力側に接続されている。レギュレータ回路５３は、出力側がハイサイド駆動回路５５の入力側及びブートストラップ回路５４に接続されている。出力部５２ａとレギュレータ回路５３との間には入力用コンデンサ５６が接続され、レギュレータ回路５３とブートストラップ回路５４との間には出力用コンデンサ５７が接続されている。
【０００４】
直流電源５８にはハイサイド側スイッチング素子５９とロウサイド側スイッチング素子６０とが直列に接続され、ハイサイド側スイッチング素子５９はハイサイド駆動回路５５により制御され、ロウサイド側スイッチング素子６０はロウサイド駆動回路６１によって制御される。ブートストラップ回路５４は、ダイオード６２及びブートストラップコンデンサ６３を備えており、ブートストラップコンデンサ６３の一方の端子はダイオード６２のカソードに接続され、他方の端子はハイサイド側スイッチング素子５９とロウサイド側スイッチング素子６０との中点に接続されている。そして、ロウサイド駆動回路６１は、レギュレータ回路５３の出力電圧を電源として動作され、図示しない制御回路からの信号ＶＬＩＮに基づいてロウサイド側スイッチング素子６０をオン・オフさせる。ハイサイド駆動回路５５は、図示しない制御回路からの信号ＶＨＩＮに基づいてハイサイド側スイッチング素子５９をロウサイド側スイッチング素子６０とは相補的にオン・オフさせる。
【０００５】
前記電源装置では、ブートストラップコンデンサ６３をハイサイド側スイッチング素子５９の駆動電源として利用する。そのため、ブートストラップコンデンサ６３の電圧ＶＢＣは、ハイサイド側スイッチング素子５９でのエネルギー消費によって、時間と共に低下する。そこで、通常の動作においてはロウサイド側スイッチング素子６０がスイッチング動作をすることで、常にブートストラップコンデンサ６３の充電動作が行われている。この時の充電は、負荷変動が小さいため、出力用コンデンサ５７（制御電圧安定化コンデンサ）が存在することで、制御電圧の変動を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００７−６２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、初期状態では、ブートストラップコンデンサ６３の電圧（電位）が０Ｖであるため、ハイサイド側スイッチング素子５９及びロウサイド側スイッチング素子６０を相補的にオン・オフさせる通常の制御に先だってブートストラップコンデンサ６３の充電を行う必要がある。図５に初期状態からブートストラップコンデンサ６３の充電を開始した場合の、ブートストラップコンデンサ６３の電圧ＶＢＣ、制御電圧、出力部５２ａの出力電圧（トランス出力Ａ）及び出力部５２ｂの出力電圧（トランス出力Ｂ）等の変化を示す。この時は、通常時の動作と異なり、ブートストラップコンデンサ６３の初期電位が０Ｖのため、急激な負荷変動による影響で制御電圧、即ちブートストラップ回路５４への入力電圧が大きく変動するという問題がある。そして、この制御電圧の変動によって、電源トランス５１の出力用コンデンサとして機能する入力用コンデンサ５６の電圧までもが変動を起こし、制御系が不安定になる。その結果、電源トランス５１の他の出力部５２ｂの出力電圧までもが変動してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記出力部の１つから出力される電圧でブートストラップ回路のコンデンサを充電して該コンデンサをハイサイド側スイッチング素子を駆動する電源として使用する電源装置において、電源トランスの出力を不安定にさせずにブートストラップコンデンサの初期充電を行うことができる電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子及びロウサイド側スイッチング素子をそれぞれ駆動するハイサイド駆動回路及びロウサイド駆動回路の電源として使用する電源装置である。そして、前記ハイサイド側スイッチング素子を駆動するハイサイド駆動回路に接続されたブートストラップ回路と、前記ハイサイド駆動回路と前記第１の出力部との間に接続され、前記ブートストラップ回路に制御電圧を出力するレギュレータ回路とを備えている。また、前記ブートストラップ回路のブートストラップコンデンサを初期充電する際に、前記制御電圧の変動により前記電源トランスの出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路を備えている。
【０００９】
この発明では、ブートストラップコンデンサの電圧が初期状態からロウサイド側スイッチング素子がオン状態に保持されてブートストラップコンデンサの充電が行われる場合、電流制限回路の存在によりブートストラップ回路に流れる突入電流が、電流制限回路が無い場合に比べて小さくなる。そして、制御電圧の変動が小さくなるため電源トランスの出力電圧の変動が抑えられる。したがって、電源トランスの第１の出力部以外の出力部の出力によって駆動される電子機器、例えば、ＣＰＵの駆動に支障を来すことが防止される。初期充電完了後に２つのスイッチング素子の通常のスイッチングが開始され、２つのスイッチング素子の中点から負荷に直流電源の電力が供給される。電流制限回路を設けることにより初期充電時間が長くなるが、通常のスイッチングにおけるブートストラップコンデンサの充電に対しては問題ない。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブートストラップ回路は、ブートストラップ用ダイオード及び該ブートストラップ用ダイオードのカソードに接続されたブートストラップコンデンサで構成されている。前記ブートストラップ用ダイオードは、アノードが前記レギュレータ回路の出力側に抵抗を介して接続され、カソードと前記ブートストラップコンデンサとの接合点が前記ハイサイド駆動回路に接続されている。前記第１の出力部と前記レギュレータ回路の入力側との間には入力用コンデンサが接続され、前記レギュレータ回路の出力側と前記抵抗との間に出力用コンデンサが接続されている。
【００１１】
この発明では、入力用コンデンサが存在することにより電源トランスの出力が多少変動してもレギュレータ回路に安定した電圧が供給され、出力用コンデンサが存在するためブートストラップ回路に供給される制御電圧がより安定化する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記出力部の１つから出力される電圧でブートストラップ回路のコンデンサを充電して該コンデンサをハイサイド側スイッチング素子を駆動する電源として使用する電源装置において、電源トランスの出力を不安定にさせずにブートストラップコンデンサの初期充電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を１つのトランスの２次側から２つの出力を取り出す電源トランスを備え、電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続された２つのスイッチング素子を駆動する駆動回路の電源として使用する電源装置に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、電源トランス１０は、１次巻線１１ａ及び２次巻線１１ｂを有し、２次巻線１１ｂは中間タップ１１ｃを有する。２次巻線１１ｂの一端が第１の出力部１２ａを構成し、中間タップ１１ｃが第２の出力部１２ｂを構成する。即ち、電源装置は、電源トランス１０の２次側（２次巻線１１ｂ）に２つの出力部１２ａ，１２ｂを有する。
【００１５】
１次巻線１１ａは図示しないスイッチング素子のスイッチング動作により、間欠的に電圧が供給（印加）され、２次巻線１１ｂの第１の出力部１２ａ及び第２の出力部１２ｂに電圧が出力される。２次巻線１１ｂの中間タップ１１ｃを挟んだ両側部分の巻数は、１次巻線１１ａとの巻数比が、第１の出力部１２ａ及び第２の出力部１２ｂからの出力電圧が各出力部１２ａ，１２ｂに要求される所定出力電圧となるように設定されている。
【００１６】
第１の出力部１２ａはダイオードＤ１を介してレギュレータ回路１３の入力側に接続されている。レギュレータ回路１３の出力側は、抵抗Ｒを介してブートストラップ回路１４に接続されている。また、レギュレータ回路１３の出力側は、ハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の入力側に接続されている。
【００１７】
ブートストラップ回路１４は、ブートストラップ用ダイオード１６及び該ブートストラップ用ダイオード１６のカソードに接続されたブートストラップコンデンサ１７で構成されている。ブートストラップ用ダイオード１６は、アノードがレギュレータ回路１３の出力側に抵抗Ｒを介して接続され、カソードとブートストラップコンデンサ１７の一方の端子との接合点がハイサイド駆動回路１５に接続されている。ブートストラップコンデンサ１７の他方の端子は、直流電源Ｖｃｃに直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の接合点と、ハイサイド駆動回路１５とに接続されている。
【００１８】
第２の出力部１２ｂはダイオードＤ２を介して出力端子に接続されている。ダイオードＤ２のカソードと出力端子との間にはコンデンサＣの一方の端子が接続され、コンデンサＣの他方の端子は接地されている。
【００１９】
ハイサイド駆動回路１５の出力端子は、直流電源Ｖｃｃに直列に接続された２つのスイッチング素子２０，２２のうちのハイサイド側スイッチング素子２０の制御用端子に接続され、ロウサイド駆動回路２１の出力端子は、ロウサイド側スイッチング素子２２の制御用端子に接続されている。両スイッチング素子２０，２２として絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）が使用されている。ハイサイド側スイッチング素子２０のコレクタが直流電源Ｖｃｃに接続され、ハイサイド側スイッチング素子２０のエミッタとロウサイド側スイッチング素子２２のコレクタとが接続され、ロウサイド側スイッチング素子２２のコレクタが接地されている。
【００２０】
ハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１は、レギュレータ回路１３の出力電圧を電源として動作される。ロウサイド駆動回路２１は、図示しない制御装置からの信号ＶＬＩＮに基づいてロウサイド側スイッチング素子２２をオン・オフさせる。ハイサイド駆動回路１５は、図示しない制御装置からの信号ＶＨＩＮに基づいてハイサイド側スイッチング素子２０をロウサイド側スイッチング素子２２とは相補的にオン・オフさせる。
【００２１】
図２に示すように、レギュレータ回路１３は、バイポーラトランジスタからなるスイッチングトランジスタＱを備え、コレクタが入力端子１３ａに接続され、エミッタが電流制限回路２３を介して出力端子１３ｂに接続されている。この実施形態では電流制限回路２３として抵抗が使用されている。スイッチングトランジスタＱのベースにはシャントレギュレータ２４のカソードが接続され、シャントレギュレータ２４のアノードは接地されている。スイッチングトランジスタＱのコレクタとベースは抵抗Ｒ１を介して接続されている。電流制限回路２３の出力側には分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３が接続され、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３による分圧電圧がシャントレギュレータ２４のリファレンスに印加されるようになっている。シャントレギュレータ２４の動作を安定化させるため、シャントレギュレータ２４のカソードとリファレンスとの間にコンデンサ２５が接続されている。
【００２２】
電流制限回路２３を構成する抵抗の抵抗値は、ブートストラップ回路１４のブートストラップコンデンサ１７を電圧０Ｖの状態から充電する際に、制御電圧の変動により電源トランス１０の出力電圧が変動する状態となるのを抑制する値に設定されている。
【００２３】
次に前記のように構成された電源装置の作用について説明する。
この電源装置は、例えば、車両に搭載され、第１の出力部１２ａは電動機の駆動を制御するインバータ装置の制御回路の電源として使用され、第２の出力部１２ｂはその制御回路を制御する制御装置（ＣＰＵ）の電源として使用される。したがって、電動機に３相交流モータが使用される場合は、図１（ｂ）に示すように、直流電源Ｖｃｃに対して３組のハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の直列回路が並列に接続される。そして、各組のハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の中点が、３相交流モータ２６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子にそれぞれ接続される。また、３つのハイサイド側スイッチング素子２０はそれぞれ別のハイサイド駆動回路１５によって制御され、３つのロウサイド側スイッチング素子２２は１つのロウサイド駆動回路２１によって制御される。なお、図１（ｂ）では、１つのハイサイド側スイッチング素子２０に対応するハイサイド駆動回路１５のみ図示されている。
【００２４】
各ハイサイド駆動回路１５はレギュレータ回路１３の出力電圧に基づく制御電圧を電源として動作し、ハイサイド側スイッチング素子２０をオン・オフ制御する。ロウサイド駆動回路２１はレギュレータ回路１３の出力電圧に基づく制御電圧を電源として動作し、ロウサイド側スイッチング素子２２をオン・オフ制御する。そして、３相交流モータ２６の運転時には、各組のハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２がそれぞれ所定周期で相補的にオン・オフ制御されることにより、３相交流モータ２６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に電流が供給されて３相交流モータ２６が駆動される。
【００２５】
レギュレータ回路１３は、入力端子１３ａに第１の出力部１２ａから電圧が印加されている状態で、シャントレギュレータ２４のカソードとアノード間が導通されていない状態においてスイッチングトランジスタＱがオンになって出力端子１３ｂから電圧が出力される。シャントレギュレータ２４は、出力端子１３ｂからの出力電圧が過大になると、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３による分圧電圧が内部基準電圧より高くなり、カソードとアノード間が導通されてスイッチングトランジスタＱがオフになる。したがって、レギュレータ回路１３は、通常はスイッチングトランジスタＱがオン状態に保持される。そして、スイッチングトランジスタＱのエミッタと出力端子１３ｂとの間に存在する電流制限回路２３により、電流制限回路２３が無い場合に比べて制限された状態で入力端子１３ａから電圧が入力される。
【００２６】
ブートストラップコンデンサ１７はハイサイド側スイッチング素子２０の駆動時にエネルギーが消費されて電圧ＶＢＣが低下する。一方、ロウサイド側スイッチング素子２２がオンの状態ではブートストラップコンデンサ１７の充電が行われる。３相交流モータ２６の運転時におけるロウサイド側スイッチング素子２２のオン・オフ周期は短いため、充電はブートストラップコンデンサ１７の電圧ＶＢＣが低くない状態で行われ、負荷変動が小さいため、出力用コンデンサ１９（制御電圧安定化コンデンサ）が存在することで、制御電圧の変動は抑えられる。
【００２７】
一方、初期状態では、ブートストラップコンデンサ１７の電圧ＶＢＣが０Ｖもしくは０Ｖに近い状態であるため、ハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２を相補的にオン・オフさせる通常の制御に先だってブートストラップコンデンサ１７の充電が行われる。図３に初期状態からブートストラップコンデンサ１７の充電を開始した場合の、ブートストラップコンデンサ１７の電圧ＶＢＣ、充電電流、制御電圧、第１の出力部１２ａの出力電圧（トランス出力Ａ）及び第２の出力部１２ｂの出力電圧（トランス出力Ｂ）等の変化を示す。なお、電流制限回路２３が存在しない場合の対応する電圧変化等を２点鎖線で示している。
【００２８】
初期状態では、ブートストラップコンデンサ１７の初期電位が０Ｖもしくは０Ｖに近い状態のため、充電の際に通常時の動作と異なり、レギュレータ回路１３に電流制限回路２３が存在しない場合は、急激な負荷変動による影響で制御電圧、即ちブートストラップ回路１４への入力電圧が大きく変動する。そして、この制御電圧の変動によって、電源トランス１０の出力用コンデンサ１９の電圧までもが変動を起こし、制御系が不安定になる。その結果、図３に２点鎖線で示すように、電源トランス１０の第２の出力部１２ｂの出力電圧までもが変動してしまう。
【００２９】
しかし、電流制限回路２３が存在する場合は、ブートストラップ回路１４に流れる突入電流が、電流制限回路２３が無い場合に比べて小さくなる。そして、制御電圧の変動が小さくなるため、電源トランス１０の出力電圧の変動が抑えられる。したがって、電源トランス１０の第１の出力部１２ａ以外の出力部（第２の出力部１２ｂ）の出力によって駆動される電子機器、例えば、ＣＰＵの駆動に支障を来すことが防止される。初期充電完了後にハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２の通常のスイッチングが開始され、両スイッチング素子２０，２２の中点から３相交流モータ２６に直流電源Ｖｃｃの電力が供給される。電流制限回路２３を設けることにより初期充電時間が長くなるが、通常のスイッチングにおけるブートストラップコンデンサ１７の充電に対しては問題ない。
【００３０】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ハイサイド側スイッチング素子２０を駆動するハイサイド駆動回路１５に接続されたブートストラップ回路１４と、ブートストラップ回路１４と第１の出力部１２ａとの間に接続され、ブートストラップ回路１４に制御電圧を出力するレギュレータ回路１３とを備えている。そして、ブートストラップ回路１４のブートストラップコンデンサ１７を電圧０Ｖもしくは０Ｖに近い状態から充電する際に、制御電圧の変動により電源トランス１０の出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路２３を備えている。したがって、ブートストラップコンデンサ１７の初期充電時に、電源トランス１０の第１の出力部１２ａ以外の出力部、即ち第２の出力部１２ｂの出力によって駆動される電子機器、例えば、ＣＰＵの駆動に支障を来すことが防止される。また、充電電流を制限できるため、レギュレータ回路１３とブートストラップ回路１４との間に接続される抵抗Ｒに定格の小さい抵抗を使用することが可能となる。
【００３１】
（２）ブートストラップ回路１４は、ブートストラップ用ダイオード１６及びブートストラップ用ダイオード１６のカソードに接続されたブートストラップコンデンサ１７で構成されている。そして、ブートストラップ用ダイオード１６は、アノードがレギュレータ回路１３の出力側に抵抗Ｒを介して接続され、カソードとブートストラップコンデンサ１７との接合点がハイサイド駆動回路１５に接続されている。また、第１の出力部１２ａとレギュレータ回路１３の入力側との間には入力用コンデンサ１８が接続され、レギュレータ回路１３の出力側と抵抗Ｒとの間に出力用コンデンサ１９が接続されている。したがって、入力用コンデンサ１８が存在することにより電源トランス１０の出力が多少変動してもレギュレータ回路１３に安定した電圧が供給され、出力用コンデンサ１９が存在するためブートストラップ回路１４に供給される制御電圧がより安定化する。
【００３２】
（３）レギュレータ回路１３の出力端子１３ｂに接続された抵抗で電流制限回路２３が構成されている。即ち、電流制限回路２３はレギュレータ回路１３に組み込まれている。したがって、電流制限回路２３を設けてもその構成が簡単になる。
【００３３】
（４）電源装置は、車両に搭載される電源装置として使用される。近年、車両においては種々の電気機器が搭載され、その電源電圧も複数種ある。例えば、走行輪を走行モータで駆動する車両においては、走行モータ用の電源電圧は、例えば、数百Ｖ程度であり、補機（ヘッドライトやワイパ）の電源電圧は１２Ｖであり、制御装置のＣＰＵの電源電圧は数Ｖである。そのため、各電源電圧に対応した数のバッテリを搭載するのでは、搭載スペースの確保が難しいため、複数の出力部を有する電源トランス１０を備えた電源装置が好ましい。この実施形態はそのような要求に対応することができる。
【００３４】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 電源装置は、第１の出力部１２ａの出力が３組のスイッチング素子２０，２２を有する３相インバータのハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の電源として使用される物に限らない。例えば、２組のスイッチング素子２０，２２を有するインバータのハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の電源や、インバータに限らず１組のスイッチング素子２０，２２のハイサイド駆動回路１５及びロウサイド駆動回路２１の電源として使用してもよい。
【００３５】
○ 電源トランス１０は、複数の出力部を有する構成であればよく、２つの出力部を有する構成に限らず、３つ以上の出力部を有する構成、即ち、２次巻線１１ｂが出力部の数より１つ少ない数の中間タップ１１ｃを有する構成であってもよい。例えば、異なる駆動電圧のＣＰＵの電源として複数の出力部を設けてもよい。
【００３６】
○ ハイサイド側スイッチング素子２０及びロウサイド側スイッチング素子２２はＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＥＦＴやバイポーラトランジスタを使用してもよい。
○ レギュレータ回路１３とブートストラップ回路１４との間に存在する抵抗Ｒ、即ち、ブートストラップ用ダイオード１６のアノードに接続される抵抗Ｒを省略してもよい。
【００３７】
○ 電流制限回路２３は抵抗のみで構成される構成に限らず、例えば、抵抗とトランジスタとを組み合わせた構成としてもよい。
○ 電流制限回路２３はレギュレータ回路１３に内蔵されず、レギュレータ回路１３の出力側に外付けされた構成としてもよい。
【００３８】
○ ３相インバータのハイサイド駆動回路として各ハイサイド側スイッチング素子２０に対応してそれぞれハイサイド駆動回路１５を設ける代わりに、３つのハイサイド側スイッチング素子２０の制御用端子にそれぞれ接続される３個の出力端子を備え、３つのブートストラップ回路１４に接続された構成のハイサイド駆動回路１５としてもよい。
【００３９】
○ 電源装置は、車両に搭載される物に限らず、家庭用電気機器の電源装置に適用したり、工場で使用される電気機器の電源装置に適用したりしてもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
【００４０】
（１）請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記電流制限回路はレギュレータ回路に組み込まれている。
（２）請求項１、請求項２及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明の電源装置は車載用の電源装置である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）は一実施形態の電源装置の回路図、（ｂ）はインバータ装置の制御回路の電源とした場合の部分回路図。
【図２】レギュレータ回路の回路図。
【図３】ブートストラップコンデンサ初期充電時のブートストラップコンデンサ電圧、充電電流、制御電圧等の経時変化を示すグラフ。
【図４】従来技術の電源装置の回路図。
【図５】従来技術のブートストラップコンデンサ初期充電時のブートストラップコンデンサ電圧、充電電流、制御電圧等の経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
Ｒ…抵抗、Ｖｃｃ…直流電源、１０…電源トランス、１２ａ，１２ｂ…出力部、１２ａ…第１の出力部、１３…レギュレータ回路、１４…ブートストラップ回路、１５…ハイサイド駆動回路、１６…ブートストラップ用ダイオード、１７…ブートストラップコンデンサ、１８…入力用コンデンサ、１９…出力用コンデンサ、２０…ハイサイド側スイッチング素子、２１…ロウサイド駆動回路、２２…ロウサイド側スイッチング素子、２３…電流制限回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子及びロウサイド側スイッチング素子をそれぞれ駆動するハイサイド駆動回路及びロウサイド駆動回路の電源として使用する電源装置であって、
前記ハイサイド側スイッチング素子を駆動するハイサイド駆動回路に接続されたブートストラップ回路と、
前記ハイサイド駆動回路と前記第１の出力部との間に接続され、前記ブートストラップ回路に制御電圧を出力するレギュレータ回路と、
前記ブートストラップ回路のブートストラップコンデンサを初期充電する際に、前記制御電圧の変動により前記電源トランスの出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路と
を備えていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記ブートストラップ回路は、ブートストラップ用ダイオード及び該ブートストラップ用ダイオードのカソードに接続されたブートストラップコンデンサで構成され、前記ブートストラップ用ダイオードは、アノードが前記レギュレータ回路の出力側に抵抗を介して接続され、カソードと前記ブートストラップコンデンサとの接合点が前記ハイサイド駆動回路に接続され、前記第１の出力部と前記レギュレータ回路の入力側との間には入力用コンデンサが接続され、前記レギュレータ回路の出力側と前記抵抗との間に出力用コンデンサが接続されている請求項１に記載の電源装置。
【請求項１】
複数の出力部を有する電源トランスを備え、前記電源トランスの第１の出力部からの出力電圧を、直流電源に直列に接続されたハイサイド側スイッチング素子及びロウサイド側スイッチング素子をそれぞれ駆動するハイサイド駆動回路及びロウサイド駆動回路の電源として使用する電源装置であって、
前記ハイサイド側スイッチング素子を駆動するハイサイド駆動回路に接続されたブートストラップ回路と、
前記ハイサイド駆動回路と前記第１の出力部との間に接続され、前記ブートストラップ回路に制御電圧を出力するレギュレータ回路と、
前記ブートストラップ回路のブートストラップコンデンサを初期充電する際に、前記制御電圧の変動により前記電源トランスの出力電圧が変動するのを抑制する電流制限回路と
を備えていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記ブートストラップ回路は、ブートストラップ用ダイオード及び該ブートストラップ用ダイオードのカソードに接続されたブートストラップコンデンサで構成され、前記ブートストラップ用ダイオードは、アノードが前記レギュレータ回路の出力側に抵抗を介して接続され、カソードと前記ブートストラップコンデンサとの接合点が前記ハイサイド駆動回路に接続され、前記第１の出力部と前記レギュレータ回路の入力側との間には入力用コンデンサが接続され、前記レギュレータ回路の出力側と前記抵抗との間に出力用コンデンサが接続されている請求項１に記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−５７３３３（Ｐ２０１０−５７３３３Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２２３３１（Ｐ２００８−２２２３３１）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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