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JP7600657B2 - Electronic circuits, power conversion devices - Google Patents
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JP7600657B2 - Electronic circuits, power conversion devices - Google Patents

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Description

本発明は、電子回路及び電力変換装置に関する。 The present invention relates to an electronic circuit and a power conversion device.

電力変換回路において、スイッチング素子の寄生容量を介して漏洩電流が流れると、入力端子に雑音端子電圧が発生することがある(例えば、特許文献1)。 In a power conversion circuit, when leakage current flows through the parasitic capacitance of a switching element, a noise terminal voltage may be generated at the input terminal (for example, Patent Document 1).

特開2009-77533号公報JP 2009-77533 A

ところで、特許文献1では、漏洩電流を打ち消すべく、補助電流を発生させるためのコイルが用いられているため、一般に電力変換回路の製造コストが高くなる。 However, in Patent Document 1, a coil is used to generate an auxiliary current to cancel out the leakage current, which generally increases the manufacturing costs of the power conversion circuit.

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、安価な構成で漏洩電流を打ち消すことができる電子回路を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems in the conventional technology, and its purpose is to provide an electronic circuit that can cancel leakage current with an inexpensive configuration.

前述した課題を解決する本発明の電子回路は、電源側の第1ラインと、接地側の第2ラインと、の間に設けられたスイッチング素子の電源側のノードに接続される第1コンデンサと、前記第1コンデンサにカソードが接続される第1ダイオードと、前記ノードに接続される第2コンデンサと、前記第2コンデンサにカソードが接続される第2ダイオードと、前記スイッチング素子がオフする際の前記第1コンデンサの電流に基づいて、接地された第3コンデンサを放電する第1カレントミラー回路と、前記スイッチング素子がオンする際の前記第2コンデンサの電流に基づいて、前記第3コンデンサを充電する第2カレントミラー回路と、を備える。 The electronic circuit of the present invention, which solves the above-mentioned problems, includes a first capacitor connected to a node on the power supply side of a switching element provided between a first line on the power supply side and a second line on the ground side, a first diode with a cathode connected to the first capacitor, a second capacitor connected to the node, a second diode with a cathode connected to the second capacitor, a first current mirror circuit that discharges a grounded third capacitor based on the current of the first capacitor when the switching element is turned off, and a second current mirror circuit that charges the third capacitor based on the current of the second capacitor when the switching element is turned on.

安価な構成で漏洩電流を打ち消すことができる電子回路を提供することができる。 It is possible to provide an electronic circuit that can cancel leakage current with an inexpensive configuration.

電力変換回路10の一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a power conversion circuit 10. FIG. 電力変換回路10の構成の一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power conversion circuit 10. FIG. 電力変換回路10に流れる電流経路の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a current path flowing in a power conversion circuit 10. FIG. 電力変換回路10に流れる電流経路の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a current path flowing in a power conversion circuit 10. FIG. 電力変換回路10の主要な波形を示す図である。2 is a diagram showing main waveforms of the power conversion circuit 10. FIG. 電力変換装置200の構造の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the structure of a power conversion device 200. 電力変換回路15の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a power conversion circuit 15.

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 The present specification and accompanying drawings make clear at least the following:

=====本実施形態=====
<<<電力変換回路10の概要>>>
図1は、本発明の一実施形態である電力変換回路10の構成を示す図である。電力変換回路10は、例えば、入力電圧Vinから、三相(U,V,W)の交流電圧のうち、U相の交流電圧を生成する回路である。電力変換回路10は、ラインL1,L2、コンデンサCd,Ce,Cc、NMOSトランジスタ30,31、及び充放電回路32を含んで構成される。
== ...
<<<Outline of power conversion circuit 10>>>
1 is a diagram showing the configuration of a power conversion circuit 10 according to an embodiment of the present invention. The power conversion circuit 10 is a circuit that generates a U-phase AC voltage out of three-phase (U, V, W) AC voltages from an input voltage Vin, for example. The power conversion circuit 10 includes lines L1, L2, capacitors Cd, Ce, Cc, NMOS transistors 30, 31, and a charge/discharge circuit 32.

電源側(P端子側)のラインL1と、接地側(N端子側)のラインL2との間に設けられたコンデンサCdは、整流回路(不図示)により整流された電圧を平滑化するための素子である。なお、本実施形態では、コンデンサCdに印加される電圧を、入力電圧Vinとする。コンデンサCeは、電力変換回路10を接地するための素子である。なお、ラインL1は、「第1ライン」に相当し、ラインL2は、「第2ライン」に相当する。 Capacitor Cd, which is provided between line L1 on the power supply side (P terminal side) and line L2 on the ground side (N terminal side), is an element for smoothing the voltage rectified by a rectifier circuit (not shown). In this embodiment, the voltage applied to capacitor Cd is the input voltage Vin. Capacitor Ce is an element for grounding the power conversion circuit 10. Line L1 corresponds to the "first line" and line L2 corresponds to the "second line."

NMOSトランジスタ30は、ハイサイド側のスイッチング素子であり、NMOSトランジスタ31は、ローサイド側のスイッチング素子である。本実施形態では、ラインL1と、ラインL2との間に設けられたNMOSトランジスタ30,31が、駆動回路(不図示)により相補的にオンオフされることにより、U相の交流電圧が生成される。なお、本実施形態では、NMOSトランジスタ30のソース電極と、NMOSトランジスタ31のドレイン電極と、U端子(後述)と、が接続されたノードを、ノードN0とする。また、ノードN0は、「電源側のノード」に相当する。 NMOS transistor 30 is a high-side switching element, and NMOS transistor 31 is a low-side switching element. In this embodiment, NMOS transistors 30, 31 provided between line L1 and line L2 are complementarily turned on and off by a drive circuit (not shown), generating a U-phase AC voltage. In this embodiment, the node to which the source electrode of NMOS transistor 30, the drain electrode of NMOS transistor 31, and the U terminal (described later) are connected is referred to as node N0. Node N0 corresponds to the "power supply side node."

ところで、NMOSトランジスタ30,31は、電力変換に用いられるパワートランジスタである。このため、例えば、NMOSトランジスタ31のドレイン電極と、接地との間には、寄生容量Csが発生する。そして、NMOSトランジスタ30,31がスイッチングされ、ノードN0の電圧が変化すると、寄生容量Csを介してコンデンサCeに漏洩電流ILが流れることになる。 The NMOS transistors 30 and 31 are power transistors used for power conversion. For this reason, for example, a parasitic capacitance Cs occurs between the drain electrode of the NMOS transistor 31 and the ground. When the NMOS transistors 30 and 31 are switched and the voltage of the node N0 changes, a leakage current IL flows through the capacitor Ce via the parasitic capacitance Cs.

具体的には、NMOSトランジスタ30がオンし、NMOSトランジスタ31がオフすると、ノードN0の電圧は、入力電圧Vinのレベル(例えば、数百Vであり、以降Hレベルとする。)まで上昇する。この結果、寄生容量Csから、コンデンサCeに、一点鎖線で示す漏洩電流ILが流れる。一方、NMOSトランジスタ30がオフし、NMOSトランジスタ31がオンすると、ノードN0の電圧は、接地レベル(例えば、0Vであり、以降Lレベルとする。)まで低下する。この結果、コンデンサCeから、寄生容量Csに点線で示す漏洩電流ILが流れる。したがって、NMOSトランジスタ30,31がオン、オフすると、コンデンサCeには、漏洩電流ILに応じた雑音端子電圧が発生することになる。 Specifically, when NMOS transistor 30 is turned on and NMOS transistor 31 is turned off, the voltage of node N0 rises to the level of the input voltage Vin (e.g., several hundred V, hereafter referred to as H level). As a result, leakage current IL shown by the dashed line flows from parasitic capacitance Cs to capacitor Ce. On the other hand, when NMOS transistor 30 is turned off and NMOS transistor 31 is turned on, the voltage of node N0 drops to the ground level (e.g., 0 V, hereafter referred to as L level). As a result, leakage current IL shown by the dotted line flows from capacitor Ce to parasitic capacitance Cs. Therefore, when NMOS transistors 30 and 31 are turned on and off, a noise terminal voltage corresponding to the leakage current IL is generated in capacitor Ce.

そして、コンデンサCeに発生する雑音端子電圧は、例えば接地側のラインL2を介して接続される他の回路や電子機器に悪影響を与えることがある。したがって、コンデンサCeに発生する雑音端子電圧を抑制することが好ましい。本実施形態では、このような雑音端子電圧を抑制すべく、漏洩電流ILをキャンセルするための補償電流を生成するコンデンサCc及び充放電回路32が設けられている。なお、電力変換回路10においては、実際には漏洩電流ILはキャンセルされるが、図1では、理解を容易にするために、便宜上漏洩電流ILを描いている。 The noise terminal voltage generated in the capacitor Ce may adversely affect other circuits or electronic devices connected via, for example, the ground line L2. Therefore, it is preferable to suppress the noise terminal voltage generated in the capacitor Ce. In this embodiment, in order to suppress such noise terminal voltage, a capacitor Cc and a charge/discharge circuit 32 are provided that generate a compensation current to cancel the leakage current IL. Note that, in the power conversion circuit 10, the leakage current IL is actually canceled, but in FIG. 1, the leakage current IL is depicted for the sake of convenience in order to make it easier to understand.

<<コンデンサCc及び充放電回路32の詳細>>
ここで、図2を参照しつつ、コンデンサCc及び充放電回路32の詳細について説明する。コンデンサCcは、補償電流を流すための素子であり、一端が接地されている。充放電回路32は、漏洩電流ILとは逆向きに流れる補償電流を、コンデンサCcを介して流すための回路である。充放電回路32は、電源回路40、放電回路41、及び充電回路42を含んで構成される。なお、本実施形態において、コンデンサCcを含む充放電回路32は、「電子回路」に相当する。
<<Details of Capacitor Cc and Charge/Discharge Circuit 32>>
Here, the capacitor Cc and the charge/discharge circuit 32 will be described in detail with reference to Fig. 2. The capacitor Cc is an element for passing a compensation current, and one end is grounded. The charge/discharge circuit 32 is a circuit for passing a compensation current, which flows in the opposite direction to the leakage current IL, through the capacitor Cc. The charge/discharge circuit 32 includes a power supply circuit 40, a discharge circuit 41, and a charge circuit 42. In this embodiment, the charge/discharge circuit 32 including the capacitor Cc corresponds to an "electronic circuit."

<<電源回路40>>
電源回路40は、ノードN0からの電圧に基づいて、充電回路42が動作するための電源電圧Vddを生成する回路である。電源回路40は、コンデンサ50,52、ダイオード51,53、及びツェナーダイオード54を含んで構成される。ノードN0と、接地側のラインL2との間には、コンデンサ50、ダイオード51、及びコンデンサ52が直列に接続されている。また、ダイオード51のアノードは、コンデンサ50に接続され、カソードは、コンデンサ52に接続されている。なお、詳細は後述するが、本実施形態のコンデンサ52には、充電回路42を動作させることができるよう、充電回路42の充放電電荷に対し、電圧変動を十分に抑制できる容量を有するものとする。
<<Power supply circuit 40>>
The power supply circuit 40 is a circuit that generates a power supply voltage Vdd for operating the charging circuit 42 based on the voltage from the node N0. The power supply circuit 40 includes capacitors 50 and 52, diodes 51 and 53, and a Zener diode. A capacitor 50, a diode 51, and a capacitor 52 are connected in series between the node N0 and the ground line L2. The anode of the diode 51 is connected to the capacitor 50. The cathode is connected to a capacitor 52. The capacitor 52 in this embodiment is connected to a terminal connected to a terminal for storing charge and discharge of the charging circuit 42 so that the charging circuit 42 can be operated, as will be described in detail later. The capacity of the inverter must be such that it can sufficiently suppress voltage fluctuations.

このため、ノードN0がLレベルからHレベルになると、コンデンサ50、及びダイオード51を介してコンデンサ52が充電される。また、コンデンサ50と、ラインL2との間には、ダイオード53が接続されている。具体的には、ダイオード53のカソードは、コンデンサ50に接続され、アノードは、ラインL2に接続されている。したがって、ノードN0がHレベルからLレベルになると、コンデンサ50は、ダイオード53を介してノードN0へと放電されることになる。 Therefore, when node N0 changes from L level to H level, capacitor 52 is charged via capacitor 50 and diode 51. In addition, diode 53 is connected between capacitor 50 and line L2. Specifically, the cathode of diode 53 is connected to capacitor 50, and the anode is connected to line L2. Therefore, when node N0 changes from H level to L level, capacitor 50 is discharged to node N0 via diode 53.

ここで、上述のようにコンデンサ52には、カソードが接続されたダイオード51が接続されている。したがって、ノードN0がHレベルからLレベルになった場合であっても、コンデンサ52に充電された電荷を放電されることはない。つまり、コンデンサ52は、スイッチング周期毎にノードN0から充電されるため、コンデンサ52には、充電回路42を安定に動作させることができる電源電圧Vddが生じることになる。 As described above, the diode 51, the cathode of which is connected, is connected to the capacitor 52. Therefore, even if the node N0 changes from the H level to the L level, the charge stored in the capacitor 52 is not discharged. In other words, the capacitor 52 is charged from the node N0 every switching period, so that the power supply voltage Vdd that can stably operate the charging circuit 42 is generated in the capacitor 52.

なお、コンデンサ52と、接地側のラインL2との間には、カソードがコンデンサ52に接続され、アノードがラインL2に接続されたツェナーダイオード54が接続されている。したがって、ツェナーダイオード54は、電源電圧Vddが所定電圧より高くならないよう、電源電圧Vddをクランプする素子として動作する。なお、本実施形態における「所定電圧」は、ツェナーダイオード54のツェナー電圧(例えば、10V)である。このため、電源回路40は、例えば10Vの電源電圧Vddを充電回路42に供給することになる。 A Zener diode 54 is connected between the capacitor 52 and the ground line L2, with the cathode connected to the capacitor 52 and the anode connected to the line L2. The Zener diode 54 therefore acts as an element that clamps the power supply voltage Vdd so that the power supply voltage Vdd does not become higher than a predetermined voltage. The "predetermined voltage" in this embodiment is the Zener voltage of the Zener diode 54 (e.g., 10V). Therefore, the power supply circuit 40 supplies a power supply voltage Vdd of, for example, 10V to the charging circuit 42.

なお、本実施形態では、電源電圧Vddが印加される配線を、「ラインL3」とし、ラインL3は、「第3ライン」に相当する。また、コンデンサ52は、「第4コンデンサ」に相当し、コンデンサ50は、「第5コンデンサ」に相当する。さらに、ダイオード51は、「第3ダイオード」に相当し、ダイオード53は、「第4ダイオード」に相当し、ツェナーダイオード54は、「クランプ素子」に相当する。 In this embodiment, the wiring to which the power supply voltage Vdd is applied is referred to as "line L3", and line L3 corresponds to the "third line". Capacitor 52 corresponds to the "fourth capacitor", and capacitor 50 corresponds to the "fifth capacitor". Diode 51 corresponds to the "third diode", diode 53 corresponds to the "fourth diode", and Zener diode 54 corresponds to the "clamp element".

<<放電回路41>>
放電回路41は、寄生容量Csが充電される際に、漏洩電流ILがコンデンサCeに流れないよう、コンデンサCcを放電する回路である。放電回路41は、コンデンサ60,ダイオード61,及びNPNトランジスタ62,63を含んで構成される。
<<Discharge circuit 41>>
The discharge circuit 41 is a circuit that discharges the capacitor Cc so that a leakage current IL does not flow to the capacitor Ce when the parasitic capacitance Cs is charged. The discharge circuit 41 includes a capacitor 60, a diode 61, and an NPN transistor 62. , 63.

コンデンサ60は、寄生容量Csと同様に、ノードN0の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ60の一端は、ノードN0に接続され、他端は、ダイオード61と、ダイオード接続されたNPNトランジスタ62と、に接続されている。このため、ノードN0がHレベルになると、コンデンサ60を介してダイオード接続されたNPNトランジスタ62に、寄生容量Csと同様の電流が流れることになる。 Capacitor 60, like parasitic capacitance Cs, is an element that passes a current according to changes in the voltage level of node N0. One end of capacitor 60 is connected to node N0, and the other end is connected to diode 61 and diode-connected NPN transistor 62. Therefore, when node N0 becomes H level, a current similar to that of parasitic capacitance Cs flows through diode-connected NPN transistor 62 via capacitor 60.

図3は、ノードN0がHレベルに変化した際に、電力変換回路10に流れる電流の経路の一例を説明するための図である。また、図4は、電力変換回路10の主要は波形の一例を示す図である。まず、図4の時刻t1に、NMOSトランジスタ30がオンし、NMOSトランジスタ31がオフすると、ノードN0はHレベルとなる。この結果、図3に示すように、寄生容量Csから接地へと一点鎖線に示す電流が流れるとともに、コンデンサ60を介し、NPNトランジスタ62へと、二点鎖線で示す電流が流れる。 Figure 3 is a diagram for explaining an example of the path of the current flowing through the power conversion circuit 10 when node N0 changes to H level. Also, Figure 4 is a diagram showing an example of the main waveforms of the power conversion circuit 10. First, at time t1 in Figure 4, when NMOS transistor 30 turns on and NMOS transistor 31 turns off, node N0 becomes H level. As a result, as shown in Figure 3, a current shown by a dashed line flows from parasitic capacitance Cs to ground, and a current shown by a dashed line flows through capacitor 60 to NPN transistor 62.

ここで、NPNトランジスタ62と、NPNトランジスタ63とはカレントミラー回路を構成する。したがって、NPNトランジスタ63は、NPNトランジスタ62に流れる電流に基づいて、コンデンサCcを放電する。具体的には、NPNトランジスタ63は、NPNトランジスタ62に流れる電流に応じた補償電流Ic(実線)を生成し、コンデンサCcからの電荷を吸い込む。この結果、寄生容量Csから接地へと流れる漏洩電流IL(一点鎖線)は、補償電流Ic(ここでは、放電電流)として、コンデンサCcを介して、NPNトランジスタ63に吸い込まれることになる。 Here, NPN transistor 62 and NPN transistor 63 form a current mirror circuit. Therefore, NPN transistor 63 discharges capacitor Cc based on the current flowing through NPN transistor 62. Specifically, NPN transistor 63 generates compensation current Ic (solid line) according to the current flowing through NPN transistor 62, and absorbs the charge from capacitor Cc. As a result, leakage current IL (dotted line) flowing from parasitic capacitance Cs to ground is absorbed by NPN transistor 63 via capacitor Cc as compensation current Ic (here, discharge current).

そして、NPNトランジスタ62,63からの電流は、例えば、接地側のラインL2、コンデンサCd、電源側のラインL1、NMOSトランジスタ30を介してノードN0へと循環する。 The current from NPN transistors 62 and 63 then circulates to node N0 via, for example, ground line L2, capacitor Cd, power supply line L1, and NMOS transistor 30.

ここで、本実施形態では、図4の時刻t1の波形の拡大図に示すように、漏洩電流IL(実線)と、補償電流Ic(一点鎖線)との大きさ(絶対値)の時間変化が等しくなるよう、コンデンサ60,Ccの容量値等が定められている。なお、ここでは、電力変換回路10から、接地へと流れる電流の向きを「正方向」とし、接地から、電力変換回路10へと流れる電流の向きを「負方向」としている。 In this embodiment, as shown in the enlarged view of the waveform at time t1 in Figure 4, the capacitance values of capacitors 60 and Cc are determined so that the time change in magnitude (absolute value) of leakage current IL (solid line) and compensation current Ic (dashed dotted line) is equal. Note that here, the direction of current flowing from power conversion circuit 10 to ground is defined as the "positive direction," and the direction of current flowing from ground to power conversion circuit 10 is defined as the "negative direction."

したがって、電力変換回路10においては、ノードN0がHレベルになった際に、漏洩電流ILが、補償電流Icとして、コンデンサCcを介してNPNトランジスタ63に流れることになる。したがって、漏洩電流ILがコンデンサCeに流れることを防ぐことができるため、コンデンサCeの電圧Vceの変化を抑制できる。なお、図4では、参考波形として、充放電回路32及びコンデンサCcが無い場合の電圧Vceの波形を描いている。このように、本実施形態では、ノードN0がHレベルとなる際、コンデンサCeに雑音端子電圧が発生することを精度良く抑制できる。 Therefore, in the power conversion circuit 10, when node N0 becomes H level, leakage current IL flows as compensation current Ic to NPN transistor 63 via capacitor Cc. Therefore, leakage current IL can be prevented from flowing to capacitor Ce, and changes in voltage Vce of capacitor Ce can be suppressed. Note that FIG. 4 illustrates the waveform of voltage Vce when there is no charge/discharge circuit 32 and capacitor Cc as a reference waveform. In this way, in this embodiment, when node N0 becomes H level, the generation of noise terminal voltage in capacitor Ce can be accurately suppressed.

なお、ノードN0がLレベルになると、ダイオード61がオンするため、コンデンサ60の電荷は、ダイオード61、コンデンサ60、及びノードN0を経由する電流により放電される。したがって、コンデンサ60には、ノードN0がHレベルになる毎に、寄生容量Csの電流と、波形が相似形となる電流が流れる。 When node N0 goes low, diode 61 turns on, and the charge in capacitor 60 is discharged by a current that passes through diode 61, capacitor 60, and node N0. Therefore, every time node N0 goes high, a current flows through capacitor 60, the waveform of which is similar to that of the current through parasitic capacitance Cs.

本実施形態のコンデンサ60は、「第1コンデンサ」に相当し、ダイオード61は、「第1ダイオード」に相当する。また、コンデンサCcは、「第3コンデンサ」に相当し、NPNトランジスタ62,63で構成されるカレントミラー回路は、「第1カレントミラー回路」に相当する。 In this embodiment, the capacitor 60 corresponds to the "first capacitor," the diode 61 corresponds to the "first diode," the capacitor Cc corresponds to the "third capacitor," and the current mirror circuit formed by the NPN transistors 62 and 63 corresponds to the "first current mirror circuit."

<<充電回路42>>
充電回路42は、寄生容量Csが放電される際に、漏洩電流ILがコンデンサCeに流れないよう、コンデンサCcを充電する回路である。充電回路42は、コンデンサ70,ダイオード71,及びPNPトランジスタ72,73を含んで構成される。
<<Charging circuit 42>>
The charging circuit 42 is a circuit that charges the capacitor Cc so that the leakage current IL does not flow to the capacitor Ce when the parasitic capacitance Cs is discharged. The charging circuit 42 includes a capacitor 70, a diode 71, and a PNP transistor 72. , 73.

コンデンサ70は、寄生容量Csと同様に、ノードN0の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ70の一端は、ノードN0に接続され、他端は、ダイオード71と、ダイオード接続されたPNPトランジスタ72と、に接続されている。このため、ノードN0がLレベルになると、コンデンサ70を介してダイオード接続されたPNPトランジスタ72に、寄生容量Csと同様の電流が流れることになる。 Capacitor 70, like parasitic capacitance Cs, is an element that passes a current according to changes in the voltage level of node N0. One end of capacitor 70 is connected to node N0, and the other end is connected to diode 71 and diode-connected PNP transistor 72. Therefore, when node N0 becomes an L level, a current similar to that of parasitic capacitance Cs flows through diode-connected PNP transistor 72 via capacitor 70.

図5は、NMOSトランジスタ30がオフし、NMOSトランジスタ31がオンすることによりノードN0がLレベルに変化した際に、電力変換回路10に流れる電流の経路の一例を説明するための図である。例えば、図4の時刻t2に、NMOSトランジスタ30がオフし、NMOSトランジスタ31がオンすると、ノードN0はLレベルとなる。この結果、図5に示すように、寄生容量CsからノードN0(または、NMOSトランジスタ31のドレイン電極)へと一点鎖線に示す電流が流れる。また、この際には、PNPトランジスタ72から、コンデンサ70を介してノードN0へと二点鎖線で示す電流が流れる。 Figure 5 is a diagram for explaining an example of a path of a current flowing through the power conversion circuit 10 when the NMOS transistor 30 turns off and the NMOS transistor 31 turns on, causing the node N0 to change to the L level. For example, at time t2 in Figure 4, when the NMOS transistor 30 turns off and the NMOS transistor 31 turns on, the node N0 becomes the L level. As a result, as shown in Figure 5, a current shown by a dashed line flows from the parasitic capacitance Cs to the node N0 (or the drain electrode of the NMOS transistor 31). Also, at this time, a current shown by a dashed line flows from the PNP transistor 72 to the node N0 via the capacitor 70.

ここで、PNPトランジスタ72と、PNPトランジスタ73とはカレントミラー回路を構成する。したがって、PNPトランジスタ73は、PNPトランジスタ72に流れる電流に基づいて、コンデンサCcを充電する。具体的には、PNPトランジスタ73は、PNPトランジスタ72に流れる電流に応じた補償電流Ic(実線)を生成し、コンデンサCcへ供給する。この結果、PNPトランジスタ73からコンデンサCcを介して接地へと流れる補償電流Ic(ここでは、充電電流)が、寄生容量Csを介して流れる漏洩電流ILとして供給されることになる。 Here, PNP transistor 72 and PNP transistor 73 form a current mirror circuit. Therefore, PNP transistor 73 charges capacitor Cc based on the current flowing through PNP transistor 72. Specifically, PNP transistor 73 generates compensation current Ic (solid line) according to the current flowing through PNP transistor 72 and supplies it to capacitor Cc. As a result, compensation current Ic (here, charging current) flowing from PNP transistor 73 to ground via capacitor Cc is supplied as leakage current IL flowing through parasitic capacitance Cs.

そして、ノードN0への電流は、例えば、NMOSトランジスタ31、接地側のラインL2、コンデンサ52、を介して電源回路40のラインL3へと循環する。なお、上述のように、コンデンサ52は充電回路42の充放電電荷に対し、電圧変動を十分に抑制できる容量を有する。このため、コンデンサ52から、充電回路42のカレントミラー回路に電流が供給されても、電源回路40は、安定した電圧Vddを生成することができる。 The current to node N0 then circulates to line L3 of power supply circuit 40 via, for example, NMOS transistor 31, ground line L2, and capacitor 52. As described above, capacitor 52 has a capacity that can sufficiently suppress voltage fluctuations due to the charge and discharge of charging circuit 42. Therefore, even if current is supplied from capacitor 52 to the current mirror circuit of charging circuit 42, power supply circuit 40 can generate a stable voltage Vdd.

ここで、本実施形態では、図4の時刻t2の波形の拡大図に示すように、漏洩電流IL(実線)と、補償電流Ic(一点鎖線)との大きさ(絶対値)の時間変化が等しくなるよう、コンデンサ70,Ccの容量値等が定められている。したがって、電力変換回路10においては、ノードN0がLレベルになった際に、補償電流Icが、漏洩電流ILとして、コンデンサCsを介して流れることになる。したがって、漏洩電流ILがコンデンサCeに流れることを防ぐことができるため、コンデンサCeの電圧Vceの変化を抑制できる。このように、本実施形態では、ノードN0がLレベルとなる際、コンデンサCeに雑音端子電圧が発生することを精度良く抑制できる。 In this embodiment, as shown in the enlarged view of the waveform at time t2 in FIG. 4, the capacitance values of capacitors 70 and Cc are determined so that the time change in the magnitude (absolute value) of the leakage current IL (solid line) and the compensation current Ic (dashed dotted line) is equal. Therefore, in the power conversion circuit 10, when node N0 becomes L level, the compensation current Ic flows as the leakage current IL through capacitor Cs. Therefore, since the leakage current IL can be prevented from flowing to capacitor Ce, the change in the voltage Vce of capacitor Ce can be suppressed. In this way, in this embodiment, the generation of noise terminal voltage in capacitor Ce can be accurately suppressed when node N0 becomes L level.

なお、本実施形態のコンデンサ70は、「第2コンデンサ」に相当し、ダイオード71は、「第2ダイオード」に相当する。また、PNPトランジスタ72,73で構成されるカレントミラー回路は、「第2カレントミラー回路」に相当する。 In this embodiment, the capacitor 70 corresponds to the "second capacitor," and the diode 71 corresponds to the "second diode." The current mirror circuit formed by the PNP transistors 72 and 73 corresponds to the "second current mirror circuit."

<<<電力変換装置の一例>>>
図6は、電力変換回路10を含む電力変換装置200の平面図の一例である。なお、電力変換回路10と、電力変換装置200とで同じ符号が付された構成は同じである。電力変換装置200は、筐体210、ヒートシンク220、半導体モジュール230、及び回路基板240を含んで構成される。
<<<<Example of a power conversion device>>>>
6 is an example of a plan view of a power conversion device 200 including the power conversion circuit 10. Note that the power conversion circuit 10 and the power conversion device 200 have the same configurations denoted by the same reference numerals. The power conversion device 200 includes a housing 210, a heat sink 220, a semiconductor module 230, and a circuit board 240.

筐体210は、例えば樹脂で形成され、おもて面に開口を有する略矩形の箱状部材であり、ヒートシンク220、半導体モジュール230、及び回路基板240を収納する。筐体の底面には、例えば銅で形成された金属製のヒートシンク220が取り付けられ、ヒートシンク220のおもて面には、半導体モジュール230が取り付けられている。 The housing 210 is a substantially rectangular box-shaped member made of, for example, resin with an opening on its front surface, and houses the heat sink 220, the semiconductor module 230, and the circuit board 240. The metal heat sink 220, made of, for example, copper, is attached to the bottom surface of the housing, and the semiconductor module 230 is attached to the front surface of the heat sink 220.

半導体モジュール230は、NMOSトランジスタ30,31を内部に含む電子部品であり、おもて面には、端子P,N,Uが設けられている。なお、端子Pは、例えば、NMOSトランジスタ30のドレイン電極と、電源側のラインL1に接続される端子であり、端子Nは、NMOSトランジスタ31のソース電極と、接地側のラインL2に接続される端子である。また、端子Uは、NMOSトランジスタ30,31が接続されたノードN0に接続される端子である。 The semiconductor module 230 is an electronic component that includes NMOS transistors 30 and 31, and has terminals P, N, and U on its front surface. For example, terminal P is a terminal connected to the drain electrode of NMOS transistor 30 and line L1 on the power supply side, and terminal N is a terminal connected to the source electrode of NMOS transistor 31 and line L2 on the ground side. Terminal U is a terminal connected to node N0 to which NMOS transistors 30 and 31 are connected.

回路基板240は、電力変換回路10のうち、充放電回路32と、コンデンサCcとが実装された矩形状のプリント基板であり、端子Uに接続された金属板250と、端子Nに接続された金属板251と、を介して半導体モジュール230に固定されている。なお、回路基板240には、端子Uと、端子Nとの夫々に接続される導電パターン(不図示)が形成されている。 The circuit board 240 is a rectangular printed circuit board on which the charge/discharge circuit 32 and the capacitor Cc of the power conversion circuit 10 are mounted, and is fixed to the semiconductor module 230 via a metal plate 250 connected to the terminal U and a metal plate 251 connected to the terminal N. The circuit board 240 has conductive patterns (not shown) formed thereon that are connected to the terminals U and N, respectively.

また、回路基板240のおもて面には、端子Uの辺側の領域には、放電回路41のコンデンサ60と、充電回路42のコンデンサ70と、コンデンサCcと、が実装されている。そして、回路基板240の中央付近には、コンデンサ60を除く放電回路41を構成する部品と、コンデンサ70を除く充電回路42を構成する部品と、が実装されている。さらに、回路基板240の端子Uから遠い辺側の領域には、電源回路40を構成する部品が実装されている。なお、コンデンサCcの一端は、金属製のワイヤ252と、端子253とを介して、接地として機能するヒートシンク220に取り付けられている。 In addition, on the front surface of the circuit board 240, in the area on the side of the terminal U, capacitor 60 of the discharge circuit 41, capacitor 70 of the charge circuit 42, and capacitor Cc are mounted. Then, near the center of the circuit board 240, the components constituting the discharge circuit 41 excluding capacitor 60 and the components constituting the charge circuit 42 excluding capacitor 70 are mounted. Furthermore, in the area on the side of the circuit board 240 farther from terminal U, the components constituting the power supply circuit 40 are mounted. One end of capacitor Cc is attached to the heat sink 220, which functions as ground, via a metal wire 252 and a terminal 253.

このように、コンデンサ60,70を、放電回路41、充電回路42のそれぞれのカレントミラー回路より、端子Uに近い領域に配置しているため、端子Uと、コンデンサ60,70との間のインピーダンスを小さくすることができる。したがって、コンデンサ60,70に印加される電圧と、NMOSトランジスタ30の寄生容量Csに印加される電圧とを略等しくなる。このため、電力変換装置200では、補償電流Icの波形と、漏洩電流ILの波形とを精度良く一致させることが可能となる。 In this way, since the capacitors 60, 70 are arranged in an area closer to the terminal U than the current mirror circuits of the discharge circuit 41 and the charge circuit 42, the impedance between the terminal U and the capacitors 60, 70 can be reduced. Therefore, the voltage applied to the capacitors 60, 70 and the voltage applied to the parasitic capacitance Cs of the NMOS transistor 30 become approximately equal. Therefore, in the power conversion device 200, it is possible to precisely match the waveform of the compensation current Ic with the waveform of the leakage current IL.

なお、電力変換装置200において、端子Uは、「第1端子」に相当し、端子Nは、「第2端子」に相当し、端子253は、「接地端子」に相当する。 In the power conversion device 200, terminal U corresponds to the "first terminal", terminal N corresponds to the "second terminal", and terminal 253 corresponds to the "ground terminal".

<<<電力変換回路15の一例>>>
図7は、電力変換回路15の一例を示す図である。電力変換回路15は、例えば3レベルインバータのU相の電圧を生成する際に用いられる回路である。電力変換回路15は、ラインL1,L2、コンデンサCdp,Cdn,Ce,Cc、NMOSトランジスタ35~38、ダイオードD1,D2、及び充放電回路39を含んで構成される。なお、図2等に図示した電力変換回路10と、電力変換回路15とで同じ符号が付された回路や素子は同じである。このため、ここでは、電力変換回路10と異なる回路や素子を中心に説明する。
<<<<Example of power conversion circuit 15>>>
FIG. 7 is a diagram showing an example of the power conversion circuit 15. The power conversion circuit 15 is a circuit used, for example, when generating a voltage of the U phase of a three-level inverter. The power conversion circuit 15 includes lines L1 and L2, capacitors Cdp, Cdn, Ce, and Cc, NMOS transistors 35 to 38, diodes D1 and D2, and a charge/discharge circuit 39. Note that the circuits and elements with the same reference numerals are the same in the power conversion circuit 10 shown in FIG. 2 and the power conversion circuit 15. For this reason, the following description will focus on circuits and elements that are different from the power conversion circuit 10.

電源側(P端子側)のラインL1と、接地側(N端子側)のラインL2との間には、直列接続されたコンデンサCdp,Cdnが設けられている。コンデンサCdp,Cdnが接続されたノードは、M端子(不図示)に接続されるノードであり、例えば、入力電圧Vinの半分の電圧(Vin/2)が、電圧Vmとして印加される。 Capacitors Cdp and Cdn are connected in series between line L1 on the power supply side (P terminal side) and line L2 on the ground side (N terminal side). The node to which capacitors Cdp and Cdn are connected is a node connected to the M terminal (not shown), and for example, half the voltage of the input voltage Vin (Vin/2) is applied as voltage Vm.

また、ラインL1と、ラインL2との間には、4つのNMOSトランジスタ35~38が直列に接続されている。そして、本実施形態では、NMOSトランジスタ35のソース電極と、NMOSトランジスタ36のドレイン電極とが接続されたノードN1には、NMOSトランジスタ35~38を含む半導体モジュールの端子Up(不図示)が接続される。 Four NMOS transistors 35 to 38 are connected in series between line L1 and line L2. In this embodiment, a terminal Up (not shown) of a semiconductor module including NMOS transistors 35 to 38 is connected to node N1, to which the source electrode of NMOS transistor 35 and the drain electrode of NMOS transistor 36 are connected.

また、NMOSトランジスタ36のソース電極と、NMOSトランジスタ37のドレイン電極とが接続されたノードN2には、半導体モジュールの端子U(不図示)が接続される。さらに、NMOSトランジスタ37のソース電極と、NMOSトランジスタ38のドレイン電極とが接続されたノードN3には、半導体モジュールの端子Un(不図示)が接続される。 A terminal U (not shown) of the semiconductor module is connected to node N2, which is connected to the source electrode of NMOS transistor 36 and the drain electrode of NMOS transistor 37. A terminal Un (not shown) of the semiconductor module is connected to node N3, which is connected to the source electrode of NMOS transistor 37 and the drain electrode of NMOS transistor 38.

また、直列に接続されたダイオードD1,D2は、ノードN1と、ノードN3との間に接続され、ダイオードD1,D2の接続ノードには、電圧Vmが印加されている。そして、NMOSトランジスタ35~38が、駆動回路(不図示)に所定のタイミングでオンオフされることにより、3つのレベル(0,Vin/2,Vin)に応じたU相の電圧が、ノードN1~N3から出力される。 The diodes D1 and D2 connected in series are connected between the node N1 and the node N3, and a voltage Vm is applied to the connection node of the diodes D1 and D2. The NMOS transistors 35 to 38 are turned on and off at a predetermined timing by a drive circuit (not shown), and a U-phase voltage corresponding to three levels (0, Vin/2, Vin) is output from the nodes N1 to N3.

ところで、NMOSトランジスタ35~38は、電力変換に用いられるパワートランジスタである。このため、例えば、NMOSトランジスタ36のドレイン電極と、接地との間には、寄生容量Cs1が発生する。そして、例えば、NMOSトランジスタ35,36が相補的にスイッチングされ、ノードN1の電圧が変化すると、寄生容量Cs1を介してコンデンサCeに漏洩電流ILが流れることになる。 The NMOS transistors 35 to 38 are power transistors used for power conversion. For this reason, for example, a parasitic capacitance Cs1 occurs between the drain electrode of the NMOS transistor 36 and the ground. Then, for example, when the NMOS transistors 35 and 36 are switched complementarily and the voltage of the node N1 changes, a leakage current IL flows through the capacitor Ce via the parasitic capacitance Cs1.

本実施形態では、NMOSトランジスタ37のドレイン電極と、接地との間には、寄生容量Cs2が発生し、NMOSトランジスタ38のドレイン電極と、接地との間には、寄生容量Cs3が発生する。このため、上述した漏洩電流ILは、ノードN2,N3の電圧が変化した際にも発生する。そこで、電力変換回路15には、電力変換回路10と同様に、漏洩電流ILをキャンセル(または、抑制)するためのコンデンサCc及び充放電回路39が設けられている。 In this embodiment, a parasitic capacitance Cs2 occurs between the drain electrode of NMOS transistor 37 and ground, and a parasitic capacitance Cs3 occurs between the drain electrode of NMOS transistor 38 and ground. Therefore, the above-mentioned leakage current IL also occurs when the voltages of nodes N2 and N3 change. Therefore, the power conversion circuit 15 is provided with a capacitor Cc and a charge/discharge circuit 39 to cancel (or suppress) the leakage current IL, similar to the power conversion circuit 10.

<<コンデンサCc及び充放電回路39の詳細>>
コンデンサCcは、補償電流を流すための素子であり、一端が接地されている。充放電回路39は、漏洩電流ILとは逆向きに流れる補償電流を、コンデンサCcを介して流すための回路である。充放電回路39は、電源回路40、放電回路45、及び充電回路46を含んで構成される。なお、電源回路(PS)40は、上述した図2の回路と同じであるため、ここでは詳細な説明は省略する。
<<Details of Capacitor Cc and Charging/Discharging Circuit 39>>
The capacitor Cc is an element for passing a compensation current, and one end of the capacitor Cc is grounded. The charge/discharge circuit 39 is a circuit for passing a compensation current, which flows in the opposite direction to the leakage current IL, through the capacitor Cc. The charge/discharge circuit 39 includes a power supply circuit 40, a discharge circuit 45, and a charge circuit 46. The power supply circuit (PS) 40 is the same as the circuit in Fig. 2 described above, and therefore a detailed description thereof will be omitted here.

<<放電回路45>>
放電回路45は、寄生容量Cs1~Cs3の夫々が充電される際に、漏洩電流ILがコンデンサCeに流れないよう、コンデンサCcを放電する回路である。放電回路45は、ダイオード61,NPNトランジスタ62,63、及びコンデンサ64~66を含んで構成される。なお、ダイオード61,NPNトランジスタ62,63は、上述した図2の素子と同じであるため、ここでは詳細な説明は省略する。
<<Discharge circuit 45>>
The discharge circuit 45 is a circuit that discharges the capacitor Cc so that the leakage current IL does not flow to the capacitor Ce when each of the parasitic capacitances Cs1 to Cs3 is charged. The discharge circuit 45 includes a diode 61, an NPN transistor 62, and a , 63, and capacitors 64 to 66. Note that the diode 61 and the NPN transistors 62 and 63 are the same as the elements shown in FIG.

コンデンサ64は、寄生容量Cs1と同様に、ノードN1の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ64の一端は、ノードN1に接続され、他端は、ダイオード61と、ダイオード接続されたNPNトランジスタ62と、に接続されている。このため、ノードN1のレベルが高くなると、コンデンサ64を介してダイオード接続されたNPNトランジスタ62に、寄生容量Cs1と同様の電流が流れることになる。 Like the parasitic capacitance Cs1, the capacitor 64 is an element that passes a current according to changes in the voltage level of the node N1. One end of the capacitor 64 is connected to the node N1, and the other end is connected to the diode 61 and the diode-connected NPN transistor 62. Therefore, when the level of the node N1 increases, a current similar to that of the parasitic capacitance Cs1 flows through the diode-connected NPN transistor 62 via the capacitor 64.

コンデンサ65は、寄生容量Cs2と同様に、ノードN2の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ65の一端は、ノードN2に接続され、他端は、ダイオード61と、ダイオード接続されたNPNトランジスタ62と、に接続されている。このため、ノードN2のレベルが高くなると、コンデンサ65を介してダイオード接続されたNPNトランジスタ62に、寄生容量Cs2と同様の電流が流れることになる。 Capacitor 65, like parasitic capacitance Cs2, is an element that passes a current according to changes in the voltage level of node N2. One end of capacitor 65 is connected to node N2, and the other end is connected to diode 61 and diode-connected NPN transistor 62. Therefore, when the level of node N2 increases, a current similar to that of parasitic capacitance Cs2 flows through diode-connected NPN transistor 62 via capacitor 65.

コンデンサ66は、寄生容量Cs3と同様に、ノードN3の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ66の一端は、ノードN3に接続され、他端は、ダイオード61と、ダイオード接続されたNPNトランジスタ62と、に接続されている。このため、ノードN3のレベルが高くなると、コンデンサ66を介してダイオード接続されたNPNトランジスタ62に、寄生容量Cs3と同様の電流が流れることになる。 Like the parasitic capacitance Cs3, the capacitor 66 is an element that passes a current according to changes in the voltage level of the node N3. One end of the capacitor 66 is connected to the node N3, and the other end is connected to the diode 61 and the diode-connected NPN transistor 62. Therefore, when the level of the node N3 increases, a current similar to that of the parasitic capacitance Cs3 flows through the diode-connected NPN transistor 62 via the capacitor 66.

このように、本実施形態では、NMOSトランジスタ36~38の寄生容量Cs1~Cs3に流れる漏洩電流ILと同様の電流を生成可能なコンデンサ64~66が、ノードN1~N3に接続されている。そして、これらのコンデンサ64~66に生成される電流に基づいて、コンデンサCcには、漏洩電流ILとは逆向きの補償電流Icが生成される。したがって、本実施形態では、ノードN1~N3の夫々の電圧レベルが高くなった際、コンデンサCeに雑音端子電圧が発生することを精度良く抑制できる。 In this manner, in this embodiment, capacitors 64-66 capable of generating a current similar to the leakage current IL flowing through the parasitic capacitances Cs1-Cs3 of NMOS transistors 36-38 are connected to nodes N1-N3. Then, based on the currents generated in these capacitors 64-66, a compensation current Ic in the opposite direction to the leakage current IL is generated in capacitor Cc. Therefore, in this embodiment, when the voltage levels of the respective nodes N1-N3 become high, the generation of noise terminal voltage in capacitor Ce can be accurately suppressed.

<<充電回路46>>
充電回路46は、寄生容量Cs1~Cs3の夫々が放電される際に、漏洩電流ILがコンデンサCeに流れないよう、コンデンサCcを充電する回路である。充電回路46は、ダイオード71,PNPトランジスタ72,73、及びコンデンサ74~76を含んで構成される。なお、ダイオード71,PNPトランジスタ72,73は、上述した図2の素子と同じであるため、ここでは詳細な説明は省略する。
<<Charging circuit 46>>
The charging circuit 46 is a circuit that charges the capacitor Cc so that the leakage current IL does not flow to the capacitor Ce when each of the parasitic capacitances Cs1 to Cs3 is discharged. The charging circuit 46 includes a diode 71, a PNP transistor 72, and a , 73, and capacitors 74 to 76. Note that the diode 71 and the PNP transistors 72 and 73 are the same as those in FIG.

コンデンサ74は、寄生容量Cs1と同様に、ノードN1の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ74の一端は、ノードN1に接続され、他端は、ダイオード71と、ダイオード接続されたPNPトランジスタ72と、に接続されている。このため、ノードN1のレベルが低くなると、コンデンサ74を介してダイオード接続されたPNPトランジスタ72に、寄生容量Cs1と同様の電流が流れることになる。 Capacitor 74, like parasitic capacitance Cs1, is an element that passes a current according to changes in the voltage level of node N1. One end of capacitor 74 is connected to node N1, and the other end is connected to diode 71 and diode-connected PNP transistor 72. Therefore, when the level of node N1 becomes low, a current similar to that of parasitic capacitance Cs1 flows through diode-connected PNP transistor 72 via capacitor 74.

コンデンサ75は、寄生容量Cs2と同様に、ノードN2の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ75の一端は、ノードN2に接続され、他端は、ダイオード71と、ダイオード接続されたPNPトランジスタ72と、に接続されている。このため、ノードN2のレベルが低くなると、コンデンサ75を介してダイオード接続されたPNPトランジスタ72に、寄生容量Cs2と同様の電流が流れることになる。 Capacitor 75, like parasitic capacitance Cs2, is an element that passes a current according to changes in the voltage level of node N2. One end of capacitor 75 is connected to node N2, and the other end is connected to diode 71 and diode-connected PNP transistor 72. Therefore, when the level of node N2 becomes low, a current similar to that of parasitic capacitance Cs2 flows through diode-connected PNP transistor 72 via capacitor 75.

コンデンサ76は、寄生容量Cs3と同様に、ノードN3の電圧レベルの変化に応じた電流を流す素子である。コンデンサ76の一端は、ノードN3に接続され、他端は、ダイオード71と、ダイオード接続されたPNPトランジスタ72と、に接続されている。このため、ノードN3のレベルが低くなると、コンデンサ76を介してダイオード接続されたPNPトランジスタ72に、寄生容量Cs3と同様の電流が流れることになる。 Capacitor 76, like parasitic capacitance Cs3, is an element that passes a current according to changes in the voltage level of node N3. One end of capacitor 76 is connected to node N3, and the other end is connected to diode 71 and diode-connected PNP transistor 72. Therefore, when the level of node N3 becomes low, a current similar to that of parasitic capacitance Cs3 flows through diode-connected PNP transistor 72 via capacitor 76.

このように、本実施形態では、NMOSトランジスタ36~38の寄生容量Cs1~Cs3に流れる漏洩電流ILと同様の電流を生成可能なコンデンサ74~76が、ノードN1~N3に接続されている。そして、これらのコンデンサ74~76に生成される電流に基づいて、コンデンサCcには、漏洩電流ILとは逆向きの補償電流Icが生成される。したがって、本実施形態では、ノードN1~N3の夫々の電圧レベルが低くなった際、コンデンサCeに雑音端子電圧が発生することを精度良く抑制できる。 In this manner, in this embodiment, capacitors 74-76 capable of generating a current similar to the leakage current IL flowing through the parasitic capacitances Cs1-Cs3 of NMOS transistors 36-38 are connected to nodes N1-N3. Then, based on the currents generated in these capacitors 74-76, a compensation current Ic in the opposite direction to the leakage current IL is generated in capacitor Cc. Therefore, in this embodiment, when the voltage levels of the respective nodes N1-N3 become low, the generation of noise terminal voltage in capacitor Ce can be accurately suppressed.

====まとめ====
以上、本実施形態の電力変換回路10,15について説明した。例えば、電力変換回路10においては、コンデンサ60,70が、NMOSトランジスタ31の対地間の寄生容量Csが発生するノードN0に接続されている。そして、充放電回路32は、コンデンサ60,70に流れる電流に基づいて、漏洩電流ILをキャンセルする補償電流IcをコンデンサCcに生成する。したがって、電力変換回路10は、例えば補助コイル等の電子部品を用いる必要がないため、安価な構成で漏洩電流ILを抑制することができる。
== ...
The power conversion circuits 10 and 15 of the present embodiment have been described above. For example, in the power conversion circuit 10, the capacitors 60 and 70 are connected to the node N0 at which the parasitic capacitance Cs between the NMOS transistor 31 and ground occurs. The charge/discharge circuit 32 generates a compensation current Ic in the capacitor Cc based on the current flowing through the capacitors 60 and 70, which cancels the leakage current IL. Therefore, the power conversion circuit 10 does not need to use electronic components such as an auxiliary coil, and can suppress the leakage current IL with an inexpensive configuration.

また、ダイオード61,71の夫々のアノードはラインL2に接続されているため、ダイオード61,71は、コンデンサ60,70を適切に放電することができる。なお、例えば、ダイオード61,71の夫々のアノードは接地しても良い。しかしながら、例えば、電力変換装置200においてダイオード61,71を接地する場合、夫々のアノードを例えば、ワイヤ(不図示)を介してヒートシンク220に接続する必要がある。本実施形態では、ダイオード61,71の夫々のアノードを回路基板240のラインL2(つまり、端子N)に接続された導電パターン(不図示)に接続できるため、ワイヤ等の部品点数を削減できる。 In addition, since the anodes of the diodes 61 and 71 are connected to the line L2, the diodes 61 and 71 can appropriately discharge the capacitors 60 and 70. For example, the anodes of the diodes 61 and 71 may be grounded. However, for example, when the diodes 61 and 71 are grounded in the power conversion device 200, it is necessary to connect the anodes to the heat sink 220 via wires (not shown). In this embodiment, the anodes of the diodes 61 and 71 can be connected to a conductive pattern (not shown) connected to the line L2 (i.e., the terminal N) of the circuit board 240, so that the number of components such as wires can be reduced.

また、例えば、図5に示すように、充電回路42から出力される補償電流Icは、コンデンサCc、NMOSトランジスタ31、ラインL2、コンデンサ52、ラインL3を介して、PNPトランジスタ72,73のカレントミラー回路へと流れる。このような経路で電流が流れることにより、漏洩電流ILがコンデンサCeに流れることを防ぐことができる。 Also, for example, as shown in FIG. 5, the compensation current Ic output from the charging circuit 42 flows through the capacitor Cc, the NMOS transistor 31, the line L2, the capacitor 52, and the line L3 to the current mirror circuit of the PNP transistors 72 and 73. By having the current flow through such a path, it is possible to prevent the leakage current IL from flowing into the capacitor Ce.

また、例えば、充電回路42を動作させる電源電圧Vddは、例えばラインL1,L2を分圧する分圧回路を用いて生成しても良い。しかしながら、そのような分圧回路を用いると、分圧回路で消費する電力が大きくなってしまう。本実施形態の電源回路40は、Hレベルと、Lレベルとの間で変化するノードN0の電圧に基づいて、電源電圧Vddを生成しているため、消費電力を削減できる。 Also, for example, the power supply voltage Vdd that operates the charging circuit 42 may be generated using a voltage divider circuit that divides the voltage of lines L1 and L2. However, using such a voltage divider circuit increases the power consumed by the voltage divider circuit. The power supply circuit 40 of this embodiment generates the power supply voltage Vdd based on the voltage of node N0, which changes between H level and L level, so that power consumption can be reduced.

また、電源回路40は、ノードN0の電圧を分圧するコンデンサ50,52と、コンデンサ52の放電を防止するダイオード51と、を含んでいる。さらに、コンデンサ52がスイッチング周期毎に充電されるよう、ノードN0がLレベルになるとコンデンサ50を放電するダイオード53を含んでいる。このような構成の電源回路40を用いることにより、ノードN0の電圧に基づいて、安定な電源電圧Vddを生成することができる。 The power supply circuit 40 also includes capacitors 50 and 52 that divide the voltage of node N0, and a diode 51 that prevents the discharge of capacitor 52. It also includes a diode 53 that discharges capacitor 50 when node N0 becomes low level so that capacitor 52 is charged every switching period. By using a power supply circuit 40 configured in this way, a stable power supply voltage Vdd can be generated based on the voltage of node N0.

また、コンデンサ50を放電するダイオード53のアノードは、接地でなく、接地側のラインL2に接続されている。このため、例えば、電力変換装置200において、ワイヤ等の部品点数を削減することができる。 In addition, the anode of the diode 53 that discharges the capacitor 50 is not grounded but is connected to the ground side line L2. This allows the number of components, such as wires, to be reduced in the power conversion device 200, for example.

また、電源回路40には、電源電圧Vddがツェナー電圧(例えば、10V)より高くならないよう、電源電圧Vddをクランプするツェナーダイオード54が設けられている。したがって、本実施形態では、PNPトランジスタ72,73に高い電圧が印加されることを防ぐことができる。 The power supply circuit 40 is also provided with a Zener diode 54 that clamps the power supply voltage Vdd so that the power supply voltage Vdd does not become higher than a Zener voltage (e.g., 10 V). Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent a high voltage from being applied to the PNP transistors 72 and 73.

また、一般に、スイッチング素子を含む装置を動作させた際、漏洩電流が発生し、大きな雑音端子電圧が発生してしまうことがある。このような場合、例えば、図6の電力変換装置200に示すように、コンデンサCc及び充放電回路32が実装された回路基板240を、半導体モジュール230に取り付けても良い。このような回路基板240を半導体モジュール230に取り付けることにより、確実に漏洩電流はキャンセルされるため、雑音端子電圧の発生を抑制できる。 In addition, generally, when a device including a switching element is operated, leakage current may occur, resulting in a large noise terminal voltage. In such a case, for example, as shown in the power conversion device 200 of FIG. 6, a circuit board 240 on which the capacitor Cc and the charge/discharge circuit 32 are mounted may be attached to the semiconductor module 230. By attaching such a circuit board 240 to the semiconductor module 230, the leakage current is reliably canceled, thereby suppressing the generation of noise terminal voltage.

また、寄生容量Csと同様の機能を有するコンデンサ60,70は、回路基板240において、端子Uの近くに実装することが好ましい。そのような位置にコンデンサ60,70を配置することにより、より高い精度で補償電流Icと、漏洩電流ILと、を一致させることができる。 In addition, it is preferable to mount the capacitors 60 and 70, which have a function similar to that of the parasitic capacitance Cs, on the circuit board 240 near the terminal U. By placing the capacitors 60 and 70 in such a position, it is possible to match the compensation current Ic and the leakage current IL with higher accuracy.

なお、本実施形態では、ラインL1と、ラインL2との間に設けられる電力変換用のスイッチング素子として、MOSトランジスタが用いられることとしたが、例えば、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であっても良い。また、NMOSトランジスタ30,31の夫々には、例えば、ドレイン―ソース間、ゲート―ソース間に寄生容量があるが、本実施形態では省略している。 In this embodiment, a MOS transistor is used as the switching element for power conversion provided between line L1 and line L2, but it may be, for example, a bipolar transistor or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Also, each of the NMOS transistors 30 and 31 has parasitic capacitance, for example, between the drain and source and between the gate and source, but this is omitted in this embodiment.

また、充放電回路32のカレントミラー回路には、バイポーラトランジスタが用いられているが、例えばMOSトランジスタを用いても良い。 In addition, bipolar transistors are used in the current mirror circuit of the charge/discharge circuit 32, but MOS transistors, for example, may also be used.

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。 The above embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. Furthermore, the present invention may be modified or improved without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention includes equivalents.

10,15 電力変換回路
30,31,35~38 NMOSトランジスタ
32,39 充放電回路
40 電源回路
41 放電回路
42 充電回路
50,52,60,65,66,70,75,76,Cd,Cdp,Cdn,Ce,Cc,Cs,Cs1~Cs3 コンデンサ
51,53,61,71,D1,D2 ダイオード
54 ツェナーダイオード
62,63 NPNトランジスタ
72,73 PNPトランジスタ
200 電力変換装置
210 筐体
220 ヒートシンク
230 半導体モジュール
240 回路基板
250,251 金属板
252 ワイヤ
253,U,N,P 端子
L1~L3 ライン
N0~N3 ノード
10, 15 Power conversion circuit 30, 31, 35 to 38 NMOS transistor 32, 39 Charge/discharge circuit 40 Power supply circuit 41 Discharge circuit 42 Charge circuit 50, 52, 60, 65, 66, 70, 75, 76, Cd, Cdp, Cdn, Ce, Cc, Cs, Cs1 to Cs3 Capacitor 51, 53, 61, 71, D1, D2 Diode 54 Zener diode 62, 63 NPN transistor 72, 73 PNP transistor 200 Power conversion device 210 Housing 220 Heat sink 230 Semiconductor module 240 Circuit board 250, 251 Metal plate 252 Wire 253, U, N, P Terminals L1 to L3 Lines N0 to N3 Node

Claims (9)

電源側の第1ラインと、接地側の第2ラインと、の間に設けられた前記電源側の第1スイッチング素子及び前記接地側の第2スイッチング素子の前記第2スイッチング素子の出力側のノードに接続される第1コンデンサと、
前記第1コンデンサにカソードが接続される第1ダイオードと、
前記ノードに接続される第2コンデンサと、
前記第2コンデンサにカソードが接続される第2ダイオードと、
前記第1スイッチング素子がオンし、前記第2スイッチング素子がオフする際の前記第1コンデンサの電流に基づいて、接地された第3コンデンサを放電する第1カレントミラー回路と、
前記第1スイッチング素子がオフし、前記第2スイッチング素子がオンする際の前記第2コンデンサの電流に基づいて、前記第3コンデンサを充電する第2カレントミラー回路と、
を備え
前記第1カレントミラー回路は、前記第1コンデンサを介して流れる電流が供給されることにより動作し、前記第3コンデンサを放電し、
前記第2カレントミラー回路は、前記第2コンデンサを介して流れる電流が出力されることにより動作し、前記第3コンデンサを充電する、
電子回路。
a first capacitor connected to a node on the output side of the first switching element on the power supply side and the second switching element on the ground side, the first switching element being provided between a first line on a power supply side and a second line on a ground side;
a first diode having a cathode connected to the first capacitor;
a second capacitor connected to the node;
a second diode having a cathode connected to the second capacitor;
a first current mirror circuit that discharges a grounded third capacitor based on a current through the first capacitor when the first switching element is turned on and the second switching element is turned off;
a second current mirror circuit that charges the third capacitor based on a current of the second capacitor when the first switching element is turned off and the second switching element is turned on;
Equipped with
the first current mirror circuit is operated by being supplied with a current flowing through the first capacitor, and discharges the third capacitor;
the second current mirror circuit operates by outputting a current flowing through the second capacitor, and charges the third capacitor;
Electronic circuit.
請求項1に記載の電子回路であって、
前記第1ダイオードのアノードは、前記第2ラインに接続され、
前記第2ダイオードのアノードは、前記第2ラインに接続される、
電子回路。
2. The electronic circuit of claim 1,
The anode of the first diode is connected to the second line;
The anode of the second diode is connected to the second line.
Electronic circuit.
請求項1または請求項2に記載の電子回路であって、
前記第2カレントミラー回路の電源電圧が印加される第3ラインに一端が接続され、前記第2ラインに他端が接続される第4コンデンサを備える、
電子回路。
3. An electronic circuit according to claim 1 or 2,
a fourth capacitor having one end connected to a third line to which a power supply voltage of the second current mirror circuit is applied and the other end connected to the second line;
Electronic circuit.
請求項3に記載の電子回路であって、
前記ノードの電圧に基づいて、前記電源電圧を生成する電源回路を備える、
電子回路。
4. An electronic circuit according to claim 3,
a power supply circuit that generates the power supply voltage based on a voltage of the node;
Electronic circuit.
請求項4に記載の電子回路であって、
前記電源回路は、
前記第4コンデンサと、
前記ノードに接続される第5コンデンサと、
前記第5コンデンサにアノードが接続され、前記第4コンデンサにカソードが接続される第3ダイオードと、
前記第5コンデンサにカソードが接続される第4ダイオードと、
を含む電子回路。
5. An electronic circuit according to claim 4,
The power supply circuit includes:
The fourth capacitor;
a fifth capacitor connected to the node;
a third diode having an anode connected to the fifth capacitor and a cathode connected to the fourth capacitor;
a fourth diode having a cathode connected to the fifth capacitor;
An electronic circuit comprising:
請求項5に記載の電子回路であって、
前記第4ダイオードのアノードは、前記第2ラインに接続される、
電子回路。
6. An electronic circuit according to claim 5,
The anode of the fourth diode is connected to the second line.
Electronic circuit.
請求項5または請求項6に記載の電子回路であって、
前記電源回路は、
前記電源電圧が所定電圧より高くならないよう、前記電源電圧をクランプするクランプ素子をさらに含む、
電子回路。
7. An electronic circuit according to claim 5 or 6,
The power supply circuit includes:
further comprising a clamp element that clamps the power supply voltage so that the power supply voltage does not exceed a predetermined voltage;
Electronic circuit.
請求項1~請求項7の何れか一項に記載の電子回路と、
前記第1及び第2スイッチング素子を含む半導体モジュールと、
接地される接地端子と、
を備える電力変換装置。
An electronic circuit according to any one of claims 1 to 7;
a semiconductor module including the first and second switching elements;
A ground terminal to be grounded;
A power conversion device comprising:
請求項8に記載の電力変換装置は、
前記電子回路が実装された回路基板を備え、
前記半導体モジュールは、前記ノードに接続された第1端子と、前記第2ラインに接続された第2端子と、を有し、
前記回路基板において、前記第1及び第2コンデンサは、前記第1及び第2カレントミラー回路を構成する素子より前記第1端子側に設けられる、
電力変換装置。
The power conversion device according to claim 8,
a circuit board on which the electronic circuit is mounted,
the semiconductor module has a first terminal connected to the node and a second terminal connected to the second line;
In the circuit board, the first and second capacitors are provided closer to the first terminal than elements constituting the first and second current mirror circuits.
Power conversion equipment.
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