冲击电流限制电路及功率转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在负载的电源输入单元等中设置的、用于限制由半导体开关控制从电源到负载的电流供给的电路中的冲击电流的冲击电流限制电路、以及具备该冲击电流限制电路的功率转换装置。
【背景技术】
[0002]众所周知，作为利用半导体开关来对从电源向负载提供的电流进行接通、断开控制的一般电路的一个示例，存在包括第一晶体管、驱动用晶体管以及开关的电路，该第一晶体管的发射极和集电极连接在电源和负载之间，该驱动用晶体管的集电极和发射极连接在该第一晶体管的基极和接地之间，该开关与该驱动用晶体管的基极相连接。通常，在负载和第一晶体管的连接部和接地电位部之间连接有电容器。也就是说，该电容器与负载并联连接。
[0003]在具有上述结构的公知电路中，通过接通开关来导通驱动用晶体管，从而使第一晶体管导通，从电源向负载供给电流。另外，通过将开关断开来关断驱动用晶体管，从而将第一晶体管关断，停止从电源到负载的电流供给。
[0004]这里，由于与负载并联连接的电容器为容性负载，第一晶体管导通时用于对电容器进行充电的冲击电流从电源经由第一晶体管流动。因此，第一晶体管须具备耐受该冲击电流的额定电流。可是，由于在电容器被充电后的稳定状态时第一晶体管中仅流过由负载确定的电流，仅为了耐受冲击电流而将具有大额定电流即大尺寸的晶体管用作第一晶体管，不利于产品的小型化和低成本化。
[0005]因此，为了能够用较小额定电流的晶体管来接通、断开对负载的电流供给，专利文献I公开了设有不影响到稳定状态时对负载的电流供给而在开关接通时限制冲击电流的电路的冲击电流限制电路。专利文献I中公开的电路中，在第一晶体管的发射极和电源之间连接有冲击电流检测用电阻且包括第二晶体管，该第二晶体管的发射极和集电极经由该电阻连接在第一晶体管的发射极和基极之间。其他结构与上述公知的电路相同。
[0006]在专利文献I中公开的现有的冲击电流限制电路中，通过接通开关来导通驱动用晶体管，从而使第一晶体管导通，将电流从电源提供给负载。这时，用于给与负载并联连接的电容器充电的冲击电流从电源经由第一晶体管流过，在电源和晶体管之间连接有冲击电流检测用电阻，因此在该电阻的两端产生与冲击电流相对应的电压差。
[0007]由于该电阻两端的电压差成为第二晶体管的基极偏置电压，因此若冲击电流一超过预定值，第二晶体管就成为导通状态，第一晶体管的基极偏置电压变小，从而第一晶体管的发射极-集电极间电压变大，由此起到抑制冲击电流增大的作用。也就是说，可以通过适当地设置电阻的值来抑制流到第一晶体管的冲击电流。
现有技术文献专利文献
[0008]专利文献I:日本专利特开平6-59754号公报
【发明内容】
发明要要解决的技术问题
[0009]上述专利文献I中公开的现有的冲击电流限制电路中的冲击电流的增加速度取决于电源电压与电容器的电压之间的电压差和从电源到电容器的电流路径的阻抗，但该增加速度一般都非常快。另一方面，就第二晶体管的导通速度和第一晶体管的关断速度而言，即使利用非常高速型的晶体管，也只是两位数的量级[ns]，而且冲击电流限制作用在实际冲击电流达到由电阻设定的限制电流值之后才开始。
[0010]因此，上述现有的冲击电流限制电路中的实际冲击电流会由于第二晶体管和第一晶体管的动作延迟而发生较大的过冲。特别是，相比于开关接通时的冲击电流，在控制驱动用晶体管的导通、关断的开关处于接通的稳定状态后，电源的电压由于某种原因而急剧上升时的冲击电流的过冲容易更显著。由于冲击电流的较大的过冲，在第一晶体管的元器件选定时要求选用具有更大额定电流的元器件，从EMC(Electromagnetic Compatibility:电磁兼容性)的观点来看，这种急剧的电流变化可能成为传导和辐射的噪声源。因此，特别是在电源电压急剧上升频繁发生的应用中，如何应对冲击电流成了更重要的技术问题。
[0011]本发明为了解决现有的冲击电流限制电路中如上所述的技术问题而完成，其目的在于提供一种冲击电流限制电路以及具备这种冲击电流限制电路的功率转换装置，所述冲击电流限制电路能够用较小额定电流的半导体开关来接通、断开对负载的电流供给而不影响到稳定状态时对负载的电流供给，而且EMC性能也较为优异。
解决技术问题的手段
[0012]本发明的冲击电流限制电路是通过控制第一半导体开关来限制从直流电源对负载进行电流供给的电路中的冲击电流的冲击电流限制电路，其特征在于，
包括:连接在所述电源和所述第一半导体开关之间的由电感器和电流检测用电阻串联连接成的串联电路；以及
输出端子间电压由所述串联电路两端的电压控制的第二半导体开关，
基于所述第二半导体开关的输出端子间电压来控制所述第一半导体开关的控制端子间电压，从而限制流向所述负载的电流。
[0013]另外，本发明的功率转换装置包括:具有由功率半导体开关构成各臂的三相桥式电路的功率转换部；以及控制所述功率半导体开关的动作的控制电路，具有电动机工作模式和发电机工作模式，在所述电动机工作模式时，通过由所述控制电路控制的所述三相桥式电路将来自直流电源的直流电转换成交流电，并向旋转电机进行供电，使所述旋转电机作为电动机工作;在所述发电机工作模式时，通过由所述控制电路控制的所述三相桥式电路将由驱动源驱动的所述旋转电机发出的交流电转换成直流电，并向所述直流电源进行供电，使所述旋转电机作为发电机工作，在使所述旋转电机作为所述电动机工作的所述电动机工作模式时，所述控制电路以与所述旋转电机的转子的电角度周期同步的单脉冲通电方式来控制所述功率半导体开关，其特征在于，
所述控制电路构成为经由冲击电流限制电路从所述功率转换装置的直流端子的正侧电极得到工作电源供给，
所述冲击电流限制电路构成为包括:在所述电源和所述第一半导体开关之间连接的由电感器和电流检测用电阻串联连接成的串联电路；以及通过所述串联电路两端的电压来控制输出端子间电压的第二半导体开关，
基于所述第二半导体开关的输出端子间电压来控制所述第一半导体开关的控制端子间电压，从而限制流向所述负载的电流。
发明效果
[0014]根据本发明的冲击电流限制电路，可不影响到稳定状态时对负载的电流供给而在开关接通时和电源电压急剧上升时无过冲地平滑地限制冲击电流，从而可以获得能以较小额定电流的晶体管来接通、断开对负载的电流供给且EMC性能也优异的冲击电流限制电路。
[0015]另外，根据本发明的功率转换装置，由于具备冲击电流限制电路，可以从功率转换装置的直流端子线路在装置内部提供控制电路的工作电源。其结果是，不需要用于从外部提供电源的连接器连接部和车辆线束供控制电路的工作电源专用，因此这既可以谋求车辆线束的简单化、轻量化，又可以消除连接器接触不良和线束断线等的担忧，同时也带来了系统可靠性的改善。
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明实施方式I的冲击电流限制电路的电路图。
图2是表示本发明实施方式2的冲击电流限制电路的电路图。
图3是表示本发明实施方式3的冲击电流限制电路的电路图。
图4是表示本发明实施方式4的功率转换装置的结构