电动机驱动装置以及具备该电动机驱动装置的电动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型特别涉及一种作为高耐压IC(High Voltage 1C)而利用的电平移位电路。电平移位电路使用于可控半导体所包含的控制电极。
[0002]可控半导体使用于在对电力进行逆变换时使用的桥电路。特别是在构成桥电路的上侧臂的半导体开关中使用可控半导体。例如通过PWM逆变器、电动机驱动装置等来进行电力的逆变换。可控半导体所包含的控制电极具有对于所输入的控制信号成为电位基准的电极。成为电位基准的电极是发射极、源极等。成为电位基准的电极相对于地(ground)等共同电位发生变动。用于使可控半导体导通(0N)/截止(OFF)的控制信号被传递到可控半导体所包含的控制电极。电平移位电路不与连接于共同电位的电路进行电位绝缘而对可控半导体所包含的控制电极传递控制信号。
【背景技术】
[0003]以往，在通过PWM逆变器等对电力进行逆变换时使用桥电路。半导体开关构成桥电路的上侧臂。电力逆变换是指将直流变换为交流。近年来，如专利文献1那样，在用于使半导体开关导通/截止的电路中使用电平移位电路。电平移位电路不进行利用变压器、光电耦合器等的电位绝缘。如果使用电平移位电路，则能够降低成本。
[0004]图6是以往的电动机驱动装置的结构图。以往的电动机驱动装置中使用电平移位电路。如图6所示，用于电力逆变换的桥电路中作为上侧臂的IGBT 17与作为下侧臂的IGBT 18串联连接。一个相的桥电路包括IGBT 17和IGBT 18。一个相的桥电路位于主要的直流电源Vdc与共同电位COM之间。也将直流电源Vdc称为正极侧、将共同电位COM称为负极侧。直流电源Vdc例如被施加400V的高电压。
[0005]输出端子104为IGBT 17的发射极与IGBT 18的集电极的连接点。如果IGBT 17与IGBT 18交替地导通/截止，则生成交流电力。在输出端子104处输出交流电力来作为所生成的输出电压OUT。
[0006]作为辅助的直流电源E2的负极连接于共同电位COM。直流电源E2也称为驱动器电源。直流电源E2例如供给15V的电压。驱动器20用于使下侧臂的IGBT 18导通/截止。驱动器20位于直流电源E2与共同电位COM之间。
[0007]除此以外，图6中示出了电平移位电路。电平移位电路用于使上侧臂的IGBT 17导通/截止。电平移位电路包括高耐压M0SFET 1和高耐压M0SFET 2。
[0008]高耐压M0SFET 1的输入端子25接收由其它电路生成的导通信号。当高耐压M0SFET 1接收到导通信号时，高耐压M0SFET 1变为导通。如果高耐压M0SFET 1变为导通，则在负载电阻3处产生压降。以负载电阻3处产生的压降为信号，IGBT 17变为导通。
[0009]高耐压M0SFET 2的输入端子26与上述同样地，接收由其它电路生成的截止信号。当高耐压M0SFET 2接收到截止信号时，高耐压M0SFET 2变为截止。如果高耐压M0SFET 2变为截止，则在负载电阻4处产生压降。以负载电阻4处产生的压降为信号，IGBT 17变为截止。
[0010]通常，高耐压M0SFET 1与高耐压M0SFET 2彼此同样地构成。同样地，负载电阻3与负载电阻4也彼此同样地构成。与负载电阻3并联地连接有恒压二极管5。同样地，与负载电阻4并联地连接有恒压二极管6。负载电阻3和负载电阻4通过限制过大的压降的产生来保护后述的NOT电路(非电路)8和NOT电路9等。
[0011]如图6所示，电平移位电路具有包括高耐压M0SFET 1和高耐压M0SFET 2的电路部分以及用虚线围起来的电路部分。
[0012]包括高耐压M0SFET 1和高耐压M0SFET 2的电路部分被输入以共同电位COM为基准电位的信号。共同电位COM是静止的。
[0013]用虚线围起来的电路部分以输出端子104处产生的输出电压OUT为基准电位来进行动作。用虚线围起来的电路部分的基准电位会发生变动。如果IGBT 17和IGBT 18导通/截止，则输出端子104的输出电压OUT发生变动。S卩，输出电压OUT的电位交替地追踪共同电位COM和主要的直流电源的电位Vdc。
[0014]在用虚线围起来的电路内存在作为辅助的直流电源E1。与直流电源E2同样地，直流电源E1也称为驱动器电源。
[0015]直流电源E1的正极连接于线Vccl，直流电源E1的负极连接于输出端子104。直流电源E1例如供给15V的电压。直流电源E1是NOT电路8、NOT电路9、低通滤波电路(Low-Pass Filter) 30、低通滤波电路 31、RS 触发电路(Reset Set Flip-Flop circuit:复位置位触发电路)15、驱动器16等的电源。低通滤波电路30、31也有时称为LPF。RS触发电路 15 也称为 RS 锁存电路(Reset Set Latch circuit)、RS-FF。
[0016]图7是表示以往的电动机驱动装置的动作的时序图。如图7所示，在以HIN表示的时序图中示出了作为上侧臂的IGBT 17的导通/截止指令信号。在以LIN表示的时序图中示出了作为下侧臂的IGBT 18的导通/截止指令信号。HIN和LIN均为Η电平指示导通、L电平指示截止的信号。
[0017]在以25、26表示的时序图中示出了输入端子25、26所接收的脉冲信号。由脉冲发生器产生脉冲信号。输入端子25、26所接收的脉冲信号是由图6中未不出的其它电路生成的。时序图的25所示的脉冲信号在ΗΙΝ信号上升时作为具有固定时宽的信号被传递到高耐压M0SFET 1。同样地，时序图的26所示的脉冲信号在ΗΙΝ信号下降时作为具有固定时宽的信号被传递到高耐压M0SFET 2。
[0018]构成电平移位电路的RS触发电路15接收置位信号S和复位信号R。在以S表示的时序图中示出了置位信号S。在以R表示的时序图中示出了复位信号R。输入端子25的导通信号经由高耐压M0SFET 1而作为置位信号S被传递到RS触发电路15。输入端子26的截止信号经由高耐压M0SFET 2而作为复位信号R被传递到RS触发电路15。RS触发电路15发送输出信号Q。在以Q表示的时序图中示出了输出信号Q。根据置位信号S而发送Η电平的输出信号Q。根据复位信号R而发送L电平的输出信号Q。紧前的输出状态也被反映在输出信号Q中。
[0019]在图7中以17表示的时序图中示出了作为上侧臂的IGBT 17的导通/截止状态。在以18表示的时序图中示出了作为下侧臂的IGBT 18的导通/截止状态。Η电平表示导通状态。L电平表示截止状态。
[0020]在以OUT表示的时序图中示出了输出电压。Η电平表示输出直流电压Vdc的状态。L电平表示输出GND的状态。
[0021]如图7所示，时刻t = 0的各部的状态如下。S卩，HIN为L电平，因此IGBT 17变为截止。LIN为Η电平，因此IGBT 18变为导通。此时，输出端子104的输出电压OUT的电位为GND电平。
[0022]接着，如图7所示，在时刻t = tl，LIN从Η电平切换为L电平。其结果，IGBT18从导通变化为截止。因此，输出端子104的输出电压OUT的电位从GND电平急剧升高到Vdc。
[0023]接着，如图7所示，在时间t = t2，HIN从L电平切换为Η电平。高耐压M0SFET 1接收25的时序图所示的时宽Λ t的脉冲信号。脉冲信号经由NOT电路8等向RS触发电路15所具有的输入端子传递置位信号S。其结果，作为RS触发电路15的输出，输出信号Q发送Η电平。因此，IGBT 17变为导通。
[0024]接着，如图7所示，在时间t = t3，HIN从Η电平切换为L电平。高耐压M0SFET 2接收26的时序图所示的时宽Λ t的脉冲信号。脉冲信号经由NOT电路9等向RS触发电路15所具有的输入端子传递复位信号R。其结果，作为RS触发电路15的输出，输出信号Q发送L电平。因此，IGBT 17变为截止。
[0025]每当HIN和LIN所示的信号的电平被切换时就进行如以上那样的动作。
[0026]专利文献1:日本专利第3635975号公报【实用新型内容】
[0027]本实用新型的第一方式的电动机驱动装置将高侧开关和低侧开关串联地连接于直流电源来形成图腾柱型电路，具有控制部，该控制部发送用于使上述高侧开关接通断开的高侧开关指令信号以及用于使上述低侧开关接通断开的低侧开关指令信号，该电动机驱动装置的特征在于，上述高侧开关包括与上述直流电源的正极侧连接的第一端子、与上述低侧开关连接的第二端子以及接收用于使上述第一端子与上述第二端子之间接通断开的上述高侧开关指令信号的第三端子，上述低侧开关包括与上述第二端子连接的第四端子、与上述直流电源的负极侧连接的第五端子以及接收用于使上述第四端子与上述第五端子之间