特開 2024-142197 遅延時間制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142197

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】遅延時間制御回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054258

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】320012037

【氏名又は名称】ラピステクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】二瓶 乃亮

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770EA01

5H770FA01

5H770FA11

5H770GA02

(57)【要約】

【課題】予め定められた電圧閾値以下の場合にＰＷＭ信号の出力を停止させることができる遅延時間制御回路を提供することを目的とする。
【解決手段】遅延時間制御回路は、ＰＷＭ信号を出力回路に出力する信号出力回路に対して、当該信号出力回路が出力中のＰＷＭ信号に係る周期が終了してから予め定められた遅延時間の経過後にＰＷＭ信号の出力を停止する指示である遅延信号を出力する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＷＭ信号を出力回路に出力する信号出力回路に対して、当該信号出力回路が出力中の前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから予め定められた遅延時間の経過後に前記ＰＷＭ信号の出力を停止する指示である遅延信号を出力する、
遅延時間制御回路。

【請求項2】

前記予め定められた遅延時間は変更可能である、請求項１に記載の遅延時間制御回路。

【請求項3】

前記予め定められた遅延時間は、予め定められた電圧閾値と、前記周期が終了する際に前記出力回路が出力する出力電圧とに基づいて定められている、請求項１又は２に記載の遅延時間制御回路。

【請求項4】

遅延信号を出力する遅延時間制御回路と、
ＰＷＭ信号を出力回路に出力する信号出力回路であって、前記遅延時間制御回路から前記遅延信号を受け付けると、当該遅延信号を受け付けた際に出力していた前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから予め定められた遅延時間が経過するまで前記ＰＷＭ信号の出力を継続し、当該遅延信号を受け付けた際に出力していた前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから前記予め定められた遅延時間の経過後に、前記ＰＷＭ信号の出力を停止する信号出力回路と、
を備える、制御回路。

【請求項5】

前記信号出力回路が出力中の前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから前記ＰＷＭ信号の出力を停止する指示である周期停止信号を前記遅延時間制御回路へ出力する周期停止回路をさらに備え、
前記遅延時間制御回路は前記周期停止信号の受信に基づいて、前記遅延信号を前記信号出力回路に出力する、
請求項４に記載の制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、遅延時間制御回路に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、他のインバータ装置と同期させたタイミング位相を所定値だけ遅らせる位相遅延手段と、遅延されたタイミング位相に応じたタイミングで、インバータ回路を停止させる停止信号を出力する停止信号出力手段と、を備える停止回路が開示されている。そして、制御回路においては、停止回路から停止信号を入力されると、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号の生成を停止する。制御回路からのＰＷＭ信号の入力が停止することで、インバータ回路の電力変換動作は停止する。特許文献１に開示された停止回路によれば、他のインバータ回路とは異なるタイミングでインバータ回路を停止させるので、インバータ回路の停止が及ぼす電力系統へ及ぼす影響を軽減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０３７３４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

出力回路が出力する出力電圧をＰＷＭ信号で制御する制御回路は、ＰＷＭ信号の出力が停止する際の出力電圧を一定にするため、出力中のＰＷＭ信号に係る周期が終了するまでＰＷＭ信号の出力を継続し、当該周期が終了するとＰＷＭ信号の出力を停止する。しかし、出力回路を構成する部品の特性の差異によって、上記周期が終了する際の出力電圧が予め定められた電圧閾値（以下、単に「電圧閾値」という。）より高い場合にＰＷＭ信号の出力が停止してしまう場合があるという課題があった。

【0005】

本開示は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、電圧閾値以下の場合にＰＷＭ信号の出力を停止させることができる遅延時間制御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】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る遅延時間制御回路は、ＰＷＭ信号を出力回路に出力する信号出力回路に対して、当該信号出力回路が出力中の前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから予め定められた遅延時間の経過後に前記ＰＷＭ信号の出力を停止する指示である遅延信号を出力する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、電圧閾値以下の場合にＰＷＭ信号の出力を停止できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】従来技術に係る電源システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図2】ＰＷＭ信号に係る周期が終了する際の出力電圧の説明に供する模式図である。

【図3】第１のＰＷＭ信号に係る周期が終了する際の出力電圧の説明に供する模式図である。

【図4】本開示の実施形態に係る電源システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図5】第２のＰＷＭ信号に係る周期の終了後に遅延時間が経過する際の出力電圧の説明に供する模式図である。

【図6】本開示の実施形態に係る制御回路における制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0010】

まず、本開示の実施形態を説明する前に、従来技術に係る電源システム１００について説明する。

【0011】

図１に従来技術に係る電源システム１００の概略構成を示す。図１に示すように、従来技術に係る電源システム１００は、制御回路１０、外部命令装置２０、出力回路３０、及び電源４０を備える。

【0012】

外部命令装置２０は、生成した命令信号を制御回路１０に出力する。

【0013】

出力回路３０は、電源４０に直流電圧を出力する。以下では、出力回路３０が出力する直流電圧を出力電圧という。

【0014】

制御回路１０は、出力電圧をＰＷＭ信号で制御する回路であり、例えばマイクロコンピュータ等によって実現される。図１に示すように、制御回路１０は、内部命令回路１１、スタート回路１２、ストップ回路１３、周期停止回路１４、及び信号出力回路１５を備える。

【0015】

内部命令回路１１は、スタート回路１２、ストップ回路１３、及び周期停止回路１４のうち少なくとも１つに対して、命令信号を出力する回路である。

【0016】

スタート回路１２は、信号出力回路１５を起動する指示である起動信号を出力する回路である。

【0017】

ストップ回路１３は、ＰＷＭ信号の出力を停止する指示である停止信号を出力する回路である。

【0018】

周期停止回路１４は、信号出力回路１５が出力中のＰＷＭ信号に係る周期が終了してからＰＷＭ信号の出力を停止する指示である周期停止信号を出力する回路である。

【0019】

信号出力回路１５は、ＰＷＭ信号を出力回路３０に出力する回路である。具体的に、信号出力回路１５は、キャリア信号と指令信号とに基づいて、三角波比較法によりＰＷＭ信号を生成する。例えば、信号出力回路１５は、指令信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、指令信号がキャリア信号以下の場合にローレベルとなるパルス信号を、ＰＷＭ信号として生成する。なお、信号出力回路１５は、三角波比較法によりＰＷＭ信号を生成する場合に限定されず、例えば、ヒステリシス方式でＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。そして、信号出力回路１５は、生成したＰＷＭ信号を出力回路３０に出力する。

【0020】

次に、従来技術に係る制御回路１０の機能構成を説明する。

【0021】

内部命令回路１１は、スタート回路１２、ストップ回路１３、及び周期停止回路１４のうち少なくとも１つに対して、命令信号を出力する。

【0022】

スタート回路１２は、内部命令回路１１又は外部命令装置２０から命令信号を受け付けると、信号出力回路１５に対して起動信号を出力する。

【0023】

ストップ回路１３は、内部命令回路１１又は外部命令装置２０から命令信号を受け付けると、信号出力回路１５に対して停止信号を出力する。

【0024】

周期停止回路１４は、内部命令回路１１又は外部命令装置２０から命令信号を受け付けると、信号出力回路１５に対して周期停止信号を出力する。

【0025】

信号出力回路１５は、スタート回路１２から起動信号を受け付けると、ＰＷＭ信号を生成する。そして、信号出力回路１５は、生成したＰＷＭ信号の出力回路３０への出力を開始する。

【0026】

また、信号出力回路１５は、ストップ回路１３から停止信号を受け付けると、ＰＷＭ信号の生成を停止する。そして、信号出力回路１５は、ＰＷＭ信号の出力回路３０への出力を停止する。

【0027】

また、信号出力回路１５は、周期停止回路１４から周期停止信号を受け付けると、周期停止信号を受け付けた際に出力していたＰＷＭ信号に係る周期が終了するまでＰＷＭ信号の出力を継続する。以下では、信号出力回路１５が周期停止信号を受け付けた際に出力していたＰＷＭ信号に係る周期を第１のＰＷＭ周期という。そして、第１のＰＷＭ周期が終了すると、信号出力回路１５はＰＷＭ信号の出力回路３０への出力を停止する。

【0028】

信号出力回路１５が停止信号を受け付けてＰＷＭ信号の出力を停止すると、出力回路３０は、ＰＷＭ信号の出力が停止する際の出力電圧を一定にできない。そこで、一般的には、ＰＷＭ信号の出力が停止する際の出力回路３０の出力電圧を一定にするため、信号出力回路１５は第１のＰＷＭ周期が終了すると、ＰＷＭ信号の出力を停止する。

【0029】

図２の上段においてＰＷＭ信号を、図２の下段において対応する出力電圧の一例を示す。図２の下段において一点鎖線で示すように、ＰＷＭ信号に係る周期が終了する際の出力電圧は、どの周期においても一定となる。

【0030】

しかし、出力回路３０を構成する部品の特性の差異によって、第１のＰＷＭ周期が終了する際の出力電圧が電圧閾値以下ではない場合がある。電圧閾値は、ユーザによって予め定められている。したがって、出力電圧が電圧閾値より高い場合に信号出力回路１５がＰＷＭ信号の出力を停止する場合がある。

【0031】

図３の上段においてＰＷＭ信号を、図３の下段において対応する出力電圧の一例を示す。図３に示すように、丸印で示された第１のＰＷＭ周期が終了する際の出力回路３０の出力電圧は、一点鎖線で示された電圧閾値より高い。

【0032】

この問題を解決するため、出力電圧が電圧閾値より高い場合は周期停止回路１４が周期停止信号を出力しない方法がある。そして、信号出力回路１５が１周期分のＰＷＭ信号を出力した後、予め定められた待ち時間が経過した後に内部命令回路１１が信号出力回路１５のＰＷＭ信号の出力を停止させる方法がある。しかし、この方法では、待ち時間の間に制御回路１０は処理を中止しなくてはならないため効率が低下するという問題がある。この問題を解決するため、待ち時間の間に制御回路１０が別の処理を行う方法がある。しかし、当該別の処理の時間を調整する必要があり、制御回路１０に対する命令が複雑になってしまう。

【0033】

また、制御回路１０の外部に予め定められた遅延時間を生成する遅延時間生成回路を設ける方法もある。そして、遅延時間生成回路に停止信号を出力させることで、信号出力回路１５に遅延時間経過後にＰＷＭ信号の出力を停止させる。しかし、この方法では、回路の規模が増えてしまう。また、遅延時間を調整する度に、出力回路３０を構成する部品を入れ替えなくてはならない。

【0034】

次に、本開示の実施形態に係る電源システム１００について説明する。なお、以下では、従来技術と異なる点のみを説明する。

【0035】

図４に示すように、本開示の実施形態に係る制御回路１０は、周期停止回路１４と信号出力回路１５との間に、遅延時間制御回路１６を備える点が従来技術と異なる。

【0036】

遅延時間制御回路１６は、信号出力回路１５が出力中のＰＷＭ信号に係る周期が終了してから予め定められた遅延時間（以下、単に「遅延時間」という。）の経過後にＰＷＭ信号の出力を停止する指示である遅延信号を、信号出力回路１５に対して出力する回路である。

【0037】

次に、本開示の実施形態に係る制御回路１０の機能構成を説明する。

【0038】

周期停止回路１４は、内部命令回路１１又は外部命令装置２０から命令信号を受け付けると、遅延時間制御回路１６に対して周期停止信号を出力する点が従来技術と異なる。

【0039】

遅延時間制御回路１６は、周期停止回路１４から周期停止信号を受け付けると、信号出力回路１５に対して遅延信号を出力する。

【0040】

信号出力回路１５は、遅延時間制御回路１６から遅延信号を受け付けると、当該遅延信号を受け付けた際に出力していたＰＷＭ信号に係る周期が終了してから遅延時間が経過するまでＰＷＭ信号の出力を継続する。以下では、信号出力回路１５が遅延信号を受け付けた際に出力していたＰＷＭ信号に係る周期を第２のＰＷＭ周期という。そして、第２のＰＷＭ周期が終了してから遅延時間の経過後に、信号出力回路１５は、ＰＷＭ信号の出力回路３０への出力を停止する。これにより、他の回路に影響を出さずに、信号出力回路１５のＰＷＭ信号の出力の停止を遅延させることができる。例えば、周期停止回路１４が信号出力回路１５とそれ以外の回路との停止に使われる場合、本開示の実施形態であれば、信号出力回路１５のＰＷＭ信号の出力の停止に関してのみ遅延させることができ、それ以外の回路は影響なく動作させることができる。

【0041】

なお、遅延時間は遅延時間制御回路１６のＳＦＲ（Ｓｐｅｃｉａｌ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）をユーザが書換えることにより変更可能である。したがって、遅延時間制御回路１６を組み込む製品又は用途等に応じて容易に遅延時間を変更できる。また、遅延時間を０に設定すれば、信号出力回路１５に対して、第２のＰＷＭ周期の終了直後にＰＷＭ信号の出力回路３０への出力を停止させることができる。

【0042】

また、遅延時間制御回路１６が、電圧閾値とＰＷＭ信号に係る周期が終了する際の出力電圧とに基づいて遅延時間を定めてもよい。具体的に、遅延時間制御回路１６は、電圧閾値とＰＷＭ信号に係る周期が終了する際の出力電圧との差分を、単位時間あたりの出力電圧の変動量で除算して算出した値以上の値を遅延時間として定めてもよい。また、遅延時間制御回路１６以外の装置が、電圧閾値とＰＷＭ信号に係る周期が終了する際の出力電圧とに基づいて遅延時間を定めてもよい。

【0043】

図５の上段においてＰＷＭ信号を、図５の下段において対応する出力電圧の一例を示す。図５に示すように、第２のＰＷＭ周期の終了後に遅延時間が経過していれば、丸印で示された出力電圧は電圧閾値以下となる。したがって、第２のＰＷＭ周期が終了する際の出力電圧が電圧閾値より高い場合でも、出力電圧が電圧閾値以下になってからＰＷＭ信号の出力を停止できる。

【0044】

次に、図６を参照して、本開示の実施形態に係る制御回路１０における制御処理の流れについて説明する。

【0045】

図６のステップＳ１００において、スタート回路１２は、内部命令回路１１又は外部命令装置２０から命令信号を受け付けるまで待機する。スタート回路１２は、命令信号を受け付けると（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に移行する。

【0046】

ステップＳ１０２において、スタート回路１２は、信号出力回路１５に対して起動信号を出力する。

【0047】

ステップＳ１０４において、信号出力回路１５は、生成したＰＷＭ信号の出力回路３０への出力を開始する。

【0048】

ステップＳ１０６において、周期停止回路１４は、内部命令回路１１又は外部命令装置２０から命令信号を受け付けるまで待機する。周期停止回路１４は、命令信号を受け付けると（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８に移行する。

【0049】

ステップＳ１０８において、周期停止回路１４は、遅延時間制御回路１６に対して周期停止信号を出力する。

【0050】

ステップＳ１１０において、遅延時間制御回路１６は、信号出力回路１５に対して遅延信号を出力する。

【0051】

ステップＳ１１２において、信号出力回路１５は、第２のＰＷＭ周期が終了するまで待機する。信号出力回路１５は、第２のＰＷＭ周期が終了すると（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に移行する。

【0052】

ステップＳ１１４において、信号出力回路１５は、遅延時間が経過するまで待機する。信号出力回路１５は、遅延時間が経過すると（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１１６に移行する。

【0053】

ステップＳ１１６において、信号出力回路１５は、ＰＷＭ信号の出力回路３０への出力を停止する。そして、本制御処理は終了する。

【0054】

このように、本開示の実施形態に係る遅延時間制御回路１６は、周期停止回路１４から周期停止信号を受け付けると、信号出力回路１５に対して遅延信号を出力する。これにより、信号出力回路１５は電圧閾値以下の場合にＰＷＭ信号の出力を停止させることができる。

【0055】

なお、遅延時間制御回路１６が信号出力回路１５に対して遅延信号を出力するのは、周期停止回路１４から周期停止信号を受け付けた場合に限定されない。例えば、遅延時間制御回路１６は、内部命令回路１１又は外部命令装置２０から命令信号を受け付けた場合に、信号出力回路１５に対して遅延信号を出力してもよい。

【0056】

また、制御回路１０、内部命令回路１１、スタート回路１２、ストップ回路１３、周期停止回路１４、及び信号出力回路１５に代えて、ソフトウェアによる制御を行うためにＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）を適用してもよい。

【0057】

また、本開示の実施形態で説明した電源システム１００の構成は一例であり、実施形態の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。

【0058】

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

【0059】

（付記項１）
ＰＷＭ信号を出力回路に出力する信号出力回路に対して、当該信号出力回路が出力中の前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから予め定められた遅延時間の経過後に前記ＰＷＭ信号の出力を停止する指示である遅延信号を出力する、
遅延時間制御回路。

【0060】

（付記項２）
前記予め定められた遅延時間は変更可能である、付記項１に記載の遅延時間制御回路。

【0061】

（付記項３）
前記予め定められた遅延時間は、予め定められた電圧閾値と、前記周期が終了する際に前記出力回路が出力する出力電圧とに基づいて定められている、付記項１又は付記項２に記載の遅延時間制御回路。

【0062】

（付記項４）
遅延信号を出力する遅延時間制御回路と、
ＰＷＭ信号を出力回路に出力する信号出力回路であって、前記遅延時間制御回路から前記遅延信号を受け付けると、当該遅延信号を受け付けた際に出力していた前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから予め定められた遅延時間が経過するまで前記ＰＷＭ信号の出力を継続し、当該遅延信号を受け付けた際に出力していた前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから前記予め定められた遅延時間の経過後に、前記ＰＷＭ信号の出力を停止する信号出力回路と、
を備える、制御回路。

【0063】

（付記項５）
前記信号出力回路が出力中の前記ＰＷＭ信号に係る周期が終了してから前記ＰＷＭ信号の出力を停止する指示である周期停止信号を前記遅延時間制御回路へ出力する周期停止回路をさらに備え、
前記遅延時間制御回路は前記周期停止信号の受信に基づいて、前記遅延信号を前記信号出力回路に出力する、
付記項４に記載の制御回路。

【符号の説明】

【0064】

１０ 制御回路
１１ 内部命令回路
１２ スタート回路
１３ ストップ回路
１４ 周期停止回路
１５ 信号出力回路
１６ 遅延時間制御回路
２０ 外部命令装置
３０ 出力回路
４０ 電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】