JP2016149632A - Drive circuit - Google Patents
Drive circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016149632A JP2016149632A JP2015025216A JP2015025216A JP2016149632A JP 2016149632 A JP2016149632 A JP 2016149632A JP 2015025216 A JP2015025216 A JP 2015025216A JP 2015025216 A JP2015025216 A JP 2015025216A JP 2016149632 A JP2016149632 A JP 2016149632A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- switches
- overcurrent
- drive
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 20
- WKVZMKDXJFCMMD-UVWUDEKDSA-L (5ar,8ar,9r)-5-[[(2r,4ar,6r,7r,8r,8as)-7,8-dihydroxy-2-methyl-4,4a,6,7,8,8a-hexahydropyrano[3,2-d][1,3]dioxin-6-yl]oxy]-9-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)-5a,6,8a,9-tetrahydro-5h-[2]benzofuro[6,5-f][1,3]benzodioxol-8-one;azanide;n,3-bis(2-chloroethyl)-2-ox Chemical compound [NH2-].[NH2-].Cl[Pt+2]Cl.ClCCNP1(=O)OCCCN1CCCl.COC1=C(O)C(OC)=CC([C@@H]2C3=CC=4OCOC=4C=C3C(O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@@H]4O[C@H](C)OC[C@H]4O3)O)[C@@H]3[C@@H]2C(OC3)=O)=C1 WKVZMKDXJFCMMD-UVWUDEKDSA-L 0.000 description 15
- 101150060262 ICE2 gene Proteins 0.000 description 15
- 101150003353 Ice1 gene Proteins 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Description
複数の半導体スイッチング素子を並列接続する構成において、その複数の半導体スイッチング素子を駆動する駆動回路に関する。 The present invention relates to a drive circuit that drives a plurality of semiconductor switching elements in a configuration in which the plurality of semiconductor switching elements are connected in parallel.
インバータ回路や、DCDCコンバータにおいて、複数の半導体スイッチング素子(スイッチ)を並列接続することで、出力可能な電力を大きくする構成が考えられる。例えば、2つのスイッチが並列接続されている場合に、2つのスイッチの一方を第1スイッチとし、他方を第2スイッチとする。両スイッチのオフオン状態(開閉状態)のばらつきを抑制するため、一つの駆動回路を用いて、両スイッチの制御端子を同時に駆動する構成が知られている。この構成では、駆動回路と、両スイッチの制御端子との間に接続点が設けられる。駆動回路は、接続点を介して、両スイッチの制御端子を駆動する。 In an inverter circuit or a DCDC converter, a configuration in which output power can be increased by connecting a plurality of semiconductor switching elements (switches) in parallel is conceivable. For example, when two switches are connected in parallel, one of the two switches is a first switch and the other is a second switch. In order to suppress variations in the off-on state (open / closed state) of both switches, a configuration is known in which the control terminals of both switches are simultaneously driven using a single drive circuit. In this configuration, a connection point is provided between the drive circuit and the control terminals of both switches. The drive circuit drives the control terminals of both switches via the connection point.
上記の回路構成において、接続点−第1スイッチの制御端子−第1スイッチの出力端子−第2スイッチの出力端子−第2スイッチの制御端子−接続点という閉回路が形成される。この閉回路では、制御端子の電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時において、帰還容量及び配線インダクタンスによって共振が発生する。 In the above circuit configuration, a closed circuit of connection point-control terminal of first switch-output terminal of first switch-output terminal of second switch-control terminal of second switch-connection point is formed. In this closed circuit, resonance occurs due to the feedback capacitance and the wiring inductance when the voltage at the control terminal rises or falls.
また、接続点−第1スイッチの制御端子−第1スイッチの入力端子−第2スイッチの入力端子−第2スイッチの制御端子−接続点という閉回路が形成される。上記の閉回路では、制御端子の電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時において、入力容量及び配線インダクタンスによって共振が発生する。 In addition, a closed circuit of connection point-control terminal of first switch-input terminal of first switch-input terminal of second switch-control terminal of second switch-connection point is formed. In the above closed circuit, resonance occurs due to the input capacitance and the wiring inductance when the voltage of the control terminal rises or falls.
これらの共振によって、素子や配線に対し、素子や配線の許容電流より大きな電流が流れ、素子や配線に損傷が生じることが懸念される。そこで、共振を抑制するために、接続点と両スイッチの制御端子との間にそれぞれ抵抗器を設け、共振を抑制する構成が知られている(非特許文献1)。 Due to these resonances, there is a concern that a current larger than the allowable current of the element or wiring flows to the element or wiring, causing damage to the element or wiring. In order to suppress the resonance, a configuration is known in which a resistor is provided between the connection point and the control terminals of both switches to suppress the resonance (Non-Patent Document 1).
ここで、接続点と制御端子との間に、抵抗器を設ける構成とすると、共振を抑制できる一方で、駆動時において電力損失が発生する。本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、共振による悪影響を抑制しつつ、駆動時における電力損失の発生を抑制可能な駆動回路を提供することを主たる目的とする。 Here, if a resistor is provided between the connection point and the control terminal, resonance can be suppressed, while power loss occurs during driving. The present invention has been made to solve the above-described problem, and a main object of the present invention is to provide a drive circuit capable of suppressing the occurrence of power loss during driving while suppressing adverse effects due to resonance.
本発明は、電圧制御型半導体スイッチング素子である複数のスイッチ(SW1,SW2)を駆動する駆動回路(20)であって、前記複数のスイッチは、並列接続されており、前記スイッチの制御端子から放電することで、前記スイッチをオフ状態に切り替える放電回路(22)と、前記スイッチの制御端子へ充電することで、前記スイッチをオン状態に切り替える充電回路(21)と、を備え、前記放電回路及び前記充電回路は、それぞれ共通の接続点(PG)を介して、前記複数のスイッチを同時に駆動するものであって、前記接続点と、前記複数のスイッチの制御端子との間に抵抗値を変更可能な抵抗器(R1,R2)がそれぞれ設けられており、前記スイッチに過電流が生じることを判定する過電流判定部(30)と、前記過電流判定部により、前記スイッチに過電流が生じると判定されることを条件として、前記抵抗器の抵抗値を増加させる制御部(30)、を備えることを特徴とする。 The present invention is a drive circuit (20) for driving a plurality of switches (SW1, SW2) that are voltage-controlled semiconductor switching elements, wherein the plurality of switches are connected in parallel, and from the control terminal of the switch A discharge circuit (22) that switches the switch to an off state by discharging; and a charge circuit (21) that switches the switch to an on state by charging the control terminal of the switch, the discharge circuit And the charging circuit drives the plurality of switches simultaneously via a common connection point (PG), and sets a resistance value between the connection point and the control terminals of the plurality of switches. A changeable resistor (R1, R2) is provided, and an overcurrent determination unit (30) for determining that an overcurrent is generated in the switch, and the overcurrent determination The parts, on condition that it is determined that overcurrent occurs in the switch, the control unit (30) for increasing the resistance value of the resistor, characterized in that it comprises a.
過電流の発生時において、接続点と制御端子との経路を含む閉回路に振幅の大きな共振が生じ、素子や配線に損傷が生じることが懸念される。そこで、スイッチに過電流が生じると判定されたことを条件として、抵抗器の抵抗値を増加させる構成とすることで、閉回路に共振が発生することで生じる素子の損傷を防止する。また、過電流が生じると判定されない場合に、抵抗器の抵抗値を増加させないこととなり、通常の駆動時における電力損失の発生を低減することができる。 When an overcurrent occurs, there is a concern that resonance with a large amplitude occurs in the closed circuit including the path between the connection point and the control terminal, and the element and the wiring are damaged. In view of this, the resistance value of the resistor is increased on the condition that it is determined that an overcurrent is generated in the switch, thereby preventing damage to the element caused by resonance in the closed circuit. In addition, when it is not determined that an overcurrent will occur, the resistance value of the resistor is not increased, and the generation of power loss during normal driving can be reduced.
(第1実施形態)
図1に第1実施形態の電気的構成図を示す。本実施形態では、スイッチSW1,SW2が並列接続されて設けられている。スイッチSW1,SW2はともにIGBTである。スイッチSW1,SW2にはそれぞれ還流ダイオードD1,D2が設けられている。スイッチSW1,SW2は、インバータ回路(図示略)の上アームスイッチとして動作する。説明の簡略化のために、スイッチSW1,SW2をまとめて、スイッチSWとも記載する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an electrical configuration diagram of the first embodiment. In the present embodiment, the switches SW1 and SW2 are provided in parallel connection. Both switches SW1 and SW2 are IGBTs. The switches SW1 and SW2 are provided with free-wheeling diodes D1 and D2, respectively. The switches SW1 and SW2 operate as upper arm switches of an inverter circuit (not shown). For simplification of description, the switches SW1 and SW2 are collectively referred to as a switch SW.
スイッチSW1のコレクタとスイッチSW2のコレクタとは、共通の接続点PCに接続されているとともに、スイッチSW1のエミッタとスイッチSW2のエミッタとは、共通の接続点PEに接続されている。このようにスイッチSW1,SW2を並列接続することで、スイッチを単独で用いた場合に比べて、出力可能な電力を向上させることが可能となる。 The collector of the switch SW1 and the collector of the switch SW2 are connected to a common connection point PC, and the emitter of the switch SW1 and the emitter of the switch SW2 are connected to a common connection point PE. Thus, by connecting the switches SW1 and SW2 in parallel, it is possible to improve the power that can be output compared to the case where the switches are used alone.
また、スイッチSW1,SW2のゲート(制御端子)は、一つのゲート駆動回路20から共通の接続点PGを介して、同時に駆動される。ゲート駆動回路20は、オン駆動スイッチ21と、オフ駆動スイッチ22と、ゲート抵抗23,24とを備えている。オン駆動スイッチ21は、NチャネルMOSFETであり、オフ駆動スイッチ22は、PチャネルMOSFETである。
The gates (control terminals) of the switches SW1 and SW2 are simultaneously driven from one
充電回路としてのオン駆動スイッチ21は、スイッチSW1,SW2のゲートに対して電源電圧Vsを駆動電圧として印加する。オン駆動スイッチ21のソースは電圧源25に接続され、ドレインはオンゲート抵抗23及び接続点PGを介して、スイッチSW1,SW2のゲートに接続されている。オン駆動スイッチ21は、駆動制御部40からハイ状態のオン指令信号がゲートに入力されることでオン状態となり、スイッチSW1,SW2のゲートと電圧源25とを導通状態とさせる。
The on
また、放電回路としてのオフ駆動スイッチ22は、スイッチSW1,SW2のゲートと接地点とを接続し、ゲート電圧Vge(ゲート−エミッタ間電圧)を接地電圧(エミッタ電圧)にする。オフ駆動スイッチ22のソースは接地点に接続され、ドレインはオフゲート抵抗24及び接続点PGを介してスイッチSW1,SW2のゲートに接続されている。オフ駆動スイッチ22は、駆動制御部40からハイ状態のオフ指令信号がゲートに入力されることでオン状態となり、スイッチSW1,SW2のゲートと接地点とを導通状態とさせる。
Further, the off
ここで、スイッチSW1,SW2には、ゲート−コレクタ間の容量である帰還容量Cres、ゲート−エミッタ間の容量である入力容量Cies、及び、コレクタ−エミッタ間の容量である出力容量Coesが存在する。 Here, the switches SW1 and SW2 include a feedback capacitance Cres that is a gate-collector capacitance, an input capacitance Cies that is a gate-emitter capacitance, and an output capacitance Coes that is a collector-emitter capacitance. .
図2(a)に示すように、接続点PG−スイッチSW1のゲート−スイッチSW1の帰還容量Cres1−スイッチSW1のコレクタ−接続点PC−スイッチSW2のコレクタ−スイッチSW2の帰還容量Cres2−スイッチSW2のゲート−接続点PGという閉回路A1が生じている。また、図2(b)に示すように、接続点PG−スイッチSW1のゲート−スイッチSW1の入力容量Cies1−スイッチSW1のエミッタ−接続点PE−スイッチSW2のエミッタ−スイッチSW2の入力容量Cies2−スイッチSW2のゲート−接続点PGという閉回路A2が生じている。 As shown in FIG. 2 (a), the gate of the connection point PG-the switch SW1, the feedback capacitance Cres of the switch SW1, the collector of the switch SW1, the collector of the connection point PC, the collector of the switch SW2, the feedback capacitance Cres2-of the switch SW2. A closed circuit A1 called gate-connection point PG is generated. Further, as shown in FIG. 2B, the gate-switch SW1 input capacitance Cies1-switch SW1 emitter-connection point PE-switch SW2 emitter-switch SW2 input capacitance Cies2-switch of the connection point PG-switch SW1. A closed circuit A2 called a gate-connection point PG of SW2 is generated.
ここで、スイッチSW1,SW2にそれぞれ流れる出力電流Ice1,Ice2(コレクタ−エミッタ電流)が一致する場合、閉回路A1,A2に電流は流れない。しかし、スイッチSW1,SW2の個体差や、配線インピーダンスによって生じる駆動信号のずれなどを原因として、スイッチSW1,SW2のターンオン及びターンオフがずれることが考えられる。このターンオン及びターンオフのずれによって、スイッチSW1,SW2それぞれの出力電流Ice1,Ice2に差異が生じ、2つの閉回路A1,A2に電流が流れることになる。 Here, when the output currents Ice1 and Ice2 (collector-emitter current) flowing through the switches SW1 and SW2 match, no current flows through the closed circuits A1 and A2. However, it is conceivable that the switches SW1 and SW2 are turned on and off due to individual differences between the switches SW1 and SW2 and a drive signal shift caused by wiring impedance. Due to the difference between the turn-on and turn-off, differences occur in the output currents Ice1 and Ice2 of the switches SW1 and SW2, respectively, and current flows through the two closed circuits A1 and A2.
閉回路A1に電流が流れると、帰還容量Cresと、配線や素子の誘導成分とにより共振が生じることが懸念される。また、閉回路A2に電流が流れると、入力容量Ciesと、配線や素子の誘導成分とにより共振が生じることが懸念される。 When a current flows through the closed circuit A1, there is a concern that resonance occurs due to the feedback capacitance Cres and the inductive components of the wiring and elements. Further, when a current flows through the closed circuit A2, there is a concern that resonance occurs due to the input capacitance Cies and the inductive component of the wiring and the element.
図1の説明に戻り、本実施形態の構成では、閉回路A1,A2における共振を抑制するために、抵抗器R1,R2を接続点PGと、スイッチSW1,SW2のゲートとの間にそれぞれ設ける構成としている。抵抗器R1,R2によって共振が減衰し、閉回路A1,A2に大電流が流れること、及び、閉回路A1,A2上の素子に対して高電圧が印加されることを抑制できる。 Returning to the description of FIG. 1, in the configuration of this embodiment, resistors R1 and R2 are provided between the connection point PG and the gates of the switches SW1 and SW2, respectively, in order to suppress resonance in the closed circuits A1 and A2. It is configured. The resonance is attenuated by the resistors R1 and R2, and it can be suppressed that a large current flows through the closed circuits A1 and A2, and that a high voltage is applied to the elements on the closed circuits A1 and A2.
ここで、接続点PGとスイッチSW1,SW2のゲートとの間に、抵抗器R1,R2を設ける構成とすると、共振を抑制できる一方で、スイッチSW1,SW2の駆動時において電力損失が発生する。また、スイッチSW1,SW2に過電流が発生すると、閉回路A1,A2に振幅の大きな共振が生じ、素子に損傷が生じることが懸念される。過電流は、インバータ回路において、スイッチSW1,SW2が上アームスイッチとなるレグにおいて、対となる下アームスイッチに常時オン異常が生じることなどを原因として発生する。 Here, when the resistors R1 and R2 are provided between the connection point PG and the gates of the switches SW1 and SW2, resonance can be suppressed, but power loss occurs when the switches SW1 and SW2 are driven. Further, when an overcurrent is generated in the switches SW1 and SW2, there is a concern that resonance with a large amplitude occurs in the closed circuits A1 and A2 and the element is damaged. In the inverter circuit, the overcurrent is generated due to an always-on abnormality in the paired lower arm switch in the leg in which the switches SW1 and SW2 are the upper arm switches.
そこで、スイッチSW1,SW2に過電流が生じると判定されたことを条件として、抵抗値を変更可能な抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させる構成とすることで、閉回路A1,A2に共振が発生することで生じる素子や配線の損傷を防止する。また、過電流が生じると判定されない場合に、抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させないことで、駆動時における電力損失を低減することができる。 Therefore, on the condition that it is determined that an overcurrent is generated in the switches SW1 and SW2, the resistance values of the resistors R1 and R2 whose resistance values can be changed are increased, thereby resonating in the closed circuits A1 and A2. Damage to elements and wiring caused by the occurrence of In addition, when it is not determined that an overcurrent will occur, the power loss during driving can be reduced by not increasing the resistance values of the resistors R1 and R2.
具体的には、抵抗器R1は、大きい抵抗値の抵抗体R11と、スイッチSA1及び小さい抵抗値の抵抗体R12が直列接続されたものと、が並列接続されて構成されている。同様に、抵抗器R2は、大きい抵抗値の抵抗体R21と、スイッチSA2及び小さい抵抗値の抵抗体R22が直列接続されたものと、が並列接続されて構成されている。スイッチSA1,SA2がオン状態とされることで、抵抗器R1,R2の抵抗値は小さくなり、スイッチSA1,SA2がオフ状態とされることで、抵抗器R1,R2の抵抗値は大きくなる。ここで、抵抗体R11と抵抗体R21との抵抗値(例えば、5Ω)は等しく、抵抗体R12と抵抗体R22の抵抗値(例えば、1Ω)は等しい。 Specifically, the resistor R1 is configured by connecting in parallel a resistor R11 having a large resistance value and a switch SA1 and a resistor R12 having a small resistance value connected in series. Similarly, the resistor R2 is configured such that a resistor R21 having a large resistance value and a switch SA2 and a resistor R22 having a small resistance value connected in series are connected in parallel. When the switches SA1 and SA2 are turned on, the resistance values of the resistors R1 and R2 are reduced, and when the switches SA1 and SA2 are turned off, the resistance values of the resistors R1 and R2 are increased. Here, the resistance values (for example, 5Ω) of the resistor R11 and the resistor R21 are equal, and the resistance values (for example, 1Ω) of the resistor R12 and the resistor R22 are equal.
また、スイッチSW1,SW2のエミッタ側に電流検出用のセンス抵抗RS1,RS2を設けている。センス抵抗RS1,RS2はスイッチSW1,SW2のエミッタと、接続点PEとを接続する配線と並列に設けられている。本実施形態の制御部30は、センス抵抗RS1,RS2の端子のうち、スイッチSW1,SW2のエミッタ側の方の電圧(センス電圧Vse)を検出することで、スイッチSW1,SW2に流れる出力電流Ice1,Ice2を取得する。つまり、センス抵抗RS1,RS2及び制御部30は、電流検出部として動作する。そして、出力電流Ice1,Ice2の少なくとも一方が閾値Ithを超過した(第一閾値を上回った)場合に、スイッチSW1,SW2に過電流が生じていると判定する。本実施形態では、センス電圧Vseが、閾値Ithに相当する閾値電圧を超過した場合に、スイッチSW1,SW2に過電流が生じていると判定する。
Further, sense resistors RS1 and RS2 for current detection are provided on the emitter side of the switches SW1 and SW2. The sense resistors RS1 and RS2 are provided in parallel with the wiring connecting the emitters of the switches SW1 and SW2 and the connection point PE. The
制御部30は、スイッチSW1,SW2に過電流が生じていると判定したことを条件として、スイッチSA1,SA2をともにオフ状態にする。これにより、抵抗器R1,R2の抵抗値が増加し、閉回路A1,A2における共振を抑制することが可能になる。また、制御部30は、過電流が生じていない通常の駆動時において、スイッチSA1,SA2をオン状態にすることで、抵抗器R1,R2の抵抗値を減少させ、ゲート駆動回路20によるスイッチSW1,SW2のゲート駆動時における電力損失を低減することができる。
(第2実施形態)
図3に第2実施形態の電気的構成図を示す。第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows an electrical configuration diagram of the second embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態のゲート駆動回路20は、緩放電スイッチ26及び緩放電抵抗27を備える。緩放電スイッチ26は、PチャネルMOS−FETである。緩放電スイッチ26は、スイッチSW1,SW2のゲートと接地点とを接続し、ゲート電圧Vgeを接地電圧にする。緩放電スイッチ26のソースは接地点に接続され、ドレインは緩放電抵抗27及び接続点PGを介してスイッチSW1,SW2のゲートに接続されている。緩放電スイッチ26は、駆動制御部40からハイ状態の緩放電指令信号がゲートに入力されることで、オン状態となり、スイッチSW1,SW2のゲートと接地点とを導通状態とさせる。
The
ここで、緩放電抵抗27の抵抗値(例えば50Ω)は、オフゲート抵抗24の抵抗値(例えば1Ω)より大きく設定されている。このため、緩放電スイッチ26によるスイッチSW1,SW2のゲート放電は、オフ駆動スイッチ22によるスイッチSW1,SW2のゲート放電に比べて、緩やかである。
Here, the resistance value (for example, 50Ω) of the slow discharge resistor 27 is set larger than the resistance value (for example, 1Ω) of the
緩放電回路としての緩放電スイッチ26は、スイッチSW1,SW2に過電流が流れた場合に、オンされることで、オフ駆動スイッチ22より緩やかにスイッチSW1,SW2のゲートから放電を行う。オフ駆動スイッチ22より緩やかにスイッチSW1,SW2のゲートから放電を行うことで、サージ電圧の発生を抑制することが可能になる。
The
制御部30Aは、センス抵抗RS1,RS2の端子のうち、スイッチSW1,SW2のエミッタ側の方の電圧を検出することで、スイッチSW1,SW2に流れる出力電流Ice1,Ice2を取得する。ここで、制御部30は、出力電流Ice1,Ice2の少なくとも一方が閾値Ithを超えたことを条件として、過電流が生じていると判定し、スイッチSA1,SA2をオフ状態にすることで、抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させる。これにより、共振の発生を抑制する。
The
さらに、本実施形態の制御部30Aは、抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させた後、所定時間経過後に、緩放電スイッチ26をオン状態とするように、駆動制御部40に指令する。そして、駆動制御部40Aは、緩放電スイッチ26をオン状態とし、スイッチSW1,SW2の緩放電を実施する。
Furthermore, the
図4(a)に通常のスイッチSWのターンオフにおけるゲート電圧Vgeのタイミングチャートを示し、図4(b)に過電流検出時のスイッチSWのターンオフにおけるゲート電圧Vgeのタイミングチャートを示す。 FIG. 4A shows a timing chart of the gate voltage Vge when the normal switch SW is turned off, and FIG. 4B shows a timing chart of the gate voltage Vge when the switch SW is turned off when an overcurrent is detected.
図4(a)の時刻T1の前では、スイッチSWのゲートに電源電圧Vs(例えば、15V)が印加されており、スイッチSWがオン状態とされている。そして、時刻T1において、駆動制御部40からオフ駆動スイッチ22にターンオフ指令信号が入力される。時刻T1からオフ駆動スイッチ22のターンオン時間の経過後、時刻T2において、オフ駆動スイッチ22がオン状態となり、スイッチSWのゲートと接地点とが導通状態とされる。これにより、ゲート電圧Vgeが低下していく。その後、ミラー期間を経て、時刻T3において、ゲート電圧Vgeが0Vとされる。
Prior to time T1 in FIG. 4A, the power supply voltage Vs (for example, 15 V) is applied to the gate of the switch SW, and the switch SW is turned on. At time T <b> 1, a turn-off command signal is input from the
図4(b)の時刻T11の前では、スイッチSWのゲートに電源電圧Vsが印加されており、スイッチSWがオン状態とされている。時刻T11において、スイッチSWの出力電流Ice1,Ice2の一方が閾値Ithを超えたと判定される。時刻T11からスイッチSA1,SA2のターンオフ時間の経過後、時刻T12において、スイッチSA1,SA2がオフ状態にされる。これにより、抵抗器R1,R2の抵抗値が増加する。 Before time T11 in FIG. 4B, the power supply voltage Vs is applied to the gate of the switch SW, and the switch SW is turned on. At time T11, it is determined that one of the output currents Ice1 and Ice2 of the switch SW has exceeded the threshold value Ith. After the turn-off time of the switches SA1 and SA2 has elapsed from time T11, the switches SA1 and SA2 are turned off at time T12. As a result, the resistance values of the resistors R1 and R2 increase.
その後、時刻T13において、時刻T12から所定時間経過後に、緩放電スイッチ26がオン状態とされ、緩放電が実施される。これにより、スイッチSWのゲートの緩放電が行われ、図4(a)に示すターンオフ時間(時刻T2〜時刻T3)より長い時間を経て、時刻T14において、ゲート電圧Vgeが0Vとされる。
Thereafter, at time T13, after a predetermined time has elapsed from time T12, the
過電流の発生時において、スイッチSW1,SW2をターンオフすると、大きなサージ電流が発生する。サージ電流と共振電流によって、過大な電流が流れ、素子に損傷が生じることが懸念される。そこで、緩放電スイッチ26によってターンオフ速度を低下させることで、サージ電圧を抑制する構成とする。ここで、ターンオフを実施する前に、抵抗器R1,R2の抵抗値を予め増加させることで、ターンオフ時における共振を抑制することができ、サージ電流及び共振による素子への悪影響を効果的に抑制することができる。
If the switches SW1 and SW2 are turned off when an overcurrent is generated, a large surge current is generated. There is a concern that an excessive current flows due to the surge current and the resonance current, and the element is damaged. Thus, the
(第3実施形態)
第3実施形態の電気的構成は、第2実施形態と同一である。
(Third embodiment)
The electrical configuration of the third embodiment is the same as that of the second embodiment.
本実施形態の制御部30Aは、センス抵抗RS1,RS2の端子のうち、スイッチSW1,SW2のエミッタ側の方の電圧を検出することで、スイッチSW1,SW2に流れる出力電流Ice1,Ice2を取得する。ここで、制御部30Aは、出力電流Ice1,Ice2の少なくとも一方が閾値Ith1(第一閾値)を超えたことを条件として、過電流が生じていると判定し、スイッチSA1,SA2をオフ状態にすることで、抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させる。これにより、共振の発生を抑制する。
The
さらに、制御部30Aは、出力電流Ice1,Ice2の少なくとも一方が、所定時間にわたって閾値Ith2(第二閾値)を超えたことを条件として、緩放電スイッチ26をオン状態とするように、駆動制御部40に指令する。そして、駆動制御部40Aは、緩放電スイッチ26をオン状態とし、スイッチSW1,SW2の緩放電を実施する。ここで、閾値Ith2は、閾値Ith1より大きい値に設定されている。このように閾値Ith1,Ith2を設定することで、抵抗器R1,R2の抵抗値が増加した後に、スイッチSW1,SW2の緩放電が実施される。
Further, the
図5に過電流検出時のターンオフにおけるスイッチSWの出力電流Iceのタイミングチャートを示す。 FIG. 5 shows a timing chart of the output current Ice of the switch SW at the turn-off time when overcurrent is detected.
時刻T21の前において、インバータ回路の下アームスイッチに常時オン異常が生じている。時刻T21において、インバータ回路の下アームスイッチに常時オン異常が生じている状態で、スイッチSWがオン状態とされることで、スイッチSWの出力電流Iceが、正常時に比べて速い速度で増加していく。 Prior to time T21, an always-on abnormality has occurred in the lower arm switch of the inverter circuit. At time T21, the switch SW is turned on while the lower arm switch of the inverter circuit is always on, so that the output current Ice of the switch SW increases at a higher speed than normal. Go.
時刻T22において、スイッチSWの出力電流Iceが、閾値Ith1に達する。これにより、抵抗器R1,R2の抵抗値が増加される。その後、スイッチSWの出力電流Iceが更に増加することで、時刻T23において、閾値Ith2に達する。 At time T22, the output current Ice of the switch SW reaches the threshold value Ith1. As a result, the resistance values of the resistors R1 and R2 are increased. Thereafter, when the output current Ice of the switch SW further increases, the threshold value Ith2 is reached at time T23.
時刻T24において、出力電流Iceが所定時間にわたって閾値Ith2を超えているため、緩放電スイッチ26による緩放電が実施される。緩放電によって、ゲート電圧Vgeが低下し、出力電流Iceが減少していく。その後、テール電流が流れた後、時刻T24において、出力電流Iceが0Aとなる。
At time T24, since the output current Ice exceeds the threshold value Ith2 over a predetermined time, the slow discharge by the
過電流判定部としての制御部30Aは、スイッチSWに流れる出力電流Iceを検出し、その検出値が所定の閾値Ith1を超えている場合に、過電流が生じていると判定する。ここで、緩放電スイッチ26による緩放電の実施を判定するための閾値Ith2と比べ、抵抗器R1,R2の抵抗値の増加の実施を判定するための閾値Ith1を小さくする構成とする。この構成にすることで、緩放電スイッチ26を用いてターンオフを実施する前に、抵抗器R1,R2の抵抗値を予め増加させることが可能になる。
The
(第4実施形態)
図6に第4実施形態の電気的構成図を示す。第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。第4実施形態の構成では、スイッチSW1,SW2の温度Th1,Th2を検出するための感温ダイオードDT1,DT2をそれぞれ設ける構成としている。感温ダイオードDT1,DT2は、温度検出部31に接続されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 shows an electrical configuration diagram of the fourth embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. In the configuration of the fourth embodiment, the temperature sensitive diodes DT1 and DT2 for detecting the temperatures Th1 and Th2 of the switches SW1 and SW2 are provided, respectively. The temperature sensitive diodes DT1 and DT2 are connected to the temperature detection unit 31.
温度検出部31は、感温ダイオードDT1,DT2の順方向降下電圧に基づいて、スイッチSW1,SW2の温度Th1,Th2を検出し、その検出値を制御部30Bに出力する。制御部30Bは、スイッチSW1,SW2の温度Th1,Th2のいずれか一方が、閾値Thth(所定温度)より低いことを条件として、過電流時における抵抗器R1,R2の抵抗値の変更を実施する。 The temperature detection unit 31 detects the temperatures Th1 and Th2 of the switches SW1 and SW2 based on the forward voltage drop of the temperature sensitive diodes DT1 and DT2, and outputs the detected values to the control unit 30B. The control unit 30B changes the resistance values of the resistors R1 and R2 at the time of overcurrent on condition that either one of the temperatures Th1 and Th2 of the switches SW1 and SW2 is lower than a threshold value Thth (predetermined temperature). .
半導体スイッチング素子であるスイッチSW1,SW2は、その温度Th1,Th2が低いほど、スイッチング速度が速くなる。スイッチング速度が速くなることで、サージ電圧が大きくなり、共振の影響が大きくなる。そこで、低温時には、抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させる構成とする。これにより、共振による素子への悪影響を好適に抑制することができる。 The switches SW1 and SW2, which are semiconductor switching elements, have a higher switching speed as the temperatures Th1 and Th2 are lower. By increasing the switching speed, the surge voltage increases and the influence of resonance increases. Therefore, the resistance values of the resistors R1 and R2 are increased at low temperatures. Thereby, the bad influence to the element by resonance can be suppressed suitably.
また、スイッチSW1,SW2は、その温度Th1,Th2が高いほど、装置全体の発熱許容量が小さくなる。そこで、高温時には、抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させない構成にすることで、スイッチSW1,SW2を含む装置全体の発熱を低減することが可能となる。 Further, the higher the temperatures Th1 and Th2 of the switches SW1 and SW2, the smaller the heat generation allowable amount of the entire apparatus. In view of this, it is possible to reduce the heat generation of the entire apparatus including the switches SW1 and SW2 by preventing the resistance values of the resistors R1 and R2 from increasing at high temperatures.
(第5実施形態)
図7に第5実施形態の電気的構成図を示す。第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。第5実施形態のゲート駆動回路20Cは、充電回路として、定電流駆動回路21Cを備えている。また、ゲート駆動回路20Cは、放電回路として、定電流駆動回路22Cを備えている。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 shows an electrical configuration diagram of the fifth embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The gate drive circuit 20C of the fifth embodiment includes a constant current drive circuit 21C as a charging circuit. The gate drive circuit 20C includes a constant current drive circuit 22C as a discharge circuit.
定電流駆動回路21Cは、駆動制御部40Cからハイ状態のオン指令信号が入力されることで、スイッチSW1,SW2のゲートと電圧源25とを導通状態とさせる。また、定電流駆動回路22Cは、駆動制御部40Cからハイ状態のオフ指令信号が入力されることで、スイッチSW1,SW2のゲートと接地点とを導通状態とさせる。ここで、定電流駆動回路21C,22Cは、定電流駆動を実施する。
The constant
放電回路及び充電回路とスイッチSW1,SW2のゲートとの間に抵抗器R1,R2を設けることで、スイッチSW1,SW2のスイッチング速度が低下し、スイッチング損失増加の原因となることが懸念される。ここで、定電流駆動可能な充電回路及び放電回路として、定電流駆動回路21C,22Cを用いることで、スイッチSW1,SW2のスイッチング速度が一定になる。スイッチング速度を一定にすることで、抵抗器R1,R2によるスイッチング速度の低下に伴うスイッチング損失を低減することが可能になる。 By providing the resistors R1 and R2 between the discharge circuit and the charging circuit and the gates of the switches SW1 and SW2, there is a concern that the switching speed of the switches SW1 and SW2 may be reduced, causing an increase in switching loss. Here, by using the constant current driving circuits 21C and 22C as the charging circuit and the discharging circuit capable of constant current driving, the switching speed of the switches SW1 and SW2 becomes constant. By making the switching speed constant, it becomes possible to reduce the switching loss accompanying the decrease in the switching speed due to the resistors R1 and R2.
(第6実施形態)
図8に第6実施形態の電気的構成図を示す。第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。ゲート駆動回路20Dは、充電回路として、2つのオン駆動スイッチ21D1,21D2を備えている。ゲート駆動回路20Dは、放電回路として、2つのオフ駆動スイッチ22D1,22D2を備えている。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 shows an electrical configuration diagram of the sixth embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The gate drive circuit 20D includes two on drive switches 21D1 and 21D2 as a charging circuit. The gate drive circuit 20D includes two off drive switches 22D1 and 22D2 as discharge circuits.
オン駆動スイッチ21D1,21D2は、スイッチSW1,SW2のゲートに対して電源電圧Vsを駆動電圧として印加する。オン駆動スイッチ21D1,21D2のソースは電圧源25にそれぞれ接続され、ドレインはオンゲート抵抗23D1,23D2及び接続点PGを介して、スイッチSW1,SW2のゲートにそれぞれ接続されている。オン駆動スイッチ21D1,21D2は、駆動制御部40Dからハイ状態のオン指令信号がゲートに入力されることでオン状態となり、スイッチSW1,SW2のゲートと電圧源25とを導通状態とさせる。ここで、オンゲート抵抗23D2の抵抗値(例えば、10Ω)は、オンゲート抵抗23D1の抵抗値(例えば、1Ω)より大きく設定されている。
The on drive switches 21D1 and 21D2 apply the power supply voltage Vs as a drive voltage to the gates of the switches SW1 and SW2. The sources of the on-drive switches 21D1 and 21D2 are connected to the
また、オフ駆動スイッチ22D1,22D2は、スイッチSW1,SW2のゲートと接地点とを接続し、ゲート電圧Vge(ゲート−エミッタ間電圧)を接地電圧(エミッタ電圧)にする。オフ駆動スイッチ22D1,22D2のソースは接地点に接続され、ドレインはオフゲート抵抗24D1,24D2及び接続点PGを介してスイッチSW1,SW2のゲートに接続されている。オフ駆動スイッチ22D1,22D2は、駆動制御部40からハイ状態のオフ指令信号がゲートに入力されることでオン状態となり、スイッチSW1,SW2のゲートと接地点とを導通状態とさせる。ここで、オフゲート抵抗24D2の抵抗値(例えば、10Ω)は、オフゲート抵抗24D1の抵抗値(例えば、1Ω)より大きく設定されている。
The off-drive switches 22D1 and 22D2 connect the gates of the switches SW1 and SW2 to the ground point, and set the gate voltage Vge (gate-emitter voltage) to the ground voltage (emitter voltage). The sources of the off drive switches 22D1 and 22D2 are connected to the ground point, and the drains are connected to the gates of the switches SW1 and SW2 via the off gate resistors 24D1 and 24D2 and the connection point PG. The off drive switches 22D1 and 22D2 are turned on when a high-state off command signal is input to the gate from the
オン駆動スイッチ21D1及びオフ駆動スイッチ22D1を用いてスイッチSW1,SW2のゲートの充放電を行うと、ゲート抵抗23D1,24D1を介して充放電を実施することになる。また、オン駆動スイッチ21D2及びオフ駆動スイッチ22D2を用いてスイッチSW1,SW2のゲートの充放電を行うと、ゲート抵抗23D2,24D2を介して充放電を実施することになる。ゲート抵抗23D1,24D1の抵抗値が「第1抵抗値」であり、ゲート抵抗23D2,24D2の抵抗値が「第2抵抗値」である。 When the gates of the switches SW1 and SW2 are charged and discharged using the on drive switch 21D1 and the off drive switch 22D1, charging and discharging are performed through the gate resistors 23D1 and 24D1. Further, when the gates of the switches SW1 and SW2 are charged and discharged using the on drive switch 21D2 and the off drive switch 22D2, charging and discharging are performed via the gate resistors 23D2 and 24D2. The resistance values of the gate resistors 23D1 and 24D1 are “first resistance values”, and the resistance values of the gate resistors 23D2 and 24D2 are “second resistance values”.
ゲート抵抗23D2,24D2を介して充放電を実施すると、スイッチSW1,SW2のサージ電圧及びサージ電流の抑制を効果的に行える一方で、スイッチSW1,SW2のゲートの駆動に伴う電力損失が増加する。ゲート抵抗23D1,24D1を介して充放電を実施すると、スイッチSW1,SW2のゲートの駆動に伴う電力損失が低下する一方で、スイッチSW1,SW2のサージ電圧及びサージ電流低減の効果が低下する。 When charging / discharging is performed via the gate resistors 23D2 and 24D2, the surge voltage and surge current of the switches SW1 and SW2 can be effectively suppressed, while the power loss associated with driving the gates of the switches SW1 and SW2 increases. When charging / discharging is performed via the gate resistors 23D1 and 24D1, power loss due to driving of the gates of the switches SW1 and SW2 is reduced, while the effect of reducing the surge voltage and surge current of the switches SW1 and SW2 is reduced.
そこで、駆動制御部40Dは、制御部30DからスイッチSW1,SW2に流れる出力電流Ice1,Ice2を取得する。駆動制御部40Dは、出力電流Ice1,Ice2が所定の閾値IA(所定電流)より小さい場合に、オン駆動スイッチ21D1及びオフ駆動スイッチ22D1に対してオン指令信号及びオフ指令信号を出力する。これにより、スイッチSW1,SW2のゲートの駆動に伴う電力損失を低減することができる。
Therefore, the
また、駆動制御部40Dは、出力電流Ice1,Ice2が閾値IA以上の場合に、オン駆動スイッチ21D2及びオフ駆動スイッチ22D2に対してオン指令信号及びオフ指令信号を出力する。これにより、スイッチSW1,SW2のターンオン時及びターンオフ時におけるサージ電圧を抑制することができる。
Further, the
ここで閾値IAは、抵抗器R1,R2の抵抗値増加のための閾値Ithより小さい値に設定されている。抵抗器R1,R2の抵抗値を増加させる場合、ゲート抵抗23D2,24D2が用いられるため、共振抑制の効果と、サージ電圧及びサージ電流低減の効果と、をあわせて得ることができる。これにより、素子に与える悪影響を好適に抑制することができる。 Here, the threshold value IA is set to a value smaller than the threshold value Ith for increasing the resistance values of the resistors R1 and R2. When the resistance values of the resistors R1 and R2 are increased, since the gate resistors 23D2 and 24D2 are used, the resonance suppression effect and the surge voltage and surge current reduction effect can be obtained together. Thereby, the bad influence given to an element can be controlled suitably.
(第7実施形態)
図9に第7実施形態の電気的構成図を示す。第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。制御部30Eは、スイッチSW1,SW2のゲート電圧Vgeの検出値を取得する。
(Seventh embodiment)
FIG. 9 shows an electrical configuration diagram of the seventh embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The
スイッチSA1,SA2の一方(例えば、スイッチSA2)に常時オフ異常が生じた場合に、図10に示すように、スイッチSW1のターンオン時間及びターンオフ時間と、スイッチSW2のターンオン時間及びターンオフ時間とに差異が生じる。両スイッチSW1,SW2のターンオン時間及びターンオフ時間に差異が生じることで、両スイッチSW1,SW2のターンオン及びターンオフにおいて、閉回路A1,A2に電流が流れ、共振が発生することが懸念される。 As shown in FIG. 10, when one of the switches SA1 and SA2 (for example, the switch SA2) is normally off, there is a difference between the turn-on time and turn-off time of the switch SW1 and the turn-on time and turn-off time of the switch SW2. Occurs. Due to the difference between the turn-on time and the turn-off time of both switches SW1 and SW2, there is a concern that current flows in the closed circuits A1 and A2 and resonance occurs in the turn-on and turn-off of both switches SW1 and SW2.
そこで、電圧検出部としての制御部30Eは、スイッチSW1,SW2のゲート電圧Vgeを検出する。そして、異常判定部としての制御部30Eは、ゲート電圧Vgeの時間変化に基づいて、スイッチSA1,SA2の常時オフ異常を判定する。制御部30Eは、スイッチSA1,SA2の一方に常時オフ異常が発生していると判定される、つまり、抵抗器R1,R2の一方に異常が生じていると判定されると、正常な抵抗器R1,R2の抵抗値を、異常が生じている抵抗器R1,R2の抵抗値と等しくする。具体的には、スイッチSA2に常時オフ異常が生じたとすると、スイッチSA1を常時オフするように制御を行う。
Therefore, the
ここで、制御部30Eは、ターンオン時におけるコレクタ電圧(入力端子の電圧)の変化や、ターンオフ時におけるコレクタ電圧(出力端子の電圧)の変化に基づいて、抵抗器R1,R2に異常が生じているか否かの判定を行うことも可能である。
Here, the
また、例えば、出力電流Ice1,Ice2を検出するために用いているセンス抵抗RS1,RS2のセンス電圧Vseは、図10に示すように変化する。具体的には、ゲート電圧Vgeがターンオン電圧Vonに達すると、出力電流Ice1,Ice2が流れ始めることで、センス電圧Vseは上昇し始める。そこで、センス電圧Vseの立ち上がりタイミングに基づいて、スイッチSA1,SA2の異常を判定することが可能である。同様に、センス電圧Vseの立ち下がりタイミングに基づいて、スイッチSA1,SA2の異常を判定することも可能である。 Further, for example, the sense voltage Vse of the sense resistors RS1 and RS2 used for detecting the output currents Ice1 and Ice2 changes as shown in FIG. Specifically, when the gate voltage Vge reaches the turn-on voltage Von, the output currents Ice1 and Ice2 begin to flow, and the sense voltage Vse starts to rise. Therefore, it is possible to determine the abnormality of the switches SA1 and SA2 based on the rising timing of the sense voltage Vse. Similarly, the abnormality of the switches SA1 and SA2 can be determined based on the falling timing of the sense voltage Vse.
スイッチSW1,SW2の一方の抵抗器R1,R2に異常が生じると、オン駆動スイッチ21及びオフ駆動スイッチ22と、スイッチSW1,SW2のゲートとの間の抵抗値が異なることになる。この抵抗値のアンバランスによって、スイッチSW1,SW2の間で、ターンオン時において、スイッチSW1,SW2がターンオンするタイミングにずれが生じる。同様にターンオフ時において、スイッチSW1,SW2がターンオフするタイミングにずれが生じる。このずれによって、共振が生じることが懸念されるため、スイッチSA1,SA2の一方に常時オフ異常が生じた場合には、他方を常時オフする制御を実施し、抵抗器R1,R2の抵抗値を等しくする。この制御によって、抵抗器R1,R2の異常による共振の発生を抑制することができ、また過電流発生時に共振を好適に抑制することが可能になる。
When an abnormality occurs in one of the resistors R1 and R2 of the switches SW1 and SW2, the resistance values between the
(他の実施形態)
・第1〜4,7の実施形態において、ゲート抵抗23,24を省略する構成としてもよい。ゲート抵抗23,24を省略した場合であっても、抵抗器R1,R2により、スイッチSW1,SW2のゲートと、スイッチ21,22との間に生じるサージ電圧及びサージ電流を抑制することが可能である。
(Other embodiments)
In the first to fourth and seventh embodiments, the
・スイッチSWの出力電流Iceの過電流の判定について、出力電流Iceを検出し、その検出値と閾値Ithとを比較する方法を変更してもよい。例えば、インバータ回路の下アームスイッチに常時オン異常が生じていると判定されたことを条件として、対となる上アームスイッチとしてのスイッチSWに過電流が生じると判定してもよい。 -Regarding the determination of the overcurrent of the output current Ice of the switch SW, the method of detecting the output current Ice and comparing the detected value with the threshold value Ith may be changed. For example, it may be determined that an overcurrent is generated in the switch SW as a pair of upper arm switches on the condition that it is determined that the always-on abnormality has occurred in the lower arm switch of the inverter circuit.
・スイッチSW1,SW2のエミッタ側にセンス抵抗RS1,RS2を設ける構成としたが、これを変更し、スイッチSW1,SW2のコレクタ側にセンス抵抗を設ける構成としてもよい。また、センス抵抗RS1,RS2に代えて、ホール素子などを用いて出力電流Iceを検出する構成としてもよい。 Although the sense resistors RS1 and RS2 are provided on the emitter side of the switches SW1 and SW2, this may be changed and a sense resistor may be provided on the collector side of the switches SW1 and SW2. Moreover, it is good also as a structure which detects the output current Ice using Hall elements etc. instead of sense resistance RS1, RS2.
・スイッチSW1,SW2の温度Th1,Th2に基づいて、過電流判定の閾値Ithを変更する構成としてもよい。スイッチSW1,SW2の温度Th1,Th2が低いほど、過電流の判定に用いる閾値Ithを小さくするとよい。 -It is good also as a structure which changes threshold value Ith of overcurrent determination based on temperature Th1, Th2 of switch SW1, SW2. As the temperatures Th1 and Th2 of the switches SW1 and SW2 are lower, the threshold value Ith used for determining the overcurrent is preferably decreased.
・電圧制御型半導体スイッチング素子であるスイッチSWは、IGBTに代えて、MOS−FETでもよい。 The switch SW, which is a voltage controlled semiconductor switching element, may be a MOS-FET instead of the IGBT.
・第3実施形態において、感温ダイオードDT1,DT2に代えて、測温抵抗体などを用いてもよい。 In the third embodiment, a resistance temperature detector or the like may be used instead of the temperature sensitive diodes DT1 and DT2.
・上記実施形態の構成は、3個以上のスイッチを並列接続する構成についても適用可能である。 -The structure of the said embodiment is applicable also to the structure which connects three or more switches in parallel.
・抵抗値を変更可能な抵抗器として、3以上の抵抗値を選択可能なデジタル可変抵抗器を用いてもよい。 A digital variable resistor that can select three or more resistance values may be used as the resistor whose resistance value can be changed.
・上記実施形態は適宜組み合わせて実施することが可能である。例えば、第2,3実施形態は、それぞれ第4〜第7実施形態と組み合わせることが可能である。第4実施形態は、第5〜7実施形態と組み合わせることが可能である。第5,6実施形態は、それぞれ第7実施形態と組み合わせることが可能である。 The above embodiments can be implemented in combination as appropriate. For example, the second and third embodiments can be combined with the fourth to seventh embodiments, respectively. The fourth embodiment can be combined with the fifth to seventh embodiments. The fifth and sixth embodiments can be combined with the seventh embodiment, respectively.
20…ゲート駆動回路、21…オン駆動スイッチ、22…オフ駆動スイッチ、30…制御部(過電流判定部、制御部)、PG…接続点、R1,R2…抵抗器、SW1,SW2…スイッチ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のスイッチは、並列接続されており、
前記スイッチの制御端子から放電することで、前記スイッチをオフ状態に切り替える放電回路(22)と、
前記スイッチの制御端子へ充電することで、前記スイッチをオン状態に切り替える充電回路(21)と、を備え、
前記放電回路及び前記充電回路は、それぞれ共通の接続点(PG)を介して、前記複数のスイッチを同時に駆動するものであって、
前記接続点と、前記複数のスイッチの制御端子との間に抵抗値を変更可能な抵抗器(R1,R2)がそれぞれ設けられており、
前記スイッチに過電流が生じることを判定する過電流判定部(30)と、
前記過電流判定部により、前記スイッチに過電流が生じると判定されたことを条件として、前記抵抗器の抵抗値を増加させる制御部(30)と、を備えることを特徴とする駆動回路。 A drive circuit (20) for driving a plurality of switches (SW1, SW2) which are voltage controlled semiconductor switching elements,
The plurality of switches are connected in parallel,
A discharge circuit (22) for switching the switch to an OFF state by discharging from the control terminal of the switch;
A charging circuit (21) for switching the switch to an on state by charging the control terminal of the switch,
The discharging circuit and the charging circuit are configured to simultaneously drive the plurality of switches via a common connection point (PG),
Resistors (R1, R2) that can change resistance values are provided between the connection points and the control terminals of the plurality of switches, respectively.
An overcurrent determination unit (30) for determining that an overcurrent occurs in the switch;
A drive circuit comprising: a control unit (30) configured to increase a resistance value of the resistor on the condition that the overcurrent determination unit determines that an overcurrent is generated in the switch.
前記制御部(30A)は、前記過電流判定部により、前記スイッチに過電流が生じると判定されたことを条件として、前記抵抗器の抵抗値を増加させた後、前記緩放電回路による放電を実施することを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。 Compared to the discharge circuit, comprising a slow discharge circuit (26) that slowly discharges from the control terminal of the switch,
The controller (30A) increases the resistance value of the resistor on the condition that the overcurrent determination unit determines that an overcurrent occurs in the switch, and then discharges by the slow discharge circuit. The drive circuit according to claim 1, wherein the drive circuit is implemented.
前記過電流判定部は、前記電流検出部の検出値が、所定の第一閾値を上回る場合に、前記スイッチに過電流が生じると判定するものであって、
前記制御部は、前記過電流判定部により、前記スイッチに過電流が生じると判定されたことを条件として、前記抵抗器の抵抗値を増加させるとともに、前記スイッチに流れる出力電流が前記第一閾値より大きい第二閾値を上回るか否かを判定し、前記スイッチに流れる出力電流が前記第二閾値を上回ると判定されたことを条件として、前記緩放電回路による放電を実施することを特徴とする請求項2に記載の駆動回路。 The switch is provided with a current detection unit (RS1, RS2, 30) that detects an output current flowing through the switch,
The overcurrent determination unit determines that an overcurrent is generated in the switch when a detection value of the current detection unit exceeds a predetermined first threshold;
The control unit increases the resistance value of the resistor on the condition that the overcurrent determination unit determines that an overcurrent is generated in the switch, and the output current flowing through the switch is the first threshold value. It is determined whether or not a larger second threshold value is exceeded, and the discharge by the slow discharge circuit is performed on the condition that the output current flowing through the switch is determined to exceed the second threshold value. The drive circuit according to claim 2.
前記制御部(30B)は、前記スイッチの温度の検出値が所定温度よりも低いことを更に条件として、前記抵抗器の抵抗値を増加させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の駆動回路。 A temperature detector (31) for detecting the temperature of the switch;
4. The control unit according to claim 1, wherein the control unit increases the resistance value of the resistor on the condition that a detected value of the temperature of the switch is lower than a predetermined temperature. 5. The drive circuit according to the item.
前記過電流判定部は、前記電流検出部の検出値が、所定の第一閾値を上回る場合に、前記スイッチに過電流が生じると判定するものであって、
前記放電回路及び前記充電回路と前記接続点との間にそれぞれゲート抵抗(23D1,23D2,24D1,24D2)を備え、
前記スイッチの出力電流が所定電流よりも小さい場合に、前記ゲート抵抗を第1抵抗値とし、前記スイッチの出力電流が所定電流よりも大きい場合に、前記ゲート抵抗を前記第1抵抗値よりも大きい第2抵抗値とするものであって、
前記所定電流は、前記第一閾値より小さいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の駆動回路。 The switch is provided with a current detector (RS1, RS2) that detects an output current flowing through the switch,
The overcurrent determination unit determines that an overcurrent is generated in the switch when a detection value of the current detection unit exceeds a predetermined first threshold;
Gate resistors (23D1, 23D2, 24D1, 24D2) are provided between the discharge circuit and the charging circuit and the connection point, respectively.
When the output current of the switch is smaller than a predetermined current, the gate resistance is set to a first resistance value, and when the output current of the switch is larger than the predetermined current, the gate resistance is larger than the first resistance value. A second resistance value,
The drive circuit according to claim 1, wherein the predetermined current is smaller than the first threshold value.
前記複数のスイッチにおける前記電圧検出部の検出値の変化の差に基づいて、前記抵抗器の異常を判定する異常判定部(30E)を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の駆動回路。 A voltage detection unit for detecting a voltage of at least one of the control terminal, the output terminal, and the input terminal of the switch;
The abnormality determination part (30E) which determines abnormality of the said resistor based on the difference of the detected value change of the said voltage detection part in these switches is provided, The any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The drive circuit according to the item.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015025216A JP6616576B2 (en) | 2015-02-12 | 2015-02-12 | Driving circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015025216A JP6616576B2 (en) | 2015-02-12 | 2015-02-12 | Driving circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016149632A true JP2016149632A (en) | 2016-08-18 |
JP6616576B2 JP6616576B2 (en) | 2019-12-04 |
Family
ID=56691786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015025216A Active JP6616576B2 (en) | 2015-02-12 | 2015-02-12 | Driving circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6616576B2 (en) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106647072A (en) * | 2016-10-20 | 2017-05-10 | 深圳市华星光电技术有限公司 | Array substrate, liquid crystal displayer and display device |
JP2018085883A (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社デンソー | Gate drive device |
WO2018096890A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社デンソー | Gate drive device |
JP2018182899A (en) * | 2017-04-12 | 2018-11-15 | 株式会社東芝 | Gate drive circuit and power converter |
JP2018198505A (en) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 株式会社デンソー | Gate driving device |
JP2019029763A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 国立大学法人 大分大学 | Switching circuit |
WO2019123656A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | 新電元工業株式会社 | Power module |
CN110649917A (en) * | 2018-06-27 | 2020-01-03 | 株式会社电装 | Switching element driving device |
JP2020061857A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | 株式会社デンソー | Switch drive circuit |
JPWO2020240744A1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | ||
JP2021022996A (en) * | 2019-07-25 | 2021-02-18 | 日産自動車株式会社 | Power converter control method and power converter control device |
US11028814B2 (en) | 2017-06-30 | 2021-06-08 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device for internal combustion engine ignition |
CN113067460A (en) * | 2021-03-17 | 2021-07-02 | 合肥宏晶微电子科技股份有限公司 | Switching signal generation circuit, method and direct current converter |
WO2024057504A1 (en) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | 日立Astemo株式会社 | Power conversion device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0518127U (en) * | 1991-08-07 | 1993-03-05 | 神鋼電機株式会社 | Drive circuit for semiconductor switching element |
JPH11234104A (en) * | 1998-02-10 | 1999-08-27 | Toshiba Corp | Semiconductor module and inverter device |
JP2002095240A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-29 | Toshiba Corp | Gate drive circuit of insulated gate semiconductor device and electric power conversion system using it |
JP2008079379A (en) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | Voltage-driven semiconductor element driving method and gate driving circuit |
JP2009148031A (en) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | Overcurrent protection device for semiconductor power converter |
JP2009290749A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Power element drive circuit |
US20140253184A1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-11 | Denso Corporation | Gate drive circuit |
-
2015
- 2015-02-12 JP JP2015025216A patent/JP6616576B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0518127U (en) * | 1991-08-07 | 1993-03-05 | 神鋼電機株式会社 | Drive circuit for semiconductor switching element |
JPH11234104A (en) * | 1998-02-10 | 1999-08-27 | Toshiba Corp | Semiconductor module and inverter device |
JP2002095240A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-29 | Toshiba Corp | Gate drive circuit of insulated gate semiconductor device and electric power conversion system using it |
JP2008079379A (en) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | Voltage-driven semiconductor element driving method and gate driving circuit |
JP2009148031A (en) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | Overcurrent protection device for semiconductor power converter |
JP2009290749A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Power element drive circuit |
US20140253184A1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-11 | Denso Corporation | Gate drive circuit |
JP2014176228A (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-22 | Denso Corp | Gate drive circuit |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106647072A (en) * | 2016-10-20 | 2017-05-10 | 深圳市华星光电技术有限公司 | Array substrate, liquid crystal displayer and display device |
JP2018085883A (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社デンソー | Gate drive device |
WO2018096890A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社デンソー | Gate drive device |
JP2018182899A (en) * | 2017-04-12 | 2018-11-15 | 株式会社東芝 | Gate drive circuit and power converter |
JP2018198505A (en) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 株式会社デンソー | Gate driving device |
US11028814B2 (en) | 2017-06-30 | 2021-06-08 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device for internal combustion engine ignition |
JP2019029763A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 国立大学法人 大分大学 | Switching circuit |
WO2019123656A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | 新電元工業株式会社 | Power module |
JPWO2019123656A1 (en) * | 2017-12-22 | 2020-11-19 | 新電元工業株式会社 | Power module |
US11031932B2 (en) | 2017-12-22 | 2021-06-08 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Power module |
CN110649917A (en) * | 2018-06-27 | 2020-01-03 | 株式会社电装 | Switching element driving device |
CN110649917B (en) * | 2018-06-27 | 2024-01-02 | 株式会社电装 | Switching element driving device |
JP2020061857A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | 株式会社デンソー | Switch drive circuit |
JP7119872B2 (en) | 2018-10-09 | 2022-08-17 | 株式会社デンソー | switch drive circuit |
JPWO2020240744A1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | ||
JP7051008B2 (en) | 2019-05-29 | 2022-04-08 | 三菱電機株式会社 | Parallel drive device and power converter |
US11955959B2 (en) | 2019-05-29 | 2024-04-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Parallel driving device and power conversion device |
JP7283291B2 (en) | 2019-07-25 | 2023-05-30 | 日産自動車株式会社 | Power converter control method and power converter control device |
JP2021022996A (en) * | 2019-07-25 | 2021-02-18 | 日産自動車株式会社 | Power converter control method and power converter control device |
CN113067460B (en) * | 2021-03-17 | 2022-03-08 | 合肥宏晶微电子科技股份有限公司 | Switching signal generation circuit, method and direct current converter |
CN113067460A (en) * | 2021-03-17 | 2021-07-02 | 合肥宏晶微电子科技股份有限公司 | Switching signal generation circuit, method and direct current converter |
WO2024057504A1 (en) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | 日立Astemo株式会社 | Power conversion device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6616576B2 (en) | 2019-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6616576B2 (en) | Driving circuit | |
JP6714050B2 (en) | Semiconductor device and electronic circuit including the same | |
US9685945B2 (en) | Electric circuit | |
JP6170119B2 (en) | System and method for driving a power switch | |
US9112344B2 (en) | Driver for switching element and control system for rotary machine using the same | |
US10222422B2 (en) | Short-circuit detection circuits, system, and method | |
JP6468150B2 (en) | Load drive device | |
US8625243B2 (en) | Multi-functional solid state power controller | |
JP6498473B2 (en) | Switch drive circuit | |
US7642817B2 (en) | Driver circuit for a semiconductor power switching element | |
JP6659427B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2018117457A (en) | Power semiconductor module | |
CN103944548A (en) | Gate Drive Circuit For Transistor | |
US8723561B2 (en) | Drive circuit for switching element | |
JP7612323B2 (en) | Method for statically clamping gates in a multiple output gate driver system - Patents.com | |
JP2007306166A (en) | Insulated gate semiconductor device driving apparatus and method thereof | |
JPWO2023219031A5 (en) | ||
JP5673634B2 (en) | Drive circuit for switching element to be driven | |
US8994437B2 (en) | Semiconductor device and circuit for controlling potential of gate of insulated gate type switching device | |
JP6217546B2 (en) | Gate drive circuit | |
JP2011166920A (en) | Gate drive device | |
JP5447575B2 (en) | Drive device | |
US20090116154A1 (en) | Discharging control apparatus of switching device for inverter | |
JPWO2017056679A1 (en) | Control circuit for multiphase power converter | |
JP5928417B2 (en) | Semiconductor element module and gate drive circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170619 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180403 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180528 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180605 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180903 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20180910 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20181207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190826 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191108 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6616576 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |