JP2022077362A - Switching element driving circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】検出情報の処理負荷を抑制しながら、電流スルーレート及び電圧スルーレートをモニターできるスイッチング素子駆動回路を得る。
【解決手段】制御部30Uは、スイッチング素子44Uの第1のスイッチングにおいて検出した第1の電圧時系列情報、及び第1の電圧時系列情報と異なる第2のスイッチングにおいて検出した第2の電圧時系列情報に基づいて導出されたスイッチング素子44Uの入出力端子間の電圧変化率を示す電圧スルーレートと、第1のスイッチングにおいて検出した第1の電流時系列情報、及び第2のスイッチングにおいて検出した第2の電流時系列情報に基づいて導出されたスイッチング素子44Uの素子電流の変化率である電流スルーレートとのいずれかに一方に基づいてスイッチング素子44Uのゲートに印加するゲート信号の電流値を制御する。
【選択図】図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a switching element drive circuit capable of monitoring a current slew rate and a voltage slew rate while suppressing a processing load of detection information.
SOLUTION: A control unit 30U detects a first voltage time series information in a first switching of a switching element 44U and a second voltage time detected in a second switching different from the first voltage time series information. The voltage through rate indicating the voltage change rate between the input / output terminals of the switching element 44U derived based on the series information, the first current time series information detected in the first switching, and the detection in the second switching. The current value of the gate signal applied to the gate of the switching element 44U based on one of the current through rate, which is the rate of change of the element current of the switching element 44U derived based on the second current time series information. Control.
[Selection diagram] Fig. 2
Description
本発明は、スイッチング素子のゲートを駆動するスイッチング素子駆動回路に関する。 The present invention relates to a switching element drive circuit that drives the gate of the switching element.
IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、MOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ) などのスイッチング素子のゲートを駆動するスイッチング素子駆動回路では、スイッチング損失の低減とスイッチングノイズの抑制とが求められている。 Switching element drive circuits that drive the gates of switching elements such as IGBTs (insulated gate bipolar transistors) and MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors) are required to reduce switching loss and suppress switching noise.
図19は、n型MOSFETのスイッチングによるゲートソース間電圧Vgs、ドレインソース間電圧Vds及びドレイン電流Idの変化を示した説明図である。n型MOSFETのゲートに正電圧のゲート信号が印加(ON)されると、ゲート直下のシリコン酸化物で構成された絶縁層に面したドレインソース間に電子が引き寄せられ、ドレインソース間が導通状態になる。その結果、ゲートソース間電圧Vgsがゲート閾値を超えて大きくなるに従ってドレインソース間の電流であるドレイン電流(素子電流)Idが大きくなり、極大値であるサージ電流P1を経て一定となる。 FIG. 19 is an explanatory diagram showing changes in the gate-source voltage V gs , the drain-source voltage V ds , and the drain current I d due to switching of the n-type MOSFET. When a positive voltage gate signal is applied (ON) to the gate of the n-type MOSFET, electrons are attracted between the drain sources facing the insulating layer made of silicon oxide directly under the gate, and the drain sources are in a conductive state. become. As a result, as the gate-source voltage V gs exceeds the gate threshold value, the drain current (element current) Id , which is the current between the drain sources, increases and becomes constant via the surge current P1 which is the maximum value.
ドレイン電流Idが大きくなるに従って、ドレインソース間の電位差であるドレインソース間電圧(入出力端子間電圧)Vdsは低下し始め、同時にゲートソース間電圧Vgsが一定となるミラー期間となる。ミラー期間においてドレインソース間電圧Vdsは極小値まで低下して一定となる。 As the drain current I d increases, the drain-source voltage (voltage between input / output terminals) V ds , which is the potential difference between the drain sources, begins to decrease, and at the same time, the mirror period becomes constant when the gate-source voltage V gs becomes constant. During the mirror period, the drain-source voltage V ds drops to a minimum value and becomes constant.
図19において、ゲートソース間電圧Vgsがゲート閾値を超えたことにより、ドレイン電流Idが大きくなり始めたときからゲートソース間電圧Vgsがミラー期間になるまで、換言すればゲートソース間電圧Vgsがゲート閾値を超えたときからドレインソース間電圧Vdsが低下し始める直前までの期間を電流遷移期間と称する。また、ゲートソース間電圧Vgsが一定となるミラー期間は、ドレインソース間電圧Vdsが低下し始めたときから極小値に達するまでの期間でもあるので、当該期間を電圧遷移期間と称する。そして、電流遷移期間と電圧遷移期間とで構成される期間をターンオン期間と称し、かかるターンオン期間においてMOSFET等のスイッチング素子におけるスイッチング損失が生じる。 In FIG. 19, since the gate-source voltage V gs exceeds the gate threshold value, the drain current Id starts to increase until the gate-source voltage V gs reaches the mirror period, in other words, the gate-source voltage. The period from when V g s exceeds the gate threshold to immediately before the drain-source voltage V d s begins to decrease is referred to as a current transition period. Further, the mirror period in which the gate-source voltage V gs is constant is also a period from the time when the drain-source voltage V ds starts to decrease to the time when the minimum value is reached. Therefore, the period is referred to as a voltage transition period. The period composed of the current transition period and the voltage transition period is referred to as a turn-on period, and a switching loss in a switching element such as a MOSFET occurs in the turn-on period.
n型MOSFETのゲートに印加されていた正電圧のゲート信号がOFFになると、ゲートソース間電圧Vgsは低下し始め、ドレインソース間に引き寄せられていた電子が分散してドレインソース間が徐々に絶縁状態になる。ゲートソース間電圧Vgsが一定となるミラー期間が始まると、極小値だったドレインソース間電圧Vdsが大きくなり、極大値であるサージ電圧P2を経て一定となる。そして、ミラー期間が終了するタイミングでドレイン電流Idは低下し始め、ゲートソース間電圧Vgsがゲート閾値に達するとドレイン電流Idは極小値まで低下して一定となる。 When the positive gate signal applied to the gate of the n-type MOSFET is turned off, the gate-source voltage V gs begins to decrease, the electrons attracted between the drain sources are dispersed, and the drain source gradually disperses. It becomes insulated. When the mirror period in which the gate-source voltage V gs becomes constant begins, the drain-source voltage V ds , which was the minimum value, increases and becomes constant via the surge voltage P2, which is the maximum value. Then, at the timing when the mirror period ends, the drain current I d begins to decrease, and when the gate-source voltage V gs reaches the gate threshold value, the drain current I d decreases to a minimum value and becomes constant.
図19において、ゲートソース間電圧Vgsが低下して一定値となるミラー期間を電圧遷移期間と称する。電圧遷移期間は、ドレインソース間電圧Vdsが大きくなり始めたときからドレイン電流Idが低下し始めるときまでの期間でもある。また、ゲートソース間電圧Vgsがミラー期間経過後にゲート閾値に達するまで、換言すればドレイン電流Idが低下し始めて極小値に達するまでの期間を電流遷移期間と称する。そして、電流遷移期間と電圧遷移期間とで構成される期間をターンオフ期間と称し、かかるターンオフ期間においてもMOSFET等のスイッチング素子におけるスイッチング損失が生じる。 In FIG. 19, the mirror period in which the gate-source voltage V gs decreases and becomes a constant value is referred to as a voltage transition period. The voltage transition period is also the period from the time when the drain-source voltage V ds starts to increase to the time when the drain current I d starts to decrease. Further, the period until the gate-source voltage V gs reaches the gate threshold value after the mirror period elapses, in other words, the drain current Id starts to decrease and reaches the minimum value is referred to as a current transition period. The period composed of the current transition period and the voltage transition period is referred to as a turn-off period, and switching loss in a switching element such as a MOSFET occurs even in such a turn-off period.
スイッチング損失は、ターンオン期間及びターンオフ期間の各々の長さに比例するので、スイッチング損失を低下させるには、ターンオン期間及びターンオフ期間の各々を短縮化することが望まれる。 Since the switching loss is proportional to the length of each of the turn-on period and the turn-off period, it is desirable to shorten each of the turn-on period and the turn-off period in order to reduce the switching loss.
ターンオン期間及びターンオフ期間の各々を短縮化するには、電流遷移期間におけるドレイン電流Idの変化率である電流スルーレート及び電圧遷移期間におけるドレインソース間電圧Vdsの変化率である電圧スルーレートの各々を大きくすることが効果的である。ターンオン時の電流と電圧スルーレートとを大きくするには、ゲート信号ONの際にゲートチャージ電流を大きくすることで達成できる。また、ターンオフ時は、ゲートOFFの際にゲートディスチャージ電流を大きくすることで達成できる。 To shorten each of the turn-on period and turn-off period, the current slew rate, which is the rate of change of the drain current Id during the current transition period, and the voltage slew rate, which is the rate of change of the drain-source voltage V ds during the voltage transition period. It is effective to increase each. Increasing the turn-on current and voltage slew rate can be achieved by increasing the gate charge current when the gate signal is ON. Further, the turn-off can be achieved by increasing the gate discharge current when the gate is turned off.
従って、スイッチング損失の低減とスイッチングノイズの抑制とを実現するために、スイッチング時の電圧スルーレート及び電流スルーレートのフィードバック制御が検討されている。 Therefore, in order to reduce the switching loss and suppress the switching noise, feedback control of the voltage slew rate and the current slew rate at the time of switching has been studied.
しかしながら、かかるフィードバック制御では、スイッチング時の電圧スルーレート及び電流スルーレートが増加すると電磁ノイズが増大し、EMC規格を満足できないおそれがあるため、EMC規格が満足できるようにスイッチング時の電圧スルーレート及び電流スルーレートを調整する必要がある。 However, in such feedback control, if the voltage slew rate and the current slew rate during switching increase, electromagnetic noise may increase and the EMC standard may not be satisfied. The current slew rate needs to be adjusted.
従来はMOSFETの機差バラツキを考慮して電圧スルーレート及び電流スルーレートが許容値以内となるようにゲート抵抗値を設定しており、高スルーレートによりノイズ大とならないようにマージンをとっているため、スイッチング損失が大きくなってしまうという問題があった。 Conventionally, the gate resistance value is set so that the voltage slew rate and the current slew rate are within the allowable values in consideration of the variation in MOSFET differences, and a margin is taken so that noise does not become large due to the high slew rate. Therefore, there is a problem that the switching loss becomes large.
下記特許文献1には、第1のスイッチングサイクル中に負荷の電圧を測定し、その情報に基づき第2のスイッチングサイクルで駆動するプロファイルを生成する発明が開示されている。
The following
しかしながら、特許文献1に係る発明は、1サイクル中の複数の異なる時点での波形を検出するため、検出情報の処理負荷が増大するという問題があった。
However, the invention according to
本発明は上記課題に鑑みて創作されたものであり、検出情報の処理負荷を抑制しながら、電流スルーレート及び電圧スルーレートをモニターできるスイッチング素子駆動回路を得ることを目的とする。 The present invention has been created in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a switching element drive circuit capable of monitoring a current slew rate and a voltage slew rate while suppressing a processing load of detection information.
上記目的を達成するために本発明に係るスイッチング素子駆動回路は、制御端子及び入出力端子を備え、前記制御端子に印加される電気信号に応じて前記入出力端子間がスイッチングされるスイッチング素子(44U)の前記入出力端子の電圧の時間変化を示す電圧時系列情報を検出する電圧検出部(24U)と、前記スイッチング素子(44U)の素子電流の時間変化を示す電流時系列情報を検出する電流検出部(26U)と、前記スイッチング素子の第1のスイッチングにおいて前記電圧検出部(24U)が検出した第1の電圧時系列情報、及び前記第1のスイッチングと異なる第2のスイッチングにおいて前記電圧検出部が検出した第2の電圧時系列情報に基づいて導出され、かつ前記入出力端子間の電圧変化率を示す電圧スルーレートと、前記第1のスイッチングにおいて前記電流検出部(26U)が検出した第1の電流時系列情報、及び前記第2のスイッチングにおいて前記電流検出部(26U)が検出した第2の電流時系列情報に基づいて導出され、かつ前記素子電流の変化率を示す電流スルーレートとのいずれか一方に基づいて、前記電気信号の電流値を制御する制御部(30U)と、を含んでいる。 In order to achieve the above object, the switching element drive circuit according to the present invention includes a control terminal and an input / output terminal, and the switching element (switching between the input / output terminals is switched according to an electric signal applied to the control terminal). The voltage detection unit (24U) for detecting the time-series information indicating the time change of the voltage of the input / output terminal of the 44U) and the current time-series information indicating the time change of the element current of the switching element (44U) are detected. The current detection unit (26U), the first voltage time series information detected by the voltage detection unit (24U) in the first switching of the switching element, and the voltage in the second switching different from the first switching. The current detection unit (26U) detects the voltage through rate, which is derived based on the second voltage time series information detected by the detection unit and indicates the rate of change in voltage between the input / output terminals, and the first switching. A current through that is derived based on the first current time-series information obtained and the second current time-series information detected by the current detection unit (26U) in the second switching and indicates the rate of change of the element current. It includes a control unit (30U) that controls the current value of the electric signal based on either one of the rates.
この様に構成することで、電圧スルーレート及び電流スルーレートの算出に係る複数の時間情報を各々異なるタイミングでのスイッチングの際に検出でき、閾値を用いた制御端子電圧等の変化の検出に係るスイッチング素子駆動回路の負荷を抑制することができる。 With this configuration, a plurality of time information related to the calculation of the voltage slew rate and the current slew rate can be detected at the time of switching at different timings, and related to the detection of changes in the control terminal voltage and the like using the threshold value. The load on the switching element drive circuit can be suppressed.
また、算出した電圧スルーレート及び電流スルーレートに基づいてスイッチング素子(44U)の制御端子に印加される電気信号の電流を制御することにより、サージ電圧等の発生を抑制すると共に、スイッチング素子(44U)のスイッチング損失を低減できる。 Further, by controlling the current of the electric signal applied to the control terminal of the switching element (44U) based on the calculated voltage slew rate and current slew rate, the generation of surge voltage and the like is suppressed, and the switching element (44U) is used. ) Switching loss can be reduced.
[第1の実施形態]
以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るスイッチング素子駆動回路を備えたインバータ10の一例を示したブロック図である。インバータ10は、例えば車載のバッテリである直流電源80から供給される直流電圧を、例えばU相、V相およびW相の三相交流電圧に変換してモータ12へと出力する三相インバータである。
[First Embodiment]
Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of an
図1に示したように、本実施形態に係るインバータ10は、MOSFET等のスイッチング素子42U、42V、42W、44U、44V、44Wを備え、モータ12のステータのコイルに供給する電力を、スイッチング素子42U、42V、42W、44U、44V、44Wをオンオフさせるスイッチングによって生成する。例えば、スイッチング素子42U、44UはU相のコイルに、スイッチング素子42V、44VはV相のコイルに、スイッチング素子42W、44WはW相のコイルに、各々供給する電力のスイッチングを行う。
As shown in FIG. 1, the
スイッチング素子42U、42V、42Wの各々のドレインは、直流電源80の正極(+)に接続されており、スイッチング素子42U、42V、42Wの各々のソースは、スイッチング素子44U、44V、44Wの各々のドレインに接続されている。また、スイッチング素子44U、44V、44Wの各々のソースは、直流電源80の負極(-)に接続されている。
The drains of the switching
スイッチング素子42Uのソースとスイッチング素子44Uのドレインとが接続されるノード46Uはモータ12のU相コイルに接続されている。一例として、スイッチング素子42Uがオンになると共にスイッチング素子44Uがオフになると、ノード46Uを介してモータ12のU相コイルに直流電源80の電力が供給される。同時に、一例として、スイッチング素子42Wがオフになると共にスイッチング素子44Wがオンになると、U相コイルに流れた電流がモータ12のコイルの中性点を経由してW相コイルを流れる。当該電流はスイッチング素子42Wのソースとスイッチング素子44Wのドレインとが接続されるノード46Wとスイッチング素子44Wを介して直流電源80の負極(-)に流れる。U相コイルとW相コイルとが通電されることにより、U相コイルとW相コイルとに磁界が生じる。
The
スイッチング素子42Vのソースとスイッチング素子44Vのドレインとが接続されるノード46Vはモータ12のV相コイルに接続されている。一例として、スイッチング素子42Vがオンになると共にスイッチング素子44Vがオフになると、ノード46Vを介してモータ12のV相コイルに直流電源80の電力が供給される。同時に、一例として、スイッチング素子42Uがオフになると共にスイッチング素子44Uがオンになると、V相コイルに流れた電流がモータ12のコイルの中性点を経由してU相コイルを流れる。当該電流はノード46Uとスイッチング素子44Uを介して直流電源80の負極(-)に流れる。V相コイルとU相コイルとが通電されることにより、V相コイルとU相コイルとに磁界が生じる。
The
また、一例として、スイッチング素子42Wがオンになると共にスイッチング素子44Wがオフになると、ノード46Wを介してモータ12のW相コイルに直流電源80の電力が供給される。同時に、一例として、スイッチング素子42Vがオフになると共にスイッチング素子44Vがオンになると、W相コイルに流れた電流がモータ12のコイルの中性点を経由してV相コイルを流れる。当該電流はノード46Vとスイッチング素子44Vを介して直流電源80の負極(-)に流れる。W相コイルとV相コイルとが通電されることにより、W相コイルとV相コイルとに磁界が生じる。
Further, as an example, when the switching
上述のように、スイッチング素子42U、42V、42W、44U、44V、44W(以下、「スイッチング素子42U~44W」と略記)のスイッチングにより、モータ12のコイルに磁界が発生する相を切り替えることにより、モータ12のコイルには永久磁石等で構成されたロータ(回転子)を回転させるいわゆる回転磁界が発生する。実際のモータの回転制御では、スイッチング素子42U~44Wの各々を小刻みにオンオフさせるPWM(パルス幅変調)制御により、三相交流様の電圧を生成してモータ12の各相のコイルに印加する。
As described above, by switching the phase in which a magnetic field is generated in the coil of the
スイッチング素子42U~44Wのスイッチングにより、図1に示したような寄生インダクタンス50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72が発生する場合がある。寄生インダクタンス50~72はサージ電圧の発生に寄与し得る。本実施形態では、スルーレート(電流スルーレート及び電圧スルーレート)を適切に制御することにより、スイッチング素子42U~44Wのスイッチングによるサージ電圧の発生を抑制することも可能なので、寄生インダクタンス50~72による影響を結果的に相殺できる場合がある。
The switching of the switching
上述のように、n型MOSFETは、ゲートに正電圧のゲート信号が印加されることによりオンとなる。図1に示したように、本実施形態では、スイッチング素子42U~44Wの各々には、ゲート信号の電流値を制御するゲートドライバ20U、20V、20W、22U、22V、22W(以下、「ゲートドライバ20U~22W」と略記)が各々接続されている。また、ゲートドライバ20U~22Wの各々は、車両ECU(Electronic Control Unit)等の上位の制御装置(図示せず)に接続されている。ゲートドライバ20U~22Wの各々は、上位の制御装置から入力されたゲート信号を増幅すると共に、増幅したゲート信号を可変抵抗器により電流値を調整してスイッチング素子42U~44Wの各々のゲートに印加する。
As described above, the n-type MOSFET is turned on by applying a positive voltage gate signal to the gate. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, each of the switching
図2は、スイッチング素子44Uのゲートに設けられたゲートドライバ22Uの構成の一例を示したブロック図である。上述のように、ゲートドライバ20U~22Wは、スイッチング素子42U~44Wの各々に設けられているが、代表例としてゲートドライバ22Uを説明し、その他のゲートドライバについては説明を省略する。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
図2に示したように、ゲートドライバ22Uは、スイッチング素子44Uの入出力端子の電圧である入出力端子間電圧(ドレインソース間電圧Vds)を時間情報に対応付けて検出する入出力端子間電圧検出部24Uと、スイッチング素子44Uの素子電流(ドレイン電流Id)を時間情報に対応付けて検出する素子電流検出部26Uと、入出力端子間電圧検出部24U及び素子電流検出部26Uの各々の検出信号を、後述する制御部30Uで処理可能な形式の信号に変換する検出処理部28Uと、上位の制御装置から入力されるスルーレート目標値及び検出処理部28Uの出力に基づきスイッチング素子44Uのゲートに印加するゲート信号の制御演算を行う制御部30Uと、ゲート駆動能力を変化させる操作部32Uと、を備えている。入出力端子間電圧検出部24U及び素子電流検出部26Uの各々は、例えば、制御部30Uの制御クロックを用いて時間情報を検出する。
As shown in FIG. 2, the
素子電流検出部26Uは、一例として、シャント抵抗の両端部の電位差に基づいて電流値を検出してもよいし、スイッチング素子44Uのソースと接地領域との間の通電によって生じる誘導電流に基づいて電流値を算出してもよい。
As an example, the element
検出処理部28Uは、例えば、入出力端子間電圧検出部24U及び素子電流検出部26Uの各々の検出信号がアナログ信号である場合、制御部30Uで処理可能なデジタル信号に変換する一種のA/Dコンバータを含む回路である。
For example, when the detection signals of the input / output terminal
操作部32Uは、制御部30Uからの制御により抵抗値を変化させてスイッチング素子44Uのゲートに印加するゲート信号の電流値を変化させる可変抵抗器である。操作部32Uは、スイッチング素子44Uのゲートに印加する正電圧のゲート信号の電流値を変化させる可変抵抗器32UOと、スイッチング素子44Uのゲートに印加する負電圧のゲート信号の電流値を変化させる可変抵抗器32UFとを含む。
The
操作部32Uには、上位の制御装置からアンプ34U及び反転回路の一種である相補型MOS36Uを介してゲート信号が入力される。上位の制御装置から入力されたゲート信号は、アンプで増幅された後、相補型MOS36Uで正負が反転される。上位の制御装置から入力されるゲート信号の正負の態様によっては、相補型MOS36Uを省略してもよい。
A gate signal is input to the
図3は、制御部30Uの具体的な構成の一例を示すブロック図である。制御部30Uは、一種のコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)30UB、ROM(Read Only Memory)30UA、RAM(Random Access Memory)30UC、及び入出力ポート30UDを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a specific configuration of the
制御部30Uでは、CPU30UB、ROM30UA、RAM30UC、及び入出力ポート30UDがアドレスバス、データバス、及び制御バス等の各種バスを介して互いに接続されている。入出力ポート30UDには、各種の入出力機器として、検出処理部28U、操作部32U、及び上位の制御装置400等が各々接続されている。
In the
ROM30UAには、スルーレートを算出する演算プログラム及び算出したスルーレートに基づいて操作部32Uを操作するための指令を生成する制御指令プログラム等がインストールされている。本実施形態では、CPU30UBが演算プログラムを実行することにより、スルーレートを算出する。また、CPU30UBは、制御指令プログラムにより、操作部32Uを操作するための指令を生成する。RAM30UCは、データを一時的に記憶する記憶部であり、例えば、検出処理部28Uから入力されたデータ等が保持される。
A calculation program for calculating the slew rate, a control command program for generating a command for operating the
次に、制御部30UのCPU30UBが演算プログラム及び制御指令プログラムを実行することで実現される各種機能について説明する。CPU30UBが演算プログラム及び制御指令プログラムを実行することで、CPU30UBは、図3に示すように、スルーレートを算出する演算部300A及び操作部32Uを操作するための指令を生成する制御指令部300Bとして機能する。
Next, various functions realized by the CPU 30UB of the
図4は、電圧スルーレート算出時の説明図である。電圧スルーレートには、ゲート信号がオフになった場合に検出されるターンオフ電圧スルーレートと、ゲート信号がオンになった場合に検出されるターンオン電圧スルーレートとが存在する。 FIG. 4 is an explanatory diagram when calculating the voltage slew rate. The voltage slew rate includes a turn-off voltage slew rate detected when the gate signal is turned off and a turn-on voltage slew rate detected when the gate signal is turned on.
ターンオフ電圧スルーレートの算出について説明する。ターンオフ電圧スルーレートを算出するには、ゲート信号がオフになってから、入出力端子間電圧検出部24Uで検出した入出力端子間電圧が第1閾値電圧Vth1に達するまでの時間Tsr_off_v1を検出する。本実施形態では、ゲート信号がオフになって入出力端子間電圧が第1閾値電圧Vth1に達するまでの時間Tsr_off_v1を検出した後、ゲート信号がオンとなって再びオフになるまでの期間を低閾値検出区間と称する。
The calculation of the turn-off voltage slew rate will be described. To calculate the turn-off voltage slew rate, set the time T sr_off_v1 from when the gate signal is turned off until the voltage between the input / output terminals detected by the input / output terminal
ゲート信号が再びオフになってから、入出力端子間電圧検出部24Uで検出した入出力端子間電圧が第1閾値電圧Vth1よりも高い第2閾値電圧Vth2に達するまでの時間Tsr_off_v2を検出する。本実施形態では、ゲート信号がオフになって入出力端子間電圧が第2閾値電圧Vth2に達するまでの時間Tsr_off_v2を検出した後、ゲート信号がオンとなって再びオフになるまでの期間を高閾値検出区間と称する。
The time from when the gate signal is turned off again until the voltage between the input / output terminals detected by the input / output terminal
高閾値検出区間に後続する区間は、検出したTsr_off_v1及び時間Tsr_off_v2を用いてターンオフ電圧スルーレートを算出し、算出したターンオフ電圧スルーレートに基づいて、ゲート信号の電流値であるゲート電流を制御するdv/dt算出&制御演算区間である。dv/dt算出&制御演算区間において、ターンオフ電圧スルーレートは、下記の式(1)により算出される。 In the section following the high threshold detection section, the turn-off voltage slew rate is calculated using the detected T sr_off_v1 and time T sr_off_v2 , and the gate current, which is the current value of the gate signal, is controlled based on the calculated turn-off voltage slew rate. This is the dv / dt calculation & control calculation section to be performed. In the dv / dt calculation & control calculation section, the turn-off voltage slew rate is calculated by the following equation (1).
続いてターンオン電圧スルーレートの算出について説明する。ターンオン電圧スルーレートを算出するには、低閾値検出区間においてゲート信号がオンになってから、入出力端子間電圧検出部24Uで検出した入出力端子間電圧が第1閾値電圧Vth1に低下するまでの時間Tsr_on_v1を検出する。
Next, the calculation of the turn-on voltage slew rate will be described. To calculate the turn-on voltage slew rate, the voltage between the input / output terminals detected by the input / output terminal
低閾値検出区間に後続する高閾値検出区間において、ゲート信号がオンになってから、入出力端子間電圧検出部24Uで検出した入出力端子間電圧が第1閾値電圧Vth1よりも高い第2閾値電圧Vth2に低下するまでの時間Tsr_on_v2を検出する。
In the high threshold detection section following the low threshold detection section, the voltage between the input / output terminals detected by the input / output terminal
高閾値検出区間に後続するdv/dt算出&制御演算区間では、検出した時間Tsr_on_v1及び時間Tsr_on_v2を用いてターンオン電圧スルーレートを算出し、算出したターンオン電圧スルーレートに基づいて、ゲート信号の電流値であるゲート電流を制御する。dv/dt算出&制御演算区間において、ターンオン電圧スルーレートは、下記の式(2)により算出される。 In the dv / dt calculation & control calculation section following the high threshold detection section, the turn-on voltage slew rate is calculated using the detected time T sr_on_v1 and time T sr_on_v2 , and the gate signal is based on the calculated turn-on voltage slew rate. Controls the gate current, which is the current value. In the dv / dt calculation & control calculation section, the turn-on voltage slew rate is calculated by the following equation (2).
dv/dt算出&制御演算区間に後続する操作区間では、算出したターンオフ電圧スルーレートdvoff/dt及びターンオン電圧スルーレートdvon/dtに基づいて、ゲート信号の電流値であるゲート電流を制御する。 In the operation section following the dv / dt calculation & control calculation section, the gate current, which is the current value of the gate signal, is controlled based on the calculated turn-off voltage slew rate dv off / dt and turn-on voltage slew rate dv on / dt. ..
例えば、ターンオフ電圧スルーレートdvoff/dtの絶対値が低い場合は、操作区間のターンオフ時操作区間90において、負電圧であるゲート信号のゲート電流を大きくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間に引き寄せられた電子の分散を促す。また、ターンオフ電圧スルーレートdvoff/dtの絶対値が高い場合は、操作区間のターンオフ時操作区間90において、負電圧であるゲート信号のゲート電流を小さくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間に引き寄せられた電子の分散を抑制する。
For example, when the absolute value of the turn-off voltage slew rate dv off / dt is low, the gate current of the gate signal, which is a negative voltage, is increased in the turn-off
例えば、ターンオン電圧スルーレートdvon/dtの絶対値が低い場合は、操作区間のターンオン時操作区間92において、正電圧であるゲート信号のゲート電流を大きくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間への電子の集中を促す。また、ターンオン電圧スルーレートdvon/dtの絶対値が高い場合は、操作区間のターンオン時操作区間92において、正電圧であるゲート信号のゲート電流を小さくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間への電子の集中を抑制する。
For example, when the absolute value of the turn-on voltage slew rate dv on / dt is low, the gate current of the gate signal, which is a positive voltage, is increased in the turn-on
図5は、電流スルーレート算出時の説明図である。電流スルーレートには、ゲート信号がオンになった場合に検出されるターンオン電流スルーレートと、ゲート信号がオフになった場合に検出されるターンオフ電流スルーレートとが存在する。 FIG. 5 is an explanatory diagram when calculating the current slew rate. The current slew rate includes a turn-on current slew rate detected when the gate signal is turned on and a turn-off current slew rate detected when the gate signal is turned off.
ターンオン電流スルーレートの算出について説明する。ターンオン電流スルーレートを算出するには、ゲート信号がオンになってから、素子電流検出部26Uで検出した素子電流が第1閾値電流Ith1に達するまでの時間Tsr_on_i1を検出する。本実施形態では、ゲート信号がオンになって素子電流が第1閾値電流Ith1に達するまでの時間Tsr_on_v1を検出した後、ゲート信号がオフとなって再びオンになるまでの期間を低閾値検出区間と称する。
The calculation of the turn-on current slew rate will be described. To calculate the turn-on current slew rate, the time T sr_on_i1 from when the gate signal is turned on until the element current detected by the element
ゲート信号が再びオンになってから、素子電流検出部26Uで検出した素子電流が第1閾値電流Ith1よりも高い第2閾値電流Ith2に達するまでの時間Tsr_on_i2を検出する。本実施形態では、ゲート信号がオンになって素子電流が第2閾値電流Ith2に達するまでの時間Tsr_on_i2を検出した後、ゲート信号がオフとなって再びオンになるまでの期間を高閾値検出区間と称する。
The time T sr_on_i2 from when the gate signal is turned on again until the element current detected by the element
高閾値検出区間に後続する区間は、検出したTsr_on_i1及び時間Tsr_on_i2を用いてターンオン電流スルーレートを算出し、算出したターンオン電流スルーレートに基づいて、ゲート信号の電流値であるゲート電流を制御するdv/dt算出&制御演算区間である。dv/dt算出&制御演算区間において、ターンオン電流スルーレートは、下記の式(3)により算出される。 In the section following the high threshold detection section, the turn-on current slew rate is calculated using the detected T sr_on_i1 and the time T sr_on_i2 , and the gate current, which is the current value of the gate signal, is controlled based on the calculated turn-on current slew rate. This is the dv / dt calculation & control calculation section to be performed. In the dv / dt calculation & control calculation section, the turn-on current slew rate is calculated by the following equation (3).
続いてターンオフ電流スルーレートの算出について説明する。ターンオフ電流スルーレートを算出するには、低閾値検出区間においてゲート信号がオフになってから、素子電流検出部26Uで検出した素子電流が第1閾値電流Ith1に低下するまでの時間Tsr_off_i1を検出する。
Next, the calculation of the turn-off current slew rate will be described. To calculate the turn-off current through rate, set the time T sr_off_i1 from when the gate signal is turned off in the low threshold value detection section until the element current detected by the element
低閾値検出区間に後続する高閾値検出区間において、ゲート信号がオフになってから、素子電流検出部26Uで検出した素子電流が第1閾値電流Ith1よりも高い第2閾値電流Ith2に低下するまでの時間Tsr_off_i2を検出する。
In the high threshold detection section following the low threshold detection section, after the gate signal is turned off, the element current detected by the element
高閾値検出区間に後続するdv/dt算出&制御演算区間では、検出したTsr_off_i1及び時間Tsr_off_i2を用いてターンオフ電流スルーレートを算出し、算出したターンオフ電流スルーレートに基づいて、ゲート信号の電流値であるゲート電流を制御する。dv/dt算出&制御演算区間において、ターンオフ電流スルーレートは、下記の式(4)により算出される。 In the dv / dt calculation & control calculation section following the high threshold detection section, the turn-off current slew rate is calculated using the detected T sr_off_i1 and time T sr_off_i2 , and the current of the gate signal is calculated based on the calculated turn-off current slew rate. Controls the gate current, which is the value. In the dv / dt calculation & control calculation section, the turn-off current slew rate is calculated by the following equation (4).
dv/dt算出&制御演算区間に後続する操作区間では、算出したターンオン電流スルーレートdion/dt及びターンオフ電流スルーレートdioff/dtに基づいて、ゲート信号の電流値であるゲート電流を制御する。 In the operation section following the dv / dt calculation & control calculation section, the gate current, which is the current value of the gate signal, is controlled based on the calculated turn-on current slew rate di on / dt and turn-off current slew rate di off / dt. ..
例えば、ターンオン電流スルーレートdion/dtの絶対値が低い場合は、操作区間のターンオン時操作区間94において、正電圧であるゲート信号のゲート電流を大きくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間への電子の集中を促す。また、ターンオン電流スルーレートdion/dtの絶対値が高い場合は、操作区間のターンオン時操作区間94において、正電圧であるゲート信号のゲート電流を小さくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間への電子の集中を抑制する。
For example, when the absolute value of the turn- on current slew rate dio / dt is low, the gate current of the gate signal, which is a positive voltage, is increased in the turn-on
例えば、ターンオフ電流スルーレートdioff/dtの絶対値が低い場合は、操作区間のターンオフ時操作区間96において、負電圧であるゲート信号のゲート電流を大きくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間に引き寄せられた電子の分散を促す。また、ターンオフ電流スルーレートdioff/dtの絶対値が高い場合は、操作区間のターンオフ時操作区間96において、負電圧であるゲート信号のゲート電流を小さくしてスイッチング素子44Uのドレインソース間に引き寄せられた電子の分散を抑制する。
For example, when the absolute value of the turn-off current slew rate di off / dt is low, the gate current of the gate signal, which is a negative voltage, is increased in the turn-off
図6は、電圧スルーレートと電流スルーレートとの関係及び、ゲート電流への影響を示した説明図であり、前述の図4と図5とを1つの図にまとめたものである。図6に示したように、入出端子間電圧波形及び素子電流波形は、一方が増大すれば他方が減少し、一方が増大すれば他方が増大するという相補的な関係にある。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the voltage slew rate and the current slew rate and the influence on the gate current, and is a combination of FIGS. 4 and 5 described above in one figure. As shown in FIG. 6, the voltage waveform between the input / output terminals and the element current waveform have a complementary relationship in that when one increases, the other decreases, and when one increases, the other increases.
また、操作区間において、入出力端子間電圧が大きくなり始めるタイミングは、素子電流が減少を始めるタイミングよりも早く、極小値まで減少した素子電流が再び大きくなり始めるタイミングは、入出力端子間電圧が減少を開始するタイミングよりも早い。従がって、操作区間を図6に示したように第1区間98、第2区間100、第3区間102そして第4区間104のように4分割し、第1区間98でターンオフ電圧スルーレートを、第2区間100でターンオフ電流スルーレートを、第3区間102でターンオン電流スルーレートを、そして第4区間104でターンオン電圧スルーレートを各々個別に変更する制御が可能となる。
Further, in the operation section, the timing when the voltage between the input / output terminals starts to increase is earlier than the timing when the element current starts to decrease, and the timing when the element current decreased to the minimum value starts to increase again is the timing between the input / output terminals. It is earlier than the timing to start the decrease. Therefore, as shown in FIG. 6, the operation section is divided into four sections such as the
以上説明したように、本実施形態によれば、検出情報の処理負荷を抑制しながら、電流スルーレート及び電圧スルーレートをモニターできる。 As described above, according to the present embodiment, the current slew rate and the voltage slew rate can be monitored while suppressing the processing load of the detection information.
本実施形態では、ゲート信号がオフになってからオンになり、再びオフになる直前まで又はゲート信号がオンになってからオフになり、再びオンになる直前までを1単位のサイクルとする。そして、1のサイクルを低閾値検出区間とし、低閾値検出区間に後続するサイクルを高閾値検出区間としている。第1閾値電圧Vth1又は第1閾値電流Ith1による検出は低閾値検出区間で、第2閾値電圧Vth2又は第2閾値電流Ith2による検出は高閾値検出区間で各々行うことにより、閾値を用いた制御端子電圧等の変化の検出に係るゲートドライバ20U~22Wの負荷を抑制することができる。
In the present embodiment, one unit cycle is from when the gate signal is turned off to when it is turned on and immediately before it is turned off again or until when the gate signal is turned on and then turned off and immediately before it is turned on again. The
また、算出したターンオン電圧スルーレート、ターンオフ電圧スルーレート、ターンオン電流スルーレート及びターンオフ電流スルーレートに基づいてゲート電流を制御することにより、サージ電圧等の発生を抑制すると共に、スイッチング素子42U~44Wのスイッチング損失を低減できる。
Further, by controlling the gate current based on the calculated turn-on voltage slew rate, turn-off voltage slew rate, turn-on current slew rate, and turn-off current slew rate, the generation of surge voltage and the like is suppressed, and the
図7は、本実施形態における一般的なスルーレート算出の説明図である。図7に示した場合では、図4~6で示した低閾値による閾値比較である低閾値検出、高閾値による閾値比較である高閾値検出、スルーレートを算出する制御演算及び算出したスルーレートに基づいたゲート電流の操作からなる一連のサイクルを原則として反復する。しかしながら、インバータ10の温度、モータ相電流、及び直流電源80の電源電圧に応じて、低閾値検出、高閾値検出、制御演算及び操作の一連のサイクルを、又はかかる一連のサイクルに含まれる低閾値検出、高閾値検出、制御演算及び操作のいずれかを中断することにより、ゲートドライバ20U~22Wの負荷を低減してもよい。以下、本実施形態の変形例について説明する。
FIG. 7 is an explanatory diagram of general slew rate calculation in the present embodiment. In the case shown in FIG. 7, the low threshold value detection, which is the threshold value comparison based on the low threshold value shown in FIGS. 4 to 6, the high threshold value detection, which is the threshold value comparison based on the high threshold value, the control calculation for calculating the slew rate, and the calculated slew rate are used. In principle, it repeats a series of cycles consisting of gate current operations based on it. However, depending on the temperature of the
[第1の変形例]
図8は、低閾値検出を初回に限定した場合の説明図である。低閾値検出をモータ12の駆動中に少なくとも1回実施し、かかる低閾値検出の結果を制御部30Uの記憶部であるRAM30UC等に保持しておく。以後、高閾値検出、制御演算及び操作を一連のサイクルとして行い、制御演算では、保持していた低閾値検出の結果と、新たに検出した高閾値検出の結果とを用いて電圧スルーレート又は電流スルーレートを算出し、後続する操作では算出した電圧スルーレート又は電流スルーレートに基づいてゲート電流を制御する。
[First modification]
FIG. 8 is an explanatory diagram when the low threshold value detection is limited to the first time. The low threshold value detection is performed at least once while the
図9は、図8に示した低閾値検出を初回に限定した場合の処理の一例を示したフローチャートである。ステップ800では、初回の低閾値検出か否かが判定され、初回検出の場合は手順をステップ802に移行し、初回検出でない場合は手順をステップ806に移行する。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of processing when the low threshold value detection shown in FIG. 8 is limited to the first time. In
ステップ802では、低閾値を用いた低閾値検出を行い、検出結果を保持する。ステップ804及びステップ806では、高閾値を用いた高閾値検出を行う。
In
ステップ808では、保持していた低閾値検出の検出結果とステップ804又はステップ806で検出した高閾値検出の検出結果とを用いて電圧スルーレート又は電流スルーレートを算出する。そしてステップ810では、算出した電圧スルーレート又は電流スルーレートに基づいてゲート電流の制御を行って処理を終了する。
In
本変形例では、低閾値検出を初回に限定することにより、ゲート電流の制御に係る一連の処理を簡素化し、ゲートドライバ20U~22Wの負荷を軽減することができる。
In this modification, by limiting the low threshold detection to the first time, it is possible to simplify a series of processes related to the control of the gate current and reduce the load on the
[第2の変形例]
図10は、高閾値検出において前回の高閾値検出と差異が生じた場合にスルーレートの算出及びゲート電流の制御を行う場合のフローチャートである。本変形例では、制御演算区間で電圧スルーレート又は電流スルーレートを算出した際に高閾値検出の検出結果を制御部30Uの記憶部であるRAM30UC等に保持した後、新たに低閾値検出と高閾値検出とを行い、新たに行った高閾値検出の検出結果と保持した高閾値検出の検出結果との差分が所定値以上の場合に、新たに検出した低閾値検出の検出結果と新たに検出した高閾値検出の検出結果とで算出した電圧スルーレート又は電流スルーレートに基づいてゲート電流を制御する。所定値は、電圧スルーレート又は電流スルーレートにおいて有意な変化が認められる程度の値であり、実験等を通じて具体的に決定する。
[Second modification]
FIG. 10 is a flowchart in the case where the slew rate is calculated and the gate current is controlled when a difference from the previous high threshold value detection occurs in the high threshold value detection. In this modification, when the voltage slew rate or the current slew rate is calculated in the control calculation section, the detection result of the high threshold value detection is held in the RAM 30UC or the like which is the storage unit of the
図10は、予め高閾値検出の検出結果が保持されている処理を示している。ステップ900では、低閾値を用いた低閾値検出を行う。ステップ902では、高閾値を用いた高閾値検出を行う。
FIG. 10 shows a process in which the detection result of high threshold value detection is held in advance. In
ステップ904では、ステップ902で検出した高閾値検出の検出結果と、保持している高閾値検出の検出結果とを比較し、両者の差分が所定値以上か否かを判定する。ステップ904で、両者の差分が所定値以上の場合は手順をステップ906に移行し、両者の差分が所定値以上ではない場合は、手順をステップ902に移行して、高閾値検出を行う。
In
ステップ906では、ステップ900で検出した低閾値検出の検出結果とステップ902で検出した高閾値検出の検出結果とを用いて電圧スルーレート又は電流スルーレートを算出する。そしてステップ908では、算出した電圧スルーレート又は電流スルーレートに基づいてゲート電流の制御を行って処理を終了する。
In
本変形例では、新たに取得した高閾値検出の検出結果が前回値との差異が認められる場合に電圧スルーレート又は電流スルーレートの算出とゲート電流の制御を行うことにより、ゲート電流の制御に係る一連の処理を簡素化し、インバータ10又はゲートドライバ20U~22Wの負荷を軽減することができる。
In this modification, the gate current is controlled by calculating the voltage slew rate or current slew rate and controlling the gate current when the detection result of the newly acquired high threshold detection is different from the previous value. The series of processes can be simplified and the load on the
[第3の変形例]
図11は、4つ以上の閾値比較によるスルーレート算出の説明図である。本変形例では、電圧スルーレートを検出する場合、各々異なる複数の閾値電圧において、隣接する閾値電圧同士の差分を、ゲート信号がオンからオフ又はオフからオンに変化したタイミングから入出力端子間電圧検出部24Uが検出した電圧が閾値電圧同士の差分に係る閾値電圧に各々達するまでの時間の差分で除算して複数の電圧スルーレートを算出する。そして、算出した複数の電圧スルーレートの時系列での変化率に基づいてゲート電流の制御を行う。
[Third variant]
FIG. 11 is an explanatory diagram of slew rate calculation by comparing four or more threshold values. In this modification, when detecting the voltage through rate, the difference between the adjacent threshold voltages at a plurality of different threshold voltages is changed from the timing when the gate signal changes from on to off or from off to on, and the voltage between the input / output terminals. A plurality of voltage through rates are calculated by dividing the voltage detected by the
図11に示した例では、閾値電圧Vth1a、Vth2a、Vth3a、Vth4aの4つの閾値電圧が設定されている。隣接する閾値電圧の組合せは、Vth1aとVth2a、Vth2aとVth3a、そしてVth3aとVth4aである。本変形例では、Vth2aとVth1aとの差分Vth2a-Vth1aを入出力端子間電圧検出部24Uが検出した電圧が閾値電圧Vth1a、Vth2aに各々達するまでの時間T1、T2の差分であるT2-T1で除算して、下記の初期スルーレートを算出する。
In the example shown in FIG. 11, four threshold voltages V th1a , V th2a , V th3a , and V th4a are set. Adjacent threshold voltage combinations are V th1a and V th2a , V th2a and V th3a , and V th3a and V th4a . In this modification, the time until the voltage detected by the input / output terminal
また、本変形例では、Vth3aとVth2aとの差分Vth3a-Vth2aを入出力端子間電圧検出部24Uが検出した電圧が閾値電圧Vth2a、Vth3aに各々達するまでの時間T2、T3の差分であるT3-T2で除算して、下記の中期スルーレートを算出する。
Further, in this modification, the time T 2 until the voltage detected by the input / output terminal
さらに、本変形例では、Vth4aとVth3aとの差分Vth4a-Vth3aを入出力端子間電圧検出部24Uが検出した電圧が閾値電圧Vth3a、Vth4aに各々達するまでの時間T3、T4の差分であるT4-T3で除算して、下記の後期スルーレートを算出する。
Further, in this modification, the time until the voltage detected by the input / output terminal
本変形例では、上述のように算出した初期スルーレート、中期スルーレート及び後期スルーレートの変化率を算出することにより、ゲート電流が同一の場合の入出力端子間電圧の波形の立ち上がりの初期から終期までのスルーレートの変化を把握できる。初期スルーレート、中期スルーレート及び後期スルーレートの変化率は、一例として、初期スルーレートと中期スルーレートとの差分、及び中期スルーレートと後期スルーレートとの差分を各々算出する。さらには、初期スルーレートと中期スルーレートとの差分と、中期スルーレートと後期スルーレートとの差分との差分を算出して、スルーレートの変化率を把握してもよい。 In this modification, by calculating the rate of change of the initial slew rate, the middle slew rate, and the late slew rate calculated as described above, from the initial stage of the rising edge of the voltage waveform between the input / output terminals when the gate current is the same. You can grasp the change in the slew rate until the end. As an example, the initial slew rate, the medium-term slew rate, and the late slew rate change rate are calculated as, for example, the difference between the initial slew rate and the medium-term slew rate, and the difference between the medium-term slew rate and the late slew rate. Further, the rate of change of the slew rate may be grasped by calculating the difference between the initial slew rate and the medium-term slew rate and the difference between the medium-term slew rate and the late slew rate.
図11では、電圧スルーレートを算出する場合を示したが、電流スルーレートを算出する場合も手順は同様である。電流スルーレートを算出する場合は、閾値電流Ith1a、Ith2a、Ith3a、Ith4aの4つの閾値電流を設定する。隣接する閾値電流の組合せは、Ith1aとIth2a、Ith2aとIth3a、そしてIth3aとIth4aである。本変形例では、Ith2aとIth1aとの差分Ith2a-Ith1aを素子電流検出部26Uが検出した電流が閾値電流Ith1a、Ith2aに各々達するまでの時間T1、T2の差分であるT2-T1で除算して、初期スルーレートを算出する。
Although FIG. 11 shows a case where the voltage slew rate is calculated, the procedure is the same when calculating the current slew rate. When calculating the current slew rate, four threshold currents, It th1a , It th2a , It th3a , and It th 4a , are set. Adjacent threshold current combinations are I th1a and I th2a , I th2a and It th3a , and It th 3a and It th 4a . In this modification, the difference between I th2a and I th1a is the difference between T 1 and T 2 in which the current detected by the element
以下同様に、Ith3aとIth2aとの差分Ith3a-Ith2aを素子電流検出部26Uが検出した電流が閾値電流Ith2a、Ith3aに各々達するまでの時間T2、T3の差分であるT3-T2で除算して、中期スルーレートを算出し、Ith4aとIth3aとの差分Ith4a-Ith3aを素子電流検出部26Uが検出した電流が閾値電流Ith3a、Ith4aに各々達するまでの時間T3、T4の差分であるT4-T3で除算して、後期スルーレートを算出する。
Similarly, the difference between I th3a and I th2a is the difference between T 2 and T 3 in which the current detected by the element
そして、算出した初期スルーレート、中期スルーレート及び後期スルーレートの変化率を、電圧スルーレートの場合と同様に算出する。 Then, the calculated initial slew rate, medium-term slew rate, and late-stage slew rate change rate are calculated in the same manner as in the case of the voltage slew rate.
[第4の変形例]
図12は、モータ相電流が略同じ場合に、低閾値検出及び高閾値検出の各々を行う場合の説明図である。前述のように、実際のモータの回転制御では、スイッチング素子42U~44Wの各々を小刻みにオンオフさせるPWM制御により、三相交流様の電圧を生成してモータ12の各相のコイルに印加するので、モータ12に供給されるモータ相電流は、図12中段に示したように略正弦波状に変化する。モータ相電流が異なる場合、入出力端子間電圧の波形であるVds波形も異なってくる。モータ相電流が高いタイミングでのVds波形は、図12の上段に示したように急峻となりやすい。また、モータ相電流が低いタイミングでのVds波形は、図12の下段に示したように、モータ相電流が高いタイミングでのVds波形よりも緩やかになりやすい。
[Fourth variant]
FIG. 12 is an explanatory diagram when each of low threshold value detection and high threshold value detection is performed when the motor phase currents are substantially the same. As described above, in the actual motor rotation control, a three-phase AC-like voltage is generated and applied to the coils of each phase of the
図12に示したように、モータ相電流が異なるタイミングでは、各々のVds波形に差異が生じる。本変形例では、電気角周期毎に出現するモータ相電流が略同じとなるタイミングで低閾値検出と高閾値検出とを行って電圧スルーレートを算出する。モータ相電流が略同じとなるタイミングではVds波形がほぼ同じになるので、電圧スルーレートを精度よく算出でき、その結果、高精度なゲート電流の制御が可能となる。モータ相電流が略同じとなるタイミングは、一例として、制御部30Uの制御クロックをカウントして、電気角周期内の同じタイミングとして検出する。
As shown in FIG. 12, when the motor phase currents are different, the V ds waveforms are different. In this modification, the voltage slew rate is calculated by performing low threshold value detection and high threshold value detection at the timing when the motor phase currents appearing in each electric angle cycle are substantially the same. Since the V ds waveform becomes almost the same at the timing when the motor phase currents are substantially the same, the voltage slew rate can be calculated accurately, and as a result, the gate current can be controlled with high accuracy. As an example, the timing at which the motor phase currents are substantially the same is detected as the same timing within the electrical angular cycle by counting the control clock of the
また、モータ相電流が略同じとなるタイミングを、電気角周期毎に検出して低閾値検出と高閾値検出とを行うことにより、ゲートドライバ20U~22Wの負荷を低減することができる。
Further, the load on the
本変形例では、電圧スルーレートを算出した場合を示したが、電流スルーレートを算出する場合も同様の手順で算出することができる。 In this modification, the case where the voltage slew rate is calculated is shown, but the case where the current slew rate is calculated can also be calculated by the same procedure.
[第5の変形例]
図13は、同一電気角周期中でモータ相電流が略同じ場合に、低閾値検出及び高閾値検出の各々を行う場合の説明図である。略正弦波状に変化するモータ相電流は、極大値又は極小値でない限り、同一の電気角周期内で同一の値が2回出現する。本変形例では、同一の電気角周期内で2回出現するモータ相電流が略同じタイミングで低閾値検出と高閾値検出とを行って電圧スルーレートを算出する。前述のように、モータ相電流が略同じとなるタイミングではVds波形がほぼ同じになるので、電圧スルーレートを精度よく算出でき、その結果、高精度なゲート電流の制御が可能となる。
[Fifth variant]
FIG. 13 is an explanatory diagram when each of low threshold value detection and high threshold value detection is performed when the motor phase currents are substantially the same in the same electric angle cycle. As for the motor phase current that changes in a substantially sinusoidal shape, the same value appears twice in the same electric angle period unless it is a maximum value or a minimum value. In this modification, the voltage slew rate is calculated by performing low threshold value detection and high threshold value detection at substantially the same timing of the motor phase currents that appear twice in the same electric angle cycle. As described above, since the V ds waveforms are almost the same at the timing when the motor phase currents are substantially the same, the voltage slew rate can be calculated accurately, and as a result, the gate current can be controlled with high accuracy.
同一電気角周期内でモータ相電流が略同じとなるタイミングは、一例として、電気角周期内で制御部30Uの制御クロックをカウントして検出する。
As an example, the timing at which the motor phase currents are substantially the same within the same electric angle cycle is detected by counting the control clock of the
また、同一電気角周期内でモータ相電流が略同じとなるタイミングは、PWM制御でのスイッチング素子42U~44Wのスイッチング周期よりも長いので、単位時間当たりの低閾値検出及び高閾値検出の頻度を抑制でき、その結果、ゲートドライバ20U~22Wの負荷を低減することができる。
Further, since the timing at which the motor phase currents are substantially the same within the same electric angle cycle is longer than the switching cycle of the switching
本変形例では、電圧スルーレートを算出した場合を示したが、電流スルーレートを算出する場合も同様の手順で算出することができる。 In this modification, the case where the voltage slew rate is calculated is shown, but the case where the current slew rate is calculated can also be calculated by the same procedure.
[第6の変形例]
図14は、低閾値検出と高閾値検出との間に間引き区間を設けた場合の説明図である。本実施形態では、図7に示したように、スイッチング素子42U~44WのPWM制御でのスイッチング毎に、低閾値検出、高閾値検出、電圧スルーレート又は電流スルーレートを算出する制御演算、及びゲート電流の操作を行うが、かかる動作ではゲートドライバ20U~22Wの負荷が問題となる。
[Sixth variant]
FIG. 14 is an explanatory diagram when a thinning section is provided between the low threshold value detection and the high threshold value detection. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a control calculation for calculating a low threshold detection, a high threshold detection, a voltage slew rate or a current slew rate, and a gate for each switching of the switching
本変形例では、図14に示したように、低閾値検出後、高閾値検出を行わない間引き区間を設け、当該間引き区間に後続して高閾値検出を行う。間引き区間は、例えば制御部30Uが入出力端子間電圧検出部24U及び素子電流検出部26Uの各々に対して動作停止信号を出力することにより行われる。高閾値検出後は、間引き区間を経て制御演算を行い、制御演算後は、間引き区間を経て操作を行う。そして、操作後は、間引き区間を経て再び低閾値検出を行う。間引き区間は少なくとも1回のスイッチングを含む区間であり、複数回のスイッチングに及んでもよい。
In this modification, as shown in FIG. 14, after the low threshold value detection, a thinning section in which the high threshold value detection is not performed is provided, and the high threshold value detection is performed following the thinning section. The thinning section is performed, for example, by the
図14に示したように、検出、演算、及び操作を行わない間引き区間を設けることにより、ゲートドライバ20U~22Wの負荷を低減することができる。
As shown in FIG. 14, the load of the
[第7の変形例]
図15は、ゲート電流の制御後、閾値検出を行わない間引き区間を設けた場合の説明図である。図15に示したように、ゲート電流の操作後、少なくとも1回のスイッチングの間、検出、演算、及び操作を行わない間引き区間を設けることにより、ゲートドライバ20U~22Wの負荷を低減することができる。
[7th variant]
FIG. 15 is an explanatory diagram when a thinning section is provided in which threshold value detection is not performed after controlling the gate current. As shown in FIG. 15, the load on the
[第2の実施形態]
図16は、本実施形態に係る、スイッチング素子44Uのゲートに設けられたゲートドライバ122Uの構成の一例を示したブロック図である。本実施形態に係るゲートドライバ122Uは、スイッチング素子44Uの制御端子電圧に基づくスルーレート検出を行う点で第1の実施形態に係るゲートドライバ22Uと相違する。 また、本実施形態に係るゲートドライバは、ゲートドライバ120Uのように、スイッチング素子42U~44Wの各々に設けられた他のゲートドライバが存在するが、代表例としてゲートドライバ122Uを説明し、その他のゲートドライバについては説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 16 is a block diagram showing an example of the configuration of the
図16に示したように、本実施形態に係るゲートドライバ122Uは、スイッチング素子44Uの制御端子電圧(ゲートソース間電圧Vgs)を時間情報に対応付けて検出する制御端子電圧検出部124U、ノード46Uとモータ12との間に設けられ素子電流(ドレイン電流Id)がハイレベルで一定となる状態の負荷電流ILを検出する負荷電流検出部132U、及び直流電源80の電源電圧VHを検出する電源電圧検出部134Uを含み、検出処理部128Uは、制御端子電圧検出部124U、負荷電流検出部132U及び電源電圧検出部134Uの各々の検出信号を、後述する制御部130Uで処理可能な形式の信号に変換し、制御部130Uは、上位の制御装置から入力されるスルーレート目標値及び検出処理部128Uの出力に基づきスイッチング素子44Uのゲートに印加するゲート信号の制御演算を行う点で第1の実施形態と相違するが、その他の構成については、第1の実施形態と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。制御部130Uの構成も、図3に示した制御部30Uと実質的に同じなので、詳細な説明は省略する。また、制御端子電圧検出部124Uは、例えば、制御部130Uの制御クロックを用いて時間情報を検出する。
As shown in FIG. 16, the
負荷電流検出部132Uは、一例として、シャント抵抗の両端部の電位差に基づいて電流値を検出してもよいし、ノード46Uとモータ12との間の通電によって生じる誘導電流に基づいて電流値を算出してもよい。本実施形態では、負荷電流検出部132Uに代えて、第1の実施形態の素子電流検出部26Uを備えていてもよい。負荷電流ILは、スイッチング素子44Uがオンになった場合に検出される素子電流だからである。また、負荷電流ILは、スイッチング素子44Uに固有の値であるから、負荷電流検出部132Uによる検出値に代えて、スイッチング素子44Uに固有の定数としてもよい。
As an example, the load
検出処理部128Uは、例えば、制御端子電圧検出部124U、負荷電流検出部132U及び電源電圧検出部134Uの各々の検出信号がアナログ信号である場合、制御部130Uで処理可能なデジタル信号に変換する一種のA/Dコンバータを含む回路である。
For example, when the detection signals of the control terminal
電源電圧検出部134Uに代えて、第1の実施形態の入出力端子間電圧検出部124Uを備えていてもよい。電源電圧VHは、スイッチング素子44Uがオフになった場合に検出される入出力端子間電圧だからである。また、電源電圧VHは直流電源80の仕様に応じた値なので、直流電源80の出力が安定している場合は、電源電圧検出部134U等による検出値に代えて、直流電源80の公称電圧を電源電圧VHとしてもよい。
Instead of the power supply
図17は、制御端子電圧によるスルーレート検出の概要を示した説明図である。図17は、前述の図19と同じ態様でゲート信号、制御端子電圧、入出力端子間電圧、及び素子電流の時系列での変化を示している。本実施形態では、制御端子電圧に以下の(1)、(2)の情報が出現することを利用してスルーレートを検出する。 FIG. 17 is an explanatory diagram showing an outline of slew rate detection by the control terminal voltage. FIG. 17 shows changes in the gate signal, the control terminal voltage, the voltage between the input / output terminals, and the element current in time series in the same manner as in FIG. 19 described above. In the present embodiment, the slew rate is detected by utilizing the appearance of the following information (1) and (2) in the control terminal voltage.
(1)制御端子電圧が、ゲート閾値電圧に到達してから、ミラー電圧に到達して一定となるミラー期間までのドレイン電流遷移期間T1。
(2)ミラー期間に相当するドレインソース間電圧遷移期間T2。
(1) The drain current transition period T1 from when the control terminal voltage reaches the gate threshold voltage to when the mirror voltage reaches the mirror voltage and becomes constant.
(2) Drain-source voltage transition period T2 corresponding to the mirror period.
本実施形態では、1サイクル目閾値Vth1c、2サイクル目閾値Vth2c、及び3サイクル目閾値Vth3cの3つの制御端子電圧の閾値を設定する。1サイクル目閾値Vth1cはゲート閾値電圧Vthそのものである。2サイクル目閾値Vth2cは、ミラー電圧Vmに近似するがミラー電圧Vmより小さい値であり、3サイクル目閾値Vth3cは、ミラー電圧Vmに近似するがミラー電圧Vmより大きい値である。 In the present embodiment, the threshold values of the three control terminal voltages of the first cycle threshold value V th1c , the second cycle threshold value V th2c , and the third cycle threshold value V th3c are set. The first cycle threshold value V th1c is the gate threshold voltage V th itself. The second cycle threshold V th2c is close to the mirror voltage V m but smaller than the mirror voltage V m , and the third cycle threshold V th3c is close to the mirror voltage V m but larger than the mirror voltage V m . be.
ミラー電圧は、下記の式で算出される。下記の式中のVthはゲート閾値電圧であり、ILは素子電流がハイレベルで一定となる負荷電流であり、gmは相互コンダクタンス(制御端子電圧の変化に対する素子電流の変化)である。
Vm=Vth+IL/gm
The mirror voltage is calculated by the following formula. In the following equation, V th is the gate threshold voltage, IL is the load current at which the element current is constant at a high level, and gm is the mutual conductance (change in the element current with respect to the change in the control terminal voltage).
V m = V th + IL / gm
本実施形態では、負荷電流ILをドレイン電流遷移期間T1で除算して電流スルーレートdi/dtを導出し、電源電圧VHをドレインソース間電圧遷移期間T2で除算して電圧スルーレートdv/dtを導出する。 In this embodiment, the load current IL is divided by the drain current transition period T1 to derive the current slew rate di / dt, and the power supply voltage VH is divided by the drain-source voltage transition period T2 to obtain the voltage slew rate dv / dt. Derived.
図19を用いて説明したように、ゲート信号がオフになると、入出力端子間電圧が大きくなると共に、素子電流が低下するターンオフ期間となるが、ターンオフ期間もターンオン期間と同様に、ドレイン電流遷移期間T1と負荷電流ILとから電流スルーレートdi/dtを導出し、ドレインソース間電圧遷移期間T2と電源電圧VHとから電圧スルーレートdv/dtを導出することができる。 As described with reference to FIG. 19, when the gate signal is turned off, the voltage between the input / output terminals increases and the element current decreases, which is a turn-off period. The turn-off period is also the drain current transition as in the turn-on period. The current slew rate di / dt can be derived from the period T1 and the load current IL, and the voltage slew rate dv / dt can be derived from the drain-source voltage transition period T2 and the power supply voltage VH.
図17では、1のゲート信号のオン又はオフに際して、1サイクル目閾値Vth1c、2サイクル目閾値Vth2c、及び3サイクル目閾値Vth3cの3つの制御端子電圧の閾値を適用した例を示した。しかしながら、かかる場合は、短時間で3つの閾値を用いた検出を行うことを要し、ゲートドライバ20U~22Wの負荷が高くなるおそれがあるので、本実施形態では、図18を用いて後述するように、1サイクル目閾値Vth1c、2サイクル目閾値Vth2c、及び3サイクル目閾値Vth3cの各々の閾値を用いた検出は、異なるタイミングでのゲート信号のオン又はオフに際して行う。
FIG. 17 shows an example in which three control terminal voltage thresholds of the first cycle threshold value V th1c , the second cycle threshold value V th2c , and the third cycle threshold value V th3c are applied when the gate signal of 1 is turned on or off. .. However, in such a case, it is necessary to perform detection using the three threshold values in a short time, and the load of the
図18は、制御端子電圧による電圧スルーレート及び電流スルーレートの算出、並びに、ゲート電流の制御の一例を示した説明図である。本実施形態では、ゲート信号がオフになってからオンになり、再びオフになる直前までを1単位のサイクルとする。そして、1のサイクルを第1閾値検出区間とし、第1閾値検出区間に後続するサイクルを第2閾値検出区間とし、第2閾値検出区間に後続するサイクルを第3閾値検出区間としている。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of calculation of voltage slew rate and current slew rate by control terminal voltage and control of gate current. In the present embodiment, one unit cycle is from when the gate signal is turned off to when it is turned on and immediately before it is turned off again. The
第1閾値検出区間では、ゲート信号がオフになってから制御端子電圧が1サイクル目閾値Vth1c、に達する間までの時間Tsr_off_1を検出し、同じく第1閾値検出区間では、ゲート信号がオンになってから制御端子電圧が1サイクル目閾値Vth1cに達する間までの時間Tsr_on_1を検出する。 In the first threshold value detection section, the time T sr_off_1 from when the gate signal is turned off until the control terminal voltage reaches the threshold value V th1c in the first cycle is detected, and in the first threshold value detection section, the gate signal is turned on. The time T sr_on_1 until the control terminal voltage reaches the threshold value V th1c in the first cycle is detected.
第2閾値検出区間では、ゲート信号がオフになってから制御端子電圧が2サイクル目閾値Vth2c、に達する間までの時間Tsr_off_2を検出し、同じく第2閾値検出区間では、ゲート信号がオンになってから制御端子電圧が2サイクル目閾値Vth2cに達する間までの時間Tsr_on_2を検出する。 In the second threshold value detection section, the time T sr_off_2 from when the gate signal is turned off until the control terminal voltage reaches the second cycle threshold value V th2c is detected, and in the second threshold value detection section, the gate signal is turned on. Detects the time T sr_on_2 from when the voltage becomes to the time when the control terminal voltage reaches the threshold value V th2c in the second cycle.
第3閾値検出区間では、ゲート信号がオフになってから制御端子電圧が3サイクル目閾値Vth3c、に達する間までの時間Tsr_off_3を検出し、同じく第3閾値検出区間では、ゲート信号がオンになってから制御端子電圧が3サイクル目閾値Vth3cに達する間までの時間Tsr_on_3を検出する。 In the third threshold value detection section, the time T sr_off_3 from when the gate signal is turned off until the control terminal voltage reaches the third cycle threshold value V th3c is detected, and in the third threshold value detection section, the gate signal is turned on. The time T sr_on_3 until the control terminal voltage reaches the threshold value V th3c in the third cycle is detected.
スルーレート算出&制御演算区間では、第1閾値検出区間、第2閾値検出区間、及び第3閾値検出区間の各々で検出した時間と、電源電圧検出部134Uで検出した電源電圧VHと、負荷電流検出部132Uで検出した負荷電流ILとを用いて、ターンオフ電圧スルーレート、ターンオン電圧スルーレート、ターンオフ電流スルーレート及びターンオン電流スルーレートを算出する。
In the slew rate calculation & control calculation section, the time detected in each of the first threshold detection section, the second threshold detection section, and the third threshold detection section, the power supply voltage VH detected by the power supply
ターンオフ電圧スルーレートは、下記の式(5)により算出される。式(5)の分母は、前述のドレインソース間電圧遷移期間T2に相当する。 The turn-off voltage slew rate is calculated by the following equation (5). The denominator of the equation (5) corresponds to the above-mentioned drain-source voltage transition period T2.
ターンオン電圧スルーレートは、下記の式(6)により算出される。式(6)の分母は、前述のドレインソース間電圧遷移期間T2に相当するが、電源電圧VHは正の値であり、ターンオン電圧スルーレートは負の値になるので、時間Tsr_on_2から時間Tsr_on_3を減算することにより、分母を負の値にしている。 The turn-on voltage slew rate is calculated by the following equation (6). The denominator of the equation (6) corresponds to the above-mentioned drain-source voltage transition period T2, but since the power supply voltage VH is a positive value and the turn-on voltage slew rate is a negative value, the time T sr_on_2 to the time T The denominator is set to a negative value by subtracting sr_on_3 .
ターンオフ電流スルーレートは、下記の式(7)により算出される。式(7)の分母は、前述のドレイン電流遷移期間T1に相当するが、負荷電流ILは正の値であり、ターンオフ電流スルーレートは負の値になるので、時間Tsr_off_2から時間Tsr_off_1を減算することにより、分母を負の値にしている。 The turn-off current slew rate is calculated by the following equation (7). The denominator of the equation (7) corresponds to the above-mentioned drain current transition period T1, but since the load current IL is a positive value and the turn-off current slew rate is a negative value, the time T sr_off_2 is changed to the time T sr_off_1 . By subtracting, the denominator is set to a negative value.
ターンオン電流スルーレートは、下記の式(8)により算出される。式(8)の分母は、前述のドレイン電流遷移期間T1に相当する。 The turn-on current slew rate is calculated by the following equation (8). The denominator of the equation (8) corresponds to the above-mentioned drain current transition period T1.
操作区間では、算出したターンオフ電圧スルーレート、ターンオン電圧スルーレート、ターンオフ電流スルーレート及びターンオン電流スルーレートに基づいて、ゲート信号の電流値であるゲート電流を制御する。ゲート電流の制御の態様は、第1の実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。 In the operation section, the gate current, which is the current value of the gate signal, is controlled based on the calculated turn-off voltage slew rate, turn-on voltage slew rate, turn-off current slew rate, and turn-on current slew rate. Since the mode of controlling the gate current is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
以上説明したように、本実施の形態によれば、検出値が一定で、安定して検出できる電源電圧VH及び負荷電流ILに基づいて、ターンオフ電圧スルーレート、ターンオン電圧スルーレート、ターンオフ電流スルーレート及びターンオン電流スルーレートの各々を算出できる。 As described above, according to the present embodiment, the turn-off voltage slew rate, turn-on voltage slew rate, and turn-off current slew rate are based on the power supply voltage VH and the load current IL that can be stably detected with constant detection values. And each of the turn-on current slew rate can be calculated.
ターンオフ電圧スルーレート、ターンオン電圧スルーレート、ターンオフ電流スルーレート及びターンオン電流スルーレートの算出に係る各々の時間は、1サイクル目閾値Vth1c、2サイクル目閾値Vth2c、及び3サイクル目閾値Vth3cの3つの制御端子電圧の閾値を適用して検出される。本実施形態では、ゲート信号がオフになってからオンになり、再びオフになる直前までを1単位のサイクルとする。そして、1のサイクルを第1閾値検出区間とし、第1閾値検出区間に後続するサイクルを第2閾値検出区間とし、第2閾値検出区間に後続するサイクルを第3閾値検出区間としている。そして、1サイクル目閾値Vth1cを用いて制御端子電圧の変化を検出するタイミングを第1閾値検出区間とし、2サイクル目閾値Vth2cを用いて制御端子電圧の変化を検出するタイミングを第2閾値検出区間とし、3サイクル目閾値Vth3cを用いて制御端子電圧の変化を検出するタイミングを第3閾値検出区間とすることにより、閾値を用いた制御端子電圧の変化の検出に係るゲートドライバ20U~22Wの負荷を抑制することができる。
The respective times involved in calculating the turn-off voltage slew rate, turn-on voltage slew rate, turn-off current slew rate, and turn-on current slew rate are of the first cycle threshold V th1c , the second cycle threshold V th2c , and the third cycle threshold V th3c . It is detected by applying the thresholds of the three control terminal voltages. In the present embodiment, one unit cycle is from when the gate signal is turned off to when it is turned on and immediately before it is turned off again. The
10 インバータ、12 モータ、22U ゲートドライバ、24U 入出力端子間電圧検出部、26U 素子電流検出部、30U 制御部、32U 操作部、32UF、32UO 可変抵抗器、44U スイッチング素子、90 ターンオフ時操作区間、92 ターンオン時操作区間、94 ターンオン時操作区間、96 ターンオフ時操作区間、122U ゲートドライバ、124U 制御端子電圧検出部、124U 入出力端子間電圧検出部、130U 制御部、132U 負荷電流検出部、134U 電源電圧検出部、Id ドレイン電流、Ith1 第1閾値電流、Ith2 第2閾値電流、Ith1aIth2a、Ith3a、Ith4a 閾値電流、IL 負荷電流、T1 ドレイン電流遷移期間、T2 ドレインソース間電圧遷移期間、T1、T2、T3、T4、Tsr_off_1、Tsr_off_2、Tsr_off_3、Tsr_on_1、Tsr_on_2、Tsr_on_3、Tsr_off_v1、Tsr_off_v2、Tsr_on_v1、Tsr_on_v2、Tsr_off_i1、Tsr_off_i2、Tsr_on_i1、Tsr_on_i2 時間、Vds ドレインソース間電圧、Vgs ゲートソース間電圧、Vm ミラー電圧、Vth ゲート閾値電圧、Vth1 第1閾値電圧、Vth2 第2閾値電圧、Vth1a、Vth2a、Vth3a、Vth4a 閾値電圧、Vth1c 1サイクル目閾値、Vth2c 2サイクル目閾値、Vth3c 3サイクル目閾値、VH 電源電圧 10 Inverter, 12 motor, 22U gate driver, 24U input / output terminal voltage detector, 26U element current detector, 30U control unit, 32U operation unit, 32UF, 32UO variable resistor, 44U switching element, 90 turn-off operation section, 92 Turn-on operation section, 94 Turn-on operation section, 96 Turn-off operation section, 122U gate driver, 124U control terminal voltage detection unit, 124U input / output terminal voltage detection unit, 130U control unit, 132U load current detection unit, 134U power supply Voltage detector, Id drain current, I th1 1st threshold current, I th2 2nd threshold current, I th1a It th2a , It 3a , I th4a threshold current, IL load current, T1 drain current transition period, between T2 drain source Voltage transition period, T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T sr_off_1 , T sr_off_2 , T sr_off_3 , T sr_on_1 , T sr_on_2 , T sr_on_3 , T sr_off_v1 , T sr_off_v1 sr_off_i2 , T sr_on_i1 , T sr_on_i2 time, V ds drain source voltage, V gs gate source voltage, V m mirror voltage, V th gate threshold voltage, V th1 first threshold voltage, V th2 second threshold voltage, V th1a , V th2a , V th3a , V th4a threshold voltage, V th1c 1st cycle threshold, V th2c 2nd cycle threshold, V th3c 3rd cycle threshold, VH power supply voltage
Claims (17)
前記スイッチング素子(44U)の素子電流の時間変化を示す電流時系列情報を検出する電流検出部(26U)と、
前記スイッチング素子の第1のスイッチングにおいて前記電圧検出部(24U)が検出した第1の電圧時系列情報、及び前記第1のスイッチングと異なる第2のスイッチングにおいて前記電圧検出部が検出した第2の電圧時系列情報に基づいて導出され、かつ前記入出力端子間の電圧変化率を示す電圧スルーレートと、前記第1のスイッチングにおいて前記電流検出部(26U)が検出した第1の電流時系列情報、及び前記第2のスイッチングにおいて前記電流検出部(26U)が検出した第2の電流時系列情報に基づいて導出され、かつ前記素子電流の変化率を示す電流スルーレートとのいずれか一方に基づいて、前記電気信号の電流値を制御する制御部(30U)と、
を含むスイッチング素子駆動回路。 A voltage time series indicating a time change of the voltage of the input / output terminal of a switching element (44U) having a control terminal and an input / output terminal and switching between the input / output terminals according to an electric signal applied to the control terminal. A voltage detector (24U) that detects information, and
A current detection unit (26U) for detecting current time series information indicating a time change of the element current of the switching element (44U), and a current detection unit (26U).
The first voltage time series information detected by the voltage detection unit (24U) in the first switching of the switching element, and the second voltage detection unit detected in the second switching different from the first switching. The voltage slew rate derived based on the voltage time series information and indicating the voltage change rate between the input / output terminals and the first current time series information detected by the current detection unit (26U) in the first switching. , And the current slew rate, which is derived based on the second current time series information detected by the current detection unit (26U) in the second switching, and indicates the rate of change of the element current. The control unit (30U) that controls the current value of the electric signal and
Switching element drive circuit including.
前記制御端子電圧時系列情報から抽出した前記制御端子の電圧が前記スイッチング素子のゲート閾値電圧からミラー電圧に到達するまでのドレイン電流遷移期間に基づいて導出され、かつ前記スイッチング素子の素子電流の変化率を示す電流スルーレートと、前記制御端子電圧時系列情報から抽出した前記制御端子の電圧が前記ミラー電圧となるミラー期間に基づいて導出され、かつ前記入出力端子間の電圧変化率を示す電圧スルーレートとのいずれか一方に基づいて、前記電気信号の電流値を制御する制御部(130U)と、
を含むスイッチング素子駆動回路。 A control terminal voltage that indicates a time change of the voltage of the control terminal of a switching element (44U) having a control terminal and an input / output terminal and switching between the input / output terminals according to an electric signal applied to the control terminal. Control terminal voltage detector (124U) that detects series information,
The voltage of the control terminal extracted from the control terminal voltage time series information is derived based on the drain current transition period from the gate threshold voltage of the switching element to reaching the mirror voltage, and the change in the element current of the switching element. A current slew rate indicating the rate and a voltage derived from the control terminal voltage extracted from the control terminal voltage time series information based on the mirror period in which the mirror voltage becomes the mirror voltage and indicating the voltage change rate between the input / output terminals. A control unit (130U) that controls the current value of the electric signal based on either one of the through rate and the control unit (130U).
Switching element drive circuit including.
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