JP7597644B2 - Gate Driver - Google Patents
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Description
本発明は、ゲート駆動装置に関する。 The present invention relates to a gate drive device.
上下アームに半導体スイッチング素子を設けて負荷に給電する構成のインバータなどのゲート駆動装置では、近年、半導体スイッチング素子としてSiCMOSトランジスタを用いるものがある。SiCMOSトランジスタは、ボディダイオードを使用する場合に、オン電圧が高いため損失が大きくなり、またボディダイオードの通電劣化も問題になる。 In recent years, some gate drive devices such as inverters that have semiconductor switching elements in the upper and lower arms to supply power to a load have used SiCMOS transistors as the semiconductor switching elements. When using a body diode in a SiCMOS transistor, the on-voltage is high, resulting in large losses, and degradation of the body diode due to current flow can also be an issue.
そこで同期整流を行うことで損失低減やボディダイオード通電時間の低減を図ることで素子へのストレスを低減している。同期整流制御では、上下アーム短絡が発生しないように対向アームオフと自アームオンの間にデッドタイムDT(Dead Time)を設定する必要があり、インバータ損失低減のためにデッドタイムを短縮する必要がある。 By performing synchronous rectification, losses can be reduced and the stress on the elements can be reduced by shortening the time that current flows through the body diode. With synchronous rectification control, it is necessary to set a dead time DT (Dead Time) between the opposing arm being turned off and the own arm being turned on to prevent short circuits in the upper and lower arms, and it is necessary to shorten the dead time to reduce inverter losses.
デッドタイム短縮の手法としては、例えば実デッドタイムを計測してフィードバックすることで次回に反映して制御する方法がある。しかし、実際には制御ばらつきや制御破綻による上下アーム短絡が発生する懸念があった。 One method for shortening the dead time is to measure the actual dead time and provide feedback to control it accordingly for the next operation. However, in practice, there is a concern that control variations or control failures may cause short circuits in the upper and lower arms.
しかし、一方で、アームがオンするタイミングでボディダイオードによるリカバリ電流が流れることで通常状態であっても大きな電流が流れることがあり、これを避けるため、オン駆動直後に短絡誤検知の防止のため、マスク期間を設けて、そのマスク期間の経過後に検知閾値を超えた際に短絡検知をする方式が採用されることがある。 However, on the other hand, a recovery current due to the body diode flows when the arm is turned on, which can cause a large current to flow even in normal conditions. To avoid this, a method is sometimes used in which a mask period is set to prevent false short circuit detection immediately after turning on the arm, and a short circuit is detected when the detection threshold is exceeded after the mask period has elapsed.
ところが、この方式では、マスク期間中の短絡検知ができないため、ターンオンの瞬間や直後での短絡検出ができなくなり、デッドタイムを短くし過ぎた際の微小な短絡電流が検知できないという課題が残っていた。 However, with this method, it is not possible to detect short circuits during the mask period, meaning that it is not possible to detect short circuits at the moment of turn-on or immediately afterwards, and there remains the issue that minute short circuit currents cannot be detected when the dead time is made too short.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、ゲート駆動型の半導体スイッチング素子のゲートオン直後においても短絡状態の検知ができ、短縮しすぎた設定デッドタイムへのフィードバックなどデッドタイム短縮制御のフェールセーフとして活用することもできるようにしたゲート駆動装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a gate drive device that can detect a short circuit state even immediately after the gate of a gate-driven semiconductor switching element is turned on, and can also be used as a fail-safe for dead time shortening control, such as by providing feedback to a set dead time that is too short.
請求項1に記載のゲート駆動装置は、ゲート駆動型の半導体スイッチング素子を上下アームに配置して負荷に給電する構成においてオンオフ指令信号に基づいて前記半導体スイッチング素子のそれぞれに対応して設けられる制御回路により前記半導体スイッチング素子にゲート駆動信号を与えて駆動制御を行うゲート駆動装置であって、前記半導体スイッチング素子の電流の時間変化量を検出する微分回路と、前記微分回路により検出される前記電流の時間変化量のうち、リカバリ電流の戻り期間における時間変化量が所定レベル以上であるときに検出信号を出力する比較回路とを備え、前記制御回路は、前記オンオフ指令信号および前記比較回路からの検出信号に基づいて前記上下アームが短絡した状態である短絡状態であるか否かを判定し、その判定の結果に基づいてデッドタイムを調整設定したゲート駆動信号により前記半導体スイッチング素子を駆動制御する。
The gate drive device according to
上記構成を採用することにより、制御回路により、自己に対応する半導体スイッチング素子をオン駆動すると、この後半導体スイッチング素子に流れる電流が微分回路により微分されて時間変化量が検出され、そのリカバリ電流の戻り期間における時間変化量が所定レベル以上であるか否かが判定される。 By adopting the above configuration, when the control circuit turns on the semiconductor switching element corresponding to itself, the current flowing through the semiconductor switching element is differentiated by the differentiation circuit to detect the amount of change over time, and it is determined whether the amount of change over time during the return period of the recovery current is equal to or greater than a predetermined level.
このとき、時間変化量が所定レベル以上でない場合には短絡が発生していないので、デッドタイムが適正に設定されている状態であり、時間変化量が所定レベル以上である場合には短絡状態であることが判定され、デッドタイムが調整設定される。この結果、対向アームの半導体スイッチング素子はデッドタイムが調整されたタイミングでオン駆動されるようになる。 At this time, if the amount of change over time is not equal to or greater than a predetermined level, a short circuit has not occurred, and the dead time is set appropriately. If the amount of change over time is equal to or greater than a predetermined level, it is determined that a short circuit has occurred, and the dead time is adjusted and set. As a result, the semiconductor switching element of the opposing arm is turned on at the timing at which the dead time is adjusted.
これにより、ゲートオン直後にマスク期間を設けることなく、この期間内で自アームのオン直後に迅速に短絡状態を判定することができ、半導体スイッチング素子が損傷を受けない範囲で短絡エネルギーを抑制することができる。また、短縮しすぎた設定デッドタイムへのフィードバックなどデッドタイム短縮制御のフェールセーフとして活用することもでき、デッドタイムを可能な限り短縮することができる。 This makes it possible to quickly determine the short-circuit state immediately after the arm is turned on within this period without having to set a mask period immediately after the gate is turned on, and it is possible to suppress the short-circuit energy to an extent that does not damage the semiconductor switching elements. It can also be used as a fail-safe for dead-time shortening control, such as by providing feedback to a set dead-time that is too short, making it possible to shorten the dead-time as much as possible.
さらに、半導体スイッチング素子のリカバリ電流の戻りの傾きを微分回路により検出しているので、マスク期間を設けないことができるとともに、半導体スイッチング素子の電流値だけの監視を行うことで発生する過電流誤検知を防ぐことができる。 In addition, because the slope of the recovery current return of the semiconductor switching element is detected by a differential circuit, it is possible to eliminate the need for a mask period and prevent erroneous detection of overcurrent that occurs when only the current value of the semiconductor switching element is monitored.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1から図3を参照して説明する。
電気的構成を示す図1において、上下アームは、直列接続された半導体スイッチング素子であるNチャンネル型のSiCMOSトランジスタ(以下、単にMOSトランジスタと称する)1a、1bにより構成される。下アームにはMOSトランジスタ1a、上アームにはMOSトランジスタ1bが配置される。それぞれのMOSトランジスタ1a、1bは、ボディダイオード2a、2bを有する。MOSトランジスタ1a、1bの共通接続点は、負荷であるインダクタ3が接続されている。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
1 showing the electrical configuration, the upper and lower arms are composed of N-channel type SiCMOS transistors (hereinafter simply referred to as MOS transistors) 1a and 1b which are semiconductor switching elements connected in series. The
MOSトランジスタ1a、1bは、それぞれゲート駆動装置10A、10Bによりゲート駆動制御が行われる。ゲート駆動装置10A、10Bはいずれも同等の構成であり、以下、ゲート駆動装置10Aの構成には添え字aを付し、ゲート駆動装置10Bの構成には添え字bを付して示す。ゲート駆動装置10A、10Bは、マイコン4からそれぞれオンオフ指令信号Sx1、Sx2が与えられ、マイコン4に対して短絡検出信号Ss1、Ss2を出力する。以下、ゲート駆動装置10Aを代表して構成について説明する。
The gate drive control of
ゲート駆動装置10Aは、制御回路11a、電流検出用のセンス素子12a、電流モニタ13a、駆動回路20a、微分回路30aおよび比較回路40aを備えている。制御回路11aは、マイコン4からデッドタイムが調整設定されたオンオフ指令信号Sx1が与えられ、これに応じて駆動回路20aに駆動信号を出力してMOSトランジスタ1aを駆動する。また、制御回路11aは、比較回路40aからハイレベルの検出信号があった場合には、短絡状態であるか否かを判定してマイコン4に短絡検出信号Ss1を出力する判定部としての機能を備えている。
The
センス素子12aは、MOSトランジスタ1aに内蔵される場合にはこれを用いることができるし、内蔵されていない場合には電流検知素子として設けるもので、MOSトランジスタ1aおよびボディダイオード2aに流れる電流に対して所定の比率に設定された微小な電流が流れるように構成されたものである。センス素子12aは、ドレインおよびゲートがMOSトランジスタ1aと共通に接続されており、ソースに流れる電流が電流モニタ13aにより検出される。
The
駆動回路20aは、オン駆動用のPチャンネル型のMOSトランジスタ21aおよびオフ駆動用のNチャンネル型のMOSトランジスタ22aおよび抵抗23a、24aを備える。MOSトランジスタ21aは、ソースが駆動電源VCC1に接続され、ドレインが抵抗23aを介してMOSトランジスタ1aのゲートに接続され、制御回路11aから駆動信号が与えられる。また、MOSトランジスタ22aは、ソースが駆動電源VEE1に接続され、ドレインが抵抗24aを介してMOSトランジスタ1aのゲートに接続され、制御回路11aから駆動信号が与えられる。
The
微分回路30aは、差動アンプ31a、抵抗32a、コンデンサ33aを備える。差動アンプ31aは、反転入力端子が微分用のコンデンサ33aを介して電流モニタ13aからMOSトランジスタ1aの電流値に相当する電圧信号が入力される。差動アンプ31aの反転入力端子と出力端子との間には抵抗32aが接続され、非反転入力端子には直流電源VEE1が接続される。差動アンプ31aは、MOSトランジスタ1aの電流の変化に追随して増幅動作ができるように、高速応答可能なオペアンプで構成されている。
The
微分回路30aは、MOSトランジスタ1aの電流すなわちMOSトランジスタ1aの電流をモニタした電流モニタ13aからの電圧信号を微分した信号を出力端子から出力する。つまり、微分回路30aは、MOSトランジスタ1aの電流値の時間変化量に相当する信号を出力する。MOSトランジスタ1aの電流の時間変化量は、電流の増減の速さつまり、時間軸についての傾きを検出することとなる。
The
比較回路40aは、コンパレータ41aおよび参照電源42aを備える。コンパレータ41aは、反転入力端子に微分回路30aからの出力信号が入力され、非反転入力端子には参照電源42aから閾値電圧Vth1が入力される。閾値電圧Vthは、短絡の発生の有無を検出するための負の所定レベルを示す電圧で、微分回路30aから入力される負の信号レベルすなわちリカバリ電流の戻りの時間変化量が閾値電圧Vth以下になるとハイレベルの検出信号を制御回路11aに出力する。
The
次に、上記構成の作用について、図2および図3も参照して説明する。
図2は、各部の信号の変化を示したタイミングチャートであり、時間軸方向にデッドタイム(Dead Time:以下、DTと略記する)が十分に確保された場合を(A)の期間とし、その次にDTが不十分で短絡が発生する場合を(B)の期間とし、短絡が検知された後にDTが調整された場合を(C)の期間として示している。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a timing chart showing the signal changes of each part, with period (A) being the period when sufficient dead time (hereinafter abbreviated as DT) is secured along the time axis, period (B) being the period when the DT is subsequently insufficient and a short circuit occurs, and period (C) being the period when the DT is adjusted after a short circuit is detected.
また、図2では、オンオフ指令信号Sx1、Sx2およびゲート電圧Vgs1、Vgs2を示し、MOSトランジスタ1bのオフタイミングに対するMOSトランジスタ1aのオン動作で発生するゲート駆動装置10Aでの動作について示している。
Figure 2 also shows the on/off command signals Sx1 and Sx2 and the gate voltages Vgs1 and Vgs2, and illustrates the operation of the
外部から与えられるオンオフ指令信号に対して、マイコン4からは、上下アームのMOSトランジスタ1a、1bの間のDTが調整されたオンオフ指令信号Sx1、Sx2がそれぞれのゲート駆動装置10A、10Bに与えられる。時刻t0でMOSトランジスタ1bのオンオフ指令信号Sx2がオフとなり、この後所定のDTが経過した時刻t1でMOSトランジスタ1aのオンオフ指令信号Sx1がオンとなる。
In response to an on/off command signal provided from the outside, the
MOSトランジスタ1aのゲートに駆動回路20aからゲート駆動信号が与えられると、ゲート電圧Vgs1が上昇し、しきい値電圧に達するとドレイン電流が流れ始め、電流モニタ13aによりこれが検出される。MOSトランジスタ1aのオン直後には、リカバリ電流が重畳されるため、一旦ピーク値に達した後に戻り期間で低下する。そして、このときのリカバリ電流の戻りが、DTが適正に設定されている場合には、一定以下の傾きすなわち時間変化量が一定以下となる。
When a gate drive signal is applied from
図3は、リカバリ電流の戻りの波形について、DTが十分な場合には傾きが一定以下の傾きαとなり、DTがゼロの場合には一定値を超える傾きβとなる様子を示している。リカバリ電流お戻りの波形における、傾きはすなわち微分値であるから、微分値が一定以上あるか否かを判定すればDTが十分でない場合を判定することができる。 Figure 3 shows how the slope of the recovery current return waveform is a slope α below a certain level when DT is sufficient, and a slope β above a certain level when DT is zero. Since the slope of the recovery current return waveform is the differential value, it is possible to determine whether DT is insufficient by determining whether the differential value is above a certain level.
このときのMOSトランジスタ1aの電流の変化は、微分回路30aにより変化量が検出される。図2に示しているように、オン直後の電流が増大する期間では大きい正の値となり、リカバリ電流の戻り期間では負の値となり、この後電流値が一定になるとゼロになる。
At this time, the change in the current of the
DTが十分に確保された(A)の場合には、リカバリ電流の戻りの期間に発生する微分回路30aによる負の検出値が閾値電圧Vth以下にならないので比較回路40aは検出信号を出力しない。この後、MOSトランジスタ1aがオフになると電流値が急激に低下して微分回路30aから負の大きい値が出力される。これによって比較回路40aからは検出信号が出力される。
When DT is sufficiently secured (A), the negative detection value generated by the
制御回路11aは、比較回路40aから入力される検出信号がハイレベルの場合でも、オンオフ指令信号がオンの場合でなければ短絡検出信号Ss1は出力しない。この結果、制御回路11aは、マイコン4に対して短絡検出信号Ss1を出力することはない。
Even if the detection signal input from the
次に、DTがほぼゼロに設定された(B)の場合について説明する。これは、MOSトランジスタ1bがオフした時刻t2とほぼ同じタイミングでMOSトランジスタ1aにオンのオンオフ指令信号Sx1が出力された場合である。
Next, we will explain the case (B) where DT is set to approximately zero. This is the case where an on/off command signal Sx1 is output to
この場合には、MOSトランジスタ1bが完全にオフしていない状態でMOSトランジスタ1aがオン駆動される状態である。このため、MOSトランジスタ1aには大きな電流が流れ、リカバリ電流の戻り電流も負の大きな値となる。この結果、微分回路30aからの検出信号が比較回路40aにおいて閾値電圧Vthを超えるレベルとなるので、時刻t3でハイレベルの検出信号が出力される。
In this case,
一方、制御回路11aにおいては、オンオフ指令信号Sx1がオン状態である期間中に比較回路40aからハイレベルの検出信号が入力されるので、短絡状態が発生していると判定し、短絡検出信号Ss1を生成し、マイコン4に出力する。
On the other hand, in the control circuit 11a, since a high-level detection signal is input from the
マイコン4は、短絡検出信号Ss1が入力されたことに基づいて、DTを調整設定し、次にゲート駆動装置10Bに与えるオンオフ指令信号Sx2のDTを調整設定するとともに、その後ゲート駆動装置10Aに与えるオンオフ指令信号Sx1のDTを長くするようになる。これによって、短絡が発生するのをすぐに回避することができるようになる。
The
このような本実施形態においては、MOSトランジスタ1aの電流を微分する微分回路30aを設けるとともに、リカバリ電流の戻りの期間の電流の時間変化量が閾値電圧Vth以下に低下する負の値であるときに、短絡状態を検出する構成とし、デッドタイムを調整設定する構成とした。
In this embodiment, a
これにより、MOSトランジスタ1a、1bのゲートオン直後にマスク期間を設けることなく、この期間内で自アームのオン直後に迅速に短絡状態を判定することができ、MOSトランジスタ1a、1bが損傷を受けない範囲で短絡エネルギーを抑制することができる。また、短縮しすぎた設定デッドタイムへのフィードバックなどデッドタイム短縮制御のフェールセーフとして活用することもでき、デッドタイムを可能な限り短縮することができる。
This makes it possible to quickly determine the short-circuit state immediately after the gates of the
さらに、MOSトランジスタ1a、1bのリカバリ電流の戻りの傾きを微分回路30a、30bにより検出しているので、マスク期間を設けないことができるとともに、MOSトランジスタ1a、1bの短絡検出を電流値だけの監視を行う場合に発生する過電流誤検知を防ぐことができる。
Furthermore, because the return slope of the recovery current of
(第2実施形態)
図4および図5は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、ゲート駆動装置110A、110Bは、それぞれ制御回路111a、111bを備える。
Second Embodiment
4 and 5 show the second embodiment, and the following describes the differences from the first embodiment. In this embodiment, the
図4において、マイコン4は、DTを調整設定していないオンオフ指令信号Sx1、Sx2をそれぞれの制御回路111a、111bに出力する。制御回路111aは、ゲート駆動制御をしているMOSトランジスタ1aが短絡状態を検出した場合には、この短絡検出信号Ss1を絶縁素子5aを介して制御回路111bに出力する。また、制御回路111bは、ゲート駆動制御をしているMOSトランジスタ1bが短絡状態を検出した場合には、この短絡検出信号Ss2を絶縁素子5bを介して制御回路111aに出力する。
In FIG. 4, the
それぞれの制御回路111a、111bにおいては、マイコン4を介すことなく、ゲート駆動制御を行うMOSトランジスタ1a、1bに対して、入力された短絡検出信号Ss2、Ss1に基づいてDTの調整設定を行ってオンオフの駆動制御を実施するように構成されている。
次に、上記構成の作用について、図5も参照して説明する。
Each of the
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
図5は、各部の信号の変化を示したタイミングチャートであり、図2と同等の状態を示している。この実施形態では、マイコン4からは、上下アームのMOSトランジスタ1a、1bの間のDTの調整は行っておらず、両者の間でオンオフの動作が同タイミングで交互に駆動される信号となっている。
Figure 5 is a timing chart showing the signal changes at each part, and shows the same state as in Figure 2. In this embodiment, the
ゲート駆動装置110Aにおいては、制御回路111aは、マイコン4から受け取ったオンオフ指令信号Sx1に対応して、所定のDTを設定してMOSトランジスタ1aのゲートに駆動回路20aからゲート駆動信号を与えてオン駆動する。
In the
前述同様に、MOSトランジスタ1aのドレイン電流が流れ始めると、電流モニタ13aによりこれが検出される。そして、DTが適正に設定されている場合には、MOSトランジスタ1aのリカバリ電流の戻りが一定以下の傾きすなわち時間変化量が一定以下となる。DTが十分に確保された(A)の場合には、リカバリ電流の戻りの期間に発生する微分回路30aによる負の検出値が閾値電圧Vth以下にならないので比較回路40aは検出信号を出力しない。
As described above, when the drain current of
次に、DTがほぼゼロに設定された(B)の場合では、MOSトランジスタ1aには大きな電流が流れ、リカバリ電流の戻り電流も負の大きな値となる。この結果、微分回路30aからの検出信号が比較回路40aにおいて閾値電圧Vthを超えるレベルとなるので、時刻t3でハイレベルの検出信号が出力される。
Next, in the case of (B) where DT is set to almost zero, a large current flows through
一方、制御回路111aにおいては、オンオフ指令信号Sx1がオン状態である期間中に比較回路40aからハイレベルの検出信号が入力されるので、短絡状態が発生していると判定し、短絡検出信号Ss1を生成し、上アームのゲート駆動装置11Bの制御回路111bに出力する。
On the other hand, in the
また、制御回路111aは、短絡が検出されたことに基づいて、DTを長くするように調整設定し、次回のオンタイミングではオンオフ指令信号Sx1に対して適正なDTを設定したタイミングでMOSトランジスタ1aをオン駆動制御するようになる。これによって、短絡が発生するのをすぐに回避することができるようになる。
したがって、このような第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Furthermore, the
Therefore, in the second embodiment as well, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
なお、上記実施形態においては、自己が制御しているMOSトランジスタ1aの電流により得られた短絡の検出で、自己のDTの調整設定を行うものとして説明したが、この時得られた短絡検出信号Ss1に基づいて、対向アームのゲート駆動装置110B側の制御回路111bにおいて、次回のMOSトランジスタ1bのオンタイミングでDTの調整設定をするようにしても良い。
In the above embodiment, the DT adjustment setting is performed by detecting a short circuit obtained by the current of the
換言すれば、ゲート駆動装置110Aにおいては、ゲート駆動装置110Bから短絡検出信号Ss2が与えられた場合には、この短絡検出信号Ss2に基づいてMOSトランジスタ1aのオン駆動時のDTの調整設定をするようにしても良い。
In other words, when the
(第3実施形態)
図6および図7は第3実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、ゲート駆動装置210A、210Bは、それぞれ制御回路211a、211bを備える。
Third Embodiment
6 and 7 show the third embodiment, and the following describes the differences from the first embodiment. In this embodiment, the
図6において、電流モニタ13a、13bは、検出した電流値に相当する電圧信号を微分回路30a、30bに加えて、制御回路211a、211bにも出力するように構成されている。この実施形態では、制御回路211a、211bは、MOSトランジスタ1a、1bの短絡状態の判定において正確を期するために、比較回路40a、40bからの検出結果に加えて、電流値のレベルも判定要素として加えている。
In FIG. 6, the
図7は、自アームと対抗アームの各MOSトランジスタ1a、1bについて、DTが短く短絡が発生する場合のオン駆動前後のゲート電圧Vgsと電流値の変化を示している。
Figure 7 shows the change in gate voltage Vgs and current value before and after ON driving for each
図示のように、例えば自アームのMOSトランジスタがオン、対向アームのMOSトランジスタがオフする場合に、両者のタイミングがほぼ同じ場合、すなわちDTがゼロに近い場合には、短絡の度合いによりリカバリー電流のピークが増加するので、この時の電流値も短絡判定の要素とし、リカバリー戻りからの傾き変化と合わせることで、より正確な短絡検出を行うことができる。
また、短絡の度合いを検出することで、その度合いに応じてDTの調整設定量を異ならせることもできる。
As shown in the figure, for example, when the MOS transistor of the own arm is on and the MOS transistor of the opposing arm is off, if the timing of both is approximately the same, that is, when DT is close to zero, the peak of the recovery current increases depending on the degree of the short circuit, so by using the current value at this time as a factor in determining whether or not there is a short circuit and combining it with the change in slope from the recovery return, more accurate short circuit detection can be performed.
In addition, by detecting the degree of short circuit, the amount of DT adjustment can be varied depending on the degree of short circuit.
したがって、このような第3実施形態によっても、上記各実施形態と同じ効果を得ることができると共に、さらに精度の高い短絡検出動作およびDTの調整設定を行うことができるようになる。 Therefore, this third embodiment can achieve the same effects as the above embodiments, and can also perform more accurate short circuit detection and DT adjustment settings.
(第4実施形態)
図8は第4実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、電流モニタ用のセンス素子12a、12bを設けず、電流モニタ14a、14bにより、直接MOSトランジスタ1a、1bの電流を検出するように構成している。
したがって、このような第4実施形態によっても第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Fourth Embodiment
8 shows the fourth embodiment, and the following describes the differences from the first embodiment. In this embodiment, current
Therefore, the fourth embodiment can also provide the same effects as the first embodiment.
(他の実施形態)
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
Other Embodiments
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be applied to various embodiments without departing from the spirit of the present invention, and can be modified or expanded as follows, for example.
上記実施形態では、ゲート駆動型の半導体スイッチング素子として、SiCMOSトランジスタを用いた場合で説明したが、MOSトランジスタは、通常のシリコン製のものでも良いし、また、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に適用することもできる。 In the above embodiment, a SiCMOS transistor is used as the gate-driven semiconductor switching element, but the MOS transistor may be made of ordinary silicon, or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) may also be used.
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to the embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more than one element, or less than one element, are also within the scope and concept of the present disclosure.
図面中、1a、1bはMOSトランジスタ(半導体スイッチング素子)、2a、2bはボディダイオード、3はインダクタ(負荷)、4はマイコン(統括制御部)、10A、10B、110A、110B、210A、210Bはゲート駆動装置、11a、11b、111a、111b、211a、211bは制御回路、12a、12bはセンス素子、13a、13b、14a、14bは電流モニタ、20a、20bは駆動回路、30a、30bは微分回路、31a、31bは差動アンプ、33a、33bはコンデンサ、40a、40bは比較回路である。 In the drawing, 1a and 1b are MOS transistors (semiconductor switching elements), 2a and 2b are body diodes, 3 is an inductor (load), 4 is a microcomputer (general control unit), 10A, 10B, 110A, 110B, 210A, and 210B are gate drive devices, 11a, 11b, 111a, 111b, 211a, and 211b are control circuits, 12a and 12b are sense elements, 13a, 13b, 14a, and 14b are current monitors, 20a and 20b are drive circuits, 30a and 30b are differential circuits, 31a and 31b are differential amplifiers, 33a and 33b are capacitors, and 40a and 40b are comparison circuits.
Claims (5)
前記半導体スイッチング素子の電流の時間変化量を検出する微分回路(30a、30b)と、
前記微分回路により検出される前記電流の時間変化量のうち、リカバリ電流の戻り期間における時間変化量が所定レベル以上であるときに検出信号を出力する比較回路(40a、40b)とを備え、
前記制御回路は、前記オンオフ指令信号および前記比較回路からの検出信号に基づいて前記上下アームが短絡した状態である短絡状態であるか否かを判定し、その判定の結果に基づいてデッドタイムを調整設定したゲート駆動信号により前記半導体スイッチング素子を駆動制御するゲート駆動装置。 A gate drive device in which gate drive type semiconductor switching elements are arranged in upper and lower arms to supply power to a load, and drive control is performed by applying a gate drive signal to the semiconductor switching elements by control circuits (11a, 11b, 111a, 111b, 211a, 211b) provided corresponding to each of the semiconductor switching elements based on an on/off command signal,
A differential circuit (30a, 30b) for detecting a time change in current of the semiconductor switching element;
a comparison circuit (40a, 40b) that outputs a detection signal when a time change amount during a recovery period of the recovery current among the time changes of the current detected by the differentiation circuit is equal to or greater than a predetermined level,
The control circuit determines whether or not the upper and lower arms are in a short-circuited state based on the on/off command signal and the detection signal from the comparison circuit, and drives and controls the semiconductor switching elements with a gate drive signal that adjusts and sets a dead time based on the result of the determination.
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