JP2012147619A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の破損を抑えて駆動することができる電子装置を提供することを目的とする。
【解決手段】制御回路１２８は、オン駆動用定電流回路１２１が故障して、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに正常時に流れ込む電流より大きい電流が流れ込むようになったとき、オフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流れ込む電流、及び、ゲートから引き抜く電流を調整することができる。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄの破損を抑えて駆動することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチング素子と、駆動回路とを備えた電子装置に関する。

従来、スイッチング素子と、駆動回路とを備えた電子装置として、例えば特許文献１に開示されているモータ駆動装置がある。

このモータ駆動装置は、パワートランジスタと、ゲートドライバとを備えている。ゲートドライバは、第１及び第２電流源と、ゲート電流制御器と、ゲートスイッチング制御器とを備えている。第１電流源は、回路用電源の正極端子とパワートランジスタのゲートの間に接続されている。第２電流源は、パワートランジスタのゲートと回路用電源の負極端子の間に接続されている。ゲート電流制御器は、第１及び第２電流源に接続されている。ゲートスイッチング制御器は、ゲート電流制御器に接続されている。

ゲート電流制御器は、ゲートスイッチング制御器から入力される信号に基づいて第１及び第２電流源を制御して第１パワートランジスタを駆動する。ゲートスイッチング制御器から入力される信号がパワートランジスタのオンを指示すると、ゲート電流制御器は、第１電流源を制御して第１パワートランジスタのゲートに所定の電流を流し込む。その結果、ゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より高くなり、パワートランジスタがオンする。

一方、ゲートスイッチング制御器から入力される信号がパワートランジスタのオフを指示すると、ゲート電流制御器は、第２電流源を制御してパワートランジスタのゲートから所定の電流を引き抜く。その結果、ゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より低くなり、パワートランジスタがオフする。

特開２００７−２８８８５６号公報

ところで、前述したモータ駆動装置において、第１電流源が故障して、パワートランジスタのゲートに正常時より大きい電流が常時流れ込むようになると、正常時に比べゲート電圧がより速く高くなる。そのため、正常時に比べパワートランジスタがより速くオンする。従って、パワートランジスタに加わるサージ電圧が高くなり、パワートランジスタが破損する可能性がある。また、第２電流源によってパワートランジスタのゲートから所定の電流を引き抜いても、パワートランジスタのゲート電圧を下げることができない。そのため、パワートランジスタをオフできない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、第１電流源に相当するオン駆動用定電流回路が故障しても、パワートランジスタに相当するスイッチング素子の破損を抑えて駆動することができる電子装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、オフ駆動用定電流回路の電流を調整することで、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子を駆動できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の電子装置は、制御端子の電圧を制御することで駆動されるスイッチング素子と、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に第１電流を流し込み電荷を充電するオン駆動用定電流回路と、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子から第２電流を引き抜いて電荷を放電するオフ駆動用定電流回路と、入力される駆動信号に基づいてオン駆動用定電流回路とオフ駆動用定電流回路を制御することで、スイッチング素子の制御端子の電圧を制御してスイッチング素子を駆動する制御回路と、を備えた電子装置において、制御回路は、オン駆動用定電流回路が故障して、スイッチング素子の制御端子に第１電流より大きい第３電流が流れ込むようになったとき、オフ駆動用定電流回路の電流を調整してスイッチング素子を駆動することを特徴とする。

この構成によれば、オン駆動用定電流回路が故障して、スイッチング素子の制御端子に第１電流より大きい第３電流が流れ込むようになったとき、オフ駆動用定電流回路によってスイッチング素子の制御端子から引き抜く電流を調整することで、制御端子に流れ込む電流、及び、制御端子から引き抜く電流を調整することができる。そのため、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の破損を抑えて駆動することができる。

請求項２に記載の電子装置は、制御回路は、スイッチング素子の制御端子に第１電流が流れ込むようにオフ駆動用定電流回路の電流を調整してスイッチング素子をオンすることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を、正常時と同様に第１電流にすることができる。そのため、スイッチング素子の加わるサージ電圧の増加を抑えることができる。従って、サージ電圧の増加に伴うスイッチング素子の破損を抑えることができる。

請求項３に記載の電子装置は、制御回路は、オフ駆動用定電流回路の電流が第１電流と第３電流の差分の電流となるようにオフ駆動用定電流回路を調整することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を確実に第１電流にすることができる。

請求項４に記載の電子装置は、制御回路は、スイッチング素子の制御端子から電流が引き抜かれるようにオフ駆動用定電流回路の電流を調整してスイッチング素子をオフすることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の制御端子から電流を引き抜いてスイッチング素子の制御端子の電圧を下げることができる。そのため、スイッチング素子をオフすることができる。

請求項５に記載の電子装置は、制御回路は、スイッチング素子の制御端子から第２電流が引き抜かれるようにオフ駆動用定電流回路の電流を調整してスイッチング素子をオフすることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の制御端子から引き抜く電流を、正常時と同様に第２電流にすることができる。そのため、スイッチング素子を正常時と同様にオフすることができる。

請求項６に記載の電子装置は、制御回路は、オフ駆動用定電流回路の電流が第２電流と第３電流を加算した電流となるようにオフ駆動用定電流回路を調整することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の制御端子から引き抜く電流を確実に第２電流にすることができる。

請求項７に記載の電子装置は、オン駆動用定電流回路は、スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を制御する電流制御用トランジスタと、電流制御用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、を有し、電流制御用トランジスタがショート故障したとき、スイッチング素子の制御端子に第１電流より大きい第３電流が流れ込むことを特徴とする。この構成によれば、電流制御用トランジスタがショート故障すると、スイッチング素子の制御端子に第３電流が流れ込むことになる。そのため、電流制御用トランジスタがショート故障しても、スイッチング素子の破損を抑え駆動することができる。

請求項８に記載の電子装置は、制御回路は、電流検出用抵抗の検出結果に基づいて、スイッチング素子の制御端子に第３電流が流れ込むようになったか否かを判断することを特徴とする。この構成によれば、電流検出用の抵抗を新たに設けることなく、オン駆動用定電流回路が故障して、スイッチング素子の制御端子に第３電流が流れ込むようになったか否かを確実に検出することができる。

請求項９に記載の電子装置は、第１電流及び第２電流は、スイッチング素子の制御端子に電荷を充電、及び、スイッチング素子の制御端子から電荷を放電する際に必要とされる電流の大きさに応じて設定されていることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が故障しても、スイッチング素子の種類に関係なく、スイッチング素子の破損を抑えて駆動することができる。

なお、第１〜第３電流は、流れる電流を区別するために便宜的に導入したものである。

本実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 図１における制御装置の回路図である。 正常時においてＩＧＢＴをオンする際の動作を説明するための回路図である。 正常時においてＩＧＢＴをオフする際の動作を説明するための回路図である。 オン駆動用定電流回路の故障時においてＩＧＢＴをオンする際の動作を説明するための回路図である。 オン駆動用定電流回路の故障時においてＩＧＢＴをオフする際の動作を説明するための回路図である。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電子装置を、車両に搭載され、車両駆動用モータを制御するモータ制御装置に適用した例を示す。

まず、図１を参照して本実施形態のモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。

図１に示すモータ制御装置１（電子装置）は、車体から絶縁された高電圧バッテリＢ１の出力する直流高電圧（例えば２８８Ｖ）を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給し、車両駆動用モータＭ１を制御する装置である。モータ制御装置１は、平滑コンデンサ１０と、インバータ装置１１と、制御装置１２とを備えている。

平滑コンデンサ１０は、高電圧バッテリＢ１の直流高電圧を平滑化するための素子である。平滑コンデンサ１０の一端は、高電圧バッテリＢ１の正極端子に接続されている。また、他端は、高電圧バッテリＢ１の負極端子に接続されている。さらに、高電圧バッテリＢ１の負極端子は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続されている。

インバータ装置１１は、平滑コンデンサ１０によって平滑化された直流電圧を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給する装置である。インバータ装置１１は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆ（スイッチング素子）と、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆとを備えている。

ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、ゲート（制御端子）の電圧を制御することで駆動され、オン、オフすることで平滑コンデンサ１０に平滑化された直流電圧を３相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、コレクタ電流に比例し、コレクタ電流より小さい電流が流れる電流センス端子を備えている。ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された３組のＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆは並列接続されている。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのコレクタは平滑コンデンサ１０の一端に、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのエミッタは平滑コンデンサ１０の他端にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートとエミッタは制御装置１２にそれぞれ接続されている。さらに、直列接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆの直列接続点は、車両駆動用モータＭ１にそれぞれ接続されている。

電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆは、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れる電流を電圧に変換するための素子である。具体的には、電流センス端子に流れる電流を電圧に変換する素子である。電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの一端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆの電流センス端子に、他端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのエミッタにそれぞれ接続されている。また、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの両端は、制御装置１２にそれぞれ接続されている。

制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを制御する装置である。制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートとエミッタにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れる電流を検出するため、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの両端にそれぞれ接続されている。

次に、図２を参照して制御装置について詳細に説明する。ここで、図２は、図１における制御装置の回路図である。具体的には、１つのＩＧＢＴに対する回路部分を示す回路図である。

図２に示すように、制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ｄに対して、駆動用電源回路１２０と、オン駆動用定電流回路１２１と、オフ駆動用定電流回路１２２と、オフ保持用回路１２３と、遮断用回路１２４と、過電流検出回路１２６と、短絡検出回路１２７と、制御回路１２８とを備えている。制御装置１２は、他のＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃ、１１０ｅ、１１０ｆに対しても、それぞれ同様に、駆動用電源回路と、オン駆動用定電流回路と、オフ駆動用定電流回路と、オフ保持用回路と、遮断用回路と、過電流検出回路と、短絡検出回路と、制御回路とを備えている。

駆動用電源回路１２０は、ＩＧＢＴ１１０ｄを駆動するための電圧を供給する回路である。駆動用電源回路１２０は、電源回路（図略）から供給される電圧を安定化して出力する。駆動用電源回路１２０の入力端子は、電源回路に接続されている。また、正極端子は、オン駆動用定電流回路１２１に接続されている。さらに、負極端子は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介してＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。

オン駆動用定電流回路１２１は、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンするための回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流Ｉ１（第１電流）を流し込んで電荷を充電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より高くし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンする回路である。ここで、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流れ込む定電流Ｉ１は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさに応じて最適に設定されている。オン駆動用定電流回路１２１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ（電流制御用トランジスタ）と、電流検出用抵抗１２１ｂとを備えている。

電流制御用ＦＥＴ１２１ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流Ｉ１を流し込んで電荷を充電する素子である。具体的には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。電流検出用抵抗１２１ｂは、ＩＧＢＴ１１０ｄに流し込む電流を検出する素子である。電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースは、電流検出用抵抗１２１ｂを介して駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されている。また、ドレインは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。

オフ駆動用定電流回路１２２は、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフするための回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから所定の定電流Ｉ２（第２電流）を引き抜いて電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路である。ここで、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから引き抜く定電流Ｉ２は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電する際に必要とされる電流の大きさに応じて最適に設定されている。オフ駆動用定電流回路１２２は、電流制御用ＦＥＴ１２２ａと、電流検出用抵抗１２２ｂとを備えている。

電流制御用ＦＥＴ１２２ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから所定の定電流Ｉ２を引き抜いて電荷を放電する素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。電流検出用抵抗１２２ｂは、ＩＧＢＴ１１０ｄから引き抜く電流を検出する素子である。電流制御用ＦＥＴ１２２ａのソースは、電流検出用抵抗１２２ｂを介して、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。

オフ保持用回路１２３は、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。オフ保持用回路１２３は、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａと、ゲート抵抗１２３ｂとを備えている。

オフ保持用ＦＥＴ１２３ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。オフ保持用ＦＥＴ１２３ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、ゲート抵抗１２３ｂを介して制御回路１２８に接続されている。

遮断用回路１２４は、異常が発生したとき、オフ駆動用定電流回路１２２に代わってＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路である。具体的には、過電流や短絡等の異常が発生したとき、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、オフ駆動用定電流回路１２２に代わってＩＧＢＴ１１０ｄのオフする回路である。遮断用回路１２４は、遮断用ＦＥＴ１２４ａと、遮断用抵抗１２４ｂとを備えている。

遮断用ＦＥＴ１２４ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。遮断用ＦＥＴ１２４ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、遮断用抵抗１２４ｂを介してＩＧＢＴのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。

過電流検出回路１２６は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れているか否かを検出する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が過電流閾値より大きくなると、ＩＧＢ１１０ｄＴに過電流が流れていると判断する回路である。過電流検出回路１２６の入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄの一端に接続されている。また、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。

短絡検出回路１２７は、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態にあるか否かを検出する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が、過電流閾値より大きい短絡電流閾値より大きくなると、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄがともにオンした短絡状態となり、ＩＧＢＴ１１０ｄに短絡電流が流れていると判断する回路である。短絡検出回路１２７の入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄの一端に接続されている。また、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。

制御回路１２８は、外部から入力される駆動信号に基づいてオン駆動用定電流回路１２１とオフ駆動用定電流回路１２２を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄを駆動するとともに、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧に基づいてオフ保持用回路１２３を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。また、オン駆動用定電流回路１２１が故障して、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流Ｉ１より大きい電流Ｉ３（第３電流）が流れ込むようになったとき、オフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整してＩＧＢＴ１１０ｄを駆動する回路でもある。さらに、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れたり、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態になったりした等の異常が発生したとき、オフ駆動用定電流回路１２２に代わって遮断用回路１２４を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路でもある。制御回路１２８は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、１２２ａのゲート、及び、電流検出抵抗１２１ｂ、１２２ｂの両端にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されるとともに、ゲート抵抗１２３ｂを介してオフ保持用ＦＥＴ１２３ａのゲートに接続されている。さらに、過電流検出回路１２６及び短絡検出回路１２７の出力端子、並びに、遮断用ＦＥＴ１２４ａのゲートにそれぞれ接続されている。

ここで、駆動用電源回路１２０、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、１２２ａ、遮断用ＦＥＴ１２４ａ、過電流検出回路１２６、短絡検出回路１２７及び制御回路１２８は、ＩＣとして一体的に構成されている。

次に、図１を参照してモータ制御装置の動作について説明する。車両のイグニッションスイッチ（図略）がオンすると、図１に示すモータ制御装置１が動作を開始する。高電圧バッテリＢ１の直流高電圧は、平滑コンデンサ１０によって平滑化される。制御装置１２は、外部から入力される駆動信号に基づいて、インバータ装置１１を構成するＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを制御する。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを所定周期でオン、オフする。インバータ装置１１は、平滑コンデンサ１０によって平滑化された直流高電圧を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給する。このようにして、モータ制御装置１が車両駆動用モータＭ１を制御する。

次に、図２〜図６を参照して、正常時と、オン駆動用定電流回路の故障時等におけるＩＧＢＴの駆動動作について説明する。ここで、図３は、正常時においてＩＧＢＴをオンする際の動作を説明するための回路図である。図４は、正常時においてＩＧＢＴをオフする際の動作を説明するための回路図である。図５は、オン駆動用定電流回路の故障時においてＩＧＢＴをオンする際の動作を説明するための回路図である。図６は、オン駆動用定電流回路の故障時においてＩＧＢＴをオフする際の動作を説明するための回路図である。

図３に示す制御回路１２８は、外部から入力される駆動信号に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、１２２ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄを駆動する。

駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流Ｉ１を流し込むとともに、オフ駆動用定電流回路１２２の動作を停止するように指示すると、制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御し、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流Ｉ１を流し込む。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷が充電される。その結果、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より高くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオンする。

一方、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１の動作を停止するとともに、オフ駆動用定電流回路１２２によってＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから所定の定電流Ｉ２を引き抜くように指示すると、制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２２ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２２ａを制御し、図４に示すように、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから定電流Ｉ２を引き抜く。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷が放電される。その結果、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。そして、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、制御回路１２８は、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ保持用ＦＥＴ１２３ａを介して電荷がさらに放電され、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態が保持される。

ところで、図５及び図６に示すように、オン駆動用定電流回路１２１が故障、例えば、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障して、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ１より大きい電流Ｉ３が流れ込むようになると、制御回路１２８は、オフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整してＩＧＢＴ１１０ｄを駆動する。制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて、オン駆動用定電流回路１２１が故障して、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ１より大きい電流Ｉ３が流れ込むようになったか否かを判断する。

オン駆動用定電流回路１２１の故障時に、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示すると、図５に示すように、制御回路１２８は、結果的にＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ１が流れ込むようにオフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。具体的には、オフ駆動用定電流回路１２２の電流が、電流Ｉ１と電流Ｉ３の差分の電流（Ｉ３−Ｉ１）となるようにオフ駆動用定電流回路を調整する。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに正常時と同様に定電流Ｉ１が流れ込むことになる。その結果、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに正常時と同様に電荷が充電され、ＩＧＢＴ１１０ｄが、正常時と同様にオンする。

一方、オン駆動用定電流回路１２１の故障時に、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示すると、図６に示すように、制御回路１２８は、結果的にＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電流が引き抜かれるようにオフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。具体的には、結果的にＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電流Ｉ２が引き抜かれるようにオフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。より具体的には、オフ駆動用定電流回路１２２の電流が、電流Ｉ２と電流Ｉ３を加算した電流（Ｉ２＋Ｉ３）となるようにオフ駆動用定電流回路１２２を調整する。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから正常時と同様に定電流Ｉ２が引き抜かれることになる。その結果、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから正常時と同様に電荷が放電され、ＩＧＢＴ１１０ｄが、正常時と同様にオフする。

また、図２において、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が過電流閾値より大きくなると、過電流検出回路１２６は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れていると判断する。ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が短絡電流閾値より大きくなると、短絡検出回路１２７は、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄがともにオンした短絡状態にあると判断する。制御回路１２８は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れたり、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態になったりした等の異常が発生したと判断すると、オフ駆動用定電流回路１２２に代わって遮断用ＦＥＴ１２４ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから遮断抵抗１２４ｂを介して電荷が放電される。その結果、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。

次に、効果について説明する。本実施形態によれば、オン駆動用定電流回路１２１が故障して、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ１より大きい電流Ｉ３が流れ込むようになったとき、制御回路１２８は、オフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流れ込む電流、及び、ゲートから引き抜く電流を調整することができる。従って、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄの破損を抑えて駆動することができる。

本実施形態によれば、制御回路１２８は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ１が流れ込むようにオフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流し込む電流を、正常時と同様に電流Ｉ１にすることができる。従って、ＩＧＢＴ１１０ｄの加わるサージ電圧の増加を抑えることができ、サージ電圧の増加に伴うＩＧＢＴ１１０ｄの破損を抑えることができる。

本実施形態によれば、制御回路１２８は、オフ駆動用定電流回路１２２の電流が電流Ｉ１と電流Ｉ３の差分の電流（Ｉ３−Ｉ１）となるようにオフ駆動用定電流回路１２２を調整する。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流し込む電流を確実に電流Ｉ１にすることができる。

本実施形態によれば、制御回路１２８は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電流が引き抜かれるようにオフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電流を引き抜いてＩＧＢＴ１１０ｄのゲートの電圧を下げることができる。従って、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフすることができる。

本実施形態によれば、制御回路１２８は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電流Ｉ２が引き抜かれるようにオフ駆動用定電流回路１２２の電流を調整する。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから引き抜く電流を、正常時と同様に電流Ｉ２にすることができる。従って、ＩＧＢＴ１１０ｄを正常時と同様にオフすることができる。

本実施形態によれば、制御回路１２８は、オフ駆動用定電流回路１２２の電流が電流Ｉ２と電流Ｉ３を加算した電流（Ｉ２＋Ｉ３）となるようにオフ駆動用定電流回路１２２を調整する。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから引き抜く電流を確実に電流Ｉ２にすることができる。

本実施形態によれば、オン駆動用定電流回路１２１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａと、電流検出用抵抗１２１ｂとを有している。電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障すると、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ１より大きい電流Ｉ３が流れ込むことになる。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄの破損を抑え駆動することができる。

本実施形態によれば、制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２１ｂの検出結果に基づいて、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ３が流れ込むようになったか否かを判断する。そのため、電流検出用の抵抗を新たに設けることなく、オン駆動用定電流回路１２１が故障して、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流Ｉ３が流れ込むようになったか否かを確実に検出することができる。

本実施形態によれば、電流Ｉ１及び電流Ｉ２は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電、及び、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電する際に必要とされる電流の大きさに応じて設定されている。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が故障しても、ＩＧＢＴ１１０ｄの種類に関係なく、ＩＧＢＴ１１０ｄの破損を抑えて駆動することができる。

なお、本実施形態では、駆動用電源回路１２０、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、１２２ａ、遮断用ＦＥＴ１２４ａ、過電流検出回路１２６、短絡検出回路１２７及び制御回路１２８が、ＩＣとして一体的に構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。ＩＧＢＴに流し込む電流や引き抜く電流が大きい場合、電流制御用ＦＥＴをＩＣに外付けするような構成としてもよい。

１・・・モータ制御装置（電子装置）、１０・・・平滑コンデンサ、１１・・・インバータ装置、１１０ａ〜１１０ｆ・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１１１ａ〜１１１ｆ・・・電流センス抵抗、１２・・・制御装置、１２０・・・駆動用電源回路、１２１・・・オン駆動用定電流回路、１２１ａ・・・電流制御用ＦＥＴ（電流制御用トランジスタ）、１２１ｂ・・・電流検出用抵抗、１２２・・・オフ駆動用定電流回路、１２２ａ・・・電流制御用ＦＥＴ、１２２ｂ・・・電流検出用抵抗、１２３・・・オフ保持用回路、１２３ａ・・・オフ保持用ＦＥＴ、１２３ｂ・・・ゲート抵抗、１２４・・・遮断用回路、１２４ａ・・・遮断用ＦＥＴ、１２４ｂ・・・遮断用抵抗、１２６・・・過電流検出回路、１２７・・・短絡検出回路、１２８・・・制御回路、Ｂ１・・・高電圧バッテリ、Ｍ１・・・車両駆動用モータ

Claims (9)

1. 制御端子の電圧を制御することで駆動されるスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子に第１電流を流し込み電荷を充電するオン駆動用定電流回路と、
   前記スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子から第２電流を引き抜いて電荷を放電するオフ駆動用定電流回路と、
   入力される駆動信号に基づいて前記オン駆動用定電流回路と前記オフ駆動用定電流回路を制御することで、前記スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記スイッチング素子を駆動する制御回路と、
   を備えた電子装置において、
   前記制御回路は、前記オン駆動用定電流回路が故障して、前記スイッチング素子の制御端子に前記第１電流より大きい第３電流が流れ込むようになったとき、前記オフ駆動用定電流回路の電流を調整して前記スイッチング素子を駆動することを特徴とする電子装置。
2. 前記制御回路は、前記スイッチング素子の制御端子に前記第１電流が流れ込むように前記オフ駆動用定電流回路の電流を調整して前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記制御回路は、前記オフ駆動用定電流回路の電流が前記第１電流と前記第３電流の差分の電流となるように前記オフ駆動用定電流回路を調整することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
4. 前記制御回路は、前記スイッチング素子の制御端子から電流が引き抜かれるように前記オフ駆動用定電流回路の電流を調整して前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子装置。
5. 前記制御回路は、前記スイッチング素子の制御端子から前記第２電流が引き抜かれるように前記オフ駆動用定電流回路の電流を調整して前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
6. 前記制御回路は、前記オフ駆動用定電流回路の電流が前記第２電流と前記第３電流を加算した電流となるように前記オフ駆動用定電流回路を調整することを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
7. 前記オン駆動用定電流回路は、
   前記スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を制御する電流制御用トランジスタと、
   前記電流制御用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、
   を有し、
   前記電流制御用トランジスタがショート故障したとき、前記スイッチング素子の制御端子に前記第１電流より大きい前記第３電流が流れ込むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子装置。
8. 前記制御回路は、前記電流検出用抵抗の検出結果に基づいて、前記スイッチング素子の制御端子に前記第３電流が流れ込むようになったか否かを判断することを特徴とする請求項７に記載の電子装置。
9. 前記第１電流及び前記第２電流は、前記スイッチング素子の制御端子に電荷を充電、及び、前記スイッチング素子の制御端子から電荷を放電する際に必要とされる電流の大きさに応じて設定されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子装置。

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