JP5660404B2 - 電子装置 - Google Patents

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に開示されている電力変換器がある。

この電力変換器は、ＩＧＢＴと、３つのＭＯＳＦＥＴと、制御回路とを備えている。第１のＭＯＳＦＥＴのソースは駆動回路電源に、ドレインはＩＧＢＴのゲートに、ゲートは制御回路にそれぞれ接続されている。第２及び第３のＭＯＳＦＥＴのソースはＩＧＢＴのエミッタに、ドレインはＩＧＢＴのゲートに、ゲートは制御回路にそれぞれ接続されている。

制御回路は、外部から入力される駆動信号に基づいて３つのＭＯＳＦＥＴを制御してＩＧＢＴを駆動する。駆動信号がＩＧＢＴのオンを指示すると、制御回路は、第１のＭＯＳＦＥＴをオンするとともに、第２のＭＯＳＦＥＴをオフする。これにより、駆動回路電源からＩＧＢＴ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、オフの閾値電圧より高くなり、ＩＧＢＴがオンする。

一方、駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示すると、制御回路は、第１のＭＯＳＦＥＴをオフするとともに、第２のＭＯＳＦＥＴをオンする。これにより、ＩＧＢＴ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、オフの閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴがオフする。そして、ゲート電圧が所定値以下になると、制御回路は、第３のＭＯＳＦＥＴをオンする。これにより、ＩＧＢＴのゲートから電荷がさらに放電され、ＩＧＢＴのオフ状態が保持される。

特許第３４３０８７８号公報

ところで、前述した電力変換器において、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴが故障した場合、駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示しているにもかかわらず、ＩＧＢＴのゲート電圧が低下せず、ＩＧＢＴをオフできない異常状態が発生することがある。このような異常状態が継続すると、ＩＧＢＴが発熱し熱破壊する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、スイッチング素子をオフできない異常状態を検出し、スイッチング素子の熱破壊を防止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、駆動信号とスイッチング素子に流れる電流に基づいて、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、スイッチング素子をオフできない異常状態を検出し、スイッチング素子の熱破壊を防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。

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、オンすることでスイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子と、入力される駆動信号に基づいて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し、スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子のオフ状態を保持する駆動回路と、を備えた電子装置において、スイッチング素子に流れる電流が電流閾値より大きくなると、スイッチング素子に電流が流れたと判断する電流検出回路を有し、駆動回路は、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示したにもかかわらず、電流検出回路がスイッチング素子に電流が流れていると判断したとき、スイッチング素子が異常状態にあると判断し、スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子をオフし、スイッチング素子に流れる電流が電流閾値より大きい過電流閾値より大きくなると、スイッチング素子に過電流が流れていると判断する過電流検出回路を有し、電流検出回路は、過電流検出回路において、過電流閾値を電流閾値に切替えることによって構成されることを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、スイッチング素子をオフできない異常状態を検出することができる。そして、スイッチング素子が異常状態にあるとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子の制御端子から電荷を放電することで、スイッチング素子をオフする。そのため、スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。また、過電流検出回路の一部を共用することで、電流検出回路を簡素化することができる。

請求項２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、オンすることでスイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子と、入力される駆動信号に基づいて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し、スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子のオフ状態を保持する駆動回路と、を備えた電子装置において、スイッチング素子に流れる電流が電流閾値より大きくなると、スイッチング素子に電流が流れたと判断する電流検出回路を有し、駆動回路は、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示したにもかかわらず、電流検出回路がスイッチング素子に電流が流れていると判断したとき、スイッチング素子が異常状態にあると判断し、スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子をオフし、スイッチング素子に流れる電流が電流閾値より大きい短絡電流閾値より大きくなると、スイッチング素子が短絡状態にあると判断する短絡検出回路を有し、電流検出回路は、短絡検出回路において、短絡電流閾値を電流閾値に切替えることによって構成されていることを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、スイッチング素子をオフできない異常状態を検出することができる。そして、スイッチング素子が異常状態にあるとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子の制御端子から電荷を放電することで、スイッチング素子をオフする。そのため、スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。また、短絡検出回路の一部を共用することで、電流検出回路を簡素化することができる。

請求項３に記載の電子装置は、電流閾値は、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示するタイミングで切替えられることを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示したときに、スイッチング素子に電流が流れているか否かを確実に検出することができる。

請求項４に記載の電子装置は、電流閾値は、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示し、駆動回路がスイッチング素子の制御端子の電圧を調整するタイミングで切替えられることを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がスイッチング素子のオフを指示してから、駆動回路がスイッチング素子の制御端子の電圧を調整するまでには遅れがある。そのため、駆動回路がスイッチング素子の制御端子の電圧を調整するタイミングで電流閾値に切替えることで、駆動回路の遅れによる影響を受けることなく、スイッチング素子に電流が流れているか否かを確実に検出することができる。従って、駆動回路の遅れによる誤検出を防止することができる。

請求項５に記載の電子装置は、電流閾値は、スイッチング素子の温度に応じて調整されることを特徴とする。この構成によれば、制御条件が同じであっても、スイッチング素子に流れる電流は、温度によって変化する。そのため、電流閾値を温度に応じて調整することで、温度の影響を受けることなくスイッチング素子に電流が流れているか否かを確実に検出することができる。従って、検出精度を向上させることができる。

第１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。 図２における電流検出回路、過電流検出回路及び短絡検出回路の回路図である。 第２実施形態における電流検出回路、過電流検出回路及び短絡検出回路の回路図である。

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。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１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、第１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（スイッチング素子）、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及び図３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３は、図２における電流検出回路、過電流検出回路及び短絡検出回路の回路図である。

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、オン駆動用回路１２１（駆動回路）と、オフ駆動用回路１２２（駆動回路）と、オフ保持用回路１２３と、遮断用回路１２４と、電流検出回路１２５と、過電流検出回路１２６と、短絡検出回路１２７と、制御回路１２８（駆動回路）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、オン駆動用回路と、オフ駆動用回路と、オフ保持用回路と、遮断用回路と、電流検出回路と、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。また、制御回路１２８からの指示に基づいて動作を停止する。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。加えて、制御端子は、制御回路１２８に接続されている。

オン駆動用回路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。オン駆動用回路１２１は、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａと、オン駆動用抵抗１２１ｂとを備えている。

オン駆動用ＦＥＴ１２１ａは、オンすることでＩＧＢＴのゲートに電荷を充電するスイッチング素子である。具体的には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。オン駆動用ＦＥＴ１２１ａのソースは、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、オン駆動用抵抗１２１ｂを介して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。オフ駆動用回路１２２は、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａと、オフ駆動用抵抗１２２ｂとを備えている。

オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａは、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。オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ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、オフ駆動用抵抗１２２ｂを介して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、オフ駆動用回路１２２に比べ速やかに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（オフ保持用スイッチング素子）と、ゲート抵抗１２３ｂとを備えている。

オフ保持用ＦＥＴ１２３ａは、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、ＩＧＢＴ１１０ｄに異常電流が流れたとき、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流又は短絡電流が流れたとき、オフ駆動用回路１２２に比べ緩やかに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、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。

電流検出回路１２５は、ＩＧＢＴ１１０ｄに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に流れる電流が電流閾値より大きくなると、ＩＧＢＴ１１０ｄに電流が流れていると判断する回路である。電流検出回路１２５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。

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、電流閾値より大きい過電流閾値より大きくなると、ＩＧＢＴ１１０ｄ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。

図３に示すように、電流検出回路１２５は、コンパレータ１２５ａと、電流検出用基準電源１２５ｂとを備えている。電流検出用基準電源１２５ｂの電圧は、電流閾値に相当する一定電圧に設定されている。コンパレータ１２５ａの非反転入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄに接続されている。また、反転入力端子は、電流検出用基準電源１２５ｂの正極端子に接続され、電流検出用基準電源１２５ｂの負極端子は接地されている。さらに、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。

過電流検出回路１２６は、コンパレータ１２６ａと、過電流検出用基準電源１２６ｂとを備えている。過電流検出用基準電源１２６ｂの電圧は、過電流閾値に相当する一定電圧に設定されている。コンパレータ１２６ａの非反転入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄに接続されている。また、反転入力端子は、過電流検出用基準電源１２６ｂの正極端子に接続され、過電流検出用基準電源１２６ｂの負極端子は接地されている。さらに、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、コンパレータ１２７ａと、短絡検出用基準電源１２７ｂとを備えている。短絡検出用基準電源１２７ｂの電圧は、短絡電流閾値に相当する一定電圧に設定されている。コンパレータ１２７ａの非反転入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄに接続されている。また、反転入力端子は、短絡検出用基準電源１２７ｂの正極端子に接続され、短絡検出用基準電源１２７ｂの負極端子は接地されている。さらに、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。

図２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オン駆動用回路１２１とオフ駆動用回路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、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフできない異常状態になった場合に、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路でもある。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場合に、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、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａ及びオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのゲートにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧を検出するため、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、駆動用電源回路１２０の制御端子に接続されている。加えて、電流検出回路１２５、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、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａ、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ、遮断用ＦＥＴ１２４ａ、電流検出回路１２５、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。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及び図３を参照してＩＧＢＴの駆動動作と、ＩＧＢＴが異常状態にあると判断した場合の動作について説明する。図２に示すように、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ＦＥＴ１２１ａとオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄを駆動する。

駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示すると、制御回路１２８は、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオンするとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフする。これにより、駆動用電源回路１２０からオン駆動用抵抗１２１ｂを介して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のオフを指示すると、制御回路１２８は、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオフするとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ駆動用抵抗１２２ｂ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。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のゲートからゲート抵抗１２３ｂ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、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が電流閾値より大きくなると、電流検出回路１２５は、ＩＧＢＴ１１０ｄに電流が流れていると判断する。制御回路１２８は、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、電流検出回路１２５がＩＧＢＴ１１０ｄに電流が流れていると判断すると、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフできない異常状態にあると判断する。そして、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａをオンする。その結果、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷が放電され、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。

また、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。過電流検出回路１２６が過電流と判断すると、制御回路１２８は、遮断用ＦＥＴ１２４ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから遮断用抵抗１２４ｂを介して電荷が放電される。その結果、ゲート電圧が、オフ駆動用回路１２２に比べ緩やかにオン、オフする閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。

さらに、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、ＩＧＢＴ、１１０ａ、１１０ｄがともにオンした短絡状態にあると判断する。短絡検出回路１２７が短絡状態と判断すると、制御回路１２８は、過電流と判断した場合と同様に、遮断用ＦＥＴ１２４ａをオンし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。

次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、制御回路１２８は、ＩＧＢＴ１１０ｄが異常状態にあると判断したとき、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａをオンしてＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電させることで、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。従って、ＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。

また、第１実施形態によれば、電流検出回路１２５は、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が電流閾値より大きくなると、ＩＧＢＴ１１０ｄに電流が流れていると判断する。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄに電流が流れていることを確実に検出することができる。

なお、第１実施形態では、電流検出用基準電源１２５ｂの電圧が一定電圧、つまり電流閾値が一定値である例を挙げているが、これに限られるものではない。ＩＧＢＴの温度に応じて調整されるようにしてもよい。制御条件が同じであっても、ＩＧＢＴに流れる電流は、温度によって変化する。そのため、電流閾値を温度に応じて調整することで、温度の影響を受けることなくＩＧＢＴに電流が流れているか否かを確実に検出することができる。従って、検出精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ制御装置について説明する。第２実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置が、電流検出回路、過電流検出回路及び短絡検出回路をそれぞれ独立して有しているのに対して、過電流検出回路の一部を共用して電流検出回路を構成するようにしたものである。第２実施形態のモータ制御装置は、電流検出回路及び過電流検出回路を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一構成である。

まず、図４を参照して電流検出回路、過電流検出回路及び短絡検出回路の構成について説明する。ここで、図４は、第２実施形態における電流検出回路、過電流検出回路及び短絡検出回路の回路図である。ここでは、第１実施形態の電流検出回路、過電流検出回路及び短絡検出回路との相違部分について説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。

図４に示すように、過電流検出回路２２６は、コンパレータ２２６ａと、過電流検出用基準電源２２６ｂと、基準電源切替えスイッチ２２６ｃとを備えている。コンパレータ２２６ａの非反転入力端子は、電流センス抵抗に接続されている。また、反転入力端子は、基準電源切替えスイッチ２２６ｃの一端に接続されている。基準電源切替えスイッチ２２６ｃの他端には、過電流検出用基準電源２２６ｂの正極端子が接続され、過電流検出用基準電源２２６ｂの負極端子は接地されている。基準電源切替えスイッチ２２６ｃの別の他端には、電流検出回路２２５を構成する電流検出用基準電源２２５ｂの正極端子が接続され、電流検出用基準電源２２５ｂの負極端子は接地されている。さらに、コンパレータ２２６ａの出力端子は、制御回路２２８に接続されている。

電流検出回路２２５は、過電流検出回路２２６を構成するコンパレータ２２６ａと、電流検出用基準電源２２５ｂと、過電流検出回路２２６を構成する基準電源切替えスイッチ２２６ｃとを備えている。つまり、過電流検出回路２２６において、基準電源切替えスイッチ２２６ｃによって過電流検出用基準電源２２６ｂを電流検出用基準電源２２５ｂに切替えることによって構成されている。

短絡検出回路２２７は、コンパレータ２２７ａと、短絡検出用基準電源２２７ｂとを備えている。コンパレータ２２７ａ及び短絡検出用基準電源２２７ｂは、第１実施形態のコンパレータ１２７ａ及び短絡検出用基準電源１２７ｂと同一構成である。

次に、図４を参照して電流検出回路及び過電流検出回路の動作について説明する。駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示すると、基準電源切替えスイッチ２２６ｃは、そのタイミングで過電流検出用基準電源２２６ｂを電流検出用基準電源２２５ｂに切替える。その後、駆動信号がＩＧＢＴのオンを指示すると、基準電源切替えスイッチ２２６ｃは、そのタイミングで電流検出用基準電源２２５ｂを過電流検出用基準電源２２６ｂに切替える。制御回路は、駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示している間、コンパレータ２２６ａの出力を電流検出回路２２５の出力とみなし、ＩＧＢＴに電流が流れているか否かを判断する。一方、駆動信号がＩＧＢＴのオンを指示している間、コンパレータ２２６ａの出力を過電流検出回路２２６の出力とみなし、ＩＧＢＴに過電流が流れているか否かを判断する。

次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、過電流検出回路２２６の一部を共用することで、電流検出回路２２５を簡素化することができる。

また、第２実施形態によれば、駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示したときに、ＩＧＢＴに電流が流れているか否かを確実に検出することができる。

なお、第２実施形態では、電流検出回路２２５が、過電流検出回路２２６において、過電流検出用基準電源２２６ｂを電流検出用基準電源２２５ｂに切替えることによって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。電流検出回路は、短絡検出回路において、短絡検出用基準電源を電流検出用基準電源に切替えることによって構成されるようにしてもよい。この場合、短絡検出回路の一部を共用することで、電流検出回路を簡素化することができる。

また、第２実施形態では、駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示するタイミングで、過電流検出用基準電源２２６ｂを電流検出用基準電源２２５ｂに切替える例を挙げているが、これに限られるものではない。駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示し、制御回路及びオン駆動用ＦＥＴがＩＧＢＴのゲートの電圧を調整するタイミングで過電流検出用基準電源を電流検出用基準電源に切替えるようにしてもよい。駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示してから、制御回路がオン駆動用ＦＥＴをオンしてＩＧＢＴのゲートの電圧を調整するまでには回路の遅れがある。そのため、制御回路がオン駆動用ＦＥＴをオンしてＩＧＢＴのゲートの電圧を調整するタイミングで電流検出基準電源に切替えることで、回路の遅れによる影響を受けることなく、ＩＧＢＴに電流が流れているか否かを確実に検出することができる。従って、回路の遅れによる誤検出を防止することができる。

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〜１１０ｃ、１１０ｅ、１１０ｆ・・・ＩＧＢＴ、１１０ｄ・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１２・・・制御装置、１２０・・・駆動用電源回路、１２１・・・オン駆動用回路（駆動回路）、１２１ａ・・・オン駆動用ＦＥＴ、１２１ｂ・・・オン駆動用抵抗、１２２・・・オフ駆動用回路（駆動回路）、１２２ａ・・・オフ駆動用ＦＥＴ、１２２ｂ・・・オフ駆動用抵抗、１２３・・・オフ保持用回路、１２３ａ・・・オフ保持用ＦＥＴ（オフ保持用スイッチング素子）、１２３ｂ・・・ゲート抵抗、１２４・・・遮断用回路、１２４ａ・・・遮断用ＦＥＴ、１２４ｂ・・・遮断用抵抗、１２５、２２５・・・電流検出回路、１２５ａ・・・コンパレータ、１２５ｂ、２２５ｂ・・・電流検出用基準電源、１２６、２２６・・・過電流検出回路、１２６ａ、２２６ａ・・・コンパレータ、１２６ｂ、２２６ｂ・・・過電流検出用基準電源、２２６ｃ・・・基準電源切替えスイッチ、１２７、２２７・・・短絡検出回路、１２７ａ、２２７ａ・・・コンパレータ、１２７ｂ、２２７ｂ・・・短絡検出用基準電源、１２８・・・制御回路（駆動回路）、Ｂ１・・・高電圧バッテリ、Ｍ１・・・車両駆動用モータ

Claims (5)

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、オンすることで前記スイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子と、
   入力される駆動信号に基づいて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し、前記スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子のオフ状態を保持する駆動回路と、
   を備えた電子装置において、
   前記スイッチング素子に流れる電流が電流閾値より大きくなると、前記スイッチング素子に電流が流れたと判断する電流検出回路を有し、
   前記駆動回路は、駆動信号が前記スイッチング素子のオフを指示したにもかかわらず、前記電流検出回路が前記スイッチング素子に電流が流れていると判断したとき、前記スイッチング素子が異常状態にあると判断し、前記スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子をオフし、
   前記スイッチング素子に流れる電流が前記電流閾値より大きい過電流閾値より大きくなると、前記スイッチング素子に過電流が流れていると判断する過電流検出回路を有し、
   前記電流検出回路は、前記過電流検出回路において、前記過電流閾値を前記電流閾値に切替えることによって構成されることを特徴とする電子装置。
2. 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、オンすることで前記スイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子と、
   入力される駆動信号に基づいて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し、前記スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子のオフ状態を保持する駆動回路と、
   を備えた電子装置において、
   前記スイッチング素子に流れる電流が電流閾値より大きくなると、前記スイッチング素子に電流が流れたと判断する電流検出回路を有し、
   前記駆動回路は、駆動信号が前記スイッチング素子のオフを指示したにもかかわらず、前記電流検出回路が前記スイッチング素子に電流が流れていると判断したとき、前記スイッチング素子が異常状態にあると判断し、前記スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子をオフし、
   前記スイッチング素子に流れる電流が前記電流閾値より大きい短絡電流閾値より大きくなると、前記スイッチング素子が短絡状態にあると判断する短絡検出回路を有し、
   前記電流検出回路は、前記短絡検出回路において、前記短絡電流閾値を前記電流閾値に切替えることによって構成されていることを特徴とする電子装置。
3. 前記電流閾値は、駆動信号が前記スイッチング素子のオフを指示するタイミングで切替えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
4. 前記電流閾値は、駆動信号が前記スイッチング素子のオフを指示し、前記駆動回路が前記スイッチング素子の制御端子の電圧を調整するタイミングで切替えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
5. 前記電流閾値は、前記スイッチング素子の温度に応じて調整されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子装置。

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