JP6498473B2 - スイッチ駆動回路 - Google Patents

スイッチ駆動回路 Download PDF

Info

Publication number
JP6498473B2
JP6498473B2 JP2015033819A JP2015033819A JP6498473B2 JP 6498473 B2 JP6498473 B2 JP 6498473B2 JP 2015033819 A JP2015033819 A JP 2015033819A JP 2015033819 A JP2015033819 A JP 2015033819A JP 6498473 B2 JP6498473 B2 JP 6498473B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
voltage
circuit
output
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015033819A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016158361A (ja
Inventor
大輝 柳島
大輝 柳島
千夏 中岡
千夏 中岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2015033819A priority Critical patent/JP6498473B2/ja
Priority to US15/042,870 priority patent/US10109995B2/en
Publication of JP2016158361A publication Critical patent/JP2016158361A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6498473B2 publication Critical patent/JP6498473B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/093Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/08116Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit in composite switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0828Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/168Modifications for eliminating interference voltages or currents in composite switches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/027Details with automatic disconnection after a predetermined time
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/165Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/166Soft switching

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、スイッチ駆動回路に関する。
従来、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子のターンオフ時に発生するサージ電圧(瞬間的に発生する大波電圧)を抑える技術が開発されている。
これについて、図6〜図8を用いて具体的に説明する。図6に示すように、ゲートドライバ100がIGBTであるスイッチング素子Q1のゲートを駆動するものとする。
図6に示す構成において、図7に示すタイミングチャートのように、スイッチング素子Q1のターンオフの際に、スイッチング素子Q1のゲート・エミッタ間電圧Vgeをゲートドライバ100の接地電位まで降下させるよう制御した場合、スイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間電圧Vceは瞬間的に大電圧まで上昇し、サージ電圧が発生する場合がある。なお、スイッチング素子Q1のオンにより上昇していたコレクタ電流Iceはゼロまで減少する。このように、スイッチング素子Q1のターンオフ時にサージ電圧が発生する場合があった。特にコレクタ電流Iceが大電流であると、サージ電圧がスイッチング素子Q1の耐圧を超え、スイッチング素子Q1が破壊される恐れがあった。
そこで、従来、図8に示すように、スイッチング素子Q1のターンオフ時に、スイッチング素子Q1のゲート・エミッタ間電圧Vgeを一旦、閾値電圧Vtより高い電圧Vmまで降下させ、所定時間経過した後、ゲートドライバ100の接地電位まで降下させる制御を行っていた。これにより、スイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間電圧Vceの瞬間的な大電圧までの上昇は抑えられ、サージ電圧がスイッチング素子Q1の耐圧を超えることを抑制できていた。
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1及び2を挙げることができる
特開2014−093836号公報 特表2014−529239号公報
しかしながら、図8にコレクタ電流Iceとコレクタ・エミッタ間電圧Vceとの重なりをハッチングにて示すように、スイッチング素子Q1のターンオフ時にサージ電圧の上昇を抑制する際にはスイッチング損失が大きくなる。これにより、図7に示した制御であってもスイッチング素子Q1のターンオフ時にサージ電圧がスイッチング素子Q1の耐圧を超えることのない通常動作時でも、スイッチング損失が大きくなってしまう問題がある。
上記問題点に鑑み、本発明は、過電流発生時にはスイッチング素子のターンオフ時にサージ電圧の上昇を抑制しつつ、通常動作時にはスイッチング損失を抑えることが可能となるスイッチ駆動回路を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の一態様に係るスイッチ駆動回路は、スイッチング素子を駆動するスイッチ駆動回路であって、
前記スイッチング素子に流れる過電流を検知する過電流検知部と、
前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御電圧を前記スイッチング素子に印加する電圧制御部と、を備え、
前記電圧制御部は、
前記過電流検知部が過電流を検知した場合、一旦前記スイッチング素子のしきい値電圧より高い所定電圧まで降下させ所定時間経過した後に、更に前記スイッチ駆動回路の接地電位まで降下させる制御電圧を前記スイッチング素子に印加し、
前記過電流検知部が過電流を検知しない場合、前記所定時間の経過前に前記スイッチ駆動回路の接地電位まで降下させる制御電圧を前記スイッチング素子に印加することで前記スイッチング素子のターンオフを行う構成としている(第1の構成)。
また、上記第1の構成において、電源電圧と接地電位の間に直列接続されてその接続点に前記スイッチング素子の制御端が接続される上段スイッチング素子と下段スイッチング素子を更に備え、
前記電圧制御部は、
前記下段スイッチング素子と、
前記下段のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
入力された前記駆動信号に基づく信号を前記下段のスイッチング素子に出力する信号出力部と、
前記接続点の電圧を前記所定電圧に一致するよう制御する定電圧制御部と、を含み、
前記過電流検知部の検知結果に応じて前記信号出力部の有効/無効、及び前記定電圧制御部の有効/無効が切替えられることとしてもよい(第2の構成)。
また、上記第2の構成において、前記信号出力部は、3ステートインバータであることとしてもよい(第3の構成)。
また、上記第2又は第3の構成において、前記定電圧制御部は、前記接続点の電圧と基準電圧が入力されるエラーアンプと、前記エラーアンプの出力が制御端に印加される前記下段スイッチング素子と、を含むこととしてもよい(第4の構成)。
また、上記第2〜第4のいずれかの構成において、
前記電圧制御部は、
前記駆動信号出力部が前記駆動信号を前記下段スイッチング素子をターンオンするためのレベルに切替えたことをトリガとして所定時間だけハイレベルを出力する2レベル回路と、
前記過電流検知部による検知信号と前記2レベル回路の出力が入力されるAND回路と、を更に含み、
前記AND回路の出力に応じて、前記信号出力部の有効/無効、及び前記定電圧制御部の有効/無効が切替えられることとしてもよい(第5の構成)。
また、上記第1〜第5のいずれかの構成において、前記過電流検知部は、前記スイッチング素子を流れる電流の検出信号と基準電圧が入力されるコンパレータと、前記コンパレータの出力が入力されるラッチ回路と、を含むこととしてもよい(第6の構成)。
また、上記第6の構成において、前記スイッチング素子がターンオンされるときに、前記コンパレータの出力を所定期間だけマスキングするフィルタを前記ラッチ回路の前段に設けたこととしてもよい(第7の構成)。
また、上記第6又は第7の構成において、測定温度に応じて前記基準電圧、又は前記検出信号のレベルを変更する温度補償部を更に備えることとしてもよい(第8の構成)。
また、上記第1〜第8のいずれかの構成において、前記スイッチング素子と並列に接続された、第2スイッチング素子と抵抗との直列接続構成によって検出される電流検出信号が前記過電流検知部に入力されることとしてもよい(第9の構成)。
また、上記第1〜第9のいずれかの構成において、前記スイッチング素子は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)で構成されることとしてもよい(第10の構成)。
また、本発明の他の態様に係るモータ駆動装置は、第1〜第10のいずれかの構成としたスイッチ駆動回路と、前記スイッチ駆動回路により駆動されるスイッチング素子と、を備えることとしている。
本発明のスイッチ駆動回路によると、過電流発生時にはスイッチング素子のターンオフ時にサージ電圧の上昇を抑制しつつ、通常動作時にはスイッチング損失を抑えることが可能となる。
本発明の一実施形態に係るゲートドライバの回路構成図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチング制御に関するタイミングチャートである(過電流検出時)。 本発明の一実施形態に係るスイッチング制御に関するタイミングチャートである(過電流非検出時)。 本発明の変形例に係るゲートドライバの回路構成図である。 本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の構成図である。 従来のスイッチ駆動に関する構成を示す図である。 従来のターンオフ制御の一例に関するタイミングチャートである。 従来のターンオフ制御の別例に関するタイミングチャートである。
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係るゲートドライバ(スイッチ駆動回路)の回路構成を図1に示す。
図1に示すゲートドライバ10は、ゲート信号出力部1、3ステートインバータ2、2レベル回路3、AND回路4、インバータ5、エラーアンプ6、コンパレータ7、フィルタ8、ラッチ回路9、MOSトランジスタM1、及びMOSトランジスタM2を備えており、一つの集積回路(IC)として構成される。
電源電圧Vddと接地電位間には、上段に配されるpチャネル型のMOSトランジスタM1と下段に配されるnチャネル型のMOSトランジスタM2とが直列に接続されてブリッジを構成する。
ゲート信号出力部1(駆動信号出力部)は、第1ゲート信号G1をMOSトランジスタM1のゲートに出力すると共に、第2ゲート信号G2を3ステートインバータ2を介してMOSトランジスタM2のゲートに出力する。
3ステートインバータ2は、制御端に印加される制御信号に応じて、入力信号を反転させて出力する状態(イネーブル状態)か、出力をハイインピーダンスとする状態かを切替える回路である。3ステートインバータ2の入力端にはゲート信号出力部1から第2ゲート信号G2が入力され、出力側にはMOSトランジスタM2のゲートが接続される。
2レベル回路3には、ゲート信号出力部1から第2ゲート信号G2が入力される。2レベル回路3は、基本的にはローレベルを出力し、第2ゲート信号G2がハイレベルからローレベルへ切替わるタイミングのときに所定時間分ハイレベルとなるパルス信号を出力する回路である。
AND回路4の一つの入力端には2レベル回路3の出力が入力され、他方の入力端にはラッチ回路9の出力が入力される。AND回路4の出力端は、3ステートインバータ2の制御端に接続されると共に、インバータ5の入力端に接続される。
インバータ5の出力は、エラーアンプ6の制御端に入力される。エラーアンプ6は、制御端に印加される制御信号に応じて、二つの入力信号の差分の増幅信号を出力する状態(イネーブル状態)か、出力をハイインピーダンスとする状態かを切替える。エラーアンプ6の非反転入力端にはMOSトランジスタM1とM2の接続点が接続され、反転入力端には基準電圧Vr1が印加される。エラーアンプ6の出力端は、MOSトランジスタM2のゲートに接続される。
このような構成により、エラーアンプ6がイネーブル状態であれば、エラーアンプ6は、MOSトランジスタM1とM2の接続点の電圧と基準電圧Vr1との差分に応じてMOSトランジスタM2のゲートを駆動し、上記接続点の電圧が基準電圧Vr1と一致するように制御される。
MOSトランジスタM1とM2の接続点は、ゲートドライバ10の駆動対象であるIGBTで構成されるスイッチング素子Q1のゲートに接続されると共に、IGBTで構成されるスイッチング素子Qsのゲートに接続される。スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Qsと抵抗R1の直列接続構成とは並列に接続される。スイッチング素子Qsと抵抗R1は、スイッチング素子Q1に流れるコレクタ電流Iceを検出するための構成となる。スイッチング素子Qsには、スイッチング素子Q1に流れるコレクタ電流Iceの例えば1000分の1程度のミラー電流が流れ、当該ミラー電流が抵抗R1により電流検出信号としての電圧に変換される。
上記電流検出信号はコンパレータ7の非反転入力端に入力され、反転入力端には基準電圧Vr2が印加される。コンパレータ7の出力は、フィルタ8を介してラッチ回路9に入力される。フィルタ8には、コンパレータ7の出力と共に第2ゲート信号G2が入力される。ラッチ回路9には、フィルタ8の出力が入力されると共に、第2ゲート信号G2が入力される。ラッチ回路9の出力は、AND回路4の片方の入力端に入力される。コンパレータ7、フィルタ8、及びラッチ回路9により過電流検知部が構成される。フィルタ8及びラッチ回路9の動作の詳細は後述する。なお、ゲート信号出力部1、3ステートインバータ2、2レベル回路3、AND回路4、インバータ5、エラーアンプ6、及びMOSトランジスタM2から本発明の電圧制御部の一例が構成される。
次に、上記のような構成であるゲートドライバ10によるスイッチング素子Q1の駆動制御について図2及び図3に示すタイミングチャートを参照して説明する。
まず図2を用いて説明するが、本図に示すタイミングチャートは、スイッチング素子Q1のコレクタ電流Iceに過電流が発生した場合を示している。
まず、第1ゲート信号G1によりMOSトランジスタM1がターンオンされたときに、第2ゲート信号G2がローレベルからハイレベルへ切替えられたとする(図2のタイミングt1)。このとき、2レベル回路3の出力L1はローレベルであるので、AND回路4の出力(制御信号)はローレベルとなり、3ステートインバータ2はイネーブル状態となるので、第2ゲート信号G2は3ステートインバータ2により反転されてローレベルの出力IV1となり、MOSトランジスタM2のゲートに入力される。これにより、MOSトランジスタM2はターンオフされ、スイッチング素子Q1及びQsはターンオンされる。
このとき、スイッチング素子Qsに外付けされた不図示のダイオードによる逆回復電流の発生や、スイッチング素子Qsに流れる検出用電流のスイッチング素子Q1に対する相対ズレの発生により、抵抗R1に流れる電流に瞬間的に上昇するノイズが発生する。当該ノイズが発生すると、抵抗R1による変換後の電圧が過電流検出用の基準電圧Vr2を上回り、コンパレータ7の出力に瞬間的にハイレベルとなるパルスが発生する。フィルタ8は、第2ゲート信号G2のローレベルからハイレベルへの切替わりをトリガとして所定時間だけコンパレータ7の出力をマスキングするので、上記発生したパルスはマスキングされる。
このようにマスキングされた信号がラッチ回路9に入力されるので、ラッチ回路9の出力L2はハイレベルにラッチされない。即ち、本来の過電流検出のタイミングとは異なるタイミングでラッチされることを防ぐことができる。
そして、スイッチング素子Q1がオンの状態でコレクタ電流Iceは徐々に増加してゆき、或るタイミングt2で閾値電流Ithを超えると、抵抗R1により検出される電流検出信号が基準電圧Vr2を上回り、コンパレータ7の出力がハイレベルとなり、このときフィルタ8によるマスキングはされないのでそのままラッチ回路9に入力される。すると、ラッチ回路9の出力L2はハイレベルにラッチされる。このようにして、過電流が検出される。
その後、第1ゲート信号G1によりMOSトランジスタM1がターンオフされ、第2ゲート信号G2がハイレベルからローレベルへ切替わるタイミングt3にて、2レベル回路3は第2ゲート信号G2の切替わりをトリガとして所定時間だけハイレベルの出力L1を出力する。このとき、ラッチ回路9の出力L2はハイレベルにラッチされているので、AND回路4の出力(制御信号)はハイレベルとなり、3ステートインバータ2の出力IV1はハイインピーダンスとなる。なお、コレクタ電流Iceが減少することにより閾値電流Ith以下になり、コンパレータ7の出力がローレベルになっても、ラッチ回路9は出力をハイレベルにラッチする。
このとき、インバータ5によりAND回路4の出力が反転され、エラーアンプ6の制御信号がローレベルとなるので、エラーアンプ6がイネーブル状態となる。これにより、MOSトランジスタM1とM2の接続点の電圧は基準電圧Vr1と一致するように制御される。そして、2レベル回路3の出力L1がローレベルとなると、AND回路4の出力がローレベルとなり、エラーアンプ6はハイインピーダンスを出力し、3ステートインバータ2はイネーブル状態となって第2ゲート信号G2を反転させてハイレベルの出力IV1をMOSトランジスタM2に出力する。
ここで、基準電圧Vr1は図8に示した電圧Vmに相当するので、図8に示すようにスイッチング素子Q1のゲート・エミッタ間電圧Vgeは、一旦電圧Vr1に降下し、所定時間経過した後、スイッチング素子Q1の閾値電圧Vt及び更に低いゲートドライバ100の接地電位まで降下することとなる。従って、図8に示すように、スイッチング素子Q1のターンオフ時にコレクタ・エミッタ間電圧Vceのサージ電圧の上昇を抑えることができる。
その後、第2ゲート信号G2がローレベルからハイレベルへ切替わるタイミングt4にて、ラッチ回路9はラッチを解除する。
一方、図3に示すタイミングチャートは、過電流が発生しない場合を示している。ここでは、スイッチング素子Q1のオンによりコレクタ電流Iceが増加するが閾値電流Ithを上回ることがなく過電流が発生しない。従って、ラッチ回路9は出力L2をハイレベルにラッチすることはないので、第2ゲート信号G2がハイレベルからローレベルへ切替わるタイミングt5にて2レベル回路3の出力L1が所定時間だけハイレベルになっても、AND回路4の出力はローレベルとなる。よって、3ステートインバータ2はイネーブル状態であり、第2ゲート信号G2を反転させたハイレベルである3ステートインバータ2の出力IV1がMOSトランジスタM2に出力される。
これにより、図7に示したように、スイッチング素子Q1のゲート・エミッタ間電圧Vgeは、閾値電圧Vtまで降下した後、更にゲートドライバ100の接地電位まで降下する挙動となる。このとき、過電流は発生していないので、図7に示したようなコレクタ・エミッタ間電圧Vceのサージ電圧の上昇は発生しない。そして、コレクタ・エミッタ間電圧Vceとコレクタ電流Iceの重なりは小さいので、スイッチング損失を抑制することが可能となる。
以上のように本実施形態によれば、過電流の発生時にはスイッチング素子Q1のターンオフ時におけるサージ電圧の上昇を抑えつつ、過電流が発生しない通常動作時にはターンオフ時のスイッチング損失を抑制することが可能となる。
また、上記実施形態の変形例に係るゲートドライバの回路構成を図4に示す。図4に示したゲートドライバ10’の図1に示すゲートドライバ10との相違点は、温度補償回路15を備えていることである。
温度補償回路15は、測定温度に応じて基準電圧Vr2を変更する回路である。これにより、温度変化によりスイッチング素子Qsと抵抗R1による電流検出信号のレベルに変化が生じても適切に基準電圧Vr2を変更できる。なお、温度補償回路15は、基準電圧Vr2ではなく、コンパレータ7に入力される電流検出信号のレベルを変更するものでもよい。
また、本実施形態に係るゲートドライバをモータ駆動装置に適用した例を図5に示す。図5に示したモータ駆動装置20は、三相モータ25を駆動するものであり、三相モータ25のU相、V相、W相のそれぞれに対応して設けられる上段のスイッチング素子SHと下段のスイッチング素子SLからなるブリッジ構成の組と、ゲートドライバD1〜D6を備えている。ゲートドライバD1〜D6は、それぞれ先に説明したゲートドライバと同様の構成を採ればよい。
なお、本実施形態に係るゲートドライバは、モータ駆動装置の他にも、例えばDC/ACコンバータなどにも適用することが可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。
例えば、スイッチング素子Q1のターンオン時に発生するノイズ対策に設けたフィルタ8については、上記ノイズ自体を除くようなローパスフィルタをコンパレータ7の電流検出信号が入力される入力側に代わりに設けてもよい。
また例えば、スイッチング素子Q1のコレクタ電流Iceの検出には、スイッチング素子Q1に直列に接続した抵抗を用いるようにしてもよい。但し、コレクタ電流Iceのレベルによっては抵抗の発熱量が大きいので、そのような場合にはスイッチング素子Qsを用いる方法が望ましい。
また、ゲートドライバの駆動対象としては、IGBTに限らず、MOSFETなどの他のスイッチング素子でもよい。
本発明は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、家電機器、及び産業機器などの高電圧を用いるあらゆる分野に利用することができる。
1 ゲート信号出力部
2 3ステートインバータ
3 2レベル回路
4 AND回路
5 インバータ
6 エラーアンプ
7 コンパレータ
8 フィルタ
9 ラッチ回路
10、10’ ゲートドライバ
15 温度補償回路
20 モータ駆動装置
25 三相モータ
M1、M2 MOSトランジスタ
Q1、Qs スイッチング素子
R1 抵抗
Vr1、Vr2 基準電圧
SH、SL スイッチング素子
D1〜D6 ゲートドライバ

Claims (10)

  1. スイッチング素子を駆動するスイッチ駆動回路であって、
    前記スイッチング素子に流れる過電流を検知する過電流検知部と、
    前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御電圧を前記スイッチング素子に印加する電圧制御部と、を備え、
    前記電圧制御部は、
    前記過電流検知部が過電流を検知した場合、一旦前記スイッチング素子のしきい値電圧より高い所定電圧まで降下させ所定時間経過した後に、更に前記スイッチ駆動回路の接地電位まで降下させる制御電圧を前記スイッチング素子に印加し、
    前記過電流検知部が過電流を検知しない場合、前記所定時間の経過前に前記スイッチ駆動回路の接地電位まで降下させる制御電圧を前記スイッチング素子に印加することで前記スイッチング素子のターンオフを行い、
    電源電圧と接地電位の間に直列接続されてその接続点に前記スイッチング素子の制御端が接続される上段スイッチング素子と下段スイッチング素子を更に備え、
    前記電圧制御部は、
    前記下段スイッチング素子と、
    前記下段のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
    入力された前記駆動信号に基づく信号を前記下段のスイッチング素子に出力する信号出力部と、
    前記接続点の電圧を前記所定電圧に一致するよう制御する定電圧制御部と、を含み、
    前記過電流検知部の検知結果に応じて前記信号出力部の有効/無効、及び前記定電圧制御部の有効/無効が切替えられることを特徴とするスイッチ駆動回路。
  2. 前記信号出力部は、3ステートインバータであることを特徴とする請求項に記載のスイッチ駆動回路。
  3. 前記定電圧制御部は、前記接続点の電圧と基準電圧が入力されるエラーアンプと、前記エラーアンプの出力が制御端に印加される前記下段スイッチング素子と、を含むことを特徴とする請求項又は請求項に記載のスイッチ駆動回路。
  4. 前記電圧制御部は、
    前記駆動信号出力部が前記駆動信号を前記下段スイッチング素子をターンオンするためのレベルに切替えたことをトリガとして所定時間だけハイレベルを出力する2レベル回路と、
    前記過電流検知部による検知信号と前記2レベル回路の出力が入力されるAND回路と、を更に含み、
    前記AND回路の出力に応じて、前記信号出力部の有効/無効、及び前記定電圧制御部の有効/無効が切替えられることを特徴とする請求項〜請求項のいずれか1項に記載のスイッチ駆動回路。
  5. 前記過電流検知部は、前記スイッチング素子を流れる電流の検出信号と基準電圧が入力されるコンパレータと、前記コンパレータの出力が入力されるラッチ回路と、を含むことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のスイッチ駆動回路。
  6. 前記スイッチング素子がターンオンされるときに、前記コンパレータの出力を所定期間だけマスキングするフィルタを前記ラッチ回路の前段に設けたことを特徴とする請求項に記載のスイッチ駆動回路。
  7. 測定温度に応じて前記基準電圧、又は前記検出信号のレベルを変更する温度補償部を更に備えることを特徴とする請求項又は請求項に記載のスイッチ駆動回路。
  8. 前記スイッチング素子と並列に接続された、第2スイッチング素子と抵抗との直列接続構成によって検出される電流検出信号が前記過電流検知部に入力されることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のスイッチ駆動回路。
  9. 前記スイッチング素子は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)で構成されることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のスイッチ駆動回路。
  10. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のスイッチ駆動回路と、前記スイッチ駆動回路により駆動されるスイッチング素子と、を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
JP2015033819A 2015-02-24 2015-02-24 スイッチ駆動回路 Active JP6498473B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015033819A JP6498473B2 (ja) 2015-02-24 2015-02-24 スイッチ駆動回路
US15/042,870 US10109995B2 (en) 2015-02-24 2016-02-12 Switch drive circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015033819A JP6498473B2 (ja) 2015-02-24 2015-02-24 スイッチ駆動回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016158361A JP2016158361A (ja) 2016-09-01
JP6498473B2 true JP6498473B2 (ja) 2019-04-10

Family

ID=56693190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015033819A Active JP6498473B2 (ja) 2015-02-24 2015-02-24 スイッチ駆動回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10109995B2 (ja)
JP (1) JP6498473B2 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6498473B2 (ja) * 2015-02-24 2019-04-10 ローム株式会社 スイッチ駆動回路
US10498131B2 (en) * 2016-12-30 2019-12-03 Infineon Technologies Ag Electronic switch and protection circuit
CN107591777B (zh) * 2017-10-02 2020-09-15 佛山中锦微电科技有限公司 过流保护型功率驱动电路和电机驱动电路
US10855275B2 (en) 2018-09-05 2020-12-01 Texas Instruments Incorporated Multi-level turn-off circuit and related methods
CN113169587B (zh) 2018-11-30 2022-04-15 韦特里西提公司 用于高功率无线功率***中的低功率激励的***和方法
CN109532514B (zh) * 2018-12-18 2020-08-04 深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司 一种电驱动***堵转保护方法、电机控制器及电动汽车
WO2020242990A1 (en) 2019-05-24 2020-12-03 Witricity Corporation Protection circuits for wireless power receivers
WO2020255640A1 (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 富士電機株式会社 電力変換装置
JP7383131B2 (ja) 2019-08-26 2023-11-17 ワイトリシティ コーポレーション 無線電力システムのアクティブ整流の制御
DE102019214539A1 (de) * 2019-09-24 2021-03-25 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zum Ansteuern von mehreren parallel geschalteten Halbleiterschaltern
CN115023879A (zh) 2020-01-29 2022-09-06 韦特里西提公司 用于无线电力传输***的辅助电源掉电保护

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2892815B2 (ja) * 1990-11-02 1999-05-17 株式会社日立製作所 Igbtの駆動回路
JPH0584143U (ja) * 1992-04-13 1993-11-12 株式会社豊田自動織機製作所 パワー素子短絡防止回路
JP3367699B2 (ja) * 1993-01-08 2003-01-14 本田技研工業株式会社 過電流保護回路
CA2172890C (en) * 1995-06-06 2005-02-22 Harold R. Schnetzka Switch driver circuit
JP3607902B2 (ja) * 2002-07-22 2005-01-05 三菱電機株式会社 内燃機関用点火装置
JP5411630B2 (ja) * 2009-09-03 2014-02-12 ローム株式会社 負荷駆動装置
US9948290B2 (en) 2011-08-26 2018-04-17 General Electric Company Reverse conduction mode self turn-off gate driver
US20130049843A1 (en) 2011-08-26 2013-02-28 Mari Curbelo Alvaro Jorge Reverse conduction mode self turn-off gate driver
JP6089599B2 (ja) 2012-11-01 2017-03-08 富士電機株式会社 絶縁ゲート型半導体素子の駆動装置
KR101707366B1 (ko) * 2013-04-02 2017-02-15 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 반도체 장치
JP6102586B2 (ja) * 2013-07-09 2017-03-29 株式会社デンソー 駆動対象スイッチング素子の駆動回路
JP6188487B2 (ja) * 2013-08-26 2017-08-30 ローム株式会社 Dc/dcコンバータおよびその動作方法、および電子機器
JP6349855B2 (ja) * 2014-03-27 2018-07-04 株式会社デンソー 駆動装置
KR101863014B1 (ko) * 2014-09-11 2018-05-31 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 자기 소호형 반도체 소자의 단락 보호 회로
JP6498473B2 (ja) * 2015-02-24 2019-04-10 ローム株式会社 スイッチ駆動回路
US9490794B1 (en) * 2015-04-21 2016-11-08 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Dynamic shutdown protection circuit
JP6299740B2 (ja) * 2015-12-25 2018-03-28 アンデン株式会社 過電流保護回路

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016158361A (ja) 2016-09-01
US20160248243A1 (en) 2016-08-25
US10109995B2 (en) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6498473B2 (ja) スイッチ駆動回路
JP5786890B2 (ja) 駆動装置及びスイッチング回路の制御方法
JP6170119B2 (ja) 電源スイッチを駆動するためのシステムおよび方法
US10038380B2 (en) Apparatus for controlling insulating gate-type semiconductor element, and power conversion apparatus using apparatus for controlling insulating gate-type semiconductor element
WO2013190752A1 (ja) 過電流検出装置及びこれを使用したインテリジェントパワーモジュール
JP6616576B2 (ja) 駆動回路
JP2011120418A (ja) スイッチング素子の駆動装置
JP2012010544A (ja) 半導体素子の駆動装置
JP2008078816A (ja) 電圧駆動型半導体素子の駆動方法、及び、ゲート駆動回路
JP2018157670A (ja) 半導体素子の駆動装置
KR101350545B1 (ko) 레벨 변환 회로 및 그를 포함하는 게이트 드라이버 회로
WO2015008461A1 (ja) 半導体素子の電流検出装置
JP2008141390A (ja) 過電流保護回路
JP5392287B2 (ja) 負荷駆動装置
WO2015079492A1 (ja) ゲート駆動回路及びインテリジェントパワーモジュール
JP2008141841A (ja) 過電流保護回路
WO2014097739A1 (ja) 半導体装置およびその半導体装置を用いた電流検出回路
JP5673634B2 (ja) 駆動対象スイッチング素子の駆動回路
US8994437B2 (en) Semiconductor device and circuit for controlling potential of gate of insulated gate type switching device
JP5282492B2 (ja) スイッチング素子駆動回路
JP2005304113A (ja) スイッチング素子の駆動回路
JP6131874B2 (ja) インバータ回路の故障検出方法、駆動装置及びモータ駆動システム
JP2014054042A (ja) 過電流保護回路
JP2008301617A (ja) 電力変換器の保護装置
JP2006187101A (ja) 電圧駆動素子の駆動方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190313

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6498473

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250