JP6787352B2 - 駆動対象スイッチの駆動回路 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る駆動回路を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る駆動回路は、回転電機の制御システムを構成する。
図6の構成に代えて、図11に示すように、駆動回路Drが負電圧源57を備えていてもよい。図11において、先の図6に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
オフ保持経路の配線パターンとしては、図12に示すように、制御基板41の外層の第1面42aに設けられた配線パターンPTに限らない。例えば、オフ保持経路の配線パターンが、外層に設けられた配線パターンと、制御基板41の少なくとも1つの内層に設けられた配線パターンとの並列接続体として構成されていてもよい。図13には、外層の第1面42a及び第2面42bそれぞれに設けられた配線パターンPTaと、内層に設けられた配線パターンPTbとがビア43を介して並列接続されている例を示す。図13に示す構成によれば、図12に示す構成よりもインピーダンスを1/4にできる。なお、図12及び図13には、ゲート端子G1及び第1オフ保持スイッチ55Aを合わせて図示した。また、図12の配線パターンPTは、図10の第1A経路61Aに相当する。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図14に示すように、第2オフ保持スイッチ55Bが駆動制御部56に内蔵されている。なお、図14において、先の図10に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
以下、第3実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図15に示すように、第1オフ保持スイッチ55Aも駆動制御部56に内蔵されている。なお、図15において、先の図14に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図16に示すように、第1モジュール101の各端子K1,A1,G1,SE1,KE1と、第2モジュール102の各端子K2,A2,G2,SE2,KE2との配置間隔が狭くなっている。このため、制御基板41の第1面において、第1モジュール101の各端子K1,A1,G1,SE1,KE1と、第2モジュール102の各端子K2,A2,G2,SE2,KE2との間の領域にオフ保持スイッチを設けることができない。そこで、本実施形態では、制御基板41におけるオフ保持スイッチ等の配置方法が変更されている。なお、図16において、先の図10に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
以下、第5実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図17に示すように、第1オフ保持スイッチ55Aのオン抵抗RonAが、第2オフ保持スイッチ55Bのオン抵抗RonBよりも小さい。これにより、第2オフ保持経路Loff2のインピーダンスに対して第1オフ保持経路Loff1のインピーダンスをより低くできる。なお、図17において、先の図10に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、図17に示す例では、第1オフ保持スイッチ55Aが第2オフ保持スイッチ55Bよりも大きい。これは、一般的に、チップサイズが大きい素子ほどオン抵抗が小さいためである。
以下、第6実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図18に示すように、オン状態にするための第1オフ保持スイッチ55Aのゲート電圧VGAが、オン状態にするための第2オフ保持スイッチ55Bのゲート電圧VGBよりも高い。第1オフ保持スイッチ55Aのゲート電圧VGAはその閾値電圧以上であり、第2オフ保持スイッチ55Bのゲート電圧VGBはその閾値電圧以上である。なお、第1オフ保持スイッチ55Aが低側スイッチに相当し、第2オフ保持スイッチ55Bが高側スイッチに相当する。また、図18において、先の図6に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
以下、第7実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、駆動制御部56は、第2スイッチSW2を最初にオン状態に切り替えてから、第1スイッチSW1をオン状態に切り替える。その後、駆動制御部56は、第1スイッチSW1を最初にオフ状態に切り替えてから、第2スイッチSW2をオフ状態に切り替える。これは、インバータ20の上下アームスイッチが同時にオン状態となる状態アーム短絡が生じた場合において、第1スイッチSW1の信頼性の低下を極力抑制するためである。つまり、第2スイッチSW2に流通可能なコレクタ電流Iceの最大値は、第1スイッチSW1に流通可能なドレイン電流Idsの最大値よりも大きい。第2スイッチSW2がオン状態に切り替えられた後、第1スイッチSW1がオン状態に切り替えられる前に短絡を検知できれば、第2スイッチSW2のオン状態への切り替えを禁止できる。この際、第2スイッチSW2に流通可能なコレクタ電流Iceの最大値が相対的に大きいため、短絡検知のための時間を確保できる。
以下、第8実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図20に示すように、インバータ20の上,下アームスイッチ部20H,20Lは、第1〜第3スイッチSW1〜SW3の並列接続体を備えている。なお、図20において、先の図6に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
第1オフ保持経路Loff1のインピーダンスが、第2,第3オフ保持経路Loff2,Loff3のインピーダンスよりも低くされることを条件として、第2オフ保持経路Loff2のインピーダンスと第3オフ保持経路Loff3のインピーダンスとが異なっていてもよい。
第1〜第3スイッチSW1〜SW3の閾値電圧Vth1〜Vth3が互いに異なっていてもよい。以下、第1スイッチSW1の閾値電圧Vth1が第2スイッチSW2の閾値電圧Vth2よりも低く、第2スイッチSW2の閾値電圧Vth2が第3スイッチSW3の閾値電圧Vth3よりも低い場合を例にして説明する。
以下、第9実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図21に示すように、閾値電圧が相対的に高い第2スイッチSW2に対応する第2オフ保持経路Loff2が駆動回路Drに設けられていない。なお、図21において、先の図6に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (10)
- 互いに並列接続された複数の駆動対象スイッチ(SW1〜SW3)を駆動する駆動対象スイッチの駆動回路(Dr)において、
前記駆動対象スイッチは、第1主端子、第2主端子及び主制御端子を有し、前記第2主端子に対する前記主制御端子の電位差が閾値電圧以上になることにより前記第1主端子及び前記第2主端子の間の電流の流通を許容するオン状態とされ、前記電位差が前記閾値電圧未満になることにより前記第1主端子から前記第2主端子への電流の流通を阻止するオフ状態とされ、
複数の前記駆動対象スイッチのうち、少なくとも2つの駆動対象スイッチの前記閾値電圧が互いに異なっており、
複数の前記駆動対象スイッチそれぞれについて、前記第2主端子又は該第2主端子の電位よりも低い負電圧を有する負電圧源(57)と、前記主制御端子とを短絡するオフ保持経路(Loff1,Loff2)を備え、
前記各オフ保持経路は、オン状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に接続し、オフ状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に遮断するオフ保持スイッチ(55A,55B)を有し、
複数の前記オフ保持経路それぞれについて、前記オフ保持スイッチがオン状態とされている場合の前記オフ保持経路のインピーダンスが、前記駆動対象スイッチの寄生容量を介して前記オフ保持経路に流れ込んだ電荷により上昇した前記電位差が前記閾値電圧未満となるインピーダンスとされており、
複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチ(SW1)の前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路のインピーダンスであって、該オフ保持経路上の前記オフ保持スイッチがオン状態とされている場合のインピーダンスが、他の駆動対象スイッチ(SW2)の前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路のインピーダンスであって、該オフ保持経路上の前記オフ保持スイッチがオン状態とされている場合のインピーダンスよりも低くされている駆動対象スイッチの駆動回路。 - 複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチ(SW1)の前記主制御端子と、この主制御端子に接続された前記オフ保持経路(Loff1)上の前記オフ保持スイッチ(55A)との距離が、他の駆動対象スイッチ(SW2)の前記主制御端子と、該主制御端子に接続された前記オフ保持経路(Loff2)上の前記オフ保持スイッチ(55B)との距離よりも短い請求項1に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。
- 前記各オフ保持経路上の前記オフ保持スイッチを駆動する駆動制御部(56)を備え、
前記最も低い駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路上の前記オフ保持スイッチが前記駆動制御部の外部に配置され、前記他の駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路上のオフ保持スイッチが前記駆動制御部に内蔵されている請求項2に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。 - 前記各オフ保持経路上の前記オフ保持スイッチを駆動する駆動制御部(56)を備え、
前記各オフ保持スイッチが前記駆動制御部に内蔵されており、
前記最も低い駆動対象スイッチの前記主制御端子と前記駆動制御部との距離が、前記他の駆動対象スイッチの前記主制御端子と前記駆動制御部との距離よりも短い請求項2に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。 - 複数の前記駆動対象スイッチそれぞれについて、前記第2主端子又は前記負電圧源と、前記主制御端子とを接続する放電経路(Ldis1,Ldis2)と、
前記各オフ保持経路上の前記オフ保持スイッチを駆動する駆動制御部(56)と、を備え、
前記各放電経路は、オン状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に接続し、オフ状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に遮断する放電スイッチ(54A,54B)を有し、
前記各オフ保持スイッチがオン状態とされている場合の前記各オフ保持経路のインピーダンスが、前記各放電スイッチがオン状態とされている場合の前記各放電経路のインピーダンスよりも低くされており、
前記最も低い駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路上の前記オフ保持スイッチが前記駆動制御部に内蔵され、前記他の駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路上のオフ保持スイッチが前記駆動制御部の外部に配置されており、
前記最も低い駆動対象スイッチの前記主制御端子と前記駆動制御部との距離が、前記他の駆動対象スイッチの前記主制御端子と前記駆動制御部との距離よりも短くされており、
前記最も低い駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記放電経路(Ldis1)のインピーダンスであって、該放電経路上の前記放電スイッチがオン状態とされている場合のインピーダンスが、前記他の駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記放電経路(Ldis2)のインピーダンスであって、該放電経路上の前記放電スイッチがオン状態とされている場合のインピーダンスよりも低くされている請求項1に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。 - 複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路(Loff1)上の前記オフ保持スイッチ(55A)のオン抵抗が、他の駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路(Loff2)上の前記オフ保持スイッチ(55B)のオン抵抗よりも小さい請求項1に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。
- 複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路(Loff1)上の前記オフ保持スイッチ(55A)を低側スイッチとし、他の駆動対象スイッチの前記主制御端子に接続された前記オフ保持経路(Loff2)上の前記オフ保持スイッチ(55B)を高側スイッチとする場合、オン状態とされている場合における前記低側スイッチのゲート電圧が、オン状態とされている場合における前記高側スイッチのゲート電圧よりも高い請求項1に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。
- 複数の前記駆動対象スイッチのうち、所定電流(Iα)よりも小さい小電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有する駆動対象スイッチを第1スイッチ(SW1)とし、前記所定電流以上の大電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有する駆動対象スイッチを第2スイッチ(SW2)とする場合、前記第2スイッチを最初にオン状態に切り替えてから、前記第1スイッチをオン状態に切り替える駆動制御部(56)を備え、
複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチが前記第2スイッチであり、他の駆動対象スイッチが前記第1スイッチである請求項1に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。 - 複数の前記駆動対象スイッチのうち、所定電流(Iα)よりも小さい小電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有する駆動対象スイッチを第1スイッチ(SW1)とし、前記所定電流以上の大電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有する駆動対象スイッチを第2スイッチ(SW2)とする場合、前記第1スイッチを最初にオフ状態に切り替えてから、前記第2スイッチをオフ状態に切り替える駆動制御部(56)を備え、
複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチが前記第2スイッチであり、他の駆動対象スイッチが前記第1スイッチである請求項1に記載の駆動対象スイッチの駆動回路。 - 互いに並列接続された複数の駆動対象スイッチ(SW1〜SW3)を駆動する駆動対象スイッチの駆動回路(Dr)において、
前記駆動対象スイッチは、第1主端子、第2主端子及び主制御端子を有し、前記第2主端子に対する前記主制御端子の電位差が閾値電圧以上になることにより前記第1主端子及び前記第2主端子の間の電流の流通を許容するオン状態とされ、前記電位差が前記閾値電圧未満になることにより前記第1主端子から前記第2主端子への電流の流通を阻止するオフ状態とされ、
複数の前記駆動対象スイッチのうち、少なくとも2つの駆動対象スイッチの前記閾値電圧が互いに異なっており、
複数の前記駆動対象スイッチそれぞれについて、前記第2主端子又は該第2主端子の電位よりも低い負電圧を有する負電圧源(57)から、前記主制御端子までを電気的に接続する電気経路(Loff1,Ldis2)を備え、
複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチ(SW1)の前記主制御端子に接続された前記電気経路は、前記第2主端子又は前記負電圧源と、前記主制御端子とを短絡するオフ保持経路(Loff1)を有し、
前記オフ保持経路は、オン状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に接続し、オフ状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に遮断するオフ保持スイッチ(55A)を有し、
複数の前記駆動対象スイッチのうち、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチ以外の駆動対象スイッチ(SW2)の前記主制御端子に接続された前記電気経路は、前記第2主端子又は前記負電圧源と、前記主制御端子とを接続する放電経路(Ldis2)を有して、かつ、前記オフ保持経路を有しておらず、
前記放電経路は、オン状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に接続し、オフ状態とされることにより、前記第2主端子又は前記負電圧源と前記主制御端子との間を電気的に遮断する放電スイッチ(54B)を有し、
前記オフ保持スイッチがオン状態とされている場合の前記オフ保持経路のインピーダンスが、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチの寄生容量を介して前記オフ保持経路に流れ込んだ電荷により上昇した前記電位差が前記閾値電圧未満となるインピーダンスとされており、
前記放電スイッチがオン状態とされている場合の前記放電経路のインピーダンスが、前記閾値電圧が最も低い駆動対象スイッチ以外の駆動対象スイッチの寄生容量を介して前記放電経路に流れ込んだ電荷により上昇した前記電位差が前記閾値電圧未満となるインピーダンスとされており、
前記オフ保持スイッチがオン状態とされる場合の前記オフ保持経路のインピーダンスが、前記放電スイッチがオン状態とされる場合の前記放電経路のインピーダンスよりも低くされている駆動対象スイッチの駆動回路。
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