JP7120139B2 - switch drive circuit - Google Patents
switch drive circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP7120139B2 JP7120139B2 JP2019077937A JP2019077937A JP7120139B2 JP 7120139 B2 JP7120139 B2 JP 7120139B2 JP 2019077937 A JP2019077937 A JP 2019077937A JP 2019077937 A JP2019077937 A JP 2019077937A JP 7120139 B2 JP7120139 B2 JP 7120139B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- gate
- potential
- terminal
- discharge
- 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
Links
Images
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、スイッチの駆動回路に関する。 The present invention relates to a drive circuit for a switch.
従来、特許文献1に記載されているように、スイッチがオフ状態とされている場合において、例えばスイッチの寄生容量を介してゲートに電荷が供給されることにより、ゲート電圧が閾値電圧以上になり得る。この場合、スイッチをオフ状態に維持したいにもかかわらず、スイッチが誤ってオン状態に切り替えられしまう現象であるセルフターンオンが発生する。
Conventionally, as described in
そこで、特許文献1に記載の駆動回路は、セルフターンオンの発生を防止するための負電圧源を備えている。
Therefore, the drive circuit described in
駆動回路は、セルフターンオンの発生を抑制するための構成に加え、スイッチに過電流が流れる場合にスイッチを過電流から保護する構成を備える必要がある。この場合、駆動回路の構成が複雑化し、駆動回路のコストが増加する懸念がある。 In addition to the configuration for suppressing the occurrence of self-turn-on, the drive circuit needs to have a configuration for protecting the switch from overcurrent when an overcurrent flows through the switch. In this case, there is a concern that the configuration of the drive circuit will be complicated and the cost of the drive circuit will increase.
本発明は、セルフターンオンの発生を抑制しつつ、回路構成の簡素化を図ることができるスイッチの駆動回路を提供することを主たる目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is a primary object of the present invention to provide a switch driving circuit capable of simplifying the circuit configuration while suppressing the occurrence of self-turn-on.
本発明は、駆動対象スイッチを駆動するスイッチの駆動回路において、
前記駆動対象スイッチは、第1端子、第2端子及びゲートを有し、前記ゲートに対する前記第2端子の電位差であるゲート電圧が閾値電圧以上となることによりオン状態とされ、前記ゲート電圧が前記閾値電圧未満となることによりオフ状態とされ、
第1端が前記ゲートに接続された放電抵抗体と、
前記ゲートの電荷の放電先となって、かつ、第1の電位を有するグランド部と、前記放電抵抗体の第2端とを接続する第1スイッチと、
前記ゲートの電荷の放電先となって、かつ、前記第1の電位及び前記第2端子の電位それぞれよりも低い負電位を有する負電圧源と、
前記負電圧源と前記放電抵抗体の第2端とを接続する第2スイッチと、を備える。
The present invention provides a switch drive circuit for driving a switch to be driven,
The switch to be driven has a first terminal, a second terminal, and a gate, and is turned on when a gate voltage, which is a potential difference between the second terminal and the gate, becomes equal to or higher than a threshold voltage. It is turned off by being less than the threshold voltage,
a discharge resistor having a first end connected to the gate;
a first switch that serves as a discharge destination of the gate charge and connects a ground portion having a first potential and a second end of the discharge resistor;
a negative voltage source serving as a discharge destination of the charge of the gate and having a negative potential lower than each of the first potential and the potential of the second terminal;
a second switch connecting the negative voltage source and a second end of the discharge resistor.
本発明は、放電抵抗体、負電圧源、第1スイッチ及び第2スイッチを備えている。第2スイッチが接続される負電圧源が出力する負電位は、第1スイッチが接続されるグランド部が有する第1の電位よりも低い。このため、第1,第2スイッチのうち、第2スイッチのみをオン状態にして駆動対象スイッチをオフ状態に切り替える場合におけるゲートと負電圧源との電位差は、第1スイッチのみをオン状態にして駆動対象スイッチをオフ状態に切り替える場合におけるゲートとグランド部との電位差よりも高い。これにより、第2スイッチのみをオン状態にして駆動対象スイッチをオフ状態に切り替える場合におけるスイッチング速度は、第1スイッチのみをオン状態にして駆動対象スイッチをオフ状態に切り替える場合におけるスイッチング速度よりも高くなる。 The invention comprises a discharge resistor, a negative voltage source, a first switch and a second switch. The negative potential output by the negative voltage source to which the second switch is connected is lower than the first potential of the ground section to which the first switch is connected. Therefore, of the first and second switches, when only the second switch is turned on and the switch to be driven is turned off, the potential difference between the gate and the negative voltage source is It is higher than the potential difference between the gate and the ground when the switch to be driven is turned off. As a result, the switching speed when only the second switch is turned on and the switch to be driven is turned off is higher than the switching speed when only the first switch is turned on and the switch to be driven is turned off. Become.
このため、駆動対象スイッチに過電流が流れていない通常時において、第1,第2スイッチのうち、第2スイッチのみをオン状態に切り替えることにより、相対的に高いスイッチング速度で駆動対象スイッチのオフ状態への切り替えを開始することができる。この場合、駆動対象スイッチがオフ状態になった後、第2スイッチがオン状態にされていることから、駆動対象スイッチのゲートに負電圧源から負電位が供給される。このため、駆動対象スイッチのセルフターンオンの発生を抑制できる。 Therefore, by switching only the second switch out of the first and second switches to the ON state during normal times when no overcurrent flows through the switch to be driven, the switch to be driven is turned off at a relatively high switching speed. A switch to state can be initiated. In this case, since the second switch is turned on after the switch to be driven is turned off, a negative potential is supplied from the negative voltage source to the gate of the switch to be driven. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of self-turn-on of the switch to be driven.
一方、駆動対象スイッチに過電流が流れている場合において、第1,第2スイッチのうち、第1スイッチのみをオン状態に切り替えることにより、相対的に低いスイッチング速度で駆動対象スイッチをオフ状態に切り替えるソフト遮断を開始することができる。 On the other hand, when an overcurrent is flowing through the switch to be driven, by switching only the first switch of the first and second switches to the ON state, the switch to be driven is turned OFF at a relatively low switching speed. A switching soft shutdown can be initiated.
このように、本発明によれば、放電抵抗体、負電圧源、第1スイッチ及び第2スイッチといった簡易な構成により、駆動対象スイッチのセルフターンオンの発生を抑制しつつ、駆動回路の簡素化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the simple configuration of the discharge resistor, the negative voltage source, the first switch, and the second switch suppresses the occurrence of self-turn-on of the switch to be driven and simplifies the drive circuit. can be planned.
<第1実施形態>
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。本実施形態において、駆動回路は、車両に搭載された回転電機の制御システムを構成する。
<First embodiment>
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment embodying a drive circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the drive circuit constitutes a control system for a rotating electrical machine mounted on a vehicle.
図1に示すように、制御システムは、回転電機10と、インバータ20と、回転電機10を制御対象とする制御装置40とを備えている。本実施形態において、回転電機10は、星形結線された3相の巻線11を備えている。回転電機10のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能とされている。回転電機10は、例えば同期機である。
As shown in FIG. 1, the control system includes a rotating
回転電機10は、インバータ20を介して、直流電源30に接続されている。本実施形態において、直流電源30は蓄電池(2次電池)である。なお、直流電源30及びインバータ20の間には、平滑コンデンサ21が設けられている。
Rotating
インバータ20は、3相の上,下アームそれぞれを構成するスイッチSW(「駆動対象スイッチ」に相当)を備えている。本実施形態では、スイッチSWとして、ユニポーラ素子であってかつSiCのNチャネルMOSFETが用いられている。スイッチSWには、ボディダイオードが内蔵されている。本実施形態のスイッチSWにおいて、ドレインが第1端子に相当し、ソースが第2端子に相当する。
The
各相において、上アームのスイッチSWのソースと下アームのスイッチSWのドレインとの接続点には、回転電機10の巻線11の第1端が接続されている。各相の巻線11の第2端は、中性点で接続されている。
In each phase, the first end of the winding 11 of the rotary
制御装置40は、回転電機10の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ20を制御する。制御量は、例えばトルクである。制御装置40は、デッドタイムを挟みつつ上,下アームのスイッチSWを交互にオン状態とすべく、上,下アームのスイッチSWに対応する駆動信号INを、上,下アームのスイッチSWそれぞれに対して個別に設けられた駆動回路50に出力する。駆動信号INは、スイッチSWのオン状態への切り替えを指示するオン指令と、オフ状態への切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。
続いて、図2を用いて、駆動回路50について説明する。
Next, the
駆動回路50は、定電圧電源51、充電スイッチ52及び充電抵抗体53を備えている。定電圧電源51には、充電スイッチ52及び充電抵抗体53を介して、スイッチSWのゲートが接続されている。充電スイッチ52は、例えばPチャネルMOSFETである。この場合、充電スイッチ52のソースが定電圧電源51に接続され、充電スイッチ52のドレインが充電抵抗体53に接続されることとなる。なお、図2において、Vomは、定電圧電源51の出力電圧(例えば15V)を示す。
The
駆動回路50は、放電抵抗体54、第1放電スイッチ55(「第1スイッチ」に相当)、第2放電スイッチ56(「第2スイッチ」に相当)、負電圧源57及びダイオード60を備えている。スイッチSWのゲートには、放電抵抗体54の第1端が接続されている。放電抵抗体54の第2端には、ダイオード60のアノードが接続され、ダイオード60のカソードには、第1放電スイッチ55を介してスイッチSWのソース(「グランド部」に相当)が接続されている。第1放電スイッチ55は、例えばNチャネルMOSFETである。この場合、第1放電スイッチ55のドレインがダイオード60のカソードに接続され、第1放電スイッチ55のソースがスイッチSWのソースに接続されることとなる。
The
放電抵抗体54の第2端には、第2放電スイッチ56を介して負電圧源57の負極端子が接続されている。負電圧源57の正極端子には、スイッチSWのソースが接続されている。第2放電スイッチ56は、例えばNチャネルMOSFETである。この場合、第2放電スイッチ56のドレインが放電抵抗体54の第2端に接続され、第2放電スイッチ56のソースが負電圧源57の正極端子に接続されることとなる。図2において、Vnは、負電圧源57の出力電圧(例えば-5V)である負電圧を示す。
A negative terminal of a
駆動回路50は、電流検出部59を備えている。電流検出部59は、スイッチSWに流れるドレイン電流を検出する。電流検出部59は、例えば、スイッチSWのセンス端子に接続されたセンス抵抗体を備えて構成されていればよい。なお、センス端子には、スイッチSWに流れるドレイン電流と相関を有する微小電流が流れる。電流検出部59の検出値は、駆動回路50が備える駆動制御部58に入力される。
The
駆動制御部58は、集積回路(IC)で構成されており、制御装置40により生成された駆動信号INを取得する。駆動制御部58は、取得した駆動信号INがオン指令であると判定した場合、充電処理により、スイッチSWをオン状態に切り替える。充電処理は、充電スイッチ52をオン状態にし、第1放電スイッチ55及び第2放電スイッチ56をオフ状態にする処理である。充電処理によれば、スイッチSWのゲート電圧Vgs(ゲートに対するソースの電位差)が閾値電圧Vth以上となり、スイッチSWがオン状態に切り替えられる。
The
駆動制御部58は、駆動信号INがオフ指令であると判定した場合、放電処理により、スイッチSWをオフ状態に切り替える。放電処理は、充電スイッチ52及び第1放電スイッチ55をオフ状態にし、第2放電スイッチ56をオン状態にする処理である。放電処理によれば、スイッチSWのゲート電圧が閾値電圧Vth未満となり、スイッチSWがオフ状態に切り替えられる。
When the
駆動制御部58は、電流検出部59による電流検出値が過電流閾値を超えたと判定した場合、過電流保護処理を行う。過電流は、例えば、上下アーム短絡や、相間短絡、地絡によって発生する。以下、過電流が流れていない通常時における駆動回路50の動作を説明した後、過電流保護処理について説明する。
When the
図3に、通常時における駆動回路50の動作のタイムチャートを示す。図3(a)は、駆動制御部58に入力される駆動信号INの推移を示し、図3(b)~(d)は、充電スイッチ52、第2放電スイッチ56及び第1放電スイッチ55の駆動状態の推移を示す。
FIG. 3 shows a time chart of the operation of the
時刻t1において、駆動制御部58は、駆動信号INがオン指令に切り替えられたと判定する。このため、駆動制御部58は、充電スイッチ52をオン状態に切り替え、第2放電スイッチ56をオフ状態に切り替える。これにより、スイッチSWがオン状態に切り替えられる。
At time t1, the
その後、時刻t2において、駆動制御部58は、駆動信号INがオフ指令に切り替えられたと判定する。このため、駆動制御部58は、充電スイッチ52をオフ状態に切り替え、第2放電スイッチ56をオン状態に切り替える。これにより、スイッチSWがオフ状態に切り替えられる。第2放電スイッチ56がオン状態にされているため、スイッチSWのゲートには、負電圧源57から負電圧Vnが供給される。これにより、スイッチSWのセルフターンオンの発生を抑制することができる。
After that, at time t2, the
続いて、図4に、過電流が流れる場合における駆動回路50の動作のタイムチャートを示す。図4(a)~(d)は、先の図3(a)~(d)に対応している。
Next, FIG. 4 shows a time chart of the operation of the
時刻t1において、駆動制御部58は、駆動信号INがオン指令に切り替えられたと判定する。このため、駆動制御部58は、充電スイッチ52をオン状態に切り替え、第2放電スイッチ56をオフ状態に切り替える。これにより、スイッチSWがオン状態に切り替えられる。
At time t1, the
その後、時刻t2において、駆動制御部58は、電流検出部59による電流検出値が過電流閾値を超えたと判定する。このため、駆動制御部58は、充電スイッチ52をオフ状態に切り替え、第1放電スイッチ55をオン状態に切り替える。第1放電スイッチ55がオン状態に切り替えられることにより、ソフト遮断が開始される。ソフト遮断によれば、スイッチSWがオフ状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧を低減することができる。以下、第1放電スイッチ55のオン状態への切り替えがソフト遮断となる理由について説明する。
After that, at time t2, the
第2放電スイッチ56が接続される負電圧源57の負電圧Vnは、第1放電スイッチ55が接続されるグランド部としてのスイッチSWのソース電位(0V)よりも低い。このため、第1,第2放電スイッチ55,56のうち、第1放電スイッチ55のみをオン状態にしてスイッチSWをオフ状態に切り替える場合におけるスイッチSWのゲート電位とスイッチSWのソース電位との差は、第2放電スイッチ56のみをオン状態にしてスイッチSWをオフ状態に切り替える場合におけるスイッチSWのゲート電位と負電圧源57の負電圧Vnとの差よりも小さい。これにより、第1放電スイッチ55のみをオン状態にしてスイッチSWをオフ状態に切り替える場合におけるスイッチング速度は、第2放電スイッチ56のみをオン状態にしてスイッチSWをオフ状態に切り替える場合におけるスイッチング速度よりも低くなる。以上説明した理由から、第1放電スイッチ55のオン状態への切り替えがソフト遮断となる。
The negative voltage Vn of the
その後、時刻t2から所定期間経過した時刻t3において、駆動制御部58は、第2放電スイッチ56をオン状態に切り替える。この場合、スイッチSWのゲートに負電圧源57から負電圧Vnが供給される。このため、スイッチSWのセルフターンオンの発生を抑制することができる。
After that, at time t3 after a predetermined period has passed from time t2, the
本実施形態では、駆動制御部58は、スイッチSWのゲート電圧Vgsを検出する機能を有し、検出したゲート電圧Vgsが閾値電圧Vth未満になったと判定した場合に第2放電スイッチ56をオン状態に切り替える。これにより、スイッチSWがオフ状態に切り替えられる場合にサージ電圧が増加することを防止できる。なお、ゲート電圧Vgsの検出値を用いる方法に代えて、駆動制御部58は、時刻t1からの経過時間を計時し、経過時間が判定時間になったタイミングで第2放電スイッチ56をオン状態に切り替えてもよい。この場合、判定時間は、ゲート電圧Vgsが閾値電圧Vth未満になると想定される時間に設定されればよい。
In this embodiment, the
以上説明した本実施形態によれば、放電抵抗体54、負電圧源57、第1放電スイッチ55及び第2放電スイッチ56といった簡易な構成により、スイッチSWのセルフターンオンの発生を抑制しつつ、駆動回路50の簡素化を図ることができる。
According to the present embodiment described above, the simple configuration of the
また、ダイオード60が備えられているため、駆動回路50において無駄な損失が発生することを防止できる。以下、このことについて説明する。
Moreover, since the
図4の時刻t3以降において、第1放電スイッチ55及び第2放電スイッチ56の双方がオン状態にされる。ここで、負電圧源57の出力電位は、スイッチSWのソース電位よりも低い。このため、第1,第2放電スイッチ55,56の双方がオン状態にされていると、スイッチSWのソースから負電圧源57に向かって、第1放電スイッチ55及び第2放電スイッチ56を介して電流が流れてしまう。
After time t3 in FIG. 4, both the
そこで、ダイオード60が備えられている。ダイオード60によれば、第1,第2放電スイッチ55,56の双方がオン状態にされていても、スイッチSWのソースから負電圧源57に向かって、第1放電スイッチ55及び第2放電スイッチ56を介して電流が流れてしまうことを防止できる。これにより、駆動回路50において無駄な損失が発生することを防止できる。
Therefore, a
<第1実施形態の変形例>
第1放電スイッチ55とスイッチSWのソースとを接続するようにダイオード60が設けられていてもよい。
<Modified Example of First Embodiment>
A
<第2実施形態>
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5に示すように、駆動回路50にダイオード60が備えられていない。図5において、先の図2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。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the
図6に、過電流が流れる場合における駆動回路50の動作のタイムチャートを示す。図6(a)~(d)は、先の図4(a)~(d)に対応している。
FIG. 6 shows a time chart of the operation of the
時刻t1において、駆動制御部58は、駆動信号INがオン指令に切り替えられたと判定する。このため、駆動制御部58は、充電スイッチ52をオン状態に切り替え、第2放電スイッチ56をオフ状態に切り替える。
At time t1, the
その後、時刻t2において、駆動制御部58は、電流検出部59による電流検出値が過電流閾値を超えたと判定する。このため、駆動制御部58は、充電スイッチ52をオフ状態に切り替え、第1放電スイッチ55をオン状態に切り替える。これにより、ソフト遮断が開始される。
After that, at time t2, the
その後、時刻t3において、駆動制御部58は、検出したゲート電圧Vgsが閾値電圧Vth未満になったと判定する。このため、駆動制御部58は、第1放電スイッチ55をオフ状態に切り替え、第2放電スイッチ56をオン状態に切り替える。
After that, at time t3, the
なお、図6では、時刻t3において第2放電スイッチ56をオン状態に切り替えているが、第2放電スイッチ56のオン状態への切り替えタイミングは、第1放電スイッチ55のオフ状態への切り替えタイミングよりも遅らせた方がよい。これは、駆動回路50にダイオード60が備えられていないためである。
In FIG. 6, the
<第3実施形態>
以下、第3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7に示すように、駆動回路50の構成が変更されている。図7において、先の図2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、本実施形態では、ダイオード60を第1ダイオード60と称すこととする。
<Third Embodiment>
The third embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 7, the configuration of the
駆動回路50は、第3放電スイッチ61(「第3スイッチ」に相当)と、第2ダイオード63とを備えている。放電抵抗体54の第2端には、第2ダイオード63のアノードが接続されている。第2ダイオード63のカソードには、第3放電スイッチ61を介して、駆動制御部58に内蔵された基準電圧源62が接続されている。第3放電スイッチ61は、例えばNチャネルMOSFETである。この場合、第3放電スイッチ61のドレインが第2ダイオード63のカソードに接続され、第3放電スイッチ61のソースが基準電圧源62に接続されることとなる。図7において、Vpは、基準電圧源62の出力電圧(例えば5V)を示す。
The
続いて、図8を用いて、過電流が流れる場合における駆動回路50の動作について説明する。図8(a)は、スイッチSWのゲート電圧Vgsの推移を示し、図8(b)は、充電スイッチ52の駆動状態の推移を示す。
Next, the operation of the
図8において、時刻t1は、図4の時刻t2に相当する。図8の時刻t3は、ゲート電圧Vgsが閾値電圧Vthになるタイミングである。時刻t2は、時刻t1~t3の中間タイミングであり、具体的には例えば、ゲート電圧Vgsがミラー電圧となるミラー期間中のタイミングである。時刻t4は、時刻t3から、ゲート電圧Vgsが0になるまでの中間タイミングである。時刻t1~t2を第1期間T1とし、時刻t2~t4を第2期間T2とし、時刻t4以降を第3期間T3とする。 In FIG. 8, time t1 corresponds to time t2 in FIG. Time t3 in FIG. 8 is the timing when the gate voltage Vgs becomes the threshold voltage Vth. The time t2 is an intermediate timing between the times t1 and t3, specifically, for example, the timing during the mirror period in which the gate voltage Vgs is the mirror voltage. Time t4 is an intermediate timing from time t3 until gate voltage Vgs becomes zero. Time t1 to t2 is defined as a first period T1, time t2 to t4 is defined as a second period T2, and time after time t4 is defined as a third period T3.
以下、スイッチSWのゲート電圧VgsをVp(以下では5Vを例示)にするとは、第1~第3放電スイッチ55,56,61のうち、第3放電スイッチ61のみをオン状態にすることをいう。また、ゲート電圧Vgsを0にするとは、第1~第3放電スイッチ55,56,61のうち、第1放電スイッチ55のみをオン状態にすることをいう。また、ゲート電圧VgsをVn(以下では-5Vを例示)にするとは、第1~第3放電スイッチ55,56,61のうち、第2放電スイッチ56のみをオン状態にすることをいう。
Hereinafter, setting the gate voltage Vgs of the switch SW to Vp (5 V is exemplified below) means turning ON only the
第1期間T1においては、ゲート電圧VgsをVp,0,Vnのいずれかにすることができる。ここで、第1期間T1においては、スイッチング損失を低減するために、スイッチSWのゲート電荷の放電速度を極力高くしたい。このため、第1期間T1においては、ゲート電圧Vgsを0にすることが望ましく、より望ましくはゲート電圧VgsをVnにする。 In the first period T1, the gate voltage Vgs can be any one of Vp, 0, and Vn. Here, in the first period T1, in order to reduce switching loss, it is desirable to increase the discharge speed of the gate charge of the switch SW as much as possible. Therefore, in the first period T1, it is desirable to set the gate voltage Vgs to 0, and more preferably set the gate voltage Vgs to Vn.
第2期間T2においては、サージ電圧を抑制するため、ゲート電荷の放電速度を極力低くしたい。このため、第2期間T2においては、ゲート電圧Vgsを0にすることが望ましく、より望ましくはゲート電圧VgsをVpにする。 In the second period T2, in order to suppress the surge voltage, it is desirable to reduce the discharge speed of the gate charges as much as possible. Therefore, in the second period T2, it is desirable to set the gate voltage Vgs to 0, more preferably to set the gate voltage Vgs to Vp.
第2期間T3においては、スイッチング損失を低減し、また、セルフターンオンの発生を抑制するために、ゲート電圧VgsをVnにする。 In the second period T3, the gate voltage Vgs is set to Vn in order to reduce switching loss and suppress the occurrence of self-turn-on.
スイッチング損失を低減する観点からは、例えば、第1,第3期間T1,T3におけるゲート電圧VgsをVnにし、第2期間T2におけるゲート電圧Vgsを0にすることができる。 From the viewpoint of reducing switching loss, for example, the gate voltage Vgs in the first and third periods T1 and T3 can be set to Vn, and the gate voltage Vgs in the second period T2 can be set to 0.
一方、サージ電圧を抑制する観点からは、例えば、第1,第2期間T1,T2におけるゲート電圧VgsをVpにし、第3期間T3におけるゲート電圧VgsをVnにすることができる。 On the other hand, from the viewpoint of suppressing the surge voltage, for example, the gate voltage Vgs in the first and second periods T1 and T2 can be set to Vp, and the gate voltage Vgs in the third period T3 can be set to Vn.
本実施形態において、基準電圧源62の出力電圧Vpは、上記過電流閾値を生成したり、スイッチSWの過熱異常を判定する温度閾値を生成したりするために用いられる。本実施形態では、異常判定用の閾値生成のために設けられた基準電圧源62を、上述したように、スイッチング速度を可変とする構成に流用することができる。これにより、駆動回路50の部品数を削減することができる。
In this embodiment, the output voltage Vp of the reference voltage source 62 is used to generate the overcurrent threshold and the temperature threshold for judging the overheating abnormality of the switch SW. In this embodiment, the reference voltage source 62 provided for generating a threshold value for abnormality determination can be diverted to a configuration in which the switching speed is variable as described above. Thereby, the number of parts of the
<その他の実施形態>
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。
<Other embodiments>
It should be noted that each of the above-described embodiments may be modified as follows.
・駆動回路50が充電抵抗体53を備えておらず、定電圧電源51が、充電スイッチ52を介して放電抵抗体54の第2端に接続されていてもよい。
- The
・第1放電スイッチ55が、スイッチSWのソースに代えて、負電位を有する電圧源に接続されていてもよい。この場合、この電圧源の出力電位(例えば-1V)の絶対値は、負電圧源57の負電位の絶対値よりも小さい。
- The
・インバータを構成するスイッチとしては、MOSFETに限らず、例えばIGBTであってもよい。この場合、スイッチのコレクタが第1端子となり、エミッタが第2端子となる。 - The switches that constitute the inverter are not limited to MOSFETs, but may be IGBTs, for example. In this case, the collector of the switch becomes the first terminal and the emitter becomes the second terminal.
・駆動回路の駆動対象となるスイッチが備えられる電力変換器としては、インバータに限らず、例えばDCDCコンバータであってもよい。 - The power converter provided with the switch to be driven by the drive circuit is not limited to the inverter, and may be, for example, a DCDC converter.
50…駆動回路、54…放電抵抗体、55,56…第1,第2放電スイッチ、57…負電圧源、SW…スイッチ。 50... drive circuit, 54... discharge resistor, 55, 56... first and second discharge switches, 57... negative voltage source, SW... switch.
Claims (5)
前記駆動対象スイッチは、第1端子、第2端子及びゲートを有し、前記ゲートに対する前記第2端子の電位差であるゲート電圧が閾値電圧以上となることによりオン状態とされ、前記ゲート電圧が前記閾値電圧未満となることによりオフ状態とされ、
第1端が前記ゲートに接続された放電抵抗体(54)と、
前記ゲートの電荷の放電先となって、かつ、第1の電位を有するグランド部と、前記放電抵抗体の第2端とを接続する第1スイッチ(55)と、
前記ゲートの電荷の放電先となって、かつ、前記第1の電位及び前記第2端子の電位それぞれよりも低い負電位を有する負電圧源(57)と、
前記負電圧源と前記放電抵抗体の第2端とを接続する第2スイッチ(56)と、
前記駆動対象スイッチに過電流が流れておらず、かつ、駆動信号がオン指令からオフ指令に切り替えられたと判定した場合、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのうち前記第2スイッチのみをオン状態に切り替え、前記駆動対象スイッチに過電流が流れていると判定した場合、前記第1スイッチをオン状態に切り替える駆動制御部(58)と、を備えるスイッチの駆動回路。 In a switch drive circuit (50) for driving a drive target switch (SW),
The switch to be driven has a first terminal, a second terminal, and a gate, and is turned on when a gate voltage, which is a potential difference between the second terminal and the gate, becomes equal to or higher than a threshold voltage. It is turned off by being less than the threshold voltage,
a discharge resistor (54) having a first end connected to the gate;
a first switch (55) that serves as a discharge destination of the gate charge and connects a ground portion having a first potential and a second end of the discharge resistor;
a negative voltage source (57) to which the gate charge is discharged and having a negative potential lower than each of the first potential and the second terminal potential;
a second switch (56) connecting said negative voltage source and a second end of said discharge resistor ;
When it is determined that an overcurrent does not flow through the switch to be driven and that the drive signal is switched from the ON command to the OFF command, only the second switch of the first switch and the second switch is turned on. and a drive control unit (58) for switching the first switch to the ON state when it is determined that an overcurrent is flowing through the switch to be driven.
前記第1スイッチから前記グランド部へ向かう特定方向に前記第1スイッチに流れる電流の流通を許容し、該特定方向とは逆方向に前記第1スイッチに流れる電流の流通を阻止するダイオード(60)を備える請求項1に記載のスイッチの駆動回路。 When the drive control unit determines that an overcurrent is flowing through the switch to be driven, the drive control unit switches the first switch to an ON state, and switches the second switch to an ON state at a timing after a predetermined period of time has elapsed,
A diode (60) that allows current to flow in the first switch in a specific direction from the first switch to the ground part and blocks current to flow in the first switch in a direction opposite to the specific direction. The switch drive circuit of claim 1 , comprising:
前記駆動対象スイッチは、第1端子、第2端子及びゲートを有し、前記ゲートに対する前記第2端子の電位差であるゲート電圧が閾値電圧以上となることによりオン状態とされ、前記ゲート電圧が前記閾値電圧未満となることによりオフ状態とされ、
第1端が前記ゲートに接続された放電抵抗体(54)と、
前記ゲートの電荷の放電先となって、かつ、前記第2端子の電位と等しい第1の電位を有するグランド部と、前記放電抵抗体の第2端とを接続する第1スイッチ(55)と、
前記ゲートの電荷の放電先となって、かつ、前記第1の電位及び前記第2端子の電位それぞれよりも低い負電位を有する負電圧源(57)と、
前記負電圧源と前記放電抵抗体の第2端とを接続する第2スイッチ(56)と、
前記ゲートの電荷の放電先となって、かつ、前記第1の電位よりも高い第3の電位を有する正電圧源(62)と、
前記正電圧源と前記放電抵抗体の第2端とを接続する第3スイッチ(61)と、を備え、
前記正電圧源は、前記駆動対象スイッチに異常が発生したことを判定するために用いられる基準電圧源であるスイッチの駆動回路。 In a switch drive circuit (50) for driving a drive target switch (SW),
The switch to be driven has a first terminal, a second terminal, and a gate, and is turned on when a gate voltage, which is a potential difference between the second terminal and the gate, becomes equal to or higher than a threshold voltage. It is turned off by being less than the threshold voltage,
a discharge resistor (54) having a first end connected to the gate;
a first switch (55) that connects a ground portion serving as a discharge destination of the electric charge of the gate and having a first potential equal to the potential of the second terminal and a second end of the discharge resistor; ,
a negative voltage source (57) to which the gate charge is discharged and having a negative potential lower than each of the first potential and the second terminal potential;
a second switch (56) connecting said negative voltage source and a second end of said discharge resistor;
a positive voltage source (62) to which the gate charge is discharged and having a third potential higher than the first potential;
a third switch (61) connecting the positive voltage source and the second end of the discharge resistor;
A switch drive circuit in which the positive voltage source is a reference voltage source used to determine that an abnormality has occurred in the switch to be driven.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019077937A JP7120139B2 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | switch drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019077937A JP7120139B2 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | switch drive circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020178418A JP2020178418A (en) | 2020-10-29 |
JP7120139B2 true JP7120139B2 (en) | 2022-08-17 |
Family
ID=72936411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019077937A Active JP7120139B2 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | switch drive circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7120139B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007282326A (en) | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Gate driving system |
JP2009050118A (en) | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Method of controlling gate driving circuit |
JP2013179828A (en) | 2008-08-21 | 2013-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device drive circuit |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS609220A (en) * | 1983-06-27 | 1985-01-18 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Control circuit of switching element |
-
2019
- 2019-04-16 JP JP2019077937A patent/JP7120139B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007282326A (en) | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Gate driving system |
JP2009050118A (en) | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Method of controlling gate driving circuit |
JP2013179828A (en) | 2008-08-21 | 2013-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device drive circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020178418A (en) | 2020-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5433608B2 (en) | Power converter | |
JP6351736B2 (en) | Short-circuit protection circuit for self-extinguishing semiconductor devices | |
US11133795B2 (en) | Overcurrent determining apparatus and drive unit using the same | |
CN111656666B (en) | power conversion device | |
CN113711481B (en) | Driving circuit | |
JP7120139B2 (en) | switch drive circuit | |
JP7052757B2 (en) | Switch drive | |
CN108736694B (en) | Drive circuit for a switch | |
JP7334674B2 (en) | switch drive circuit | |
JP7322653B2 (en) | switch drive | |
JP7172912B2 (en) | Drive circuit and drive device for switch | |
JP7052598B2 (en) | Switch drive circuit | |
JP7140015B2 (en) | switch drive circuit | |
WO2020044945A1 (en) | Drive circuit for switch | |
US10224832B2 (en) | Power conversion device | |
JP7088115B2 (en) | Switch drive circuit | |
JP2021061686A (en) | Overcurrent detector of switching element | |
JP7420032B2 (en) | Overcurrent detection device | |
US20220393572A1 (en) | Control circuit for power converter | |
WO2022019038A1 (en) | Control circuit for power converter | |
JP2019134550A (en) | Motor controller | |
JP7359020B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP7110893B2 (en) | switch drive | |
JP2023046477A (en) | Power conversion device and driving method thereof | |
JP2022160011A (en) | Discharge control device, discharge control method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220531 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220616 |
|
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: 20220705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220718 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7120139 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |