JP7222202B2 - Drive device and power conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動装置及び該駆動装置を備える電力変換装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a driving device and a power converter including the driving device.
従来、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子を駆動する駆動回路と、複数のスイッチング素子のうちいずれかに短絡が検出された場合、それらの複数のスイッチング素子を全てオフさせる短絡保護回路とを備える電力変換装置が知られている。この短絡保護回路は、複数のスイッチング素子の各コレクタにカソードが接続される複数のダイオードと、複数のダイオードの各アノード側の電位が設定値以上になると、それらの複数のスイッチング素子を全てオフさせる回路とを備える(例えば特許文献1参照)。
Conventionally, a drive circuit that drives a plurality of switching elements connected in parallel with each other, and a short circuit protection circuit that turns off all of the plurality of switching elements when a short circuit is detected in one of the plurality of switching elements. A power conversion device including the above is known. This short-circuit protection circuit includes a plurality of diodes whose cathodes are connected to collectors of a plurality of switching elements, and turns off all of the plurality of switching elements when the potential on the anode side of each of the plurality of diodes exceeds a set value. and a circuit (see
しかしながら、従来の技術では、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子のいずれかの短絡を検出するには、それらの複数のスイッチング素子と同じ個数のダイオードが必要となるため、短絡検出に必要な回路が大きくなりやすい。 However, in the prior art, in order to detect a short circuit in one of a plurality of switching elements connected in parallel, the same number of diodes as the plurality of switching elements are required. Circuits tend to be large.
そこで、本開示は、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子の短絡検出に必要な回路の小型化が可能な駆動装置を提供する。 Accordingly, the present disclosure provides a driving device capable of miniaturizing a circuit necessary for detecting short-circuits of a plurality of switching elements connected in parallel.
本開示の一態様では、
互いに並列に接続される複数のスイッチング素子のそれぞれの駆動電極に共通に接続される出力端子を有し、前記複数のスイッチング素子に共通の駆動信号を前記出力端子から出力する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、
第1の電源線と、
前記第1の電源線に比べて電圧が低い第2の電源線と、
前記出力端子に接続される接続点と、前記接続点と前記第1の電源線との間に接続される第1のトランジスタと、前記接続点と前記第2の電源線との間に接続される第2のトランジスタとを有し、前記接続点から前記駆動信号を出力する出力段と、
前記第1のトランジスタに並列に接続され、前記接続点にアノードが接続されるダイオードと、
前記出力端子からの流入電流を検出する検出抵抗と、
前記流入電流が前記検出抵抗に流れることにより発生する電圧に基づいて、前記第1のトランジスタをオフさせ且つ前記第2のトランジスタをオンさせる短絡保護回路とを備え、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの各制御電極は、制御信号が入力される第2の接続点に接続され、
前記短絡保護回路は、
前記検出抵抗の一端の電位と他端の電位を比較する比較手段と、
前記比較手段からの出力信号に応じて前記第1のトランジスタをオフさせ且つ前記第2のトランジスタをオンさせるように、前記第2の接続点と前記第2の電源線との間に接続されたスイッチング素子とを有する、駆動装置が提供される。
In one aspect of the present disclosure,
a drive circuit having an output terminal commonly connected to drive electrodes of a plurality of switching elements connected in parallel, and outputting a drive signal common to the plurality of switching elements from the output terminal;
The drive circuit is
a first power line;
a second power line having a lower voltage than the first power line;
a connection point connected to the output terminal; a first transistor connected between the connection point and the first power supply line; and a transistor connected between the connection point and the second power supply line. an output stage for outputting the drive signal from the connection point;
a diode connected in parallel to the first transistor and having an anode connected to the connection point;
a detection resistor for detecting an inflow current from the output terminal;
a short circuit protection circuit that turns off the first transistor and turns on the second transistor based on a voltage generated by the inflow current flowing through the detection resistor ;
each control electrode of the first transistor and the second transistor is connected to a second connection point to which a control signal is input;
The short circuit protection circuit is
comparison means for comparing the potential of one end of the detection resistor and the potential of the other end;
connected between the second connection point and the second power supply line so as to turn off the first transistor and turn on the second transistor according to the output signal from the comparing means; A driving device is provided having a switching element .
本開示の他の一態様では、
互いに並列に接続される複数のスイッチング素子のそれぞれの駆動電極に共通に接続される出力端子を有し、前記複数のスイッチング素子に共通の駆動信号を前記出力端子から出力する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、
第1の電源線と、
前記第1の電源線に比べて電圧が低い第2の電源線と、
前記出力端子に接続される接続点と、前記接続点と前記第1の電源線との間に接続される第1のMOSFETと、前記接続点と前記第2の電源線との間に接続される第2のMOSFETとを有し、前記接続点から前記駆動信号を出力する出力段と、
前記出力端子からの流入電流を検出する検出抵抗と、
前記流入電流が前記検出抵抗に流れることにより発生する電圧に基づいて、前記第1のMOSFETをオフさせ且つ前記第2のMOSFETをオンさせる短絡保護回路とを備え、
前記第1のMOSFETと前記第2のMOSFETの各ゲート電極は、制御信号が入力される第2の接続点に接続され、
前記短絡保護回路は、
前記検出抵抗の一端の電位と他端の電位を比較する比較手段と、
前記比較手段からの出力信号に応じて前記第1のMOSFETをオフさせ且つ前記第2のMOSFETをオンさせるように、前記第2の接続点と前記第2の電源線との間に接続されたスイッチング素子とを有し、
前記複数のスイッチング素子のうち短絡状態のスイッチング素子のゲート電圧と前記第1の電源線の電圧との差をΔVG、前記複数のスイッチング素子の並列数をn、前記検出抵抗に前記短絡状態で流れる電流をIFmin、前記検出抵抗の抵抗値をRgonとするとき、
前記短絡状態における前記第1のMOSFETのソース-ドレイン間のオン電圧VSDonは、式(1B)を満たす、駆動装置が提供される。
In another aspect of the present disclosure,
a drive circuit having an output terminal commonly connected to drive electrodes of a plurality of switching elements connected in parallel, and outputting a drive signal common to the plurality of switching elements from the output terminal;
The drive circuit is
a first power line;
a second power line having a lower voltage than the first power line;
a connection point connected to the output terminal; a first MOSFET connected between the connection point and the first power supply line; and a connection point connected between the connection point and the second power supply line. an output stage for outputting the drive signal from the connection point;
a detection resistor for detecting an inflow current from the output terminal;
A short circuit protection circuit that turns off the first MOSFET and turns on the second MOSFET based on a voltage generated by the inflow current flowing through the detection resistor ,
Each gate electrode of the first MOSFET and the second MOSFET is connected to a second connection point to which a control signal is input,
The short circuit protection circuit is
comparison means for comparing the potential of one end of the detection resistor and the potential of the other end;
connected between the second connection point and the second power supply line so as to turn off the first MOSFET and turn on the second MOSFET according to the output signal from the comparing means; and a switching element,
ΔV G is the difference between the gate voltage of the switching element in the short-circuited state among the plurality of switching elements and the voltage of the first power supply line; n is the number of the plurality of switching elements in parallel; When the flowing current is I Fmin and the resistance value of the detection resistor is R gon ,
A driver is provided in which the source-drain on-voltage V SDon of the first MOSFET in the short-circuit condition satisfies equation (1B).
本開示の技術によれば、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子のいずれかの短絡を前記検出抵抗の両端電圧に基づいて検出できるので、それらの複数のスイッチング素子の短絡検出に必要な回路を小型化できる。 According to the technique of the present disclosure, a short circuit in any one of a plurality of switching elements connected in parallel can be detected based on the voltage across the detection resistor. can be made smaller.
以下、本開示に係る実施形態の駆動装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, drive devices according to embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態の駆動装置の一構成例を示す図である。図1に示される駆動装置100は、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子501~50nを用いて不図示の負荷を駆動する装置である。nは、2以上の整数を表す。例えば、駆動装置100は、電力変換装置における上アーム用駆動装置および下アーム用駆動装置のいずれにも適用可能である。電力変換装置の具体例として、直流(DC)を交流(AC)に変換するインバータ又は交流を直流に変換するコンバータ、直流を直流に変換するDC-DCコンバータなどが挙げられる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a driving device according to a first embodiment. A
駆動装置100は、複数のスイッチング素子501~50nと、駆動回路101とを備える。
The
n個のスイッチング素子501~50nは、互いに並列に接続される半導体素子である。スイッチング素子501~50nは、それぞれ、第1の主電極、第2の主電極と、駆動電極とを有する。各第1の主電極は、第1の導体54により相互に接続され、各第2の主電極は、第2の導体55により相互に接続される。駆動回路101の出力端子Bと各駆動電極は、駆動配線52により相互に接続され、駆動回路101のグランド端子GNDと各第2の主電極は、導体55とは別の部材であるグランド配線53により相互に接続される。
The n switching elements 50 1 to 50 n are semiconductor elements connected in parallel with each other. Each of the switching elements 50 1 to 50 n has a first main electrode, a second main electrode and a drive electrode. Each first main electrode is interconnected by a
導体54は、例えば、直流電源の正極側に直接又は不図示のスイッチング素子を介して間接的に接続される。導体55は、例えば、直流電源の負極側に直接又は不図示のスイッチング素子を介して間接的に接続される。
The
スイッチング素子501~50nが例えばMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である場合、第1の主電極、第2の主電極と、駆動電極は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。あるいは、スイッチング素子501~50nが例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である場合、第1の主電極、第2の主電極と、駆動電極は、それぞれ、コレクタ、エミッタ、ゲートである。 When the switching elements 50 1 to 50 n are, for example, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), the first main electrode, the second main electrode and the driving electrode are the drain, the source and the gate, respectively. Alternatively, if the switching elements 50 1 to 50 n are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), the first main electrode, the second main electrode, and the drive electrode are the collector, emitter, and gate, respectively.
駆動回路101の出力端子Bは、スイッチング素子501~50nのそれぞれのゲート(駆動電極)にゲート抵抗511~51nを介して接続される。ゲート抵抗511~51nは、駆動配線52に直列に挿入されている。駆動回路101のグランド端子GNDは、グランドに接続される。
The output terminal B of the
駆動回路101は、外部から供給される制御信号G(例えば、信号レベルがハイレベルとローレベルとに交互に変化するパルス幅変調信号)に従って、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子501~50nを駆動する。駆動回路101は、複数のスイッチング素子501~50nのそれぞれのゲートに共通に接続される出力端子Bを有し、複数のスイッチング素子501~50nに共通の駆動信号(ゲート駆動信号とも称する)を出力端子Bから出力する。駆動回路101は、例えば、出力端子B等の複数の外部接続端子を有するIC(集積回路)である。
The
駆動回路101は、正電源線31、負電源線32、出力段10、抵抗素子21,22、ダイオード43及び短絡保護回路40を備える。
The
正電源線31には、直流の正の電源電圧Vccが供給される。正電源線31の電位は、複数のスイッチング素子501~50nの各第1の主電極が導体54を介して接続される直流電源の正極の電位よりも低い。正電源線31は、第1の電源線の一例である。
A positive DC power supply voltage Vcc is supplied to the positive
負電源線32には、直流の負の電源電圧-Vccが供給される。負電源線32の電位は、グランド端子GNDに接続されるグランドの電位よりも低い。負電源線32は、第1の電源線に比べて電圧が低い第2の電源線の一例である。
A DC negative power supply voltage -Vcc is supplied to the negative
正電源線31とグランド端子GNDとの間に第1のキャパシタ33を直列に接続することにより、電源電圧Vccの安定化が可能となる。負電源線32とグランド端子GNDとの間に第2のキャパシタ34を直列に接続することにより、電源電圧-Vccの安定化が可能となる。
By connecting the
出力段10は、出力端子Bに接続される接続点13と、正電源線31に第1の抵抗素子21を介して接続される第1のトランジスタ11と、負電源線32に第2の抵抗素子22を介して接続される第2のトランジスタ12とを有する。出力段10は、第1のトランジスタ11と第2のトランジスタ12との間の接続点13から、複数のスイッチング素子501~50nを駆動する共通の駆動信号を出力する。トランジスタ11は、接続点13と正電源線31との間に接続されるハイサイドトランジスタであり、トランジスタ12は、接続点13と負電源線32との間に接続されるローサイドトランジスタである。
The
一対のトランジスタ11,12は、直列に接続される半導体素子である。トランジスタ11,12は、それぞれ、第1の電極、第2の電極と、制御電極とを有する。トランジスタ11の第1の電極は、抵抗素子21を介して正電源線31に接続され、トランジスタ12の第1の電極は、抵抗素子22を介して負電源線32に接続される。トランジスタ11,12の各第2の電極は、共通の接続点13に相互に接続される。トランジスタ11,12の各制御電極は、制御信号Gが入力される共通の接続点14に相互に接続される。
A pair of
一対のトランジスタ11,12は、例えば、バイポーラジャンクショントランジスタ(単にバイポーラトランジスタと称されることもある)である。その場合、第1の電極、第2の電極と、制御電極は、それぞれ、コレクタ、エミッタ、ベースであり、トランジスタ11は、npn型バイポーラトランジスタであり、トランジスタ12は、pnp型バイポーラトランジスタである。
The pair of
抵抗素子21は、出力端子Bから流入する電流(流入電流IF)を検出する検出抵抗である。図1に示す形態では、抵抗素子21は、トランジスタ11と正電源線31との間に接続される。より詳細には、抵抗素子21は、トランジスタ11の第1の電極(例えば、コレクタ)に接続される一端と、正電源線31に接続される他端とを有する。
The
抵抗素子21の抵抗値Rgonを変えることによって、複数のスイッチング素子501~50nの短絡検出用の閾値Thを調整できる。閾値Thは、複数のスイッチング素子501~50nのうちいずれが短絡状態になった時に出力端子Bから駆動回路101に流入する電流の検出に使用される。
By changing the resistance value R gon of the
また、抵抗素子21の抵抗値Rgonを変えることによって、複数のスイッチング素子501~50nがターンオンする時間(ターンオン速度)を調整できる。一方、抵抗素子22の抵抗値Rgoffを変えることによって、複数のスイッチング素子501~50nがターンオフする時間(ターンオフ速度)を調整できる。
In addition, by changing the resistance value R gon of the
ダイオード43は、トランジスタ11に並列に接続され、接続点13にアノードが接続される整流素子である。より詳細には、ダイオード43は、接続点13及びトランジスタ11の第2の電極(例えば、エミッタ)に接続されるアノードと、トランジスタ11の第1の電極(例えば、コレクタ)に接続されるカソードとを有する。
The
短絡保護回路40は、出力端子Bからの流入電流IFが抵抗素子21に流れることにより発生する電圧に基づいて、第1のトランジスタ11をオフさせ且つ第2のトランジスタ12をオンさせる。これにより、制御信号Gにかかわらず、第1のトランジスタ11をオフさせ且つ第2のトランジスタ12をオンさせることができる。よって、複数のスイッチング素子501~50nのうちのいずれかが短絡状態になっても、複数のスイッチング素子501~50nの全てがオフされるので、複数のスイッチング素子501~50nのいずれかが短絡故障することを防止できる。
The short-
オン状態のスイッチング素子が短絡状態になると、そのスイッチング素子の第1の主電極と第2の主電極との間に過電流が流れ、第1の主電極と第2の主電極との間の電圧は急上昇する。例えば、上述の電力変換装置において、上アームと下アームとが同時にオンになると、いわゆるアーム短絡が発生し、両アームに短絡電流(過電流)が流れる。この短絡電流を速やかに検出し両アームを速やかにオフにすることで、各アームを短絡電流から保護することができる。つまり、複数のスイッチング素子501~50nのいずれかが短絡故障することを防止できる。 When a switching element in the ON state is short-circuited, an overcurrent flows between the first main electrode and the second main electrode of the switching element, causing an overcurrent to flow between the first main electrode and the second main electrode. Voltage surges. For example, in the power conversion device described above, when the upper arm and the lower arm are turned on at the same time, a so-called arm short circuit occurs, and a short circuit current (overcurrent) flows through both arms. By quickly detecting this short-circuit current and quickly turning off both arms, each arm can be protected from the short-circuit current. That is, it is possible to prevent any of the plurality of switching elements 50 1 to 50 n from short-circuiting.
例えば、短絡保護回路40は、コンパレータ41と、トランジスタ42とを有する。
For example, the short
コンパレータ41は、抵抗素子21の一端の電位と他端の電位を比較する比較手段である。コンパレータ41は、抵抗素子21の両端に発生する電圧(両端電圧)に基づいて、複数のスイッチング素子501~50nのうちのいずれかが短絡状態になったか否かを判定する。コンパレータ41は、複数のスイッチング素子501~50nのうちのいずれかが短絡状態になったことを検出した場合、複数のスイッチング素子501~50nのうちのいずれかが短絡状態になったことを表す短絡検出信号を出力する。トランジスタ42は、コンパレータ41からの出力信号に応じて第1のトランジスタ11をオフさせ且つ第2のトランジスタ12をオンさせるように設けられたスイッチング素子である。トランジスタ42は、コンパレータ41から出力される短絡検出信号が入力されている状態では、接続点14をローレベルに固定する。これにより、制御信号Gにかかわらず、第1のトランジスタ11をオフさせ且つ第2のトランジスタ12をオンさせることができる。したがって、複数のスイッチング素子501~50nのいずれかが短絡故障することを防止できる。
The
次に、駆動装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
駆動回路101は、外部から供給される制御信号Gに従って、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子501~50nをオン又はオフに駆動する。
The driving
制御信号Gのレベルがハイレベルのとき、トランジスタ11はオン状態でトランジスタ12はオフ状態になる。このとき、駆動電流が、正電源線31、抵抗素子21、トランジスタ11、出力端子Bの順路で出力され、出力端子Bから出力される駆動信号のレベルは、ハイレベルとなる。これにより、複数のスイッチング素子501~50nは全てオン状態となる。これに対し、制御信号Gのレベルがローレベルのとき、トランジスタ11はオフ状態でトランジスタ12はオン状態になるので、複数のスイッチング素子501~50nの各駆動電極の電荷は、出力端子B及びトランジスタ12を経由して、放電される。つまり、出力端子Bから出力される駆動信号のレベルは、ローレベルとなり、複数のスイッチング素子501~50nは全てオフ状態となる。
When the level of the control signal G is high, the
一方、複数のスイッチング素子501~50nのうちいずれかが短絡状態になると、その短絡状態のスイッチング素子のゲート電圧VG_SCは、電源電圧VCCよりも高くなる。スイッチング素子が短絡状態になると、そのスイッチング素子の第1の主電極と第2の主電極との間の電圧が増加するため、第1の主電極と駆動電極との間および第2の主電極と駆動電極との間の寄生容量により、ゲート電圧VG_SCも上昇するからである。出力端子Bの出力電圧VBも電源電圧VCCよりも高くなるので、流入電流IFがダイオード43を経由して抵抗素子21に流れ、トランジスタ11の正常オン時とは逆の極性の電圧が、抵抗素子21の両端に発生する。コンパレータ41がこの逆極性の電圧を検出すると、短絡検出信号がコンパレータ41から出力される。トランジスタ42は短絡検出信号によりオンになるので、接続点14はローレベルにプルダウンされる。
On the other hand, when one of the plurality of switching elements 50 1 to 50 n is short-circuited, the gate voltage V G_SC of the short-circuited switching element becomes higher than the power supply voltage V CC . When the switching element is short-circuited, the voltage between the first main electrode and the second main electrode of the switching element increases, so that the voltage between the first main electrode and the drive electrode and the second main electrode increases. This is because the gate voltage VG_SC also rises due to the parasitic capacitance between the VG_SC and the drive electrode. Since the output voltage VB of the output terminal B also becomes higher than the power supply voltage VCC , the inflow current I F flows through the
このような短絡検出動作を高精度に実現するためには、ダイオード43の順方向電圧VFは、以下の式(1A)の条件を満たすことが求められる。
In order to realize such a short-circuit detection operation with high accuracy, the forward voltage VF of the
次に、式(1A)の導出について説明する。 Next, derivation of formula (1A) will be described.
複数のスイッチング素子501~50nのうち任意一箇所で短絡が発生した場合、その短絡状態のスイッチング素子のゲート電圧VG_SCは、電源電圧VCCよりも高くなる。図1に複数の矢印で示す電流経路を確実に発生させ、本案の検出方式を有効にするためには、出力端子Bにおいて、式(2)の電流条件を成立する必要がある。 If a short circuit occurs at any one of the plurality of switching elements 50 1 to 50 n , the gate voltage V G_SC of the shorted switching element becomes higher than the power supply voltage V CC . In order to reliably generate the current paths indicated by a plurality of arrows in FIG.
短絡保護回路40による短絡検出を確実に作動させるのに必要な流入電流IFの最小値を最小電流値IFminとすると、式(2)を利用して、式(3)が成立する。
Assuming that the minimum value of the inflow current I F necessary for reliably activating the short circuit detection by the short
式(3)において、左辺は、Igmillerを表し、右辺は、IFmin+(n-1)Igを表す。ここで、Rgmは、ゲート抵抗511~51nの抵抗値とし、VGは、非短絡状態の(n-1)個のスイッチング素子の各駆動電極のゲート電圧とする。式(3)において、VGは、電源電圧Vccと略同一であるとすると、式(3)から式(4)が得られる。
In equation (3), the left side represents I gmiller and the right side represents I Fmin +(n−1)I g . Here, R gm is the resistance value of the
例えば、ΔVG=3V、n=6、Rgonの両端に短絡時に発生する最小電圧を50mVとすると、式(1)から、VF<0.45が得られる。つまり、順方向電圧VFが0.45V未満のダイオード43を選定することによって、短絡保護回路40による短絡検出を確実に作動させることができる。
For example, if ΔV G =3 V, n=6, and the minimum voltage that occurs when shorted across R gon is 50 mV, Equation (1) yields V F <0.45. That is, by selecting the
したがって、図1に示す第1の実施形態によれば、互いに並列に接続される複数のスイッチング素子と同じ個数の短絡検出用ダイオードが必要な従来の技術に比べて、短絡検出に必要な回路の小型化が可能になる。 Therefore, according to the first embodiment shown in FIG. 1, compared to the conventional art which requires the same number of short-circuit detection diodes as the plurality of switching elements connected in parallel, the number of circuits required for short-circuit detection is reduced. Miniaturization becomes possible.
図2は、第2の実施形態の駆動装置の一構成例を示す回路図である。第2の実施形態において上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。第2の実施形態の駆動装置200では、複数のスイッチング素子501~50nを駆動する駆動回路201の出力段60の構成が、第1の実施形態の駆動装置100と異なる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing one configuration example of the drive device of the second embodiment. In the second embodiment, a description of the same configuration and effects as those of the above-described embodiment is omitted by citing the above-described description. The
出力段60は、出力端子Bに接続される接続点63と、正電源線31に第1の抵抗素子21を介して接続される第1のMOSFET61と、負電源線32に第2の抵抗素子22を介して接続される第2のMOSFET62とを有する。一対のMOSFET61,62では、第1の電極、第2の電極と、制御電極は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。MOSFET61は、ボディダイオード61aが形成されるnチャンネル型のMOSFETであり、MOSFET62は、ボディダイオード61bが形成されるpチャンネル型のMOSFETである。MOSFET61,62の各ゲートは、制御信号Gが入力される共通の接続点64に相互に接続される。
The
第1の実施形態と同様、複数のスイッチング素子501~50nのうちいずれかが短絡状態になると、その短絡状態のスイッチング素子のゲート電圧VG_SCは、電源電圧VCCよりも高くなるので、出力端子Bの出力電圧VBも電源電圧VCCよりも高くなる。よって、流入電流IFが抵抗素子21に流れ、MOSFET61の正常オン時とは逆の極性の電圧が、抵抗素子21の両端に発生する。
As in the first embodiment, when one of the plurality of switching elements 50 1 to 50 n is short-circuited, the gate voltage V G_SC of the short-circuited switching element becomes higher than the power supply voltage V CC . The output voltage VB at the output terminal B also becomes higher than the power supply voltage VCC . Therefore, an inflow current IF flows through the
この際、MOSFET61は逆導通可能な素子なので、流入電流IFは、MOSFET61を経由して抵抗素子21に流れることが可能である。したがって、短絡状態におけるMOSFET61のソース-ドレイン間のオン電圧をVSDonとすると、式(1A)の左辺のVFをVSDonに置き換えることによって、式(1B)が得られる。
At this time, since the
以上、駆動装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。 Although the driving device has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and improvements such as combination or replacement with part or all of other embodiments are possible within the scope of the present invention.
例えば、トランジスタのスイッチングスピードを調整する機能と出力端子Bから流入する電流を検出する機能とを兼ねる単独の検出抵抗素子は、トランジスタ11に並列に接続されてもよい。例えば図1に示す形態において、検出抵抗素子がトランジスタ11に並列に接続されるように(より具体的には、ダイオード43と検出抵抗との直列ペアをトランジスタ11に並列に接続されるように)、検出抵抗素子の配置位置を変更してもよい。検出抵抗素子をトランジスタ11に並列に接続した形態でも、複数のスイッチング素子501~50nのうちいずれが短絡状態になった時に出力端子Bから駆動回路101に流入する電流を検出できる。図2の場合も同様に、検出抵抗素子をMOSFET61に並列に接続した形態でも、複数のスイッチング素子501~50nのうちいずれが短絡状態になった時に出力端子Bから駆動回路201に流入する電流を検出できる。
For example, a single detection resistance element that functions both to adjust the switching speed of the transistor and to detect the current flowing from the output terminal B may be connected in parallel to the
また、例えば、駆動回路101等の駆動回路は、集積回路(IC)により形成される場合に限られず、ディスクリート回路により形成されてもよい。
Further, for example, the drive circuit such as the
10 出力段
11 トランジスタ(第1のトランジスタの一例)
12 トランジスタ(第2のトランジスタの一例)
13 接続点
21 抵抗素子(第1の抵抗素子の一例)
22 抵抗素子(第2の抵抗素子の一例)
31 正電源線(第1の電源線の一例)
32 負電源線(第2の電源線の一例)
40 短絡保護回路
501~50n スイッチング素子
511~51n ゲート抵抗
60 出力段
61 第1のMOSFET
62 第2のMOSFET
63 接続点
100,200 駆動装置
101,201 駆動回路
10
12 transistor (an example of a second transistor)
13
22 resistance element (an example of the second resistance element)
31 positive power line (an example of the first power line)
32 Negative power line (an example of a second power line)
40 short circuit protection circuit 50 1 to 50 n
62 second MOSFET
63
Claims (7)
前記駆動回路は、
第1の電源線と、
前記第1の電源線に比べて電圧が低い第2の電源線と、
前記出力端子に接続される接続点と、前記接続点と前記第1の電源線との間に接続される第1のトランジスタと、前記接続点と前記第2の電源線との間に接続される第2のトランジスタとを有し、前記接続点から前記駆動信号を出力する出力段と、
前記第1のトランジスタに並列に接続され、前記接続点にアノードが接続されるダイオードと、
前記出力端子からの流入電流を検出する検出抵抗と、
前記流入電流が前記検出抵抗に流れることにより発生する電圧に基づいて、前記第1のトランジスタをオフさせ且つ前記第2のトランジスタをオンさせる短絡保護回路とを備え、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの各制御電極は、制御信号が入力される第2の接続点に接続され、
前記短絡保護回路は、
前記検出抵抗の一端の電位と他端の電位を比較する比較手段と、
前記比較手段からの出力信号に応じて前記第1のトランジスタをオフさせ且つ前記第2のトランジスタをオンさせるように、前記第2の接続点と前記第2の電源線との間に接続されたスイッチング素子とを有する、駆動装置。 a drive circuit having an output terminal commonly connected to drive electrodes of a plurality of switching elements connected in parallel, and outputting a drive signal common to the plurality of switching elements from the output terminal;
The drive circuit is
a first power line;
a second power line having a lower voltage than the first power line;
a connection point connected to the output terminal; a first transistor connected between the connection point and the first power supply line; and a transistor connected between the connection point and the second power supply line. an output stage for outputting the drive signal from the connection point;
a diode connected in parallel to the first transistor and having an anode connected to the connection point;
a detection resistor for detecting an inflow current from the output terminal;
a short circuit protection circuit that turns off the first transistor and turns on the second transistor based on a voltage generated by the inflow current flowing through the detection resistor ;
each control electrode of the first transistor and the second transistor is connected to a second connection point to which a control signal is input;
The short circuit protection circuit is
comparison means for comparing the potential of one end of the detection resistor and the potential of the other end;
connected between the second connection point and the second power supply line so as to turn off the first transistor and turn on the second transistor according to the output signal from the comparing means; and a switching element .
VFは、式(1A)を満たす、請求項2に記載の駆動装置。
3. The drive of claim 2, wherein VF satisfies equation (1A).
前記駆動回路は、
第1の電源線と、
前記第1の電源線に比べて電圧が低い第2の電源線と、
前記出力端子に接続される接続点と、前記接続点と前記第1の電源線との間に接続される第1のMOSFETと、前記接続点と前記第2の電源線との間に接続される第2のMOSFETとを有し、前記接続点から前記駆動信号を出力する出力段と、
前記出力端子からの流入電流を検出する検出抵抗と、
前記流入電流が前記検出抵抗に流れることにより発生する電圧に基づいて、前記第1のMOSFETをオフさせ且つ前記第2のMOSFETをオンさせる短絡保護回路とを備え、
前記第1のMOSFETと前記第2のMOSFETの各ゲート電極は、制御信号が入力される第2の接続点に接続され、
前記短絡保護回路は、
前記検出抵抗の一端の電位と他端の電位を比較する比較手段と、
前記比較手段からの出力信号に応じて前記第1のMOSFETをオフさせ且つ前記第2のMOSFETをオンさせるように、前記第2の接続点と前記第2の電源線との間に接続されたスイッチング素子とを有し、
前記複数のスイッチング素子のうち短絡状態のスイッチング素子のゲート電圧と前記第1の電源線の電圧との差をΔVG、前記複数のスイッチング素子の並列数をn、前記検出抵抗に前記短絡状態で流れる電流をIFmin、前記検出抵抗の抵抗値をRgonとするとき、
前記短絡状態における前記第1のMOSFETのソース-ドレイン間のオン電圧VSDonは、式(1B)を満たす、駆動装置。
The drive circuit is
a first power line;
a second power line having a lower voltage than the first power line;
a connection point connected to the output terminal; a first MOSFET connected between the connection point and the first power supply line; and a connection point connected between the connection point and the second power supply line. an output stage for outputting the drive signal from the connection point;
a detection resistor for detecting an inflow current from the output terminal;
A short circuit protection circuit that turns off the first MOSFET and turns on the second MOSFET based on a voltage generated by the inflow current flowing through the detection resistor ,
Each gate electrode of the first MOSFET and the second MOSFET is connected to a second connection point to which a control signal is input,
The short circuit protection circuit is
comparison means for comparing the potential of one end of the detection resistor and the potential of the other end;
connected between the second connection point and the second power supply line so as to turn off the first MOSFET and turn on the second MOSFET according to the output signal from the comparing means; and a switching element,
ΔV G is the difference between the gate voltage of the switching element in the short-circuited state among the plurality of switching elements and the voltage of the first power supply line; n is the number of the plurality of switching elements in parallel; When the flowing current is I Fmin and the resistance value of the detection resistor is R gon ,
The driving device, wherein the on-voltage V SDon between the source and the drain of the first MOSFET in the short-circuit state satisfies equation (1B).
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