JPWO2017086113A1 - スイッチ回路及び電源システム - Google Patents

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Abstract

車両用のスイッチ回路（１１０）では、第１メイントランジスタ（Ｔｒ１）及び第２メイントランジスタ（Ｔｒ２）夫々では、ドレイン電極及びゲート電極間のオン／オフが、ゲート電極及びソース電極間の電圧に応じて切り替わる。第１メイントランジスタ（Ｔｒ１）及び第２メイントランジスタ（Ｔｒ２）夫々のドレイン電極間に第１サージ防護デバイス（１）が接続されている。第１サージ防護デバイス（１）は、第１サージ防護デバイス（１）に印加される電圧を第１所定電圧以下に維持する。第１メイントランジスタ（Ｔｒ１）及び第２メイントランジスタ（Ｔｒ２）夫々のゲート電極及びソース電極間にサブトランジスタ（Ｔｒ３）が設けられている。サブトランジスタ（Ｔｒ３）は、第１メイントランジスタ（Ｔｒ１）及び第２メイントランジスタ（Ｔｒ２）がターンオフした場合にターンオンする。

Description

本発明はスイッチ回路及び電源システムに関する。
本出願は、２０１５年１１月１７日出願の日本出願第２０１５−２２４６２５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献１に記載のスイッチ回路はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを有する。バイポーラトランジスタにおいて、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧を調整することによって、このバイポーラトランジスタをターンオン又はターンオフする。エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が一定電圧以上となった場合、バイポーラトランジスタがターンオンし、バイポーラトランジスタのコレクタ電極及びエミッタ電極間に電流が流れるが可能となる。エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が一定電圧未満となった場合、バイポーラトランジスタがターンオフし、バイポーラトランジスタのコレクタ電極及びエミッタ電極間に電流が流れることはない。バイポーラトランジスタがオンである場合において、コレクタ電極及びエミッタ電極間の抵抗値は、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が高い程小さい。
特開平５−２１８８３３号公報
本発明の一態様に係るスイッチ回路は、車両用のスイッチ回路であって、第１電極と第２電極と制御電極とを有し、前記制御電極と前記第２電極との間の電圧に応じて、前記第１電極と前記第２電極との間のオン／オフが切り替わる第１メイントランジスタを含むトランジスタ回路と、該トランジスタ回路の両端間に接続され、印加される電圧を第１所定電圧以下に維持する第１サージ防護デバイスと、前記第１メイントランジスタの前記制御電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合にターンオンするサブトランジスタとを備える。
本発明の一態様に係る電源システムは、前述したスイッチ回路と、該スイッチ回路に正極が接続される２つの蓄電装置とを備える。
実施形態１における電源システムの構成を示す概略図である。 第１サージ防護デバイス及びサブトランジスタが設けられていないスイッチ回路の動作の説明図である。 第１サージ防護デバイス及びサブトランジスタが設けられているスイッチ回路の動作の説明図である。 第１サージ防護デバイス及びサブトランジスタが設けられているスイッチ回路の動作の他の説明図である。 実施形態２におけるスイッチ回路の一部を示す概略図である。 実施形態３におけるスイッチ回路の一部を示す概略図である。 実施形態４におけるスイッチ回路の一部を示す概略図である。 実施形態５におけるスイッチ回路の一部を示す概略図である。 実施形態６におけるスイッチ回路の一部を示す概略図である。 スイッチ回路のタイミングチャートの一例を示す概略図である。 実施形態７におけるスイッチ回路の一部を示す概略図である。 実施形態８における電源システムの概略図である。 スイッチ回路の動作の説明図である。
［本発明が解決しようとする課題］
特許文献１に記載されているスイッチ回路では、例えば、蓄電装置の正極がバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続され、バイポーラトランジスタのエミッタ電極が負荷の一端に接続され、蓄電装置の負極と、負荷の他端とは接地される。この場合において、バイポーラトランジスタがターンオンしたとき、蓄電装置はバイポーラトランジスタを介して負荷に電力を供給し、バイポーラトランジスタがターンオフしたとき、蓄電装置から負荷への電力供給は停止する。
バイポーラトランジスタをターンオンする場合、接地電位を基準としたバイポーラトランジスタのベース電極の電圧を上昇させることによって、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧を上昇させる。バイポーラトランジスタをターンオフする場合、接地電位を基準としたバイポーラトランジスタのベース電極の電圧を低下させることによって、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧を低下させる。
バイポーラトランジスタ及び負荷を接続する配線はインダクタンス成分（以下、配線インダクタンスという）を有する。バイポーラトランジスタがオンである間、配線に電流が流れ、配線インダクタンスにエネルギーが蓄えられる。
バイポーラトランジスタをターンオフするために、接地電位を基準としたバイポーラトランジスタのベースの電圧を低下させた場合、バイポーラトランジスタのコレクタ電極及びエミッタ電極間の抵抗値が上昇し、配線を流れる電流が低下する。このとき、配線インダクタンスは、配線を流れる電流を維持するために、接地電位を基準したエミッタ電極の電圧を低下させ、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧を一定電圧以上に維持する。これにより、バイポーラトランジスタを介して電流が流れ、配線インダクタンスに蓄えられたエネルギーが放出される。このエネルギーがゼロとなった場合、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧は一定電圧未満となり、バイポーラトランジスタはターンオフする。
配線インダクタンスが接地電位を基準としたエミッタ電極の電圧を一定電圧以上に維持している間、エミッタ電極の電位を基準としたゲート間の電圧は低いので、バイポーラトランジスタのコレクタ電極及びエミッタ電極間の抵抗値は大きい。このため、バイポーラトランジスタで消費される電力が大きく、バイポーラトランジスタから発生する熱量が大きい。従って、バイポーラトランジスタが高温となってバイポーラトランジスタの機能が低下する虞がある。
そこで、本願では、ターンオフが行われた場合にトランジスタで発生する熱量が小さいスイッチ回路と、該スイッチ回路を備える電源システムとを提供することを目的とする。
［本開示の効果］
本開示によれば、ターンオフが行われた場合にトランジスタで発生する熱量が小さい。
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
（１）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、車両用のスイッチ回路であって、第１電極と第２電極と制御電極とを有し、前記制御電極と前記第２電極との間の電圧に応じて、前記第１電極と前記第２電極との間のオン／オフが切り替わる第１メイントランジスタを含むトランジスタ回路と、該トランジスタ回路の両端間に接続され、印加される電圧を第１所定電圧以下に維持する第１サージ防護デバイスと、前記第１メイントランジスタの前記制御電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合にターンオンするサブトランジスタとを備える。
上記の一態様にあっては、例えば、第２電極の電位を基準とした制御電極の電圧が一定電圧以上である場合に第１メイントランジスタはターンオンし、第２電極の電位を基準として制御電極の電圧が一定電圧未満である場合に第１メイントランジスタはターンオフする。固定電位、例えば接地電位を基準とした第１メイントランジスタの制御電極の電圧を低下させることによって、第１メイントランジスタがターンオフした場合、サブトランジスタがターンオンするので、第２電極の電位を基準とした制御電極の電圧が一定電圧未満に維持され、第１メイントランジスタのオフが維持される。結果、ターンオフが行われた場合に第１メイントランジスタで発生する熱量が小さい。
また、第１メイントランジスタがターンオフした場合、第１電極及び第２電極夫々に接続される配線の配線インダクタンスに起因して、固定電位を基準とした第１電極の電圧が上昇し、固定電位を基準とした第２電極の電圧が低下する。本態様では、トランジスタ回路の両端間に第１サージ防護デバイスが接続されているため、第１メイントランジスタの両端間に印加される電圧は第１所定電圧以下に維持される。
（２）本発明の一態様に係るスイッチ回路では、前記トランジスタ回路は、前記第１メイントランジスタの前記第１電極又は第２電極に接続される第２メイントランジスタを含み、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタは同時にターンオン又はターンオフする。
上記の一態様にあっては、第１メイントランジスタに第２メイントランジスタが接続され、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタは同時にターンオン又はターンオフする。例えば、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタがＦＥＴ(Field Effect Transistor)である場合、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタ夫々について、第１電極及び第２電極間にダイオードが形成されている。第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタのダイオードのアノード又はカソードが互いに接続されるように、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタを接続することが可能である。この場合、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタがオフであれば、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタのダイオードを介して電流が流れることはない。
（３）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、前記トランジスタ回路及び第１サージ防護デバイス間に接続される遮断スイッチを備える。
上記の一態様にあっては、遮断スイッチがオフである場合、第１サージ防護デバイスに電流が流れることはない。トランジスタ回路を介して２つの蓄電装置を接続する場合において、トランジスタ回路を介して一方の蓄電装置の正極を他方の蓄電装置の負極に誤って接続したとき、大きな電流が流れる可能性がある。しかし、第１メイントランジスタ及び遮断スイッチがオフであれば、第１サージ防護デバイス１を介して大きな電流が流れることはない。
（４）本発明の一態様に係るスイッチ回路では、前記第１メイントランジスタのターンオンよりも前に前記遮断スイッチをターンオンし、前記第１メイントランジスタがターンオフしてから所定期間が経過した後に、前記遮断スイッチをターンオフするスイッチ制御部を備える。
上記の一態様にあっては、第１メイントランジスタのターンオンよりも前に遮断スイッチをターンオンし、第１メイントランジスタがターンオフしてから所定期間が経過した後に遮断スイッチをターンオフするので、第１サージ防護デバイスが適切に作用する。
（５）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、前記トランジスタ回路及び第１サージ防護デバイスの間に接続され、印加される電圧を第２所定電圧以下に維持する第２サージ防護デバイスと、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタ間の接続ノード、並びに、前記第１サージ防護デバイス及び第２サージ防護デバイス間の接続ノードの間に接続される保護トランジスタとを備える。
上記の一態様にあっては、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタ夫々が例えばＦＥＴである場合、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタ夫々の第１電極及び第２電極間にダイオードが形成されている。このとき、一方のダイオードのアノード（又はカソード）は他方のダイオードのアノード（又はカソード）に接続されている。このため、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタがオフである場合、２つのダイオードを介して電流が流れることはない。保護トランジスタがオフである場合、トランジスタ回路の両端間の電圧が、第１所定電圧及び第２所定電圧の和とならない限り、第１サージ防護デバイス又は第２サージ防護デバイスを電流が流れることはない。従って、第１メイントランジスタ及び保護トランジスタがオフである限り、たとえ、トランジスタ回路に接続する蓄電装置の電極を誤った場合であっても、第１サージ防護デバイス及び第２サージ防護デバイスを介して大きな電流が流れることはない。
また、保護トランジスタがオンである場合において、トランジスタ回路の両端間に第１所定電圧又は第２所定電圧以上の電圧が印加されたとき、第１サージ防護デバイス又は第２サージ防護デバイスを電流が流れる。このとき、第１メイントランジスタ又は第２メイントランジスタに形成されているダイオードを介して電流が流れる。
（６）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタのターンオンよりも前に前記保護トランジスタをターンオンし、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタがターンオフしてから所定期間が経過した後に、前記保護トランジスタをターンオフするスイッチ制御部を備える。
上記の一態様にあっては、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタのターンオンよりも前に保護トランジスタをターンオンし、第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタをターンオフしてから所定期間が経過した後に保護トランジスタをターンオフする。これにより、第１サージ防護デバイス及び第２サージ防護デバイスは適切に作用する。
（７）本発明の一態様に係る電源システムは、前述したスイッチ回路と、該スイッチ回路に正極が接続される２つの蓄電装置とを備える。
上記の一態様にあっては、一方の蓄電装置は、スイッチ回路を介して他方の蓄電装置に電力を供給し、他方の蓄電装置は充電される。スイッチ回路では、サブトランジスタが設けられているため、第１メイントランジスタがターンオンした場合に第１メイントランジスタで発生する熱量は小さい。
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るスイッチ回路及び電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
（実施形態１）
図１は、実施形態１における電源システム１００の構成を示す概略図である。電源システム１００は車両に搭載される。電源システム１００はサージ防護機能付きのスイッチ回路１１０を有している。図１の例示では、サージ防護機能付きのスイッチ回路１１０は経路ＰＳ１，ＰＳ２、第１メイントランジスタＴｒ１、第２メイントランジスタＴｒ２、サブトランジスタＴｒ３及び第１サージ防護デバイス１を備えている。
経路ＰＳ１，ＰＳ２は互いに並列に接続される。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２は、経路ＰＳ１の上に設けられて、相互に直列に接続されている。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はＮチャネル型のＦＥＴであり、その順方向は互いに逆である。
第１メイントランジスタＴｒ１はドレイン電極（第１電極）とソース電極（第２電極）とゲート電極（制御電極）とを備えている。第１メイントランジスタＴｒ１はゲート電極とソース電極との間の制御電圧に応じて、ドレイン電極とソース電極とのオン／オフを切り替える。第１メイントランジスタＴｒ１の順方向はドレイン電極からソース電極へと向かう方向である。よってドレイン電極は第１メイントランジスタＴｒ１の順方向の上流側の電極である。第２メイントランジスタＴｒ２も第１メイントランジスタＴｒ１と同様の構成を有する。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はトランジスタ回路として機能する。
第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々では、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が正の一定電圧以上である場合、ドレイン電極及びソース電極間に電流が流れることが可能である。このとき、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々はオンである。ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が高い程、ドレイン電極及びソース電極間の抵抗値は小さい。また、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々では、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が正の一定電圧未満である場合、ドレイン電極及びソース電極間に電流が流れることはない。このとき、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々はオフである。第１メイントランジスタＴｒ１の一定電圧は第２メイントランジスタＴｒ２の一定電圧と略一致している。
第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のソース電極は互いに接続されており、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極は夫々ゲート抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して、駆動回路２の一つの出力端２１に共通して接続されている。ゲート抵抗Ｒ１，Ｒ２夫々は、例えば第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極に印加される電圧の発振を、抑制することができる。
また図１の例示では、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２には、夫々、ダイオードＤ１，Ｄ２が並列に接続されている。ダイオードＤ１の順方向は第１メイントランジスタＴｒ１の順方向と反対であり、ダイオードＤ２の順方向は第２メイントランジスタＴｒ２の順方向と反対である。このような第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２及びダイオードＤ１，Ｄ２はいわゆる双方向スイッチを構成する。ダイオードＤ１，Ｄ２夫々は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の寄生ダイオードである。ダイオードＤ１，Ｄ２夫々のカソードは第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続され、ダイオードＤ１，Ｄ２夫々のアノードは第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のソース電極に接続されている。従って、ダイオードＤ１，Ｄ２のアノードが互いに接続されているので、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオフである場合にダイオードＤ１，Ｄ２を介して電流が流れることはない。
サブトランジスタＴｒ３はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。サブトランジスタＴｒ３は第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々のゲート電極とソース電極との間に設けられている。図１の例示では、サブトランジスタＴｒ３のコレクタ電極が、ゲート抵抗Ｒ１，Ｒ２夫々を介して第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極に接続され、サブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のソース電極に接続される。
サブトランジスタＴｒ３のベース電極とエミッタ電極との間には、抵抗Ｒ３が設けられている。また、サブトランジスタＴｒ３のベース電極は、抵抗Ｒ４及びダイオードＤ３を介して接地される。ダイオードＤ３の順方向は、サブトランジスタＴｒ３のベース電極へ向かう方向である。従って、サブトランジスタＴｒ３のベース電極は、抵抗Ｒ４の一端に接続され、抵抗Ｒ４の他端にダイオードＤ３のカソードが接続され、ダイオードＤ３のアノードは接地されている。
サブトランジスタＴｒ３において、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が正の一定電圧以上である場合、コレクタ電極及びエミッタ電極間を電流が流れることが可能である。このとき、サブトランジスタＴｒ３はオンである。エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が高い程、コレクタ電極及びエミッタ電極間の抵抗値は小さい。また、サブトランジスタＴｒ３において、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が正の一定電圧未満である場合、コレクタ電極及びエミッタ電極間を電流が流れることはない。このとき、サブトランジスタＴｒ３はオフである。サブトランジスタＴｒ３は、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧に応じてターンオン又はターンオフする。
サブトランジスタＴｒ３のターンオン及びターンオフに係る一定電圧は、第１メイントランジスタＴｒ１のターンオン及びターンオフに係る一定電圧よりも十分に低く、第２メイントランジスタＴｒ２のターンオン及びターンオフに係る一定電圧よりも十分に低い。
サブトランジスタＴｒ３は後述するように、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフするときに、ターンオンする。より具体的には、サブトランジスタＴｒ３は第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のターンオフの開始から完了までの間にターンオンする。またサブトランジスタＴｒ３のターンオン速度は、サブトランジスタＴｒ３が設けられていないときの、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のターンオフ速度よりも速い。
駆動回路２は直流電源Ｅ１から電源電圧を受け取って動作する。駆動回路２は例えば外部からスイッチ信号を受け取って、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極へと制御電圧を出力する。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のオン／オフが切り替えられる。
駆動回路２は接地されている。駆動回路２は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々について、接地電位を基準としたゲート電極の電圧を上昇させることによって、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧を上昇させる。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオンする。また、駆動回路２は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々について、接地電位を基準としたゲート電極の電圧を低下させることによって、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧を低下させる。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフする。駆動回路２は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のターンオン及びターンオフを同時に行う。ここで、「同時」は、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが完全に一致していることだけを意味せず、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが実質的に一致していることも意味する。
第１サージ防護デバイス１は、経路ＰＳ２の上に設けられており、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路に対して、並列に接続されている。第１サージ防護デバイス１は、自身に印加される電圧が所定値（以下、降伏電圧とも呼ぶ）を超えたときに、電流を流す素子であり、いわゆるサージアブソーバである。第１サージ防護デバイス１としては例えば、半導体で構成されたサージアブソーバ（シリコンサージアブソーバ）、マイクロギャップ式のサージアブソーバ、アレスタ又はバリスタを採用することができる。第１サージ防護デバイス１の降伏電圧は例えば１８［Ｖ］程度である。第１サージ防護デバイス１の両端間の電圧は降伏電圧以下に維持される。降伏電圧は、第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の端子電圧の差分値よりも高い。
第１サージ防護デバイス１の他の構成として、２つのツェナーダイオードが直列に接続されている構成がある。この場合、一方のツェナーダイオードのカソードが他方のツェナーダイオードのカソードに接続されているか、又は、一方のツェナーダイオードのアノードが他方のツェナーダイオードのアノードに接続されている。２つのツェナーダイオードの降伏電圧は略一致している。
図１の例示では、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極には、第１蓄電装置３１の正極が接続されており、第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極には、第２蓄電装置３２の正極が接続されている。第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の負極はいずれも接地されている。第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の電圧は例えば満充電状態において１４［Ｖ］程度である。例えば第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２も車両に搭載される。
図１の例示では、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極がコネクタ４１に接続され、このコネクタ４１に配線Ｌ１の一端が接続される。配線Ｌ１の他端は第１蓄電装置３１の正極に接続される。同様に、第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極がコネクタ４２に接続され、このコネクタ４２に配線Ｌ２の一端が接続される。配線Ｌ２の他端は第２蓄電装置３２の正極に接続される。配線Ｌ１，Ｌ２は例えばワイヤハーネスである。図１の例示では、配線Ｌ１，Ｌ２の配線抵抗及び配線インダクタンスが等価的に示されている。配線抵抗は配線Ｌ１又は配線Ｌ２の抵抗成分であり、配線インダクタンスは配線Ｌ１又は配線Ｌ２のインダクタンス成分である。
また車両には、多数の負荷（不図示）が設けられており、例えばこれらの負荷は、コネクタ４１又はコネクタ４２に接続される。これらの負荷は第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の少なくとも一方から電源電圧を受け取る。
具体的には、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、前述した多数の負荷は、第１蓄電装置３１又は第２蓄電装置３２の一方から電源電圧を受け取る。更に、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２中の一方の蓄電装置から他方の蓄電装置に電力が供給され、他方の蓄電装置は充電される。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオフである場合、コネクタ４１に接続されている負荷には第１蓄電装置３１から電力が供給され、コネクタ４２に接続されている負荷には第２蓄電装置３２から電力が供給される。
次に、動作について説明する。ここでは代表的に、コネクタ４１からコネクタ４２へと電流が流れる場合について説明する。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンし、かつ、第１蓄電装置３１の電圧が第２蓄電装置３２の電圧よりも高ければ、第１蓄電装置３１から配線Ｌ１、第１メイントランジスタＴｒ１、第２メイントランジスタＴｒ２及び配線Ｌ２を経由して第２蓄電装置３２へ電流が流れる。これにより、第１蓄電装置３１を用いて第２蓄電装置３２が充電される。
そして、第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の間を遮断するときには、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフさせる。
図２は、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられていないスイッチ回路１１０の動作の説明図である。図２には、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極及びソース電極夫々の電圧の推移と、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート・ソース間の電圧の推移と、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を流れる電流の推移とが示されている。これらの推移では、横軸に時間が示されている。図２に示すゲート電極及びソース電極夫々の電圧は、接地電位を基準とした電圧である。ゲート・ソース間の電圧は、ソース電極の電位を基準としたゲートの電圧である。
駆動回路２は、ゲート電極の電圧を、予め設定されている設定電圧に調整することによって、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をオンにしている。このとき、ソース電極の電圧は、接地電位を基準とした第１蓄電装置３１の端子電圧に略一致している。また、ゲート・ソース間の電圧は十分に高いため、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の抵抗値は小さく、配線Ｌ１、第１メイントランジスタＴｒ１、第２メイントランジスタＴｒ２及び配線Ｌ２を介して、第１蓄電装置３１から第２蓄電装置３２に電流が流れている。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである間、配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスにエネルギーが蓄えられる。
駆動回路２は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするために、ゲート電極の電圧を、設定電圧から例えばゼロ［Ｖ］に調整する。この場合、配線Ｌ１の配線インダクタンスは、配線Ｌ１に流れている電流の大きさを維持するために、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧を上昇させる。また、ゲート電極の電圧が設定電圧からゼロ［Ｖ］に調整された場合、配線Ｌ２の配線インダクタンスは、配線Ｌ２に流れている電流の大きさを維持するため、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧を低下させる。これにより、ソース電極の電圧も低下する。
配線Ｌ２の配線インダクタンスは、ゲート・ソース間の電圧が正の一定電圧以上となるまでソース電極の電圧を低下させる。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はオンに維持される。結果、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を介して電流が流れ続け、配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが放出される。配線Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなるまで、ゲート・ソース間の電圧は一定の電圧に維持され、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を流れる電流は一定の傾きで低下する。配線Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなった場合、ソース電極の電圧がゼロ［Ｖ］となる。これにより、ゲート・ソース間の電圧がゼロ［Ｖ］となり、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はターンオフする。当然のことながら、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオフである場合、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２に流れる電流はゼロ［Ａ］である。
配線Ｌ２の配線インダクタンスからエネルギーが放出されている間、ゲート・ソース間の電圧は小さいため、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々におけるドレイン・ソース間の抵抗値は大きい。また、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を介して大きな電流、例えば１００［Ａ］を超える電流が流れる。このため、配線Ｌ２の配線インダクタンスからエネルギーが放出されている間、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々では大きな電力が消費され、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の温度が急速に上昇する。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の温度が高い場合、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の機能が低下する虞がある。
図３は、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられているスイッチ回路１１０の動作の説明図である。図３には、図２と同様に、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極及びソース電極夫々の電圧の推移と、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート・ソース間の電圧の推移と、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を流れる電流の推移とが示されている。
駆動回路２は、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられていない場合と同様に、ゲート電極の電圧を設定電圧に調整することによって、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をオンにしている。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである間、配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスにエネルギーが蓄えられる。
また、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧は、接地電位を基準とした第１蓄電装置３１の端子電圧に略一致しており、正の電圧である。このため、ダイオードＤ３の作用により、抵抗Ｒ３に電流が流れることはない。結果、サブトランジスタＴｒ３において、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧はゼロ［Ｖ］であり、正の一定電圧未満である。このため、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、サブトランジスタＴｒ３はオフである。
駆動回路２は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするために、ゲート電極の電圧を、設定電圧から例えばゼロ［Ｖ］に調整した場合、配線Ｌ１の配線インダクタンスは、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧を上昇させ、配線Ｌ２の配線インダクタンスは、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧を低下させ、ソース電極の電圧を低下させる。
ソース電極の電圧が低下した場合、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧が低下する。接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧が負の電圧となり、かつ、この電圧の絶対値が一定値以上となった場合、電流がダイオードＤ３及び抵抗Ｒ４，Ｒ３の順に流れ、抵抗Ｒ３で電圧降下が生じる。これにより、サブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極及びベース電極間に電圧差が発生する。これ以降、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧が低下すると共に、抵抗Ｒ３に流れる電流が上昇し、抵抗Ｒ３の電圧降下の幅が大きくなる。結果、サブトランジスタＴｒ３において、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が上昇する。
前述したように、サブトランジスタＴｒ３のターンオフに係る一定電圧は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のターンオフに係る一定電圧よりも十分に低い。このため、ソース電極の電圧が低下した場合、まず、サブトランジスタＴｒ３がターンオンする。そして、駆動回路２の出力端２１から、サブトランジスタＴｒ３、ダイオードＤ２及び配線Ｌ２の順に電流が流れ、配線Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが放出される。配線Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが放出されている間、サブトランジスタＴｒ３において、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧は低いため、サブトランジスタＴｒ３におけるコレクタ・エミッタ間の抵抗値は大きい。しかし、駆動回路２の出力端２１からサブトランジスタＴｒ３を流れる電流は小さいため、サブトランジスタＴｒ３で消費される電力は小さく、サブトランジスタＴｒ３の温度の上昇幅は小さい。
サブトランジスタＴｒ３がオンである間、ゲート・ソース間の電圧は非常に低いため、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はオフに維持され、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を流れる電流はゼロ［Ａ］である。配線Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロになった場合、ソース電極の電圧がゼロ［Ｖ］となり、ゲート・ソース間の電圧がゼロ［Ｖ］となる。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオンすることはなく、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のオフが維持される。また、ソース電極の電圧がゼロ［Ｖ］となった場合、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧がゼロ［Ｖ］となるので、サブトランジスタＴｒ３はターンオフする。
図４は、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられているスイッチ回路１１０の動作の他の説明図である。図４には、図３で示したゲート・ソース間の電圧の推移が示されている。図４には、更に、コネクタ４１，４２間の電圧の推移と、第１サージ防護デバイス１を流れる電流の推移とが示されている。これらの推移でも、横軸に時間が示されている。コネクタ４１，４２間の電圧は、コネクタ４２の電位を基準としたコネクタ４１の電圧である。
ゲート・ソース間の電圧が高くて第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである間、コネクタ４１，４２間の電圧は略ゼロ［Ｖ］である。ゲート・ソース間の電圧が低下して第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした場合、前述したように、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧が上昇し、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧が低下する。このため、コネクタ４１，４２間の電圧は上昇する。コネクタ４１，４２間の電圧が第１サージ防護デバイス１の降伏電圧に到達した場合、配線Ｌ１、第１サージ防護デバイス１及び配線Ｌ２の順に電流が流れ、配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが消費される。配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなるまで、コネクタ４１，４２間の電圧は降伏電圧に維持され、第１サージ防護デバイス１を流れる電流は一定の傾きで低下する。配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなった場合、コネクタ４１，４２間の電圧は、第１蓄電装置３１の端子電圧から第２蓄電装置３２の端子電圧を減算することによって算出される電圧に維持される。
コネクタ４２からコネクタ４１へ電流が流れる場合、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられていないスイッチ回路１１０、並びに、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられているスイッチ回路１１０は、コネクタ４２からコネクタ４１へ電流が流れる場合と同様に作用する。
第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンであり、かつ、第２蓄電装置３２の電圧が第１蓄電装置３１の電圧よりも高ければ、第２蓄電装置３２から配線Ｌ２、第２メイントランジスタＴｒ２、第１メイントランジスタＴｒ１及び配線Ｌ１を経由して第１蓄電装置３１へ電流が流れる。これにより、第１蓄電装置３１は第２蓄電装置３２によって充電される。
以下では、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられていないスイッチ回路１１０について、コネクタ４２からコネクタ４１へ電流が流れている場合における動作と、コネクタ４１からコネクタ４２へ電流が流れている場合における動作との違いを説明する。
駆動回路２が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をオンにして電流がコネクタ４２からコネクタ４１へ流れている場合、ソース電極の電圧は、接地電位を基準とした第２蓄電装置３２の端子電圧に略一致している。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである間、配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスにエネルギーが蓄えられる。
駆動回路２が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするために、ゲート電極の電圧を設定電圧から例えばゼロ［Ｖ］に調整した場合、配線Ｌ２の配線インダクタンスは、配線Ｌ２に流れている電流の大きさを維持するために、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧を上昇させる。また、ゲート電極の電圧が設定電圧からゼロ［Ｖ］に調整された場合、配線Ｌ１の配線インダクタンスは、配線Ｌ１に流れている電流の大きさを維持するため、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧を低下させる。これにより、ソース電極の電圧も低下する。
配線Ｌ１の配線インダクタンスは、ゲート・ソース間の電圧が正の一定電圧以上となるまで、ソース電極の電圧を低下させる。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はオンに維持される。結果、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を介して電流が流れ続け、配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが放出される。配線Ｌ１の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなるまで、ゲート・ソース間の電圧は一定の電圧に維持され、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を流れる電流は一定の傾きで低下する。配線Ｌ１の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなった場合、ソース電極の電圧がゼロ［Ｖ］となる。これにより、ゲート・ソース間の電圧がゼロ［Ｖ］となり、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はターンオフする。
配線Ｌ１の配線インダクタンスからエネルギーが放出されている間、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々では大きな電力が消費され、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の温度が急速に上昇する。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の温度が高い場合、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の機能が低下する虞がある。
以下では、第１サージ防護デバイス１及びサブトランジスタＴｒ３が設けられているスイッチ回路１１０について、コネクタ４２からコネクタ４１へ電流が流れている場合における動作と、コネクタ４１からコネクタ４２へ電流が流れている場合における動作との違いを説明する。
第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧は、接地電位を基準とした第２蓄電装置３２の端子電圧に略一致しており、正の電圧である。このため、抵抗Ｒ３に電流が流れず、サブトランジスタＴｒ３において、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧はゼロ［Ｖ］であり、正の一定電圧未満である。結果、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、サブトランジスタＴｒ３はオフである。
駆動回路２は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするために、ゲート電極の電圧を、設定電圧から例えばゼロ［Ｖ］に調整した場合、配線Ｌ２の配線インダクタンスは、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧を上昇させ、配線Ｌ１の配線インダクタンスは、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧を低下させ、ソース電極の電圧を低下させる。ソース電極の電圧が低下した場合、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧が低下し、サブトランジスタＴｒ３がターンオンする。
そして、駆動回路２の出力端２１から、サブトランジスタＴｒ３、ダイオードＤ１及び配線Ｌ１の順に電流が流れ、配線Ｌ１の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが放出される。配線Ｌ１の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが放出されている間、サブトランジスタＴｒ３で消費される電力は小さく、サブトランジスタＴｒ３の温度の上昇幅は小さい。
サブトランジスタＴｒ３がオンである間、ゲート・ソース間の電圧は非常に低いため、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２はオフに維持される。配線Ｌ１の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロになった後、ゲート・ソース間の電圧がゼロ［Ｖ］となり、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオフに維持される。また、ソース電極の電圧がゼロ［Ｖ］となった場合、サブトランジスタＴｒ３はターンオフする。
ゲート・ソース間の電圧が低下して第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした場合、前述したように、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧が上昇し、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧が低下する。このため、コネクタ４１，４２間の電圧の絶対値は上昇する。コネクタ４１，４２間の電圧が第１サージ防護デバイス１の降伏電圧に到達した場合、配線Ｌ２、第１サージ防護デバイス１及び配線Ｌ１の順に電流が流れ、配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーが消費される。配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなるまで、コネクタ４１，４２間の電圧の絶対値は降伏電圧に維持され、第１サージ防護デバイス１を流れる電流は一定の傾きで低下する。配線Ｌ１，Ｌ２の配線インダクタンスに蓄えられているエネルギーがゼロとなった場合、コネクタ４１，４２間の電圧の絶対値は、第２蓄電装置３２の端子電圧から第１蓄電装置３１の端子電圧を減算することによって算出される電圧に維持される。
以上のように、駆動回路２が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフした場合、サブトランジスタＴｒ３がターンオンするので、ゲート・ソース間の電圧が一定電圧未満に維持され、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のオフが維持される。結果、ターンオフが行われた場合に第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２で発生する熱量は小さい。また、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々のドレイン電極間に第１サージ防護デバイス１が接続されているので、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々の両端間に印加される電圧は降伏電圧以下に維持される。
（実施形態２）
実施形態１では、一対の第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２が設けられているものの、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の両方が設けられる必要はない。例えば第２蓄電装置３２の替わりに負荷が設けられるときには、第２メイントランジスタＴｒ２は不要である。
以下では、実施形態２について実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施形態１と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図５は実施形態２におけるスイッチ回路１１０の一部を示す概略図である。図５の例示では、第１メイントランジスタＴｒ１及び第１サージ防護デバイス１は、夫々経路ＰＳ１，ＰＳ２の上に設けられており、相互に並列に接続されることになる。またこの場合、第１サージ防護デバイス１は双方向に対応する必要はなく、片方向のサージ防護デバイスであってもよい。そして、第１サージ防護デバイス１の電圧（第１メイントランジスタＴｒ１の順方向電圧）が降伏電圧を超えると、第１サージ防護デバイス１はオンする。なお、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の夫々に対して、片方向の第１サージ防護デバイス１を並列に接続させてもよい。降伏電圧は、第１蓄電装置３１の端子電圧を超えている。実施形態２では第１メイントランジスタＴｒ１がトランジスタ回路として機能する。
図５の例示では、第１サージ防護デバイス１はツェナーダイオードを有し、このツェナーダイオードのカソード及びアノード夫々は、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極及びソース電極に接続されている。第１サージ防護デバイス１では、アノードの電位を基準としたカソードの電圧が降伏電圧となった場合、電流がカソードからアノードへ流れ、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン及びソース間の電圧を降伏電圧以下に維持する。
第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極はコネクタ４１に接続され、第１メイントランジスタＴｒ１のソース電極は、コネクタ４２と、サブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極とに接続されている。
以上のように構成された実施形態２におけるスイッチ回路１１０は、実施形態１におけるスイッチ回路１１０と同様の効果を奏する。
なお、実施形態２におけるスイッチ回路１１０では、コネクタ４２からコネクタ４１へ電流が流れることはない。また、実施形態２におけるスイッチ回路１１０では、第２メイントランジスタＴｒ２及び抵抗Ｒ２は設けられていない。
（実施形態３）
実施形態２において、第１メイントランジスタＴｒ１の数は２以上であってもよい。
以下では、実施形態３について実施形態２と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施形態２と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図６は、実施形態３におけるスイッチ回路１１０の一部を示す概略図である。複数の経路ＰＳ１が設けられ、各経路ＰＳ１は経路ＰＳ２に対して並列に接続されている。各経路ＰＳ１の上には第１メイントランジスタＴｒ１が設けられる。つまり、複数の第１メイントランジスタＴｒ１は互いに並列に接続されている。第１サージ防護デバイス１は、この複数の第１メイントランジスタＴｒ１に対して並列に接続される。第１サージ防護デバイス１の個数は例えば第１メイントランジスタＴｒ１の個数よりも少なく、図６の例示では一つである。実施形態３では、複数の第１メイントランジスタＴｒ１がトランジスタ回路として機能する。
駆動回路２の出力端２１は、抵抗Ｒ１を介して、複数の第１メイントランジスタＴｒ１夫々のゲート電極に接続されている。駆動回路２は複数の第１メイントランジスタＴｒ１のターンオン及びターンオフを同時に行う。ここで、「同時」は、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが完全に一致していることだけを意味せず、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが実質的に一致していることも意味する。
複数の第１メイントランジスタＴｒ１夫々のドレイン電極及びソース電極間にダイオードＤ１が接続されている。
以上のように構成された実施形態３におけるスイッチ回路１１０は、実施形態２におけるスイッチ回路１１０と同様の効果を奏する。
実施形態２，３において、第１メイントランジスタＴｒ１は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等であってもよい。
（実施形態４）
実施形態１において、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路の数が２以上であってもよい。
以下では、実施形態４について実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施形態１と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図７は、実施形態４におけるスイッチ回路１１０の一部を示す概略図である。複数の経路ＰＳ１が設けられ、各経路ＰＳ１は経路ＰＳ２に対して並列に接続されている。各経路ＰＳ１の上には互いに直列に接続された第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２が設けられる。つまり、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２からなる複数の直列回路が、互いに並列に接続されている。第１サージ防護デバイス１は、この複数の直列回路に対して並列に接続される。第１サージ防護デバイス１の個数は当該直列回路の個数よりも少なく、図７の例示では一つである。実施形態４では、複数の第１メイントランジスタＴｒ１及び複数の第２メイントランジスタＴｒ２がトランジスタ回路として機能する。
各第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極及びソース電極間にダイオードＤ１が接続されている。各第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極及びソース電極間にダイオードＤ２が接続されている。複数の第１メイントランジスタＴｒ１夫々のソース電極は、サブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極に接続されている。
駆動回路２の出力端２１は、抵抗Ｒ１を介して、複数の第１メイントランジスタＴｒ１夫々のゲート電極に接続されると共に、抵抗Ｒ２を介して、複数の第２メイントランジスタＴｒ２夫々のゲート電極に接続されている。駆動回路２は全ての第１メイントランジスタＴｒ１及び全ての第２メイントランジスタＴｒ２のターンオン及びターンオフを同時に行う。ここで、「同時」は、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが完全に一致していることだけを意味せず、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが実質的に一致していることも意味する。
以上のように構成された実施形態４におけるスイッチ回路１１０は、実施形態１におけるスイッチ回路１１０と同様の効果を奏する。
（実施形態５）
実施形態１において、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々の数は１つに限定されない。
以下では、実施形態５について実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施形態１と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図８は、実施形態５におけるスイッチ回路１１０の一部を示す概略図である。このスイッチ回路１１０は、複数の第１メイントランジスタＴｒ１及び複数の第２メイントランジスタＴｒ２を有する。複数の第１メイントランジスタＴｒ１が並列に接続され、複数の第２メイントランジスタＴｒ２が並列に接続されている。各第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極及びソース電極間にダイオードＤ１が接続されている。各第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極及びソース電極間にダイオードＤ２が接続されている。実施形態５では、複数の第１メイントランジスタＴｒ１及び複数の第２メイントランジスタＴｒ２はトランジスタ回路として機能する。
第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極及びソース電極間には、第１サージ防護デバイス１ａが接続されている。図８の例示では、第１サージ防護デバイス１ａはツェナーダイオードを有し、このツェナーダイオードのカソード及びアノード夫々は、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極及びソース電極に接続されている。
同様に、第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極及びソース電極間には、第１サージ防護デバイス１ｂが接続されている。図８の例示では、第１サージ防護デバイス１ｂもツェナーダイオードを有し、このツェナーダイオードのカソード及びアノード夫々は、第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極及びソース電極に接続されている。
第１サージ防護デバイス１ａのツェナーダイオードにおいて、アノードの電位を基準としたカソードの電圧が降伏電圧となった場合、カソードからアノードへ電流が流れる。第１サージ防護デバイス１ａのツェナーダイオードのアノードから、複数のダイオードＤ２及び第１サージ防護デバイス１ｂの少なくとも１つを介して電流が流れる。
同様に、第１サージ防護デバイス１ｂのツェナーダイオードにおいて、アノードの電位を基準としたカソードの電圧が降伏電圧となった場合、カソードからアノードへ電流が流れる。第１サージ防護デバイス１ｂのツェナーダイオードのアノードから、複数のダイオードＤ１及び第１サージ防護デバイス１ａの少なくとも１つを介して電流が流れる。
第１サージ防護デバイス１ａ，１ｂ夫々の降伏電圧は、第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の端子電圧の差分値を超えている。
駆動回路２は全ての第１メイントランジスタＴｒ１及び全ての第２メイントランジスタＴｒ２のターンオン及びターンオフを同時に行う。ここで、「同時」は、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが完全に一致していることだけを意味せず、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが実質的に一致していることも意味する。
以上のように構成された実施形態５におけるスイッチ回路１１０は、実施形態１におけるスイッチ回路１１０と同様の効果を奏する。
なお、実施形態５において、第１メイントランジスタＴｒ１の数は、第２メイントランジスタＴｒ２の数と同じでもよく、異なっていてもよい。また、第１メイントランジスタＴｒ１の数が１であって、第２メイントランジスタＴｒ２の数が２以上であってもよい。更に、第２メイントランジスタＴｒ２の数が１であって、第１メイントランジスタＴｒ１の数が２以上であってもよい。
（実施形態６）
図１に示すように第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２が設けられる場合、作業員は第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２を誤って接続する可能性がある。例えば第２蓄電装置３２の正極と負極とを逆に接続することがある。つまり第２蓄電装置３２の負極がコネクタ４２に接続され、第２蓄電装置３２の正極が接地される。以下では、このように正極と負極とを逆にして第１蓄電装置３１又は第２蓄電装置３２を接続する状態を、逆接続状態とも呼ぶ。
この場合、第１サージ防護デバイス１には、第１蓄電装置３１の電圧と、第２蓄電装置３２の電圧との和が印加される。例えば第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の電圧が１４［Ｖ］である場合には、第１サージ防護デバイス１には２８［Ｖ］の電圧が印加される。第１サージ防護デバイス１の降伏電圧をこの和よりも大きく設定すると、上記のように第２蓄電装置３２を誤接続しても、その作業中に電流が流れることを防止できる。しかしながら、第１サージ防護デバイス１の降伏電圧を増大すると、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２に生じる電圧の増大を招くので、好ましくない。
そこで、実施形態６では、第１サージ防護デバイス１の降伏電圧の増大量を抑制しつつ、誤った接続による電流を防止することを企図する。
以下では、実施形態６について実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施形態１と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図９は、実施形態６におけるスイッチ回路１１０の一部を示す概略図である。図９のサージ防護機能付きのスイッチ回路１１０では、実施形態１と比較して、双方向スイッチである遮断スイッチＳ１を更に備えている。遮断スイッチＳ１は経路ＰＳ２において第１サージ防護デバイス１に直列に接続されている。つまり、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路は、第１サージ防護デバイス１及び遮断スイッチＳ１の直列回路に並列に接続される。実施形態６では、実施形態１と同様に、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がトランジスタ回路として機能する。
図９の例示では、遮断スイッチＳ１は、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５を備えている。遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５は互いに直列に接続されており、その順方向は互いに反対である。遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５はＮチャネル型のＦＥＴである。また、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５には、夫々ダイオードＤ４，Ｄ５が並列に接続されている。遮断トランジスタＴｒ４及びダイオードＤ４の順方向は互いに反対であり、遮断トランジスタＴｒ５及びダイオードＤ５の順方向は互いに反対である。
従って、遮断トランジスタＴｒ４のドレイン電極は、第１サージ防護デバイス１のコネクタ４２側の一端に接続され、遮断トランジスタＴｒ４のソース電極は、遮断トランジスタＴｒ５のソース電極に接続されている。遮断トランジスタＴｒ５のドレイン電極は第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続されている。ダイオードＤ４，Ｄ５夫々は、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５の寄生ダイオードである。ダイオードＤ４について、カソードは遮断トランジスタＴｒ４のドレイン電極に接続され、アノードは遮断トランジスタＴｒ４のソース電極に接続されている。ダイオードＤ５について、カソードは遮断トランジスタＴｒ５のドレイン電極に接続され、アノードは遮断トランジスタＴｒ５のソース電極に接続されている。
なお、遮断トランジスタＴｒ４のドレイン電極が遮断トランジスタＴｒ５のドレイン電極に接続されてもよい。この場合、遮断トランジスタＴｒ４のソース電極は、第１サージ防護デバイス１のコネクタ４２側の一端に接続され、遮断トランジスタＴｒ５のソース電極は第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続される。また、遮断スイッチＳ１は第１サージ防護デバイス１に直列に接続されていればよい。このため、遮断スイッチＳ１は、第１サージ防護デバイス１のコネクタ４１側の一端に接続されてもよい。
遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２と同様に、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が正の一定電圧以上である場合、オンである。また、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２と同様に、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が正の一定電圧未満である場合、オフである。遮断トランジスタＴｒ４の一定電圧は遮断トランジスタＴｒ５の一定電圧と略一致している。
実施形態６におけるスイッチ回路１１０はスイッチ制御部６を更に有し、スイッチ制御部６は遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々のゲート電極に接続されている。スイッチ制御部６は、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々について、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧を調整する。これにより、スイッチ制御部６は遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々のターンオン及びターンオフを行う。
スイッチ制御部６は、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５を同時にターンオンすることによって、遮断スイッチＳ１をターンオンし、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５を同時にターンオフすることによって、遮断スイッチＳ１をターンオフする。
ここで、「同時」は、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが完全に一致していることだけを意味せず、ターンオン及びターンオフを行うタイミングが実質的に一致していることも意味する。
電源システム１００が逆接続状態であっても、第１メイントランジスタＴｒ１、第２メイントランジスタＴｒ２及び遮断スイッチＳ１がオフであれば、第１サージ防護デバイス１を介して大きな電流が流れることはない。よって、より小さな降伏電圧を有する第１サージ防護デバイス１を用いることができる。例えば、第１サージ防護デバイス１の降伏電圧は、実施形態１と同様の降伏電圧であってもよい。第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１夫々の降伏電圧は、第１蓄電装置３１及び第２蓄電装置３２の差分値を超えている。
また、電源システム１００が逆接続状態である場合において、遮断スイッチＳ１がオフであるとき、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路に印加される電圧は、遮断スイッチＳ１及び第１サージ防護デバイス１の直列回路にも印加される。このとき、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路に印加される電圧は、遮断スイッチＳ１と、第１サージ防護デバイス１とに分圧される。よって、第１サージ防護デバイス１に印加される電圧は低いので、第１サージ防護デバイス１又は遮断スイッチＳ１が焼損することはない。
スイッチ制御部６は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするまでに、遮断スイッチＳ１をターンオンする。つまり、遮断スイッチＳ１をオンした状態で、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフする。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした際に、第１サージ防護デバイス１は適切に機能する。
遮断スイッチＳ１については、以後、常にオンしていてもよいし、あるいは、車両のイグニッションのオフに応じて、オフしてもよい。しかしながら、遮断スイッチＳ１をオンに維持するためには、スイッチ制御部６は制御電圧を出力する必要がある。ここでは遮断スイッチＳ１はノーマリオフである。この制御電圧の出力によって、電力を消費し得る。そこで、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオフした状態では、遮断スイッチＳ１もオフしてもよい。つまりスイッチ制御部６は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフしてから所定期間Ｔ１後に、遮断スイッチＳ１をターンオフしてもよい。図１０は、第１メイントランジスタＴｒ１と遮断スイッチＳ１のタイミングチャートの一例を示している。
この所定期間Ｔ１は次のように設定してもよい。即ち、第１サージ防護デバイス１に流れる電流がゼロに至るのに十分な期間を、所定期間Ｔ１として採用してもよい。言い換えれば、スイッチ制御部６は、第１サージ防護デバイス１に流れる電流がゼロに至った後に遮断スイッチＳ１をターンオフしてもよい。この期間については、例えば実験又はシミュレーションにより、予め求めることができる。このように電流がゼロの状態で遮断スイッチＳ１をターンオフすることで、遮断スイッチＳ１のスイッチング損失の発生を回避することができる。
以上のように構成された実施形態６におけるスイッチ回路１１０は、実施形態１におけるスイッチ回路１１０と同様の効果も奏する。
なお、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴであってもよい。この場合、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々は、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が負の一定電圧未満である場合、オンである。また、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５夫々は、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が負の一定電圧以上である場合、オフである。
また、遮断スイッチＳ１の構成は、遮断トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５の代わりに、バイポーラトランジスタ又はリレー接点等を用いる構成であってもよい。
（実施形態７）
図１１は、実施形態７におけるスイッチ回路１１０の一部を示す概略図である。
以下では、実施形態７について実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施形態１と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１１のサージ防護機能付きのスイッチ回路１１０には、実施形態１と比較して、第２サージ防護デバイス１１が更に設けられている。第２サージ防護デバイス１１は経路ＰＳ２において第１サージ防護デバイス１に直列に接続されている。つまり、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１の直列回路は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路に並列に接続される。実施形態７では、実施形態１と同様に、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がトランジスタ回路として機能する。
図１１のサージ防護機能付きのスイッチ回路１１０には、実施形態１と比較して、保護トランジスタＴｒ６及びダイオードＤ６が更に設けられている。保護トランジスタＴｒ６は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２間の接続ノードＰ１と、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１間の接続ノードＰ２との間に接続される。保護トランジスタＴｒ６には、ダイオードＤ６が並列に接続されている。ダイオードＤ６の順方向は保護トランジスタＴｒ６の順方向とは反対である。図１１の例示では、保護トランジスタＴｒ６の順方向は接続点Ｐ２から接続点Ｐ１へと向かう方向である。保護トランジスタＴｒ６はＮチャネル型のＦＥＴである。
このような構成によれば、第１メイントランジスタＴｒ１、保護トランジスタＴｒ６及びダイオードＤ１，Ｄ６が双方向スイッチを形成し、第２メイントランジスタＴｒ２、保護トランジスタＴｒ６及びダイオードＤ２，Ｄ６が双方向スイッチを形成する。ダイオードＤ６は保護トランジスタＴｒ６の寄生ダイオードである。
従って、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々のソース電極に保護トランジスタＴｒ６のソース電極が接続されており、保護トランジスタＴｒ６のドレイン電極は、第１サージ防護デバイス１のコネクタ４２側の一端と、第２サージ防護デバイス１１の一端とに接続されている。第２サージ防護デバイス１１の他端は第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続されている。ダイオードＤ６について、カソードは保護トランジスタＴｒ６のドレインに接続され、アノードは保護トランジスタＴｒ６のソースに接続されている。第２サージ防護デバイス１１は、第１サージ防護デバイス１と同様に構成されている。
保護トランジスタＴｒ６は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２と同様に、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が正の一定電圧以上である場合、オンである。また、保護トランジスタＴｒ６は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２と同様に、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧が正の一定電圧未満である場合、オフである。
実施形態７におけるスイッチ回路１１０はスイッチ制御部６１を更に有し、スイッチ制御部６１は保護トランジスタＴｒ６のゲート電極に接続されている。スイッチ制御部６１は、保護トランジスタＴｒ６について、ソース電極の電位を基準としたゲート電極の電圧を調整する。これにより、スイッチ制御部６１は保護トランジスタＴｒ６のターンオン及びターンオフを行う。
第１蓄電装置３１又は第２蓄電装置３２は第１メイントランジスタＴｒ１、第２メイントランジスタＴｒ２及び保護トランジスタＴｒ６がオフである状態で接続される。このとき、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路に印加される電圧が、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１夫々の降伏電圧の和とならない限り、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１を介して電流が流れることはない。従って、第１メイントランジスタＴｒ１、第２メイントランジスタＴｒ２及び保護トランジスタＴｒ６がオフである限り、たとえ、電源システム１００が逆接続状態であっても、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１を介して大きな電流が流れることはない。また、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の直列回路に印加される電圧は、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１によって分圧される。よって、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１に印加される電圧は低いので、第１サージ防護デバイス１又は第２サージ防護デバイス１１が焼損することはない。
保護トランジスタＴｒ６がオンである場合においては、第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極の電位を基準とした第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極の電圧が第１サージ防護デバイス１の降伏電圧となったとき、電流が第１サージ防護デバイス１、保護トランジスタＴｒ６及びダイオードＤ２の順に流れる。同様の場合において、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極の電位を基準とした第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極の電圧が第２サージ防護デバイス１１の降伏電圧となったとき、電流が第２サージ防護デバイス１１、保護トランジスタＴｒ６及びダイオードＤ１の順に流れる。
従って、例えば第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１として、実施形態１と同様の降伏電圧を有するサージ防護デバイスを採用することができる。
スイッチ制御部６１は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするまでに、保護トランジスタＴｒ６をターンオンする。つまり、保護トランジスタＴｒ６をオンした状態で、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフすることができる。これにより、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした際に、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１は適切に機能する。
電流が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２を介してコネクタ４１からコネクタ４２へ流れている状態で、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした場合、前述したように、コネクタ４２の電位を基準としたコネクタ４１の電圧が上昇する。この電圧が第１サージ防護デバイス１の降伏電圧となった場合、コネクタ４１から第１サージ防護デバイス１、保護トランジスタＴｒ６及びダイオードＤ２の順に電流が流れる。
同様に、電流が第２メイントランジスタＴｒ２及び第１メイントランジスタＴｒ１を介してコネクタ４２からコネクタ４１へ流れている状態で、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした場合、前述したように、コネクタ４１の電位を基準としたコネクタ４２の電圧が上昇する。この電圧が第２サージ防護デバイス１１の降伏電圧となった場合、コネクタ４２から第２サージ防護デバイス１１、保護トランジスタＴｒ６及びダイオードＤ１の順に電流が流れる。
従って、実施形態７におけるスイッチ回路１１０は、実施形態１におけるスイッチ回路１１０と同様の効果を奏する。
保護トランジスタＴｒ６については、ターンオンが行われた後、オンに維持されていてもよいし、あるいは、車両のイグニッションのオフに応じて、オフしてもよい。しかしながら、保護トランジスタＴｒ６をオンに維持するために、スイッチ制御部６１は制御電圧を出力する必要がある。ここでは保護トランジスタＴｒ６はノーマリオフである。この制御電圧の出力によって、電力を消費し得る。そこで、遮断スイッチＳ１と同様に、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフしてから所定期間後に、保護トランジスタＴｒ６をターンオフしてもよい。
またスイッチ制御部６１は、第１サージ防護デバイス１及び第２サージ防護デバイス１１に流れる電流がゼロになった後に、保護トランジスタＴｒ６をターンオフしてもよい。これにより、保護トランジスタＴｒ６のスイッチング損失を低減することができる。
なお、実施形態７において、保護トランジスタＴｒ６は、スイッチとして機能すればよいため、バイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴ等であってもよい。
（実施形態８）
実施形態１では、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極が第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続されている。しかしながら、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２の接続はこのような接続に限定されない。
以下では、実施形態８について実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施形態１と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１２は実施形態８における電源システム１００の概略図である。実施形態８におけるスイッチ回路１１０では、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極が第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続されている。第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２夫々のソース電極は、コネクタ４１，４２に接続されている。ダイオードＤ１のカソードはダイオードＤ２のカソードに接続され、ダイオードＤ１，Ｄ２夫々のアノードはコネクタ４１，４２に接続されている。第１サージ防護デバイス１はコネクタ４１，４２間に接続されている。サブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極は、第２メイントランジスタＴｒ２のソース電極に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードが互いに接続されているので、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオフである場合にダイオードＤ１，Ｄ２を介して電流が流れることはない。実施形態８では、実施形態１と同様に、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がトランジスタ回路として機能する。
スイッチ回路１１０は、更に、サブトランジスタＴｒ７、ダイオードＤ７及び抵抗Ｒ５，Ｒ６を有する。サブトランジスタＴｒ７はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。サブトランジスタＴｒ７について、エミッタ電極は、第１メイントランジスタＴｒ１のソース電極に接続され、コレクタ電極は、抵抗Ｒ１を介して第１メイントランジスタＴｒ１のゲート電極に接続されると共に、抵抗Ｒ２を介してＴｒ２のゲート電極に接続されている。サブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極及びベース電極間に抵抗Ｒ５が接続されている。サブトランジスタＴｒ３のベース電極には、更に、抵抗Ｒ６の一端が接続され、抵抗Ｒ６の他端はダイオードＤ７のカソードに接続されている。ダイオードＤ７のアノードは接地されている。
サブトランジスタＴｒ７は、サブトランジスタＴｒ３と同様に、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が正の一定電圧以上である場合、オンである。また、サブトランジスタＴｒ７は、サブトランジスタＴｒ３と同様に、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧が正の一定電圧未満である場合、オフである。サブトランジスタＴｒ７は、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧に応じてターンオン又はターンオフする。
サブトランジスタＴｒ７のターンオン及びターンオフに係る一定電圧も、第１メイントランジスタＴｒ１のターンオン及びターンオフに係る一定電圧よりも十分に低く、第２メイントランジスタＴｒ２のターンオン及びターンオフに係る一定電圧よりも十分に低い。
コネクタ４１からコネクタ４２へ電流が流れている場合において、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフしたとき、サブトランジスタＴｒ３は実施形態１と同様に作用し、第２メイントランジスタＴｒ２のゲート・ソース間の電圧は図１に示すゲート・ソース間の電圧と同様に推移する。従って、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした後、第２メイントランジスタＴｒ２のオフは維持される。
図１３はスイッチ回路１１０の動作の説明図である。図１３には、第１メイントランジスタＴｒ１のゲート電極及びソース電極夫々の電圧の推移と、第１メイントランジスタＴｒ１のゲート・ソース間の電圧の推移とが示されている。これらの推移では、横軸に時間が示されている。図１３に示すゲート電極及びソース電極夫々の電圧は、接地電位を基準とした電圧である。ゲート・ソース間の電圧は、ソース電極の電位を基準としたゲートの電圧である。
駆動回路２が実施形態１と同様に第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をオンにしている場合、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧は、第１蓄電装置３１の端子電圧と略一致しており、正の電圧である。このため、ダイオードＤ７の作用により、抵抗Ｒ５に電流が流れることはない。結果、サブトランジスタＴｒ７においてエミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧はゼロ［Ｖ］であり、正の一定電圧未満である。このため、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、サブトランジスタＴｒ７はオフである。
駆動回路２は、実施形態１と同様に、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするために、ゲート電極の電圧を、設定電圧から例えばゼロ［Ｖ］に調整する。配線Ｌ１の配線インダクタンスは、接地電位を基準としたコネクタ４１の電圧を、コネクタ４１，４２間の電圧が第１サージ防護デバイス１の降伏電圧となるまで上昇させる。このとき、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ７のエミッタ電極の電圧は、依然として正の電圧であり、サブトランジスタＴｒ７はオフに維持されている。
第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極の電圧が設定電圧からゼロ［Ｖ］に調整された場合、第１メイントランジスタＴｒ１のソース電極の電圧が上昇するため、第１メイントランジスタＴｒ１のゲート・ソース間の電圧は負となる。このため、第１メイントランジスタＴｒ１のゲート・ソース間の電圧が正の一定電圧以上となることはなく、第１メイントランジスタＴｒ１はオフに維持される。
第１サージ防護デバイス１は実施形態１と同様に作用する。従って、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした場合、配線Ｌ１，Ｌ２に蓄えられたエネルギーがゼロとなるまで、第１サージ防護デバイス１を介して電流が流れる。この電流は一定の傾きで低下する。配線Ｌ１，Ｌ２に蓄えられているエネルギーがゼロとなった場合、第１メイントランジスタＴｒ１のソース電極の電圧は接地電位を基準とした第１蓄電装置３１の端子電圧まで低下し、第１メイントランジスタＴｒ１のゲート・ソース間の電圧は上昇する。このとき、ゲート・ソース間の電圧は依然として負であり、この電圧の絶対値は、接地電位を基準とした第１蓄電装置３１の端子電圧に略一致する。
コネクタ４２からコネクタ４１へ電流が流れている場合におけるスイッチ回路１１０の動作は、コネクタ４１からコネクタ４２へ電流が流れている場合におけるスイッチ回路１１０の動作と同様である。コネクタ４２からコネクタ４１へ電流が流れている場合において、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフしたとき、サブトランジスタＴｒ７は、コネクタ４１からコネクタ４２へ電流が流れている場合におけるサブトランジスタＴｒ３と同様に作用する。従って、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした後、第１メイントランジスタＴｒ１のオフは維持される。ここで、ダイオードＤ７及び抵抗Ｒ５，Ｒ６夫々は、ダイオードＤ３及び抵抗Ｒ３，Ｒ４に対応する。
駆動回路２が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をオンにしている場合、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧は、第２蓄電装置３２の端子電圧と略一致しており、正の電圧である。このため、ダイオードＤ３の作用により、抵抗Ｒ３に電流が流れない。結果、サブトランジスタＴｒ３において、エミッタ電極の電位を基準としたベース電極の電圧は、ゼロ［Ｖ］であり、正の一定電圧未満である。このため、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がオンである場合、サブトランジスタＴｒ７はオフである。
駆動回路２は、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２をターンオフするために、ゲート電極の電圧を、設定電圧から例えばゼロ［Ｖ］に調整する。配線Ｌ２の配線インダクタンスは、接地電位を基準としたコネクタ４２の電圧を、コネクタ４１，４２間の電圧の絶対値が第１サージ防護デバイス１の降伏電圧となるまで上昇させる。このとき、接地電位を基準としたサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極の電圧は、依然として正の電圧であり、サブトランジスタＴｒ３はオフに維持される。
第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のゲート電極の電圧が設定電圧からゼロ［Ｖ］に調整された場合、第２メイントランジスタＴｒ２のソース電極の電圧が上昇するため、第２メイントランジスタＴｒ２のゲート・ソース間の電圧は負となる。このため、第２メイントランジスタＴｒ２のゲート・ソース間の電圧が正の一定電圧以上となることはなく、第１メイントランジスタＴｒ１はオフに維持される。ここで、第２メイントランジスタＴｒ２のゲート・ソース間の電圧は、ソース電極の電位を基準としたゲートの電圧である。
第１サージ防護デバイス１は実施形態１と同様に作用する。従って、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２がターンオフした場合、配線Ｌ１，Ｌ２に蓄えられたエネルギーがゼロとなるまで、第１サージ防護デバイス１を介して電流が流れる。この電流は一定の傾きで低下する。配線Ｌ１，Ｌ２に蓄えられているエネルギーがゼロとなった場合、第１メイントランジスタＴｒ１のソース電極の電圧は接地電位を基準とした第２蓄電装置３２の端子電圧まで低下し、第２メイントランジスタＴｒ２のゲート・ソース間の電圧は上昇する。このとき、ゲート・ソース間の電圧は依然として負であり、この電圧の絶対値は、接地電位を基準とした第２蓄電装置３２の端子電圧に略一致する。
以上のように構成された実施形態８におけるスイッチ回路１１０は実施形態１におけるスイッチ回路１１０と同様の効果を奏する。
なお、実施形態８において、実施形態４のように、第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２からなる複数の直列回路が互いに並列に接続されてもよい。この場合、第１メイントランジスタＴｒ１のドレイン電極が第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続されている。各第１メイントランジスタＴｒ１のソース電極はサブトランジスタＴｒ７のエミッタ電極に接続され、各第２メイントランジスタＴｒ２のソース電極はサブトランジスタＴｒ３のエミッタ電極に接続される。
また、実施形態８において、実施形態５のように、複数の第１メイントランジスタＴｒ１が並列に接続されてもよいし、複数の第２メイントランジスタＴｒ２が並列に接続されてもよい。更に、実施形態８において、実施形態６のように、遮断スイッチＳ１が第１サージ防護デバイス１に直列に接続されてもよい。また、実施形態８において、実施形態７のように、第２サージ防護デバイス１１が第１サージ防護デバイス１のコネクタ４２側の一端と第２メイントランジスタＴｒ２のソース電極との間に接続され、保護トランジスタＴｒ６が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極と、第１サージ防護デバイス１のコネクタ４２側の一端との間に接続されてもよい。この場合において、保護トランジスタＴｒ６がＮチャネル型のＦＥＴであるとき、保護トランジスタＴｒ６のドレイン電極が第１メイントランジスタＴｒ１及び第２メイントランジスタＴｒ２のドレイン電極に接続され、保護トランジスタＴｒ６のソース電極が第１サージ防護デバイス１のコネクタ４２側の一端に接続される。更に、実施形態８において、サブトランジスタＴｒ７は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタに限定されず、Ｎチャネル型のＦＥＴであってもよい。
また、実施形態１−８において、サブトランジスタＴｒ３は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタに限定されず、Ｎチャネル型のＦＥＴであってもよい。
上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
１，１ａ，１ｂ 第１サージ防護デバイス
１１ 第２サージ防護デバイス
２ 駆動回路
２１ 出力端子
６，６１ スイッチ制御部
３１ 第１蓄電装置
３２ 第２蓄電装置
４１，４２ コネクタ
１００ 電源システム
１１０ スイッチ回路
Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ７ ダイオード
Ｅ１ 直流電源
Ｌ１，Ｌ２ 配線
Ｐ１，Ｐ２ 接続点
ＰＳ１，ＰＳ２ 経路
Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒ６ 抵抗
Ｓ１ 遮断スイッチ
Ｔｒ１ 第１メイントランジスタ
Ｔｒ２ 第２メイントランジスタ
Ｔｒ３ サブトランジスタ
Ｔｒ４，Ｔｒ５ 遮断トランジスタ
Ｔｒ６ 保護トランジスタ
本発明の一態様に係るスイッチ回路は、車両用のスイッチ回路であって、第１電極と第２電極と制御電極とを有し、前記制御電極と前記第２電極との間の電圧に応じて、前記第１電極と前記第２電極との間のオン／オフが切り替わる第１メイントランジスタを含むトランジスタ回路と、該トランジスタ回路の両端間に接続され、印加される電圧を第１所定電圧以下に維持する第１サージ防護デバイスと、前記第１メイントランジスタの前記制御電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合にターンオンするサブトランジスタとを備え、前記トランジスタ回路の一端に第１配線が接続され、前記トランジスタ回路の他端に第２配線が接続され、前記第１メイントランジスタがオンである間、前記第１配線、トランジスタ回路及び第２配線を電流が流れ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合、前記第１配線、第１サージ防護デバイス及び第２配線を電流が流れる。
本発明の一態様に係る電源システムは、前述したスイッチ回路と、前記第１配線を介して前記トランジスタ回路の一端に正極が接続される第１蓄電装置と、前記第２配線を介して該トランジスタ回路の他端に正極が接続される第２蓄電装置とを備える。
（１）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、車両用のスイッチ回路であって、第１電極と第２電極と制御電極とを有し、前記制御電極と前記第２電極との間の電圧に応じて、前記第１電極と前記第２電極との間のオン／オフが切り替わる第１メイントランジスタを含むトランジスタ回路と、該トランジスタ回路の両端間に接続され、印加される電圧を第１所定電圧以下に維持する第１サージ防護デバイスと、前記第１メイントランジスタの前記制御電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合にターンオンするサブトランジスタとを備え、前記トランジスタ回路の一端に第１配線が接続され、前記トランジスタ回路の他端に第２配線が接続され、前記第１メイントランジスタがオンである間、前記第１配線、トランジスタ回路及び第２配線を電流が流れ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合、前記第１配線、第１サージ防護デバイス及び第２配線を電流が流れる。
上記の一態様にあっては、例えば、第２電極の電位を基準とした制御電極の電圧が一定電圧以上である場合に第１メイントランジスタはターンオンし、第１メイントランジスタがオンである間、第１配線、トランジスタ回路及び第２配線を電流が流れる。第２電極の電位を基準として制御電極の電圧が一定電圧未満である場合に第１メイントランジスタはターンオフする。固定電位、例えば接地電位を基準とした第１メイントランジスタの制御電極の電圧を低下させることによって、第１メイントランジスタがターンオフした場合、サブトランジスタがターンオンするので、第２電極の電位を基準とした制御電極の電圧が一定電圧未満に維持され、第１メイントランジスタのオフが維持される。結果、ターンオフが行われた場合に第１メイントランジスタで発生する熱量が小さい。
また、第１メイントランジスタがターンオフした場合、第１配線及び第２配線の配線インダクタンスに起因して、固定電位を基準とした第１電極の電圧が上昇し、固定電位を基準とした第２電極の電圧が低下する。本態様では、トランジスタ回路の両端間に第１サージ防護デバイスが接続されている。このため、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合、前記第１配線、第１サージ防護デバイス及び第２配線を電流が流れ、第１メイントランジスタの両端間に印加される電圧は第１所定電圧以下に維持される。
（２）本発明の一態様に係るスイッチ回路では、前記第１メイントランジスタがオンである間、前記第１配線、トランジスタ回路及び第２配線を電流が流れることによって、前記第１配線及び第２配線にエネルギーが蓄えられ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合、前記第１配線、第１サージ防護デバイス及び第２配線を電流が流れることによって、前記第１配線及び第２配線に蓄えられているエネルギーが消費される。
（３）本発明の一態様に係るスイッチ回路では、前記第１配線を介して前記トランジスタ回路の一端に第１蓄電装置の正極が接続され、前記第２配線を介して前記トランジスタ回路の他端に第２蓄電装置の正極が接続されている。
（４）本発明の一態様に係るスイッチ回路では、前記サブトランジスタは、前記第１メイントランジスタの前記第２電極に接続される第３電極と、前記第１メイントランジスタの前記制御電極に接続される第４電極と、第２の制御電極とを有し、該サブトランジスタは、前記第３電極の電位を基準とした前記第２の制御電極の電圧が一定電圧以上となった場合にターンオンし、前記サブトランジスタの前記第３電極及び第２の制御電極間に接続される抵抗と、カソードが前記サブトランジスタの前記第２の制御電極に接続され、アノードが接地されているダイオードとを備える。
（５）本発明の一態様に係るスイッチ回路では、前記トランジスタ回路は、前記第１メイントランジスタの前記第１電極又は第２電極に接続される第２メイントランジスタを含み、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタは同時にターンオン又はターンオフする。
（６）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、前記トランジスタ回路及び第１サージ防護デバイス間に接続される遮断スイッチを備える。
（７）本発明の一態様に係るスイッチ回路では、前記第１メイントランジスタのターンオンよりも前に前記遮断スイッチをターンオンし、前記第１メイントランジスタがターンオフしてから所定期間が経過した後に、前記遮断スイッチをターンオフするスイッチ制御部を備える。
（８）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、前記トランジスタ回路及び第１サージ防護デバイスの間に接続され、印加される電圧を第２所定電圧以下に維持する第２サージ防護デバイスと、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタ間の接続ノード、並びに、前記第１サージ防護デバイス及び第２サージ防護デバイス間の接続ノードの間に接続される保護トランジスタとを備える。
（９）本発明の一態様に係るスイッチ回路は、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタのターンオンよりも前に前記保護トランジスタをターンオンし、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタがターンオフしてから所定期間が経過した後に、前記保護トランジスタをターンオフするスイッチ制御部を備える。
（１０）本発明の一態様に係る電源システムは、前述したスイッチ回路と、前記第１配線を介して前記トランジスタ回路の一端に正極が接続される第１蓄電装置と、前記第２配線を介して該トランジスタ回路の他端に正極が接続される第２蓄電装置とを備える。
上記の一態様にあっては、第１蓄電装置及び第２蓄電装置中の一方の蓄電装置は、スイッチ回路を介して他方の蓄電装置に電力を供給し、他方の蓄電装置は充電される。スイッチ回路では、サブトランジスタが設けられているため、第１メイントランジスタがターンオンした場合に第１メイントランジスタで発生する熱量は小さい。

Claims (7)

  1. 車両用のスイッチ回路であって、
    第１電極と第２電極と制御電極とを有し、前記制御電極と前記第２電極との間の電圧に応じて、前記第１電極と前記第２電極との間のオン／オフが切り替わる第１メイントランジスタを含むトランジスタ回路と、
    該トランジスタ回路の両端間に接続され、印加される電圧を第１所定電圧以下に維持する第１サージ防護デバイスと、
    前記第１メイントランジスタの前記制御電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１メイントランジスタがターンオフした場合にターンオンするサブトランジスタと
    を備えるスイッチ回路。
  2. 前記トランジスタ回路は、前記第１メイントランジスタの前記第１電極又は第２電極に接続される第２メイントランジスタを含み、
    前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタは同時にターンオン又はターンオフする
    請求項１に記載のスイッチ回路。
  3. 前記トランジスタ回路及び第１サージ防護デバイス間に接続される遮断スイッチを備える
    請求項１又は請求項２に記載のスイッチ回路。
  4. 前記第１メイントランジスタのターンオンよりも前に前記遮断スイッチをターンオンし、前記第１メイントランジスタがターンオフしてから所定期間が経過した後に、前記遮断スイッチをターンオフするスイッチ制御部
    を備える請求項３に記載のスイッチ回路。
  5. 前記トランジスタ回路及び第１サージ防護デバイスの間に接続され、印加される電圧を第２所定電圧以下に維持する第２サージ防護デバイスと、
    前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタ間の接続ノード、並びに、前記第１サージ防護デバイス及び第２サージ防護デバイス間の接続ノードの間に接続される保護トランジスタと
    を備える請求項２に記載のスイッチ回路。
  6. 前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタのターンオンよりも前に前記保護トランジスタをターンオンし、前記第１メイントランジスタ及び第２メイントランジスタがターンオフしてから所定期間が経過した後に、前記保護トランジスタをターンオフするスイッチ制御部
    を備える請求項５に記載のスイッチ回路。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のスイッチ回路と、
    該スイッチ回路に正極が接続される２つの蓄電装置と
    を備える電源システム。
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