WO2018034137A1 - トランジスタ駆動回路及びモータ駆動制御装置 - Google Patents

トランジスタ駆動回路及びモータ駆動制御装置 Download PDF

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幸平 池川
岩村 剛宏
丹羽 章雅
昌弘 山本
聖司 西本
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to a drive circuit that drives a bipolar transistor and a MOSFET in which an element size smaller than that of the bipolar transistor is connected in parallel, and a motor drive control device that drives a motor by the drive circuit.
  • RC-IGBT Reverse Conducting-Insulated Gate Bipolar Transistor
  • SiC wide gap semiconductor
  • DC assist the operation of turning on the IGBT and FET at the same time may be referred to as “DC assist”.
  • MOSFETs connected in parallel use elements having a chip size smaller than that of RC-IGBT. For this reason, when the amount of current supplied to the load increases, the FET becomes overheated and may not contribute to the loss reduction.
  • the low level voltage applied at the off time may be set to a negative potential. Then, the potential difference from the high level voltage applied at the time of turning on becomes large, so that the driving loss increases.
  • the RC-IGBT is turned on first, and then the MOSFET is turned on.
  • a signal for instructing turn-on of the RC-IGBT is input, on the MOSFET side, for example, a turn-on is started after waiting for a certain period of time by a timer or CR time constant.
  • the above-mentioned fixed time is set including a margin that takes into account variations in switching characteristics and temperature characteristics of the RC-IGBT. For this reason, the timing for starting the turn-on of the MOSFET tends to be delayed, and there is a problem that the effect of reducing the loss cannot be sufficiently obtained by parallel driving with the RC-IGBT.
  • the bridge circuit is configured by the upper and lower arms in which the parallel connection elements are connected in series
  • the upper and lower arms are simultaneously turned on. Short circuit current may flow. Therefore, if the dead time for turning off the upper and lower arms at the same time is set longer in order to prevent a short-circuit current from flowing, there is a concern about an increase in loss.
  • the present disclosure relates to a transistor drive circuit capable of reducing loss in consideration of a heat generation state of a transistor when a bipolar transistor and a MOSFET are driven in parallel, and a motor drive control device for driving a motor by the drive circuit.
  • the purpose is to provide.
  • An object of the present disclosure is to provide a transistor drive circuit capable of reducing drive loss when a bipolar transistor and a MOSFET are driven in parallel.
  • An object of the present disclosure is to provide a transistor drive circuit that can set the timing for starting turn-on on the MOSFET side with higher accuracy when the bipolar transistor and the MOSFET are driven in parallel.
  • An object of the present disclosure is to provide a transistor drive circuit capable of suppressing a loss due to generation of a tail current when a bipolar transistor and a MOSFET are driven in parallel.
  • An object of the present disclosure is to provide a transistor drive circuit capable of improving controllability when a bipolar transistor and a MOSFET are driven in parallel by PWM control.
  • the temperature of the bipolar transistor or the MOSFET is detected by the temperature detection element, and if the temperature is equal to or lower than the threshold, both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on, and the temperature exceeds the threshold Only the bipolar transistor is turned on.
  • the current flowing through the bipolar transistor is detected by the current detection element, and if the current is equal to or less than the threshold, both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on, and the current is When the threshold is exceeded, only the bipolar transistor is turned on.
  • the current flowing through the bipolar transistor is detected by the current detection element.
  • the MOSFET and the bipolar transistor Turn on both.
  • the bipolar transistor and the MOSFET are simultaneously turned on, and (3) the current is the second threshold value. If it exceeds, only the bipolar transistor is turned on.
  • the current has one polarity, if the first threshold value is exceeded, only the bipolar transistor is turned on.
  • the temperature of the bipolar transistor or MOSFET and the current flowing through the transistor are detected by the temperature detection element and the current detection element, respectively. If the two-dimensional coordinate value determined based on the temperature and the current is equal to or less than the threshold value set on the coordinate, both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on, and the two-dimensional coordinate value is When the value exceeds the threshold, only the bipolar transistor is turned on.
  • the heat generation state of the MOSFET is evaluated by two parameters of the temperature and current of the bipolar transistor or MOSFET, and when the two-dimensional coordinate value determined by these exceeds a threshold value, parallel driving is performed. Since only the bipolar transistor is turned on, it is possible to reliably avoid the MOSFET from reaching an overheated state and reduce the loss.
  • the heat generation state of the MOSFET is evaluated based on two parameters of the temperature and current of the bipolar transistor or MOSFET, as in the above-described disclosed aspect.
  • the drive voltage applied to the gates of the MOSFETs driven in parallel is lowered and turned on. If comprised in this way, according to the rise level of the temperature of MOSFET, the gate drive voltage of the said FET can be reduced and heat generation can be suppressed.
  • the motor drive circuit is configured as one arm in which a bipolar transistor and a MOSFET are connected in parallel. Then, when the temperature of the bipolar transistor or MOSFET is detected by the temperature detection element, and the current flowing through the motor is detected by the current detection element, the control circuit determines the bipolar transistor and the current depending on the level of the temperature and the magnitude of the current. When the driving state of the MOSFET is determined, a driving control signal is output to a bipolar transistor and a transistor driving circuit for driving the MOSFET. According to this configuration, the control circuit determines the driving state of the two elements based on the temperature of the bipolar transistor or MOSFET and the current flowing through the motor, thereby preventing the MOSFET from reaching an overheated state.
  • the voltage applied to the gate is set to a positive high level and a negative During the change to the low level of sex, a period of applying an intermediate level that is intermediate between the two levels as the voltage is provided.
  • This configuration basically ensures that the MOSFET is kept off by applying a negative low level voltage to the gate.
  • the voltage applied to the gate is changed to a positive high level after a period for maintaining the intermediate level.
  • the MOSFET is turned off, it is changed from a positive high level to a negative low level after a period of maintaining an intermediate level.
  • the drive loss can be reduced by the amount by which the potential difference between the intermediate level and the high level becomes relatively small.
  • the rising edge and the falling edge of the input signal are detected by the rising edge detection circuit and the falling edge detection circuit, respectively.
  • the rising timer and the falling timer measure a fixed time from the time when the rising edge and the falling edge are detected, respectively.
  • the IGBT drive control unit applies a turn-on level voltage to the gate of the bipolar transistor by the IGBT drive circuit from the time when the rising edge is detected, and a certain time measured by the falling timer from the time when the falling edge is detected. When the time has elapsed, a turn-off level voltage is applied.
  • the low level application circuit, intermediate level application circuit, and high level application circuit constituting the MOS drive circuit are controlled by the first, second, and third MOS drive control units, respectively.
  • the first MOS drive control unit applies a low level voltage to the gate of the MOSFET during a period in which the IGBT drive circuit applies the turn-off level voltage.
  • the second MOS drive control unit has a first period from when the rising edge is detected until a certain time measured by the rising timer elapses, and a constant time measured by the falling timer from the time when the falling edge is detected. An intermediate level voltage is applied to the second period until time elapses.
  • the third MOS drive control unit applies a high level voltage between the first period and the second period.
  • the first period and the second period in which the MOS drive circuit applies the intermediate level voltage to the gate of the MOSFET are divided into the period in which the bipolar transistor starts to turn on and the period in which the turn-off starts, respectively. Can be set. Therefore, even if there is a possibility that the MOSFET is turned on by applying the intermediate level voltage, there is no problem at all.
  • the MOSFET when a bipolar transistor is turned on, the MOSFET is turned on after the mirror period ends after the drive voltage of the transistor reaches the mirror voltage. That is, when the bipolar transistor is turned on, a period indicating the mirror voltage level occurs in the process in which the drive voltage rises from the low level to the high level, and the drive voltage then rises again toward the high level.
  • the time when the re-rise starts is immediately before the turn-on of the bipolar transistor is completed. Therefore, if the turn-on of the MOSFET is started after the time point, the turn-on of the MOSFET can be surely accelerated as compared with the conventional case, and the loss reduction effect can be improved.
  • the gate rising period detection circuit detects a rising period until the drive voltage of the bipolar transistor rises to the turn-on level.
  • the gate voltage difference detection circuit operates in synchronization with a clock signal having a cycle shorter than the change time of the drive voltage of the bipolar transistor within the rising period, and a current value of the drive voltage and a value one cycle before The difference detection signal is output when the difference becomes larger than the threshold voltage.
  • the charge period detection circuit outputs a charge period detection signal during the capacitance charging period of the bipolar transistor from the time when the first output of the difference detection signal stops to the time when the second output stops within the rising period. To do.
  • the AND gate takes the logical product of the difference detection signal, the charging period detection signal and the clock signal, and the MOS drive circuit applies a turn-on level voltage to the MOSFET gate when the rise detection circuit detects the rise of the output signal of the AND gate.
  • the gate rising period detection circuit detects the rising period from the time when the rising detection circuit detects the rising of the input signal to the time when the falling detection circuit detects the falling of the charging period detection signal.
  • the drive voltage maintains a constant level for a predetermined period and then starts to rise again. That is, the timing at which the difference detection signal is output while the charge period detection circuit outputs the charge period detection signal is the timing at which the drive voltage starts to rise again from the mirror voltage. Therefore, with this configuration, the turn-on of the MOSFET can be reliably started from the time when the mirror voltage period ends.
  • the current flowing through the bipolar transistor or MOSFET is detected by the current detection element.
  • the bipolar transistor and the MOSFET are turned off, if the current is below the threshold value, the bipolar transistor is turned off and then the MOSFET is turned off.
  • the MOSFET is turned off and then the bipolar type transistor is turned off. Turn off the transistor.
  • the bipolar transistor and the MOSFET have a high current capability, and therefore, it is basically necessary for the bipolar transistor to be responsible for the turn-off in a state where a large current flows. Therefore, the current flowing through the bipolar transistor or MOSFET is detected, and the magnitude of the detected current is evaluated using a threshold value based on the current capability of the FET.
  • the current capacity of the MOSFET When the current exceeds the threshold value, the current capacity of the MOSFET is exceeded, so the MOSFET is turned off as before, and then the bipolar transistor is turned off. On the other hand, if the current is less than or equal to the threshold value, the current capacity of the MOSFET is in a range that can be paid. Therefore, by turning off the bipolar transistor first and then turning off the MOSFET, generation of tail current can be avoided and power loss can be reduced.
  • the bipolar drive circuit and the MOS drive circuit apply a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gates of the corresponding elements, respectively, according to the level change of the input signal.
  • the turn-on delay circuit is disposed in a path for inputting an input signal to the MOS drive circuit, and delays the rising timing of the input signal.
  • the first delay circuit is disposed in a path branched from a path for directly inputting an input signal to the bipolar and MOS drive circuits, and delays the falling timing of the input signal.
  • the second turn-off delay circuit is arranged in a path branched from a path that directly inputs the input signal via the turn-on delay circuit to the bipolar and MOS drive circuits, and delays the falling timing of the input signal.
  • the comparator compares the terminal voltage of the current detection element with the voltage corresponding to the threshold value.
  • the first selector is disposed on the input side of the bipolar drive circuit, and switches between the path where the first turn-off delay circuit is interposed and the path where the first turn-off delay circuit is not interposed, and the second selector is disposed on the input side of the MOS drive circuit and is second turned off. The path between the delay circuit and the path without the delay circuit is switched.
  • the RS flip-flop is set by the output signal of the comparator and reset by the output signal of the third turn-off delay circuit. Then, the first and second selectors are switched by the output signal of the RS flip-flop.
  • the second selector selects the path passing through the second delay circuit, thereby turning off the MOSFET after turning off the bipolar transistor.
  • the first selector selects a path that passes through the first delay circuit, thereby turning off the MOSFET and then turning off the bipolar transistor.
  • the carrier midpoint estimating unit estimates an intermediate time point of the cycle of the carrier generating the input PWM signal. To do.
  • the on-time adjusting unit adjusts the on-time of the MOSFET by the MOS driving circuit according to the estimated intermediate time. If comprised in this way, the timing which starts the turn-off of MOSFET can be determined from the intermediate
  • the carrier midpoint estimation unit counts the period from the rising edge to the falling edge of the PWM signal using a timer, and divides the timer value counted by the PWM width midpoint estimation circuit into two.
  • the storage circuit stores the first and second data as first and second data, respectively, by adding a value obtained by dividing the timer value by two to the current time indicated by the time detection counter circuit for the continuous first and second cycles. Then, the carrier midpoint estimating circuit obtains a difference between the first data and the second data, and uses the result obtained by adding the second data to the difference as an estimated value at an intermediate point in the carrier cycle.
  • the on-time adjusting unit can estimate the on-time width of the bipolar transistor from the rising edge of the PWM signal in the third period and the estimated value in the third period following the second period, when the MOSFET is turned on, use.
  • the timing for starting the turn-off of the MOSFET so that the intermediate point in time of the carrier cycle is appropriately estimated and the time until the turn-off is completed is equivalent to that when the bipolar transistor is driven alone. Can be expedited.
  • the on-time adjusting unit delays the rising timing of the PWM signal by the on-side delay circuit, and the pulse width estimation circuit is input from the rising timing of the PWM signal and the carrier midpoint estimation circuit.
  • the pulse width of the PWM signal output to the bipolar transistor is estimated based on the estimated value at the intermediate time point.
  • the pulse width determination circuit sets a result obtained by subtracting a predetermined value from the pulse width estimated from the rising timing delayed by the on-side delay circuit as the MOSFET on-time in the third period, and before and after the intermediate time point.
  • the MOSFET is turned on. With this configuration, it is possible to advance the timing for starting the turn-off of the MOSFET so that the time until the turn-off is completed is equivalent to the case where the bipolar transistor is driven alone.
  • the bipolar drive circuit when the input signal becomes the turn-on level, applies the turn-on level voltage to the gate of the bipolar transistor after the first delay time has elapsed.
  • the first driving method when the first driving method is selected in the selection circuit, a turn-off level voltage is applied to the gate after the first delay time has elapsed, and the second driving method is selected.
  • a time equal to or shorter than a difference time obtained by subtracting a second delay time set shorter than the first delay time from the first delay time a turn-off level voltage is applied to the gate.
  • the MOS driving circuit When the input signal is turned on, the MOS driving circuit applies a turn-on level voltage to the gate of the MOSFET after the first delay time has elapsed and after the second delay time has elapsed.
  • the input signal becomes the turn-off level
  • a turn-off level voltage is applied to the gate when the time equal to or shorter than the difference time elapses, and the second driving method is selected. In this case, a turn-off level voltage is applied to the gate after the first delay time has elapsed.
  • the ON period of the bipolar transistor is equal to the period during which the input signal indicates the ON level.
  • the MOSFET is turned on in a shorter period within the on period of the bipolar transistor. As a result, the on-resistance can be made lower than when the bipolar transistor is turned on alone.
  • the period from when the bipolar transistor is turned on to when the MOSFET is turned off is equal to or shorter than the period during which the input signal indicates the on level. Further, since the MOSFET is turned off after the bipolar transistor is turned off, the switching loss at the time of turn-off can be reduced.
  • the ON period of the element is less than the period in which the input signal indicates the ON level in any driving method. It can be maintained without deteriorating the sex.
  • the determination circuit determines whether the pulse width of the input signal is less than a predetermined threshold value.
  • the bipolar drive circuit and the MOS drive circuit select the first drive method if the pulse width is less than the threshold even if the selection circuit selects the second drive method.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of a drive IC in the first embodiment corresponding to the first disclosure.
  • FIG. 2 is an operation timing chart of the driving IC
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in current and temperature.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the driving IC according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is an operation timing chart of the drive IC.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing changes in current and temperature.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing the configuration of the driving IC according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a waveform diagram showing changes in current and temperature.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of a drive IC in the first embodiment corresponding to the first disclosure.
  • FIG. 2 is an operation timing chart of the driving IC
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in current and temperature.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the driving IC according to the
  • FIG. 9 is a functional block diagram showing the configuration of the drive IC according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a determination map used by the DC assist ON / OFF determination circuit.
  • FIG. 11 is an operation timing chart of the driving IC
  • FIG. 12 is a functional block diagram showing the configuration of the drive IC according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a determination map used by the MOS drive voltage determination circuit.
  • FIG. 14 is an operation timing chart of the driving IC
  • FIG. 15 is a functional block diagram illustrating the configuration of the microcomputer, the drive IC, and the inverter according to the sixth embodiment.
  • FIG. 16 is a functional block diagram illustrating a configuration of a driving IC in an embodiment corresponding to the second disclosure.
  • FIG. 17 is a timing chart showing the operation of the driving IC.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a transistor drive circuit in the first embodiment corresponding to the third disclosure.
  • FIG. 19 is an operation timing chart.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a transistor drive circuit in the second embodiment.
  • FIG. 21 is an operation timing chart.
  • FIG. 22 is a functional block diagram illustrating a configuration of a driving IC in an embodiment corresponding to the fourth disclosure;
  • FIG. 23 is a timing chart showing the operation of the turn-on delay circuit.
  • FIG. 24 is a timing chart showing the operation of the turn-off delay circuit,
  • FIG. 25 is a timing chart showing the operation when the load current is small.
  • FIG. 26 is a timing chart showing the operation when the load current is large.
  • FIG. 27 is a timing chart showing the operation when the conventional load current is small
  • FIG. 28 is a timing chart showing the operation when the conventional load current is large
  • FIG. 29 is a functional block diagram showing a configuration of a drive IC in an embodiment corresponding to the fifth disclosure
  • FIG. 30 is a timing chart for explaining a method for estimating an intermediate time point of a PWM carrier cycle.
  • FIG. 31 is a timing chart for explaining a method of determining the ON time of the FET
  • FIG. 32 is an operation timing chart of the drive IC.
  • FIG. 33 is a functional block diagram showing the configuration of the drive IC in the first embodiment corresponding to the sixth disclosure.
  • FIG. 34 is a timing chart showing a driving state by “DC assist”.
  • FIG. 35 is a timing chart showing a driving state by “DC + Eoff assist”.
  • FIG. 36 is a diagram showing a relationship between an input pulse width and an output pulse width in “DC assist”.
  • FIG. 37 is a diagram showing the relationship between the input pulse width and the output pulse width in “DC + Eoff assist”.
  • FIG. 38 is a functional block diagram showing the configuration of the driving IC according to the second embodiment.
  • FIG. 39 is a diagram showing a change in output pulse width in “DC assist” and “DC + Eoff assist” when the pulse width of the PWM signal (IN) is different.
  • FIG. 40 is a functional block diagram showing the configuration of the drive IC according to the third embodiment.
  • FIG. 41 is a functional block diagram illustrating the configuration of the drive IC according to the fourth embodiment.
  • FIG. 42 is a timing chart for explaining a conventional general parallel drive system corresponding to the second disclosure
  • FIG. 43 is an operation timing chart showing the prior art corresponding to the third disclosure
  • FIG. 44 is a timing chart for explaining a conventional general parallel driving method corresponding to the fourth disclosure
  • FIG. 45 is a timing chart showing driving by a conventional IGBT alone corresponding to the fifth disclosure
  • a timing chart showing a conventional parallel driving method
  • the collector and emitter of the RC-IGBT 1 and the drain and source of the SiC-MOSFET 2 are connected in common.
  • the collector of the IGBT 1 and the drain of the FET 2 are connected to, for example, a device on the upper arm side (not shown) that is similarly configured of devices connected in parallel, and the emitter and the source are connected to the ground.
  • the IGBT 1 is provided with a detection element for shunting and detecting the collector current, but only the emitter terminal 4E is shown in the drawing.
  • the emitter terminal 4E is connected to the ground via a resistor 5. Further, a reverse parasitic diode 2D is connected between the drain and source of the FET2.
  • a signal for controlling the drive of the IGBT 1 is input to the drive IC 6 from a control circuit (not shown).
  • the input signal is input to the IGBT drive circuit 8 through the turn-off delay circuit 7.
  • the turn-off delay circuit 7 changes the signal output to the IGBT drive circuit 8 to a low level when a certain delay time has elapsed when the level of the input signal changes from high to low, which is the turn-off level.
  • the IGBT drive circuit 8 is composed of, for example, a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 15 V as a high level drive voltage and 0 V as a low level drive voltage to the gate of the IGBT 1. For convenience of explanation, it is assumed that the IGBT drive circuit 8 outputs a low level drive voltage if the input signal is at a low level, and outputs a high level drive voltage if the input signal is at a high level.
  • the drive control signal is input to the fall detection circuit 9.
  • the output signal of the fall detection circuit 9 is input as an off command for the MOS drive circuit 10.
  • the MOS drive circuit 10 is formed of a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 20 V as a high level drive voltage and ⁇ 5 V as a low level drive voltage to the gate of the FET 2.
  • the input terminal of the IGBT gate rising edge determination circuit 11 is connected to the gate of the IGBT 1.
  • the rise determination circuit 11 includes a comparator 12 and a one-shot pulse generation circuit 13.
  • the comparator 12 outputs a trigger signal to the one-shot pulse generation circuit 13 when the gate voltage of the IGBT 1 exceeds the threshold voltage.
  • the one-shot pulse generation circuit 13 outputs the one-shot pulse signal to the DC assist ON / OFF determination circuit 14.
  • the temperature sensing diode 15 made of SiC is connected to the driving IC 6 similarly to the FET 2, and the temperature sensing diode 15 detects the temperature in the vicinity of the FET 2.
  • the temperature detector 16 detects the forward voltage of the temperature sensitive diode 15 and outputs a temperature detection voltage whose level changes linearly to the peak hold circuit 17 in accordance with the voltage.
  • the peak hold circuit 17 holds the peak value of the detection voltage output from the temperature detection unit 16 and inputs it to the non-inverting input terminal of the comparator 18.
  • a temperature threshold is given to the inverting input terminal of the comparator 18, and an output signal of the comparator 18 is input to the ON / OFF determination circuit 14.
  • the ON / OFF determination circuit 14 gives an ON command signal to the MOS drive circuit 10 and outputs a reset command to the peak hold circuit 17 as a one-shot pulse.
  • the MOS drive circuit 10 sets the gate of the FET 2 to the high level and maintains that state until the OFF command signal is supplied from the rising detection circuit 9.
  • the gate of the FET 2 is set to a low level.
  • the gate voltage of the IGBT 1 starts to rise.
  • the rise determination circuit 11 outputs a one-shot pulse.
  • the ON / OFF determination circuit 14 outputs an ON command to the MOS drive circuit 10.
  • the gate voltage of the FET 2 starts to rise, and the FET 2 is turned on simultaneously with the IGBT 1 to execute “DC assist”.
  • the temperature detected by the temperature-sensitive diode 15 is increased by turning on the FET 2.
  • the output signal of the comparator 18 changes to a high level.
  • an off command is input to the MOS drive circuit 10 at the fall, and the FET 2 starts to turn off.
  • the voltage level corresponding to the temperature detected by the temperature sensitive diode 15 is held by the peak hold circuit 17.
  • the turn-off of the IGBT 1 is started after the elapse of the delay time provided by the turn-off delay circuit 7 from the time point (4).
  • the on-operation of the IGBT 1 in the next cycle is started, and the gate voltage of the IGBT 1 rises.
  • the gate voltage exceeds the threshold voltage at the time (6), but the level held by the peak hold circuit 17 until immediately before that exceeds the temperature threshold of the comparator 18.
  • the ON / OFF determination circuit 14 does not output an ON command. Therefore, the gate voltage of the FET 2 remains 0 V and “DC assist” is not executed.
  • the parallel element of IGBT1 and FET2 is driven by PWM control of the motor by an inverter circuit that constitutes one arm.
  • an inverter circuit that constitutes one arm.
  • FIG. 3 when a sinusoidal current is applied to the motor, if DC assist is executed every PWM cycle, the temperature of the FET 2 rises during a period in which the PWM duty is high, and is indicated by a broken line. There is a risk of exceeding the limit value.
  • the driving IC 6 since the driving IC 6 operates as in the present embodiment, the DC assist is not executed when the temperature of the FET 2 approaches the limit as the actual value, so that the temperature increase of the FET 2 can be suppressed.
  • the temperature of the FET 2 is detected by the diode 15, and if the temperature is equal to or lower than the threshold, both the FET 2 and the IGBT 1 are turned on to perform DC assist, and the temperature exceeds the threshold. And turn on only IGBT1.
  • the IGBT drive circuit 8 gives a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the IGBT 1 in accordance with a level change of a signal input via the turn-off delay circuit 8.
  • the MOS drive circuit 10 applies a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the FET 2.
  • the peak value of the voltage signal output from the temperature detector 16 is held by the peak hold circuit 17 in accordance with the temperature detected by the diode 15, the peak value is compared with a threshold value by the comparator 18.
  • the gate drive voltage of the IGBT 1 exceeds the threshold voltage during the period when the IGBT 1 is turned on, the IGBT gate rising determination circuit 11 outputs a trigger signal.
  • the DC assist ON / OFF determination circuit 14 determines whether to turn on the FET 2 according to the comparison result of the comparator 18 when the trigger signal is input.
  • the falling detection circuit 9 detects the falling edge of the input signal and outputs an off command for turning off the FET 2 by the MOS drive circuit 10. That is, when the temperature of the FET 2 rises and exceeds a threshold value, only the IGBT 1 is turned on without performing parallel driving, and the loss of the FET 2 can be avoided by avoiding the FET 2 from being overheated.
  • the non-inverting input terminals of the comparators 22 and 23 are connected to the emitter terminal 4E of the current detection element provided in the IGBT 1, and the current threshold (upper limit) and the current threshold (lower limit) are connected to the inverting input terminals of the comparators 22 and 23. Each is given.
  • the output signals of the comparators 22 and 23 are both input to the ON / OFF determination circuit 24.
  • the collector IC flowing through the IGBT 1 is changed to FET 2 when the drive IC 21 operates as in the second embodiment.
  • the current conversion value corresponding to the temperature limit is exceeded, the DC assist is not executed, so that the temperature rise of the FET 2 can be suppressed.
  • the ON / OFF determination circuit 24 indicates whether the polarity of the collector current is positive or negative. In the same way, whether or not to execute DC assist is determined.
  • the current flowing through the IGBT 1 is detected by the resistor 5, and if the current is less than the threshold value, both the FET 2 and the IGBT 1 are turned on, and the current exceeds the threshold value.
  • the comparators 22 and 23 that compare the terminal voltage of the resistor 5 with a threshold value
  • the rise determination circuit 11 that outputs a trigger signal when the gate drive voltage exceeds the threshold voltage during the period when the IGBT 1 is turned on
  • the trigger signal And an ON / OFF determination circuit 24 that determines whether to turn on the FET 2 according to the comparison result of the comparators 22 and 23.
  • the drive IC 25 of the third embodiment has basically the same configuration as the drive IC 21 of the second embodiment, but the current threshold value applied to the inverting input terminals of the comparators 22 and 23 is the second embodiment. It is different from the form.
  • a current threshold (+) is applied to the inverting input terminal of the comparator 22, and a current threshold ( ⁇ ) is applied to the inverting input terminal of the comparator 23.
  • the current threshold (+) is a threshold corresponding to the case where the polarity of the detected current indicates positive, and is a value corresponding to the current threshold (upper limit) of the second embodiment.
  • the current threshold value ( ⁇ ) is a threshold value corresponding to the case where the polarity of the detected current indicates negative.
  • the absolute values of the current threshold value (upper limit) corresponding to the positive side and the current threshold value (lower limit) corresponding to the negative side are the same.
  • the difference in absolute value between the current threshold value (+) and the current threshold value ( ⁇ ) is provided, so that the action according to the current polarity becomes asymmetric.
  • the current flowing through the IGBT 1 is detected by the resistor 5, and (1) if the current is not more than the first threshold value in one polarity, both the MOSFET and the IGBT 1 are turned on. (2) If the current is equal to or less than the second threshold value set higher than the first threshold value in the other polarity, the IGBT 1 and the FET 2 are simultaneously turned on, and (3) the current exceeds the second threshold value. And turn on only IGBT1. Further, when the current shows one polarity, when the first threshold value is exceeded, only the IGBT 1 is turned on.
  • the drive IC 31 of the fourth embodiment includes the temperature-sensitive diode 15, the temperature detection unit 16, and the peak hold circuit 17 used in the first embodiment, as well as the DC assist timing detection circuit 32 and the current peak.
  • a detection circuit 33 is provided.
  • the temperature of the IGBT 1 is detected by the temperature sensitive diode 15.
  • the temperature sensitive diode 15, the temperature detection unit 16, and the peak hold circuit 17 constitute a temperature peak detection circuit 34.
  • the DC assist timing detection circuit 32 has a rise detection circuit 35, a timer 36, and a one-shot pulse generation circuit 37, and an input signal from the outside is input to the rise detection circuit 35.
  • the timer 36 starts measuring time, and when the timer 36 measures a certain time, a trigger signal is input to the one-shot pulse generation circuit 37.
  • the one-shot pulse generation circuit 37 inputs the one-shot pulse signal to the DC assist ON / OFF determination circuit 38.
  • the current peak detection circuit 33 includes a current detection unit 39 and a peak hold circuit 40, and an input terminal of the current detection unit 39 is connected to the emitter terminal 4E.
  • the current detection unit 39 detects the terminal voltage of the resistor 5 in which the collector current value of the IGBT 1 is reflected and inputs it to the peak hold circuit 40.
  • the peak hold circuit 40 holds the peak value of the input voltage level and inputs the held value to the DC assist ON / OFF determination circuit 38.
  • the peak value of the voltage level held by the peak hold circuit 17 in the temperature peak detection circuit 34 is also input to the DC assist ON / OFF determination circuit 38.
  • the falling detection circuit 41 When the falling detection circuit 41 detects the falling edge of the input signal input via the turn-off delay circuit 7, it inputs a trigger signal for holding the peak value to the peak hold circuits 17 and 40.
  • the one-shot pulse signal output from the one-shot pulse generation circuit 37 is input to the peak hold circuits 17 and 40 as a reset signal.
  • the DC assist ON / OFF determination circuit 38 holds a determination map shown in FIG. 10 in order to determine whether or not to output an ON command to the MOS drive circuit 10.
  • a threshold value for determining whether or not to perform DC assist is set by a linear function, for example, on a two-dimensional coordinate having temperature as a horizontal axis and current as a vertical axis.
  • the ON / OFF determination circuit 38 issues an ON command if the two-dimensional coordinate value determined by the current and temperature peak values input from the current peak detection circuit 33 and the temperature peak detection circuit 34 is within a linear threshold value or less. It outputs and performs DC assist, and if it exceeds the threshold, it is determined not to perform DC assist.
  • the timer 36 of the DC assist timing detection circuit 32 starts measuring time.
  • the one-shot pulse generation circuit 37 outputs a one-shot pulse signal at a time (2) when a certain time is measured.
  • the DC assist ON / OFF determination circuit 38 determines whether or not to perform DC assist according to the current value and temperature value that are input at this time, that is, already held, based on the above-described map. To do.
  • the peak hold 17 and 40 are reset. In this case, since both the current value and the temperature value are small and the two-dimensional coordinate value is below the threshold value, the FET 2 is turned on at time (3) to perform DC assist.
  • the turn-on of the IGBT 1 of the next period is started, and after the turn-on is completed, the one-shot pulse generation circuit 37 outputs a one-shot pulse signal at the time (8) when a certain time is measured. Then, the DC assist ON / OFF determination circuit 38 determines whether or not to perform DC assist according to the current value and temperature value input at this time. In this case, since both the current value and the temperature value are large and the two-dimensional coordinate value exceeds the threshold value, DC assist is not performed at the time (9).
  • the temperature of the IGBT 1 is detected by the temperature sensitive diode 15, and the current corresponding to the collector current flowing through the IGBT 1 is detected by the resistor 5. If the two-dimensional coordinate value determined based on the temperature and the current is equal to or less than the threshold value set on the coordinate, both FET2 and IGBT1 are turned on, and the two-dimensional coordinate value is the threshold value. If it exceeds, only IGBT1 is turned on.
  • the temperature peak detection circuit 34 detects the peak value of the temperature detected by the temperature sensing diode 15.
  • the current peak detection circuit 33 detects the peak value of the current detected by the resistor 5.
  • the rising edge detection circuit 35 detects the rising edge of the input signal and outputs a trigger signal
  • the timer 36 starts counting a certain time, and when the certain time is counted, the one-shot pulse generation circuit 37. Outputs a one-shot pulse signal.
  • the DC assist ON / OFF determination circuit 38 compares the two-dimensional coordinate value determined by the peak value of the temperature and current with the threshold value to turn on the FET 2. Decide whether or not. If comprised in this way, it can determine more precisely whether DC assist is performed based on two parameters, temperature and current of IGBT1.
  • the DC assist ON / OFF determination circuit 38 included in the drive IC 31 of the fourth embodiment is replaced with a MOS drive voltage determination circuit 43.
  • the high level drive voltage to the MOS drive circuit 10 is supplied by the drive voltage generation circuit 44.
  • An on / off command to the MOS drive circuit 10 is given by an input signal via a turn-on delay circuit 45 that replaces the rising edge detection circuit 9.
  • the drive voltage generation circuit 44 is configured to be able to change the high level drive voltage supplied to the MOS drive circuit 10.
  • the MOS drive voltage determination circuit 43 holds the determination map shown in FIG. 13 in order to determine the high level drive voltage supplied to the MOS drive circuit 10. Similar to the map of the fourth embodiment, this determination map sets a threshold for changing the drive voltage level stepwise to 2 V, for example, on a two-dimensional coordinate having temperature as the horizontal axis and current as the vertical axis. ing. The maximum voltage corresponding to the region where the temperature and current are the lowest is 20 V, and from there, the drive voltage is gradually reduced as 18 V, 16 V, 14,... As the temperature and current increase.
  • the input signal changes to a high level and the IGBT 1 is turned on.
  • the time ( In 2) the one-shot pulse generation circuit 37 outputs a one-shot pulse signal.
  • the MOS drive voltage determination circuit 43 determines the gate drive voltage of the FET 2 according to the map shown in FIG. 13 according to the current value and temperature value input at this time. In addition, the peak hold 17 and 40 are reset.
  • the FET 2 is turned on, and DC assist is performed with the determined gate drive voltage.
  • the MOS drive voltage determination circuit 43 determines the gate drive voltage of the FET 2 according to the current value and the temperature value input at this time. In this case, as the current value and the temperature value increase due to the previous energization, the gate drive voltage for DC assist performed after time (9) is lower than the previous time.
  • a plurality of threshold values are set on a two-dimensional coordinate map of temperature and current, and the MOS drive voltage determination circuit 43 detects the peak value of the temperature and current detected for the IGBT 1. As the threshold value exceeding the two-dimensional coordinate value determined on the basis of the peak value increases, the drive voltage applied to the gate of the FET 2 is decreased stepwise to perform DC assist. If comprised in this way, the ON state of FET2 at the time of performing DC assist can be precisely controlled based on two parameters of temperature and current of IGBT1.
  • one arm 51 is configured by connecting IGBT1 and FET2 in parallel, and a positive arm 51p and a negative arm 51n are connected in series to each phase arm 51U, 51V. , 51W.
  • Each phase arm 51U, 51V, 51W is connected in parallel to constitute an inverter circuit 52.
  • Each phase output terminal of the inverter circuit 52 is connected to each phase stator winding (not shown) of the three-phase motor 53.
  • the inverter circuit 52 corresponds to a motor drive circuit.
  • Each arm 51 is driven by a driving IC 54 corresponding to each arm 51.
  • the drive IC 54 includes an IGBT drive circuit 8 and an IGBT pre-driver 55, and a MOS drive circuit 10 and a MOS pre-driver 56.
  • a drive control signal such as a PWM signal is input to each drive IC 54 by a microcomputer 57 that is a control circuit.
  • Each arm 51 is provided with a temperature sensitive diode 15 as in the first embodiment, and a temperature signal output from the temperature sensitive diode 15 is input to the microcomputer 57.
  • a temperature signal output from the temperature sensitive diode 15 is input to the microcomputer 57.
  • FIG. 15 only one temperature sensitive diode 15 is shown.
  • a hall-type current sensor 58 is interposed between one of the phase output terminals of the inverter circuit 52 and the corresponding stator winding of the motor 53, and the current output from the current sensor 58.
  • a signal is also input to the microcomputer 57.
  • the microcomputer 57 includes functional units realized by software, a register 59, and hardware timers 60p and 60n for generating a PWM signal. And the microcomputer 57 performs the process which drive IC31 and 42 performed in 4th, 5th embodiment by software.
  • the microcomputer 57 executes the function of the DC assist timing detection circuit 32 (S1), and acquires current and temperature peak value data from the register 59 (S2). Then, the functions of the DC assist ON / OFF determination circuit 38 and the MOS drive voltage determination circuit 43 are executed, and when the drive voltage control signal as the determination result is output to the drive IC 54 (S3, S4), it is stored in the register 59. The peak value data is reset (S5).
  • Signal transmission between the microcomputer 57 and the drive IC 54 is performed by, for example, insulation communication via a photocoupler or the like. Then, the MOS pre-driver 56 of the drive IC 54 that has received the above determination result determines whether or not to perform DC assist according to the result, and the gate drive voltage level of the FET 2 can be varied as in the fifth embodiment. Set.
  • the microcomputer 57 determines whether or not to perform DC assist based on the two-dimensional coordinate value determined based on the temperature and current detected for the IGBT 1, and performs DC assist.
  • the driving voltage applied to the gate of the FET 2 is decreased stepwise as the threshold value exceeding the two-dimensional coordinate value increases. Therefore, part of the operation of the fourth and fifth embodiments can be realized by the software of the microcomputer 57.
  • the temperature of the IGBT 1 may be detected by the temperature sensitive diode 15.
  • the drive voltage of the IGBT 1 or FET 2 may be changed as appropriate according to the individual design.
  • the bipolar transistor is not limited to RC-IGBT.
  • the MOSFET is not limited to the SiC-MOSFET.
  • the temperature of the FET 2 may be detected by the temperature sensitive diode 15.
  • the gate drive voltage for performing DC assist may be changed in two or more steps.
  • the width value for reducing the gate voltage may be changed as appropriate.
  • the minimum value of the negative date voltage may be 0V or may not be 0V.
  • only one of the functions of the fourth and fifth embodiments may be executed.
  • the microcomputer 57 may detect the current by reading the terminal voltage of the resistor 5.
  • the motor drive circuit in the sixth embodiment is not limited to the three-phase inverter circuit 52, and may be a half bridge circuit or a full bridge circuit.
  • the collector and emitter of RC-IGBT 1 and the drain and source of SiC-MOSFET 2 are connected in common.
  • the collector of the IGBT 1 and the drain of the FET 2 are connected to, for example, a device on the upper arm side (not shown) that is similarly configured of devices connected in parallel, and the emitter and the source are connected to the ground.
  • the IGBT 1 is provided with a detection element for shunting and detecting the collector current, but only the emitter terminal 4E is shown in the drawing.
  • the emitter terminal 4E is connected to the ground via a resistor 5.
  • a signal for driving and controlling the IGBT 1 is input to the driving IC 6 from a control circuit (not shown).
  • the input signal is input to the rising edge detection circuit 7 and the falling edge detection circuit 8.
  • the rising edge detection circuit 7 detects the rising edge of the input signal and outputs a trigger signal
  • the falling edge detection circuit 8 detects the falling edge of the input signal and outputs the trigger signal.
  • the output signal of the rising edge detection circuit 7 is input as an ON command to the third MOS drive control unit 11 and the second MOS drive control unit 13 via the IGBT drive control unit 9, the rise timer 10, respectively.
  • the output signal is input as an off command to the first MOS drive control unit 12 and the second MOS drive control unit 13 via the rising timer 14.
  • the output signal of the falling edge detection circuit 8 is sent to the IGBT drive control unit 9 through the fall timer 15, the third MOS drive control unit 11, and the second MOS drive control unit 13 through the fall timer 16.
  • each is input as an off command.
  • the output signals are input as ON commands to the second MOS drive control unit 13 and the first MOS drive control unit 12 via the fall timer 15, respectively.
  • the IGBT drive control unit 9 inputs a drive control signal to the IGBT drive circuit 17 in accordance with the input ON command and OFF command.
  • the IGBT drive circuit 17 is composed of, for example, a series circuit of two MOSFETs 17P and 17N.
  • the IGBT drive circuit 17 outputs, for example, 15V as a high level drive voltage, that is, a turn-on level voltage, to the gate of the IGBT 1, and a low level drive voltage, that is, a turn-off level voltage. For example, 0V is output to the gate of IGBT1.
  • the MOS drive circuit 18 includes, for example, a series circuit of two MOSFETs 18P and 18N_L, and a MOSFET 18_0 connected between the common connection point and the ground.
  • the FETs 18P and 18N_L are driven by the third MOS drive control unit 11 and the first MOS drive control unit 12, respectively, and the FET 18_0 is driven by the second MOS drive control unit 13.
  • the MOS drive circuit 18 outputs, for example, 20 V as a high level drive voltage and ⁇ 5 V as a low level drive voltage to the gate of the FET 2 by a series circuit of FETs 18P and 18N_L, and 0 V as an intermediate level drive voltage by the FET 18_0. Output to the gate.
  • a series circuit of FETs 18P and 18N_L corresponds to a high level application circuit and a low level application circuit
  • FET 18_0 corresponds to an intermediate level application circuit.
  • the IGBT drive control unit 9 outputs a high level drive voltage to the gate of the IGBT 1 by turning on the FET 17P and turning off the FET 17N when the ON command is input, and keeps that state until the next OFF command is input. maintain. Further, the third MOS drive control unit 11, the first MOS drive control unit 12 and the second MOS drive control unit 13 receive the ON command, respectively, to drive the respective drive target elements, FETs 18P, 18N_L, and 18_0 constituting the MOS drive circuit 18. Outputs the drive voltage to turn on. The state is maintained until an OFF command is input next time.
  • RC-IGBT shown in FIG. 17 means IGBT 1
  • MOS means FET 2.
  • IGBT drive control unit 9 the third MOS drive control unit 11, the first MOS drive control unit 12, and the second MOS drive control unit 13 are connected to the input signal as described later.
  • An ON command and an OFF command are given as follows after the previous falling timing.
  • IGBT drive control unit 9 OFF command Third MOS drive control unit 11 OFF command First MOS drive control unit 12 ON command Second MOS drive control unit 13 OFF command
  • a low level drive voltage of 0 V is applied to the gate of IGBT 1.
  • the low level drive voltage of ⁇ 5 V is also applied to the gate of FET2.
  • timers 10 and 14 start timing. If the constant time counted by both of them is until time point (3), an ON command is input to the third MOS drive control unit 11 and an OFF command is input to the second MOS drive control unit 13. Thereby, the gate drive voltage of the FET 2 starts to increase from 0V to 20V.
  • the timers 15 and 16 start timing at the above-described falling timing. If the fixed time counted by both of them is until time point (6), an off command is input to the IGBT drive control unit 9 and the IGBT 1 starts to turn off. At the same time, an off command is input to the second MOS drive control unit 13 and an on command is input to the first MOS drive control unit 12. As a result, the gate drive voltage of the FET 2 starts to decrease from 0V to ⁇ 5V, and reaches ⁇ 5V, which is the low level drive voltage, at time (7). Then, the initial state before time (1) is reached. Note that the period during which the second MOS drive control unit 13 is turning on the FET 18N_0 while the timers 14 and 16 are measuring time corresponds to the first period and the second period, respectively.
  • the FET 2 when the IGBT 1 and the FET 2 are driven in parallel, the FET 2 is turned on and turned off, so that the voltage applied to the gate thereof is positive high level: 20 V and negative low level: During the change to -5V, a period for applying an intermediate level of 0V, which is between the two levels, is provided.
  • the drive loss can be reduced by the amount that the potential difference between the intermediate level and the high level becomes relatively small.
  • the rising edge and the falling edge of the input signal are detected by the rising edge detection circuit 7 and the falling edge detection circuit 8, respectively.
  • the rising timers 10 and 14 and the falling timers 15 and 16 measure a certain time from the time when the rising edge and the falling edge are detected, respectively.
  • the IGBT drive control unit 9 applies a high level drive voltage to the gate of the IGBT 1 by the IGBT drive circuit 17 from the time when the rising edge of the input signal is detected, and the timer 15 measures the time from the time when the falling edge is detected. When a certain time elapses, a low level driving voltage is applied.
  • the first MOS drive control unit 12 causes the FET 18_L to apply a low level voltage of ⁇ 5 V to the gate of the FET 2 during the period when the IGBT drive circuit 17 applies the low level voltage.
  • the second MOS drive control unit 13 is timed by the falling timer 16 from the first period until the fixed time measured by the timer 14 elapses from the time when the rising edge is detected and from the time the falling edge is detected.
  • the intermediate level voltage of 0V is applied by the FET 18_0 during the second period until the predetermined time elapses.
  • the third MOS drive control unit 11 applies a high level voltage by the FET 18P between the first period and the second period.
  • the first period and the second period in which the MOS drive circuit 18 applies the intermediate level voltage to the gate of the FET 2 are divided into the period in which the IGBT 1 starts to turn on and the period in which the turn-off starts, respectively. Can be set. Therefore, even if there is a possibility that the FET 2 is turned on by applying the intermediate level voltage, there is no problem at all.
  • the falling timer 15 referred to by the IGBT driving circuit 17 and the falling timer 16 referred to by the MOS driving circuit 18 are individually provided, the timing at which the IGBT 1 starts turning off and the FET 2 is turned off.
  • the start timing can be set individually.
  • the drive voltage of the IGBT 1 or FET 2 may be changed as appropriate according to the individual design.
  • the intermediate level voltage is not limited to 0 V, and any voltage that can turn off the FET 2 with an intermediate voltage between the high level driving voltage and the low level driving voltage may be used. Moreover, even if the voltage is such that the FET 2 may malfunction and turn on, there is no problem if the IGBT 1 is turned on first as described above.
  • the falling timers 15 and 16 may be shared.
  • the bipolar transistor is not limited to RC-IGBT.
  • the MOSFET is not limited to the SiC-MOSFET.
  • ⁇ Third disclosure> (First embodiment) As shown in FIG. 18, the collector and emitter of RC-IGBT 1 and the drain and source of SiC-MOSFET 2 are connected in common.
  • the collector of the IGBT 1 and the drain of the FET 2 are connected to, for example, a device on the upper arm side (not shown) that is similarly configured of devices connected in parallel, and the emitter and the source are connected to the ground.
  • the IGBT 1 is provided with a detection element for shunting and detecting the collector current, but only the emitter terminal 4E is shown in the drawing.
  • the emitter terminal 4E is connected to the ground via a resistor 5. Further, a reverse parasitic diode 2D is connected between the drain and source of the FET2.
  • the emitter terminal 4E is connected to the input terminal of the driving IC 6.
  • the terminal voltage of the resistor 5 is used, for example, to detect an abnormal current, but details thereof are omitted in this embodiment.
  • a signal for controlling the drive of the IGBT 1 is input to the drive IC 6 from a control circuit (not shown).
  • the input signal is input to the IGBT drive circuit 8 through the turn-off delay circuit 7.
  • the turn-off delay circuit 7 changes the signal output to the IGBT drive circuit 8 to a low level when a certain delay time has elapsed when the level of the input signal changes from high to low, which is the turn-off level.
  • the IGBT drive circuit 8 is composed of, for example, a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 15 V as a high level drive voltage and 0 V as a low level drive voltage to the gate of the IGBT 1.
  • the IGBT drive circuit 8 outputs a low level drive voltage if the input signal is low level, and outputs a high level drive voltage if the input signal is high level.
  • the input signal is input to the rise detection circuit 9, and the output signal of the rise detection circuit 9 is input to the gate rise period detection circuit 10 and the charge period detection circuit 11.
  • the rise detection circuit 9 inputs a Hi output command to the gate rise period detection circuit 10 when detecting the rise of the input signal.
  • the Lo output command from the falling detection circuit 12 is also input to the gate rising period detection circuit 10.
  • the gate rising period detection circuit 10 inputs a high-active start command to the gate voltage difference detection circuit 13 from the time when the Hi output command is input until the time when the Lo output command is input.
  • the input terminal of the gate voltage difference detection circuit 13 is connected to the gate of the IGBT 1.
  • the gate voltage difference detection circuit 13 includes a current value storage unit 14, a previous value storage unit 15, and a difference detection unit 16, which operate in synchronization with an input clock signal CLK.
  • the current value storage unit 14 stores the current gate voltage of the IGBT 1
  • the previous value storage unit 15 stores the gate voltage of the previous cycle.
  • the difference detection unit 16 detects the difference between the previous value and the current value of the gate voltage, and inputs the detected value to the non-inverting input terminal of the comparator 17. The detected value is updated every clock cycle.
  • the comparator 17 compares the input difference value with the threshold voltage given to the inverting input terminal, and inputs the comparison result to the charge period detection circuit 11 and the AND gate 18.
  • the output signal of the comparator 17 corresponds to a difference detection signal, and the difference detection signal is high active.
  • the charge period detection circuit 11 includes a counter 19 that counts the number of falling edges detected in the signal input from the gate voltage difference detection circuit 13.
  • the counter 19 is reset when the rising edge of the input signal is detected. Thereafter, when the first falling edge is input from the gate voltage difference detection circuit 13, the output signal is set to high level, and when the next second falling edge is input, the output signal is changed to low level.
  • the output signal is input to the AND gate 18.
  • the AND gate 18 has three inputs, and a clock signal CLK is given to the remaining input terminals. Therefore, the AND gate 18 sets the output signal to the high level when the clock signal CLK indicates the high level during the period in which the input signals from the charge period detection circuit 11 and the gate voltage difference detection circuit 13 indicate the high level.
  • the output signal is input to the rising edge detection circuit 20.
  • the rising detection circuit 20 outputs an ON command to the MOS drive circuit 21 when detecting the rising edge of the signal input from the AND gate 18. Further, the falling detection circuit 22 outputs an off command to the MOS drive circuit 21 when detecting the falling edge of the input signal.
  • the MOS drive circuit 21 is composed of a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 20 V as a high level drive voltage and ⁇ 5 V as a low level drive voltage to the gate of the FET 2.
  • the MOS drive circuit 21 outputs a high level drive voltage when an on command is input and maintains that state until an off command is input, and outputs a low level drive voltage when an off command is input.
  • the output signal of the gate voltage difference detection circuit 13 also goes high. Then, at the time (4) when the next clock signal CLK rises, the output signal of the AND gate 18 becomes high level, the rising detection circuit 20 detects the rising edge, and outputs an ON command to the MOS drive circuit 21. As a result, the MOS drive circuit 21 sets the gate voltage of the FET 2 to the high level, and the turn-on of the FET 2 is started.
  • the gate voltage of the IGBT 1 reaches the high level voltage at the time (5), the voltage increase stops, so that the output signal of the gate voltage difference detection circuit 13 changes to the low level again.
  • the output signal of the charge period detection circuit 11 becomes low level, and the output signal of the gate rising period detection circuit 10 also becomes low level.
  • the period during which the output signal is at a high level corresponds to the rising period.
  • the output signal of the charge period detection circuit 11 corresponds to a charge period detection signal.
  • the charging period detection signal is high active.
  • the falling detection circuit 22 detects the falling edge and outputs an off command to the MOS drive circuit 21.
  • the MOS drive circuit 21 sets the gate voltage of the FET 2 to the low level, and the turn-off of the FET 2 is started.
  • the IGBT 1 starts to turn off when the delay time given by the turn-off delay circuit 7 has elapsed (7).
  • a counter is provided on the input side or output side of the AND gate 18 to end the mirror period, and the output signal of the gate voltage difference detection circuit 13 is set to a high level. It may be determined after confirming that it has occurred over a plurality of cycles of the clock signal CLK.
  • the FET 2 when the IGBT 1 is turned on, the FET 2 is turned on after the mirror period ends after the drive voltage of the IGBT 1 reaches the mirror voltage.
  • the gate rising period detection circuit 10 detects a rising period until the drive voltage of the IGBT 1 rises to the turn-on level, and the gate voltage difference detection circuit 13 is synchronized with the clock signal CLK within the rising period. Then, the difference between the current value of the drive voltage and the previous value is obtained, and when the difference becomes larger than the threshold voltage, the output signal is set to the high level and the difference detection signal is output.
  • the charge period detection circuit 11 outputs a charge period detection signal during the capacity charging period of the IGBT 1 from the first falling edge to the second falling edge indicated by the difference detection signal within the rising period. Then, when both the difference detection signal and the charging period detection signal are output by the AND gate 18, the FET 2 is turned on in synchronization with the clock signal CLK.
  • the drive IC 31 of the second embodiment has a configuration in which the rise detection circuit 9, the gate rise period detection circuit 10, the charge period detection circuit 11, the fall detection circuit 12, and the AND gate 18 are deleted from the drive IC 6. It is. Further, the configuration other than the comparator 17 is also deleted from the gate voltage difference detection circuit 13.
  • the non-inverting input terminal of the comparator 17 is directly connected to the gate of the IGBT 1, and the output terminal of the comparator 17 is connected to the input terminal of the rising edge detection circuit 20.
  • a threshold voltage higher than the mirror voltage and lower than the high level drive voltage of the IGBT 1 is applied to the inverting input terminal of the comparator 17.
  • the IGBT 1 starts to turn on at time (1) as in the first embodiment, and the gate voltage rises.
  • the output signal of the comparator 17 changes to high level.
  • the rising edge detection circuit 20 detects the rising edge and outputs an ON command to the MOS drive circuit 21.
  • the MOS drive circuit 21 sets the gate voltage of the FET 2 to the high level, and the turn-on of the FET 2 is started.
  • the falling detection circuit 22 detects the falling edge and outputs an off command to the MOS drive circuit 21.
  • the MOS drive circuit 21 sets the gate voltage of the FET 2 to the low level, and the turn-off of the FET 2 is started.
  • the IGBT 1 starts to turn off when the delay time given by the turn-off delay circuit 7 has elapsed (4).
  • the output signal of the comparator 17 changes to a low level.
  • the comparator 17 outputs a result of comparing the drive voltage of the IGBT 1 and the threshold voltage set higher than the mirror voltage, and the rising edge detection circuit 20 outputs the output of the comparator 17. Detect the rising edge of the signal.
  • the MOS drive circuit 21 applies a turn-on level voltage to the gate of the FET 2 when the rise detection circuit 20 detects the rise, and applies a turn-off level voltage to the gate of the FET 2 when the fall detection circuit 22 detects the fall of the input signal.
  • the turn-on of the FET 2 is started when the gate voltage exceeds a threshold voltage set higher than the mirror voltage after the turn-on of the IGBT 1 is started. Therefore, the turn-on start timing of the FET 2 can be made earlier than before with a simpler configuration than the first embodiment.
  • the bipolar transistor is not limited to RC-IGBT.
  • the MOSFET is not limited to the SiC-MOSFET.
  • the collector and emitter of RC-IGBT 1 and the drain and source of SiC-MOSFET 2 are connected in common.
  • the collector of the IGBT 1 and the drain of the FET 2 are connected to, for example, a device on the upper arm side (not shown) that is similarly configured of devices connected in parallel, and the emitter and the source are connected to the ground.
  • the IGBT 1 is provided with a detection element for shunting and detecting the collector current, but only the emitter terminal 4E is shown in the drawing.
  • the emitter terminal 4E is connected to the ground via a resistor 5.
  • a reverse parasitic diode 2D is connected between the drain and source of the FET2.
  • the FET 2 is also provided with a detection element for detecting a current by shunting, but only the source terminal 6S is shown in the drawing.
  • the source terminal 6S is connected to the ground via a resistor 7.
  • the resistor 7 corresponds to a current detection element.
  • a signal for controlling the drive of the IGBT 1 is input to the drive IC 8 from a control circuit (not shown).
  • the input signal is supplied to the input terminal 9 a of the first selector 9 and is also supplied to the input terminal 9 b of the first selector 9 via the turn-off delay circuit 10.
  • the output terminal 9 c of the selector 9 is connected to the input terminal of the IGBT drive circuit 11.
  • the turn-off delay circuit 10 when the level of the input signal changes from high to low, which is the turn-off level, the turn-off delay circuit 10 outputs a signal to be output to the IGBT drive circuit 11 when a certain delay time has elapsed. Change to level.
  • the IGBT drive circuit 11 is composed of, for example, a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 15 V as a high level drive voltage and 0 V as a low level drive voltage to the gate of the IGBT 1.
  • the input signal is supplied to the input terminal 13a of the second selector 13 through the turn-on delay circuit 12, and is also supplied to the input terminal 13b of the second selector 13 through the turn-off delay circuit 14. Yes.
  • the turn-on delay circuit 12 outputs a signal output to the MOS drive circuit 15 when a certain delay time has elapsed when the level of the input signal changes from low to high, which is the turn-on level. Change to level.
  • the turn-on delay circuit 12 corresponds to a turn-on delay circuit.
  • the operation of the turn-off delay circuit 14 is the same as that of the turn-off delay circuit 10.
  • the output terminal 13 c of the selector 13 is connected to the input terminal of the MOS drive circuit 15.
  • the MOS drive circuit 15 is configured by a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 20 V as a high level drive voltage and ⁇ 5 V as a low level drive voltage to the gate of the FET 2.
  • both the IGBT drive circuit 11 and the MOS drive circuit 15 output a low level drive voltage if the input signal is low level, and output a high level drive voltage if the input signal is high level. It shall be.
  • the emitter terminal 4E of the detection element on the IGBT1 side and the source terminal 6S of the detection element on the FET2 side are each connected to the input terminal of the drive IC 8.
  • the terminal voltage of the resistor 5 detected in the former is used for detecting an abnormal current, for example, but details thereof are omitted in this embodiment.
  • the terminal voltage of the resistor 7 detected in the latter is given to the non-inverting input terminal of the comparator 16, and a threshold voltage is given to the inverting input terminal.
  • the output terminal of the comparator 16 is connected to the set terminal S of the RS flip-flop 17.
  • the input signal is applied to the negative logic reset terminal R of the RS flip-flop 17 through a turn-off delay circuit 18.
  • the operation of the turn-off delay circuit 18 is the same as that of the turn-off delay circuit 10.
  • the comparator 16 and the RS flip-flop 17 constitute an SW element determination circuit 19.
  • the output signal of the SW element determination circuit 19 controls the switching of the selectors 9 and 13.
  • the turn-off delay circuits 10, 14, and 18 correspond to first, second, and third turn-off delay circuits, respectively.
  • the selector 9 selects the input terminal 9a side, and the selector 13 selects the input terminal 13b side.
  • the selectors 9 and 13 each select the opposite side.
  • FIG. 27 and FIG. 28 show a case of general DC assist conventionally performed, and the operation principle of the present embodiment will be described.
  • the load current exceeds the current capability of the FET 2, so that the current cannot flow through the FET 2 alone. Therefore, the conventional DC assist must be performed, and the tail current starts to flow in the middle of the gate voltage of the IGBT 1 starting to drop below the mirror voltage.
  • FIG. 27 shows a case where the load current is less than or equal to the current capability of FET2 when both IGBT1 and FET2 are turned on.
  • the FET 2 is turned off first, and then the IGBT 1 is turned off, so that a tail current is also generated.
  • the control timing shown in FIG. 26 is realized corresponding to the case shown in FIG.
  • FIG. 25 corresponds to the case shown in FIG.
  • the terminal voltage of the resistor 7 detected by the comparator 16 is 0 V, which is lower than the threshold voltage.
  • the selector 9 selects the input terminal 9a side
  • the selector 13 selects the input terminal 13b side. From this state, when the level of the input signal changes from low to high at time (1), the IGBT 1 immediately starts to turn on.
  • the reset signal becomes low level and the RS flip-flop 17 is reset.
  • the output signal of the SW element determination circuit 19 becomes low level, and the selectors 9 and 13 return to the state before time (1).
  • FIG. 26 corresponds to the case shown in FIG.
  • the level of “SiC current information” shown in the figure which is the terminal voltage of the resistor 7, starts to rise.
  • the output signals of the comparator 16 and the SW element determination circuit 19 remain at a low level. Therefore, the selector 9 continues to select the input terminal 9a side, and the selector 13 continues to select the input terminal 13b side.
  • the turn-off timing on the IGBT 1 side is advanced.
  • the fall of the ON / OFF signal input to the MOS drive circuit 15 is delayed from time (4) to time (5).
  • the turn-off start timing of the IGBT 1 and the FET 2 is replaced with the case shown in FIG. 25, and the turn-off of the FET 2 is completed after the turn-off of the IGBT 1 is completed.
  • production of a tail current is suppressed.
  • the current flowing through the FET 2 is detected by the resistor 7 connected to the source terminal 6S.
  • the IGBT 1 is turned off and then the FET 2 is turned off. If the current exceeds the threshold, the FET 2 is turned off and then the IGBT 1 is turned off.
  • the IGBT drive circuit 11 and the MOS drive circuit 15 respectively apply a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gates of the corresponding elements according to the level change of the input signal.
  • the turn-on delay circuit 12 is disposed in a path for inputting an input signal to the MOS drive circuit 15 and delays the rising timing of the input signal.
  • the turn-off delay circuits 10 and 14 are respectively arranged on paths branched from paths that directly input the input signals to the drive circuits 11 and 15, and delay the falling timing of the input signals.
  • the comparator 16 compares the terminal voltage of the resistor 5 with the voltage corresponding to the current threshold value.
  • the selector 9 is disposed on the input side of the IGBT drive circuit 11 and switches between the path where the turn-off delay circuit 10 is interposed and the path where the turn-off delay circuit 10 is not interposed.
  • the selector 13 is disposed on the input side of the MOS drive circuit 15 and the turn-off delay circuit 14 is interposed. Switching between a route to be performed and a route not to be interposed.
  • the RS flip-flop 17 is set by the output signal of the comparator 16 and reset by the output signal of the turn-off delay circuit 18. The selectors 9 and 13 are switched by the output signal of the RS flip-flop 17.
  • the IGBT 1 since the former current capability is high in the IGBT 1 and the FET 2, it is basically necessary to let the IGBT 1 take off in a state where a large current flows. Therefore, the current flowing through the FET 2 is detected, and the magnitude of the detected current is evaluated using a threshold value based on the current capability of the FET 2. Then, as described above, the turn-off is performed, and when current in a range that can be borne by the current capacity of the FET 2 is flowing, the IGBT 1 is turned off first, and then the FET 2 is turned off to avoid the generation of tail current. Power loss can be reduced.
  • the non-inverting input terminal of the comparator 16 may be connected to the emitter terminal 4E to detect the collector current equivalent value of the IGBT 1.
  • the output signal of the turn-off delay circuit 10 may be used by deleting the turn-off delay circuit 18.
  • the drive voltage of the IGBT 1 or FET 2 may be changed as appropriate according to the individual design.
  • the bipolar transistor is not limited to RC-IGBT.
  • the MOSFET is not limited to the SiC-MOSFET.
  • the collector and emitter of the RC-IGBT 1 and the drain and source of the SiC-MOSFET 2 are connected in common.
  • the collector of the IGBT 1 and the drain of the FET 2 are connected to, for example, a device on the upper arm side (not shown) that is similarly configured of devices connected in parallel, and the emitter and the source are connected to the ground.
  • the IGBT 1 is provided with a detection element for shunting and detecting the collector current, but only the emitter terminal 4E is shown in the drawing.
  • the emitter terminal 4E is connected to the ground via a resistor 5. Further, a reverse parasitic diode 2D is connected between the drain and source of the FET2.
  • the emitter terminal 4E is connected to the input terminal of the driving IC 6, and the terminal voltage of the resistor 5 is used for detecting overcurrent, for example.
  • the PWM signal for driving and controlling the IGBT 1 is input to the driving IC 6 from a control circuit (not shown).
  • the drive IC 6 includes a carrier midpoint estimation unit 7, an on-time adjustment unit 8, an initial DC assist stop circuit 9, an IGBT drive circuit 10, and a MOS drive circuit 11, and the PWM signal includes circuits 7 to 10 among these. Are entered respectively.
  • the IGBT drive circuit 10 is configured by, for example, a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 15 V as a high level drive voltage and 0 V as a low level drive voltage to the gate of the IGBT 1.
  • the PWM width counter circuit 12 counts the pulse width of the PWM signal using the clock signal CLK having a shorter cycle than the carrier of the PWM signal.
  • the count value is input to the PWM width midpoint estimation circuit 13.
  • the PWM width counter circuit 12 corresponds to a timer.
  • the PWM width midpoint estimation circuit 13 inputs a value obtained by dividing the input count value into two to the carrier midpoint storage circuit (t) 14.
  • the time detection counter circuit 15 is a free-run timer that performs a counting operation based on the clock signal CLK, for example, and inputs the current time, which is the timer value, to the carrier midpoint storage circuit (t) 14. The current time is also input to the on-time adjusting unit 8.
  • the carrier midpoint storage circuit (t) 14 stores a value obtained by adding the above binary value to the current time as second data corresponding to the second period.
  • the carrier midpoint storage circuit (t) 14 transfers the stored value to the carrier midpoint storage circuit (t ⁇ 1) 16 every time the carrier cycle elapses, and the first data corresponding to the first cycle Remember as.
  • the values stored in the carrier midpoint storage circuits 14 and 16 are both input to the carrier midpoint estimation circuit (t + 1) 17.
  • the carrier midpoint estimation circuit 17 corresponds to a subtracter and an adder.
  • the first to third periods are relative names, and when the PWM period at a certain point in time is defined as “first period”, the next period becomes “second period”, and the next period further This is the “third period”.
  • the on-time adjusting unit 8 includes an on-side delay circuit 18, a pulse rise detection circuit 19, a pulse width estimation circuit 20, and a MOS pulse width determination circuit 21.
  • the on-side delay circuit 18 delays only the rising timing of the input PWM signal by a predetermined time and inputs it to the MOS pulse width determination circuit 21.
  • the pulse rise detection circuit 19 detects the rise timing of the PWM signal and inputs it to the pulse width estimation circuit 20.
  • the pulse width estimation circuit 20 calculates the pulse width of the PWM signal output to the IGBT 1 from the rising timing of the PWM signal and the intermediate time point (t + 1) given from the carrier midpoint estimation unit 7. Estimated and input to the MOS pulse width determination circuit 21.
  • the MOS pulse width determination circuit 21 determines the ON time width of the FET 2 in the third period as follows.
  • the pulse width adjusted so that the rising timing of the IGBT pulse width is delayed for a certain time and the falling timing is advanced by a certain time is turned on. Determine as time span.
  • the ON time width of the FET 2 becomes zero. Therefore, in that case, the output of the PWM signal is stopped.
  • the PWM signal determined by the MOS pulse width determination circuit 21 is input to the MOS drive circuit 11 via the AND gate 22.
  • the MOS drive circuit 11 is composed of a series circuit of two MOSFETs, and outputs, for example, 20 V as a high level drive voltage and ⁇ 5 V as a low level drive voltage to the gate of the FET 2. Note that both the IGBT drive circuit 10 and the MOS drive circuit 11 output a low level drive voltage if the input signal is low level, and output a high level drive voltage if the input signal is high level.
  • the duty of the PWM signal given to the FET 2 by the on-time adjusting unit 8 is determined as described above, so that the initial DC assist stop circuit 9 starts outputting the PWM signal when the drive IC 6 is started.
  • a low level signal is input to the AND gate 22 so as to stop the parallel driving of the FET 2, that is, DC assist, during a period corresponding to two consecutive cycles of carriers. Then, the signal is changed to a high level from the next three cycles and the signal output from the MOS pulse width determination circuit 21 is validated.
  • the turn-off start timing of the FET 2 can be made earlier than the falling timing of the signal input to the drive IC 6 by insulation communication via a coupler or the like.
  • the timing for starting the turn-off of the IGBT 1 is equivalent to that when the IGBT 1 is driven alone.
  • the carrier midpoint estimating unit 7 estimates an intermediate time point of the cycle of the carrier generating the input PWM signal. Then, the on-time adjusting unit 8 adjusts the on-time of the FET 2 by the MOS drive circuit 11 according to the estimated intermediate time point. If comprised in this way, the timing which starts the turn-off of FET2 can be determined from the intermediate
  • the carrier midpoint estimating unit 7 measures the period from the rising edge to the falling edge of the PWM signal by the PWM width counter circuit 12, and divides the timer value counted by the PWM width midpoint estimating circuit 13 into two.
  • the carrier midpoint storage circuits 14 and 16 add the value obtained by dividing the timer value by 2 to the current time, which is the timer value of the time detection counter circuit 15, for the first and second consecutive periods, respectively. Store as data.
  • the carrier midpoint estimation circuit 17 obtains a difference between the first data and the second data, and uses a result obtained by adding the second data to the difference as an estimated value at an intermediate point in the carrier cycle.
  • the MOS pulse width determination circuit 21 uses the estimated value when turning on the FET 2 in the third period following the second period. If comprised in this way, the intermediate
  • the MOS pulse width determination circuit 21 causes the rising timing delayed by the on-side delay circuit 18.
  • the result obtained by subtracting a predetermined value from the ON time estimated from the above is set as the ON time of the FET 2 in the third period, and the FET 2 is turned ON before and after the intermediate time point.
  • the initial DC assist stop circuit 9 inputs a low level signal to the AND gate 22 for a period corresponding to two consecutive cycles of the carrier when the output of the PWM signal is started when the drive IC 6 is started up, and the DC is stopped.
  • the assist is stopped, and the signal output from the MOS pulse width determination circuit 21 is validated by changing the output signal to the high level from the subsequent three cycles. If comprised in this way, it can avoid turning on FET2 in the period which cannot estimate the intermediate
  • the drive voltage of the IGBT 1 or FET 2 may be changed as appropriate according to the individual design.
  • the bipolar transistor is not limited to RC-IGBT.
  • the MOSFET is not limited to the SiC-MOSFET.
  • the PWM signal for driving and controlling the IGBT 1 is input to the drive IC 3 from a control circuit (not shown).
  • the driving IC 3 includes a first turn-on delay circuit 4, a second turn-on delay circuit 5, a first turn-off delay circuit 6, a second turn-off delay circuit 7, an assist selection circuit 8, and drivers 9 and 10.
  • the PWM signal is input to the first turn-on delay circuit 4.
  • the output terminal of the first turn-on delay circuit 4 is connected to the input terminals of the second turn-on delay circuit 5 and the first turn-off delay circuit 6.
  • the output terminal of the second turn-on delay circuit 5 is connected to the input terminal of the second turn-off delay circuit 7.
  • the output terminals of the first turn-off delay circuit 6 and the second turn-off delay circuit 7 are connected to the input terminals of the driver 9 and the driver 10, respectively.
  • the output terminals of driver 9 and driver 10 are connected to the gates of IGBT1 and FET2, respectively.
  • the assist selection circuit 8 is a 1-bit register in which binary levels of high and low are written and set from the outside.
  • the output terminals of the assist selection circuit 8 are connected to the control input terminals of the first turn-off delay circuit 6 and the second turn-off delay circuit 7, respectively.
  • the turn-on delay circuits 4 and 5 act only on the rising edge of the input signal and give a delay time.
  • the delay times given by the delay circuits 4 and 5 are T SFT and T DLY ( ⁇ T SFT ), respectively. Accordingly, the delay time given when turning on the IGBT 1 is T SFT , and the delay time given when turning on the FET 2 is (T SFT + T DLY ).
  • T SFT and T DLY correspond to first and second delay times, respectively.
  • the turn-off delay circuits 6 and 7 act on only the falling edge of the input signal to give a delay time.
  • the delay time changes according to the setting for the assist selection circuit 8.
  • the delay circuit 6 sets the delay time to T SFT if the setting is at a high level, and sets the delay time to (T SFT ⁇ T DLY ) if the setting is at a low level.
  • the delay time (T SFT -T DLY ) corresponds to the difference time.
  • the delay circuit 7 sets the delay time to (T SFT -T DLY ) if the setting is at a high level, and sets the delay time to T SFT if the setting is at a low level.
  • DC assist the drive mode when the setting for the assist selection circuit 8 is at a high level
  • DC + Eoff assist the drive mode when the setting is at a low level
  • DC assist corresponds to the first drive method
  • DC + Eoff assist corresponds to the second drive method.
  • the delay circuits 4 and 6 and the driver 9 constitute an IGBT drive circuit 11, and the delay circuits 4, 5 and 7 and the driver 10 constitute a MOS drive circuit 12.
  • the IGBT drive circuit 11 corresponds to a bipolar drive circuit.
  • the delay time from the rising edge timing of the input signal IN until the IGBT 1 starts to turn on is T SFT
  • the delay time until the FET 2 starts to turn on is (T SFT + T DLY )
  • the delay time until the FET 2 starts to turn off is (T SFT -T DLY )
  • the delay time until the IGBT 1 starts to turn off is T SFT .
  • the IGBT 1 is turned on after the time T SFT has elapsed from the rising edge timing of the input signal IN, and is turned off after the time T SFT has elapsed from the falling edge timing of the input signal IN.
  • the FET 2 is turned on and turned off during the period when the IGBT 1 is on. Therefore, the period during which the IGBT 1 is turned on is the same as the high level pulse width of the input signal IN.
  • the relationship between the pulse width of the input signal IN in this case and the output pulse width corresponding to the period during which the IGBT 1 is turned on is as shown in FIG.
  • the delay time until the IGBT 1 and FET 2 each start to turn on is the same as in the case of “DC assist”.
  • the delay time until the IGBT 1 and the FET 2 start to turn off is opposite to that in the case of “DC assist”. That is, the IGBT 1 is turned off first, and then the FET 2 is turned off. Even in this case, the time from when the IGBT 1 is turned on to when the FET 2 is turned off is the same as the high level pulse width of the input signal IN.
  • the relationship between the pulse width of the input signal IN in this case and the output pulse width corresponding to the period from when the IGBT 1 is turned on to when the FET 2 is turned off is as shown in FIG.
  • the IGBT drive circuit 11 when the input PWM signal becomes the turn-on level, applies the turn-on level voltage to the gate of the IGBT 1 after the elapse of the time TSFT .
  • the PWM signal becomes the turn-off level
  • "DC Assist” when selected in the assist selection circuit 8 imparts a turn-off level voltage to the gate after a time T SFT, "DC + Eoff Assist” is When selected, when the difference time (T SFT -T DLY ) elapses, a turn-off level voltage is applied to the gate.
  • the MOS drive circuit 12 applies a turn-on level voltage to the gate of the FET 2 after the time T SFT has elapsed and after the time T DLY set to be shorter than the time T SFT has elapsed.
  • the “DC assist” is selected when the PWM signal reaches the turn-off level, a turn-off level voltage is applied to the gate when the difference time (T SFT ⁇ T DLY ) elapses, and “DC + Eoff assist”. Is selected, a turn-off level voltage is applied to the gate after the time T SFT has elapsed.
  • the ON period of the IGBT 1 becomes equal to the period during which the PWM signal indicates the ON level.
  • the FET 2 is turned on in a shorter period within the on period of the IGBT 1. Thereby, on-resistance can be made lower than the case where IGBT1 turns on independently.
  • the period from when the IGBT 1 is turned on until the FET 2 is turned off is equal to the period during which the input signal indicates the on level. Further, since the FET 2 is turned off after the IGBT 1 is turned off, the switching loss at the time of turn-off can be reduced. If the IGBT1 and FET2 connected in parallel are regarded as an integrated element, the ON period of the element becomes equal to the period in which the input PWM signal indicates the ON level in any driving method. It can be maintained without degrading controllability.
  • the drive IC 21 of the second embodiment shown in FIG. 38 has a configuration in which a pulse width determination circuit 22 is added to the drive IC 3.
  • the turn-off delay circuits 6 and 7 are replaced with turn-off delay circuits 23 and 24, respectively.
  • a PWM signal is input to the input terminal of the pulse width determination circuit 22.
  • the output terminal of the pulse width determination circuit 22 is connected to the input terminals of the turn-off delay circuits 23 and 24.
  • an IGBT drive circuit 25 and a MOS drive circuit 26 are configured.
  • the pulse width determination circuit 22 includes a counter (not shown), and measures the high level pulse width TPW of the PWM signal input by the counter. Then, the measured pulse width T PW is compared with a threshold value (T SFT + T DLY ), and binary signals H and L are output as follows according to the magnitude relationship between the two. T PW ⁇ T SFT + T DLY ⁇ H (1) T PW ⁇ T SFT + T DLY ⁇ L (2)
  • the turn-off delay circuits 23 and 24 have a delay time set at the time of turn-off if the level of the signal input from the pulse width determination circuit 22 is H. The delay time corresponding to “DC assist” is set.
  • the total ON period has the same pulse width T PW in both “DC assist” and “DC + Eoff assist”.
  • the IGBT 1 and the FET 2 can be driven.
  • the on period of the total by running the "DC + Eoff Assist” can not be maintained the pulse width T PW.
  • the FET 2 cannot be turned on by “DC assist”, the ON period of the IGBT 1 alone is equal to the pulse width TPW .
  • the pulse width determination circuit 22 determines whether or not the pulse width T PW of the PWM signal is less than a predetermined threshold (T SFT + T DLY ). Then, IGBT driving circuit 25 and the MOS drive circuit 26, be "DC + Eoff Assist" is selected in the assist selection circuit 8, the pulse width T PW selects the "DC Assist" is less than the threshold.
  • the drive IC 31 of the third embodiment shown in FIG. 40 is obtained by replacing the assist selection circuit 8 in the drive IC 3 of the first embodiment with an assist selection circuit 32.
  • the assist selection circuit 32 can dynamically switch the setting of H: “DC assist” and L: “DC + Eoff assist” in accordance with a selection signal input from the outside.
  • the assist selection circuit 32 is configured by, for example, a D flip-flop that latches a selection signal input to the input terminal D at the edge of the system clock.
  • the drive IC 41 of the fourth embodiment shown in FIG. 41 uses the assist selection circuit 32 as in the third embodiment.
  • a current detection resistor 42 is inserted on the emitter side of the IGBT 1 and the source side of the FET 2.
  • the emitter and source are connected to the non-inverting input terminal of the comparator 43 in the drive IC 41.
  • a threshold voltage 44 is applied to the inverting input terminal of the comparator 43.
  • the output terminal of the comparator 43 is connected to the input terminal of the assist selection circuit 32 instead of the selection signal of the third embodiment.
  • the assist selection circuit 32 selects L: “DC + Eoff assist”.
  • the assist selection circuit 32 selects H: “DC assist”.
  • control may be performed using a shorter time.
  • the threshold value of the pulse width determination circuit 22 may be set to a time longer than (T SFT + T DLY ).
  • the third and fourth embodiments may be applied to the configuration of the first embodiment.

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Abstract

本開示のトランジスタ駆動回路によれば、バイポーラ型トランジスタ(1)又はMOSFET(2)の温度を温度検出素子(15)により検出し、その温度が閾値以下であればMOSFET(2)とバイポーラ型トランジスタ(1)との双方をオンさせ、前記温度が閾値を超えるとバイポーラ型トランジスタ(1)のみをオンさせる。

Description

トランジスタ駆動回路及びモータ駆動制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2016年8月17日に出願された日本出願番号2016-160111~160115号,及び2017年7月19日に出願された日本出願番号2017-140057に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、バイポーラ型トランジスタと、このバイポーラ型トランジスタよりも素子サイズが小さいMOSFETとを並列に接続したものを駆動対象とする駆動回路,及びその駆動回路によりモータを駆動するモータ駆動制御装置に関する。
 バイポーラ型トランジスタの一種であるRC-IGBT(Reverse Conducting-Insulated Gate Bipolar Transistor)は高耐圧のパワー素子であるが、オン抵抗が高いという問題がある。そこで従来より、例えばSiC等のワイドギャップ半導体を用いた低損失のMOSFETをRC-IGBTに対して並列に接続し、これらを同時にオンすることで損失の低減を図ることが行われている。尚、以下では、IGBT及びFETを同時にオンする動作を「DCアシスト」と称する場合がある。
特開平4-354156号公報
  (第1の課題)
 上記の構成を採用する場合、一般に、並列に接続されるMOSFETは、RC-IGBTよりも小さいチップサイズの素子が使用される。そのため、負荷への通電量が多くなるとFETが過熱状態となり、損失の低減に寄与できなくなるおそれがある。
  (第2の課題)
 このように並列駆動を行う際に、MOSFETについてはオフ状態を確実に維持するため、図42に示すように、オフ時に付与するローレベル電圧を負電位に設定する場合がある。すると、オン時に付与するハイレベル電圧との電位差が大きくなるため、駆動損失が増大することになる。
  (第3の課題)
 上記の構成について一般的に行われている駆動制御では、図43に示すように、先にRC-IGBTのターンオンを開始させ、その後にMOSFETのターンオンを開始させる。この場合、RC-IGBTのターンオンを指示する信号の入力があると、MOSFET側については、例えばタイマやCR時定数により一定時間の経過待ちをしてからターンオンを開始させる。
 上記の一定時間については、RC-IGBTのスイッチング特性や温度特性のばらつき等を考慮したマージンを含めて設定される。このため、MOSFETのターンオンを開始させるタイミングがより遅くなる傾向にあり、RC-IGBTとの並列駆動により損失を低減する効果が十分に得られないという問題があった。
  (第4の課題)
 上記のようなDCアシストにおいては、図44に示すように、IGBTを先にターンオンさせ、FETを先にターンオフさせる制御パターンが一般的である。しかしながら、FETを先にターンオフさせると、その後に行われるIGBTのターンオフ時に、図中にハッチングで示すように所謂テール電流が流れる場合がある。すると、テール電流の発生に伴い電力損失も発生する。尚、図中に示す「Si」はIGBTを、「SiC」はSiC-MOSFETの使用を想定したFETを意味する。
  (第5,第6の課題)
 上記の構成について一般的に行われているPWM(Pulse Width Modulation)制御では、図45の下段に示すように、先にMOSFETのターンオフを開始させ、その後にRC-IGBTのターンオフを開始させている。そのため、図45の上段に示すRC-IGBTを単独で駆動する場合に比較してターンオフが完了するまでの時間が長くなり、制御性が悪化する。
 例えば、上記の並列接続素子を直列に接続した上下アームによりブリッジ回路を構成する場合について、RC-IGBT単体で駆動する場合と同じ入力信号で動作させることを想定すると、上下アームが同時にオンして短絡電流が流れるおそれがある。そこで、短絡電流が流れることを防止するため、上下アームを同時にオフさせるデッドタイムをより長く設定すると、損失の増加が懸念される。
  (第1の目的)
 本開示は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列駆動する際に、トランジスタの発熱状態を考慮して損失の低減を図ることができるトランジスタ駆動回路,及びその駆動回路によりモータを駆動するモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
  (第2の目的)
 本開示は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列駆動する際に、駆動損失を低減できるトランジスタ駆動回路を提供することを目的とする。
  (第3の目的)
 本開示は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列駆動する際に、MOSFET側のターンオンを開始させるタイミングをより高い精度で設定できるトランジスタ駆動回路を提供することを目的とする。
  (第4の目的)
 本開示は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列駆動する際に、テール電流の発生に伴う損失を抑制できるトランジスタ駆動回路を提供することを目的とする。
  (第5,第6の目的)
 本開示は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとをPWM制御して並列駆動する際に、制御性を向上させることができるトランジスタ駆動回路を提供することを目的とする。
  (第1の開示)
 本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を温度検出素子により検出し、その温度が閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、前記温度が閾値を超えるとバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。このように構成すれば、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度が上昇して閾値を超えた際には、並列駆動を行わずバイポーラ型トランジスタのみをオンさせるので、MOSFETが過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
 また、本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を電流検出素子により検出し、その電流が閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、前記電流が閾値を超えるとバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。このように構成すれば、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流が閾値を超えることでMOSFETの温度が上昇していると推察される際には、並列駆動を行わずバイポーラ型トランジスタのみをオンさせるので、MOSFETが過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
 また、本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を電流検出素子により検出し、(1)その電流が一方の極性における第1閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせる。また、(2)前記電流が他方の極性において、第1閾値相当値よりも高く設定される第2閾値以下であればバイポーラ型トランジスタ及びMOSFETを同時にオンさせ、(3)前記電流が第2閾値を超えるとバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。また、電流が一方の極性の場合に第1閾値を超えればバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。
 すなわち、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流量が上記(1)~(3)のように異なるケースに対応して、(1)並列駆動,(2)電流が一方の極性を示す場合のみ並列駆動,(3)バイポーラ型トランジスタの単独駆動,というように段階的に切り替える。これにより、MOSFETが過熱状態に至ることを回避できる。
 また、本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度及び当該トランジスタを介して流れる電流を、それぞれ温度検出素子,電流検出素子により検出する。そして、前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、前記2次元座標値が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。
 このように構成すれば、MOSFETの発熱状態を、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度及び電流の2つのパラメータにより評価し、これらにより決まる2次元座標値が閾値を超えた際には、並列駆動を行わずバイポーラ型トランジスタのみをオンさせるので、MOSFETが過熱状態に至ることを確実に回避して損失を低減できる。
 また、本開示の一態様によれば、上記開示態様と同様にして、MOSFETの発熱状態を、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度及び電流の2つのパラメータにより評価する。そして、これらにより決まる2次元座標値が閾値を超えた際には、並列駆動するMOSFETのゲートに与える駆動電圧を低下させてオンさせる。このように構成すれば、MOSFETの温度の上昇レベルに応じて当該FETのゲート駆動電圧を低下させ、発熱を抑制できる。
 また、本開示の一態様によれば、モータ駆動回路は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列に接続したものを1つのアームとして構成される。そして、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を温度検出素子により検出し、モータに流れる電流を電流検出素子により検出すると、制御回路は、前記温度の高低及び前記電流の大小に応じて、バイポーラ型トランジスタ及びMOSFETの駆動状態を決定すると、バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETを駆動対象とするトランジスタ駆動回路に駆動制御信号を出力する。このように構成すれば、制御回路がバイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度とモータに流れる電流とに基づき前記2つの素子の駆動状態を決定することで、MOSFETが過熱状態に至ることを回避できる。
  (第2の開示)
 本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列に接続したものを駆動対象とする際に、MOSFETをターンオン及びターンオフさせるため、そのゲートに与える電圧を正極性のハイレベルと負極性のローレベルとに変化させる間に、前記電圧として前記双方のレベルの中間にある中間レベルを付与する期間を設ける。
 このように構成すれば、基本的には負極性のローレベル電圧をゲートに付与することでMOSFETのオフ状態を確実に維持する。そして、MOSFETをターンオンさせる際には、ゲートに付与する電圧を、中間レベルを維持する期間を経てから正極性のハイレベルに変化させる。また、MOSFETをターンオフさせる際にも、正極性のハイレベルから中間レベルを維持する期間を経て負極性のローレベルに変化させる。これにより、中間レベルとハイレベルとの電位差が相対的に小さくなる分だけ駆動損失を低減できる。
 また、本開示の一態様によれば、入力信号の立上りエッジ,立下りエッジを、それぞれ立上りエッジ検出回路,立下りエッジ検出回路によりエッジ検出する。立上りタイマ,立下りタイマは、それぞれ前記立上りエッジ,立下りエッジが検出された時点から一定時間を計時する。IGBT駆動制御部は、立上りエッジが検出された時点からIGBT駆動回路によりバイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧を付与させ、立下りエッジが検出された時点から立下りタイマにより計時される一定時間が経過すると、ターンオフレベル電圧を付与させる。
 MOS駆動回路を構成するローレベル付与回路,中間レベル付与回路,ハイレベル付与回路は、それぞれ第1,第2,第3MOS駆動制御部により制御される。そして、第1MOS駆動制御部は、IGBT駆動回路がターンオフレベル電圧を付与している期間に、MOSFETのゲートにローレベル電圧を付与させる。第2MOS駆動制御部は、立上りエッジが検出された時点から立上りタイマにより計時される一定時間が経過するまでの第1期間と、立下りエッジが検出された時点から立下りタイマにより計時される一定時間が経過するまでの第2期間とに中間レベル電圧を付与させる。第3MOS駆動制御部は、第1期間と第2期間との間にハイレベル電圧を付与させる。
 このように構成すれば、MOS駆動回路がMOSFETのゲートに中間レベル電圧を付与する第1期間,第2期間を、それぞれバイポーラ型トランジスタがターンオンを開始した期間内と、ターンオフを開始した期間内とに設定できる。したがって、たとえ中間レベル電圧を付与したことでMOSFETがオンする可能性が有るとしても、全く問題が無くなる。
  (第3の開示)
 本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタをターンオンさせる際に、当該トランジスタの駆動電圧がミラー電圧に達した後、ミラー期間が終了した以降にMOSFETのターンオンを開始させる。すなわち、バイポーラ型トランジスタをターンオンさせる際には、駆動電圧がローレベルからハイレベルに上昇する過程でミラー電圧レベルを示す期間が発生し、駆動電圧はその後にハイレベルに向けて再上昇する。その再上昇を開始する時点は、バイポーラ型トランジスタのターンオンが完了する直前となる。したがって、前記時点の以降にMOSFETのターンオンを開始させるようにすれば、MOSFETのターンオンを従来よりも確実に早めることができ、損失の低減効果を向上させることができる。
 また、本開示の一態様によれば、ゲート立上り期間検出回路は、バイポーラ型トランジスタの駆動電圧がターンオンレベルに立上るまでの立上り期間を検出する。ゲート電圧差分検出回路は、前記立上り期間内において、バイポーラ型トランジスタの駆動電圧の変化時間よりも短い周期のクロック信号に同期して動作し、前記駆動電圧の現在値とその一周期前の値との差分を求め、前記差分が閾値電圧よりも大きくなると差分検出信号を出力する。チャージ期間検出回路は、前記立上り期間内において、差分検出信号の1回目の出力が停止した時点から、2回目の出力が停止する時点までのバイポーラ型トランジスタの容量充電期間に充電期間検出信号を出力する。
 ANDゲートは、差分検出信号,充電期間検出信号及びクロック信号の論理積をとり、MOS駆動回路は、立上り検出回路がANDゲートの出力信号の立上りを検出するとMOSFETのゲートにターンオンレベル電圧を付与し、立下り検出回路が入力信号の立下りを検出するとターンオフレベル電圧を付与する。この場合、ゲート立上り期間検出回路は、立上り検出回路が入力信号の立上りを検出した時点から、立下り検出回路が充電期間検出信号の立下りを検出する時点までを、立上り期間として検出する。
 バイポーラ型トランジスタのターンオンが開始され、その駆動電圧がミラー電圧に達すると、駆動電圧は所定期間だけ一定レベルを維持した後、再度上昇を開始する。つまり、チャージ期間検出回路が充電期間検出信号を出力している間に差分検出信号が出力されたタイミングは、前記駆動電圧がミラー電圧から再度上昇を開始したタイミングとなる。よって、このように構成すれば、ミラー電圧の期間が終了した時点から、MOSFETのターンオンを確実に開始させることができる。
  (第4の開示)
 本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETを介して流れる電流を電流検出素子により検出する。そして、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとをターンオフさせる際に、前記電流が閾値以下であればバイポーラ型トランジスタをターンオフさせた後にMOSFETをターンオフさせ、前記電流が閾値を超えるとMOSFETをターンオフさせた後にバイポーラ型トランジスタをターンオフさせる。
 一般に、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとでは、前者の電流能力が高いことから、大きな電流が流れている状態でのターンオフは、基本的にバイポーラ型トランジスタに担わせる必要がある。そこで、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETを介して流れる電流を検出し、検出される電流の大きさを、当該FETの電流能力を基準とする閾値を以って評価する。
 前記電流が閾値を超えている場合は、MOSFETの電流能力を超えている状態にあるので、従前通りに先にMOSFETをターンオフさせ、その後にバイポーラ型トランジスタをターンオフさせる。一方、前記電流が閾値以下であればMOSFETの電流能力で負担できる範囲にあることになる。したがって、先にバイポーラ型トランジスタをターンオフさせ、その後にMOSFETをターンオフさせることで、テール電流の発生を回避して電力損失を低減できる。
 また、本開示の一態様によれば、バイポーラ駆動回路,MOS駆動回路は、入力信号のレベル変化に応じて、それぞれ対応する素子のゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与する。ターンオンディレイ回路は、入力信号を前記MOS駆動回路に入力する経路に配置され、入力信号の立上りタイミングを遅延させる。第1遅延回路は、入力信号をバイポーラ及びMOS駆動回路に直接入力する経路から分岐した経路に配置され、入力信号の立下りタイミングを遅延させる。また、第2ターンオフディレイ回路は、ターンオンディレイ回路を介した入力信号をバイポーラ及びMOS駆動回路に直接入力する経路から分岐した経路に配置され、入力信号の立下りタイミングを遅延させる。
 コンパレータは、電流検出素子の端子電圧と、前記閾値に相当する電圧とを比較する。第1セレクタは、バイポーラ駆動回路の入力側に配置され、第1ターンオフディレイ回路が介在する経路と介在しない経路とを切替え、第2セレクタは、MOS駆動回路の入力側に配置され、第2ターンオフディレイ回路が介在する経路と介在しない経路とを切替える。RSフリップフロップは、コンパレータの出力信号によりセットされ、第3ターンオフディレイ回路の出力信号によりリセットされる。そして、第1及び第2セレクタの切替えをRSフリップフロップの出力信号によって行う。
 このように構成すれば、検出した電流が閾値以下であれば第2セレクタが第2遅延回路を経由する経路を選択することで、バイポーラ型トランジスタをターンオフさせた後にMOSFETをターンオフさせる。そして、前記電流が閾値を超えれば第1セレクタが第1遅延回路を経由する経路を選択することで、MOSFETをターンオフさせた後にバイポーラ型トランジスタをターンオフさせる。
  (第5の開示)
 本開示の一態様によれば、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとをPWM制御で並列駆動する際に、キャリア中点推定部は、入力されるPWM信号を生成しているキャリアの周期の中間時点を推定する。そして、オン時間調整部は、推定された中間時点に応じてMOS駆動回路によるMOSFETのオン時間を調整する。このように構成すれば、推定されたキャリア周期の中間時点を起点として、MOSFETのターンオフを開始させるタイミングを決定できる。したがって、実際に入力されるPWM信号に基づくよりも前記タイミングを前倒しにできるので、ターンオフが完了するまでの時間をバイポーラ型トランジスタを単独で駆動する場合と同等に維持して制御性を向上させることができる。
 また、本開示の一態様によれば、キャリア中点推定部は、タイマによりPWM信号の立上りから立下りまでの期間を計時し、PWM幅中点推定回路が計時されたタイマ値を2分する。記憶回路は、連続する第1及び第2周期について、時刻検出カウンタ回路が示す現在時刻にタイマ値を2分した値を加算すると、それぞれ第1及び第2データとして記憶する。そして、キャリア中点推定回路は、第1データと第2データとの差分を求め、その差分に第2データを加えた結果をキャリア周期の中間時点の推定値とする。
 オン時間調整部は、第2周期に続く第3周期において、第3周期のPWM信号の立上りと前記推定値とからバイポーラ型トランジスタのオン時間幅を推定できるので、これらをMOSFETをターンオンさせる際に使用する。このように構成すれば、キャリア周期の中間時点を適切に推定して、ターンオフが完了するまでの時間がバイポーラ型トランジスタを単独で駆動する場合と同等になるように、MOSFETのターンオフを開始させるタイミングを早めることができる。
 また、本開示の一態様によれば、オン時間調整部は、オン側遅延回路によりPWM信号の立上りタイミングを遅延させ、パルス幅推定回路がPWM信号の立上りタイミングとキャリア中点推定回路より入力される中間時点の推定値とに基づいてバイポーラ型トランジスタに出力されるPWM信号のパルス幅を推定する。そして、パルス幅決定回路は、オン側遅延回路により遅延させた立上りタイミングから推定したパルス幅より所定値を減じた結果を前記第3周期におけるMOSFETのオン時間に設定し、前記中間時点の前後に亘ってMOSFETをオンさせる。このように構成すれば、ターンオフが完了するまでの時間がバイポーラ型トランジスタを単独で駆動する場合と同等になるように、MOSFETのターンオフを開始させるタイミングを早めることができる。
  (第6の開示)
 本開示の一態様によれば、バイポーラ駆動回路は、入力信号がターンオンレベルになると、第1遅延時間の経過後にバイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧を付与する。そして、入力信号がターンオフレベルになると、選択回路において第1駆動方式が選択されている際には、第1遅延時間の経過後に前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与し、第2駆動方式が選択されている際には、第1遅延時間より、当該第1遅延時間よりも短く設定されている第2遅延時間を減じた差分時間以下の時間が経過すると前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与する。
 MOS駆動回路は、入力信号がターンオンレベルになると、第1遅延時間が経過した後、第2遅延時間の経過後にMOSFETのゲートにターンオンレベル電圧を付与する。そして、入力信号がターンオフレベルになると、前記第1駆動方式が選択されている際には、前記差分時間以下の時間が経過すると前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与し、第2駆動方式が選択されている際には、第1遅延時間の経過後に前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与する。
 このように構成すれば、第1駆動方式が選択されている際には、バイポーラ型トランジスタのオン期間が、入力信号がオンレベルを示す期間に等しくなる。そして、MOSFETは、バイポーラ型トランジスタのオン期間内において、より短い期間でオンする。これにより、バイポーラ型トランジスタが単独でオンする場合よりもオン抵抗を低くすることができる。
 一方、第2駆動方式が選択されている際には、バイポーラ型トランジスタがターンオンしてからMOSFETがターンオフするまでの期間が、入力信号がオンレベルを示す期間以下になる。また、バイポーラ型トランジスタがターンオフした後にMOSFETがターンオフするので、ターンオフ時のスイッチング損失も低減できる。そして、並列接続されているバイポーラ型トランジスタとMOSFETとを一体の素子に見做すと、何れの駆動方式においても当該素子のオン期間が、入力信号がオンレベルを示す期間以下になるので、制御性を低下させることなく維持できる。
 また、本開示の一態様によれば、判定回路は、入力信号のパルス幅が所定の閾値未満か否かを判定する。そして、バイポーラ駆動回路及びMOS駆動回路は、選択回路において第2駆動方式に選択されていても、前記パルス幅が閾値未満であれば第1駆動方式を選択する。このように構成すれば、入力信号のパルス幅が短いため第2駆動方式での対応が困難となる際に、代替的に第1駆動方式を適用して制御性を維持できる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1の開示に対応する第1実施形態において、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図2は、駆動ICの動作タイミングチャートであり、 図3は、電流及び温度の変化を示す波形図であり、 図4は、第2実施形態であり、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図5は、駆動ICの動作タイミングチャートであり、 図6は、電流及び温度の変化を示す波形図であり、 図7は、第3実施形態であり、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図8は、電流及び温度の変化を示す波形図であり、 図9は、第4実施形態であり、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図10は、DCアシストON/OFF判断回路が使用する判断マップの一例を示す図であり、 図11は、駆動ICの動作タイミングチャートであり、 図12は、第5実施形態であり、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図13は、MOS駆動電圧判断回路が使用する判断マップの一例を示す図であり、 図14は、駆動ICの動作タイミングチャートであり、 図15は、第6実施形態であり、マイコン,駆動IC及びインバータの構成を示す機能ブロック図である。 図16は、第2の開示に対応する一実施形態において、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり 図17は、駆動ICの動作を示すタイミングチャートである。 図18は、第3の開示に対応する第1実施形態において、トランジスタ駆動回路の構成を示す図であり、 図19は、動作タイミングチャートであり、 図20は、第2実施形態において、トランジスタ駆動回路の構成を示す図であり、 図21は、動作タイミングチャートである。 図22は、第4の開示に対応する一実施形態において、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図23は、ターンオンディレイ回路の動作を示すタイミングチャートであり、 図24は、ターンオフディレイ回路の動作を示すタイミングチャートであり、 図25は、負荷電流が小さい場合の動作を示すタイミングチャートであり、 図26は、負荷電流が大きい場合の動作を示すタイミングチャートである。 図27は、従来の負荷電流が小さい場合の動作を示すタイミングチャートであり、 図28は、従来の負荷電流が大きい場合の動作を示すタイミングチャートである。 図29は、第5の開示に対応する一実施形態において、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図30は、PWMキャリア周期の中間時点を推定する方法を説明するタイミングチャートであり、 図31は、FETのオン時間を決定する方法を説明するタイミングチャートであり、 図32は、駆動ICの動作タイミングチャートである。 図33は、第6の開示に対応する第1実施形態において、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図34は、「DCアシスト」による駆動状態を示すタイミングチャートであり、 図35は、「DC+Eoffアシスト」による駆動状態を示すタイミングチャートであり、 図36は、「DCアシスト」における入力パルス幅と出力パルス幅との関係を示す図であり、 図37は、「DC+Eoffアシスト」における入力パルス幅と出力パルス幅との関係を示す図であり、 図38は、第2実施形態であり、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図39は、PWM信号(IN)のパルス幅が異なる場合の、「DCアシスト」,「DC+Eoffアシスト」における出力パルス幅の変化を示す図であり、 図40は、第3実施形態であり、駆動ICの構成を示す機能ブロック図であり、 図41は、第4実施形態であり、駆動ICの構成を示す機能ブロック図である。 図42は、第2の開示に対応する従来の一般的な並列駆動方式を説明するタイミングチャートであり、 図43は、第3の開示に対応する従来技術を示す動作タイミングチャートであり、 図44は、第4の開示に対応する、従来の一般的な並列駆動方式を説明するタイミングチャートであり、 図45は、第5の開示に対応する従来のIGBT単独での駆動を示すタイミングチャート,及び従来の並列駆動方式を示すタイミングチャートである。
  <第1の開示>
  (第1実施形態)
 図1に示すように、RC-IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC-MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースはグランドに接続されている。
 IGBT1には、コレクタ電流を分流して検出するための検出素子が設けられているが、図中では、そのエミッタ端子4Eのみを示している。エミッタ端子4Eは抵抗5を介してグランドに接続されている。また、FET2のドレイン,ソース間には、逆方向の寄生ダイオード2Dが接続されている。
 駆動IC6には、図示しない制御回路からIGBT1を駆動制御する信号が入力される。その入力信号は、ターンオフディレイ回路7を介してIGBT駆動回路8に入力されている。ターンオフディレイ回路7は、入力信号のレベルがハイからターンオフレベルであるローに変化した際に、一定の遅延時間が経過した時点でIGBT駆動回路8に出力する信号をローレベルに変化させる。
 IGBT駆動回路8は、例えば2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として15V,ローレベル駆動電圧として0VをIGBT1のゲートに出力する。尚、説明の都合上、IGBT駆動回路8は、入力信号がローレベルであればローレベル駆動電圧を出力し、入力信号がハイレベルであればハイレベル駆動電圧を出力するものとする。
 また、前記駆動制御信号は、立下り検出回路9に入力されている。立下り検出回路9の出力信号は、MOS駆動回路10のオフ指令として入力される。MOS駆動回路10も同様に2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として20V,ローレベル駆動電圧として-5VをFET2のゲートに出力する。
 IGBTゲート立上り判定回路11の入力端子は、IGBT1のゲートに接続されている。立上り判定回路11は、コンパレータ12及びワンショットパルス生成回路13で構成されている。コンパレータ12は、IGBT1のゲート電圧が閾値電圧を超えるとワンショットパルス生成回路13にトリガ信号を出力する。ワンショットパルス生成回路13は、前記トリガ信号が入力されるとワンショットパルス信号をDCアシストON/OFF判断回路14に出力する。
 駆動IC6には、FET2と同様にSiCで構成される感温ダイオード15が接続されており、この感温ダイオード15はFET2の近傍の温度を検出する。温度検出部16は、感温ダイオード15の順方向電圧を検出し、その電圧に応じて、レベルがリニアに変化する温度検出電圧をピークホールド回路17に出力する。ピークホールド回路17は、温度検出部16が出力する検出電圧のピーク値を保持し、コンパレータ18の非反転入力端子に入力する。コンパレータ18の反転入力端子には温度閾値が与えられており、コンパレータ18の出力信号は、ON/OFF判断回路14に入力されている。
 ON/OFF判断回路14は、MOS駆動回路10にオン指令信号を与える共に、ピークホールド回路17にリセット指令をワンショットパルスで出力する。MOS駆動回路10は、ON/OFF判断回路14よりオン指令信号が与えられるとFET2のゲートをハイレベルにして、立上り検出回路9よりオフ指令信号が与えられるまでその状態を維持する。そして、上記オフ指令信号が与えられるとFET2のゲートをローレベルにする。
 次に、本実施形態の作用について説明する。図2に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化すると、IGBT1のゲート電圧が上昇を開始する。前記ゲート電圧が時点(2)で閾値電圧を超えると、立上り判定回路11はワンショットパルスを出力する。時点(2)の直前までピークホールド回路17が保持しているレベルが、コンパレータ18の温度閾値を下回っていると、ON/OFF判断回路14は、MOS駆動回路10にオン指令を出力する。これにより、FET2のゲート電圧が上昇を開始し、FET2がIGBT1と同時にONになり「DCアシスト」が実行される。
 時点(2)でピークホールド回路17の保持レベルがリセットされた後、FET2がターンオンすることで感温ダイオード15が検出する温度が上昇する。そして、時点(3)で閾値温度を超えると、コンパレータ18の出力信号がハイレベルに変化する。その後、時点(4)で入力信号がローレベルになると、その立下りでMOS駆動回路10にオフ指令が入力されてFET2がターンオフを開始する。そして、このとき感温ダイオード15により検出されていた温度に対応する電圧レベルがピークホールド回路17により保持される。また、IGBT1のターンオフは、時点(4)からターンオフディレイ回路7により付与される遅延時間の経過後に開始される。
 時点(5)では、次周期のIGBT1のオン動作が開始され、IGBT1のゲート電圧が上昇する。前記ゲート電圧が時点(6)で閾値電圧を超えるが、その直前までピークホールド回路17が保持しているレベルは、コンパレータ18の温度閾値を超えている。この場合、立上り判定回路11がワンショットパルスを出力しても、ON/OFF判断回路14はオン指令を出力しない。したがって、FET2のゲート電圧は0Vのままであり「DCアシスト」は実行されない。
 ここで、例えばIGBT1及びFET2の並列素子が1つのアームを構成するインバータ回路により、モータをPWM制御して駆動することを想定する。図3に示すように、モータに正弦波状の電流が通電される場合、PWM周期毎にDCアシストが実行されると、PWMデューティが高い値を示す期間にFET2の温度が上昇し、破線で示すように限界値を超えるおそれがある。
 これに対して、本実施形態のように駆動IC6が動作することで、FET2の温度が実力値としての限界に近付いた際にDCアシストは実行されなくなるので、FET2の温度上昇を抑制できる。
 以上のように本実施形態によれば、FET2の温度をダイオード15により検出し、その温度が閾値以下であればFET2とIGBT1との双方をオンさせてDCアシストを行い、前記温度が閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。具体的には、IGBT駆動回路8は、ターンオフディレイ回路8を介して入力される信号のレベル変化に応じて、IGBT1のゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与する。MOS駆動回路10は、FET2のゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与する。
 ダイオード15が検出した温度に応じて温度検出部16が出力する電圧信号のピーク値をピークホールド回路17によりホールドすると、そのピーク値をコンパレータ18により閾値と比較する。そして、IGBT1がターンオンする期間において、IGBT1のゲート駆動電圧が閾値電圧を超えると、IGBTゲート立上り判定回路11がトリガ信号を出力する。
 DCアシストON/OFF判断回路14は、前記トリガ信号が入力された際に、コンパレータ18の比較結果に応じてFET2をターンオンさせるか否かを決定する。立下り検出回路9は、入力信号の立下りエッジを検出して、MOS駆動回路10によりFET2をターンオフさせるためのオフ指令を出力する。すなわち、FET2の温度が上昇して閾値を超えた際には、並列駆動を行わずIGBT1のみをオンさせて、FET2が過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
  (第2実施形態)
 以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図4に示すように、第2実施形態の駆動IC21は、FET2の温度を検出するための構成である感温ダイオード15~ピークホールド回路17が削除されている。そして、コンパレータ22及び23と、ON/OFF判断回路14に替わるON/OFF判断回路24とを備えている。
 コンパレータ22及び23の非反転入力端子は、IGBT1が備える電流検出素子のエミッタ端子4Eに接続されており、コンパレータ22,23の反転入力端子には、電流閾値(上限),電流閾値(下限)がそれぞれ与えられている。そして、コンパレータ22,23の出力信号は、何れもON/OFF判断回路24に入力されている。
 次に、第2実施形態の作用について説明する。図5に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化してIGBT1のゲート電圧が上昇を開始し、前記ゲート電圧が時点(2)でミラー電圧に達すると、IGBT1にコレクタ電流が流れ始める。これにより、コンパレータ18に入力される抵抗5の端子電圧が上昇する。時点(3)においてゲート電圧が閾値電圧を超えて立上り判定回路11がワンショットパルスを出力した際に、抵抗5の端子電圧が電流閾値に達していなければ、ON/OFF判断回路24はMOS駆動回路10にオン指令を出力する。これにより、FET2がIGBT1と同時にONになり「DCアシスト」が実行される。
 その後、時点(4)で駆動IC21の入力信号がローレベルになると、MOS駆動回路10の入力信号がローレベルになる。これにより、IGBT1のターンオフが開始された後、そのゲート電圧が時点(5)でミラー電圧に達すると、コレクタ電流の通電が停止される。
 時点(6)では、次周期のIGBT1のターンオン動作が開始されてゲート電圧が再度上昇し、前記ゲート電圧が時点(7)でミラー電圧に達するとコレクタ電流が流れ始める。時点(8)において、立上り判定回路11がワンショットパルスを出力した際に、抵抗5の端子電圧が電流閾値を超えていると、ON/OFF判断回路24はMOS駆動回路10にオン指令を出力しない。したがって、「DCアシスト」は実行されない。
 図6に示すように、第1実施形態と同様にモータに正弦波状の電流が通電される場合において、第2実施形態のように駆動IC21が動作することで、IGBT1に流れるコレクタ電流が、FET2の温度限界に対応する電流換算値を超えるとDCアシストは実行されなくなるので、FET2の温度上昇を抑制できる。そして、第2実施形態では、コンパレータ22,23にそれぞれ、電流閾値(上限),電流閾値(下限)を設定することで、ON/OFF判断回路24、はコレクタ電流の極性が正負の何れを示す場合についても同じようにDCアシストの実行可否を決定する。
 以上のように第2実施形態によれば、IGBT1を介して流れる電流を抵抗5により検出し、その電流が閾値以下であればFET2とIGBT1との双方をオンさせ、前記電流が閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。具体的には、抵抗5の端子電圧を閾値と比較するコンパレータ22及び23と、IGBT1がターンオンする期間にゲート駆動電圧が閾値電圧を超えるとトリガ信号を出力する立上り判定回路11と、前記トリガ信号が入力された際に、コンパレータ22及び23の比較結果に応じてFET2をターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路24とを備える。このように構成すれば、IGBT1を介して流れる電流が閾値を超えることでFET2の温度が上昇していると推察される際には、DCアシストを行わずIGBT1のみをオンさせて、FET2が過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
  (第3実施形態)
 図7に示すように、第3実施形態の駆動IC25は、基本的に第2実施形態の駆動IC21と同じ構成であるが、コンパレータ22,23の反転入力端子に与えられる電流閾値が第2実施形態と異なっている。コンパレータ22の反転入力端子には電流閾値(+)が、コンパレータ23の反転入力端子には電流閾値(-)がそれぞれ付与されている。
 電流閾値(+)は、検出電流の極性が正を示す際に対応する閾値であり、第2実施形態の電流閾値(上限)に相当する値である。一方、電流閾値(-)は、検出電流の極性が負を示す際に対応する閾値であり、両閾値の絶対値を比較すると、
   |電流閾値(+)|<|電流閾値(-)|
となっている。この場合、電流閾値(+)が第1閾値に相当し、電流閾値(-)が第2閾値に相当する。
 次に、第3実施形態の作用について説明する。第2実施形態では、図6に示したように正側に対応する電流閾値(上限),負側に対応する電流閾値(下限)の絶対値が同じであった。これに対して第3実施形態では、電流閾値(+)と電流閾値(-)とで絶対値に差を設けたことで、電流極性に応じた作用が非対称になる。
 すなわち、図8に示すように、電流の極性が負を示す場合は、極性が正を示す場合よりも電流値が高い領域まで「DCアシスト」を行うことになる。つまり、電流の極性が負を示す場合は、両者の絶対値の差分{|電流閾値(-)|-|電流閾値(+)|}だけ、「DCアシスト」を行う機会が多くなる。
 以上のように第3実施形態によれば、IGBT1を介して流れる電流を抵抗5により検出し、(1)その電流が一方の極性における第1閾値以下であればMOSFETとIGBT1との双方をオンさせ、(2)前記電流が他方の極性において、第1閾値相当値よりも高く設定される第2閾値以下であればIGBT1及びFET2を同時にオンさせ、(3)前記電流が第2閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。また、電流が一方の極性を示す場合に第1閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。
 すなわち、IGBT1を介して流れる電流量が上記(1)~(3)のように異なるケースに対応して、(1)並列駆動,(2)電流が一方の極性を示す場合のみ並列駆動,(3)IGBT1の単独駆動,というように段階的に切り替える。これにより、FET2が過熱状態に至ることを回避できる。尚、2つの閾値の絶対値の関係を逆にすることで、
   |電流閾値(+)|>|電流閾値(-)|
電流閾値(-)を第1閾値に、電流閾値(+)を第2閾値に対応させても良い。
  (第4実施形態)
 図9に示すように、第4実施形態の駆動IC31は、第1実施形態で用いた感温ダイオード15,温度検出部16及びピークホールド回路17を備えると共に、DCアシストタイミング検出回路32及び電流ピーク検出回路33を備えている。但し、第4実施形態では、感温ダイオード15によりIGBT1の温度を検出する。また、感温ダイオード15,温度検出部16及びピークホールド回路17は、温度ピーク検出回路34を構成している。
 DCアシストタイミング検出回路32は、立上り検出回路35,タイマ36及びワンショットパルス生成回路37を有しており、立上り検出回路35には、外部からの入力信号が入力されている。DCアシストタイミング検出回路32では、立上り検出回路35が入力信号の立上りを検出するとタイマ36が計時を開始し、タイマ36が一定時間を計時するとワンショットパルス生成回路37にトリガ信号を入力する。すると、ワンショットパルス生成回路37は、ワンショットパルス信号をDCアシストON/OFF判断回路38に入力する。
 電流ピーク検出回路33は、電流検出部39及びピークホールド回路40を有しており、電流検出部39の入力端子はエミッタ端子4Eに接続されている。電流検出部39は、IGBT1のコレクタ電流値が反映されている抵抗5の端子電圧を検出し、ピークホールド回路40に入力する。ピークホールド回路40は、入力される電圧レベルのピーク値を保持し、保持している値をDCアシストON/OFF判断回路38に入力する。温度ピーク検出回路34におけるピークホールド回路17により保持された電圧レベルのピーク値も同様に、DCアシストON/OFF判断回路38に入力される。
 立下り検出回路41は、ターンオフディレイ回路7を介して入力される入力信号の立下りエッジを検出すると、ピークホールド回路17及び40に対してピーク値をホールドさせるためのトリガ信号を入力する。そして、ワンショットパルス生成回路37より出力されるワンショットパルス信号は、ピークホールド回路17及び40にリセット信号として入力される。
 DCアシストON/OFF判断回路38は、MOS駆動回路10に対してオン指令を出力するか否かを判断するため、図10に示す判断マップを保持している。この判断マップは、温度を横軸,電流を縦軸とする2次元座標上において、DCアシストを行うか否かを判断するための閾値を例えば1次関数で設定したものである。ON/OFF判断回路38は、電流ピーク検出回路33及び温度ピーク検出回路34より入力される電流及び温度のピーク値で定まる2次元座標値が、直線状の閾値以下の範囲にあればオン指令を出力してDCアシストを行い、前記閾値を超えていればDCアシストを行わないように判断する。
 次に、第4実施形態の作用について説明する。図11に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化してIGBT1のターンオンが開始されると、DCアシストタイミング検出回路32のタイマ36が計時を開始する。IGBT1のターンオンが完了した後、一定時間が計時された時点(2)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、DCアシストON/OFF判断回路38は、この時点で入力されている,つまり既にホールドされている電流値及び温度値に応じてDCアシストを行うか否かを、上述したマップに基づいて決定する。また、ピークホールド17及び40はリセットされる。このケースでは、電流値及び温度値が何れも小さく2次元座標値が閾値を下回っているので、時点(3)でFET2をターンオンさせてDCアシストを行っている。
 IGBT1のターンオンが完了してコレクタ電流が流れることで、電流ピーク値検出回路33,温度ピーク値検出回路34で検出される電流,温度は上昇する。その後、時点(4)で入力信号がローレベルになると、その立下りでMOS駆動回路10にオフ指令が入力される。次の時点(5)でIGBT1のターンオフが開始されると、そのゲート信号の立下りで電流ピーク値検出回路33,温度ピーク値検出回路34のピークホールド回路40,17はピークホールドを行う(時点(6))。
 時点(7)では、次周期のIGBT1のターンオンが開始され、そのターンオンが完了した後、一定時間が計時された時点(8)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、DCアシストON/OFF判断回路38は、この時点で入力されている電流値及び温度値に応じてDCアシストを行うか否かを決定する。このケースでは、電流値及び温度値が何れも大きく2次元座標値が閾値を超えているので、時点(9)ではDCアシストを行わない。
 以上のように第4実施形態によれば、IGBT1の温度を感温ダイオード15により検出し、IGBT1を介して流れるコレクタ電流に相当する電流を抵抗5より検出する。そして、前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であればFET2とIGBT1との双方をオンさせ、2次元座標値が前記閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。
 具体的には、立下り検出回路41が、ターンオフディレイ回路7を介して入力される信号の立下りを検出すると、温度ピーク検出回路34は、感温ダイオード15が検出した温度のピーク値を検出し、電流ピーク検出回路33は、抵抗5が検出した電流のピーク値を検出する。DCアシストタイミング検出回路32において、立上り検出回路35が入力信号の立上りを検出してトリガ信号を出力するとタイマ36が一定時間の計時を開始し、一定時間が計時されるとワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。そして、DCアシストON/OFF判断回路38は、前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度及び電流のピーク値で決まる2次元座標値と前記閾値とを比較してFET2をターンオンさせるか否かを決定する。このように構成すれば、IGBT1の温度,電流の2つのパラメータに基づいて、DCアシストを行うか否かをより精密に決定できる。
  (第5実施形態)
 図12に示すように、第5実施形態の駆動IC42では、第4実施形態の駆動IC31が備えるDCアシストON/OFF判断回路38をMOS駆動電圧判断回路43に置き換えている。そして、MOS駆動回路10へのハイレベル駆動電圧は、駆動電圧生成回路44により供給される。また、MOS駆動回路10へのオン/オフ指令は、立上り検出回路9に替わるターンオンディレイ回路45を介した入力信号によって与えられる。
 駆動電圧生成回路44は、MOS駆動回路10に供給するハイレベル駆動電圧を変更可能に構成されている。MOS駆動電圧判断回路43は、MOS駆動回路10に供給するハイレベル駆動電圧を決定するため、図13に示す判断マップを保持している。この判断マップは、第4実施形態のマップと同様に、温度を横軸,電流を縦軸とする2次元座標上において、駆動電圧レベルを例えば2Vに段階的に変化させるための閾値を設定している。温度及び電流が最低の領域に対応する最高電圧が20Vであり、そこから、温度,電流が上昇するのに応じて、駆動電圧を18V,16V,14,…といったように段階的に低下させる。
 次に、第5実施形態の作用について説明する。第5実施形態では、図14に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化してIGBT1のターンオンが開始され、そのターンオンが完了した後、第4実施形態と同様に時点(2)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、MOS駆動電圧判断回路43は、この時点で入力されている電流値及び温度値に応じて、図13に示すマップに従いFET2のゲート駆動電圧を決定する。また、ピークホールド17及び40はリセットされる。そして、時点(3)でFET2をターンオンさせて、決定したゲート駆動電圧によりDCアシストを行う。
 IGBT1のターンオンが完了してコレクタ電流が流れることで、電流ピーク値検出回路33,温度ピーク値検出回路34で検出される電流,温度は上昇する。時点(4)~(6)に対応する動作は、第4実施形態と同様である。
 時点(7)で、次周期のIGBT1のターンオンが開始され、そのターンオンが完了した後の時点(8)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、MOS駆動電圧判断回路43は、この時点で入力されている電流値及び温度値に応じてFET2のゲート駆動電圧を決定する。このケースでは、前回の通電により電流値及び温度値が上昇したことに伴い、時点(9)以降に行われるDCアシストでのゲート駆動電圧は、前回よりも低下している。
 以上のように第5実施形態によれば、温度と電流との2次元座標のマップ上に、閾値を複数設定し、MOS駆動電圧判断回路43は、IGBT1について検出される温度のピーク値と電流のピーク値とに基づいて決定される2次元座標値が超える閾値が高くなるのに応じて、FET2のゲートに与える駆動電圧を段階的に低下させてDCアシストを行う。このように構成すれば、IGBT1の温度,電流の2つのパラメータに基づいて、DCアシストを行う際のFET2のオン状態を精密に制御できる。
  (第6実施形態)
 図15に示す第6実施形態では、IGBT1及びFET2を並列に接続したもので1つのアーム51を構成し、正側アーム51pと負側アーム51nとを直列に接続して各相アーム51U,51V,51Wを構成する。そして、各相アーム51U,51V,51Wを並列に接続してインバータ回路52を構成している。インバータ回路52の各相出力端子はそれぞれ、3相モータ53の図示しない各相固定子巻線に接続されている。インバータ回路52はモータ駆動回路に相当する。
 各アーム51は、それぞれに対応する駆動IC54により駆動されるが、図15では、U相アーム51Uに対応する駆動IC54Up及び54Unのみ示している。駆動IC54は、IGBT駆動回路8及びIGBTプリドライバ55と、MOS駆動回路10及びMOSプリドライバ56とを備えている。各駆動IC54には、制御回路であるマイクロコンピュータ57によって、例えばPWM信号などの駆動制御信号が入力される。
 各アーム51には、第1実施形態等と同様に感温ダイオード15が配置されており、感温ダイオード15より出力される温度信号はマイコン57に入力される。尚、図15では、感温ダイオード15は1つのみ示している。また、インバータ回路52の各相出力端子の1つとモータ53の対応する固定子巻線との間には、例えばホール式の電流センサ58が介挿されており、電流センサ58より出力される電流信号もマイコン57に入力されている。
 マイコン57は、ソフトウェアによって実現される各機能部と、レジスタ59と、PWM信号を生成するためのハードウェアタイマ60p,60nとを備えている。そして、マイコン57は、第4,第5実施形態において駆動IC31,42が行った処理をソフトウェアによって行う。また、マイコン57は、PWM制御におけるキャリア周期よりも速い間隔で感温ダイオード15,電流センサ58より出力される信号をA/D変換しており、それぞれについて、図示しないソフトウェアの機能により常時ピーク値検出を行っている。そして、随時更新されているピーク値は、レジスタ59に格納されている。
 次に第6実施形態の作用について説明する。図15に示すように、マイコン57は、DCアシストタイミング検出回路32の機能を実行し(S1)、レジスタ59より電流,温度のピーク値データを取得する(S2)。そして、DCアシストON/OFF判断回路38,MOS駆動電圧判断回路43の機能を実行し、その判断結果である駆動電圧制御信号を駆動IC54に出力すると(S3,S4)、レジスタ59に格納されているピーク値データをリセットする(S5)。
 マイコン57と、駆動IC54との間の信号伝送は、例えばフォトカプラ等を介した絶縁通信で行われている。そして、上記の判断結果を受信した駆動IC54のMOSプリドライバ56はその結果に従いDCアシストを行うか否かを決定し、行う際にはFET2のゲート駆動電圧レベルを第5実施形態のように可変設定する。
 以上のように第6実施形態によれば、マイコン57は、IGBT1について検出される温度と電流とに基づいて決定される2次元座標値によりDCアシストを行うか否かを決定し、DCアシストを行う際には、前記2次元座標値が超える閾値が高くなるのに応じて、FET2のゲートに与える駆動電圧を段階的に低下させる。したがって、第4及び第5実施形態の作用の一部を、マイコン57のソフトウェアによって実現できる。
  (その他の実施形態)
 第1実施形態において、感温ダイオード15によりIGBT1の温度を検出しても良い。
 IGBT1やFET2の駆動電圧については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
 バイポーラ型トランジスタは、RC-IGBTに限ることはない。また、MOSFETもSiC-MOSFETに限ることはない。
 第4,第5実施形態において、感温ダイオード15によりFET2の温度を検出しても良い。
 第5実施形態では、DCアシストを行う際のゲート駆動電圧を2段階以上変化させれば良い。また、ゲート電圧を低下させる幅値についても、適宜変更すれば良い。更に、負デート電圧の最低値は0Vにしても良いし、0Vにしなくても良い。
 第6実施形態において、第4,第5実施形態の何れか一方の機能のみを実行しても良い。また、電流センサ58に替えて、マイコン57が抵抗5の端子電圧を読み込むことで電流を検出しても良い。
 第6実施形態におけるモータ駆動回路は3相のインバータ回路52に限ることなく、ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路であっても良い。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
  <第2の開示>
 図16に示すように、RC-IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC-MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースはグランドに接続されている。
 IGBT1には、コレクタ電流を分流して検出するための検出素子が設けられているが、図中では、そのエミッタ端子4Eのみを示している。エミッタ端子4Eは抵抗5を介してグランドに接続されている。駆動IC6には、図示しない制御回路からIGBT1を駆動制御する信号が入力される。その入力信号は、立上りエッジ検出回路7及び立下りエッジ検出回路8に入力されている。立上りエッジ検出回路7は、入力信号の立上りエッジを検出してトリガ信号を出力し、立下りエッジ検出回路8は、入力信号の立下りエッジを検出してトリガ信号を出力する。
 立上りエッジ検出回路7の出力信号は、IGBT駆動制御部9と、立上りタイマ10を介して第3MOS駆動制御部11と、第2MOS駆動制御部13とに対し、それぞれオン指令として入力されている。また、前記出力信号は、第1MOS駆動制御部12と、立上りタイマ14を介して第2MOS駆動制御部13とに対し、それぞれオフ指令として入力されている。
 一方、立下りエッジ検出回路8の出力信号は、立下りタイマ15を介してIGBT駆動制御部9と、第3MOS駆動制御部11と、立下りタイマ16を介して第2MOS駆動制御部13とに対し、それぞれオフ指令として入力されている。また、前記出力信号は、第2MOS駆動制御部13と、立下りタイマ15を介して第1MOS駆動制御部12とに対し、それぞれオン指令として入力されている。
 IGBT駆動制御部9は、入力されるオン指令,オフ指令に応じてIGBT駆動回路17に駆動制御信号を入力する。IGBT駆動回路17は、例えば2つのMOSFET17P,17Nの直列回路で構成されており、ハイレベル駆動電圧,つまりターンオンレベル電圧として例えば15VをIGBT1のゲートに出力し、ローレベル駆動電圧,つまりターンオフレベル電圧として例えば0VをIGBT1のゲートに出力する。
 一方、MOS駆動回路18は、例えば2つのMOSFET18P,18N_Lの直列回路と、これらの共通接続点とグランドとの間に接続されるMOSFET18_0とで構成されている。FET18P,18N_Lは、それぞれ第3MOS駆動制御部11,第1MOS駆動制御部12によって駆動され、FET18_0は第2MOS駆動制御部13によって駆動される。そして、MOS駆動回路18はFET18P,18N_Lの直列回路により、ハイレベル駆動電圧として例えば20V,ローレベル駆動電圧として例えば-5VをFET2のゲートに出力し、FET18_0により中間レベル駆動電圧として例えば0VをFET2のゲートに出力する。FET18P,18N_Lの直列回路は、ハイレベル付与回路及びローレベル付与回路に相当し、FET18_0は中間レベル付与回路に相当する。
 尚、IGBT駆動制御部9は、オン指令が入力されるとFET17Pをオン,FET17NをオフすることでIGBT1のゲートにハイレベル駆動電圧を出力し、次にオフ指令が入力されるまでその状態を維持する。また、第3MOS駆動制御部11,第1MOS駆動制御部12及び第2MOS駆動制御部13は、それぞれオン指令が与えられると、MOS駆動回路18を構成する各駆動対象素子,FET18P,18N_L,18_0をオンにする駆動電圧を出力する。そして、次にオフ指令が入力されるまでその状態を維持する。
 次に、本実施形態の作用について説明する。尚、図17に示す「RC-IGBT」はIGBT1を、「MOS」はFET2を意味する。入力信号がローレベルである初期状態において、IGBT駆動制御部9,第3MOS駆動制御部11,第1MOS駆動制御部12及び第2MOS駆動制御部13に対しては、後述するように、入力信号の前回の立下りタイミング以降にオン指令,オフ指令が以下のように与えられている。
   IGBT駆動制御部9      オフ指令
   第3MOS駆動制御部11    オフ指令
   第1MOS駆動制御部12    オン指令
   第2MOS駆動制御部13    オフ指令
これにより、IGBT1のゲートにはローレベル駆動電圧の0Vが与えられており、FET2のゲートにもローレベル駆動電圧の-5Vが与えられている。
 この状態から、時点(1)で入力信号のレベルがローからハイに変化すると、その立上りタイミングでIGBT駆動制御部9にオン指令が入力される。したがって、IGBT1は直ちにターンオンを開始する。
 一方、FET2側では、上記の立上りタイミングで第1MOS駆動制御部12にオフ指令が入力されると共に、第2MOS駆動制御部13にオン指令が入力される。これにより、FET18N_Lがオフになると共にFET18N_0がオンになり、FET2のゲート駆動電圧は-5Vから0Vに向けて上昇を開始する。そして、時点(2)で前記ゲート駆動電圧は中間レベル駆動電圧の0Vに達する。
 また、上記の立上りタイミングで、タイマ10及び14が計時を開始する。両者が計時する一定時間が同じく時点(3)までであれば、そこで第3MOS駆動制御部11にはオン指令が入力され、第2MOS駆動制御部13にはオフ指令が入力される。これにより、FET2のゲート駆動電圧は、0Vから20Vに向けて上昇を開始する。
 その後、IGBT1及びFET2のターンオンが何れも完了した後に、時点(4)で
入力信号のレベルがローに変化すると、第3MOS駆動制御部11にはオフ指令が入力され、第2MOS駆動制御部13にはオン指令が入力される。これにより、FET2が先にターンオフを開始し、FET2のゲート駆動電圧は、20Vから0Vに向けて低下する。そして、時点(5)で前記ゲート駆動電圧は中間レベル駆動電圧の0Vに達する。
 また、上記の立下りタイミングで、タイマ15及び16が計時を開始する。両者が計時する一定時間が同じく時点(6)までであれば、そこでIGBT駆動制御部9にオフ指令が入力されて、IGBT1はターンオフを開始する。それと同時に、第2MOS駆動制御部13にはオフ指令が入力され、第1MOS駆動制御部12にはオン指令が入力される。これにより、FET2のゲート駆動電圧は0Vから-5Vに向けて低下を開始し、時点(7)でローレベル駆動電圧の-5Vに達する。そして、時点(1)以前の初期状態に至る。尚、タイマ14,16が計時を行っている間に、第2MOS駆動制御部13がFET18N_0をオンしている期間が、それぞれ第1期間,第2期間に相当する。
 以上のように本実施形態によれば、IGBT1とFET2とを並列駆動する際に、FET2をターンオン及びターンオフさせるため、そのゲートに与える電圧を正極性のハイレベル:20Vと負極性のローレベル:-5Vとに変化させる間に、前記双方のレベルの中間にある中間レベル0Vを付与する期間を設けるようにした。
 このように構成することで、FET2をターンオンさせる際には、ゲートに付与する電圧を、-5Vから0Vになる一定の期間を経て20Vに変化させ、ターンオフさせる際には20Vから0Vになる一定の期間を経て-5Vに変化させる。すなわち、中間レベルとハイレベルとの電位差が相対的に小さくなる分だけ駆動損失を低減できる。
 この場合、入力信号の立上りエッジ,立下りエッジを、それぞれ立上りエッジ検出回路7,立下りエッジ検出回路8によりエッジ検出する。立上りタイマ10及び14,立下りタイマ15及び16は、それぞれ前記立上りエッジ,立下りエッジが検出された時点から一定時間を計時する。IGBT駆動制御部9は、入力信号の立上りエッジが検出された時点からIGBT駆動回路17によりIGBT1のゲートにハイレベル駆動電圧を付与させ、立下りエッジが検出された時点からタイマ15により計時される一定時間が経過するとローレベル駆動電圧を付与させる。
 第1MOS駆動制御部12は、IGBT駆動回路17がローレベル電圧を付与している期間に、FET18_LによりFET2のゲートに-5Vのローレベル電圧を付与させる。第2MOS駆動制御部13は、立上りエッジが検出された時点からタイマ14により計時される一定時間が経過するまでの第1期間と、立下りエッジが検出された時点から立下りタイマ16により計時される一定時間が経過するまでの第2期間とに、FET18_0により0Vの中間レベル電圧を付与する。また、第3MOS駆動制御部11は、上記第1期間と第2期間との間にFET18Pによりハイレベル電圧を付与させる。
 このように構成すれば、MOS駆動回路18がFET2のゲートに中間レベル電圧を付与する第1期間,第2期間を、それぞれIGBT1がターンオンを開始した期間内と、ターンオフを開始した期間内とに設定できる。したがって、たとえ中間レベル電圧を付与したことでFET2がオンする可能性が有るとしても、全く問題が無くなる。
 加えて、IGBT駆動回路17によって参照される立下りタイマ15と、MOS駆動回路18によって参照される立下りタイマ16とを個別に設けたので、IGBT1がターンオフを開始するタイミングと、FET2がターンオフを開始するタイミングとを個別に設定できる。
  (その他の実施形態)
 IGBT1やFET2の駆動電圧については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。また、中間レベル電圧も0Vに限ることなく、ハイレベル駆動電圧とローレベル駆動電圧との中間の電圧で、FET2をオフできる電圧であれば良い。また、FET2が誤動作してオンする可能性がある電圧であっても、上述のように、IGBT1のターンオンを先に開始するように設定すれば問題は無い。
 立下りタイマ15及び16を共通化しても良い。
 バイポーラ型トランジスタは、RC-IGBTに限ることはない。また、MOSFETもSiC-MOSFETに限ることはない。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
  <第3の開示>
  (第1実施形態)
 図18に示すように、RC-IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC-MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースはグランドに接続されている。
 IGBT1には、コレクタ電流を分流して検出するための検出素子が設けられているが、図中では、そのエミッタ端子4Eのみを示している。エミッタ端子4Eは抵抗5を介してグランドに接続されている。また、FET2のドレイン,ソース間には、逆方向の寄生ダイオード2Dが接続されている。エミッタ端子4Eは駆動IC6の入力端子に接続されている。抵抗5の端子電圧は例えば異常電流を検出するために使用されるが、本実施形態ではその詳細を省略する。
 駆動IC6には、図示しない制御回路からIGBT1を駆動制御する信号が入力される。その入力信号は、ターンオフディレイ回路7を介してIGBT駆動回路8に入力されている。ターンオフディレイ回路7は、入力信号のレベルがハイからターンオフレベルであるローに変化した際に、一定の遅延時間が経過した時点でIGBT駆動回路8に出力する信号をローレベルに変化させる。
 IGBT駆動回路8は、例えば2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として15V,ローレベル駆動電圧として0VをIGBT1のゲートに出力する。尚、説明の都合上、IGBT駆動回路8は、入力信号がローレベルであればローレベル駆動電圧を出力し、入力信号がハイレベルであればハイレベル駆動電圧を出力する。
 また、前記入力信号は立上り検出回路9に入力されており、立上り検出回路9の出力信号は、ゲート立上り期間検出回路10及びチャージ期間検出回路11に入力されている。立上り検出回路9は、入力信号の立上りを検出すると、Hi出力指令をゲート立上り期間検出回路10に入力する。また、ゲート立上り期間検出回路10には、立下り検出回路12からのLo出力指令も入力されている。そして、ゲート立上り期間検出回路10は、Hi出力指令が入力された時点からLo出力指令が入力される時点までの間、ゲート電圧差分検出回路13にハイアクティブの起動指令を入力する。
 ゲート電圧差分検出回路13の入力端子は、IGBT1のゲートに接続されている。ゲート電圧差分検出回路13は、現在値記憶部14,前回値記憶部15及び差分検出部16を備え、これらは入力されるクロック信号CLKに同期して動作する。現在値記憶部14には、今回のIGBT1のゲート電圧が記憶され、前回値記憶部15には、その1周期前のゲート電圧が記憶される。差分検出部16は、ゲート電圧の前回値と今回値との差分を検出し、その検出値をコンパレータ17の非反転入力端子に入力する。前記検出値は、クロック周期毎に更新される。コンパレータ17は、入力される差分値を反転入力端子に与えられている閾値電圧と比較し、その比較結果をチャージ期間検出回路11及びANDゲート18に入力する。コンパレータ17の出力信号は差分検出信号に相当し、差分検出信号はハイアクティブである。
 チャージ期間検出回路11は、ゲート電圧差分検出回路13より入力される信号の立下りエッジの検出回数をカウントするカウンタ19を備えている。カウンタ19は、入力信号の立上りエッジが検出されるとリセットされる。その後、ゲート電圧差分検出回路13より1回目の立下りエッジが入力されると出力信号をハイレベルにし、次の2回目の立下りエッジが入力されると出力信号をローレベルに変化させる。その出力信号はANDゲート18に入力される。
 ANDゲート18は3入力であり、残りの入力端子にはクロック信号CLKが与えられている。したがって、ANDゲート18は、チャージ期間検出回路11及びゲート電圧差分検出回路13からの入力信号がハイレベルを示す期間に、クロック信号CLKがハイレベルを示すと出力信号をハイレベルにする。その出力信号は、立上り検出回路20に入力される。
 立上り検出回路20は、ANDゲート18より入力される信号の立上りエッジを検出すると、オン指令をMOS駆動回路21に出力する。また、立下り検出回路22は、入力信号の立下りエッジを検出すると、オフ指令をMOS駆動回路21に出力する。MOS駆動回路21も同様に2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として20V,ローレベル駆動電圧として-5VをFET2のゲートに出力する。MOS駆動回路21は、オン指令が入力されるとハイレベル駆動電圧を出力してオフ指令が入力されるまでその状態を維持し、オフ指令が入力されるとローレベル駆動電圧を出力する。
 次に、本実施形態の作用について説明する。図19に示すように、時点(1)で入力信号のレベルがローからハイに変化すると、IGBT1は直ちにターンオンを開始し、ゲート電圧が上昇する。またこの時、ゲート立上り期間検出回路10の出力信号がハイレベルになり、ゲート電圧の上昇を受けてゲート電圧差分検出回路13の出力信号がハイレベルになる。
 時点(2)でIGBT1のゲート電圧がミラー電圧に達すると、電圧の上昇が一時的に停止する。これにより、ゲート電圧差分検出回路13の出力信号がローレベルに変化し、チャージ期間検出回路11の出力信号がハイレベルになる。
 時点(3)でミラー期間が終了してゲート電圧が再度上昇を開始すると、それに伴いゲート電圧差分検出回路13の出力信号もハイレベルになる。すると、次のクロック信号CLKの立上りである時点(4)でANDゲート18の出力信号がハイレベルとなり、立上り検出回路20がその立上りエッジを検出し、オン指令をMOS駆動回路21に出力する。これにより、MOS駆動回路21がFET2のゲート電圧をハイレベルにしてFET2のターンオンが開始される。
 時点(5)でIGBT1のゲート電圧がハイレベル電圧に達すると、電圧の上昇が停止するので、ゲート電圧差分検出回路13の出力信号が再度ローレベルに変化する。これを受けてチャージ期間検出回路11の出力信号がローレベルになり、ゲート立上り期間検出回路10の出力信号もローレベルになる。前記出力信号がハイレベルを示す期間は、立上り期間に相当する。また、チャージ期間検出回路11の出力信号は充電期間検出信号に相当する。充電期間検出信号はハイアクティブである。
 時点(6)で入力信号のレベルがローに変化すると、立下り検出回路22がその立下りエッジを検出し、オフ指令をMOS駆動回路21に出力する。これにより、MOS駆動回路21がFET2のゲート電圧をローレレベルにしてFET2のターンオフが開始される。一方、IGBT1は、ターンオフディレイ回路7で付与される遅延時間が経過した時点(7)からターンオフを開始する。
 尚、上記の一連の動作においては誤動作を回避するため、ミラー期間の終了については、例えばANDゲート18の入力側又は出力側にカウンタを設け、ゲート電圧差分検出回路13の出力信号がハイレベルになったことをクロック信号CLKの複数周期に亘って確認した上で判定するようにしても良い。
 以上のように本実施形態によれば、IGBT1をターンオンさせる際に、IGBT1の駆動電圧がミラー電圧に達した後、ミラー期間が終了した以降にFET2のターンオンを開始させる。具体的には、ゲート立上り期間検出回路10により、IGBT1の駆動電圧がターンオンレベルに立上るまでの立上り期間を検出し、ゲート電圧差分検出回路13は、前記立上り期間内において、クロック信号CLKに同期して動作し、前記駆動電圧の現在値とその一周期前の値との差分を求め、前記差分が閾値電圧よりも大きくなると出力信号をハイレベルにして差分検出信号を出力する。
 また、チャージ期間検出回路11は、前記立上り期間内において、前記差分検出信号が示す1回目の立下りエッジから2回目の立下りエッジまでのIGBT1の容量充電期間に充電期間検出信号を出力する。そして、ANDゲート18により、差分検出信号及び充電期間検出信号が共に出力されている際に、クロック信号CLKに同期させてFET2のターンオンを開始させる。
 すなわち、IGBT1をターンオンさせる際には、駆動電圧がローレベルからハイレベルに上昇する過程でミラー電圧レベルを示す期間が発生し、駆動電圧はその後にハイレベルに向けて再上昇する。その際上昇を開始する時点は、IGBT1のターンオンが完了する直前となるから、前記時点の以降にFET2のターンオンを開始させれば、そのターンオン時点を従来よりも確実に早めることができる。したがって、損失の低減効果を向上させることができる。
  (第2実施形態)
 以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図20に示すように、第2実施形態の駆動IC31は、駆動IC6より立上り検出回路9,ゲート立上り期間検出回路10,チャージ期間検出回路11,立下り検出回路12,ANDゲート18を削除した構成である。また、ゲート電圧差分検出回路13についても、コンパレータ17以外の構成を削除している。
 そして、コンパレータ17の非反転入力端子はIGBT1のゲートに直接接続されており、コンパレータ17の出力端子は立上り検出回路20の入力端子に接続されている。また、コンパレータ17の反転入力端子には、ミラー電圧よりも高く、且つIGBT1のハイレベル駆動電圧よりも低い閾値電圧が付与されている。
 次に、第2実施形態の作用について説明する。図21に示すように、第1実施形態と同様に時点(1)でIGBT1がターンオンを開始して、ゲート電圧が上昇する。そして、時点(2)において、ゲート電圧がハイレベル駆動電圧に達する直前に閾値電圧を超えると、コンパレータ17の出力信号がハイレベルに変化する。すると、立上り検出回路20がその立上りエッジを検出し、オン指令をMOS駆動回路21に出力する。これにより、MOS駆動回路21がFET2のゲート電圧をハイレベルにしてFET2のターンオンが開始される。
 時点(3)で入力信号のレベルがローに変化すると、立下り検出回路22がその立下りエッジを検出し、オフ指令をMOS駆動回路21に出力する。これにより、MOS駆動回路21がFET2のゲート電圧をローレレベルにしてFET2のターンオフが開始される。一方、IGBT1は、ターンオフディレイ回路7で付与される遅延時間が経過した時点(4)からターンオフを開始する。そして、時点(5)でゲート電圧が閾値電圧未満になると、コンパレータ17の出力信号がローレベルに変化する。
 以上のように第2実施形態によれば、コンパレータ17は、IGBT1の駆動電圧とミラー電圧よりも高く設定される閾値電圧とを比較した結果を出力し、立上り検出回路20は、コンパレータ17の出力信号の立上りを検出する。そして、MOS駆動回路21は、立上り検出回路20が立上りを検出するとFET2のゲートにターンオンレベル電圧を付与し、立下り検出回路22が入力信号の立下りを検出するとFET2のゲートにターンオフレベル電圧を付与する。これにより、IGBT1のターンオンが開始されてから、そのゲート電圧がミラー電圧よりも高く設定される閾値電圧を超えると、FET2のターンオンを開始させるようにした。したがって、第1実施形態よりも簡単な構成で、FET2のターンオン開始タイミングを従来よりも早めることができる。
  (その他の実施形態)
 バイポーラ型トランジスタは、RC-IGBTに限ることはない。また、MOSFETもSiC-MOSFETに限ることはない。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
  <第4の開示>
 図22に示すように、RC-IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC-MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースはグランドに接続されている。
 IGBT1には、コレクタ電流を分流して検出するための検出素子が設けられているが、図中では、そのエミッタ端子4Eのみを示している。エミッタ端子4Eは抵抗5を介してグランドに接続されている。また、FET2のドレイン,ソース間には、逆方向の寄生ダイオード2Dが接続されている。FET2にもIGBT1と同様に、電流を分流して検出するための検出素子が設けられているが、図中では、そのソース端子6Sのみを示している。ソース端子6Sは抵抗7を介してグランドに接続されている。抵抗7は電流検出素子に相当する。
 駆動IC8には、図示しない制御回路からIGBT1を駆動制御する信号が入力される。その入力信号は、第1セレクタ9の入力端子9aに与えられていると共に、ターンオフディレイ回路10を介して第1セレクタ9の入力端子9bに与えられている。セレクタ9の出力端子9cは、IGBT駆動回路11の入力端子に接続されている。
 図24に示すように、ターンオフディレイ回路10は、入力信号のレベルがハイからターンオフレベルであるローに変化した際に、一定の遅延時間が経過した時点でIGBT駆動回路11に出力する信号をローレベルに変化させる。IGBT駆動回路11は、例えば2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として15V,ローレベル駆動電圧として0VをIGBT1のゲートに出力する。
 また、前記入力信号は、ターンオンディレイ回路12を介した後、第2セレクタ13の入力端子13aに与えられていると共に、ターンオフディレイ回路14を介して第2セレクタ13の入力端子13bに与えられている。図23に示すように、ターンオンディレイ回路12は、入力信号のレベルがローからターンオンレベルであるハイに変化した際に、一定の遅延時間が経過した時点でMOS駆動回路15に出力する信号をハイレベルに変化させる。ターンオンディレイ回路12はターンオンディレイ回路に相当する。ターンオフディレイ回路14の動作は、ターンオフディレイ回路10と同様である。
 セレクタ13の出力端子13cは、MOS駆動回路15に入力端子に接続されている。MOS駆動回路15も同様に2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として20V,ローレベル駆動電圧として-5VをFET2のゲートに出力する。尚、説明の都合上、IGBT駆動回路11及びMOS駆動回路15の何れも、入力信号がローレベルであればローレベル駆動電圧を出力し、入力信号がハイレベルであればハイレベル駆動電圧を出力するものとする。
 IGBT1側の検出素子のエミッタ端子4EとFET2側の検出素子のソース端子6Sとは、それぞれ駆動IC8の入力端子に接続されている。前者で検出される抵抗5の端子電圧は例えば異常電流を検出するために使用されるが、本実施形態ではその詳細を省略する。一方、後者で検出される抵抗7の端子電圧は、コンパレータ16の非反転入力端子に与えられており、同反転入力端子には閾値電圧が与えられている。
 コンパレータ16の出力端子は、RSフリップフロップ17のセット端子Sに接続されている。RSフリップフロップ17の負論理のリセット端子Rには、前記入力信号がターンオフディレイ回路18を介して与えられている。ターンオフディレイ回路18の動作もターンオフディレイ回路10と同様である。コンパレータ16及びRSフリップフロップ17は、SW素子判定回路19を構成している。SW素子判定回路19の出力信号は、セレクタ9及び13の切替えを制御する。ターンオフディレイ回路10,14,18は、それぞれ第1,第2,第3ターンオフディレイ回路に相当する。
 制御信号がローレベルであれば、セレクタ9は入力端子9a側を選択し、セレクタ13は入力端子13b側を選択する。そして、制御信号レベルが反転すると、セレクタ9,13はそれぞれ逆側を選択する。
 次に、本実施形態の作用について説明するが、先ず、図27及び図28に従来行われている一般的なDCアシストの場合を示し、本実施形態の動作原理を説明する。図28に示すように、IGBT1及びFET2の双方がオンした状態で、双方の素子に流れる電流が大きい場合、負荷電流がFET2の電流能力を超えているのでFET2のみでは電流を流し切れない。したがって、従前通りのDCアシストを行わざるを得ず、IGBT1のゲート電圧がミラー電圧より下降を開始する途中からテール電流が流れ始める。
 一方、図27は、IGBT1及びFET2の双方がオンした際に、負荷電流がFET2の電流能力以下の場合を示すが、IGBT1及びFET2の双方がオンした際にFET2のみに電流が流れ、IGBT1には電流が殆ど流れない。しかし、図28と同様にFET2が先にターンオフし、その後にIGBT1がターンオフするので、やはりテール電流が発生している。本実施形態ではこの図27に示すケースに対応して、図26に示す制御タイミングを実現する。
 図25は、図28に示すケースに対応している。入力信号のレベルがローであり、IGBT1及びFET2の何れもオフ状態であれば、コンパレータ16で検出される抵抗7の端子電圧は0Vであり閾値電圧未満である。この時、セレクタ9は入力端子9a側を選択し、セレクタ13は入力端子13b側を選択する。この状態から、時点(1)で入力信号のレベルがローからハイに変化すると、IGBT1は直ちにターンオンを開始する。
 一方、FET2側では、入力信号がターンオンディレイ回路12及びターンオフディレイ回路14を介してMOS駆動回路15に入力されるが、ターンオン時はターンオンディレイ回路12のみが作用する。したがって、FET2はターンオンディレイ回路12で付与される遅延時間が経過した時点(2)からターンオンを開始する。
 時点(3)でIGBT1及びFET2の双方がオンした状態で、双方の素子に流れる電流が大きく、コンパレータ16で検出される抵抗7の端子電圧が閾値電圧を超えると、コンパレータ16の出力信号がハイレベルとなる。これによりRSフリップフロップ17がセットされてSW素子判定回路19の出力信号がハイレベルとなり、セレクタ9は入力端子9b側を選択し、セレクタ13は入力端子13a側を選択する。すると、入力信号のレベルがローに変化する時点(4)からFET2がターンオフを開始し、IGBT1は、ターンオフディレイ回路10で付与される遅延時間が経過した時点(5)からターンオフを開始する。
 また、時点(5)ではターンオフディレイ回路18で付与される遅延時間も経過するので、リセット信号がローレベルとなってRSフリップフロップ17がリセットされる。これにより、SW素子判定回路19の出力信号がローレベルとなり、セレクタ9及び13は時点(1)以前の状態に戻る。
 図25に示すケースでは、負荷電流がFET2の電流能力を超えているのでFET2のみでは電流を流し切れない。したがって、従前通りの並列駆動制御によるターンオフ動作とする。これにより、時点(6)で、IGBT1のゲート電圧がミラー電圧より下降を開始する途中からテール電流が流れ始める。
 一方、図26は図27に示すケースに対応している。時点(2)でFET2がターンオンを開始すると、抵抗7の端子電圧である図中に示す「SiC電流情報」のレベルが上昇を開始する。しかし、時点(3)において抵抗7の端子電圧が閾値電圧以下であるため、コンパレータ16,SW素子判定回路19の出力信号はローレベルのままになる。したがって、セレクタ9は入力端子9a側を選択し続け、セレクタ13は入力端子13b側を選択続ける。
 すると、入力信号が立下がる時点(4)に対して、IGBT駆動回路11に入力されるON/OFF信号の立下りも時点(4)から開始されるので、IGBT1側のターンオフタイミングが早くなる。そして、MOS駆動回路15に入力されるON/OFF信号の立下りは、時点(4)から時点(5)まで遅延される。結果として、IGBT1とFET2とのターンオフ開始タイミングが図25に示すケースと入れ替わり、IGBT1のターンオフが完了した後に、FET2のターンオフが完了するようになる。これにより、テール電流の発生が抑止される。
 以上のように本実施形態によれば、FET2を介して流れる電流をソース端子6Sに接続される抵抗7より検出する。そして、IGBT1とFET2とをターンオフさせる際に、前記電流が閾値以下であればIGBT1をターンオフさせた後にFET2をターンオフさせ、前記電流が閾値を超えるとFET2をターンオフさせた後にIGBT1をターンオフさせる。
 具体的には、IGBT駆動回路11,MOS駆動回路15は、入力信号のレベル変化に応じて、それぞれ対応する素子のゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与する。ターンオンディレイ回路12は、入力信号をMOS駆動回路15に入力する経路に配置され、入力信号の立上りタイミングを遅延させる。ターンオフディレイ回路10,14は、入力信号を駆動回路11,15に直接入力する経路から分岐した経路にそれぞれ配置され、入力信号の立下りタイミングを遅延させる。
 コンパレータ16は、抵抗5の端子電圧と、電流閾値に相当する電圧とを比較する。セレクタ9はIGBT駆動回路11の入力側に配置され、ターンオフディレイ回路10が介在する経路と介在しない経路とを切替え、セレクタ13はMOS駆動回路15の入力側に配置され、ターンオフディレイ回路14が介在する経路と介在しない経路とを切替える。RSフリップフロップ17はコンパレータ16の出力信号によりセットされ、ターンオフディレイ回路18の出力信号によりリセットされる。そして、セレクタ9及び13の切替えをRSフリップフロップ17の出力信号によって行う。
 一般に、IGBT1とFET2とでは前者の電流能力が高いので、大きな電流が流れている状態でのターンオフは、基本的にIGBT1に担わせる必要がある。そこで、FET2を介して流れる電流を検出し、検出される電流の大きさを、当該FET2の電流能力を基準とする閾値を以って評価する。そして、上述のようにターンオフを行い、FET2の電流能力で負担できる範囲の電流が流れている場合は先にIGBT1をターンオフさせ、その後にFET2をターンオフさせることで、テール電流の発生を回避して電力損失を低減できる。
  (その他の実施形態)
 コンパレータ16の非反転入力端子をエミッタ端子4Eに接続して、IGBT1のコレクタ電流相当値を検出しても良い。
 ターンオフディレイ回路18を削除して、ターンオフディレイ回路10の出力信号を利用しても良い。
 IGBT1やFET2の駆動電圧については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
 バイポーラ型トランジスタは、RC-IGBTに限ることはない。また、MOSFETもSiC-MOSFETに限ることはない。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
  <第5の開示>
 図29に示すように、RC-IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC-MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースはグランドに接続されている。
 IGBT1には、コレクタ電流を分流して検出するための検出素子が設けられているが、図中では、そのエミッタ端子4Eのみを示している。エミッタ端子4Eは抵抗5を介してグランドに接続されている。また、FET2のドレイン,ソース間には、逆方向の寄生ダイオード2Dが接続されている。エミッタ端子4Eは駆動IC6の入力端子に接続されており、抵抗5の端子電圧は、例えば過電流の検出に使用される。
 駆動IC6には、図示しない制御回路からIGBT1を駆動制御するPWM信号が入力される。駆動IC6は、キャリア中点推定部7,オン時間調整部8,初期DCアシスト停止回路9,IGBT駆動回路10及びMOS駆動回路11を備えており、前記PWM信号は、これらのうち回路7~10にそれぞれ入力されている。IGBT駆動回路10は、例えば2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として15V,ローレベル駆動電圧として0VをIGBT1のゲートに出力する。
 図30にも示すように、キャリア中点推定部7では、PWM幅カウンタ回路12が、PWM信号のキャリアよりも短い周期のクロック信号CLKによりPWM信号のパルス幅をカウントする。そのカウント値は、PWM幅中点推定回路13に入力される。PWM幅カウンタ回路12はタイマに相当する。PWM幅中点推定回路13は、入力されたカウント値を2分した値を、キャリア中点記憶回路(t)14に入力する。
 時刻検出カウンタ回路15は、例えばクロック信号CLKに基づきカウント動作を行うフリーランタイマであり、そのタイマ値である現在時刻をキャリア中点記憶回路(t)14に入力する。また、上記の現在時刻は、オン時間調整部8にも入力される。キャリア中点記憶回路(t)14は、その現在時刻に上記の2分値を加えた値を、第2周期に対応する第2データとして記憶する。また、キャリア中点記憶回路(t)14は、キャリア周期が経過する毎に、上記の記憶値をキャリア中点記憶回路(t-1)16に転送し、第1周期に対応する第1データとして記憶させる。
 キャリア中点記憶回路14,16の記憶値は、何れもキャリア中点推定回路(t+1)17に入力されている。キャリア中点推定回路(t+1)17は、第2周期に続く第3周期におけるキャリアの中間時点を、以下のようにして推定する。
   中間時点(t+1)=(第2データ)+{(第2データ)-(第1データ)}
そして、推定した中間時点のデータをオン時間調整部8に入力する。キャリア中点推定回路17は、減算器及び加算器に相当する。尚、第1~第3周期は相対的な名称であり、ある時点のPWM周期を「第1周期」とした際に、その次の周期が「第2周期」となり、更にその次の周期が「第3周期」となる。
 オン時間調整部8は、オン側遅延回路18,パルス立上り検出回路19,パルス幅推定回路20及びMOSパルス幅決定回路21を備えている。オン側遅延回路18は、入力されるPWM信号の立上りタイミングのみを一定時間遅延させてMOSパルス幅決定回路21に入力する。パルス立上り検出回路19は、PWM信号の立上りタイミングを検出してパルス幅推定回路20に入力する。
 パルス幅推定回路20は、図31に示すように、PWM信号の立上りタイミングと、キャリア中点推定部7より与えられた中間時点(t+1)とから、IGBT1に出力されるPWM信号のパルス幅を推定し、MOSパルス幅決定回路21に入力する。
 MOSパルス幅決定回路21では、以下のようにして第3周期におけるFET2のオン時間幅を決定する。IGBTパルス幅が所定時間以上である場合は、図3に示すように、IGBTパルス幅の立上りタイミングを一定時間遅延させ、且つ立下りタイミングを一定時間早めるように調整したパルス幅を、FET2のオン時間幅として決定する。一方、IGBTパルス幅が所定時間未満である場合にこのような調整を行うと、FET2のオン時間幅がゼロになる。したがって、その場合はPWM信号の出力を停止する。
 MOSパルス幅決定回路21で決定されたPWM信号は、ANDゲート22を介してMOS駆動回路11に入力される。MOS駆動回路11も同様に2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として20V,ローレベル駆動電圧として-5VをFET2のゲートに出力する。尚、IGBT駆動回路10及びMOS駆動回路11の何れも、入力信号がローレベルであればローレベル駆動電圧を出力し、入力信号がハイレベルであればハイレベル駆動電圧を出力する。
 但し、本実施形態では、オン時間調整部8が上述のようにFET2に与えるPWM信号のデューティを決定するので、初期DCアシスト停止回路9は、駆動IC6の起動時においてPWM信号の出力が開始された際にキャリアの連続する2周期に相当する期間については、FET2の並行駆動,つまりDCアシストを停止させるようにローレベルの信号をANDゲート22に入力する。そして、次の3周期以降から前記信号をハイレベルに変化させて、MOSパルス幅決定回路21より出力される信号を有効化する。
 その結果、図32に示すように、駆動IC6に対し、カプラ等を介した絶縁通信により入力される信号の立下りタイミングよりも、FET2のターンオフ開始タイミングを早めることが可能になる。これにより、IGBT1をFET2と並列駆動する場合でも、IGBT1のターンオフを開始させるタイミングが、IGBT1を単独で駆動する場合と同等になる。
 以上のように本実施形態によれば、キャリア中点推定部7は、入力されるPWM信号を生成しているキャリアの周期の中間時点を推定する。そして、オン時間調整部8は、推定された中間時点に応じてMOS駆動回路11によるFET2のオン時間を調整する。このように構成すれば、推定されたキャリア周期の中間時点を起点として、FET2のターンオフを開始させるタイミングを決定できる。したがって、実際にIC6に入力されるPWM信号に基づくよりも前記タイミングを前倒しにできるので、ターンオフが完了するまでの時間をIGBT1を単独で駆動する場合と同等にでき、制御性を向上させることができる。
 そして、キャリア中点推定部7は、PWM幅カウンタ回路12によりPWM信号の立上りから立下りまでの期間を計時し、PWM幅中点推定回路13が計時されたタイマ値を2分する。キャリア中点記憶回路14及び16は、連続する第1及び第2周期について、時刻検出カウンタ回路15のタイマ値である現在時刻にタイマ値を2分した値を加算し、それぞれ第1及び第2データとして記憶する。そして、キャリア中点推定回路17は、第1データと第2データとの差分を求め、その差分に第2データを加えた結果をキャリア周期の中間時点の推定値とする。MOSパルス幅決定回路21は、第2周期に続く第3周期において、前記推定値をFET2をターンオンさせる際に使用する。このように構成すれば、キャリア周期の中間時点を適切に推定して、FET2のターンオフを開始させるタイミングを早めることができる。
 また、パルス幅推定回路20がPWM信号の立上りタイミングと中間時点の推定値とに基づいてIGBT1のオン時間を推定すると、MOSパルス幅決定回路21は、オン側遅延回路18により遅延させた立上りタイミングから推定されたオン時間より所定値を減じた結果を第3周期におけるFET2のオン時間に設定し、前記中間時点の前後に亘ってFET2をオンさせる。このように構成すれば、FET2のオン時間を、実際に入力されるPWM信号に基づく時間よりも短縮できるので、DCアシストを確実に実行できると共にターンオフが完了するまでの時間をIGBT1を単独で駆動する場合と同等にできる。
 また、初期DCアシスト停止回路9は、駆動IC6の起動時においてPWM信号の出力が開始された際にキャリアの連続する2周期に相当する期間はローレベルの信号をANDゲート22に入力してDCアシストを停止させ、続く3周期以降から出力信号をハイレベルに変化させてMOSパルス幅決定回路21より出力される信号を有効化する。このように構成すれば、キャリア周期の中間時点を推定できない期間にFET2をオンさせることを回避できる。
  (その他の実施形態)
 IGBT1やFET2の駆動電圧については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
 バイポーラ型トランジスタは、RC-IGBTに限ることはない。また、MOSFETもSiC-MOSFETに限ることはない。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
  <第6の開示>
  (第1実施形態)
 図33に示すように、IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC-MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースは、例えばグランドに接続されている。
 駆動IC3には、図示しない制御回路からIGBT1を駆動制御するPWM信号が入力される。駆動IC3は、第1ターンオン遅延回路4,第2ターンオン遅延回路5,第1ターンオフ遅延回路6,第2ターンオフ遅延回路7,アシスト選択回路8,ドライバ9及10を備えている。前記PWM信号は、第1ターンオン遅延回路4に入力されている。
 第1ターンオン遅延回路4の出力端子は、第2ターンオン遅延回路5及び第1ターンオフ遅延回路6の入力端子に接続されている。第2ターンオン遅延回路5の出力端子は、第2ターンオフ遅延回路7の入力端子に接続されている。第1ターンオフ遅延回路6,第2ターンオフ遅延回路7の出力端子は、それぞれドライバ9,ドライバ10の入力端子に接続されている。ドライバ9,ドライバ10の出力端子は、それぞれIGBT1,FET2のゲートに接続されている。
 アシスト選択回路8は、外部よりハイ,ローの二値レベルが書き込み設定される1ビットレジスタである。アシスト選択回路8の出力端子は、第1ターンオフ遅延回路6,第2ターンオフ遅延回路7の制御入力端子にそれぞれ接続されている。
 ターンオン遅延回路4,5は、入力される信号の立上りエッジのみに作用して遅延時間を付与する。遅延回路4,5により付与される遅延時間はそれぞれTSFT,TDLY(<TSFT)である。したがって、IGBT1をターンオンさせる際に付与される遅延時間はTSFTとなり、FET2をターンオンさせる際に付与される遅延時間は(TSFT+TDLY)となる。TSFT,TDLYは、それぞれ第1,第2遅延時間に相当する。
 ターンオフ遅延回路6,7は、入力される信号の立下りエッジのみに作用して遅延時間を付与する。その遅延時間は、アシスト選択回路8に対する設定に応じて変化する。遅延回路6は、前記設定がハイレベルであれば遅延時間をTSFTに設定し、ローレベルであれば遅延時間を(TSFT-TDLY)に設定する。遅延時間(TSFT-TDLY)は、差分時間に相当する。
 逆に、遅延回路7は、前記設定がハイレベルであれば遅延時間を(TSFT-TDLY)に設定し、ローレベルであれば遅延時間をTSFTに設定する。尚、以降では、アシスト選択回路8に対する設定がハイレベルの場合の駆動形態を「DCアシスト」と称し、前記設定がローレベルの場合の駆動形態を「DC+Eoffアシスト」と称する。「DCアシスト」は第1駆動方式に相当し、「DC+Eoffアシスト」は第2駆動方式に相当する。
 また、以上において、遅延回路4,6及びドライバ9はIGBT駆動回路11を構成し、遅延回路4,5,7及びドライバ10はMOS駆動回路12を構成している。そして、IGBT駆動回路11は、バイポーラ駆動回路に相当する。
 次に、本実施形態の作用について説明する。図34に示す「DCアシスト」の場合、入力信号INの立上りエッジタイミングより、IGBT1がターンオンを開始するまでの遅延時間はTSFTであり、FET2がターンオンを開始するまでの遅延時間は(TSFT+TDLY)である。そして、入力信号INの立下がりエッジタイミングより、FET2がターンオフを開始するまでの遅延時間は(TSFT-TDLY)であり、IGBT1がターンオフを開始するまでの遅延時間はTSFTである。
 つまり、IGBT1は、入力信号INの立上りエッジタイミングより時間TSFTの経過後にターンオンし、入力信号INの立下がりエッジタイミングより時間TSFTの経過後にターンオフする。そして、FET2は、IGBT1がオンしている期間内でターンオン,ターンオフする。したがって、IGBT1がオンする期間は入力信号INのハイレベルパルス幅と同じになる。この場合の入力信号INのパルス幅と、IGBT1がオンする期間に相当する出力パルス幅との関係は、図36に示すようになる。
 一方、図35に示す「DC+Eoffアシスト」の場合、IGBT1及びFET2がそれぞれターンオンを開始するまでの遅延時間は「DCアシスト」の場合と同じになる。一方、入力信号INの立下がりエッジタイミングより、IGBT1及びFET2がそれぞれターンオフを開始するまでの遅延時間は「DCアシスト」の場合と逆になる。つまり、IGBT1が先にターンオフし、その後にFET2がターンオフする。この場合でも、IGBT1がターンオンしてからFET2がターンオフするまでの時間は、入力信号INのハイレベルパルス幅と同じになる。この場合の入力信号INのパルス幅と、IGBT1がターンオン~FET2がターンオフまでの期間に相当する出力パルス幅との関係は、図37に示すようになる。
 以上のように本実施形態によれば、IGBT駆動回路11は、入力されるPWM信号がターンオンレベルになると、時間TSFTの経過後にIGBT1のゲートにターンオンレベル電圧を付与する。そして、前記PWM信号がターンオフレベルになると、アシスト選択回路8において「DCアシスト」が選択されている際には、時間TSFTの経過後に前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与し、「DC+Eoffアシスト」が選択されている際には、差分時間(TSFT-TDLY)が経過すると前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与する。
 MOS駆動回路12は、前記PWM信号がターンオンレベルになると、時間TSFTが経過した後、当該時間TSFTよりも短く設定されている時間TDLYの経過後にFET2のゲートにターンオンレベル電圧を付与する。そして、前記PWM信号がターンオフレベルになると、「DCアシスト」が選択されている際には、差分時間(TSFT-TDLY)が経過すると前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与し、「DC+Eoffアシスト」が選択されている際には、時間TSFTの経過後に前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与する。
 これにより、「DCアシスト」が選択されている際には、IGBT1のオン期間が、PWM信号がオンレベルを示す期間に等しくなる。そして、FET2は、IGBT1のオン期間内において、より短い期間でオンする。これにより、IGBT1が単独でオンする場合よりもオン抵抗を低くすることができる。
 一方、「DC+Eoffアシスト」が選択されている際には、IGBT1がターンオンしてからFET2がターンオフするまでの期間が、入力信号がオンレベルを示す期間に等しくなる。また、IGBT1がターンオフした後にFET2がターンオフするので、ターンオフ時のスイッチング損失も低減できる。そして、並列接続されているIGBT1とFET2とを一体の素子に見做すと、何れの駆動方式においても、当該素子のオン期間が、入力されるPWM信号がオンレベルを示す期間に等しくなるので、制御性を低下させることなく維持できる。
  (第2実施形態)
 以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図38に示す第2実施形態の駆動IC21は、駆動IC3にパルス幅判定回路22を加えた構成である。また、ターンオフ遅延回路6,7は、それぞれターンオフ遅延回路23,24に置き換わっている。パルス幅判定回路22の入力端子にはPWM信号が入力される。パルス幅判定回路22の出力端子は、ターンオフ遅延回路23,24の入力端子に接続されている。そして、IGBT駆動回路11,MOS駆動回路12に替えて、IGBT駆動回路25,MOS駆動回路26が構成されている。
 パルス幅判定回路22は、図示しないカウンタを備えており、そのカウンタにより入力されるPWM信号のハイレベルパルス幅TPWを計測する。そして、計測したパルス幅TPWを閾値(TSFT+TDLY)と比較し、両者の大小関係により以下のように二値信号H,Lを出力する。
   TPW<TSFT+TDLY → H  …(1)
   TPW≧TSFT+TDLY → L  …(2)
 ターンオフ遅延回路23,24は、アシスト選択回路8において「DC+Eoffアシスト」が選択されている場合でも、パルス幅判定回路22より入力される信号のレベルがHであれば、ターンオフ時に設定する遅延時間を「DCアシスト」に対応する遅延時間に設定する。
 これは、図39に示すように、「TPW>TSFT+TDLY」のケースは、「DCアシスト」,「DC+Eoffアシスト」の何れにおいても、トータルでのオン期間がパルス幅TPWを等しくなるようにIGBT1及びFET2を駆動できる。これに対し、条件(1)では、「DC+Eoffアシスト」を実行するとトータルでのオン期間がパルス幅TPWを維持できなくなる。しかし、「DCアシスト」ではFET2がオンできなくなるものの、IGBT1単独のオン期間はパルス幅TPWに等しくなる。
 以上のように第2実施形態によれば、パルス幅判定回路22は、PWM信号のパルス幅TPWが所定の閾値(TSFT+TDLY)未満か否かを判定する。そして、IGBT駆動回路25及びMOS駆動回路26は、アシスト選択回路8において「DC+Eoffアシスト」が選択されていても、パルス幅TPWが前記閾値未満であれば「DCアシスト」を選択する。
 これにより、パルス幅TPWが短いため「DC+Eoffアシスト」での駆動が困難となる際に、代替的に「DCアシスト」を適用してIGBT1単独のオン期間をパルス幅TPWに等しくすることで制御性を維持できる。そして、閾値を(TSFT+TDLY)に設定することで、ターンオン時,ターンオフ時に付与する各遅延時間に応じて閾値を設定できる。
  (第3実施形態)
 図40に示す第3実施形態の駆動IC31は、第1実施形態の駆動IC3におけるアシスト選択回路8をアシスト選択回路32に置き換えたものである。アシスト選択回路32は、外部より入力される選択信号に応じて、H:「DCアシスト」,L:「DC+Eoffアシスト」の設定をダイナミックに切換えることができる。アシスト選択回路32は、例えばシステムクロックのエッジで入力端子Dに入力される選択信号をラッチするDフリップフロップ等で構成される。
  (第4実施形態)
 図41に示す第4実施形態の駆動IC41は、第3実施形態と同様にアシスト選択回路32を用いている。IGBT1のエミッタ及びFET2のソース側には、電流検出抵抗42が挿入されている。そして、前記エミッタ及びソースは、駆動IC41内のコンパレータ43の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ43の反転入力端子には、閾値電圧44が付与されている。コンパレータ43の出力端子は、第3実施形態の選択信号に替えて、アシスト選択回路32の入力端子に接続されている。
 次に、第4実施形態の作用について説明する。IGBT1のエミッタに流れる電流が少なく、コンパレータ43の非反転入力端子の電位が閾値電圧44を下回っていれば、コンパレータ43の出力レベルはローになっている。これにより、アシスト選択回路32ではL:「DC+Eoffアシスト」が選択される。一方、IGBT1のエミッタに流れる電流が多くなり、前記非反転入力端子の電位が閾値電圧44を超えると、コンパレータ43の出力レベルはハイに変化する。これにより、アシスト選択回路32ではH:「DCアシスト」が選択される。
 すなわち、負荷電流が少なければ「DC+Eoffアシスト」を実行し、IGBT1がターンオフする際のスイッチング損失を低減する。負荷電流が多くなると「DCアシスト」を実行し、IGBT1のオン期間内で負荷電流をカバーさせる。したがって、第4実施形態によれば、負荷電流の大小に応じて適切な駆動方式を選択できる。
  (その他の実施形態)
 差分時間(TSFT-TDLY)に替えて、より短い時間を用いて制御しても良い。
 パルス幅判定回路22の閾値を、(TSFT+TDLY)よりも長い時間に設定しても良い。
 第1実施形態の構成に、第3,第4実施形態を適用しても良い。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
 

Claims (39)

  1.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)を備え、
     前記温度が閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
     前記温度が閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。
  2.  前記温度検出素子により、前記MOSFETの温度を検出する請求項1記載のトランジスタ駆動回路。
  3.  入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
     このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
     前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
     前記温度検出素子が検出した温度に応じた電圧信号を出力する温度検出部(16)と、
     前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(17)と、
     前記ピーク値を閾値と比較する比較器(18)と、
     前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
     前記トリガ信号が入力された際に、前記比較器の比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(14)と、
     入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項1又は2記載のトランジスタ駆動回路。
  4.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)を備え、
     前記電流が閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
     前記電流が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。
  5.  入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
     このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
     前記電流検出素子が検出した電流に応じて出力する電圧信号を閾値と比較する比較器(22,23)と、
     前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
     前記トリガ信号が入力された際に、前記比較器の比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(24)と、
     入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項4記載のトランジスタ駆動回路。
  6.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)を備え、
     前記電流が一方の極性における第1閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせて、前記電流が前記第1閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせ、
     前記電流が他方の極性において、前記第1閾値相当値よりも高く設定される第2閾値以下であれば前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETを同時にオンさせ、前記電流が前記第2閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。
  7.  入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
     このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
     前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
     前記電流検出素子が検出した電流を、前記第1閾値と比較する第1コンパレータ(22)と、
     前記電流検出素子が検出した電流を、前記第2閾値と比較する第2コンパレータ(23)と、
     前記第1,第2コンパレータの比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(24)と、
     入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項6記載のトランジスタ駆動回路。
  8.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
     前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)とを備え、
     前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
     前記2次元座標値が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。
  9.  前記温度検出素子により、前記バイポーラ型トランジスタの温度を検出する請求項8記載のトランジスタ駆動回路。
  10.  入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
     このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
     前記ターンオフディレイ回路を介して入力される信号の立下りを検出する立下り検出回路(41)と、
     前記立下りが検出された時点で、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出する温度ピーク検出回路(34)と、
     前記立下りが検出された時点で、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出する電流ピーク検出回路(33)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
     外部より与えられる入力信号の立上りを検出すると、一定時間の経過後にワンショットパルス信号を出力するタイミング検出回路(32)と、
     前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度ピーク検出回路により検出されている温度のピーク値と、前記電流ピーク検出回路により検出されている電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記閾値とを比較して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(38)と、
     入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項8又は9記載のトランジスタ駆動回路。
  11.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
     前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)とを備え、
     前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
     前記2次元座標値が前記閾値を超えると、前記MOSFETを、そのゲートに与える駆動電圧を低下させてオンさせると共に前記バイポーラ型トランジスタをオンさせるトランジスタ駆動回路。
  12.  前記温度検出素子により、前記バイポーラ型トランジスタの温度を検出する請求項11記載のトランジスタ駆動回路。
  13.  前記閾値が複数設定されており、前記2次元座標値が超える閾値が高くなるのに応じて、前記MOSFETのゲートに与える駆動電圧を段階的に低下させる請求項11又は12記載のトランジスタ駆動回路。
  14.  入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
     このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
     外部より与えられる入力信号の立上りを検出すると、一定時間の経過後にワンショットパルス信号を出力するタイミング検出回路(32)と、
     前記立下りが検出された時点で、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出する温度ピーク検出回路(34)と、
     前記立下りが検出された時点で、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出する電流ピーク検出回路(33)と、
     前記ターンオフディレイ回路を介して入力される信号の立下りを検出する立下り検出回路(41)と、
     前記MOSFETのゲートに与える駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路(44)と、
     前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度ピーク検出回路により検出されている温度のピーク値と、前記電流ピーク検出回路により検出されている電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記閾値とを比較して、前記MOSFETのゲートに与えるターンオンレベル電圧を決定する駆動電圧判断回路(43)とを備える請求項11から13の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
  15.  前記温度ピーク検出回路は、前記温度検出素子が検出した温度に応じた電圧信号を出力する温度検出部(16)と、
     前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(17)とを備え、
     前記電流ピーク検出回路は、前記電流検出素子が検出した電流に応じた電圧信号を出力する電流検出部(39)と、
     前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(40)とを備え、
     前記タイミング検出回路は、外部より与えられる入力信号の立上りを検出するとトリガ信号を出力する立上り検出回路(35)と、
     前記トリガ信号が入力されると一定時間の計時を開始するタイマ(36)と、
     このタイマにより前記一定時間が計時されるとワンショットパルス信号を出力するワンショットパルス生成回路(37)とを備える請求項10又は14記載のトランジスタ駆動回路。
  16.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを1つのアーム(51)として構成されるモータ駆動回路(52)における、前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETを駆動対象とするトランジスタ駆動回路(54)と、
     前記バイポーラ型トランジスタ又は前記MOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
     モータ(53)に流れる電流を検出する電流検出素子(58)と、
     前記温度の高低及び前記電流の大小に応じて、前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETの駆動状態を決定し、前記トランジスタ駆動回路に駆動制御信号を出力する制御回路(57)とを備えるモータ駆動制御装置。
  17.  前記トランジスタ駆動回路は、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
     前記駆動制御信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ駆動回路に駆動信号を出力するバイポーラプリドライバ(55)と、
     前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与すると共に、前記ターンオンレベル電圧が可変であるMOS駆動回路(10)と、
     前記駆動制御信号のレベル変化に応じて前記MOS駆動回路に駆動信号を出力すると共に、前記制御回路により入力される駆動電圧制御信号に応じて、前記MOS駆動回路が出力するターンオンレベル電圧を決定するMOSプリドライバ(56)とを備え、
     前記制御回路は、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出すると共に、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出すると、前記温度及び前記電流のピーク値が格納されるレジスタ(59)と、
     前記駆動制御信号としてのPWM信号を生成するタイマ(60)とを備え、
     前記温度のピーク値と、前記電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記座標上に設定されている閾値とを比較して、前記MOSFETのゲートに与えるターンオンレベル電圧を決定し、前記駆動電圧制御信号を前記MOSプリドライバに出力する請求項16記載のモータ駆動制御装置。
  18.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記MOSFETをターンオン及びターンオフさせるため、前記MOSFETのゲートに与える電圧を正極性のハイレベルと負極性のローレベルとに変化させる間に、前記電圧として前記双方のレベルの中間にある中間レベルを付与する期間を設けるトランジスタ駆動回路。
  19.  入力信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するIGBT駆動回路(17)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにローレベル電圧を付与するローレベル付与回路(18P,18N_L),ハイレベル電圧を付与するハイレベル付与回路(18P,18N_L)及び中間レベル電圧を付与する中間レベル付与回路(18N_0)を備えるMOS駆動回路(18)と、
     前記入力信号の立上りエッジを検出する立上りエッジ検出回路(7)と、
     前記入力信号の立下りエッジを検出する立下りエッジ検出回路(8)と、
     前記立上がりエッジが検出された時点から一定時間を計時する立上りタイマ(10,14)と、
     前記立下りエッジが検出された時点から一定時間を計時する立下りタイマ(15,16)と、
     前記立上りエッジが検出された時点から前記IGBT駆動回路により前記ターンオンレベル電圧を付与させ、前記立下りエッジが検出された時点から前記立下りタイマにより計時される一定時間が経過すると前記IGBT駆動回路により前記ターンオフレベル電圧を付与させるIGBT駆動制御部(9)と、
     前記IGBT駆動回路が前記ターンオフレベル電圧を付与している期間に、前記ローレベル付与回路に前記ローレベル電圧を付与させる第1MOS駆動制御部(12)と、
     前記立上りエッジが検出された時点から前記立上りタイマにより計時される一定時間が経過するまでの第1期間と、前記立下りエッジが検出された時点から前記立下りタイマにより計時される一定時間が経過するまでの第2期間とに、前記中間レベル付与回路に前記中間レベル電圧を付与させる第2MOS駆動制御部(13)と、
     前記第1期間と前記第2期間との間に、前記ハイレベル付与回路により前記ハイレベル電圧を付与させる第3MOS駆動制御部(11)とを備える請求項18記載のトランジスタ駆動回路。
  20.  前記立下りタイマ(15,16)は、前記バイポーラ駆動回路と、前記MOS駆動回路とがそれぞれ参照するものが個別に設けられている請求項19記載のトランジスタ駆動回路。
  21.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記バイポーラ型トランジスタをターンオンさせる際に、当該トランジスタの駆動電圧がミラー電圧に達した後、ミラー期間が終了した以降に前記MOSFETのターンオンを開始させるトランジスタ駆動回路。
  22.  前記入力信号の立下りタイミングを遅延させた信号を出力するターンオフディレイ回路(7)と、
     このターンオフディレイ回路の出力信号の変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するIGBT駆動回路(8)と、
     前記入力信号の立上りを検出する立上り検出回路(9)と、
     前記入力信号の立下りを検出する立下り検出回路(22)と、
     前記バイポーラ型トランジスタの駆動電圧がターンオンレベルに立上るまでの立上り期間を検出するゲート立上り期間検出回路(10)と、
     前記立上り期間内において、前記バイポーラ型トランジスタの駆動電圧の変化時間よりも短い周期のクロック信号に同期して動作し、前記駆動電圧の現在値とその一周期前の値との差分を求め、前記差分が閾値電圧よりも大きくなると差分検出信号を出力するゲート電圧差分検出回路(13)と、
     前記立上り期間内において、前記差分検出信号の1回目の出力が停止した時点から、2回目の出力が停止する時点までの前記バイポーラ型トランジスタの容量充電期間に充電期間検出信号を出力するチャージ期間検出回路(11)と、
     前記差分検出信号,前記充電期間検出信号及び前記クロック信号の論理積をとるANDゲート(18)と、
     このANDゲートの出力信号の立上りを検出する立上り検出回路(20)と、
     前記立上り検出回路が前記ANDゲートの出力信号の立上りを検出すると前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧を付与し、前記立下り検出回路が前記入力信号の立下りを検出すると前記MOSFETのゲートにターンオフレベル電圧を付与するMOS駆動回路(21)と、
     前記充電期間検出信号の立下りを検出する立下り検出回路(12)とを備え、
     前記ゲート立上り期間検出回路は、前記立上り検出回路が前記入力信号の立上りを検出した時点から、前記立下り検出回路が前記充電期間検出信号の立下りを検出する時点までを、前記立上り期間として検出する請求項21記載のトランジスタ駆動回路。
  23.  前記チャージ期間検出回路は、前記ゲート電圧差分検出回路より入力される信号の立下りエッジの検出回数をカウントするカウンタ(19)を備え、
     前記カウンタは、前記入力信号の立上りが検出されるとリセットされ、その後、前記ゲート電圧差分検出回路より1回目の立下りエッジが入力されると充電期間検出信号をハイレベルにし、2回目の立下りエッジが入力されると前記信号をローレベルに変化させる請求項22記載のトランジスタ駆動回路。
  24.  前記ゲート電圧差分検出回路は、今回のバイポーラ型トランジスタの駆動電圧が記憶される現在値記憶部(14)と、
     その1クロック周期前の駆動電圧が記憶される前回値記憶部(15)と、
     この前回値記憶部と、前記現在値記憶部とに記憶されている駆動電圧の差分を検出する差分検出部(16)と、
     前記差分と閾値電圧とを比較し、その比較結果を前記差分検出信号として出力するコンパレータ(17)とを備える請求項22又は23記載のトランジスタ駆動回路。
  25.  前記入力信号の立下りタイミングを遅延させた信号を出力するターンオフディレイ回路(7)と、
     このターンオフディレイ回路の出力信号の変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するIGBT駆動回路(8)と、
     前記バイポーラ型トランジスタの駆動電圧と前記ミラー電圧よりも高く設定される閾値電圧とを比較し、その比較結果を出力するコンパレータ(17)と、
     このコンパレータの出力信号の立上りを検出する立上り検出回路(20)と、
     前記入力信号の立下りを検出する立下り検出回路(22)と、
     前記立上り検出回路が前記立上りを検出すると前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧を付与し、前記立下り検出回路が前記立下りを検出すると前記MOSFETのゲートにターンオフレベル電圧を付与するMOS駆動回路(21)とを備える請求項21記載のトランジスタ駆動回路。
  26.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     前記バイポーラ型トランジスタ又は前記MOSFETを介して流れる電流を検出する電流検出素子(7)を備え、
     前記バイポーラ型トランジスタと前記MOSFETとをターンオフさせる際に、
     前記電流が閾値以下であれば前記バイポーラ型トランジスタをターンオフさせた後に前記MOSFETをターンオフさせ、
     前記電流が前記閾値を超えると前記MOSFETをターンオフさせた後に前記バイポーラ型トランジスタをターンオフさせるトランジスタ駆動回路。
  27.  前記電流検出素子により、前記MOSFETを介して流れる電流を検出する請求項26記載のトランジスタ駆動回路。
  28.  前記電流検出素子により、前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する請求項26記載のトランジスタ駆動回路。
  29.  前記電流検出素子の端子電圧と、前記閾値に相当する電圧とを比較するコンパレータ(16)と、
     入力信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(11)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(15)と、
     前記入力信号を前記MOS駆動回路に入力する経路に配置され、前記入力信号の立上りタイミングを遅延させるターンオンディレイ回路(12)と、
     前記入力信号を前記バイポーラ駆動回路に直接入力する経路から分岐した経路に配置され、前記入力信号の立下りタイミングを遅延させる第1ターンオフディレイ回路(10)と、
     前記ターンオンディレイ回路を介した入力信号を前記MOS駆動回路に直接入力する経路から分岐した経路に配置され、前記入力信号の立下りタイミングを遅延させる第2ターンオフディレイ回路(14)と、
     前記入力信号の立下りタイミングを遅延させる第3ターンオフディレイ回路(18)と、
     前記バイポーラ駆動回路の入力側に配置され、前記第1ターンオフディレイ回路が介在する経路と介在しない経路とを切替える第1セレクタ(9)と、
     前記MOS駆動回路の入力側に配置され、前記第2ターンオフディレイ回路が介在する経路と介在しない経路とを切替える第2セレクタ(13)と、
     前記コンパレータの出力信号によりセットされ、前記第3ターンオフディレイ回路の出力信号によりリセットされるRSフリップフロップ(17)とを備え、
     前記第1及び第2セレクタの切替えを、前記RSフリップフロップの出力信号によって行う請求項26から28の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
  30.  前記第1ターンオフディレイ回路を、前記第3ターンオフディレイ回路としても用いる請求項29記載のトランジスタ駆動回路。
  31.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     入力信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(10)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(11)と、
     入力されるPWM信号に基づいて、前記PWM信号を生成しているキャリアの周期の中間時点を推定するキャリア中点推定部(7)と、
     前記中間時点に応じて、前記MOS駆動回路による前記MOSFETのオン時間を調整するオン時間調整部(8)とを備えるトランジスタ駆動回路。
  32.  前記キャリア中点推定部は、前記PWM信号の立上りから立下りまでの期間を計時するPWM幅カウンタ回路(12)と、
     前記タイマにより計時されたタイマ値を2分するPWM幅中点推定回路(13)と、
     クロック信号に基づいて現在時刻を示す値のカウント動作を行う時刻検出カウンタ回路(15)と、
     連続する第1及び第2周期について、前記現在時刻を示す値に前記タイマ値を2分した値を加算した結果を、それぞれ第1及び第2データとして記憶するキャリア中点記憶回路(14,16)と、
     前記第1データと前記第2データとの差分を求め、前記差分に前記第2データを加算するキャリア中点推定回路(17)とを備え、前記加算の結果を前記中間時点の推定値とし、
     前記オン時間調整部は、前記第2周期に続く第3周期において、前記推定値を前記MOSFETをターンオンさせる際に使用する請求項31記載のトランジスタ駆動回路。
  33.  前記オン時間調整部は、前記PWM信号の立上りタイミングを遅延させるオン側遅延回路(18)と、
     前記PWM信号の立上りタイミングを検出するパルス立上り検出回路(19)と、
     前記PWM信号の立上りタイミングと、前記キャリア中点推定回路より入力される中間時点とから、前記バイポーラ型トランジスタに出力されるPWM信号のパルス幅を推定するパルス幅推定回路(20)と、
     前記オン側遅延回路により遅延させた立上りタイミングから、前記推定したパルス幅より所定値を減じた結果を前記第3周期における前記MOSFETのオン時間に設定し、前記中間時点の前後に亘って前記MOSFETをオンさせるMOSパルス幅決定回路(21)とを備える請求項32記載のトランジスタ駆動回路。
  34.  入力端子の一方が前記オン時間調整部の出力端子に接続され、出力端子が前記MOS駆動回路の入力端子に接続されるANDゲート(22)と、
     前記PWM信号の出力が開始されてからPWMキャリアの連続する2周期に相当する期間に、前記ANDゲートの入力端子の他方にローレベル信号を出力する初期DCアシスト停止回路(9)とを備える請求項31から33の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
  35.  バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
     入力信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(11)と、
     前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(12)と、
     第1駆動方式と第2駆動方式とを選択設定する選択回路(8,32)とを備え、
     前記バイポーラ駆動回路は、前記入力信号がターンオンレベルになると、第1遅延時間の経過後に前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧を付与し、
     前記入力信号がターンオフレベルになると、前記第1駆動方式が選択されている際には、前記第1遅延時間の経過後に前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与し、前記第2駆動方式が選択されている際には、前記第1遅延時間より、当該第1遅延時間よりも短く設定されている第2遅延時間を減じた差分時間以下の時間が経過すると前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与し、
     前記MOS駆動回路は、前記入力信号がターンオンレベルになると、前記第1遅延時間が経過した後、前記第2遅延時間の経過後に前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧を付与し、
     前記入力信号がターンオフレベルになると、前記第1駆動方式が選択されている際には、前記差分時間以下の時間が経過すると前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与し、前記第2駆動方式が選択されている際には、前記第1遅延時間の経過後に前記ゲートにターンオフレベル電圧を付与するトランジスタ駆動回路。
  36.  前記入力信号のパルス幅が所定の閾値未満か否かを判定する判定回路(22)を備え、
     前記バイポーラ駆動回路及び前記MOS駆動回路は、前記選択回路において前記第2駆動方式が選択されていても、前記パルス幅が前記閾値未満であれば前記第1駆動方式を選択する請求項35記載のトランジスタ駆動回路。
  37.  前記閾値が、前記第1遅延時間と前記第2遅延時間との和に設定されている請求項36記載のトランジスタ駆動回路。
  38.  前記選択回路(32)は、外部より入力される選択信号に応じて、前記第1駆動方式,前記第2駆動方式を選択する請求項35記載のトランジスタ駆動回路。
  39.  前記バイポーラ型トランジスタと前記MOSFETとの並列回路に流れる電流を検出する電流検出部(43)を備え、
     前記選択回路(32)は、前記電流検出部により検出される電流が所定の閾値よりも大きい場合は前記第1駆動方式を選択し、前記電流が前記閾値以下であれば前記第2駆動方式を選択する請求項35記載のトランジスタ駆動回路。
     
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