JP2012129971A - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】負荷10に接続されるスイッチング素子50と、定電流を生成する定電流生成部30と、定電流生成部30から流れ込む定電流の大きさに応じたオン時間でスイッチング素子50をオンするドライバ回路40と、を備えた構成とする。そして、定電流生成部30は、スイッチング素子50がオンするオン時間に達するまではドライバ回路40に第1電流量の大きさの定電流を流すことでスイッチング素子50の立ち上がりの速度を高速に維持する。また、定電流生成部30は、スイッチング素子50がオンするオン時間が経過した後はドライバ回路40に第1電流量よりも小さい第2電流量の定電流を流すことでドライバ回路40の消費電流を削減する。
【選択図】図2
Description
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される負荷駆動装置は、例えばIGBT、パワーMOSFET、容量負荷、抵抗負荷等の負荷を定電流で駆動するために用いられる装置である。
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、ドライバ回路40の増幅器41をMOSFETで構成したことが特徴となっている。
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、定電流生成部30において、スイッチ31がオンされることにより、第2定電流源33に流れる電流に対して第1定電流源32に流れる電流が足し合わされる構成となっていた。本実施形態では、定電流生成部30のスイッチ31が各定電流源32、33のいずれか一方に流れる電流を定電流としてドライバ回路40に供給することが特徴となっている。
本実施形態では、第1〜第3実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、定電流生成部30には所定の電流量の電流を流す複数の定電流源32、33が備えられていたが、本実施形態では定電流生成部30を構成する定電流回路の内部で定電流の大きさが調整されることが特徴となっている。
本実施形態では、第1〜第4実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、スイッチング素子50に負荷10としてパワー素子を接続した場合、当該パワー素子の立ち上がりの速度を高速に維持しつつ、消費電流を低減することが特徴となっている。
本実施形態では、第1〜第5実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、スイッチング素子50やパワー素子10のゲートの立ち上がり時間に基づいて、予め決められたタイミングで電流量削減用信号が外部から定電流生成部30に入力されていた。しかしながら、切替信号の入力のタイミングを利用して、電流量削減用信号を生成する回路を負荷駆動装置に追加しても良い。この場合、スイッチング素子50やパワー素子10のゲート電圧をモニタすることにより、立ち上がり時間すなわち定電流の電流量を調整するタイミングの精度を向上させることもできる。
本実施形態では、第6実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、電流量削減制御回路70は、スイッチング素子50をオンさせる切替信号がドライバ回路40に入力されている間であって、切替信号がドライバ回路40に入力されてからドライバ回路40がスイッチング素子50を駆動させるまでのタイマ時間を計測し、その計測時間がタイマ時間に達したときに電流量削減用信号を出力する構成となっている。
本実施形態では、第6実施形態と異なる部分について説明する。図14は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、負荷10としてパワー素子10を採用し、プリドライバ部60に電流量削減制御回路70を設けた構成とすることもできる。なお、図14に示されるスイッチング素子50としてPch型のMOSFETを採用している。
本実施形態では、第7実施形態と異なる部分について説明する。図15は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、負荷10としてパワー素子10を採用し、負荷駆動装置に図11で示された電流量削減制御回路70を設けた構成とすることもできる。なお、図15では、スイッチング素子50としてPch型のものを採用している。
本実施形態では、第8実施形態と異なる部分について説明する。図16は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、パワー素子10のゲートをプルアップしている抵抗61を定電流源62に置き換えて構成することもできる。この場合、スイッチング素子50はPch型のMOSFETとされる。
本実施形態では、第9実施形態と異なる部分について説明する。図17は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、電流量削減制御回路70を遅延回路75で構成した場合においても、第10実施形態と同様に、パワー素子10のゲートをプルアップしている抵抗61を定電流源62に置き換えることができる。
本実施形態では、第10および第11実施形態と異なる部分について説明する。上記第10および第11実施形態では、定電流源62を用いてスイッチング素子50を定電流駆動する構成である。そこで、この定電流源62に流れる電流を利用して電流量削減用信号を生成することが本実施形態に係る負荷駆動装置の特徴である。
本実施形態では、第8実施形態と異なる部分について説明する。図21は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、プリドライバ部60のドライバ回路40を反転出力とし、スイッチング素子50をNch型のMOSFETとすることで、パワー素子10のゲートONの論理を第8実施形態に合わせることができる。
本実施形態では、第13実施形態と異なる部分について説明する。図22は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、第10および第11実施形態と同様に、定電流源62から供給される定電流によりパワー素子10のゲートを定電流駆動することもできる。
本実施形態では、第13実施形態と異なる部分について説明する。図23は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、電源20と基準電圧ラインとの間に電源20側からPch型のMOSFETとNch型のMOSFETとが接続されており、これらのスイッチング素子50、51によってインバータが構成されている。
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分について説明する。一般的にIGBT等のパワー素子10の駆動部分にはパワー素子10の短絡、過電流の保護機能が付随されており、本案では保護機能に短絡(過電流)信号が入るとパワー素子10のゲート電圧を一定電圧にクランプし、短絡(過電流)したかどうかを判定する構成がとられている。
上記各実施形態で示された負荷駆動装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、第1実施形態や第3実施形態で示された定電流生成部30の構成は一例であり、他の構成でも良い。ドライバ回路40の構成についても同様に、上記各実施形態で示されたものに限定されず、他の構成でも良い。
30 定電流生成部
31 スイッチ
32 第1定電流源
33 第2定電流源
34b 抵抗
36 電源
40 ドライバ回路
50 スイッチング素子
60 プリドライバ部
Claims (14)
- 負荷(10)に接続されるスイッチング素子(50)と、
定電流を生成する定電流生成部(30)と、
前記スイッチング素子(50)がオンするまでのオン時間は前記定電流の大きさが大きくなるほど短くなるように設定され、前記定電流生成部(30)から流れ込む前記定電流の大きさに応じたオン時間で前記スイッチング素子(50)をオンするドライバ回路(40)と、を備えており、
前記定電流生成部(30)は、前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間に達するまでは前記ドライバ回路(40)に第1電流量の大きさの定電流を流し、前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間が経過した後は前記ドライバ回路(40)に前記第1電流量よりも小さい第2電流量の定電流を流すことを特徴とする負荷駆動装置。 - 前記定電流生成部(30)は、
電流量削減用信号に従ってオンまたはオフするスイッチ(31)と、
前記スイッチ(31)に接続された第1定電流源(32)と、
前記スイッチ(31)および前記第1定電流源(32)の直列経路に対して並列に接続された第2定電流源(33)と、を備え、
前記ドライバ回路(40)は、前記スイッチング素子(50)をオンするための切替信号に従って前記スイッチング素子(50)をオンするようになっており、
前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間に達するまでは電流量削減用信号のオン指令に従って前記スイッチ(31)がオンされることにより、前記第1定電流源(32)に流れる電流と前記第2定電流源(33)に流れる電流とが足し合わされた電流を前記第1電流量の定電流として生成し、
前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間が経過した後は電流量削減用信号のオフ指令に従って前記スイッチ(31)がオフされることにより、前記第2定電流源(33)に流れる電流を前記第2電流量の定電流として生成することを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。 - 前記定電流生成部(30)は、
前記第1電流量の定電流を生成する第1定電流源(32)と、
前記第2電流量の定電流を生成する第2定電流源(33)と、
前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間に達するまでは電流量削減用信号に従って前記第1定電流源(32)から前記ドライバ回路(40)に前記第1電流量の定電流が流れるように接続を切り替え、前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間が経過した後は電流量削減用信号に従って前記第2定電流源(33)から前記ドライバ回路(40)に前記第2電流量の定電流が流れるように接続を切り替えるスイッチ(31)と、を備え、
前記ドライバ回路(40)は、前記スイッチング素子(50)をオンするための切替信号に従って前記スイッチング素子(50)をオンするようになっていることを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。 - 前記定電流生成部(30)は、電圧値を可変できる可変電源(36)を有し、前記電圧値が大きくなるほど前記定電流の電流量が大きくなるように構成されており、
前記ドライバ回路(40)は、前記スイッチング素子(50)をオンするための切替信号に従って前記スイッチング素子(50)をオンするようになっており、
前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間に達するまでは電流量削減用信号に従って前記可変電源(36)の電圧値を第1電圧値に設定することにより前記第1電流量の定電流を前記ドライバ回路(40)に流し、
前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間が経過した後は電流量削減用信号に従って前記可変電源(36)の電圧値を前記第1電圧値よりも小さい第2電圧値に設定することにより前記第2電流量の定電流を前記ドライバ回路(40)に流すことを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。 - 前記定電流生成部(30)は、抵抗値を可変できる可変抵抗(34b)を有し、前記抵抗値が大きくなるほど前記定電流の電流量が小さくなるように構成されており、
前記ドライバ回路(40)は、前記スイッチング素子(50)をオンするための切替信号に従って前記スイッチング素子(50)をオンするようになっており、
前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間に達するまでは電流量削減用信号に従って前記可変抵抗(34b)の抵抗値を第1抵抗値に設定することにより前記第1電流量の定電流を前記ドライバ回路(40)に流し、
前記スイッチング素子(50)がオンするオン時間が経過した後は電流量削減用信号に従って前記可変抵抗(34b)の抵抗値を前記第1抵抗値よりも大きい第2抵抗値に設定することにより前記第2電流量の定電流を前記ドライバ回路(40)に流すことを特徴とする請求項1または4に記載の負荷駆動装置。 - 前記ドライバ回路(40)が前記スイッチング素子(50)をオンするタイミングを前記ドライバ回路(40)の出力と前記スイッチング素子(50)がオンしたことを示す所定値とを比較することにより検出し、そのタイミングで前記第2電流量の定電流を流すための電流量削減用信号を出力する電流量削減制御回路(70)を備えていることを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。
- 前記切替信号が前記ドライバ回路(40)に入力されてから前記ドライバ回路(40)が前記スイッチング素子(50)をオンさせるまでのタイマ時間をタイマ回路(75)により計測し、その計測時間が前記タイマ時間に達したときに前記第2電流量の定電流を流すための電流量削減用信号を出力する電流量削減制御回路(70)を備えていることを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。
- 前記負荷(10)は半導体スイッチング素子にて構成されたパワー素子であり、
前記定電流生成部(30)および前記ドライバ回路(40)は、前記スイッチング素子(50)を駆動させることで、前記パワー素子を駆動するためのプリドライバ部(60)となるように構成されており、
前記ドライバ回路(40)は、前記切替信号に従って前記スイッチング素子(50)を駆動することにより前記パワー素子をオンするようになっており、
前記プリドライバ部(60)は、前記パワー素子がオンするオン時間に達するまでは前記第1電流量の大きさの定電流によって前記スイッチング素子(50)を駆動し、前記パワー素子がオンするオン時間が経過した後は前記第1電流量よりも小さい第2電流量の定電流によって前記スイッチング素子(50)を駆動することを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。 - 前記パワー素子がオンするタイミングを前記パワー素子のゲート電圧と前記パワー素子がオンしたことを示す所定値とを比較することにより検出し、そのタイミングで前記第2電流量の定電流を流すための電流量削減用信号を出力する電流量削減制御回路(70)を備えていることを特徴とする請求項8に記載の負荷駆動装置。
- 前記切替信号が前記ドライバ回路(40)に入力されてから前記パワー素子がオンするまでのタイマ時間をタイマ回路(75)により計測し、その計測時間が前記タイマ時間に達したときに前記第2電流量の定電流を流すための電流量削減用信号を出力する電流量削減制御回路(70)を備えていることを特徴とする請求項8に記載の負荷駆動装置。
- 前記スイッチング素子(50)は、第3定電流源(62)に接続されており、
前記パワー素子は、前記第3定電流源(62)から供給される定電流により定電流駆動されることを特徴とする請求項9または10に記載の負荷駆動装置。 - 前記スイッチング素子(50)は、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とにより構成されたインバータであり、
前記パワー素子のゲートは、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との中間点に接続されていることを特徴とする請求項9または10に記載の負荷駆動装置。 - 前記スイッチング素子(50)に接続され、前記スイッチング素子(50)が駆動されたときに前記パワー素子のゲート電圧が所定電圧に達するまで前記パワー素子のゲートに定電流を流す第3定電流源(62)と、
前記第3定電流源(62)に流れる電流を検出する電流センサ(63)の検出結果が判定閾値を下回ったときに前記第2電流量の定電流を流すための電流量削減用信号を出力する電流量制御回路(80)と、を備えていることを特徴とする請求項8に記載の負荷駆動装置。 - 前記スイッチング素子(40)がオフすると前記パワー素子のゲート電圧が所定電圧に達するまで前記パワー素子のゲートに定電流を流すことにより、前記パワー素子をオンさせる定電流回路(64)と、
前記パワー素子の短絡を示す短絡検出信号が入力されるようになっており、この短絡検出信号が入力されると前記パワー素子のゲート電圧を前記所定電圧よりも小さいクランプ電圧にクランプするクランプ回路(65)と、
前記切替信号が前記ドライバ回路(40)に入力されてから前記パワー素子がオンするタイミングで前記第2電流量の定電流を流すための電流量削減用信号を出力する電流量削減制御回路(70)と、を備え、
前記定電流回路(64)は、前記パワー素子がオンするオン時間に達するまでは前記電流量削減制御回路(70)から入力される前記電流量削減用信号に従って前記第1電流量の大きさの定電流によって前記パワー素子を定電流駆動し、前記パワー素子がオンするオン時間が経過した後は前記電流量削減用信号に従って前記第1電流量よりも小さい第2電流量の定電流によって前記パワー素子を定電流駆動し、
前記電流量削減制御回路(70)は、前記短絡検出信号が入力されるようになっており、前記短絡検出信号が入力されてからこの短絡検出信号の入力が解除されるまで、前記第1電流量の定電流を流すための電流量削減用信号を出力することを特徴とする請求項8に記載の負荷駆動装置。
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