JP2012170232A

JP2012170232A - 直流電圧変換装置及びその制御方法

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Publication number: JP2012170232A
Application number: JP2011029333A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Minami; 智幸南
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】ＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として使用する直流電圧変換装置において、サーマルシャットダウン時に生じるラッチアップを防止する。
【解決手段】直流電圧変換装置１は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１と、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２と、直流電圧変換装置１の温度が閾値を超えたことを検出する検出部（１２、１４、１５）と、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をスイッチングする制御信号を生成する制御部１０と、ＭＯＳＦＥＴＱ１及びＱ２をスイッチングする制御信号を停止することにより直流電圧変換装置１の出力を停止する場合のうち、直流電圧変換装置１の温度が閾値を超えたことに応答して直流電圧変換装置１の出力を停止する場合、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１をスイッチングする制御信号を停止した後の所定期間、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持する保持部（１１、１６）を備える。
【選択図】図２

Description

本明細書で論じられる実施態様は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）とローサイドＭＯＳＦＥＴを備える直流電圧変換装置に関する。

図１は、直流電圧変換装置の概略図である。直流電圧変換装置９０は、電源Ｖｄとグランドとの間に接続されたハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１０及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ１１を有するハーフブリッジ回路と、コイルＬと、コンデンサＣとを備える。

コイルＬの一方の端子は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１０とローサイドＭＯＳＦＥＴＱ１１との接続点であるスイッチノード９１に接続され、コイルＬの他方の端子から出力電圧Ｖｏが出力される。コンデンサＣは、コイルＬの他方の端子とグランドの間に接続される。

ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１０がオン状態になり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ１１がオフ状態になると、電源ＶｄからハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１０を経由してコイルＬ及びコンデンサＣに電流が流れ込む。コンデンサＣに電流が流れ込むと、コンデンサＣが電荷を蓄えることによって出力電圧Ｖｏが上昇する。

ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１０がオフ状態になり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ１１がオン状態になると、コンデンサＣに蓄えられている電荷が放出されることにより出力電圧Ｖｏが下降する。直流電圧変換装置９０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１０とローサイドＭＯＳＦＥＴＱ１１とを交互にオンにすることにより、出力電圧Ｖｏを一定にする。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させているときに、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するハイサイドスイッチ、ローサイドスイッチのうちのローサイドスイッチを一定時間、ＯＮ、ＯＦＦさせるＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。

特開２００８−１１３４９６号公報

直流電圧変換装置には、サーマルシャットダウン機能を有するものがある。サーマルシャットダウン機能とは、直流電圧変換装置の温度が閾値を超えたとき、スイッチング素子を制御する制御信号の出力を停止し、スイッチング素子をオフ状態にする機能である。

ここで、スイッチング素子として図１に示すようにＭＯＳＦＥＴＱ１０及びＱ１１を使用すると、ＭＯＳＦＥＴＱ１０及びＱ１１の直列接続により寄生サイリスタが構成される。サーマルシャットダウン機能によってＭＯＳＦＥＴＱ１０及びＱ１１を同時にオフにすると、コイルＬに残っているエネルギーとＱ１１のボディーダイオードとによってスイッチノード９１に負サージが発生し、寄生サイリスタが動作してラッチアップする恐れがある。サーマルシャットダウン時は、装置が高温になるほど負荷へ多く通電しているため、コイルＬに残っているエネルギーが高いためである。寄生サイリスタが動作してラッチアップすると、電源Ｖｄとグランドが短絡され、Ｑ１０及びＱ１１に過電流が流れて直流電圧変換装置が破壊される恐れがある。

実施態様に係る装置及び方法は、ＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として使用するブリッジ回路を有する直流電圧変換装置において、サーマルシャットダウン時にブリッジ回路に生じるラッチアップを防止することを目的とする。

ある実施形態による直流電圧変換装置は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴと、ローサイドＭＯＳＦＥＴと、直流電圧変換装置の温度が閾値を超えたことを検出する検出部と、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ及びローサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を生成する制御部と、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ及びローサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止することにより直流電圧変換装置の出力を停止する場合のうち、直流電圧変換装置の温度が閾値を超えたことに応答して直流電圧変換装置の出力を停止する場合、ハイサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止した後の所定期間、ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持する保持部を備える。

他の実施形態によれば、ハイサイドＭＯＳＦＥＴと、ローサイドＭＯＳＦＥＴとを有する直流電圧変換装置の制御方法が提供される。制御方法は、直流電圧変換装置の温度が閾値を超えたことを検出し、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ及びローサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止することにより直流電圧変換装置の出力を停止する場合のうち、直流電圧変換装置の温度が閾値を超えたことに応答して直流電圧変換装置の出力を停止する場合、ハイサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止した後の所定期間、ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持する。

本件開示の装置又は方法によれば、ＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として使用するブリッジ回路を有する直流電圧変換装置において、サーマルシャットダウン時にブリッジ回路の生じるラッチアップを防止することができる。

直流電圧変換装置の概略図である。直流電圧変換装置の第１例の構成図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、図２に示す直流電圧変換装置の動作の説明図である。直流電圧変換装置の第２例の構成図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、図４に示す直流電圧変換装置の動作の説明図である。直流電圧変換装置の第３例の構成図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、図６に示す直流電圧変換装置の動作の説明図である。直流電圧変換装置の第４例の構成図である。（Ａ）〜（Ｄ）は、図８に示す直流電圧変換装置の動作の説明図である。直流電圧変換装置の第５例の構成図である。（Ａ）〜（Ｄ）は、図１０に示す直流電圧変換装置の動作の説明図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施例について説明する。図２は、直流電圧変換装置の第１例の構成図である。図示の通り直流電圧変換装置１は、コンバータ２と、コイルＬと、コンデンサＣを備える。なお、直流電圧変換装置１は、コンバータ２、コイルＬ、コンデンサＣを複数備えていてもよい。他の実施例においても同様である。

また、コンバータ２は、電源Ｖｄとグランドとの間に接続されたハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２を有するハーフブリッジ回路と、制御部１０と、スイッチ駆動部１１と、検出部１２と、保持部１３を備える。なお、コンバータ２は、本実施例又は他の実施例においてコンバータ２の構成要素として記載される要素の一部又は全てを複数個備えていてもよい。

ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２は、それぞれｐチャネルＭＯＳＦＥＴ及びｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。コイルＬの一方の端子は、ＭＯＳＦＥＴＱ１及びＱ２の接続点であるスイッチノード３に接続され、コイルＬの他方の端子から出力電圧Ｖｏが出力される。コンデンサＣは、コイルＬの他方の端子とグランドの間に接続される。

制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン／オフを制御するスイッチング制御信号を生成する。言い換えると、スイッチング制御信号は、ＦＥＴＱ１及びＱ２をスイッチング制御する制御信号である。スイッチ駆動部１１は、スイッチング制御信号に基づいて、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２の各ゲート端子に印加する駆動電圧をオン又はオフすることによって、各ＦＥＴＱ１及びＱ２をオン状態又はオフ状態にする。

例えば、制御部１０は、出力電圧Ｖｏを示すフィードバック信号に基づいてＦＥＴＱ１及びＱ２を交互にオン状態にし、出力電圧Ｖｏを一定に制御してよい。直流電圧変換装置１は、例えばコンデンサＣの両端電圧を分圧してフィードバック信号を生成する分圧抵抗を備えてもよい。また、制御部１０は、所定のデューティ比でＦＥＴＱ１及びＱ２を交互にオン状態にしてもよい。

検出部１２は、直流電圧変換装置１の温度が閾値Ｔｔを超えたことを検出する。例えば、コンバータ２は集積回路チップで形成されてよく、この場合、検出部１２は、チップ内部の温度を検出して、検出された温度が閾値Ｔｔを超えるか否かを検出してよい。以下の説明において、検出部１２において検出される温度を「装置温度Ｔｍ」と表記することがある。

コンバータ２は、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えた場合に、制御部１０からのスイッチング制御信号の出力を停止して、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオフ状態にするサーマルシャットダウン処理を実行する。サーマルシャットダウン処理によって直流電圧変換装置１は、出力電圧Ｖｏの出力を停止する。

制御部１０は、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えた場合に、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止することにより、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１をオフ状態にする。

保持部１３は、サーマルシャットダウン処理が行われる場合にのみ、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えたことに応答してハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力が停止した後のある期間、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態にする。

例えば、保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持させることを指示する保持指示信号を制御部１０へ出力することによって、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態にするスイッチング制御信号の出力を保持する。

一方で、サーマルシャットダウン以外の理由で制御部１０がスイッチング制御信号の出力を停止する場合には、保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態にする上記処理は実施しない。以下の他の実施例においても同様である。

この場合、制御部１０は予め定められたシーケンスに従ってスイッチング制御信号の出力を停止する。予め定められたシーケンスの例としては、制御部１０は両サイドのＭＯＳＦＥＴを同時にオフする。スイッチング制御信号の出力を停止するその他の場合の例としては、例えば、直流電圧変換装置１の通常の動作停止時が挙げられる。

続いて、保持部１３によるＭＯＳＦＥＴＱ２のオン状態の保持動作について説明する。図３の（Ａ）〜図３の（Ｃ）は、図２に示す直流電圧変換装置１の動作の説明図である。図３の（Ａ）は装置温度Ｔｍの時間変化を示し、図３の（Ｂ）はハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のオン／オフ状態を示し、図３の（Ｃ）はローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン／オフ状態を示す。

時刻ｔ１に至るまで、制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２を交互にオンにするスイッチング制御を行っている。時刻ｔ１になったとき、検出部１２は、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えたことを検出する。

時刻ｔ１において制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止することにより、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１をオフ状態にする。

時刻ｔ１において保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持させる。例えば、保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持させる保持指示信号を制御部１０へ出力する。制御部１０は、期間ΔＴに亘ってローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態にするスイッチング制御信号を出力する。その結果、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１がオン状態からオフ状態へ変わった後、期間ΔＴに亘ってオン状態を保持する。

期間ΔＴの経過後、制御部１０は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止することによりローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオフ状態にする。例えば、期間ΔＴの経過後に保持部１３が保持指示信号の出力を停止し、その結果、制御部１０は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止してよい。

本実施例によれば、サーマルシャットダウン処理によってハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１がオフ状態になった場合に、それ以降期間ΔＴに亘ってローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２がオン状態になる。このため、装置が高温になるほど負荷へ多く通電したためコイルＬに残っているエネルギーが高いサーマルシャットダウン時には、コイルＬに残ったエネルギーが、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２を経由して、すなわちローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のボディーダイオードを経由せずに流れる電流によって放出されるので、ＦＥＴＱ１及びＱ２からなる寄生サイリスタのラッチアップを防止することができる。

ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン期間ΔＴの設計値は、期間ΔＴ内にコイルＬが保持するエネルギーが十分に小さくなるように定められていることが望ましい。例えば、オン期間ΔＴの設計値は、期間ΔＴ内にコイルＬの保持エネルギーが殆ど全て放出されるように定められていてよい。

本実施例によれば、保持部１３は、サーマルシャットダウン処理が行われる場合にのみ、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン状態を保持する処理を実施する。このため、通常の電源停止時などの場合に、無用にローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２がオン状態を保持されることが防止される。すなわち、必ずしもコイルＬに残っているエネルギーが高くない通常の停止時には、両サイドのＭＯＳＦＥＴを例えば同時にオフするため、直流電圧発生装置は制御の応答性を高く保つことができる。

ローサイドＭＯＳＦＥＴがオン状態のときに、何らかの理由で直流電圧変換装置１の出力端子に過電圧が印加されると、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２に過電流が流れ、ＦＥＴＱ２が破損する恐れがある。保持部１３が無用にローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持しないことによって、かかる過電圧によってローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２が破損される機会を低減することができる。

さらに本実施例によれば、サーマルシャットダウン以外の直流電圧変換装置１の出力停止時には、保持部１３が無用にローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持しないので、早期に直流電圧変換装置１の出力を再開することができる。

次に、直流電圧変換装置１の他の構成例を説明する。図４は、直流電圧変換装置の第２例の構成図である。図２に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照符号を付する。同一の参照符号が付された構成要素の動作は、特に説明しない限り同じである。

コンバータ２は、第１検出部１４と第２検出部１５を備える。第１検出部１４は、装置温度Ｔｍが第１閾値Ｔｔ１を超えたことを検出する。第２検出部１５は、装置温度Ｔｍが第２閾値Ｔｔ２を超えたことを検出する。ここで第２閾値Ｔｔ２は、第１閾値Ｔｔ１よりも高い温度に予め定められている。例えば、第１閾値Ｔｔ１と第２閾値Ｔｔ２との温度差は、摂氏１〜１０度の範囲内のいずれかの値であってよい。

装置温度Ｔｍが第１閾値Ｔｔ１を超えたことを第１検出部１４が検出した場合、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号が停止する。例えば、保持部１３は、装置温度Ｔｍが第１閾値Ｔｔ１を超えた場合、制御部１０に、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止させる停止指示信号を出力してよい。または、制御部１０が第１検出部１４の検出信号を受信して、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止させてもよい。

また、装置温度Ｔｍが第１閾値Ｔｔ１を超えたことを第１検出部１４が検出した場合、保持部１３は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力が停止した後に、ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持する。例えば、保持部１３は、上記保持指示信号を制御部１０へ出力することによって、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持する。

その後、装置温度Ｔｍが第２閾値Ｔｔ２を超えたことを第２検出部１５が検出した場合、保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力保持を解除する。例えば、保持部１３は保持指示信号の出力を停止する。その結果、制御部１０は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止し、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２はオフ状態になる。

このようにしてローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２は、装置温度Ｔｍが第１閾値Ｔｔ１を超えることによりハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力が停止してから装置温度Ｔｍが第２閾値Ｔｔ２を超えるまでのある期間の間、オン状態に保持される。

続いて、保持部１３によるＭＯＳＦＥＴＱ２のオン状態の保持動作について説明する。図５の（Ａ）〜図５の（Ｃ）は、図４に示す直流電圧変換装置１の動作の説明図である。図５の（Ａ）は装置温度Ｔｍの時間変化を示し、図５の（Ｂ）はハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のオン／オフ状態を示し、図５の（Ｃ）はローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン／オフ状態を示す。

時刻ｔ１に至るまで、制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２を交互にオンにするスイッチング制御を行っている。時刻ｔ１になったとき、第１検出部１４は、装置温度Ｔｍが第１閾値Ｔｔ１を超えたことを検出する。

時刻ｔ１において制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止する。一方で、時刻ｔ１において保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持させる。その結果、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１がオン状態からオフ状態へ変わった後に時刻ｔ２に至るまでオン状態を保持する。

時刻ｔ２において第２検出部１５は、装置温度Ｔｍが第２閾値Ｔｔ２を超えたことを検出する。時刻ｔ２において制御部１０は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止することによりローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオフ状態にする。

本実施例によれば、装置温度Ｔｍを検出する第１検出部１４及び第２検出部１５によって、サーマルシャットダウン開始後のある期間の経過後に、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオフ状態にするトリガを生成することができる。このため、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオフ状態にする時期を判定するための計時回路を省くことができる。

次に、直流電圧変換装置１の他の構成例を説明する。図６は、直流電圧変換装置１の第３例の構成図である。図２に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照符号を付する。同一の参照符号が付された構成要素の動作は、特に説明しない限り同じである。

コンバータ２は、遅延部１６を備える。遅延部１６は、サーマルシャットダウン処理が行われる場合にのみ、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力が停止した後の一定期間Ｔの間、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにする駆動電圧を出力する。遅延部１６は保持部の一例である。

したがって、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えた場合に、制御部１０が、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２の両方のスイッチング制御信号の出力を停止しても、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１がオフになった後の一定期間Ｔの間、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２はオン状態に保持される。一定期間Ｔが経過した後は、遅延部１６は、スイッチ駆動部１１から出力電圧をそのままローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２へ印加する。制御部１０が、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止していた場合、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２はオフになる。

遅延部１６は、サーマルシャットダウン以外の理由で制御部１０がスイッチング制御信号の出力を停止する場合には、スイッチ駆動部１１から出力電圧をそのままローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２へ印加する。

続いて、遅延部１６によるＭＯＳＦＥＴＱ２のオン状態の保持動作について説明する。図７の（Ａ）〜図７の（Ｃ）は、図６に示す直流電圧変換装置１の動作の説明図である。図７の（Ａ）は装置温度Ｔｍの時間変化を示し、図７の（Ｂ）はハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のオン／オフ状態を示し、図７の（Ｃ）はローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン／オフ状態を示す。

時刻ｔ１において制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止する。遅延部１６は、時刻ｔ１からローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態にする駆動電力を出力する。また、遅延部１６は、期間Ｔの計時を開始する。

期間Ｔが経過した時刻ｔ２において遅延部１６は、スイッチ駆動部１１から出力電圧をそのままローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２へ印加する。この時点では、制御部１０が、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止しており、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２はオフになる。

本実施例によれば、サーマルシャットダウン開始後にローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持する期間長を正確に設定することが可能となる。したがって、例えばコイルＬに保持されたエネルギーが十分に低くなる前に両ＭＯＳＦＥＴＱ１及びＱ２が同時にオフになってしまい、ラッチアップ状態になる恐れを回避することができる。

なお、上記説明において遅延部１６は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにする駆動電力を出力する。他の実施例において遅延部１６は、上記期間Ｔの間スイッチ駆動部１１に、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにする駆動電力を出力させる指示信号を出力してもよい。

また、他の実施例において遅延部１６は、期間Ｔの間、制御部１０に代わって、スイッチ駆動部１１に、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにするスイッチング制御信号を与えてもよい。また、他の実施例において遅延部１６は、期間Ｔの間、制御部１０にローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにするスイッチング制御信号を出力させる指示信号を出力してもよい。以下の実施例においても同様である。

次に、直流電圧変換装置１の他の構成例を説明する。図８は、直流電圧変換装置１の第４例の構成図である。図６に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照符号を付する。同一の参照符号が付された構成要素の動作は、特に説明しない限り同じである。

コンバータ２は、内部クロックを発生させるクロック発生部１７を備える。遅延部１６は、同期部１８を備える。同期部１８は、内部クロックを所定数ｎ回カウントすることによって、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンに保持する一定期間Ｔが経過したか否かを判定する。

したがって、クロック周期をＴｃとすると一定期間Ｔの長さは、ｎ×Ｔｃによって与えられる。コンバータ２にクロック発生部１７を設けることに代えて、同期部１８は、コンバータ２の外部から入力される外部クロックをカウントしてもよい。

遅延部１６は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力が停止した後の上記期間Ｔの間、スイッチ駆動部１１に、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにする駆動電力を出力させる指示信号を出力する。このとき、同期部１８は内部クロックのカウントを開始する。

同期部１８が内部クロックを所定数ｎ回カウントすると、遅延部１６は、スイッチ駆動部１１への上記指示信号の出力を停止する。この時点で、制御部１０が、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止していた場合、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２はオフになる。

続いて、遅延部１６によるＭＯＳＦＥＴＱ２のオン状態の保持動作について説明する。図９の（Ａ）〜図９の（Ｄ）は、図８に示す直流電圧変換装置１の動作の説明図である。図９の（Ａ）は装置温度Ｔｍの時間変化を示し、図９の（Ｂ）はハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のオン／オフ状態を示し、図９の（Ｃ）はローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン／オフ状態を示し、図９の（Ｄ）は内部クロックのタイムチャートを示す。

時刻ｔ１において制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止する。遅延部１６は、時刻ｔ１からローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態にする。また、同期部１８は内部クロックのカウントを開始する。

時刻ｔ２において同期部１８は、所定数ｎ個の内部クロックのカウントを完了する。遅延部１６は、スイッチ駆動部１１に対してローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにさせる指示を停止する。この時点では、制御部１０が、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止しており、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２はオフになる。

本実施例によれば、サーマルシャットダウン開始後にローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持する期間Ｔの経過を、クロック信号に基づいて測定することができる。従って、例えば時定数回路などを使用して測定する場合に比べて、期間Ｔを正確に測定することが可能となる。また時定数回路などに比べて期間Ｔの設定が容易である。

次に、直流電圧変換装置１の他の構成例を説明する。図１０は、直流電圧変換装置の第５例の構成図である。図２に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照符号を付する。同一の参照符号が付された構成要素の動作は、特に説明しない限り同じである。コンバータ２は、コイルＬを流れるコイル電流を検出する電流検出部１９を備える。

装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えたことを検出部１２が検出した場合、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号が停止する。例えば、保持部１３は、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えた場合、制御部１０に、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止させる停止指示信号を出力してよい。または、制御部１０が検出部１２の検出信号を受信して、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止させてもよい。

また、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えたことを検出部１２が検出した場合、保持部１３は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力が停止した後に、ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持する。例えば、保持部１３は、上記保持指示信号を制御部１０へ出力することによって、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持する。

保持部１３は、電流検出部１９により測定されたコイル電流が閾値Ｉｔを下回るか否かを判定する。コイル電流が閾値Ｉｔを下回った場合、保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力保持を解除する。制御部１０は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止し、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２はオフ状態になる。

続いて、保持部１３によるＭＯＳＦＥＴＱ２のオン状態の保持動作について説明する。図１１の（Ａ）〜図１１の（Ｄ）は、図１０に示す直流電圧変換装置１の動作の説明図である。図１１の（Ａ）は装置温度Ｔｍの時間変化を示し、図１１の（Ｂ）はハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のオン／オフ状態を示し、図１１の（Ｃ）はローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のオン／オフ状態を示し、図１１の（Ｄ）はコイル電流の時間変化を示す。

時刻ｔ１〜ｔ４の間、制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１及びローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２を交互にオンにするスイッチング制御を行う。例えば、時刻ｔ１及びｔ３においてハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになりローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２がオフになることにより、コイル電流は増加する。

また時刻ｔ２においてハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１がオフになりローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２がオンになることにより、コイル電流は低下する。時刻ｔ４になったとき、検出部１２は、装置温度Ｔｍが閾値Ｔｔを超えたことを検出する。

時刻ｔ４において制御部１０は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング制御信号の出力を停止する。一方で、時刻ｔ４において保持部１３は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオン状態に保持させる。その結果、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＱ１がオン状態からオフ状態へ変わった後に、時刻ｔ５に至るまでオン状態を保持する。

時刻ｔ５において保持部１３は、コイル電流が閾値Ｉｔを下回ったことを検出する。時刻ｔ５において制御部１０は、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチング制御信号の出力を停止することによりローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオフ状態にする。

本実施例によれば、コイル電流が十分に小さくなってから、すなわちコイルＬに保持されたエネルギーが十分に小さくなってから、ローサイドＭＯＳＦＥＴＱ２をオフすることができる。したがって、コイルＬに保持されたエネルギーが十分に低くなる前に両ＭＯＳＦＥＴＱ１及びＱ２が同時にオフになってしまうことにより、ラッチアップ状態になる恐れを回避することができる。

１直流電圧変換装置
２コンバータ
１０制御部
１１スイッチ駆動部
１２検出部
１３保持部
Ｑ１ハイサイドＭＯＳＦＥＴ
Ｑ２ローサイドＭＯＳＦＥＴ
Ｖｄ電源

Claims

直流電圧変換装置であって、
ハイサイドＭＯＳＦＥＴと、
ローサイドＭＯＳＦＥＴと、
前記直流電圧変換装置の温度が閾値を超えたことを検出する検出部と、
前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴ及び前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を生成する制御部と、
前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴ及び前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止することにより前記直流電圧変換装置の出力を停止する場合のうち、
前記温度が閾値を超えたことに応答して前記直流電圧変換装置の出力を停止する場合、前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止した後の所定期間、前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持する保持部と、
を備える直流電圧変換装置。
前記検出部は、前記温度が第１閾値を超えたことを検出する第１検出部と、前記温度が第１閾値よりも高い第２閾値を超えたことを検出する第２検出部と、を備え、
前記保持部は、前記温度が前記第１閾値を超えたことに応答して前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止させ、前記温度が前記第１閾値を超えてから前記温度が前記第２閾値を超えるまで前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持することを特徴とする請求項１に記載の直流電圧変換装置。
前記保持部は、前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止した後の所定期間、前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持することを特徴とする請求項１に記載の直流電圧変換装置。
クロック信号を発生するクロック発生回路を備え、
前記保持部は、クロック信号をカウントすることにより前記所定期間を計時することを特徴とする請求項３に記載の直流電圧変換装置。
前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴと前記ローサイドＭＯＳＦＥＴとの接続点と負荷との間に接続されるコイルを流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記保持部は、前記コイルを流れる電流が所定値以下になるまで、前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持することを特徴とする請求項１に記載の直流電圧変換装置。
ハイサイドＭＯＳＦＥＴと、ローサイドＭＯＳＦＥＴとを有する直流電圧変換装置の制御方法であって、
前記直流電圧変換装置の温度が閾値を超えたことを検出し、
前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴ及び前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止することにより前記直流電圧変換装置の出力を停止する場合のうち、前記温度が閾値を超えたことに応答して前記直流電圧変換装置の出力を停止する場合、前記ハイサイドＭＯＳＦＥＴをスイッチングする制御信号を停止した後の所定期間、前記ローサイドＭＯＳＦＥＴをオン状態に保持することを特徴とする制御方法。