JP2014054002A - 駆動対象スイッチング素子の駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチング素子S¥#のゲートは、高電圧側端子TH6を介してクランプ用スイッチング素子40に接続されており、クランプ用スイッチング素子40は、高電圧側端子TH4を介してスイッチング素子S¥#のエミッタに接続されている。クランプ用スイッチング素子40のゲート電圧は、オペアンプ42によって、ゲート電圧Vgeが電源46の端子電圧であるクランプ電圧以下となるように操作される。クランプ電圧Vcは、調整用抵抗体64の抵抗値によって指示される。抵抗値に応じた電流は、調整信号aiとして、フォトカプラ66を介して低電圧領域から高電圧領域へと伝達される。
【選択図】 図2
Description
以下、本発明にかかる駆動対象スイッチング素子の駆動回路を車載主機に接続される電力変換回路に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
調整信号ai,ai1,ai2を電流値に調整情報を重畳した信号とするものに限らない。たとえば、低電圧側電源60の端子電圧を2つの抵抗体によって分圧した分圧値がPWM処理された2値信号であってもよい。この場合、論理Hおよび論理Lの一周期に対する論理Hの時間の時比率が調整情報を表現する。
フォトカプラとしては、2次側がフォトトランジスタのみから構成されるものに限らず、受光ダイオードを備えるものであってもよい。また、「調整情報の伝達手法について」の欄に記載したものであってもよい。
「調整情報の伝達手法について」の欄に記載したように、PWM信号をドライブIC20に出力するものであってもよい。
たとえば、「調整情報の伝達手法について」の欄に記載したようにPWM信号によって調整情報を伝達する場合、周波数電圧変換回路等、時比率から調整情報を復調する手段を備えて調製手段を構成すればよい。
a)数について
上記第1の実施形態において、たとえばクランプ電圧Vcおよびソフト遮断用閾値電圧Vsftの2つを動作パラメータとしてもよい。上記各実施形態では、低電圧側領域から高電圧側領域へと調整情報を伝達させる動作パラメータが1つまたは2つである例を示したが、これに限らない。数が多いほど、本発明を適用しないことで高電圧側端子THiの数が増加しやすいため、本発明の適用がいっそう有効である。
たとえばアクティブゲート制御を行うためのコレクタ電流Icやゲート電圧Vgeの閾値を動作パラメータとしてもよい。すなわちたとえば、放電用抵抗体および放電用スイッチング素子の直列接続体を2個備えて且つ、スイッチング素子S¥#をオフ操作するに際して、放電用スイッチング素子を2つオンするか、1つオンするかをセンス電圧Vseの値と閾値との大小比較に基づき定めるものにおいて、閾値を動作パラメータとしてもよい。
先の図2等に示したものに限らない。たとえば1または複数のダイオードとクランプ用スイッチング素子との直列接続体を複数備えるものであってもよい。この場合、ダイオードの順方向電圧降下に応じてクランプ電圧が定まる。このため、調整情報に基づき、いくつのダイオードに直列接続されたクランプ用スイッチング素子をオン操作するかを決定することで、クランプ電圧を調整することができる。
IGBTに限らない。たとえばMOS電界効果トランジスタであってもよい。ここで、Nチャネルのものを用いてもよいがPチャネルのものを用いてもよい。この場合であっても、電流の流通経路(ソースおよびドレイン間)の開閉は、流通経路の一方の端部である基準端部(ソース)に対する開閉制御端子(ゲート)の電位差の操作によってなされる。
クランプ用閾値電圧Vcmpとソフト遮断用閾値電圧Vsftとを同一としてもよい。
Claims (14)
- 駆動対象とするスイッチング素子である駆動対象スイッチング素子(S¥#)について、その電流の流通経路を開閉すべく電子操作されて且つ開閉制御端子に接続される高電圧側領域と、該高電圧側領域に対して絶縁されて且つ、外部の制御装置(14)から出力された前記駆動対象スイッチング素子の操作信号が入力される低電圧側領域とを備える単一の集積回路を備え、
前記集積回路(20)は、
前記高電圧側領域に接続される高電圧側端子(TH1〜TH8)と、
前記低電圧側領域に接続される低電圧側端子(TL1〜TL8)と、
前記低電圧側領域および前記高電圧側領域間を絶縁しつつ前記低電圧側領域から前記高電圧側領域に電気信号を伝達させる絶縁通信手段(34,66)と、
を備え、
前記低電圧側端子に接続されて且つ、前記高電圧側領域内の回路の動作を定める動作パラメータの調整情報を出力する出力手段(64)と、
前記調整情報に基づき、前記高電圧側領域内における動作パラメータを調整する調整手段(32)と、
を備え、
前記出力手段から前記低電圧側端子に出力される前記調整情報が前記絶縁通信手段を介して前記高電圧側領域内の前記調整手段に伝達されるようにしたことを特徴とする駆動対象スイッチング素子の駆動装置。 - 前記出力手段は、前記制御装置とは別のハードウェア手段を備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記高電圧側領域に電源が投入されている期間に少なくとも1度、前記調整情報が前記出力手段から出力されることを特徴とする請求項1または2記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記高電圧側領域の起動時に前記調整情報が前記出力手段から出力されることを特徴とする請求項3記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記高電圧側領域に電源が投入されている期間において定期的に前記調整情報が前記出力手段から出力されることを特徴とする請求項3記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記調整手段は、前記調整情報についてのデフォルト値に関する情報を記憶する記憶手段を備え、前記出力手段からの前記調整情報が受信できない場合、前記記憶されたデフォルト値に基づき前記動作パラメータを調整することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記調整情報を前記低電圧側領域から前記高電圧側領域に伝達する前記絶縁通信手段は、前記調整情報を伝達させる専用の手段であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記操作信号を前記低電圧側領域から前記高電圧側領域に伝達する絶縁通信手段(34)を備えて且つ、該絶縁通信手段を、前記調整情報を前記低電圧側領域から前記高電圧側領域に伝達する前記絶縁通信手段として流用したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記高電圧側領域および前記低電圧側領域間を絶縁しつつ前記調整手段が受信した前記調整情報を前記高電圧側領域から前記低電圧側領域へと伝送する絶縁通信手段(72,54)を備え、
前記制御装置に、前記調整手段が受信した前記調整情報の内容を通知することを可能としたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。 - 前記調整手段が受信した前記調整情報を前記高電圧側領域から前記低電圧側領域へと伝送する絶縁通信手段(72)は、該受信した前記調整情報を伝達させる専用の手段であることを特徴とする請求項9記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
- 前記高電圧側領域は、前記駆動対象スイッチング素子の駆動に関する異常の有無を判断する判断手段と、該判断手段の判断結果に応じてフェール信号を生成する手段とを備え、
前記高電圧側領域および前記低電圧側領域間を絶縁しつつ前記フェール信号を前記高電圧側領域から前記低電圧側領域に伝達する絶縁通信手段(54)を備えて且つ、該絶縁通信手段を、前記受信した調整情報を前記高電圧側領域から前記低電圧側領域に伝達する前記絶縁通信手段として流用したことを特徴とする請求項9記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。 - 前記高電圧側領域は、前記駆動対象スイッチング素子を流れる電流が閾値電流以上であるか否かを判断する判断手段を備え、
前記調整手段は、前記閾値電流を調整する手段であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。 - 前記駆動対象スイッチング素子は、前記流通経路の一方の端部である基準端部と開閉制御端子との間の電位差に応じて前記流通経路を開閉するものであり、
前記電位差の絶対値を規定値に制限する制限手段(40〜46)を備え、
前記調整手段は、前記規定値を調整する手段であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。 - 前記駆動対象スイッチング素子は、前記流通経路の一方の端部である基準端部と開閉制御端子との間の電位差に応じて前記流通経路を開閉するものであり、
前記駆動対象スイッチング素子をオン状態とするための電荷を前記開閉制御端子に充電する充電経路と、前記電荷を前記開閉制御端子から放電するための放電経路とを備え、
前記充電経路は、抵抗値を調整可能な充電用抵抗体(27)を備え、
前記放電経路は、抵抗値を調整可能な放電用抵抗体(28a)を備え、
前記集積回路は、前記充電用抵抗体および前記放電用抵抗体を備え、
前記調整手段は、前記充電用抵抗体および前記放電用抵抗体の抵抗値を調整する手段であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
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