JP2016133414A - Switching element drive device - Google Patents
Switching element drive device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016133414A JP2016133414A JP2015008567A JP2015008567A JP2016133414A JP 2016133414 A JP2016133414 A JP 2016133414A JP 2015008567 A JP2015008567 A JP 2015008567A JP 2015008567 A JP2015008567 A JP 2015008567A JP 2016133414 A JP2016133414 A JP 2016133414A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- terminal
- switching element
- circuit
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 47
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、駆動用スイッチング素子と、この駆動用スイッチング素子に流れる電流を所定の分流比で流す電流検出用スイッチング素子とを駆動する駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device that drives a drive switching element and a current detection switching element that causes a current flowing through the drive switching element to flow at a predetermined diversion ratio.
例えばパワーMOSFETを駆動する装置には、パワーMOSFETに流れるドレイン電流を検出するため、そのドレイン電流を小さい電流比で流す電流検出用のMOSFET(センスMOSFET)を併せて形成しておき、そのセンスMOSFETのドレイン電流を検出する回路を備えるものがある。この場合、センスMOSFETのソースに接続した抵抗素子の端子電圧を検出する。ところが、このような構成を採用するとセンスMOSFETのソース電位が上昇し、パワーMOSFETとセンスMOSFETとでゲート−ソース間電圧が異なる状態となり、電流検出精度が低下するという問題がある。 For example, in a device for driving a power MOSFET, in order to detect a drain current flowing in the power MOSFET, a current detection MOSFET (sense MOSFET) that flows the drain current at a small current ratio is also formed. Some have a circuit for detecting the drain current. In this case, the terminal voltage of the resistance element connected to the source of the sense MOSFET is detected. However, when such a configuration is adopted, the source potential of the sense MOSFET rises, and there is a problem that the voltage between the gate and the source differs between the power MOSFET and the sense MOSFET, and the current detection accuracy decreases.
この問題に対処するため、例えば特許文献1には、パワーMOSFET及びセンスMOSFETのソースを、それぞれオペアンプの入力端子に接続することで仮想接地して、電流検出精度を向上させる構成が開示されている。
In order to deal with this problem, for example,
しかしながら、特許文献1の構成では、検出電流が抵抗素子を介して負電源に流れ込むようになっている。すると負電源電圧が低下するので、その電圧低下を補償するために電力を消費してしまうという問題がある。また、特許文献1の構成では、正極性の電流だけが検出対象となっている。
However, in the configuration of
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力の消費を抑制しつつ、両極性の電流を高い精度で検出可能なスイッチング素子の駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a driving device for a switching element capable of detecting a bipolar current with high accuracy while suppressing power consumption.
請求項1記載のスイッチング素子の駆動装置によれば、電流検出用抵抗の一端を、電流検出用スイッチング素子の電位基準側導通端子に接続する。また、第1電源回路は、正側端子を入力電源に接続し、電圧出力端子を基準グランドに接続することで負側端子に負電圧を出力する。また、オペアンプの非反転入力端子を電流検出用スイッチング素子の電位基準側導通端子に接続し、反転入力端子を基準グランド,すなわち駆動用スイッチング素子の電位基準側導通端子に接続する。 According to the switching element drive device of the first aspect, one end of the current detection resistor is connected to the potential reference side conduction terminal of the current detection switching element. The first power supply circuit outputs a negative voltage to the negative terminal by connecting the positive terminal to the input power supply and connecting the voltage output terminal to the reference ground. The non-inverting input terminal of the operational amplifier is connected to the potential reference side conduction terminal of the current detection switching element, and the inverting input terminal is connected to the reference ground, that is, the potential reference side conduction terminal of the driving switching element.
更に、第2電源回路は、その負側端子を入力電源の負側端子である回路グランドに接続することで電源を生成する。そして、電源側及びグランド側スイッチング素子の直列回路を第2電源回路に並列に接続し、且つ前記直列回路の共通接続点を電流検出用抵抗の他端に接続して、電源側及びグランド側スイッチング素子の導通状態を、前記オペアンプの出力信号のレベル変化に応じて相反的に制御する。電流検出回路は、前記共通接続点の電圧に基づいて電流検出用抵抗に流れる電流を検出する。 Further, the second power supply circuit generates a power supply by connecting its negative terminal to a circuit ground which is a negative terminal of the input power supply. A series circuit of the power supply side and ground side switching elements is connected in parallel to the second power supply circuit, and a common connection point of the series circuit is connected to the other end of the current detection resistor, so that the power supply side and ground side switching are performed. The conduction state of the element is reciprocally controlled according to the level change of the output signal of the operational amplifier. The current detection circuit detects a current flowing through the current detection resistor based on the voltage at the common connection point.
ここで、電源側及びグランド側スイッチング素子がオンした際に流れる電流を正極性,オフした際にダイオードを介して流れる電流(還流電流)を負極性と定義する。上記のように構成すれば、正電流は、負荷→電流検出用スイッチング素子→電流検出用抵抗→グランド側スイッチング素子→回路グランド→第1電源回路→基準グランドの経路で流れる。一方、負電流は、基準グランド→第1電源回路→回路グランド→第2電源回路→電源側スイッチング素子→電流検出用抵抗→電流検出用スイッチング素子のダイオードの経路で流れる。したがって、駆動用スイッチング素子と電流検出用スイッチング素子との電位基準側導通端子をオペアンプにより仮想接地した状態で、正負両極性の電流を高精度に検出できる。 Here, the current that flows when the power supply side and ground side switching elements are turned on is defined as positive polarity, and the current that flows through the diode when it is turned off (return current) is defined as negative polarity. If comprised as mentioned above, a positive current will flow through the path | route of load-> current detection switching element-> current detection resistance-> ground side switching element-> circuit ground-> 1st power supply circuit-> reference ground. On the other hand, the negative current flows through a diode path of reference ground → first power supply circuit → circuit ground → second power supply circuit → power supply side switching element → current detection resistor → current detection switching element. Therefore, it is possible to detect the positive and negative currents with high accuracy in a state where the potential reference side conduction terminals of the driving switching element and the current detection switching element are virtually grounded by the operational amplifier.
そして、正電流と負電流とが第2電源回路を互いに逆方向に流れて経由するので、正負の電流により第1電源回路内部の容量成分を各極性で充電する電荷の収支はゼロになり、第1電源回路が回路グランドに出力している負電圧を変動させることがない。したがって、電流の検出動作に伴い第1電源回路が電力を余分に消費することが無くなる。 Since the positive current and the negative current flow through the second power supply circuit in opposite directions, the balance of charges for charging the capacitance component in the first power supply circuit with each polarity by the positive and negative currents becomes zero. The negative voltage output from the first power supply circuit to the circuit ground is not changed. Therefore, the first power supply circuit does not consume extra power due to the current detection operation.
請求項2記載のスイッチング素子の駆動装置によれば、第1電源回路を、入力電源に並列に接続される定電圧レギュレータと、基準グランドと回路グランドとの間に接続されるコンデンサとで構成するので、正電流と負電流とが前記コンデンサを各極性で充電する電荷の収支がゼロになる。 According to the switching element drive device according to claim 2, the first power supply circuit is constituted by a constant voltage regulator connected in parallel to the input power supply, and a capacitor connected between the reference ground and the circuit ground. Therefore, the balance of charges for charging the capacitor with each polarity by the positive current and the negative current becomes zero.
(第1実施形態)
図1に示すように、インバータ回路1は、6個のNチャネルMOSFET2(U,V,W/X,Y,Z)を3相ブリッジ接続して構成されている。インバータ回路1の正側電源線3(+),負側電源線3(−)には、高圧直流電源であるバッテリ4の正側端子,負側端子がそれぞれ接続されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
インバータ回路1の各相出力端子は、スター結線されている3相モータの固定子巻線5U,5V,5Wの一端にそれぞれ接続されている。図中では、U相アームのグランド側に配置されているFET2Xのみについて示しているが、FET2X(駆動用スイッチング素子)のドレイン(非電位基準側導通端子)には、電流検出用のNチャネルMOSFET6(電流検出用スイッチング素子)のドレインが接続されている(以下では、センスFET6と称する)。センスFET6は、FET2Xに流れるドレイン電流を小さな電流比(例えば100:1など)で自身のドレイン電流として流すように形成されている。
Each phase output terminal of the
駆動装置7の電源端子+B,−Bには、低圧直流電源であるバッテリ8の正側端子,負側端子がそれぞれ接続されている。駆動装置7は、FET2X及びセンスFET6のゲート(導通制御端子)にゲート信号を出力する駆動回路9を内蔵している。駆動装置7の端子PGNDはグランド(基準グランド)及びインバータ回路1の負側電源線3(−)に接続されている。また、駆動装置7の端子ICGNDは電源端子−B(回路グランド)に接続されていると共に、コンデンサ10を介して端子PGNDに接続されている。
The positive terminal and the negative terminal of the
電源端子+Bと端子ICGNDとの間には、PチャネルMOSFET11及びNチャネルMOSFET12の直列回路が接続されており、FET11,12のゲートには、図示しない制御回路からの駆動制御信号がそれぞれゲートドライバ13,14を介して与えられる。これらが駆動回路9を構成している。そして、FET11及び12の共通接続点は、端子G及びゲート抵抗15を介してFET2X及びセンスFET6のゲートに接続されている。
A series circuit of a P-
電源端子+Bと端子ICGNDとの間には定電圧レギュレータ16が接続されており、定電圧レギュレータ16の電源出力端子は端子PGNDに接続されている。外付けのコンデンサ10と定電圧レギュレータ16とが第1電源回路17を構成している。
A
センスFET6のソース(電位基準側導通端子)は、端子SE及び電流検出抵抗18を介してA/Dコンバータ19(電流検出回路)の入力端子に接続されている。電源端子+B,−B間には降圧型レギュレータで構成される第2電源回路20が接続されており、第2電源回路20の電源出力端子と電源端子−Bとの間には、PチャネルMOSFET21(電源側スイッチング素子)及びNチャネルMOSFET22(グランド側スイッチング素子)の直列回路が接続されている。FET21及び22の共通接続点は、A/Dコンバータ19の入力端子に接続されている。
A source (potential reference side conduction terminal) of the
オペアンプ23の非反転入力端子は端子SEに接続されており、反転入力端子は端子PGNDに接続されている。そして、オペアンプ23の出力端子はFET21及び22のゲートに接続されている。これにより、FET2X及びセンスFET6のソースは仮想接地状態となっている。
The non-inverting input terminal of the
次に、本実施形態の作用について説明する。図1に示すように、インバータ回路1のFET2V,2Xがオンすることで、バッテリ4からの電流が、インバータ回路1では図中に実線で示すようにV相(+)→U相(−)に流れる。この時、センスFET6もオンしているので、電流は図中に破線で示すように、固定子巻線5UよりセンスFET6を介して端子SEより電流検出抵抗18の方向に流れる(正極性)。図3に示すように、FET2X及びセンスFET6がPWM制御により正弦波通電されている場合に、波形の正半波期間に流れる電流である。
Next, the operation of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, when the
そして、オペアンプ23は、端子SEの電位を端子PGNDの電位に等しくするように出力端子の電圧を上昇させる。これによりFET22側がオンする。したがって正電流は、 センスFET6→端子SE→電流検出抵抗18→FET22
→コンデンサ10→負側電源線3(−)
の経路で流れる。よって、A/Dコンバータ19は、端子SEの仮想接地電位(0V)を基準とする電流検出抵抗18による電圧降下量を、正電流の値としてA/D変換できる。
The
It flows in the route. Therefore, the A /
一方、インバータ回路1のFET2U,2Yがオンした後(U相(+)→V相(−))図2に示すようにFET2Uがオフすると、インバータ回路1では還流電流が固定子巻線5U及び5V→FET2Y→FET2Xの寄生ダイオード2XDの経路で流れる。この時、センスFET6もオフしており、電流は、負側電源線3(−)からコンデンサ10を介して端子ICGNDの方向に流れる(負極性)。図3に示すように、波形の負半波期間に流れる電流である。この時FET2X及び6のゲート電位は負電位になり、FET2Xの閾値電圧が低い場合でもターンオフを確実に行うことができる。
On the other hand, after the
この時オペアンプ23は、同じく端子SEの電位を端子PGNDの電位に等しくするように出力端子の電圧を低下させる。これによりFET21側がオンする。したがって負電流は、
コンデンサ10→端子ICGND→バッテリ8→レギュレータ20
→FET21→電流検出抵抗18→センスFET6の寄生ダイオード6D
の経路で流れる。よって、A/Dコンバータ19は、端子SEの仮想接地電位を基準とする電流検出抵抗18による電圧上昇量を負電流の値としてA/D変換できる。尚、A/Dコンバータ19がA/D変換した電流のデータは、図示しない上位の制御装置に対して、例えばシリアル通信などにより送信される。
At this time, the
→
It flows in the route. Therefore, the A /
以上のように本実施形態によれば、駆動装置7において、電流検出用抵抗18の一端をセンスFET6のソースに接続し、第1電源回路17の正側端子をバッテリ8に接続し、電圧出力端子を端子PGNDに接続することで負側端子に負電圧を出力する。また、オペアンプ23の非反転入力端子をセンスFET6のソースに接続し、反転入力端子を端子PGNDに接続する。第2電源回路20は、負側端子を端子ICGNDに接続することで電源を生成する。
As described above, according to the present embodiment, in the driving device 7, one end of the
FET21及び22の直列回路を第2電源回路20に並列に接続し、且つ前記直列回路の共通接続点を電流検出用抵抗18の他端に接続して、FET21及び22の導通状態をオペアンプ23の出力信号のレベル変化に応じて相反的に制御する。そして、A/Dコンバータ19は、前記共通接続点の電圧に基づいて電流検出用抵抗18に流れる電流を検出する。したがって、FET2XとセンスFET6とのソースをオペアンプ23により仮想接地した状態で、正負両極性の電流を高精度に検出できる。
The series circuit of the
また、第1電源回路17を、入力電源に並列に接続される定電圧レギュレータ16と、端子PGND,ICGND間に接続されるコンデンサ10とで構成したので、正負の電流によりコンデンサ10を交互に各極性で充電する電荷の収支はゼロになり、第1電源回路17が端子ICGNDに出力している負電圧を変動させることがない。したがって、電流の検出動作に伴い第1電源回路17が電力を余分に消費することが無くなる。尚、FET2Xをターンオン,ターンオフさせる際にゲートを充放電する電流によって、コンデンサ10を充放電する電荷の収支もゼロになることは勿論である。
Further, since the first
(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実施形態の駆動装置31では、降圧型レギュレータで構成されていた第2電源回路20が削除されており、それに替わる第2電源回路32が配置されている。また、駆動装置31は端子VCPを備えており、FET21のソースはその端子VCPに接続されている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different parts will be described. As shown in FIG. 4, in the driving
第2電源回路32は、端子G,VCP間に接続されているスイッチ回路33(スイッチ手段)と、端子VCP,ICGND間に外付けで接続されているコンデンサ34とで構成されている。スイッチ回路33は、例えばアナログスイッチなどで構成される。また、スイッチ回路33のオンオフ制御は、例えば、駆動回路9がゲート駆動信号を出力するための信号に同期して制御信号を生成し出力する図示しない制御回路等によって行われる。
The second
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、FET2Xをターンオフさせる際にゲート電圧が立下りを開始してから、コンデンサ34及び10の直列接続で決まる容量に、FET2Xのゲート容量に蓄えられた電荷を並列接続することで決定される電圧に到達するまでの区間1において、図6に示すようにスイッチ回路33をオンすると、FET2Xのゲートより流出する放電電流は、
スイッチ回路33→コンデンサ34及び10→FET2Xのソース
の経路で流れる。したがって、上記放電電流によってコンデンサ34が充電され、電荷として回収される。
Next, the operation of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 5, the charge stored in the gate capacitance of the
It flows in the path of the source of the
そして、図5に示すゲート電圧が負電位になる区間2では、図7に示すようにスイッチ回路33をオフする。これにより、放電電流は、
端子G→FET12→端子ICGND→コンデンサ10→FET2Xのソース
の経路で流れるので、ゲート電圧が負電位になる。
Then, in the section 2 in which the gate voltage shown in FIG. 5 is a negative potential, the
Since the current flows from the terminal G → the
図8に示すように、センスFET6がオンしている期間の正電流は、第1実施形態と同様の経路で流れる。一方、図9に示すように、センスFET6がオフしている期間の負電流は、
コンデンサ10及び34→FET21→電流検出抵抗18→寄生ダイオード6D
の経路で流れる。この時、区間2において充電されたコンデンサ34の電荷が、FET21のソースに電源として供給されている。
As shown in FIG. 8, the positive current while the
It flows in the route. At this time, the charge of the
以上のように第2実施形態によれば、第2電源回路32を、端子G,VCP間に接続さるスイッチ回路33と、端子VCP,ICGND間に外付けで接続されるコンデンサ34とで構成した。したがって、コンデンサ34の充電電荷をFET21の駆動用電源として利用でき、第1実施形態のように降圧型レギュレータを用いる必要が無く、駆動装置31を低コストで構成できる。
As described above, according to the second embodiment, the second
(第3実施形態)
図10に示すように、第3実施形態の駆動装置41は、第1実施形態の第2電源回路20を備えている。また、端子G,PGND間にはスイッチ回路42(スイッチ手段)が接続されている。次に、第3実施形態の作用について説明する。図5に示すゲート電圧波形がハイレベルとなる区間0においてFET2Xがオンしている際には、FET2X(及びセンスFET6)のゲートは、図11に示すように
バッテリ8(+)→FET11→FET2Xのゲート及びソース
→コンデンサ10→バッテリ8(−)
の経路で流れる電流によって充電される。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 10, the
It is charged by the current flowing through the path.
続く区間1では、図12に示すようにスイッチ回路42をオンすることで、FET2Xのゲートより流出する放電電流は、
スイッチ回路42→端子PGND→FET2Xのソース
の経路で流れる。したがって、FET2Xのゲート電位は0Vまで低下する(図14参照)。
In the
It flows in the path of the source of the
そして、区間2では、図13に示すようにスイッチ回路42をオフすることで、放電電流は、
FET12→端子ICGND→コンデンサ10→FET2Xのソース
の経路で流れるので、ゲート電圧が負電位になる。
In section 2, by turning off the
Since the current flows through the path of FET12 → terminal
すなわち、区間1においてゲート放電電流をグランドに流すことで、区間2においてコンデンサ10が放電される電荷が減少する。つまり、
(区間0での充電量)>(区間2での放電量)
という関係になる。そして、センスFET6のオン期間にコンデンサ10を放電させる電荷と、センスFET6のオフ期間にコンデンサ10を充電する電荷との収支は第1実施形態と同様にゼロである。
That is, by causing the gate discharge current to flow to the ground in the
(Charge amount in section 0)> (Discharge amount in section 2)
It becomes the relationship. The balance between the charge for discharging the
以上のように第3実施形態によれば、端子G,PGND間に接続されるスイッチ回路42を備えるので、FET2Xをターンオンさせる際にコンデンサ10を充電する電荷によって端子ICGNDを負電位に維持することができる。
As described above, according to the third embodiment, since the
(第4実施形態)
図15に示すように、第4実施形態の駆動装置51は、第3実施形態の駆動装置41より第2電源回路20及びスイッチ回路42を削除し、第2電源回路52及び端子VCNを配置した構成である。第2電源回路52は、端子G,VCP間に接続されるスイッチ回路53(第1スイッチ手段)と、端子VCP,VCN間に接続されるコンデンサ54と、端子VCN,PGND間に接続されるスイッチ回路55(第2スイッチ手段)と、端子VCN,ICGND間に接続されるスイッチ回路56(第3スイッチ手段)とで構成されている。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 15, in the driving
次に、第4実施形態の作用について説明する。第3実施形態と同様の区間0では、図16に示すように、スイッチ回路53,55及び56を全てオフにすると、FET2Xのゲートを充電する電流は第3実施形態と同様の経路で流れる。続く区間1では、図17に示すようにスイッチ回路53及び55をオンにすると、FET2Xのゲートを放電する電流は、
スイッチ回路53→コンデンサ54→スイッチ回路55→FET2Xのソース
の経路で流れるので、ゲート電位はFET2Xのゲート容量に蓄えられた電荷と、コンデンサ54に蓄えられた電荷とで決定される電圧まで低下する。この時、コンデンサ54が充電される(放電電流が電荷として回収される)。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. In the same section 0 as in the third embodiment, as shown in FIG. 16, when all the
Since it flows through the source path of the
そして、区間2では、図18に示すように、再びスイッチ回路53,55及び56を全てオフにすると、放電電流は、
FET12→端子ICGND→コンデンサ10→FET2Xのソース
の経路で流れるので、ゲート電圧が負電位になる。すなわち、区間1においてコンデンサ54を充電した分だけ、区間2においてコンデンサ10が放電される電荷が減少する。つまり、第3実施形態と同様に、
(区間0での充電量)>(区間2での放電量)
となる。
In section 2, as shown in FIG. 18, when all the
Since the current flows through the path of FET12 → terminal
(Charge amount in section 0)> (Discharge amount in section 2)
It becomes.
図19に示すように、センスFET6のオン期間にはスイッチ回路53,55及び56を全てオフにすることで、正電流が流れる経路は第1実施形態と同じになる。一方、センスFET6のオフ期間は、図20に示すようにスイッチ回路56をオンすることで、負電流は、
コンデンサ10→スイッチ回路56→コンデンサ54
→FET21→電流検出抵抗18→寄生ダイオード6D
の経路で流れる。この時、コンデンサ54に充電された電荷が利用される。
As shown in FIG. 19, by turning off all of the
→ FET21 →
It flows in the route. At this time, the electric charge charged in the
以上のように第4実施形態によれば、電源回路52を、スイッチ回路53と、コンデンサ54と、スイッチ回路55及び56とで構成した。これにより、寄生ダイオード6Dを介して負電流が流れる際に、FET2Xのターンオフ時にコンデンサ54に回収された電荷を利用できるので、消費電力を低減できる。
As described above, according to the fourth embodiment, the
(第5実施形態)
図21に示すように、第5実施形態の駆動装置61は、第1実施形態の駆動装置7において端子SE,PGND間にスイッチ回路62(スイッチ手段)を加えたものである。次に、第5実施形態の作用について説明する。センスFET6がオンした際の正電流は、スイッチ回路62をオフすることで第1実施形態と同じ経路で流れる。そして、スイッチ回路62を、図22に示すように、負電流が流れる期間においてPWMキャリアのオン期間よりも短い周期でオンオフを繰り返すように制御する。
(Fifth embodiment)
As shown in FIG. 21, the
これにより、図23に示すようにスイッチ回路62をオフしている間は、負電流が第1実施形態と同じ経路で電流検出抵抗18に流れる。一方、図24に示すようにスイッチ回路62をオンしている間は、負電流は
端子PGND→スイッチ回路62→寄生ダイオード6D
の経路で流れるので、電流検出抵抗18には流れなくなる。
Thus, as shown in FIG. 23, while the
Therefore, the current does not flow through the
すなわち、負電流は、第1実施形態のようにPWMキャリアのオン期間に連続して流れることはなく、スイッチ回路62をオフしている間のみ流れる。つまり、負電流をA/Dコンバータ19により検出するタイミングに合わせてスイッチ回路62をオフすれば良く、電流検出抵抗18により消費される電力に加えて、バッテリ8から供給され定電圧レギュレータ16で降圧する際の電力損失を低減できる。
That is, the negative current does not flow continuously during the on period of the PWM carrier as in the first embodiment, but flows only while the
(第6実施形態)
図25に示すように、第6実施形態の駆動装置71は、第1実施形態の駆動装置7において、第2電源回路20の電源出力端子と端子ICGNDとの間に、定電流源72(第2定電流源)及びNチャネルMOSFET73(第2補助スイッチング素子)の直列回路と、PチャネルMOSFET74(第1補助スイッチング素子)及び定電流源75(第1定電流源)の直列回路とを接続した構成である。そして、オペアンプ23の出力端子はFET73及び74のゲートに接続されており、FET21のゲートはFET74のドレインに、FET22のゲートはFET73のドレインにそれぞれ接続されている。
(Sixth embodiment)
As shown in FIG. 25, the driving
次に、第6実施形態の作用について説明する。図26に示すように、センスFET6がオンして正電流が流れる期間に、オペアンプ23の出力電圧は0Vを下回る負電位となるが、端子ICGNDの電位よりも高くなる。これにより、FET74はフルオンするのでFET21が完全にオフ状態になる。一方、FET73は半オン状態となってFET22をフルオン状態にする。したがって、FET21及び22を介して貫通電流が流れることが抑止される。
Next, the operation of the sixth embodiment will be described. As shown in FIG. 26, during the period in which the
また、図27に示すように、センスFET6がオフし、寄生ダイオード6Dを介して負電流が流れる期間に、オペアンプ23の出力電圧は0Vを上回る正電位となる。これにより、FET73はフルオンするのでFET22が完全にオフ状態になる。一方、FET74は半オン状態となってFET21をフルオン状態にする。したがってこの場合も、FET21及び22を介して貫通電流が流れることが抑止される。
Further, as shown in FIG. 27, the output voltage of the
以上のように第6実施形態によれば、第2電源回路20の電源出力端子とFET21のゲートとの間に接続されるFET74と、このFET74と端子ICGNDとの間に接続される定電流源75と、前記電源出力端子とFET22のゲートとの間に接続される定電流源72と、前記ゲートと端子ICGNDとの間に接続されるFET73とを備え、FET73及び74のゲートをオペアンプ23の出力端子に接続した。これにより、FET21及び22を介して貫通電流が流れることが抑止される。
As described above, according to the sixth embodiment, the
(第7実施形態)
図28及び図29に示すように、第7実施形態の駆動装置7Aは、駆動装置7においてFET12のソースを、端子ICGNDに替えて端子PGNDに接続した構成である。このように構成すれば、FET2Xをターンオフさせる際のゲート電位は0Vになる。したがって、ゲートを負電位にせずともターンオフが可能なFETであれば適用できる。
(Seventh embodiment)
As shown in FIGS. 28 and 29, the
(第8実施形態)
図30に示すように、第8実施形態の駆動装置7Bは、定電圧レギュレータ16Bが外部より入力される制御信号(起動信号)がアクティブとなる期間のみ動作するように構成されている。これにより、駆動装置7Bを起動する際に定電圧レギュレータ16Bを一定期間だけ動作させて、コンデンサ10をαVに充電してから(図31参照)FET2X及び6の駆動制御を開始させるようにする。すると、以降の通常動作においてコンデンサ10に対する充放電電圧が±βV(β<α)で変化しても、端子ICGNDは負電位を維持するようになる(コンデンサ10の容量を、そのように設定する)。またその後、コンデンサ10の端子電圧が(α±β)Vの範囲を超えて変化したことを検知した際に、定電圧レギュレータ16Bを一定期間だけ動作させるようにしても良い。
(Eighth embodiment)
As shown in FIG. 30, the driving
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
スイッチング素子はMOSFETに限ることはない。例えば駆動用スイッチング素子については、電圧駆動型のスイッチング素子であれば良い。したがって、寄生ダイオードを有する素子に限らず、還流電流を通電させるためのダイオードは素子に外付けされていても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The switching element is not limited to a MOSFET. For example, the driving switching element may be a voltage-driven switching element. Therefore, not only the element having a parasitic diode, but also a diode for energizing the return current may be externally attached to the element.
図面中、2XはNチャネルMOSFET(駆動用スイッチング素子)、6はNチャネルMOSFET(電流検出用スイッチング素子)、9は駆動回路、10はコンデンサ、17は第1電源回路、18は電流検出抵抗、19はA/Dコンバータ(電流検出回路)、20は第2電源回路(定電圧レギュレータ)、21はPチャネルMOSFET(電源側スイッチング素子)、22はNチャネルMOSFET(グランド側スイッチング素子)、23はオペアンプを示す。 In the drawing, 2X is an N-channel MOSFET (switching element for driving), 6 is an N-channel MOSFET (switching element for current detection), 9 is a drive circuit, 10 is a capacitor, 17 is a first power supply circuit, 18 is a current detection resistor, 19 is an A / D converter (current detection circuit), 20 is a second power supply circuit (constant voltage regulator), 21 is a P-channel MOSFET (power-supply side switching element), 22 is an N-channel MOSFET (ground side switching element), and 23 is Indicates an operational amplifier.
Claims (9)
一端が前記電流検出用スイッチング素子の電位基準側導通端子に接続される電流検出用抵抗(18)と、
入力電源に正側端子が接続され、電圧出力端子が前記基準グランドに接続されることで負側端子に負電圧を出力する第1電源回路(17)と、
非反転入力端子が前記電流検出用スイッチング素子の電位基準側導通端子に接続され、反転入力端子が前記基準グランドに接続されるオペアンプ(23)と、
負側端子が、前記入力電源の負側端子(以下、回路グランドと称す)に接続されて電源を生成する第2電源回路(20,32,52)と、
この第2電源回路に並列に接続され、且つ共通接続点が前記電流検出用抵抗の他端に接続されて、前記オペアンプの出力信号のレベル変化に応じて導通状態が相反的に制御される電源側スイッチング素子(21)及びグランド側スイッチング素子(22)の直列回路と、
前記共通接続点の電圧に基づいて、前記電流検出用抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路(19)とを備えることを特徴とするスイッチング素子の駆動装置。 A driving switching element (2X) having a diode for energizing a reflux current between the conduction terminals, and a non-potential reference side conduction terminal are connected in common with the driving switching element, and a current flowing through the driving switching element is obtained. A drive circuit (9) for outputting a drive signal to the current detection switching element (6) flowing at a predetermined diversion ratio;
A current detection resistor (18) having one end connected to the potential reference side conduction terminal of the current detection switching element;
A first power supply circuit (17) for outputting a negative voltage to a negative terminal by connecting a positive terminal to an input power supply and connecting a voltage output terminal to the reference ground;
An operational amplifier (23) having a non-inverting input terminal connected to the potential reference-side conduction terminal of the current detection switching element and an inverting input terminal connected to the reference ground;
A second power supply circuit (20, 32, 52) for generating a power supply by connecting a negative terminal to a negative terminal (hereinafter referred to as circuit ground) of the input power supply;
A power supply connected in parallel to the second power supply circuit and having a common connection point connected to the other end of the current detection resistor, and the conduction state is reciprocally controlled in accordance with the level change of the output signal of the operational amplifier. A series circuit of a side switching element (21) and a ground side switching element (22);
A switching element drive device comprising: a current detection circuit (19) that detects a current flowing through the current detection resistor based on a voltage at the common connection point.
前記駆動回路の出力端子と前記電源側スイッチング素子の電源側導通端子との間に接続されるスイッチ手段(33)とで構成されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のスイッチング素子の駆動装置。 The second power supply circuit (32) includes a capacitor (34) connected in parallel to a series circuit of the power supply side and ground side switching elements;
The switch means (33) connected between the output terminal of the said drive circuit and the power supply side conduction | electrical_connection terminal of the said power supply side switching element is comprised in any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned. The switching element drive device according to claim 1.
前記電源側導通端子と前記基準グランドとの間に接続されるコンデンサ(54)及び第2スイッチ手段(55)の直列回路と、
前記直列回路の共通接続点と前記回路グランドとの間に接続される第3スイッチ手段(56)とを備えることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のスイッチング素子の駆動装置。 The second power supply circuit (52) includes first switch means (53) connected between an output terminal of the drive circuit and a power supply side conduction terminal of the power supply side switching element,
A series circuit of a capacitor (54) and a second switch means (55) connected between the power supply side conduction terminal and the reference ground;
5. The switching element drive according to claim 1, further comprising third switch means connected between a common connection point of the series circuit and the circuit ground. 6. apparatus.
この第1補助スイッチング素子と前記回路グランドとの間に接続される第1定電流源(75)と、
前記第2電源回路の電源出力端子と前記グランド側スイッチング素子の導通制御端子との間に接続される第2定電流源(72)と
前記グランド側スイッチング素子の導通制御端子と前記回路グランドとの間に接続される同一電導型の第2補助スイッチング素子(73)とを備え、
前記第1及び第2補助スイッチング素子の導通制御端子を、前記オペアンプの出力端子に接続したことを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のスイッチング素子の駆動装置。 A first auxiliary switching element (74) of the same conductivity type connected between a power supply output terminal of the second power supply circuit and a conduction control terminal of the power supply side switching element;
A first constant current source (75) connected between the first auxiliary switching element and the circuit ground;
A second constant current source (72) connected between a power supply output terminal of the second power supply circuit and a conduction control terminal of the ground side switching element; a conduction control terminal of the ground side switching element; and the circuit ground. A second auxiliary switching element (73) of the same conductivity type connected in between,
9. The switching element driving device according to claim 1, wherein conduction control terminals of the first and second auxiliary switching elements are connected to an output terminal of the operational amplifier. 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015008567A JP6476890B2 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Driving device for switching element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015008567A JP6476890B2 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Driving device for switching element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016133414A true JP2016133414A (en) | 2016-07-25 |
JP6476890B2 JP6476890B2 (en) | 2019-03-06 |
Family
ID=56437971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015008567A Active JP6476890B2 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Driving device for switching element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6476890B2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01227520A (en) * | 1988-03-07 | 1989-09-11 | Nippon Denso Co Ltd | Power semiconductor device |
JPH04326108A (en) * | 1991-04-25 | 1992-11-16 | Nippondenso Co Ltd | Semiconductor device for electric power |
JP2003202355A (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-18 | Koyo Seiko Co Ltd | Current detection circuit |
JP2007174788A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Denso Corp | Current detector and current controller |
JP2009075957A (en) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Renesas Technology Corp | Power circuit and semiconductor device |
WO2013190752A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | 富士電機株式会社 | Overcurrent detecting apparatus, and intelligent power module using same |
JP2014117044A (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Toyota Motor Corp | Over current detection device and semiconductor driving apparatus with the same |
-
2015
- 2015-01-20 JP JP2015008567A patent/JP6476890B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01227520A (en) * | 1988-03-07 | 1989-09-11 | Nippon Denso Co Ltd | Power semiconductor device |
JPH04326108A (en) * | 1991-04-25 | 1992-11-16 | Nippondenso Co Ltd | Semiconductor device for electric power |
JP2003202355A (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-18 | Koyo Seiko Co Ltd | Current detection circuit |
JP2007174788A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Denso Corp | Current detector and current controller |
JP2009075957A (en) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Renesas Technology Corp | Power circuit and semiconductor device |
WO2013190752A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | 富士電機株式会社 | Overcurrent detecting apparatus, and intelligent power module using same |
JP2014117044A (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Toyota Motor Corp | Over current detection device and semiconductor driving apparatus with the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6476890B2 (en) | 2019-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI294215B (en) | ||
TWI545880B (en) | Dc/dc converter | |
JP2006314154A (en) | Power converter | |
JP2013042632A (en) | Gate drive circuit and power conversion device | |
JP2010200554A (en) | Dc-dc converter | |
TW201444259A (en) | Power-supply apparatus | |
JP2009075957A (en) | Power circuit and semiconductor device | |
JP5394975B2 (en) | Switching transistor control circuit and power converter using the same | |
JP6458659B2 (en) | Driving device for switching element | |
JP2013021816A (en) | Step-down switching regulator, control circuit for the same, and electronic apparatus using the same | |
JP6588634B2 (en) | Switching regulator, semiconductor integrated circuit, and electronic device | |
JP5605263B2 (en) | Load drive device | |
JP2008172969A (en) | Semiconductor integrated circuit | |
JP6476890B2 (en) | Driving device for switching element | |
US6522557B2 (en) | Inverter device | |
JP6939087B2 (en) | Integrated circuit equipment | |
JP5863725B2 (en) | Level converter for switch control | |
JP5500356B2 (en) | Inductive element drive circuit | |
JP5918512B2 (en) | H-type bridge circuit and motor drive device | |
JP6642074B2 (en) | Driving device for switching element | |
JP6432412B2 (en) | Driving device for switching element | |
JP2008158744A (en) | Regulator circuit | |
JP4055707B2 (en) | Driving circuit | |
JP5410135B2 (en) | Power supply | |
JP6364758B2 (en) | Full-wave rectifier circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170629 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180524 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180703 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190121 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6476890 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |