JP2017122631A - Current detector and semiconductor device using the current detector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current detector that can remove errors due to a resistance component parasitic in a wiring and that can precisely detect a current flowing in a switching element, and a semiconductor device using the current detector.SOLUTION: The current detector includes an integrator 12 for integrating voltages; and a voltage determining unit 11 for determining whether a voltage is higher than a predetermined voltage. When the voltage determination unit 11 has determined that a voltage generating in a wiring of a switching element is larger than the predetermined voltage, the integrator 12 integrates the voltage and detects a current flowing in the wiring of the switching element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電流検出装置及びそれを用いた半導体装置に関する。   The present invention relates to a current detection device and a semiconductor device using the current detection device.

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。
特許文献１には、「［課題］誘導ノイズを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。［解決手段］半導体スイッチング装置は、パッケージ１と、パッケージ１内に設けられ、コレクタ電極２ａ及びエミッタ電極２ｃを有する半導体スイッチング素子２とを備える。主コレクタ端子４及び主エミッタ端子５は、パッケージ１内部の浮遊成分２１による通電時の電圧降下を反映する。第２コレクタ端子６及び第２エミッタ端子８は、電圧降下を反映せずに、コレクタ電極２ａ及びエミッタ電極２ｃの間の電圧を検出する。第３エミッタ端子９は、第２エミッタ端子８の近傍に設けられ、主エミッタ端子５と第２エミッタ端子８との間の電圧降下を検出する。（［要約］を参照）」として、半導体スイッチング装置の技術が開示されている。 As a background art of this technical field, there is Patent Document 1.
Patent Document 1 discloses that “[problem] An object is to provide a technique capable of suppressing induction noise. [Solution] A semiconductor switching device is provided in a package 1 and in the package 1, and is a collector. And a semiconductor switching element 2 having an electrode 2a and an emitter electrode 2c The main collector terminal 4 and the main emitter terminal 5 reflect a voltage drop during energization due to the floating component 21 inside the package 1. The second collector terminal 6 and The second emitter terminal 8 detects the voltage between the collector electrode 2a and the emitter electrode 2c without reflecting the voltage drop, and the third emitter terminal 9 is provided in the vicinity of the second emitter terminal 8, and is the main emitter. The technology of the semiconductor switching device is disclosed as “a voltage drop between the terminal 5 and the second emitter terminal 8 is detected (see [Summary])”. There.

特開２０１３−１２５９２３号公報JP 2013-125923 A

しかしながら、前記の特許文献１に開示された技術には、次のような課題がある。
特許文献１に開示された技術の半導体スイッチング装置では、浮遊成分２１による通電時の電圧降下を測定しているが、この電圧降下から電流を検出する場合には、浮遊成分２１にインダクタンス成分と抵抗成分とが含まれていることに起因する誤差を排除できずに精度が低下するという課題がある。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
In the semiconductor switching device of the technique disclosed in Patent Document 1, a voltage drop at the time of energization due to the floating component 21 is measured. When a current is detected from this voltage drop, an inductance component and a resistance are added to the floating component 21. There is a problem that the accuracy is lowered without eliminating errors caused by the inclusion of components.

本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであり、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除して、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出できる電流検出装置、およびそれを用いた半導体装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, eliminates an error due to a resistance component parasitic to wiring, and uses a current detection device capable of accurately detecting a current flowing through a switching element, and the same. It is an object to provide a semiconductor device.

前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、本発明の電流検出装置は、電圧を積分する積分器と、電圧が所定の電圧より高いか否かを判定する電圧判定器と、を備え、前記電圧判定器がスイッチング素子の配線に発生する電圧を前記所定の電圧より高いと判定した際に、前記積分器が前記電圧を積分して、スイッチング素子の配線に流れる電流を検出する、ことを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the present invention is configured as follows.
That is, the current detection device of the present invention includes an integrator that integrates a voltage and a voltage determination unit that determines whether or not the voltage is higher than a predetermined voltage, and the voltage determination unit is generated in the wiring of the switching element. When it is determined that the voltage to be applied is higher than the predetermined voltage, the integrator integrates the voltage to detect a current flowing through the wiring of the switching element.
Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.

本発明によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除して、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出できる電流検出装置、およびそれを用いた半導体装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the error by the resistance component parasitic on wiring can be excluded, and the electric current detection apparatus which can detect the electric current which flows into a switching element accurately, and a semiconductor device using the same can be provided.

本発明の第１実施形態に係る電流検出装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electric current detection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る電流検出装置の機能、動作の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the function of the current detection device concerning a 1st embodiment of the present invention, and operation. ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子に流れる電流を、配線に寄生する配線部分のインピーダンスに、スイッチング素子のスイッチング時に発生する電圧を用いて、検出する評価回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the evaluation circuit which detects the electric current which flows into switching elements, such as MOSFET, using the voltage which generate | occur | produces at the time of switching of a switching element for the impedance of the wiring part parasitic to wiring. スイッチング素子の配線に寄生するインダクタンスと抵抗とに発生する電圧と、スイッチング素子に流れる電流の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the voltage which generate | occur | produces in the inductance and resistance which are parasitic on the wiring of a switching element, and the electric current which flows into a switching element. 本発明の第２実施形態に係る電流検出装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electric current detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る電流検出装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electric current detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る電流検出装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electric current detection apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る電流検出装置のＭＯＳＦＥＴを制御するゲート制御信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the gate control signal which controls MOSFET of the electric current detection apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る電流検出装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electric current detection apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. スイッチング素子の配線に寄生するインダクタンスと抵抗とに発生する電圧と、スイッチング素子に流れる電流の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the voltage which generate | occur | produces in the inductance and resistance which are parasitic on the wiring of a switching element, and the electric current which flows into a switching element. 本発明の第６実施形態に係る電流検出装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electric current detection apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７実施形態に係る電流検出装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electric current detection apparatus which concerns on 7th Embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings as appropriate.

≪第１実施形態：その１≫
本発明の第１実施形態の電流検出装置１００を、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電流検出装置１００の構成例を模式的に示す図である。
図１において、電流検出装置１００は、電圧判定器１１と積分器１２を備えて構成されている。
電圧判定器１１は、後記するように、スイッチング素子（スイッチングデバイス）の配線部分に寄生するインダクタンスＬ（図３）と抵抗Ｒ（図３）に発生する電圧ＶＬＲ（図３）の大きさを判定する。
また、積分器１２で前記の電圧ＶＬＲを積分する。
以上によって、後記するように、スイッチング素子の配線に流れる電流を検出するものである。 << First Embodiment: Part 1 >>
A current detection apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a current detection device 100 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the current detection apparatus 100 includes a voltage determination unit 11 and an integrator 12.
As will be described later, the voltage determiner 11 determines the magnitude of the voltage V LR (FIG. 3) generated in the inductance L (FIG. 3) and the resistance R (FIG. 3) parasitic in the wiring portion of the switching element (switching device). judge.
The integrator 12 integrates the voltage VLR .
As described later, the current flowing in the wiring of the switching element is detected as described later.

また、図２は、本発明の第１実施形態に係る電流検出装置１００の機能、動作の一例を説明する図である。
図２において、第１ブロック１１Ｍは、電圧判定器１１（図１）の機能、動作を説明し、第２ブロック１２Ｍは、積分器１２（図１）の機能、動作を説明するものである。
第１ブロック１１Ｍは、電圧ＶＬＲが基準電圧Ｖ０以上か否かを判定する機能を有する。
また、第２ブロック１２Ｍは、電圧ＶＬＲを積分する機能を有している。
第１ブロック１１Ｍと第２ブロック１２Ｍは、それぞれ図１の電圧判定器１１と積分器１２の機能に対応している。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of functions and operations of the current detection device 100 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 2, a first block 11M explains the function and operation of the voltage determiner 11 (FIG. 1), and a second block 12M explains the function and operation of the integrator 12 (FIG. 1).
The first block 11M has a function of determining whether or not the voltage V LR is equal to or higher than the reference voltage V 0 .
The second block 12M has a function of integrating the voltage V LR.
The first block 11M and the second block 12M correspond to the functions of the voltage determiner 11 and the integrator 12 in FIG.

なお、図１、図２の詳細を説明する前に、何故、このような構成あるいは機能、動作をとるようにするかの背景を先に説明する必要がある。
そのため、図１、図２に示した電流検出装置１００の詳細な構成と、その機能、動作および効果の理解を助けることを目的として、スイッチング素子の配線に流れる電流の検出について、図３、図４を参照して、先に説明する。
その後、再度、図１（図２）に戻り、本発明の第１実施形態に係る電力得変換装置の詳細を説明する。 Before explaining the details of FIGS. 1 and 2, it is necessary to first explain the background of why such a configuration, function, and operation are taken.
Therefore, for the purpose of helping understanding of the detailed configuration of the current detection device 100 shown in FIGS. 1 and 2 and its function, operation and effect, detection of the current flowing through the wiring of the switching element will be described with reference to FIGS. This will be described first with reference to FIG.
Thereafter, returning to FIG. 1 (FIG. 2) again, details of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention will be described.

＜スイッチング素子の配線に流れる電流検出と、その評価回路＞
図３は、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）などのスイッチング素子３２に流れる電流ｉを、配線に寄生する配線部分のインピーダンス（インダクタンスＬ＋抵抗Ｒ）に、スイッチング素子３２のスイッチング時に発生する電圧ＶＬＲを用いて、検出する評価回路の一例を示す図である。
なお、図３に示す評価回路は、スイッチング素子３２を備える半導体装置の構成例の一部でもあって、半導体装置の過渡的な動作を図３の回路を代表して評価、説明する。 <Detection of current flowing in wiring of switching element and its evaluation circuit>
FIG. 3 shows that a current i flowing through a switching element 32 such as a MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) is generated at the time of switching of the switching element 32 to an impedance (inductance L + resistance R) of a wiring portion parasitic to the wiring. It is a figure which shows an example of the evaluation circuit detected using the voltage VLR to perform.
Note that the evaluation circuit shown in FIG. 3 is a part of a configuration example of the semiconductor device including the switching element 32, and the transient operation of the semiconductor device is evaluated and described on behalf of the circuit of FIG.

図３において、スイッチング素子であるｎ型（ｎチャネル型）のＭＯＳＦＥＴ３１のソース電極（ソース端子）とｎ型のＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）３２のドレイン電極（ドレイン端子）とが接続されている。ＭＯＳＦＥＴ３１のドレイン電極は、電源の正極端子３Ｐに接続され、ＭＯＳＦＥＴ３２のソース電極は、電源の負極端子３Ｇに接続されている。
インダクター（コイル、ＬＬ）３０は、電源の正極端子３Ｐと、ＭＯＳＦＥＴ３１のソース電極との間に接続されている。 In FIG. 3, a source electrode (source terminal) of an n-type (n-channel type) MOSFET 31 that is a switching element and a drain electrode (drain terminal) of an n-type MOSFET (switching element) 32 are connected. The drain electrode of the MOSFET 31 is connected to the positive terminal 3P of the power source, and the source electrode of the MOSFET 32 is connected to the negative terminal 3G of the power source.
The inductor (coil, L L ) 30 is connected between the positive terminal 3P of the power source and the source electrode of the MOSFET 31.

なお、ＭＯＳＦＥＴ３１とＭＯＳＦＥＴ３２には、それぞれ逆並列にダイオード３１１およびダイオード３２１が寄生している、もしくは接続されている。
また、ＭＯＳＦＥＴ３１のソース電極とｎ型のＭＯＳＦＥＴ３２のドレイン電極との間には、配線の寄生成分として、インダクタンス（寄生インダクタンス）３１２と抵抗（寄生抵抗）３１３とを有している。
また、ＭＯＳＦＥＴ３２のソース電極と電源の負極端子３Ｇとの間には、配線の寄生成分として、インダクタンス（寄生インダクタンス）３２２と抵抗（寄生抵抗）３２３とを有している。
また、電源の正極端子３Ｐとインダクター（ＬＬ）３０の一端との間に、配線の寄生成分として、インダクタンス（寄生インダクタンス）３３２を有している。 Note that a diode 311 and a diode 321 are parasitically connected to or connected to the MOSFET 31 and the MOSFET 32, respectively.
Further, between the source electrode of the MOSFET 31 and the drain electrode of the n-type MOSFET 32, an inductance (parasitic inductance) 312 and a resistance (parasitic resistance) 313 are provided as parasitic components of the wiring.
Further, an inductance (parasitic inductance) 322 and a resistance (parasitic resistance) 323 are provided as parasitic components of the wiring between the source electrode of the MOSFET 32 and the negative electrode terminal 3G of the power source.
Further, an inductance (parasitic inductance) 332 is provided as a parasitic component of the wiring between the positive electrode terminal 3P of the power source and one end of the inductor (L L ) 30.

ＭＯＳＦＥＴ３１のゲート電極（ゲート端子）には、制御信号Ｖｇ１が、ＭＯＳＦＥＴ３２のゲート電極（ゲート端子）には、制御信号Ｖｇ２が、それぞれ入力している。
制御信号Ｖｇ１と制御信号Ｖｇ２とを制御して、ＭＯＳＦＥＴ３１とＭＯＳＦＥＴ３２とをスイッチングして、インダクター（ＬＬ）３０に電流（電圧、電力）を加えることにより、昇圧や交流直流間の変換や力率改善などの様々な制御を可能にしている。
これらの制御の際に、スイッチング素子（３１、３２）に流れる電流ｉを検出することが重要になることがある。
図３においては、スイッチング素子３２の配線に寄生するインダクタンス３２２と抵抗３２３とに発生する電圧ＶＬＲを用いてスイッチング素子３２に流れる電流ｉを検出する。 The control signal Vg1 is input to the gate electrode (gate terminal) of the MOSFET 31, and the control signal Vg2 is input to the gate electrode (gate terminal) of the MOSFET 32, respectively.
By controlling the control signal Vg1 and the control signal Vg2, switching between the MOSFET 31 and the MOSFET 32, and applying current (voltage, power) to the inductor (L L ) 30, it is possible to convert the voltage between boost or AC / DC and power factor. Various controls such as improvement are possible.
During these controls, it may be important to detect the current i flowing through the switching elements (31, 32).
In FIG. 3, the current i flowing through the switching element 32 is detected using the voltage V LR generated in the inductance 322 and the resistor 323 that are parasitic on the wiring of the switching element 32.

＜スイッチング素子の配線に流れる電流と、その検出方法（１）＞
次に、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）３２の配線に流れる電流について説明する。
図４は、スイッチング素子３２（図３）の配線に寄生するインダクタンス３２２（図３）と抵抗３２３（図３）とに発生する電圧ＶＬＲと、スイッチング素子３２に流れる電流ｉの一例を模式的に示した図である。
図４において、横軸は時間ｔ（時刻：ｔＡ、ｔＢ、ｔＣ、ｔＤ、ｔＥ、ｔＦ）の推移であり、縦軸は前記した電圧ＶＬＲと、電流ｉを示している。
また、特性線４１Ｚ、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ１、４１Ｃ２、４１Ｃ３、４１Ｄ、４１Ｅ１、４１Ｅ２、４１Ｅ３、４１Ｆが電圧ＶＬＲを示している。なお、電圧ＶＬＲは、後記する数式の式１で表記されるので、式１の右辺が図４に記載されている。
また、特性線４２Ｚ、４２Ｂ、特性点４２Ｃ１、特性線４２Ｃ２、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆが電流ｉを示している。 <Current flowing in wiring of switching element and detection method (1)>
Next, the current flowing through the wiring of the switching element (MOSFET) 32 will be described.
4 schematically shows an example of the voltage V LR generated in the inductance 322 (FIG. 3) and the resistor 323 (FIG. 3) parasitic on the wiring of the switching element 32 (FIG. 3), and the current i flowing through the switching element 32. It is the figure shown in.
In FIG. 4, the horizontal axis represents the transition of time t (time: t A , t B , t C , t D , t E , t F ), and the vertical axis represents the voltage V LR and the current i described above. Yes.
Moreover, the characteristic line 41Z, 41A, 41B, 41C1,41C2,41C3,41D, 41E1,41E2,41E3,41F indicates a voltage V LR. Note that the voltage V LR is expressed by the following formula (1), so the right side of the formula (1) is shown in FIG.
Further, the characteristic lines 42Z and 42B, the characteristic point 42C1, and the characteristic lines 42C2, 42D, 42E, and 42F indicate the current i.

図４に示した電圧ＶＬＲと電流ｉの波形は、スイッチング素子３２が周期的に繰り返しスイッチングしているときの一部の波形を切り出したものであり、スイッチング素子３２がオン（ＯＮ）状態で、スイッチング素子３２に電流が流れている時間を中心に示している。
時刻ｔＡの直前において、ＭＯＳＦＥＴ３２（図３）とＭＯＳＦＥＴ３１（図３）は共にオフ（ＯＦＦ）していて、インダクター（ＬＬ）３０の電流は、図３に示したように、ダイオード３１１を通して流れている。
したがって、特性線４１Ｚおよび特性線４２Ｚに示すように、電圧ＶＬＲと電流ｉは、共に０である。 The waveforms of the voltage V LR and the current i shown in FIG. 4 are obtained by cutting out a part of the waveform when the switching element 32 is periodically and repeatedly switched, and the switching element 32 is in an ON state. The time during which the current flows through the switching element 32 is mainly shown.
Immediately before time t A , the MOSFET 32 (FIG. 3) and the MOSFET 31 (FIG. 3) are both turned off (OFF), and the current of the inductor (L L ) 30 flows through the diode 311 as shown in FIG. ing.
Accordingly, as indicated by the characteristic line 41Z and the characteristic line 42Z, the voltage VLR and the current i are both 0.

時刻ｔＡにおいて、ＭＯＳＦＥＴ３２がオン（ＯＮ）すると、時刻ｔＡでダイオード３１１を通流していたインダクター（ＬＬ）３０の電流がＭＯＳＦＥＴ３２に流れる。
ＭＯＳＦＥＴ３２の電流は、制御信号Ｖｇ２の立ち上がりに依存して上昇するが、制御信号Ｖｇ２の立ち上がりが十分に速い場合には、配線のインダクタンス（Ｌ）３３２で決まる電流上昇率となるため、傾き一定で上昇する。
図４は、電流の上昇が配線のインダクタンス（Ｌ）３３２で決まる条件の図である。
また、このときダイオード３１１のリカバリー電流が加算されるため、電流ｉは、インダクター（ＬＬ）３０の電流より大きな電流となる。時刻ｔＢの点の電流はこの状態を示している。
リカバリー電流は、急激に減少して０になるため、最終的にはインダクター（ＬＬ）３０の電流となる。この点が時刻ｔＣである。 At time t A, MOSFET 32 is turned on (ON) Then, a current of the inductor (L L) 30 which has flowed through the diode 311 at time t A flows MOSFET 32.
The current of the MOSFET 32 rises depending on the rise of the control signal Vg2, but when the rise of the control signal Vg2 is sufficiently fast, the current rise rate is determined by the inductance (L) 332 of the wiring, so the slope is constant. To rise.
FIG. 4 is a diagram showing a condition in which an increase in current is determined by wiring inductance (L) 332.
At this time, since the recovery current of the diode 311 is added, the current i becomes larger than the current of the inductor (L L ) 30. Current point in time t B shows this state.
The recovery current suddenly decreases to zero, and eventually becomes the current of the inductor (L L ) 30. This point is time t C.

これらの電流ｉは、配線に寄生するインダクタンス３２２（図３）と抵抗３２３（図３）にも流れる。この電流ｉを図４では、特性線４２Ｂで表記している。
特性線４２Ｂで示す電流ｉは、前述したように直線的に上昇する。
そのため、配線に寄生するインダクタンス３２２と抵抗３２３に発生する電圧ＶＬＲは、特性線４２Ｂの電流変化率ｄｉ／ｄｔとインダクタンス３２２を掛け算した電圧、および抵抗３２３と電流ｉを掛け算した電圧の和となる。
その結果、電圧ＶＬＲは、特性線４１Ａと特性線４１Ｂとで示すような波形となる。
また、電圧ＶＬＲは、インダクタンス３２２をＬ、抵抗３２３をＲとして、以下の式１で表記される。また、ｉは電流、ｔは時間である。 These currents i also flow through an inductance 322 (FIG. 3) and a resistor 323 (FIG. 3) parasitic on the wiring. This current i is indicated by a characteristic line 42B in FIG.
The current i indicated by the characteristic line 42B rises linearly as described above.
Therefore, the voltage V LR generated in the inductance 322 and the resistor 323 parasitic on the wiring is the sum of the voltage obtained by multiplying the current change rate di / dt of the characteristic line 42B by the inductance 322 and the voltage obtained by multiplying the resistor 323 and the current i. Become.
As a result, the voltage V LR has a waveform as indicated by the characteristic line 41A and the characteristic line 41B.
Further, the voltage V LR is expressed by the following equation 1 where L is the inductance 322 and R is the resistance 323. Further, i is current and t is time.

Figure 2017122631
Figure 2017122631

一般的に配線の抵抗３２３は小さく、電流の時間変化は非常に大きいので、以下の式２の関係が成立する。
なお、この電圧ＶＬＲが急上昇する時刻ｔＡ付近を過渡応答の範囲と呼称するものとする。 In general, since the resistance 323 of the wiring is small and the time change of the current is very large, the relationship of the following formula 2 is established.
The vicinity of the time t A when the voltage V LR suddenly rises is referred to as a transient response range.

Figure 2017122631
Figure 2017122631

したがって、次に示す式３の関係がある。

Figure 2017122631
Therefore, there is a relationship of Equation 3 shown below.
Figure 2017122631

また、時刻ｔＢで示した区間では、前述した理由から電流ｉの変化率がほぼ一定であるので、電圧ＶＬＲは図４に示すように一定となる。 Further, in a section indicated by the time t B, the change rate of the current i for the reasons described above is substantially constant, the voltage V LR becomes constant as shown in FIG.

時刻ｔＢと時刻ｔＣの境界において、電流ｉにはダイオード３１１のリカバリー電流が加算されているため、インダクター(ＬＬ)３０に流れる電流以上の電流となるが、リカバリー電流は急減するため、時刻ｔＣにおいて、電流ｉが急減する。このため、式１で示す電圧ＶＬＲは、負の値（特性線４１Ｃ２）を示す。
一般的にインダクター（ＬＬ）３０の値は大きいため、時刻ｔＤにおいては、電流ｉは緩やかな上昇（概ね一定値（特性線４２Ｄ））となる。
このため、インダクタンス（Ｌ）３２２で発生する逆起電力の電圧は、ほぼ０となる。したがって、電圧ＶＬＲは抵抗３２３の電圧（Ｒｉ）が支配的（特性線４１Ｄ）になる。 Since the recovery current of the diode 311 is added to the current i at the boundary between the time t B and the time t C , the current exceeds the current flowing through the inductor (L L ) 30, but the recovery current rapidly decreases. At time t C , the current i rapidly decreases. For this reason, the voltage V LR represented by Expression 1 shows a negative value (characteristic line 41C2).
In general, since the value of the inductor (L L ) 30 is large, the current i gradually increases (approximately a constant value (characteristic line 42D)) at the time t D.
For this reason, the voltage of the counter electromotive force generated in the inductance (L) 322 is almost zero. Therefore, the voltage V LR voltage of the resistor 323 (Ri) is dominant (characteristic line 41D).

時刻ｔＥにおいては、ＭＯＳＦＥＴ３２の制御信号Ｖｇ２を制御（低電位）して、ＭＯＳＦＥＴ３２をオフする。すると電流ｉが急激に０に向う（特性線４２Ｅ）ので、式１で示した電圧ＶＬＲは、特性線４１Ｅ１、４１Ｅ２に示すように、負の値となる。
また、ＭＯＳＦＥＴ３２が完全にオフした時刻ｔＦにおいては、電圧ＶＬＲと電流ｉは共に０（特性線４１Ｆ、特性線４２Ｆ）となる。 At time t E, and controls (low potential) control signal Vg2 of MOSFET 32, turning off the MOSFET 32. Then, since the current i suddenly goes to 0 (characteristic line 42E), the voltage V LR shown in Expression 1 becomes a negative value as shown by the characteristic lines 41E1 and 41E2.
At time t F when the MOSFET 32 is completely turned off, the voltage V LR and the current i are both 0 (characteristic line 41F and characteristic line 42F).

以上のような図４の特性において、ＭＯＳＦＥＴ３２をオンした直後の電圧ＶＬＲは、式３に示すように、配線に寄生する抵抗３２３を事実上、無視できて、含まれていないものとして扱える。
したがって、積分器を用いて式３で示す電圧ＶＬＲを積分すると、次の式４となる。そして、式４に基づいて、式５のように変形すれば、電流ｉが求まる。すなわち電流検出ができる。 In the characteristics of FIG. 4 as described above, the voltage V LR immediately after the MOSFET 32 is turned on can be treated as not including the resistor 323 parasitic on the wiring as practically negligible, as shown in Equation 3.
Therefore, when the voltage VLR shown in Expression 3 is integrated using an integrator, the following Expression 4 is obtained. And if it transform | transforms like Formula 5 based on Formula 4, the electric current i will be calculated | required. That is, current detection can be performed.

Figure 2017122631
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Figure 2017122631
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なお、式５においては、インダクタンスＬが含まれているが、インダクタンスＬは、既知の配線のインダクタンスであるので、一般的には、インダクタンスＬも既知である。したがって、電流ｉの値は、式５から把握できる。
また、インダクタンスＬが既知でない場合においても、相対的な比較が可能であるので、スイッチング素子の異常を検出することや、スイッチング素子を含めてなる半導体装置を制御するときのタイミング信号などに用いることができる。 In addition, although the inductance L is contained in Formula 5, since the inductance L is an inductance of a known wiring, generally the inductance L is also known. Therefore, the value of the current i can be grasped from Equation 5.
In addition, even when the inductance L is not known, relative comparison is possible, so that it is possible to detect an abnormality of the switching element or to use it as a timing signal when controlling a semiconductor device including the switching element. Can do.

また、図４を参照して、一般的な電圧値や時間の一例を説明する。図３における電源の正極端子３Ｐと負極端子３Ｇの間の電圧Ｖが数十Ｖ〜数百Ｖの場合には、図４における特性線４１Ｂで示した電圧ＶＬＲは、数Ｖ〜数十Ｖの電圧が短時間（ｔＢ）発生する。
これに対して、特性線４１Ｄで示した抵抗による電圧（Ｒｉ）は、数百ｍＶ以下で時間（ｔＤ）が長い。また、時間（時刻）ｔＢは１μｓ以下で、時間（ｔＢ＋ｔＣ＋ｔＤ＋ｔＥ）は、１０μｓ以上である。 An example of a general voltage value and time will be described with reference to FIG. When the voltage V between the positive electrode terminal 3P and the negative electrode terminal 3G of the power source in FIG. 3 is several tens V to several hundreds V, the voltage V LR indicated by the characteristic line 41B in FIG. For a short time (t B ).
In contrast, the voltage (Ri) due to the resistance indicated by the characteristic line 41D is several hundred mV or less and has a long time (t D ). The time (time) t B is 1 μs or less, and the time (t B + t C + t D + t E ) is 10 μs or more.

≪第１実施形態：その２≫
以上の「電圧ＶＬＲが大きいときは積分し、低いときは積分しない」という原理を踏まえて、第１実施形態について、再度、詳細に説明する。
以上のＭＯＳＦＥＴ３２をオンした直後の電圧ＶＬＲを積分することによって、電流ｉが求められるという原理にしたがって、第１実施形態が構成されている。 << First Embodiment: Part 2 >>
The first embodiment will be described again in detail based on the principle of “integrate when the voltage V LR is large and not integrate when the voltage V LR is low”.
The first embodiment is configured according to the principle that the current i is obtained by integrating the voltage V LR immediately after the MOSFET 32 is turned on.

図２に戻って、前記したように、第１実施形態の電流検出の方法を説明する。
図２における第１ブロック１１Ｍは、「電圧は基準電圧Ｖ０以上か？」と記載したように、入力した電圧ＶＬＲが判定の基準となる基準電圧Ｖ０より大きいか否かを判定する。
電圧ＶＬＲが基準電圧Ｖ０より大きい場合に、第２ブロック１２Ｍは、「ＶＬＲを積分」と記載したように、電圧ＶＬＲを積分する。なお、第２ブロック１２Ｍにおいて、電圧ＶＬＲが基準電圧Ｖ０より下回った場合には、直ちに積分動作を停止する。そして、第２ブロック１２Ｍは、電圧ＶＬＲを積分した値、すなわち、電流ｉに相当する値を出力する。
なお、第１ブロック１１Ｍは、図１の電圧判定器（電圧判定回路、電圧判定手段）１１に対応し、第２ブロック１２Ｍは、図１の積分器１２に対応している。
式１〜式５を用いて説明したように、電圧ＶＬＲが大きい場合、つまり所定の閾値電圧（所定の電圧）である基準電圧Ｖ０以上の場合においては、配線に寄生するインダクタンス（３２２：図３）と抵抗（３２３：図３）の発生する電圧は、インダクタンスが支配的となるので、電圧ＶＬＲを第２ブロック１２Ｍ（積分器１２）で積分することにより、電流ｉの電流検出ができる。 Returning to FIG. 2, as described above, the current detection method of the first embodiment will be described.
The first block 11M in FIG. 2 determines whether or not the input voltage V LR is greater than the reference voltage V 0 that serves as a determination reference, as described as “Is the voltage equal to or higher than the reference voltage V 0 ?”.
When the voltage V LR is greater than the reference voltage V 0 , the second block 12M integrates the voltage V LR as described as “Integrate V LR ”. In the second block 12M, when the voltage V LR drops below the reference voltage V 0 immediately stops the integral operation. Then, the second block 12M outputs a value obtained by integrating the voltage VLR , that is, a value corresponding to the current i.
The first block 11M corresponds to the voltage determiner (voltage determination circuit, voltage determination means) 11 in FIG. 1, and the second block 12M corresponds to the integrator 12 in FIG.
As described using Equations 1 to 5, when the voltage V LR is large, that is, when the reference voltage V 0 is a predetermined threshold voltage (predetermined voltage) or higher, an inductance parasitic on the wiring (322: 3) and the resistance (323: FIG. 3), the inductance is dominant. Therefore, by integrating the voltage VLR with the second block 12M (integrator 12), the current i can be detected. it can.

＜第１実施形態の効果＞
本発明の第１実施形態によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除（抑制）できて、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出装置を提供することができる。
なお、検出したスイッチング素子に流れる電流は、スイッチング素子の異常を検出することや、スイッチング素子を含めてなる半導体装置を制御するときのタイミング信号などに用いることができる。 <Effects of First Embodiment>
According to the first embodiment of the present invention, it is possible to provide a current detection device that can eliminate (suppress) an error due to a resistance component parasitic on a wiring and accurately detect a current flowing through a switching element.
Note that the detected current flowing through the switching element can be used for detecting an abnormality of the switching element, a timing signal for controlling a semiconductor device including the switching element, and the like.

≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態の電流検出装置２００を、図５を参照して説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係る電流検出装置２００の構成例を模式的に示す図である。
図５において、電流検出装置２００は、電圧判定器（電圧判定回路）１１と積分器１２、および切替器（スイッチ）１３を備えている。
スイッチング素子（例えば図３におけるＭＯＳＦＥＴ３２）の配線の寄生成分（例えば図３におけるインダクタンス３２２と抵抗３２３）から発生する電圧ＶＬＲが、電圧判定器１１に入力している。 << Second Embodiment >>
A current detection device 200 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the current detection device 200 according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 5, the current detection device 200 includes a voltage determiner (voltage determination circuit) 11, an integrator 12, and a switch (switch) 13.
A voltage V LR generated from parasitic components (for example, an inductance 322 and a resistor 323 in FIG. 3) of the wiring of the switching element (for example, the MOSFET 32 in FIG. 3) is input to the voltage determination unit 11.

電圧判定器１１は、電圧ＶＬＲが所定の閾値電圧（例えば基準電圧Ｖ０）に達すると、切替器１３をオンするように制御する。
切替器１３がオンすると、電圧ＶＬＲが切替器１３を介して、積分器１２に入力される。
積分器１２は、電圧ＶＬＲが所定の電圧（例えば基準電圧Ｖ０）以上の時間の領域を積分する。
図３、図４、式１〜式５を用いて説明したように、電流検出装置２００は、スイッチング素子（３２：図３）の過渡応答における電流を検出する。 The voltage determiner 11 controls the switch 13 to be turned on when the voltage V LR reaches a predetermined threshold voltage (for example, the reference voltage V 0 ).
When the switch 13 is turned on, the voltage V LR is input to the integrator 12 via the switch 13.
The integrator 12, the voltage V LR integrating the area of a predetermined voltage (e.g., reference voltage V 0) or longer.
As described with reference to FIGS. 3 and 4 and Formulas 1 to 5, the current detection device 200 detects the current in the transient response of the switching element (32: FIG. 3).

＜第２実施形態の効果＞
本発明の第２実施形態によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除（抑制）できて、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出装置を提供することができる。
なお、切替器１３を用いることで、より確実に抵抗成分による誤差を排除できる。 <Effects of Second Embodiment>
According to the second embodiment of the present invention, it is possible to provide a current detection device that can eliminate (suppress) an error caused by a resistance component parasitic on a wiring and accurately detect a current flowing through a switching element.
In addition, by using the switch 13, the error due to the resistance component can be more reliably eliminated.

≪第３実施形態≫
本発明の第３実施形態の電流検出装置３００を、図６を参照して説明する。
図６は、本発明の第３実施形態に係る電流検出装置３００の構成例を模式的に示す図である。
図６において、オペアンプ２１とコンデンサ（Ｃ）３３と抵抗（Ｒ）３４とによって積分器２２を構成している。
すなわち、コンデンサ３３の第１端子は、オペアンプ２１の出力端子３９に接続され、コンデンサ３３の第２端子は、抵抗３４の第１端子と接続され、かつオペアンプ２１の反転入力端子（−）に接続されている。 «Third embodiment»
A current detection device 300 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a current detection device 300 according to the third embodiment of the present invention.
In FIG. 6, the operational amplifier 21, a capacitor (C) 33, and a resistor (R) 34 constitute an integrator 22.
That is, the first terminal of the capacitor 33 is connected to the output terminal 39 of the operational amplifier 21, the second terminal of the capacitor 33 is connected to the first terminal of the resistor 34, and connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 21. Has been.

ＭＯＳＦＥＴ（切替器）３６のソース電極（ソース端子）は、グラウンドＧに接続され、ドレイン電極（ドレイン端子）は、抵抗３５の第１端子とオペアンプ２１の非反転入力端子（＋）とに接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ）３６のゲート電極（ゲート端子）は、抵抗３５の第２端子に接続されている。
抵抗３４と抵抗３５のそれぞれの第２端子は、互いに接続されるとともに、電流検出装置３００の入力端子３８に接続されている。入力端子３８とグラウンドＧとの間に電圧ＶＬＲを入力している。
なお、抵抗３５とＭＯＳＦＥＴ３６とを備えてなる電圧判定付切替器３７は、後記するように、図５の電圧判定器１１と切替器１３を兼ねた機能を有する。 The source electrode (source terminal) of the MOSFET (switcher) 36 is connected to the ground G, and the drain electrode (drain terminal) is connected to the first terminal of the resistor 35 and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21. ing. The gate electrode (gate terminal) of the MOSFET (switch) 36 is connected to the second terminal of the resistor 35.
The second terminals of the resistor 34 and the resistor 35 are connected to each other and to the input terminal 38 of the current detection device 300. A voltage VLR is input between the input terminal 38 and the ground G.
Note that the switch 37 with voltage determination including the resistor 35 and the MOSFET 36 has a function as the voltage determiner 11 and the switch 13 in FIG. 5 as described later.

以上の構成において、電圧ＶＬＲがＭＯＳＦＥＴ（スイッチ）３６のスレッショルド電圧より低い電圧であると、ＭＯＳＦＥＴ３６は、オフ（ＯＦＦ）するので、オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）には、電圧ＶＬＲが入力する。
オペアンプ２１のゲインが無限大、もしくは非常に大きいと、反転入力端子（−）は、非反転入力端子（＋）とのイマジナリーショートの関係から、非反転入力端子（＋）と同じ電位（電圧）の電圧ＶＬＲとなる。したがって、抵抗（Ｒ）３４の両端の電圧は、０となって、抵抗（Ｒ）３４には電流が流れない。したがって、コンデンサ３３にも電流が流れず、積分器２２は、積分動作をしない。 In the above configuration, when the voltage V LR is lower than the threshold voltage of the MOSFET (switch) 36, the MOSFET 36 is turned off, so that the voltage V LR is applied to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21. Enter.
When the gain of the operational amplifier 21 is infinite or very large, the inverting input terminal (−) has the same potential (voltage) as the non-inverting input terminal (+) due to an imaginary short relationship with the non-inverting input terminal (+). ) Voltage VLR . Therefore, the voltage across the resistor (R) 34 becomes 0, and no current flows through the resistor (R) 34. Therefore, no current flows through the capacitor 33, and the integrator 22 does not perform an integration operation.

また、電圧ＶＬＲがＭＯＳＦＥＴ（スイッチ）３６のスレッショルド電圧より高い電圧となると、ＭＯＳＦＥＴ３６は、オン（ＯＮ）するのて、オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）には、０電位（グラウンド電位）が入力する。なお、抵抗（Ｒ）３５が非反転入力端子（＋）に電圧ＶＬＲが入り込むことを防止している。
オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）が０電位になると、前記したイマジナリーショートの関係から、反転入力端子（−）は、非反転入力端子（＋）と同じ０電位（電圧）となる。
したがって、抵抗３４の第２端子には、電圧ＶＬＲが加わり、抵抗３４の第１端子（反転入力端子（−）側）は０電位となるので、抵抗３４には、電流（ＶＬＲ／Ｒ）が流れる。この電流は、コンデンサ３３を介して出力端子３９に流れ、積分器２２が積分動作をする。 Further, when the voltage V LR becomes higher than the threshold voltage of the MOSFET (switch) 36, the MOSFET 36 is turned on (ON), so that the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21 has 0 potential (ground potential). Enter. The resistor (R) 35 prevents the voltage VLR from entering the non-inverting input terminal (+).
When the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21 becomes 0 potential, the inverting input terminal (−) becomes the same 0 potential (voltage) as the non-inverting input terminal (+) because of the imaginary short.
Accordingly, the voltage V LR is applied to the second terminal of the resistor 34, and the first terminal (the inverting input terminal (−) side) of the resistor 34 becomes 0 potential. Therefore, the resistor 34 has a current (V LR / R ) Flows. This current flows to the output terminal 39 via the capacitor 33, and the integrator 22 performs an integration operation.

以上より、積分器２２は、電圧ＶＬＲがＭＯＳＦＥＴ３６のスレッショルド電圧より高い電圧であると、積分動作をし、電圧ＶＬＲがＭＯＳＦＥＴ３６のスレッショルド電圧未満の低い電圧であると、積分動作を停止する。
したがって、積分器２２は、電圧ＶＬＲがＭＯＳＦＥＴ３６のスレッショルド電圧より高い電圧（所定の基準電圧Ｖ０以上）のみを積分して、電流を検出する。
なお、図６には、図示していないが、積分器２２にはリセットをする回路（リセット器）が備えられ、積分器２２は、１周期（１回）ごとにリセットされて用いる。例えば、図４において、時刻ｔＦを過ぎたタイミングにおいて、リセット器が積分器２２をリセットする。 Thus, the integrator 22, when the voltage V LR is at a higher voltage than the threshold voltage of the MOSFET 36, the integration operation, and when the voltage V LR is at a low voltage of less than the threshold voltage of the MOSFET 36, to stop the integration operation.
Therefore, the integrator 22 integrates only the voltage (the predetermined reference voltage V 0 or higher) in which the voltage V LR is higher than the threshold voltage of the MOSFET 36, and detects the current.
Although not shown in FIG. 6, the integrator 22 is provided with a reset circuit (reset device), and the integrator 22 is reset and used every cycle (one time). For example, in FIG. 4, at the timing when after time t F, resetter resets the integrator 22.

＜第３実施形態の効果＞
本発明の第３実施形態によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除（抑制）できて、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出装置を提供することができる。
なお、図６におけるＭＯＳＦＥＴ３６と抵抗３５とを備えてなる電圧判定付切替器３７は、図５における電圧判定器１１と切替器１３の機能を兼ねているので、小型かつ低コストで実現できる。 <Effect of the third embodiment>
According to the third embodiment of the present invention, it is possible to provide an electric current detection device that can eliminate (suppress) an error caused by a resistance component parasitic on wiring and accurately detect an electric current flowing through a switching element.
Note that the switch 37 with voltage determination including the MOSFET 36 and the resistor 35 in FIG. 6 has the functions of the voltage determiner 11 and the switch 13 in FIG. 5, and thus can be realized in a small size and at low cost.

≪第４実施形態≫
本発明の第４実施形態の電流検出装置４００を、図７を参照して説明する。
図７は、本発明の第４実施形態に係る電流検出装置４００の構成例を模式的に示す図である。
図７において、オペアンプ２１とコンデンサ（Ｃ）３３と抵抗（Ｒ）３４とによって積分器２２を構成している。
すなわち、コンデンサ３３の第１端子は、オペアンプ２１の出力端子３９に接続され、コンデンサ３３の第２端子は、抵抗３４の第１端子と接続され、かつオペアンプ２１の反転入力端子（−）に接続されている。 << Fourth Embodiment >>
A current detection device 400 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a current detection device 400 according to the fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 7, an operational amplifier 21, a capacitor (C) 33, and a resistor (R) 34 constitute an integrator 22.
That is, the first terminal of the capacitor 33 is connected to the output terminal 39 of the operational amplifier 21, the second terminal of the capacitor 33 is connected to the first terminal of the resistor 34, and connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 21. Has been.

ＭＯＳＦＥＴ４３のソース電極（ソース端子）は、グラウンドＧに接続され、ドレイン電極（ドレイン端子）は、オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ４３のゲート電極（ゲート端子）には制御信号Ｖｇ３が入力している。
抵抗３４と抵抗３５のそれぞれの第２端子は互いに接続されるとともに、電流検出装置４００の入力端子３８に接続されている。入力端子３８とグラウンドＧとの間に電圧ＶＬＲを入力している。
また、抵抗３５の第１端子は、オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）に接続されている。 The source electrode (source terminal) of the MOSFET 43 is connected to the ground G, and the drain electrode (drain terminal) is connected to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21. The control signal Vg3 is input to the gate electrode (gate terminal) of the MOSFET 43.
The second terminals of the resistors 34 and 35 are connected to each other and to the input terminal 38 of the current detection device 400. A voltage VLR is input between the input terminal 38 and the ground G.
The first terminal of the resistor 35 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21.

＜制御信号Ｖｇ３の波形＞
次に、ＭＯＳＦＥＴ４３のゲート電極に入力する制御信号Ｖｇ３について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る電流検出装置４００（図７）のＭＯＳＦＥＴ４３（図７）を制御する制御信号（ゲート制御信号）の一例を示す図である。
図８に示すように、制御信号（ゲート制御信号）Ｖｇ３は、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）３２を制御する制御信号Ｖｇ２（図３）を基に形成されている。すなわち、制御信号Ｖｇ２がスイッチング素子３２をオン（ＯＮ）させるタイミングの始めにおいて、時間ｔ３だけＭＯＳＦＥＴ４３のゲートをオンさせるように制御信号Ｖｇ３を形成する。
なお、時間ｔ３（パルス幅）は、スイッチング素子３２がオンに要する時間程度とし、一例として１μｓ以下である。また、制御信号Ｖｇ２がスイッチング素子３２をオンさせている時間ｔ２は、一例として１０μｓ以上である。
また、この時間ｔ３と時間ｔ２は、電流検出装置４００が用いられる様々な半導体装置によって異なることもあるが、時間ｔ３に比較して時間ｔ２が１０倍以上となる関係が一般的である。 <Waveform of control signal Vg3>
Next, the control signal Vg3 input to the gate electrode of the MOSFET 43 will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control signal (gate control signal) for controlling the MOSFET 43 (FIG. 7) of the current detection device 400 (FIG. 7) according to the fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 8, the control signal (gate control signal) Vg3 is formed based on a control signal Vg2 (FIG. 3) for controlling the switching element (MOSFET) 32. That is, the control signal Vg2 to form a control signal Vg3 as at the beginning of the timing for turning on (ON) the switching element 32 to turn on the gate of the time t 3 only MOSFET 43.
The time t 3 (pulse width) is about the time required for the switching element 32 to be turned on, and is 1 μs or less as an example. Further, the control signal Vg2 time t 2 that turns on the switching element 32 is 10μs or more as an example.
In addition, the time t 3 and the time t 2 may vary depending on various semiconductor devices in which the current detection device 400 is used. However, the relationship in which the time t 2 is 10 times or more compared to the time t 3 is general. It is.

この制御信号Ｖｇ３を図７のＭＯＳＦＥＴ４３のゲート端子を加えることにより、ＭＯＳＦＥＴ４３は、電圧ＶＬＲの立ち上がりにオンして、オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）が０電位となる。
このように、オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）が０電位となることによって、積分器２２が積分動作、すなわち電圧ＶＬＲの立ち上がりを積分する。つまり、図４で示したインダクタンス成分の電圧が抵抗成分の電圧に比較して、充分に大きく、支配的である領域の電圧ＶＬＲを積分することに対応する。
以上によって、電流検出装置４００は、配線の抵抗（寄生抵抗）に影響を受けずに、もしくは軽減して、電流を検出することができる。
なお、図７には、図示していないが、積分器２２にはリセットをする回路（リセット器）が備えられ、積分器２２は、１周期（１回）ごとにリセットされて用いる。 The control signal Vg3 by adding gate terminal of the MOSFET 43 of Figure 7, MOSFET 43 is turned on the rise of the voltage V LR, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 21 (+) becomes the zero potential.
As described above, when the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21 becomes 0 potential, the integrator 22 integrates the integration operation, that is, the rising of the voltage VLR . That is, this corresponds to integration of a voltage V LR in a region where the voltage of the inductance component shown in FIG. 4 is sufficiently large and dominant as compared with the voltage of the resistance component.
As described above, the current detection device 400 can detect the current without being affected by or reduced by the resistance (parasitic resistance) of the wiring.
Although not shown in FIG. 7, the integrator 22 is provided with a reset circuit (reset device), and the integrator 22 is reset and used every cycle (one time).

＜第４実施形態の効果＞
本発明の第４実施形態によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除（抑制）できて、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出装置を提供することができる。
なお、図７におけるＭＯＳＦＥＴ４３を、スイッチング素子３２（図３）を制御する制御信号Ｖｇ２（図３）を基に形成した制御信号Ｖｇ３で、制御する構成をとっているので、ＭＯＳＦＥＴ４３のスレッショルドの製造上のバラツキにほとんど影響されずに電流検出装置４００を制御できる。また、制御信号Ｖｇ３のパルス幅（時間）ｔ３を自在に設定しやすいので、所望の特性を得やすい。
すなわち、製造上、安定し、かつ優れた特性の電流検出装置を提供することができるという効果がある。 <Effects of Fourth Embodiment>
According to the fourth embodiment of the present invention, it is possible to provide an electric current detection device that can eliminate (suppress) an error due to a resistance component parasitic on wiring and accurately detect an electric current flowing through a switching element.
7 is controlled by a control signal Vg3 formed on the basis of a control signal Vg2 (FIG. 3) for controlling the switching element 32 (FIG. 3). Therefore, the threshold of the MOSFET 43 is manufactured. The current detection device 400 can be controlled almost without being affected by the variation of the current. The pulse width (time) of the control signal Vg3 since the t 3 easily set freely, easily obtain the desired properties.
That is, there is an effect that it is possible to provide a current detection device that is stable and excellent in manufacturing.

≪第５実施形態：その１≫
本発明の第５実施形態の電流検出装置５００を、図９を参照して説明する。
図９は、本発明の第５実施形態に係る電流検出装置５００の構成例を模式的に示す図である。
図９において、電流検出装置５００は、周波数判定器（フィルター）５１と積分器１２とを備えて構成されている。
周波数判定器５１が電圧ＶＬＲを入力し、所望の周波数成分（所定の周波数成分）の電圧を抽出して、積分器１２に入力する。
積分器１２は、電圧ＶＬＲの高周波成分を積分することにより、スイッチング素子の過渡応答における電流を検出し、電流検出装置５００として出力する。
この図９に示した電流検出装置５００の具体的な構成例と動作については、この方法の背景となるスイッチング素子の配線に流れる電流について、周波数の観点から説明した後に、再度、説明する。 «Fifth embodiment: Part 1»
A current detection apparatus 500 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a current detection device 500 according to the fifth embodiment of the present invention.
In FIG. 9, the current detection device 500 includes a frequency determiner (filter) 51 and an integrator 12.
The frequency determiner 51 receives the voltage V LR , extracts the voltage of a desired frequency component (predetermined frequency component), and inputs it to the integrator 12.
The integrator 12 integrates the high frequency component of the voltage V LR to detect the current in the transient response of the switching element and outputs it as the current detection device 500.
A specific configuration example and operation of the current detection device 500 shown in FIG. 9 will be described again after describing the current flowing through the wiring of the switching element as the background of this method from the viewpoint of frequency.

＜スイッチング素子の配線に流れる電流と、その検出方法（２）＞
次に、スイッチング素子の配線に流れる電流について、周波数に着目した観点で説明する。
図１０は、スイッチング素子の配線に寄生するインダクタンスと抵抗とに発生する電圧ＶＬＲと、スイッチング素子に流れる電流ｉの一例を模式的に示した図である。
図１０は、図４と同じ電圧ＶＬＲと電流ｉを示した図であり、図４のｔＡ〜ｔＢが図９のＴｓｗに相当する。また、図４のｔＡ〜ｔＥが図１０のＴｏｎに相当する。
図１０において、時間Ｔｓｗは、一例として１μｓ以下であり、時間Ｔｏｎは、一例として１０μｓ以上である。 <Current flowing in wiring of switching element and detection method (2)>
Next, the current flowing through the wiring of the switching element will be described from the viewpoint of focusing on the frequency.
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an example of the voltage VLR generated in the inductance and resistance parasitic on the wiring of the switching element and the current i flowing through the switching element.
FIG. 10 is a diagram illustrating the same voltage V LR and current i as in FIG. 4, and t A to t B in FIG. 4 correspond to T sw in FIG. 9. Further, the t A ~t E in FIG. 4 corresponds to T on the Figure 10.
In FIG. 10, the time T sw is 1 μs or less as an example, and the time T on is 10 μs or more as an example.

また、時間Ｔｓｗ、および、時間Ｔｏｎの電圧ＶＬＲが繰り返された場合には、周波数成分の観点から観ると、それぞれ周波数ｆｓｗ＝１／Ｔｓｗ、および、周波数ｆｏｎ＝１／Ｔｏｎに相当する。
つまり、図４の時刻ｔＡ、ｔＢの電圧ＶＬＲを積分することは、図１０の時刻（時間）Ｔｓｗの電圧ＶＬＲを積分することに相当する。
すなわち、周波数ｆｓｗ＝１／Ｔｓｗ、を超える周波数成分の電圧ＶＬＲを積分すれば、配線に寄生する抵抗Ｒの影響を受けることなく、電流ｉを求めることができることになる。 The time T sw, and, when the voltage V LR of the time T on is repeated, from the viewpoint of frequency components, each frequency f sw = 1 / T sw, and the frequency f on = 1 / T It corresponds to the on.
That is, integrating voltage V LR at times t A and t B in FIG. 4 corresponds to integrating voltage V LR at time (time) T sw in FIG.
That is, if the voltage V LR having a frequency component exceeding the frequency f sw = 1 / T sw is integrated, the current i can be obtained without being affected by the resistance R parasitic on the wiring.

≪第５実施形態：その２≫
以上より、図９に示した第５実施形態の電流検出装置５００において、周波数判定器５１の機能により、電圧ＶＬＲの高周波成分を抽出し、積分器１２で、この電圧ＶＬＲの高周波成分を積分すれば、電流ｉを検出できる。 «Fifth embodiment: Part 2»
From the above, the current detector 500 of the fifth embodiment shown in FIG. 9, the function of the frequency determiner 51 extracts a high frequency component of the voltage V LR, an integrator 12, a high-frequency component of the voltage V LR If integrated, the current i can be detected.

＜第５実施形態の効果＞
本発明の第５実施形態によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除（抑制）できて、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出装置を提供することができる。 <Effect of Fifth Embodiment>
According to the fifth embodiment of the present invention, it is possible to provide an electric current detection device that can eliminate (suppress) an error caused by a resistance component parasitic on wiring and accurately detect an electric current flowing through a switching element.

≪第６実施形態≫
以上、図１０で説明した「電圧ＶＬＲの高い周波数成分を積分し、低い周波数成分は積分しない」という観点から、図９に示す周波数判定器をハイパスフィルターとする場合を、第６実施形態の電流検出装置６００として、次に説明する。
図１１は、本発明の第６実施形態に係る電流検出装置６００の構成例を模式的に示す図である。
図１１において、電流検出装置６００は、ハイパスフィルター（High-pass filter：高域通過フィルター）６１と積分器２２とを備えて構成されている。
図１１においては、図９における周波数判定器５１を、高周波成分を通過させるハイパスフィルター６１として用いている。 << Sixth Embodiment >>
From the viewpoint of “integrating the high frequency component of the voltage V LR and not integrating the low frequency component” described with reference to FIG. 10, the case where the frequency determination device shown in FIG. The current detection device 600 will be described next.
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a current detection device 600 according to the sixth embodiment of the present invention.
In FIG. 11, the current detection device 600 includes a high-pass filter (High-pass filter) 61 and an integrator 22.
In FIG. 11, the frequency determination unit 51 in FIG. 9 is used as a high-pass filter 61 that passes high-frequency components.

ハイパスフィルター（High-pass filter：高域通過フィルター）６１は、コンデンサ（Ｃｆ）６３と抵抗（Ｒｆ）６４との直列回路で構成されている。コンデンサ（Ｃｆ）６３の第１端子と抵抗（Ｒｆ）６４の第１端子との接続点は、積分器２２の抵抗３４の第２端子に接続されている。
抵抗（Ｒｆ）６４の第２端子は、グラウンドＧに接続されている。
また、コンデンサ（Ｃｆ）６３の第２端子は、電流検出装置６００の入力端子３８に接続されている。入力端子３８とグラウンドＧとの間に電圧ＶＬＲを入力している。
また、コンデンサ（Ｃｆ）６３と、抵抗（Ｒｆ）６４とによって決定されるハイパスフィルター６１のカットオフ周波数（遮断周波数）ｆＣは、
ｆＣ＝１／（２π・Ｃｆ・Ｒｆ）
で表されるが、カットオフ周波数ｆＣは、ｆＳＷ、すなわち（１／ＴＳＷ）以上に設定することが望ましい。
ただし、検出信号を大きくする場合には、ｆＳＷ（＝１／ＴＳＷ）とｆＯＮ（＝１／ＴＯＮ）の間に設定する。この場合は、精度は若干、低下するが、実用的には概ね支障がない。 The high-pass filter (High-pass filter) 61 includes a series circuit of a capacitor (Cf) 63 and a resistor (Rf) 64. A connection point between the first terminal of the capacitor (Cf) 63 and the first terminal of the resistor (Rf) 64 is connected to the second terminal of the resistor 34 of the integrator 22.
A second terminal of the resistor (Rf) 64 is connected to the ground G.
The second terminal of the capacitor (Cf) 63 is connected to the input terminal 38 of the current detection device 600. A voltage VLR is input between the input terminal 38 and the ground G.
The cut-off frequency (cutoff frequency) f C of the high-pass filter 61 determined by the capacitor (Cf) 63 and the resistor (Rf) 64 is:
f C = 1 / (2π · Cf · Rf)
The cut-off frequency f C is preferably set to f SW , that is, (1 / T SW ) or higher.
However, when increasing the detection signal, it is set between f SW (= 1 / T SW ) and f ON (= 1 / T ON ). In this case, the accuracy is slightly lowered, but practically there is no problem.

また、積分器２２は、オペアンプ２１と抵抗（Ｒ）３４とコンデンサ（Ｃ）３３を備えて構成されている。すなわち、コンデンサ３３の第１端子は、オペアンプ２１の出力端子３９に接続され、コンデンサ３３の第２端子は、抵抗３４の第１端子と接続され、かつオペアンプ２１の反転入力端子（−）に接続されている。オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）はグラウンドＧに接続されている。
以上の構成の積分器２２は、オペアンプ２１を用いた積分器として、一般的によく知られているので、動作原理の説明は省略する。 The integrator 22 includes an operational amplifier 21, a resistor (R) 34, and a capacitor (C) 33. That is, the first terminal of the capacitor 33 is connected to the output terminal 39 of the operational amplifier 21, the second terminal of the capacitor 33 is connected to the first terminal of the resistor 34, and connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 21. Has been. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21 is connected to the ground G.
Since the integrator 22 having the above configuration is generally well known as an integrator using the operational amplifier 21, description of the operation principle is omitted.

配線の寄生のインダクタンス（３２２：図３）と抵抗（３２３：図３）に発生した電圧ＶＬＲは、図１１で示した電流検出装置６００の入力端子３８からハイパスフィルター６１のコンデンサ（Ｃｆ）６３の第２端子に入力する。
すると、高周波成分のみ、ハイパスフィルター６１を通過するので、積分器２２は、図９における過渡応答の領域のＴＳＷに相当する周波数ｆＳＷ（＝ｆＣ）より高い周波数成分の電圧ＶＬＲを選択して積分することになる。
以上により、配線に寄生する抵抗Ｒの影響を受けることなく、電流ｉを求めることができることになる。
なお、図１１には、図示していないが、積分器２２にはリセットをする回路（リセット器）が備えられ、積分器２２は、１周期（１回）ごとにリセットされて用いる。例えば図１０に示した電流ｉの特性において、積分器２２の積分動作が終了後の電流ｉが０になるタイミングで、積分器２２をリセットする。 The voltage V LR generated in the parasitic inductance (322: FIG. 3) and resistance (323: FIG. 3) of the wiring is supplied from the input terminal 38 of the current detection device 600 shown in FIG. 11 to the capacitor (Cf) 63 of the high-pass filter 61. To the second terminal.
Then, since only the high frequency component passes through the high pass filter 61, the integrator 22 selects the voltage V LR having a frequency component higher than the frequency f SW (= f C ) corresponding to T SW in the transient response region in FIG. And integrate.
As described above, the current i can be obtained without being affected by the resistance R parasitic on the wiring.
Although not shown in FIG. 11, the integrator 22 is provided with a reset circuit (reset device), and the integrator 22 is reset and used every one period (one time). For example, in the characteristic of the current i shown in FIG. 10, the integrator 22 is reset at the timing when the current i after the integration operation of the integrator 22 becomes zero.

＜第６実施形態の効果＞
本発明の第６実施形態によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除（抑制）できて、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出装置を提供することができる。
また、図１１においては、周波数判定器５１（図９）をコンデンサ（Ｃｆ）６３と、抵抗（Ｒｆ）６４を備えたハイパスフィルターで構成しているので、第６実施形態の電流検出装置は、製作（製造）が容易、かつ低コストで実現できるという効果がある。 <Effects of Sixth Embodiment>
According to the sixth embodiment of the present invention, it is possible to provide an electric current detection device that can eliminate (suppress) an error caused by a resistance component parasitic on wiring and accurately detect an electric current flowing through a switching element.
In FIG. 11, the frequency determination unit 51 (FIG. 9) is configured with a high-pass filter including a capacitor (Cf) 63 and a resistor (Rf) 64, so the current detection device of the sixth embodiment is The manufacturing (manufacturing) is easy and can be realized at low cost.

≪第７実施形態≫
本発明の第７実施形態の電流検出装置７００を、図１２を参照して説明する。
第６実施形態では、ハイパスフィルター（６１）とオペアンプ（２１）を備えた積分器２２の構成を説明したが、周波数判定器（５１：図９）はハイパスフィルターに限定されない。
次に第７実施形態では、ローパスフィルター（Low-pass filter：低域通過フィルター）とオペアンプを備えた積分器の構成でも可能であることを説明する。 << Seventh Embodiment >>
A current detection device 700 according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the sixth embodiment, the configuration of the integrator 22 including the high-pass filter (61) and the operational amplifier (21) has been described. However, the frequency determiner (51: FIG. 9) is not limited to the high-pass filter.
Next, in the seventh embodiment, it will be described that an integrator having a low-pass filter (Low-pass filter) and an operational amplifier is also possible.

＜電流検出装置７００の構成＞
図１２は、本発明の第７実施形態に係る電流検出装置７００の構成例を模式的に示す図である。
図１２において、電流検出装置７００は、積分器２２とローパスフィルター７１とを備えて構成されている。
積分器２２は、オペアンプ２１とコンデンサ（Ｃ）３３と抵抗（Ｒ）３４とによって構成されている。
すなわち、コンデンサ３３の第１端子は、オペアンプ２１の出力端子３９に接続され、コンデンサ３３の第２端子は、抵抗３４の第１端子と接続され、かつオペアンプ２１の反転入力端子（−）に接続されている。 <Configuration of Current Detection Device 700>
FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a current detection device 700 according to the seventh embodiment of the present invention.
In FIG. 12, the current detection device 700 includes an integrator 22 and a low-pass filter 71.
The integrator 22 includes an operational amplifier 21, a capacitor (C) 33, and a resistor (R) 34.
That is, the first terminal of the capacitor 33 is connected to the output terminal 39 of the operational amplifier 21, the second terminal of the capacitor 33 is connected to the first terminal of the resistor 34, and connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 21. Has been.

ローパスフィルター（周波数判定器）７１は、抵抗（Ｒｆ）７４とコンデンサ（Ｃｆ）７３とによって構成されている。
抵抗７４の第１端子とコンデンサ７３の第１端子とは、互いに接続され、この接続点は、オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）に接続されている。
コンデンサ７３の第２端子は、グラウンドＧに接続されている。抵抗７４の第２端子は、抵抗３４の第２端子と接続されるとともに、電流検出装置７００の入力端子３８に接続されている。入力端子３８とグラウンドＧとの間に電圧ＶＬＲを入力している。 The low-pass filter (frequency discriminator) 71 includes a resistor (Rf) 74 and a capacitor (Cf) 73.
The first terminal of the resistor 74 and the first terminal of the capacitor 73 are connected to each other, and this connection point is connected to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21.
A second terminal of the capacitor 73 is connected to the ground G. The second terminal of the resistor 74 is connected to the second terminal of the resistor 34 and to the input terminal 38 of the current detection device 700. A voltage VLR is input between the input terminal 38 and the ground G.

＜電流検出装置７００の動作＞
図１２で示した電流検出装置７００の動作について説明する。
図１２において、ローパスフィルター７１の入力端子である抵抗７４の第２端子には、電圧ＶＬＲが入力されている。
ローパスフィルター７１の作用によって、電圧ＶＬＲが高周波で、ローパスフィルターのカットオフ周波数より、充分、高ければ、コンデンサ（Ｃｆ）７３の両端子（第１端子と第２端子）間の電圧は０に近づく。すなわち、コンデンサ７３の第１端子と同電位のオペアンプ２１の非反転端子（＋）は、略グラウンド電位（０電位）となる。
この場合には、イマジナリーショートの関係で、オペアンプの反転端子（−）も非反転端子（＋）と同電位の略グラウンド電位（０電位）となる。
したがって、抵抗３４の第２端子は、電圧ＶＬＲであり、抵抗３４の第１端子が０電位（電圧）となるので、抵抗３４には電流が流れる。また、コンデンサ３３にも電流が流れるのでオペアンプ２１の出力端子３９には負の電位が出力されて積分器２２が積分動作をする。 <Operation of Current Detection Device 700>
The operation of the current detection device 700 shown in FIG. 12 will be described.
In FIG. 12, the voltage V LR is input to the second terminal of the resistor 74 that is the input terminal of the low-pass filter 71.
If the voltage V LR is high frequency and sufficiently higher than the cut-off frequency of the low-pass filter due to the action of the low-pass filter 71, the voltage between both terminals (first terminal and second terminal) of the capacitor (Cf) 73 becomes zero. Get closer. That is, the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier 21 having the same potential as the first terminal of the capacitor 73 is substantially at the ground potential (0 potential).
In this case, due to an imaginary short, the inverting terminal (−) of the operational amplifier is also at substantially the same ground potential (0 potential) as the non-inverting terminal (+).
Accordingly, the second terminal of the resistor 34 is at the voltage VLR , and the first terminal of the resistor 34 is at 0 potential (voltage), so that a current flows through the resistor 34. Further, since a current also flows through the capacitor 33, a negative potential is output to the output terminal 39 of the operational amplifier 21, and the integrator 22 performs an integration operation.

また、電圧ＶＬＲが低周波で、ローパスフィルターのカットオフ周波数より、充分、低ければ、オペアンプ２１の非反転端子（＋）には、電圧ＶＬＲがそのまま伝達される。
すると、イマジナリーショートの関係で、オペアンプの反転端子（−）も非反転端子（＋）と同電位の電圧ＶＬＲとなる。
そのため、抵抗３４の第１端子と第２端子とも同電位となって電流が流れない。また、コンデンサ３３にも電流が流れないので、積分器２２は、積分器としての動作をしない。 If the voltage V LR is low and sufficiently lower than the cut-off frequency of the low-pass filter, the voltage V LR is transmitted to the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier 21 as it is.
Then, due to an imaginary short, the inverting terminal (−) of the operational amplifier also becomes the voltage V LR having the same potential as the non-inverting terminal (+).
Therefore, the first terminal and the second terminal of the resistor 34 are at the same potential and no current flows. Further, since no current flows through the capacitor 33, the integrator 22 does not operate as an integrator.

すなわち、ローパスフィルター７１は、低周波数を通す特性でありながら、積分器２２としては、高周波数成分を積分する動作をする。
なお、コンデンサ（Ｃｆ）７３と、抵抗（Ｒｆ）７４とによって決定されるローパスフィルター７１のカットオフ周波数（遮断周波数）ｆＣは、
ｆＣ＝１／（２π・Ｃｆ・Ｒｆ）
で表されるが、カットオフ周波数ｆＣは、ｆＳＷ、すなわち（１／ＴＳＷ）以上に設定することが望ましい。ただし、検出信号を大きくする場合には、ｆＳＷ（＝１／ＴＳＷ）とｆＯＮ（＝１／ＴＯＮ）の間に設定する。この場合は、精度は若干、低下するが、実用的には概ね支障がない。
なお、図１２には、図示していないが、積分器２２にはリセットをする回路（リセット器）が備えられ、積分器２２は、１周期（１回）ごとにリセットされて用いる。 That is, the low-pass filter 71 operates to integrate a high frequency component as the integrator 22 while having a characteristic of passing a low frequency.
The cut-off frequency (cutoff frequency) f C of the low-pass filter 71 determined by the capacitor (Cf) 73 and the resistor (Rf) 74 is
f C = 1 / (2π · Cf · Rf)
The cut-off frequency f C is preferably set to f SW , that is, (1 / T SW ) or higher. However, when increasing the detection signal, it is set between f SW (= 1 / T SW ) and f ON (= 1 / T ON ). In this case, the accuracy is slightly lowered, but practically there is no problem.
Although not shown in FIG. 12, the integrator 22 is provided with a reset circuit (reset device), and the integrator 22 is reset and used every cycle (one time).

＜第７実施形態の効果＞
本発明の第７実施形態によれば、配線に寄生する抵抗成分による誤差を排除（抑制）できて、精度よく、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出装置を提供することができる。
また、図１２においては、周波数判定器５１（図９）をコンデンサ（Ｃｆ）７３と、抵抗（Ｒｆ）７４を備えたローパスフィルターで構成しているので、第７実施形態の電流検出装置は、製作（製造）工程が容易であり、低コストで実現するという効果がある。 <Effect of 7th Embodiment>
According to the seventh embodiment of the present invention, it is possible to provide a current detecting device that can eliminate (suppress) an error caused by a resistance component parasitic on a wiring and accurately detect a current flowing through a switching element.
In FIG. 12, the frequency determination unit 51 (FIG. 9) is composed of a low-pass filter including a capacitor (Cf) 73 and a resistor (Rf) 74, so the current detection device of the seventh embodiment is The manufacturing (manufacturing) process is easy, and there is an effect that it can be realized at low cost.

≪第８実施形態：半導体装置≫
第１〜第７実施形態において、電流検出装置（１００〜７００）について説明したが、これらの電流検出装置を備えた半導体装置も有用である。
図３において、インダクター（ＬＬ）３０を、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子３１、３２で駆動する構成を示したが、これらの素子と、前記した電流検出装置（１００〜７００）を備えて半導体装置が構成できる。
図３においては、配線の寄生成分のインダクタンス３２２と抵抗３２３において、発生する電圧ＶＬＲの電圧を検出し、スイッチングにおける過渡状態の電圧を積分することによって、電流を検出することを説明した。 << Eighth Embodiment: Semiconductor Device >>
Although the current detection devices (100 to 700) have been described in the first to seventh embodiments, a semiconductor device including these current detection devices is also useful.
FIG. 3 shows a configuration in which the inductor (L L ) 30 is driven by switching elements 31 and 32 composed of MOSFETs. A semiconductor device including these elements and the current detection device (100 to 700) described above is provided. Can be configured.
In FIG. 3, it has been described that the voltage V LR generated is detected in the inductance 322 and the resistor 323, which are parasitic components of the wiring, and the current is detected by integrating the transient voltage in switching.

しかしながら、発生する電圧ＶＬＲの検出する箇所は、配線のインダクタンス３２２と抵抗３２３の箇所に限定されない。
図３における配線のインダクタンス３１２と抵抗３１３の箇所に発生する電圧ＶＬＲの検出をしてもよい。
また、図３では、インダクター３０とスイッチング素子３１、３２の単相についてしか記載していないが、三相交流を用いて三相分で構成してもよい。
また、コンダクターとスイッチング素子を用いて、インバータ（直流−交流変換）やコンバータ（交流−直流変換）、あるいは、昇圧や力率改善などに用いる半導体装置において、前記した電流検出装置（１００〜７００）のいずれかを用いることが可能である。 However, the location where the generated voltage V LR is detected is not limited to the location of the wiring inductance 322 and the resistor 323.
You may detect the voltage VLR which generate | occur | produces in the location of the inductance 312 and resistance 313 of the wiring in FIG.
In FIG. 3, only a single phase of the inductor 30 and the switching elements 31 and 32 is described, but it may be configured by three phases using a three-phase alternating current.
Moreover, in the semiconductor device used for an inverter (DC-AC conversion), a converter (AC-DC conversion), or voltage boosting or power factor improvement using a conductor and a switching element, the above-described current detection device (100 to 700). Either of these can be used.

≪その他の実施形態≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明をわかりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を加えることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。 << Other Embodiments >>
In addition, this invention is not limited to embodiment described above, Furthermore, various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with a part of the configuration of another embodiment, and further, a part or all of the configuration of the other embodiment is added to the configuration of the certain embodiment. Is also possible.
Other embodiments and modifications will be further described below.

《スイッチング素子》
図３において、スイッチング素子をＭＯＳＦＥＴで説明したが、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）やスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴの場合でも、同じように、本実施形態の電流検出装置は、有効である。 <Switching element>
In FIG. 3, the switching element has been described as a MOSFET, but the current detection device of this embodiment is also effective in the case of an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a super junction MOSFET.

《ＶＬＲの検出箇所》
図３においては、インダクタンス３２２と抵抗３２３に発生する電圧ＶＬＲを用いて、電流を検出することを説明したが、前記の場所に限定されない。半導体装置の説明でもしたように、インダクタンス３1２と抵抗３１３に発生する電圧ＶＬＲを用いてもよい。また、他の箇所でもよい。 << V LR detection point >>
In FIG. 3, it has been described that the current is detected using the voltage V LR generated in the inductance 322 and the resistor 323, but the present invention is not limited to the above place. As described in the description of the semiconductor device, the voltage V LR generated in the inductance 312 and the resistor 313 may be used. Moreover, another location may be sufficient.

《電圧判定器の基準電圧Ｖ０》
図６に示した第３実施形態の電流検出装置においては、電圧判定器１１の基準電圧Ｖ０がＭＯＳＦＥＴ３６のスレッショルド電圧に相当する回路であったが、ＭＯＳＦＥＴ３６に関連する回路を付加して、基準電圧Ｖ０がＭＯＳＦＥＴ３６のスレッショルド電圧以外の電圧に調整できるようにしてもよい。 << Reference voltage V 0 of voltage judgment device >>
In the current detection device of the third embodiment shown in FIG. 6, the reference voltage V 0 of the voltage determiner 11 is a circuit corresponding to the threshold voltage of the MOSFET 36, but a circuit related to the MOSFET 36 is added to the reference. The voltage V 0 may be adjusted to a voltage other than the threshold voltage of the MOSFET 36.

《フィルターの特性》
図１１に示したハイパスフィルター６１、および図１２に示したローパスフィルター７１は、ＣＲの一次特性のフィルターであったが、一次特性に限定されない。二次特性、三次特性などの高次の特性のハイパスフィルター、もしくはローパスフィルターを用いれば、さらに周波数特性が改善されて、より高精度の電流検出ができる。 <Filter characteristics>
The high-pass filter 61 illustrated in FIG. 11 and the low-pass filter 71 illustrated in FIG. 12 are filters having a primary characteristic of CR, but are not limited to the primary characteristic. If a high-pass filter or a low-pass filter having a high-order characteristic such as a secondary characteristic or a tertiary characteristic is used, the frequency characteristic is further improved, and more accurate current detection can be performed.

１１ 電圧判定器
１２、２２ 積分器
１３ 切替器
２１ オペアンプ
３０ インダクター
３１、３２ スイッチング素子、ＭＯＳＦＥＴ
３３、６３、７３ コンデンサ
３４、３５、６４、７４ 抵抗
３６、４３ 切替器，ＭＯＳＦＥＴ
３７ 電圧判定付切替器
３８ 入力端子
３９ 出力端子
３Ｇ 負極端子
３Ｐ 正極端子
５１ 周波数判定器
６１ ハイパスフィルター
７１ ローパスフィルター
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００ 電流検出装置
３１１、３２１ ダイオード
３１２、３２２、３３２ インダクタンス（寄生インダクタンス）
３１３、３２３ 抵抗（寄生抵抗） DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Voltage determination device 12, 22 Integrator 13 Switching device 21 Operational amplifier 30 Inductor 31, 32 Switching element, MOSFET
33, 63, 73 Capacitor 34, 35, 64, 74 Resistance 36, 43 Switch, MOSFET
37 Voltage selector 38 Input terminal 39 Output terminal 3G Negative terminal 3P Positive terminal 51 Frequency determiner 61 High-pass filter 71 Low-pass filter 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 Current detection device 311, 321 Diode 312, 322, 332 Inductance (parasitic inductance)
313, 323 Resistance (parasitic resistance)

Claims (10)

電圧を積分する積分器と、
電圧が所定の電圧より高いか否かを判定する電圧判定器と、
を備え、
前記電圧判定器がスイッチング素子の配線に発生する電圧を前記所定の電圧より高いと判定した際に、前記積分器が前記電圧を積分して、スイッチング素子の配線に流れる電流を検出する、
ことを特徴とする電流検出装置。 An integrator for integrating the voltage;
A voltage determiner for determining whether the voltage is higher than a predetermined voltage;
With
When the voltage determiner determines that the voltage generated in the wiring of the switching element is higher than the predetermined voltage, the integrator integrates the voltage to detect a current flowing in the wiring of the switching element.
A current detection device characterized by that. 請求項１において、
さらに、切替器を備え、
該切替器は、前記電圧判定器に入力した電圧が前記所定の電圧より高いと判定した際に、信号経路を切り替えて、前記電圧を前記積分器に入力し、
前記積分器は、入力された電圧を積分する、
ことを特徴とする電流検出装置。 In claim 1,
In addition, with a switch,
When the switch determines that the voltage input to the voltage determiner is higher than the predetermined voltage, it switches the signal path and inputs the voltage to the integrator,
The integrator integrates an input voltage;
A current detection device characterized by that. 請求項１または請求項２において、
前記積分器はオペアンプを有する、
ことを特徴とする電流検出装置。 In claim 1 or claim 2,
The integrator has an operational amplifier;
A current detection device characterized by that. オペアンプを有して、入力された電圧を積分する積分器と、
切替器と、
を備え、
前記切替器は、スイッチング素子の制御信号に基づく制御信号によって、前記オペアンプの非反転端子を所定電位とし、
前記積分器は、スイッチング素子の配線に発生する電圧を積分して、スイッチング素子の配線に流れる電流を検出する、
ことを特徴とする電流検出装置。 An integrator having an operational amplifier and integrating the input voltage;
A switch,
With
The switch has a non-inverting terminal of the operational amplifier as a predetermined potential by a control signal based on a control signal of the switching element,
The integrator integrates a voltage generated in the wiring of the switching element to detect a current flowing in the wiring of the switching element.
A current detection device characterized by that. 入力された電圧を積分する積分器と、
周波数成分を選択するフィルターと、
を備え、
前記フィルターが、スイッチング素子の配線に発生する電圧の所定の周波数成分を選択し、前記積分器が、選択された所定の周波数成分の電圧を積分して、スイッチング素子の配線に流れる電流を検出する、
ことを特徴とする電流検出装置。 An integrator that integrates the input voltage;
A filter that selects frequency components;
With
The filter selects a predetermined frequency component of a voltage generated in the wiring of the switching element, and the integrator detects a current flowing through the wiring of the switching element by integrating the voltage of the selected predetermined frequency component. ,
A current detection device characterized by that. 請求項５において、
前記フィルターは、高周波成分を通過させるハイパスフィルターである、
ことを特徴とする電流検出装置。 In claim 5,
The filter is a high-pass filter that allows high-frequency components to pass through.
A current detection device characterized by that. 請求項５において、
前記積分器は、オペアンプを有する、
ことを特徴とする電流検出装置。 In claim 5,
The integrator has an operational amplifier;
A current detection device characterized by that. 請求項５において、
前記フィルターは、低周波成分を通過させるローパスフィルターである、
ことを特徴とする電流検出装置。 In claim 5,
The filter is a low-pass filter that allows low-frequency components to pass through.
A current detection device characterized by that. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
さらにリセット器を備え、
該リセット器は、前記積分器が積分動作を終了した際に、前記積分器をリセットする、
ことを特徴とする電流検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 8,
It also has a reset device
The reset device resets the integrator when the integrator finishes the integration operation.
A current detection device characterized by that. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の電流検出装置を備える、
ことを特徴とする半導体装置。 The current detection device according to any one of claims 1 to 8, comprising:
A semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020022240A (en) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社 日立パワーデバイス Current detection device
KR20220125099A (en) * 2021-03-04 2022-09-14 현대모비스 주식회사 Apparatus for reducing temperature effects in stray inductance based switching current measurement

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62222166A (en) * 1985-12-24 1987-09-30 Toshiba Corp Ac signal detector
JPH04168633A (en) * 1990-11-01 1992-06-16 Fujitsu Ltd Laser diode control system for beam exclusively for erasing
JPH10323036A (en) * 1997-05-21 1998-12-04 Oki Electric Ind Co Ltd Overcurrent limiting circuit
JP2003088095A (en) * 2001-09-17 2003-03-20 Toshiba Corp Power semiconductor circuit device
JP2015139271A (en) * 2014-01-22 2015-07-30 株式会社日立製作所 Semiconductor driving device and power conversion apparatus using the same
JP2015202035A (en) * 2014-04-02 2015-11-12 富士電機株式会社 Gate drive circuit of voltage-driven power semiconductor device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62222166A (en) * 1985-12-24 1987-09-30 Toshiba Corp Ac signal detector
JPH04168633A (en) * 1990-11-01 1992-06-16 Fujitsu Ltd Laser diode control system for beam exclusively for erasing
JPH10323036A (en) * 1997-05-21 1998-12-04 Oki Electric Ind Co Ltd Overcurrent limiting circuit
JP2003088095A (en) * 2001-09-17 2003-03-20 Toshiba Corp Power semiconductor circuit device
JP2015139271A (en) * 2014-01-22 2015-07-30 株式会社日立製作所 Semiconductor driving device and power conversion apparatus using the same
JP2015202035A (en) * 2014-04-02 2015-11-12 富士電機株式会社 Gate drive circuit of voltage-driven power semiconductor device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020022240A (en) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社 日立パワーデバイス Current detection device
WO2020026618A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社日立パワーデバイス Electric current detecting device
JP7007672B2 (en) 2018-07-31 2022-01-24 株式会社 日立パワーデバイス Current detector
KR20220125099A (en) * 2021-03-04 2022-09-14 현대모비스 주식회사 Apparatus for reducing temperature effects in stray inductance based switching current measurement
KR102478075B1 (en) * 2021-03-04 2022-12-15 현대모비스 주식회사 Apparatus for reducing temperature effects in stray inductance based switching current measurement
US11942939B2 (en) 2021-03-04 2024-03-26 Hyundai Mobis Co., Ltd. Apparatus and method for reducing temperature influence in measuring switching current

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