JP2018029433A - トランジスタ駆動回路及びモータ駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
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図1に示すように、RC−IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC−MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースはグランドに接続されている。
これに対して、本実施形態のように駆動IC6が動作することで、FET2の温度が実力値としての限界に近付いた際にDCアシストは実行されなくなるので、FET2の温度上昇を抑制できる。
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IC21は、FET2の温度を検出するための構成である感温ダイオード15〜ピークホールド回路17が削除されている。そして、コンパレータ22及び23と、ON/OFF判断回路14に替わるON/OFF判断回路24とを備えている。
図7に示すように、第3実施形態の駆動IC25は、基本的に第2実施形態の駆動IC21と同じ構成であるが、コンパレータ22,23の反転入力端子に与えられる電流閾値が第2実施形態と異なっている。コンパレータ22の反転入力端子には電流閾値(+)が、コンパレータ23の反転入力端子には電流閾値(−)がそれぞれ付与されている。
|電流閾値(+)|<|電流閾値(−)|
となっている。この場合、電流閾値(+)が第1閾値に相当し、電流閾値(−)が第2閾値に相当する。
|電流閾値(+)|>|電流閾値(−)|
電流閾値(−)を第1閾値に、電流閾値(+)を第2閾値に対応させても良い。
図9に示すように、第4実施形態の駆動IC31は、第1実施形態で用いた感温ダイオード15,温度検出部16及びピークホールド回路17を備えると共に、DCアシストタイミング検出回路32及び電流ピーク検出回路33を備えている。但し、第4実施形態では、感温ダイオード15によりIGBT1の温度を検出する。また、感温ダイオード15,温度検出部16及びピークホールド回路17は、温度ピーク検出回路34を構成している。
図12に示すように、第5実施形態の駆動IC42では、第4実施形態の駆動IC31が備えるDCアシストON/OFF判断回路38をMOS駆動電圧判断回路43に置き換えている。そして、MOS駆動回路10へのハイレベル駆動電圧は、駆動電圧生成回路44により供給される。また、MOS駆動回路10へのオン/オフ指令は、立上り検出回路9に替わるターンオンディレイ回路45を介した入力信号によって与えられる。
図15に示す第6実施形態では、IGBT1及びFET2を並列に接続したもので1つのアーム51を構成し、正側アーム51pと負側アーム51nとを直列に接続して各相アーム51U,51V,51Wを構成する。そして、各相アーム51U,51V,51Wを並列に接続してインバータ回路52を構成している。インバータ回路52の各相出力端子はそれぞれ、3相モータ53の図示しない各相固定子巻線に接続されている。インバータ回路52はモータ駆動回路に相当する。
第1実施形態において、感温ダイオード15によりIGBT1の温度を検出しても良い。
IGBT1やFET2の駆動電圧については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
バイポーラ型トランジスタは、RC−IGBTに限ることはない。また、MOSFETもSiC−MOSFETに限ることはない。
第5実施形態では、DCアシストを行う際のゲート駆動電圧を2段階以上変化させれば良い。また、ゲート電圧を低下させる幅値についても、適宜変更すれば良い。更に、負デート電圧の最低値は0Vにしても良いし、0Vにしなくても良い。
第6実施形態において、第4,第5実施形態の何れか一方の機能のみを実行しても良い。また、電流センサ58に替えて、マイコン57が抵抗5の端子電圧を読み込むことで電流を検出しても良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (17)
- バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)を備え、
前記温度が閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記温度が閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 - 前記温度検出素子により、前記MOSFETの温度を検出する請求項1記載のトランジスタ駆動回路。
- 入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
前記温度検出素子が検出した温度に応じた電圧信号を出力する温度検出部(16)と、
前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(17)と、
前記ピーク値を閾値と比較する比較器(18)と、
前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
前記トリガ信号が入力された際に、前記比較器の比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(14)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項1又は2記載のトランジスタ駆動回路。 - バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)を備え、
前記電流が閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記電流が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 - 入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
前記電流検出素子が検出した電流に応じて出力する電圧信号を閾値と比較する比較器(22,23)と、
前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
前記トリガ信号が入力された際に、前記比較器の比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(24)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項4記載のトランジスタ駆動回路。 - バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)を備え、
前記電流が一方の極性における第1閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせて、前記電流が前記第1閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせ、
前記電流が他方の極性において、前記第1閾値相当値よりも高く設定される第2閾値以下であれば前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETを同時にオンさせ、前記電流が前記第2閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 - 入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
前記電流検出素子が検出した電流を、前記第1閾値と比較する第1コンパレータ(22)と、
前記電流検出素子が検出した電流を、前記第2閾値と比較する第2コンパレータ(23)と、
前記第1,第2コンパレータの比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(24)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項6記載のトランジスタ駆動回路。 - バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)とを備え、
前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記2次元座標値が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 - 前記温度検出素子により、前記バイポーラ型トランジスタの温度を検出する請求項8記載のトランジスタ駆動回路。
- 入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記ターンオフディレイ回路を介して入力される信号の立下りを検出する立下り検出回路(41)と、
前記立下りが検出された時点で、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出する温度ピーク検出回路(34)と、
前記立下りが検出された時点で、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出する電流ピーク検出回路(33)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
外部より与えられる入力信号の立上りを検出すると、一定時間の経過後にワンショットパルス信号を出力するタイミング検出回路(32)と、
前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度ピーク検出回路により検出されている温度のピーク値と、前記電流ピーク検出回路により検出されている電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記閾値とを比較して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(38)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項8又は9記載のトランジスタ駆動回路。 - バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを駆動対象とし、
前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)とを備え、
前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記2次元座標値が前記閾値を超えると、前記MOSFETを、そのゲートに与える駆動電圧を低下させてオンさせると共に前記バイポーラ型トランジスタをオンさせるトランジスタ駆動回路。 - 前記温度検出素子により、前記バイポーラ型トランジスタの温度を検出する請求項11記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記閾値が複数設定されており、前記2次元座標値が超える閾値が高くなるのに応じて、前記MOSFETのゲートに与える駆動電圧を段階的に低下させる請求項11又は12記載のトランジスタ駆動回路。
- 入力信号の立下りタイミングを遅延させるターンオフディレイ回路(7)と、
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
外部より与えられる入力信号の立上りを検出すると、一定時間の経過後にワンショットパルス信号を出力するタイミング検出回路(32)と、
前記立下りが検出された時点で、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出する温度ピーク検出回路(34)と、
前記立下りが検出された時点で、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出する電流ピーク検出回路(33)と、
前記ターンオフディレイ回路を介して入力される信号の立下りを検出する立下り検出回路(41)と、
前記MOSFETのゲートに与える駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路(44)と、
前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度ピーク検出回路により検出されている温度のピーク値と、前記電流ピーク検出回路により検出されている電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記閾値とを比較して、前記MOSFETのゲートに与えるターンオンレベル電圧を決定する駆動電圧判断回路(43)とを備える請求項11から13の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。 - 前記温度ピーク検出回路は、前記温度検出素子が検出した温度に応じた電圧信号を出力する温度検出部(16)と、
前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(17)とを備え、
前記電流ピーク検出回路は、前記電流検出素子が検出した電流に応じた電圧信号を出力する電流検出部(39)と、
前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(40)とを備え、
前記タイミング検出回路は、外部より与えられる入力信号の立上りを検出するとトリガ信号を出力する立上り検出回路(35)と、
前記トリガ信号が入力されると一定時間の計時を開始するタイマ(36)と、
このタイマにより前記一定時間が計時されるとワンショットパルス信号を出力するワンショットパルス生成回路(37)とを備える請求項10又は14記載のトランジスタ駆動回路。 - バイポーラ型トランジスタ(1)とMOSFET(2)とを並列に接続したものを1つのアーム(51)として構成されるモータ駆動回路(52)における、前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETを駆動対象とするトランジスタ駆動回路(54)と、
前記バイポーラ型トランジスタ又は前記MOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
モータ(53)に流れる電流を検出する電流検出素子(58)と、
前記温度の高低及び前記電流の大小に応じて、前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETの駆動状態を決定し、前記トランジスタ駆動回路に駆動制御信号を出力する制御回路(57)とを備えるモータ駆動制御装置。 - 前記トランジスタ駆動回路は、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記駆動制御信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ駆動回路に駆動信号を出力するバイポーラプリドライバ(55)と、
前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与すると共に、前記ターンオンレベル電圧が可変であるMOS駆動回路(10)と、
前記駆動制御信号のレベル変化に応じて前記MOS駆動回路に駆動信号を出力すると共に、前記制御回路により入力される駆動電圧制御信号に応じて、前記MOS駆動回路が出力するターンオンレベル電圧を決定するMOSプリドライバ(56)とを備え、
前記制御回路は、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出すると共に、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出すると、前記温度及び前記電流のピーク値が格納されるレジスタ(59)と、
前記駆動制御信号としてのPWM信号を生成するタイマ(60)とを備え、
前記温度のピーク値と、前記電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記座標上に設定されている閾値とを比較して、前記MOSFETのゲートに与えるターンオンレベル電圧を決定し、前記駆動電圧制御信号を前記MOSプリドライバに出力する請求項16記載のモータ駆動制御装置。
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