JP2018085785A - スイッチの駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、互いに並列接続された複数のスイッチを駆動する駆動装置において、スイッチで発生する導通損失を低減できるスイッチの駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、複数のスイッチの中から、駆動対象とするスイッチである駆動対象スイッチを選択する選択部を備えている。例えば、選択部は、駆動対象スイッチの今回の温度の属する判定温度範囲が駆動対象スイッチの前回の温度の属する判定温度範囲よりも高い温度範囲であると判定した場合、複数のスイッチの中から駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を増加させる。選択部は、駆動対象スイッチの今回の温度の属する判定温度範囲が駆動対象スイッチの前回の温度の属する判定温度範囲よりも低い温度範囲であると判定した場合、複数のスイッチの中から駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を減少させる。【選択図】 図２

Description

本発明は、スイッチの駆動装置に関する。
この種の駆動装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、互いに並列接続された複数のスイッチを駆動するものが知られている。
特開２００７−１１０８７０号公報
スイッチの温度が高くなると、スイッチのオン抵抗が高くなる傾向になる。このため、複数のスイッチのうち特定のスイッチの使用頻度が高くなると、使用頻度が高いスイッチの温度が高くなり、使用頻度が高いスイッチで発生する導通損失が大きくなり得る。したがって、互いに並列接続された複数のスイッチの駆動方法については、未だ改善の余地を残すものとなっている。
本発明は、互いに並列接続された複数のスイッチを駆動する駆動装置において、スイッチで発生する導通損失を低減できるスイッチの駆動装置を提供することを主たる目的とする。
第１の発明は、互いに並列接続された複数のスイッチ（Ｓ１ｎ〜Ｓ４ｎ）を駆動するスイッチの駆動装置である。第１の発明は、複数の前記スイッチの中から、駆動対象とするスイッチである駆動対象スイッチを選択する選択処理を行う選択部（３０）と、複数の前記スイッチのそれぞれに対応して個別に設けられ、前記スイッチをオンオフする駆動回路（４１〜４４）と、前記スイッチの基準となるスイッチング周期である基準スイッチング周期に前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの数を乗算した時間が規定時間として設定されており、前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの数が１つの場合、前記規定時間毎に前記駆動対象スイッチが１回オンされるように前記駆動回路を介して前記駆動対象スイッチをオンオフし、前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの数が２つ以上の場合、前記各駆動対象スイッチのオン期間が互いに重複しないように、かつ、前記各駆動対象スイッチが前記規定時間において１回ずつオンされるように、前記駆動回路を介して前記駆動対象スイッチをオンオフする駆動制御部（３０）と、前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの温度又はその相関値を温度情報として取得する温度取得部（３０）と、を備える。第１の発明では、前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を選択する処理を行う。
第１の発明において、選択部は、１つ又は２つ以上のスイッチを駆動対象スイッチとして選択する。そして駆動制御部は、選択された駆動対象スイッチの数が１つの場合、上記規定時間毎に駆動対象スイッチが１回オンされるように駆動回路を介して駆動対象スイッチをオンオフする。一方、駆動制御部は、選択された駆動対象スイッチの数が２つ以上の場合、各駆動対象スイッチのオン期間が互いに重複しないように、かつ、各駆動対象スイッチが規定時間において１回ずつオンされるように、駆動回路を介して駆動対象スイッチをオンオフする。
ここで第１の発明では、選択部は、温度取得部により取得された温度情報に基づいて、複数のスイッチの中から駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を選択する。これにより、駆動対象スイッチの温度に応じて、複数のスイッチの中から駆動対象スイッチとして選択されるスイッチの数が選択される。このため、複数のスイッチのうち特定のスイッチの温度が高くなることを防止でき、特定のスイッチのオン抵抗が高くなることを防止できる。したがって、駆動対象スイッチで発生する導通損失を低減することができる。
第２の発明では、前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて前記駆動対象スイッチの温度がその閾値温度を超えていると判定した場合、前記駆動対象スイッチとして選択しているスイッチの数がその上限値になっていないことを条件として、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を増加させる処理を行う。
第２の発明によれば、駆動対象スイッチとして選択されているスイッチの温度が閾値温度を超えていると判定されると、駆動対象スイッチとして選択されるスイッチの数が増加する。スイッチの数が増加すると、駆動対象スイッチの温度が低下する。これにより、駆動対象スイッチで発生する導通損失を低減することができる。
第３の発明では、前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの温度が前記閾値温度よりも低い規定温度以下になったと判定した場合、前記駆動対象スイッチとして選択しているスイッチの数がその下限値になっていないことを条件として、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を減少させる処理を行う。
第３の発明によれば、駆動対象スイッチとして選択すべきスイッチの数が減少した場合において、駆動対象スイッチの数を減らすことができる。これにより、駆動対象スイッチで発生する導通損失を低減することができる。
第４の発明では、互いに並列接続された前記スイッチの数は４つ以上であり、２つ以上の前記スイッチを有する複数のグループに複数の前記スイッチが分けられており、前記選択部は、前記駆動対象スイッチとして選択しているスイッチの数がその上限値になっていることを条件として、前記温度情報に基づいて前記駆動対象スイッチの温度が前記閾値温度を超えていると判定した場合、前記各グループのオン期間が互いに重複しないように、かつ、前記各グループが前記規定時間において１回ずつオンされるように、前記駆動回路を介して前記各グループをオンオフする。
第４の発明では、駆動対象スイッチの温度が閾値温度を超えていると判定された場合、各グループのオン期間が互いに重複しないように、かつ、各グループが規定時間において１回ずつオンされる。各グループを構成するスイッチの数が２つ以上であるため、第４の発明によれば、各グループを構成するスイッチ１つあたりに流れる電流を低減できる。これにより、駆動対象スイッチの温度が閾値温度を超えるような状況であっても、スイッチの温度を閾値温度以下にすることができ、スイッチの導通損失を低減できる。さらに第４の発明によれば、複数のスイッチ全てを規定時間毎に同時にオンオフさせる構成と比較して、スイッチング損失を低減することもできる。
第５の発明では、互いに異なる複数の温度範囲のそれぞれが判定温度範囲として設定されており、前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの今回の温度の属する前記判定温度範囲が前記駆動対象スイッチの前回の温度の属する前記判定温度範囲よりも高い温度範囲であると判定した場合、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を増加させ、前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの今回の温度の属する前記判定温度範囲が前記駆動対象スイッチの前回の温度の属する前記判定温度範囲よりも低い温度範囲であると判定した場合、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を減少させる処理を行う。
第５の発明では、選択部は、温度取得部により取得された温度情報に基づいて、駆動対象スイッチの今回の温度の属する判定温度範囲が駆動対象スイッチの前回の温度の属する判定温度範囲よりも高い温度範囲であると判定した場合、複数のスイッチの中から駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を増加させる。一方、選択部は、取得された温度情報に基づいて、駆動対象スイッチの今回の温度の属する判定温度範囲が駆動対象スイッチの前回の温度の属する判定温度範囲よりも低い温度範囲であると判定した場合、複数のスイッチの中から駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を減少させる。
以上説明した第５の発明によれば、駆動対象スイッチの温度に応じて、複数のスイッチの中から駆動対象スイッチとして選択されるスイッチの数が決定される。このため、複数のスイッチのうち特定のスイッチの温度が高くなることを防止でき、特定のスイッチのオン抵抗が高くなることを防止できる。これにより、駆動対象スイッチで発生する導通損失を低減することができる。
第６の発明では、互いに並列接続された前記スイッチの数は４つ以上であり、２つ以上の前記スイッチを有する複数のグループに複数の前記スイッチが分けられており、前記各判定温度範囲のうち、最も高温側の判定温度範囲の上限を規定する値が閾値温度として設定されており、前記選択部は、前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの温度が前記閾値温度を超えていると判定した場合、前記各グループのオン期間が互いに重複しないように、かつ、前記各グループが前記規定時間において１回ずつオンされるように、前記駆動回路を介して前記各グループをオンオフする。
第６の発明では、駆動対象スイッチの温度が上記閾値温度を超えていると判定された場合、各グループのオン期間が互いに重複しないように、かつ、各グループが規定時間において１回ずつオンされる。各グループを構成するスイッチの数が２つ以上であるため、第６の発明によれば、各グループを構成するスイッチ１つあたりに流れる電流を低減できる。これにより、駆動対象スイッチの温度が閾値温度を超えるような状況であっても、スイッチの温度を閾値温度以下にすることができ、スイッチの導通損失を低減できる。さらに第３の発明によれば、複数のスイッチ全てを規定時間毎に同時にオンオフさせる構成と比較して、スイッチング損失を低減することもできる。
第７の発明は、前記各駆動回路の電力供給源となる電源部（５１〜５４）と、前記各駆動回路のうち、前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチに対応する駆動回路のみに対して前記電源部からの給電を実施する給電制御部（３０）と、を備え、前記駆動制御部は、前記給電制御部により前記電源部から給電されている前記駆動回路を介して前記駆動対象スイッチをオンオフする。
駆動対象スイッチの温度によっては、複数のスイッチの一部が駆動対象スイッチとして選択されていない状況もあり得る。ここで、複数のスイッチの一部が駆動対象スイッチとして選択されていないにもかかわらず、全ての駆動回路に対して電源部からの給電を実施する構成を採用すると、駆動対象スイッチとして選択されていないスイッチに対応する駆動回路の待機電力が無駄になる。
そこで第７の発明では、給電制御部は、各駆動回路のうち、選択部により選択された駆動対象スイッチに対応する駆動回路のみに対して電源部からの給電を実施する。このため、複数のスイッチのうち特定のスイッチの温度が高くなることを防止できる構成において、消費電力を低減することができる。
第１実施形態に係る車載制御システムの全体構成図。 スイッチ駆動処理の手順を示すフローチャート。 スイッチ駆動態様の一例を示すタイムチャート。 スイッチ駆動態様の一例を示すタイムチャート。 スイッチ駆動態様の一例を示すタイムチャート。 スイッチ駆動態様の一例を示すタイムチャート。 スイッチ駆動態様の一例を示すタイムチャート。 スイッチ温度、コレクタ電流Ｉｃ、並びにコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅの関係を示す特性図。 第２実施形態に係るスイッチ駆動処理の手順を示すフローチャート。 その他の実施形態に係るスイッチ駆動態様の一例を示すタイムチャート。
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係るスイッチの駆動装置を車両に搭載した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、制御システムは、電力変換器としての昇圧コンバータ１０を備えている。昇圧コンバータ１０は、バッテリ等の図示しない直流電源の出力電圧を昇圧して出力するチョッパ方式のものである。昇圧コンバータ１０は、リアクトル１１と、第１コンデンサ１２とを備えている。リアクトル１１の第１端には、昇圧コンバータ１０の高電位側入力端子Ｃｉｐを介して直流電源の正極端子が接続されている。第１コンデンサ１２の第１端には、高電位側入力端子Ｃｉｐが接続され、第１コンデンサ１２の第２端には、昇圧コンバータ１０の低電位側入力端子Ｃｉｎを介して直流電源の負極端子が接続されている。これにより、第１コンデンサ１２は、直流電源に並列接続されている。
昇圧コンバータ１０は、第１，第２，第３，第４上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐ，Ｓ３ｐ，Ｓ４ｐの並列接続体と、第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎの並列接続体とを備えている。本実施形態では、各スイッチＳ１ｐ〜Ｓ４ｐ，Ｓ１ｎ〜Ｓ４ｎとして、電圧制御形の半導体スイッチを用いており、具体的にはＩＧＢＴを用いている。また、各スイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐ，Ｓ３ｐ，Ｓ４ｐ，Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎには、フリーホイールダイオードＤ１ｐ，Ｄ２ｐ，Ｄ３ｐ，Ｄ４ｐ，Ｄ１ｎ，Ｄ２ｎ，Ｄ３ｎ，Ｄ４ｎが逆並列に接続されている。
第１上アームスイッチＳ１ｐ及び第１下アームスイッチＳ１ｎの接続点、第２上アームスイッチＳ２ｐ及び第２下アームスイッチＳ２ｎの接続点、第３上アームスイッチＳ３ｐ及び第３下アームスイッチＳ３ｎの接続点、並びに第４上アームスイッチＳ４ｐ及び第４下アームスイッチＳ４ｎの接続点のそれぞれには、リアクトル１１の第２端が接続されている。第１上アームスイッチＳ１ｐ、第２上アームスイッチＳ２ｐ、第３上アームスイッチＳ３ｐ及び第４上アームスイッチＳ４ｐそれぞれの高電位側端子であるコレクタには、昇圧コンバータ１０の高電位側出力端子Ｃｏｐが接続されている。第１下アームスイッチＳ１ｎ、第２下アームスイッチＳ２ｎ、第３下アームスイッチＳ２ｎ及び第４下アームスイッチＳ２ｎそれぞれの低電位側端子であるエミッタには、昇圧コンバータ１０の低電位側入力端子Ｃｉｎ及び低電位側出力端子Ｃｏｎが接続されている。
昇圧コンバータ１０は、第２コンデンサ１３を備えている。第２コンデンサ１３の第１端には、高電位側出力端子Ｃｏｐが接続され、第２コンデンサ１３の第２端には、低電位側出力端子Ｃｏｎが接続されている。
制御システムは、温度検出部２０、入力電圧検出部２１及び出力電圧検出部２２を備えている。本実施形態において、温度検出部２０は、感温ダイオードにより構成されており、第１下アームスイッチＳ１ｎを温度検出対象としている。なお本実施形態において、感温ダイオードは、第１下アームスイッチＳ１ｎが形成されたチップ上に形成されている。
入力電圧検出部２１は、第１コンデンサ１２の端子間電圧を昇圧コンバータ１０の入力電圧Ｖｉｎとして検出する。出力電圧検出部２２は、第２コンデンサ１３の端子間電圧を昇圧コンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔとして検出する。
制御システムは、制御部３０を備えている。制御部３０は、マイコンを主体として構成されている。制御部３０には、入力電圧検出部２１及び出力電圧検出部２２の検出値が入力される。
制御部３０は、昇圧コンバータ１０の昇圧動作時において、昇圧コンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧Ｖｔｇｔにフィードバック制御すべく、第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎをオンオフする。なお本実施形態において、昇圧動作時においては、第１，第２，第３，第４上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐ，Ｓ３ｐ，Ｓ４ｐはオフのままである。
制御部３０は、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ及び目標電圧Ｖｔｇｔに基づいて、第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎのデューディＤｕｔｙを設定する。デューディＤｕｔｙは、基準となるスイッチング周期である基準スイッチング周期Ｌｓｗに対するオン時間Ｌｏｎの比率「Ｌｏｎ／Ｌｓｗ」のことである。制御部３０は、目標電圧Ｖｔｇｔが高いほど、デューディＤｕｔｙを大きく設定する。
制御システムは、集積回路にて構成された第１，第２，第３，第４駆動回路４１，４２，４３，４４を備えている。各駆動回路４１〜４４は、外部から給電されることにより駆動可能に構成されている。制御部３０は、設定したデューディＤｕｔｙに基づいて各駆動回路４１〜４４に対応する駆動信号を生成し、生成した駆動信号を各駆動回路４１〜４４に出力する。各駆動回路４１，４２，４３，４４は、入力された駆動信号に基づいて、第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎに対して駆動信号を出力することにより第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎをオンオフ駆動する。
制御システムは、集積回路にて構成された第１，第２，第３，第４電源回路５１，５２，５３，５４と、第１，第２，第３，第４トランス６１，６２，６３，６４とを備えている。第１電源回路５１は、定電圧電源から供給された電力を、第１トランス６１を介して第１駆動回路４１に供給する。第２電源回路５２は、定電圧電源から供給された電力を、第２トランス６２を介して第２駆動回路４２に供給する。第３電源回路５３は、定電圧電源から供給された電力を、第３トランス６３を介して第３駆動回路４３に供給する。第４電源回路５４は、定電圧電源から供給された電力を、第４トランス６４を介して第４駆動回路４４に供給する。各電源回路５１，５２，５３，５４から各トランス６１，６２，６３，６４を介した給電制御は、制御部３０によって実行される。
なお本実施形態では、昇圧コンバータ１０及び各駆動回路４１〜４４を備えるシステムが高圧システムとして構成されている。一方、制御部３０及び各電源回路５１〜５４を備えるシステムが、高圧システムと電気的に絶縁された低圧システムとして構成されている。このため本実施形態では、各電源回路５１，５２，５３，５４から各駆動回路４１，４２，４３，４４への給電に各トランス６１，６２，６３，６４が用いられている。また本実施形態において、温度検出部２０の検出値は、第１駆動回路４１に入力される。第１駆動回路４１は、温度検出部２０の検出値をフォトカプラ６０を介してデジタル信号として制御部３０に伝達する。フォトカプラ６０は、高圧システム及び低圧システムの間を電気的に絶縁しつつ、信号を伝達する絶縁伝達素子である。制御部３０は、このデジタル信号を温度情報として取得し、取得した温度情報に基づいて、第１下アームスイッチＳ１ｎの温度をスイッチ温度Ｔｓｗ１として算出する。
続いて図２を用いて、本実施形態に係る昇圧動作時の各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎの駆動処理について説明する。この処理は、制御部３０により例えば所定周期毎に繰り返し実行される。なお本実施形態において、制御部３０が「温度取得部」、「選択部」、「駆動制御部」及び「給電制御部」を含む。
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、算出したスイッチ温度Ｔｓｗ１が第１閾値Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する。本実施形態では、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎの信頼性を維持可能な各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎの許容下限温度以上であって、かつ、第１閾値Ｔｔｈ１以下の温度範囲が第１判定温度範囲として設定されている。
ステップＳ１０において肯定判定した場合には、今回のスイッチ温度Ｔｓｗ１が第１判定温度範囲に属していると判定し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、各駆動回路４１〜４４のうち、第１駆動回路４１のみに給電されるように第１電源回路５１を制御する。これにより、第１電源回路５１が作動する。この場合、駆動対象スイッチとして第１下アームスイッチＳ１ｎが選択されることとなる。そして図３に示すように、デューディＤｕｔｙに基づくオン時間Ｌｏｎだけオンされるように、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち第１下アームスイッチＳ１ｎのみが基準スイッチング周期Ｌｓｗ毎にオンオフされる。
先の図２の説明に戻り、ステップＳ１０において否定判定した場合には、ステップＳ１２に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が、第１閾値Ｔｔｈ１よりも高くてかつ第２閾値Ｔｔｈ２（＞Ｔｔｈ１）以下であるか否かを判定する。本実施形態では、第１閾値Ｔｔｈ１よりも高くて、かつ、第２閾値Ｔｔｈ２以下の温度範囲が第２判定温度範囲として設定されている。第２判定温度範囲は、第１判定温度範囲に隣接する温度範囲である。
ステップＳ１２において肯定判定した場合には、今回のスイッチ温度Ｔｓｗ１が第２判定温度範囲に属していると判定し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、各駆動回路４１〜４４のうち、第１，第２駆動回路４１，４２のみに給電されるように第１，第２電源回路５１，５２を制御する。これにより、第１，第２電源回路５１，５２が作動する。この場合、駆動対象スイッチとして第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎが選択されることとなる。そして図４に示すように、デューディＤｕｔｙに基づくオン時間Ｌｏｎだけオンされるように、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎのみを「２×Ｌｓｗ」毎にオンオフする。ここでは、第１下アームスイッチＳ１ｎのオン開始タイミングと、第２下アームスイッチＳ２ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、また、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎのオン期間が互いに重複していない。
先の図２の説明に戻り、ステップＳ１２において否定判定した場合には、ステップＳ１４に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が、第２閾値Ｔｔｈ２よりも高くてかつ第３閾値Ｔｔｈ３（＞Ｔｔｈ２）以下であるか否かを判定する。本実施形態では、第２閾値Ｔｔｈ２よりも高くて、かつ、第３閾値Ｔｔｈ３以下の温度範囲が第３判定温度範囲として設定されている。第３判定温度範囲は、第２判定温度範囲に隣接する温度範囲である。
ステップＳ１４において肯定判定した場合には、今回のスイッチ温度Ｔｓｗ１が第３判定温度範囲に属していると判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、各駆動回路４１〜４４のうち、第１，第２，第３駆動回路４１，４２，４３のみに給電されるように第１，第２，第３電源回路５１，５２，５３を制御する。これにより、第１，第２，第３電源回路５１，５２，５３が作動する。この場合、駆動対象スイッチとして第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎが選択されることとなる。そして図５に示すように、デューディＤｕｔｙに基づくオン時間Ｌｏｎだけオンされるように、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎのみを「３×Ｌｓｗ」毎にオンオフする。ここでは、第１下アームスイッチＳ１ｎのオン開始タイミングと、第２下アームスイッチＳ２ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、第２下アームスイッチＳ２ｎのオン開始タイミングと、第３下アームスイッチＳ３ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、第３下アームスイッチＳ３ｎのオン開始タイミングと、第１下アームスイッチＳ１ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされている。また、第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎのオン期間が互いに重複していない。
先の図２の説明に戻り、ステップＳ１４において否定判定した場合には、ステップＳ１６に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が、第３閾値Ｔｔｈ３よりも高くてかつ第４閾値Ｔｔｈ４（＞Ｔｔｈ３）以下であるか否かを判定する。本実施形態では、第３閾値Ｔｔｈ３よりも高くて、かつ、第４閾値Ｔｔｈ４以下の温度範囲が第４判定温度範囲として設定されている。第４判定温度範囲は、第３判定温度範囲に隣接する温度範囲である。また本実施形態において、第４閾値Ｔｔｈ４は、例えば、各スイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎの信頼性を維持可能な温度の上限値（例えば１５０℃）に設定されている。
ステップＳ１６において肯定判定した場合には、今回のスイッチ温度Ｔｓｗ１が第４判定温度範囲に属すると判定し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、各駆動回路４１〜４４の全てに給電されるように各電源回路５１〜５４を制御する。これにより、各電源回路５１〜５４が作動する。この場合、駆動対象スイッチとして第１〜第４下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎが選択されることとなる。そして図６に示すように、デューディＤｕｔｙに基づくオン時間Ｌｏｎだけオンされるように、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎを「４×Ｌｓｗ」毎にオンオフする。ここでは、第１下アームスイッチＳ１ｎのオン開始タイミングと、第２下アームスイッチＳ２ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、第２下アームスイッチＳ２ｎのオン開始タイミングと、第３下アームスイッチＳ３ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、第３下アームスイッチＳ３ｎのオン開始タイミングと、第４下アームスイッチＳ４ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、第４下アームスイッチＳ４ｎのオン開始タイミングと、第１下アームスイッチＳ１ｎのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされている。また、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのオン期間が互いに重複していない。
先の図２の説明に戻り、ステップＳ１６において否定判定した場合には、今回のスイッチ温度Ｔｓｗ１が、「閾値温度」としての第４閾値Ｔｔｈ４を超えていると判定し、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、各駆動回路４１〜４４の全てに給電されるように各電源回路５１〜５４を制御する。これにより、各電源回路５１〜５４が作動する。この場合、駆動対象スイッチとして第１〜第４下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎが選択されることとなる。
そしてステップＳ１８では、図７に示すように、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎの組である第１グループと、第３下アームスイッチＳ３ｎ及び第４下アームスイッチＳ４ｎの組である第２グループとを「２×Ｌｓｗ」毎にオンオフする。ここでは、第１グループのオン開始タイミングと第２グループのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされている。また、第１，第２グループのオン期間が互いに重複していない。さらに、第１，第２グループのオン期間が互いに同じ時間に設定されている。
ステップＳ１８の処理によれば、スイッチ温度Ｔｓｗ１が第４閾値Ｔｔｈ４を超える場合であっても、スイッチ温度Ｔｓｗ１を第４閾値Ｔｔｈ４以下にすることができ、各下アームスイッチの導通損失を低減できる。
以上説明した駆動処理の流れの一例について説明する。以下に説明する例では、制御部３０の前回の処理周期においてステップＳ１２で肯定判定されていたとする。この場合において、今回の処理周期においてステップＳ１４で肯定判定されたとき、駆動対象スイッチが、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎから第１〜第３下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ３ｎに変更される。このため、駆動対象スイッチの数が１つ増加させられる。一方、今回の処理周期においてステップＳ１０で肯定判定されたとき、駆動対象スイッチが、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎから第１下アームスイッチＳ１ｎに変更される。このため、駆動対象スイッチの数が１つ減少させられる。他方、今回の処理周期においてもステップＳ１２で肯定判定されたとき、スイッチ温度Ｔｓｗ１の属する判定温度範囲に変化がないと判定される。このため、駆動対象スイッチの数は変化しない。
以上説明した本実施形態によれば、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち特定のスイッチの温度が高くなることを防止でき、特定のスイッチのオン抵抗が高くなることを防止できる。これにより、下アームスイッチで発生する導通損失を低減でき、ひいては昇圧コンバータ１０における損失を低減することができる。なお図８には、コレクタ電流Ｉｃが所定値Ｉａとなる場合におけるコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅがスイッチの温度に応じて異なること、すなわちスイッチのオン抵抗にスイッチの温度依存性があることを示した。
また本実施形態によれば、各駆動回路４１〜４４のうち、駆動対象スイッチに対応する駆動回路のみに対して給電される。このため、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち特定のスイッチの温度が高くなることを防止できる構成において、消費電力を低減することができる。
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、昇圧動作時の各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎの駆動処理を変更する。
図９に、本実施形態に係る駆動処理の手順を示す。この処理は、制御部３０により例えば所定周期毎に繰り返し実行される。なお図９において、先の図２に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、現在駆動されているスイッチが、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち第１下アームスイッチＳ１ｎのみであるか否かを判定する。ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、取得したスイッチ温度Ｔｓｗ１が上記第４閾値Ｔｔｈ４を超えているか否かを判定する。ステップＳ２１の処理は、駆動対象スイッチを増やす状況であるか否かを判定するための処理である。
ステップＳ２１において否定判定した場合には、駆動対象スイッチを増やす状況ではないと判定し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、各駆動回路４１〜４４のうち、第１駆動回路４１のみに給電されるように第１電源回路５１を制御する。これにより、第１電源回路５１が作動し、駆動対象スイッチとして第１下アームスイッチＳ１ｎが選択されることとなる。そして先の図３に示すように、第１下アームスイッチＳ１ｎのみをオンオフする。
一方、ステップＳ２１において肯定判定した場合には、駆動対象スイッチを増やす状況であると判定し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、各駆動回路４１〜４４のうち、第１，第２駆動回路４１，４２のみに給電されるように第１，第２電源回路５１，５２を制御する。これにより、第１，第２電源回路５１，５２が作動し、駆動対象スイッチとして第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎが選択されることとなる。そして先の図４に示すように、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎのみをオンオフする。
ステップＳ２０において否定判定した場合には、ステップＳ２２に進み、現在駆動されているスイッチが、ステップＳ１３の処理で選択した第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎであるか否かを判定する。ステップＳ２２において肯定判定した場合には、ステップＳ２３に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が第４閾値Ｔｔｈ４を超えているか否かを判定する。ステップＳ２３において否定判定した場合には、ステップＳ２４に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が、第４閾値Ｔｔｈ４よりも低い規定温度Ｔα以下であるか否かを判定する。ステップＳ２４の処理は、駆動対象スイッチを減らす状況であるか否かを判定するための処理である。
ステップＳ２４において否定判定した場合には、駆動対象スイッチを減らす状況ではないと判定し、ステップＳ１１のスイッチ駆動処理が継続される。一方、ステップＳ２４において肯定判定した場合には、駆動対象スイッチを減らす状況であると判定し、ステップＳ１１に進む。これにより、駆動対象スイッチが、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎから第１下アームスイッチＳ１ｎに減らされる。
ステップＳ２３において肯定判定した場合には、駆動対象スイッチを増やす状況であると判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、各駆動回路４１〜４４のうち、第１，第２，第３駆動回路４１，４２，４３のみに給電されるように第１，第２，第３電源回路５１，５２，５３を制御する。これにより、第１，第２，第３電源回路５１，５２，５３が作動し、駆動対象スイッチとして第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎが選択されることとなる。そして先の図５に示すように、第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎのみをオンオフする。
ステップＳ２２において否定判定した場合には、ステップＳ２５に進み、現在駆動されているスイッチが、ステップＳ１５の処理で選択した第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎであるか否かを判定する。ステップＳ２５において肯定判定した場合には、ステップＳ２６に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が第４閾値Ｔｔｈ４を超えているか否かを判定する。ステップＳ２６において否定判定した場合には、ステップＳ２７に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が規定温度Ｔα以下であるか否かを判定する。ステップＳ２７において否定判定した場合には、駆動対象スイッチを減らす状況ではないと判定し、ステップＳ１５のスイッチ駆動処理が継続される。一方、ステップＳ２７において肯定判定した場合には、駆動対象スイッチを減らす状況であると判定し、ステップＳ１３に進む。これにより、駆動対象スイッチが、第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎから第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎに減らされる。
ステップＳ２６において肯定判定した場合には、駆動対象スイッチを増やす状況であると判定し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、各駆動回路４１〜４４の全てに給電されるように各電源回路５１〜５４を制御する。これにより、各電源回路５１〜５４が作動し、駆動対象スイッチとして第１〜第４下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎが選択されることとなる。そして先の図６に示すように、各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎをオンオフする。
ステップＳ２５において否定判定した場合には、ステップＳ２８に進み、現在駆動されているスイッチが、ステップＳ１７の処理で選択した第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎであるか否かを判定する。ステップＳ２８において肯定判定した場合には、ステップＳ２９に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が第４閾値Ｔｔｈ４を超えているか否かを判定する。ステップＳ２９において否定判定した場合には、ステップＳ３０に進み、スイッチ温度Ｔｓｗ１が規定温度Ｔα以下であるか否かを判定する。ステップＳ３０において否定判定した場合には、駆動対象スイッチを減らす状況ではないと判定し、ステップＳ１７のスイッチ駆動処理が継続される。一方、ステップＳ３０において肯定判定した場合には、駆動対象スイッチを減らす状況であると判定し、ステップＳ１５に進む。これにより、駆動対象スイッチが、第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ４ｎから第１，第２，第３下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎ，Ｓ３ｎに減らされる。
ステップＳ２９において肯定判定した場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、各駆動回路４１〜４４の全てに給電されるように各電源回路５１〜５４を制御する。そして先の図７に示すように、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎの組である第１グループと、第３下アームスイッチＳ３ｎ及び第４下アームスイッチＳ４ｎの組である第２グループとをオンオフする。
ステップＳ２８において否定判定した場合には、現在駆動されているスイッチが、ステップＳ１８の処理で選択した第１〜第４下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎであると判定し、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、スイッチ温度Ｔｓｗ１が規定温度Ｔα以下であるか否かを判定する。ステップＳ３１において否定判定した場合には、ステップＳ１８のスイッチ駆動処理が継続される。一方、ステップＳ３１において肯定判定した場合には、ステップＳ１７に進む。
以上説明した本実施形態によれば、駆動対象スイッチとして選択される下アームスイッチを、下アームスイッチの温度が第４閾値Ｔｔｈ４となるまで継続して使用することができる。このため、駆動対象スイッチの数の増加を抑制しつつ各下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち特定のスイッチの温度が高くなることを防止でき、下アームスイッチで発生する導通損失を低減できる。
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・下アームスイッチの数としては、４つに限らず、２つ、３つ又は５つ以上であってもよい。ここで図１０には、下アームスイッチの数が６つの場合における図２のステップＳ１８に相当する処理を示す。図１０では、第５下アームスイッチをＳ５ｎにて示し、第６下アームスイッチをＳ６ｎにて示す。下アームスイッチの数が６つの場合、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎの組である第１グループと、第３下アームスイッチＳ３ｎ及び第４下アームスイッチＳ４ｎの組である第２グループと、第５下アームスイッチＳ５ｎ及び第６下アームスイッチＳ６ｎの組である第３グループとが「３×Ｌｓｗ」毎にオンオフされる。ここでは、第１グループのオン開始タイミングと第２グループのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、第２グループのオン開始タイミングと第３グループのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされており、第３グループのオン開始タイミングと第１グループのオン開始タイミングとが基準スイッチング周期Ｌｓｗだけずらされている。また、第１，第２，第３グループのオン期間が互いに重複しておらず、第１，第２，第３グループのオン期間が互いに同じ時間に設定されている。
・上記各実施形態では、駆動対象スイッチとして選択される下アームスイッチの最小数が１つとされていたがこれに限らない。例えば、下アームスイッチが３つ以上あることを前提として、駆動対象スイッチとして選択される下アームスイッチの最小数が２つ以上とされていてもよい。
・先の図７において、第１グループを構成する第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎのうち、一方のオン時間が他方のオン時間よりも短く設定されていてもよい。この場合であっても、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎの双方が同時にオンされる期間が存在するため、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ、Ｓ２ｎの温度を低下させて導通損失を低減することはできる。また、同様に、先の図７において、第２グループを構成する第３下アームスイッチＳ３ｎ及び第４下アームスイッチＳ４ｎのうち、一方のオン時間が他方のオン時間よりも短く設定されていてもよい。
・上記各実施形態では、第１〜第４下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎのうち第１下アームスイッチＳ１ｎのみに対して温度検出部が設けられたがこれに限らない。例えば、第１〜第４下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎそれぞれに対して個別に温度検出部が設けられてもよい。この場合、第１〜第４下アームスイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎの温度検出値のうち最も高い温度検出値が、図２，図９の処理におけるスイッチ温度Ｔｓｗ１として用いられればよい。
・温度検出部としては、感温ダイオードに限らず、例えばサーミスタであってもよい。
・昇圧コンバータ１０に、高電位側出力端子Ｃｏｐ及び低電位側出力端子Ｃｏｎから入力される直流電圧を降圧して高電位側入力端子Ｃｉｐ及び低電位側入力端子Ｃｉｎから出力する降圧動作を実施する機能を持たせてもよい。降圧動作時においては、第１，第２，第３，第４上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐ，Ｓ３ｐ，Ｓ４ｐがオンオフされるため、第１，第２，第３，第４上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐ，Ｓ３ｐ，Ｓ４ｐに対して先の図２の処理を適用すればよい。
・昇圧コンバータ１０を構成する各スイッチＳ１ｎ〜Ｓ４ｎ，Ｓ１ｐ〜Ｓ４ｐが冷却装置により冷却されているとする。この冷却装置内には、冷却流体が循環している。この場合において、制御部３０は、スイッチ温度Ｔｓｗ１に代えて、冷却流体の温度を温度情報として取得してもよい。冷却流体の温度とスイッチ温度とは正の相関を有している。また、制御部３０は、スイッチ温度Ｔｓｗ１に代えて、冷却装置を循環する冷却流体の流量を温度情報として取得してもよい。冷却流体の流量とスイッチ温度とは負の相関を有している。
・複数のスイッチの並列接続体が備えられる電力変換器としては、昇圧コンバータに限らない。入力される電圧を所定の電圧に変換して出力する電力変換器であれば、例えば、入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータや、降圧動作を実施可能なＤＣＤＣコンバータであってもよい。
・互いに並列接続されたスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。
・制御システムとしては、車両に搭載されるものに限らない。
１０…昇圧コンバータ、３０…制御部、４１〜４４…第１〜第４駆動回路、Ｓ１ｎ〜Ｓ４ｎ…第１〜第４下アームスイッチ。

Claims (7)

  1. 互いに並列接続された複数のスイッチ（Ｓ１ｎ〜Ｓ４ｎ）を駆動するスイッチの駆動装置において、
    複数の前記スイッチの中から、駆動対象とするスイッチである駆動対象スイッチを選択する選択処理を行う選択部（３０）と、
    複数の前記スイッチのそれぞれに対応して個別に設けられ、前記スイッチをオンオフする駆動回路（４１〜４４）と、
    前記スイッチの基準となるスイッチング周期である基準スイッチング周期に前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの数を乗算した時間が規定時間として設定されており、前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの数が１つの場合、前記規定時間毎に前記駆動対象スイッチが１回オンされるように前記駆動回路を介して前記駆動対象スイッチをオンオフし、前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの数が２つ以上の場合、前記各駆動対象スイッチのオン期間が互いに重複しないように、かつ、前記各駆動対象スイッチが前記規定時間において１回ずつオンされるように、前記駆動回路を介して前記駆動対象スイッチをオンオフする駆動制御部（３０）と、
    前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチの温度又はその相関値を温度情報として取得する温度取得部（３０）と、を備え、
    前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を選択する処理を行うスイッチの駆動装置。
  2. 前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて前記駆動対象スイッチの温度がその閾値温度を超えていると判定した場合、前記駆動対象スイッチとして選択しているスイッチの数がその上限値になっていないことを条件として、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を増加させる処理を行う請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
  3. 前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの温度が前記閾値温度よりも低い規定温度以下になったと判定した場合、前記駆動対象スイッチとして選択しているスイッチの数がその下限値になっていないことを条件として、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を減少させる処理を行う請求項２に記載のスイッチの駆動装置。
  4. 互いに並列接続された前記スイッチの数は４つ以上であり、
    ２つ以上の前記スイッチを有する複数のグループに複数の前記スイッチが分けられており、
    前記選択部は、前記駆動対象スイッチとして選択しているスイッチの数がその上限値になっていることを条件として、前記温度情報に基づいて前記駆動対象スイッチの温度が前記閾値温度を超えていると判定した場合、前記各グループのオン期間が互いに重複しないように、かつ、前記各グループが前記規定時間において１回ずつオンされるように、前記駆動回路を介して前記各グループをオンオフする請求項２又は３に記載のスイッチの駆動装置。
  5. 互いに異なる複数の温度範囲のそれぞれが判定温度範囲として設定されており、
    前記選択部は、前記選択処理として、前記温度取得部により取得された前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの今回の温度の属する前記判定温度範囲が前記駆動対象スイッチの前回の温度の属する前記判定温度範囲よりも高い温度範囲であると判定した場合、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を増加させ、前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの今回の温度の属する前記判定温度範囲が前記駆動対象スイッチの前回の温度の属する前記判定温度範囲よりも低い温度範囲であると判定した場合、複数の前記スイッチの中から前記駆動対象スイッチとして選択するスイッチの数を減少させる処理を行う請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
  6. 互いに並列接続された前記スイッチの数は４つ以上であり、
    ２つ以上の前記スイッチを有する複数のグループに複数の前記スイッチが分けられており、
    前記各判定温度範囲のうち、最も高温側の判定温度範囲の上限を規定する値が閾値温度として設定されており、
    前記選択部は、前記温度情報に基づいて、前記駆動対象スイッチの温度が前記閾値温度を超えていると判定した場合、前記各グループのオン期間が互いに重複しないように、かつ、前記各グループが前記規定時間において１回ずつオンされるように、前記駆動回路を介して前記各グループをオンオフする請求項５に記載のスイッチの駆動装置。
  7. 前記各駆動回路の電力供給源となる電源部（５１〜５４）と、
    前記各駆動回路のうち、前記選択部により選択された前記駆動対象スイッチに対応する駆動回路のみに対して前記電源部からの給電を実施する給電制御部（３０）と、を備え、
    前記駆動制御部は、前記給電制御部により前記電源部から給電されている前記駆動回路を介して前記駆動対象スイッチをオンオフする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
JP2016225773A 2016-11-21 2016-11-21 スイッチの駆動装置 Active JP6702154B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021100305A (ja) * 2019-12-20 2021-07-01 株式会社デンソー 電力変換システム

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI677155B (zh) * 2018-10-02 2019-11-11 新唐科技股份有限公司 功率驅動晶片及方法
US10845741B2 (en) * 2018-11-09 2020-11-24 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus in which a first circuit for supplying power to a heater and second and third circuits electrically isolated from the first circuit are linearly disposed on a circuit board surface
FR3094853B1 (fr) 2019-04-05 2022-03-11 St Microelectronics Rousset Circuit de commande de transistors
JP2021048523A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社東芝 Ｌｅｄ駆動制御回路、電子回路及びｌｅｄ駆動制御方法
DE102022120996A1 (de) 2022-08-19 2024-02-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Betrieb eines Wechselrichters mit mehreren Halbleiterchips pro Leistungsschalter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005150920A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Fujitsu Ten Ltd 出力回路
JP2007074771A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Nissan Motor Co Ltd 電圧駆動型スイッチング回路、多相インバータ装置、および、電圧駆動型スイッチング制御方法
JP2010124586A (ja) * 2008-11-19 2010-06-03 Honda Motor Co Ltd Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置及びその制御方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4069022B2 (ja) * 2003-06-12 2008-03-26 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US7579900B2 (en) * 2003-08-12 2009-08-25 Nxp B.V. Operation and circuitry of a power conversion and control circuit
KR100595447B1 (ko) * 2004-03-26 2006-07-03 삼성전자주식회사 Ｄｃ-ｄｃ 컨버터 및 그 제어방법
JP2007011087A (ja) 2005-06-30 2007-01-18 Canon Inc 電源装置、画像形成装置
US7521985B2 (en) * 2005-07-01 2009-04-21 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Method for regulating temperature and circuit therefor
JP4567570B2 (ja) 2005-10-17 2010-10-20 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP4611368B2 (ja) * 2007-12-21 2011-01-12 本田技研工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置、車両、燃料電池システム及びｄｃ／ｄｃコンバータ装置の駆動方法
JP5519398B2 (ja) * 2010-05-12 2014-06-11 株式会社デンソー 電力変換装置
EP2445110B1 (en) * 2010-10-22 2014-05-14 ABB Research Ltd Gate driver unit for electrical switching device
JP6094493B2 (ja) * 2014-01-09 2017-03-15 株式会社デンソー 蓄電池の昇温装置
US9046912B1 (en) * 2014-02-24 2015-06-02 The Boeing Company Thermally balanced parallel operation of transistors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005150920A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Fujitsu Ten Ltd 出力回路
JP2007074771A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Nissan Motor Co Ltd 電圧駆動型スイッチング回路、多相インバータ装置、および、電圧駆動型スイッチング制御方法
JP2010124586A (ja) * 2008-11-19 2010-06-03 Honda Motor Co Ltd Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置及びその制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021100305A (ja) * 2019-12-20 2021-07-01 株式会社デンソー 電力変換システム
JP7294114B2 (ja) 2019-12-20 2023-06-20 株式会社デンソー 電力変換システム

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