JP2020005086A - スイッチの駆動回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、スイッチの信頼性の低下を抑制することができるスイッチの駆動回路を提供する。【解決手段】駆動回路Ｄｒは、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢに対応して設けられた第１，第２オフスイッチ５５，７５と、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢに対応して設けられた第１，第２コンパレータ６０，８０とを備える。駆動回路Ｄｒは、第１Ａ，第２Ａ充電抵抗体５１Ａ，７１Ａに充電電流が流されている場合において、第１，第２コンパレータ６０，８０全ての出力信号の論理がＨになったことを条件として、第１，第２オフスイッチ５５，７５をオフ状態に切り替える。【選択図】 図２

Description

本発明は、スイッチの駆動回路に関する。
従来、例えば特許文献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駆動回路が知られている。詳しくは、駆動回路は、各スイッチのうち、駆動対象として割り振られたスイッチ毎に設けられた駆動部を備えている。各駆動部は、入力された駆動信号に基づいて、自身の駆動対象とするスイッチを駆動する。駆動信号は、スイッチに対するオン指令又はスイッチに対するオフ指令のいずれかである。
特開２０１６−１４４２５５号公報
ここで、駆動回路の構成等に起因して、各駆動部にオン指令が入力されてから、各スイッチがオン状態に切り替えられるまでの期間が大きくずれ得る。この場合、各スイッチのうち、最初にオン状態に切り替えられたスイッチに一時的に電流が偏って流れる現象である電流アンバランスが発生してしまう。電流アンバランスが発生すると、電流が偏って流れたスイッチの信頼性が低下し得る。
本発明は、スイッチの信頼性の低下を抑制できるスイッチの駆動回路を提供することを主たる目的とする。
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スイッチの駆動回路において、前記各スイッチに対応して設けられ、前記スイッチのゲートに向かって充電電流を流す充電部と、前記各スイッチに対応して設けられ、前記スイッチのゲートと該ゲートの電荷の放電先となるグランド部とを接続するオフスイッチと、前記各スイッチに対応して設けられ、前記スイッチのゲートの充電状態が所定状態となったことを検知する検知部と、前記各充電部により充電電流が流されている場合において、前記各検知部の全てにより充電状態が所定状態になったと検知されていないときに前記各オフスイッチをオン状態にし、前記各検知部の全てにより充電状態が所定状態になったと検知されたときに前記各オフスイッチをオフ状態に切り替える切替部と、を備える。
本発明では、各スイッチをオン状態に切り替えるために、各スイッチに対応して充電部が設けられている。ここで、各充電部の構成等に起因して電流アンバランスが発生する懸念がある。
そこで、本発明では、各スイッチに対応してオフスイッチ及び検知部が設けられている。そして、本発明の切替部は、各充電部により充電電流が流されている場合において、各検知部の全てによりゲートの充電状態が所定状態になったと検知されていないときに各オフスイッチをオン状態にする。この状態では、各スイッチのゲートの充電電荷量がスイッチをオン状態に切り替えるために必要な量とならず、各スイッチがオフ状態に維持される。一方、切替部は、各検知部の全てによりゲートの充電状態が所定状態になったと検知されたときに各オフスイッチをオフ状態に切り替える。このオフ状態への切り替えにより、各スイッチのゲートの充電電荷量がスイッチをオン状態に切り替えるために必要な量となり、各スイッチがオン状態に切り替えられる。その結果、各スイッチのオン状態への切り替えタイミングのずれを抑制することができる。これにより、電流アンバランスの発生を抑制することができ、スイッチの信頼性の低下を抑制することができる。
第１実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 駆動回路の構成を示す図。 駆動回路の動作態様を示すタイムチャート。 第２実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 駆動回路の動作態様を示すタイムチャート。 第３実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 その他の実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る駆動回路を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る駆動回路は、回転電機の制御システムを構成する。
図１に示すように、制御システムは、直流電源としてのバッテリ１０、電力変換器としてのインバータ２０、回転電機３０及び制御装置４０を備えている。回転電機３０は、インバータ２０を介してバッテリ１０に接続されている。なお、バッテリ１０及びインバータ２０の間には、平滑コンデンサ１１が設けられている。また、回転電機３０としては、例えば永久磁石界磁型の同期機が用いられればよい。
インバータ２０は、３相分の上，下アームスイッチを備えている。上，下アームのそれぞれは、並列接続された第１スイッチＳＷＡ及び第２スイッチＳＷＢで構成されている。各相の上アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの高電位側端子には、平滑コンデンサ１１の第１端が接続されている。各相の上アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの低電位側端子には、各相の下アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの高電位側端子が接続されている。各相の下アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの低電位側端子には、平滑コンデンサ１１の第２端が接続されている。各相において、上アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの低電位側端子と、下アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの高電位側端子との接続点には、回転電機３０の巻線３１の第１端が接続されている。各相の巻線３１の第２端は、中性点で接続されている。
本実施形態では、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられ、より具体的には、ＳｉのＩＧＢＴが用いられている。このため、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢにおいて、高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢには、第１，第２フリーホイールダイオードＦＤＡ，ＦＤＢが逆並列に接続されている。また、本実施形態では、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢとして、同じ仕様のスイッチが用いられ、具体的には、閾値電圧Ｖｔｈが同じスイッチが用いられている。
制御装置４０は、回転電機３０の制御量をその指令値に制御すべく、各相において、上アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢと下アームの第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢとを交互にオン状態とする。制御量は、例えばトルクである。制御装置４０は、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの駆動信号ＳＧとして、オン状態を指示するオン指令又はオフ状態を指示するオフ指令を、各相各アームにおける第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの組に対して個別に設けられた駆動回路Ｄｒに対して出力する。
インバータ２０の備える駆動回路Ｄｒは、制御装置４０からの駆動信号ＳＧを取得し、取得した駆動信号ＳＧに基づいて、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢを同期してオン状態又はオフ状態とする。
続いて図２を用いて、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの駆動回路Ｄｒについて説明する。
駆動回路Ｄｒは、定電圧電源４１、第１基板５０及び第２基板７０を備えている。第１基板５０及び第２基板７０は、互いに離間した状態で配置されている。
まず、第１基板５０の構成について説明する。駆動回路Ｄｒは、第１Ａ充電抵抗体５１Ａ、第１充電スイッチ５２及び第１Ｂ充電抵抗体５１Ｂを備えている。本実施形態において、第１充電スイッチ５２は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。第１Ａ充電抵抗体５１Ａ、第１充電スイッチ５２及び第１Ｂ充電抵抗体５１Ｂは、第１基板５０に実装されている。
第１Ａ充電抵抗体５１Ａの第１端には、定電圧電源４１が接続され、第１Ａ充電抵抗体５１Ａの第２端には、第１充電スイッチ５２のソースが接続されている。第１充電スイッチ５２のドレインには、第１Ｂ充電抵抗体５１Ｂの第１端が接続されている。第１Ｂ充電抵抗体５１Ｂの第２端には、第１基板５０の第１Ａ端子Ｔ１Ａが接続されている。第１Ａ端子Ｔ１Ａには、第１スイッチＳＷＡのゲートが接続されている。
駆動回路Ｄｒは、第１放電抵抗体５３、第１放電スイッチ５４及び第１オフスイッチ５５を備えている。本実施形態において、第１放電スイッチ５４及び第１オフスイッチ５５は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。第１放電抵抗体５３、第１放電スイッチ５４及び第１オフスイッチ５５は、第１基板５０に実装されている。
第１Ａ端子Ｔ１Ａには、第１放電抵抗体５３の第１端及び第１オフスイッチ５５のドレインが接続されている。第１放電抵抗体５３の第２端には、第１放電スイッチ５４のドレインが接続されている。第１放電スイッチ５４及び第１オフスイッチ５５それぞれのソースには、グランド部としての第１スイッチＳＷＡのエミッタが接続されている。
駆動回路Ｄｒは、第１Ａ調整抵抗体５６Ａ、第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂ、第１切替スイッチ５７、第１定電流電源５８、第１オペアンプ５９、第１コンパレータ６０、第１ＡＮＤ回路６１及び第１駆動部６２を備えている。本実施形態において、第１Ａ調整抵抗体５６Ａ、第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂ、第１切替スイッチ５７、第１定電流電源５８、第１オペアンプ５９、第１コンパレータ６０、第１ＡＮＤ回路６１及び第１駆動部６２は、第１基板５０に実装されている。
第１Ａ調整抵抗体５６Ａの第１端には、定電圧電源４１が接続され、第１Ａ調整抵抗体５６Ａの第２端には、第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂの第１端が接続されている。第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂの第２端には、第１切替スイッチ５７及び第１定電流電源５８を介して第１スイッチＳＷＡのエミッタが接続されている。
第１オペアンプ５９の反転入力端子には、第１Ａ充電抵抗体５１Ａの第２端が接続され、第１オペアンプ５９の非反転入力端子には、第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂの第２端が接続されている。第１オペアンプ５９の出力端子には、第１充電スイッチ５２のゲートが接続されている。なお、本実施形態において、第１Ａ充電抵抗体５１Ａ、第１充電スイッチ５２、第１Ａ調整抵抗体５６Ａ、第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂ、第１切替スイッチ５７及び第１定電流電源５８が第１スイッチＳＷＡに対応する定電流充電部に相当する。
第１駆動部６２は、第１基板５０の第１Ｂ端子Ｔ１Ｂを介して制御装置４０から駆動信号ＳＧを取得する。第１駆動部６２は、取得した駆動信号ＳＧに基づいて、第１充電スイッチ５２、第１放電スイッチ５４、第１オフスイッチ５５及び第１切替スイッチ５７をオンオフする。なお、第１駆動部６２が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。
第１コンパレータ６０の反転入力端子には、第１Ａ充電抵抗体５１Ａの第２端が接続され、第１コンパレータ６０の非反転入力端子には、第１Ａ調整抵抗体５６Ａ及び第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂの接続点が接続されている。第１コンパレータ６０の出力端子には、第１基板５０の第１Ｃ端子Ｔ１Ｃが接続されている。なお、本実施形態において、第１コンパレータ６０が第１スイッチＳＷＡに対応する検知部に相当する。
第１ＡＮＤ回路６１には、第１駆動部６２から出力される第１切替スイッチ５７に対する指令信号と、第１コンパレータ６０の出力信号の論理反転信号とが入力される。第１ＡＮＤ回路６１の出力端子には、第１オフスイッチ５５のゲートが接続されている。
続いて、第２基板７０の構成について説明する。なお、第２基板７０の構成は、第１基板５０の構成と同様である。このため、第２基板７０の詳細な構成の説明を適宜省略している。
駆動回路Ｄｒは、第２Ａ充電抵抗体７１Ａ、第２充電スイッチ７２及び第２Ｂ充電抵抗体７１Ｂを備えている。本実施形態において、第２充電スイッチ７２は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。第２Ａ充電抵抗体７１Ａ、第２充電スイッチ７２及び第２Ｂ充電抵抗体７１Ｂは、第２基板７０に実装されている。
第２充電スイッチ７２のドレインには、第２Ｂ充電抵抗体７１Ｂの第１端が接続されている。第２Ｂ充電抵抗体７１Ｂの第２端には、第２基板７０の第２Ａ端子Ｔ２Ａが接続されている。第２Ａ端子Ｔ２Ａには、第２スイッチＳＷＢのゲートが接続されている。
駆動回路Ｄｒは、第２放電抵抗体７３、第２放電スイッチ７４、第２オフスイッチ７５、第２Ａ調整抵抗体７６Ａ、第２Ｂ調整抵抗体７６Ｂ、第２切替スイッチ７７、第２定電流電源７８、第２オペアンプ７９、第２コンパレータ８０、第２ＡＮＤ回路８１及び第２駆動部８２を備え、これらは第２基板７０に実装されている。本実施形態において、第２放電スイッチ７４及び第２オフスイッチ７５は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。第２放電スイッチ７４及び第２オフスイッチ７５それぞれのソースには、グランド部としての第２スイッチＳＷＢのエミッタが接続されている。
第２駆動部８２は、第２基板７０の第２Ｂ端子Ｔ２Ｂを介して、第１Ｂ端子Ｔ１Ｂに入力される駆動信号ＳＧと共通の駆動信号ＳＧを取得する。第２駆動部８２は、取得した駆動信号ＳＧに基づいて、第２充電スイッチ７２、第２放電スイッチ７４、第２オフスイッチ７５及び第２切替スイッチ７７をオンオフする。
第２コンパレータ８０の出力端子には、第２基板７０の第２Ｃ端子Ｔ２Ｃが接続されている。第２ＡＮＤ回路８１には、第２駆動部８２から出力される第２切替スイッチ７７に対する指令信号と、第２コンパレータ８０の出力信号の論理反転信号とが入力される。第２ＡＮＤ回路８１の出力端子には、第２オフスイッチ７５のゲートが接続されている。
駆動回路Ｄｒは、第２定電圧電源４３、抵抗体４２及び通信線Ｌを備えている。抵抗体４２の第１端には、第２定電圧電源４３が接続され、抵抗体４２の第２端には、通信線Ｌを介して第１Ｃ端子Ｔ１Ｃ及び第２Ｃ端子Ｔ２Ｃが接続されている。以下、抵抗体４２の第２端側の電圧信号を通信信号ＣＯＭと称す。
なお、本実施形態において、第２Ａ充電抵抗体７１Ａ、第２充電スイッチ７２、第２Ａ調整抵抗体７６Ａ、第２Ｂ調整抵抗体７６Ｂ、第２切替スイッチ７７及び第２定電流電源７８が第２スイッチＳＷＢに対応する定電流充電部に相当する。また、第２コンパレータ８０が第２スイッチＳＷＢに対応する検知部に相当する。また、通信線Ｌ、抵抗体４２、第２定電圧電源４３が通信部に相当する。また、第１ＡＮＤ回路６１が第１スイッチＳＷＡに対応する切替部に相当し、第２ＡＮＤ回路８１が第２スイッチＳＷＢに対応する切替部に相当する。
本実施形態において、第１Ａ調整抵抗体５６Ａ及び第２Ａ調整抵抗体７６Ａそれぞれの抵抗値は同一の値に設定され、第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂ及び第２Ｂ調整抵抗体７６Ｂそれぞれの抵抗値は同一の値に設定されている。また、第１Ａ充電抵抗体５１Ａ及び第２Ａ充電抵抗体７１Ａそれぞれの抵抗値は同一の値に設定されている。なお、第１Ｂ充電抵抗体５１Ｂ及び第２Ｂ充電抵抗体７１Ｂそれぞれの抵抗値も、同一の値に設定されている。
続いて、図３を用いて、駆動回路Ｄｒの動作態様について説明する。図３（ａ）は駆動回路Ｄｒに入力される駆動信号ＳＧの推移を示し、図３（ｂ），（ｆ）は第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの駆動状態の推移を示し、図３（ｃ），（ｇ）は第１，第２放電スイッチ５４，７４の駆動状態の推移を示し、図３（ｄ），（ｈ）は第１，第２オフスイッチ５５，７５の駆動状態の推移を示す。図３（ｅ），（ｉ）は第１，第２コンパレータ６０，８０の判定結果の推移を示し、図３（ｊ）は通信信号ＣＯＭの推移を示す。
時刻ｔ１において、第１駆動部６２は、取得した駆動信号ＳＧがオン指令であると判定し、論理Ｈのオン指令を第１切替スイッチ５７に出力して第１切替スイッチ５７をオン状態に切り替え、また、第１放電スイッチ５４をオフ状態に切り替える。これにより、第１スイッチＳＷＡのエミッタに対する第１Ａ充電抵抗体５１Ａの第２端側の電位差が、第１スイッチＳＷＡのエミッタに対する第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂの第２端側の電位差になるように、第１充電スイッチ５２のゲート電圧が調整される。その結果、第１スイッチＳＷＡのゲートに向かって定電流が供給され始める。
また、時刻ｔ１において、第２駆動部８２は、取得した駆動信号ＳＧがオン指令であると判定し、論理Ｈのオン指令を第２切替スイッチ７７に出力して第２切替スイッチ７７をオン状態に切り替え、また、第２放電スイッチ７４をオフ状態に切り替える。これにより、第２スイッチＳＷＢのエミッタに対する第２Ａ充電抵抗体７１Ａの第２端側の電位差が、第２スイッチＳＷＢのエミッタに対する第２Ｂ調整抵抗体７６Ｂの第２端側の電位差になるように、第２充電スイッチ７２のゲート電圧が調整される。その結果、第２スイッチＳＷＢのゲートに向かって定電流が供給され始める。
ここで、第１オペアンプ５９及び第２オペアンプ７９それぞれの応答時間が異なることに起因して、第１Ａ充電抵抗体５１Ａに定電流が流れ始めるタイミングが、第２Ａ充電抵抗体７１Ａに定電流が流れ始めるタイミングよりも早くなってしまう。その結果、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ２において、第１コンパレータ６０において反転入力端子の信号よりも非反転入力端子の信号の方が大きくなると判定される。この判定タイミングは、第１Ａ充電抵抗体５１Ａに流れる定電流が、その目標電流Ｉｔｇｔの所定割合（例えば、５０％以上の値であり、具体的には８０％）を乗算した所定電流となるタイミングである。このタイミングは、第１Ａ調整抵抗体５６Ａ及び第１Ｂ調整抵抗体５６Ｂそれぞれの抵抗値を調整することにより設定される。
しかし、時刻ｔ２においては、第２コンパレータ８０において反転入力端子の信号よりも非反転入力端子の信号の方が大きくなると判定されていない。このため、第２コンパレータ８０の出力信号の論理がＬとなり、通信信号ＣＯＭの論理はＬに維持される。すなわち、通信信号ＣＯＭの出力態様が変更されない。その結果、第１オフスイッチ５５及び第２オフスイッチ７５はオン状態に維持される。
その後、時刻ｔ３において、第２コンパレータ８０において反転入力端子の信号よりも非反転入力端子の信号の方が大きくなると判定される。この判定タイミングは、第２Ａ充電抵抗体７１Ａに流れる定電流が、上記所定電流となるタイミングである。これにより、通信信号ＣＯＭの論理はＨに切り替えられる。すなわち、通信信号ＣＯＭの出力態様が変更される。その結果、第１ＡＮＤ回路６１及び第２ＡＮＤ回路８１それぞれの出力信号の論理がＬに切り替わり、第１オフスイッチ５５及び第２オフスイッチ７５はオフ状態に切り替えられる。
第１，第２オフスイッチ５５，７５がオフ状態に切り替えられると、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのゲート電圧が上昇し始める。これにより、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢを同期させてオン状態に切り替えることができる。
なお、時刻ｔ４において、第１，第２駆動部６２，８２は、取得した駆動信号ＳＧがオフ指令であると判定する。この場合、第１，第２充電スイッチ５２，７２及び第１，第２切替スイッチ５７，７７をオフ状態に切り替え、第１，第２放電スイッチ５４，７４をオン状態に切り替える。これにより、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのゲートから放電電流が放出され、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となる。その結果、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢがオフ状態に切り替えられる。また、第１，第２切替スイッチ５７，７７のゲートに対する信号の論理がＬとされることにより、第１，第２オフスイッチ５５，７５がオフ状態に切り替えられる。
以上詳述した本実施形態によれば、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのオン状態への切り替えタイミングを揃えることができ、電流アンバランスの発生を抑制することができる。その結果、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの信頼性の低下を抑制することができる。
本実施形態では、第１コンパレータ６０及び第２コンパレータ８０に対して共通化された通信部としての通信線Ｌ、抵抗体４２及び第２定電圧電源４３を備えている。このため、第１コンパレータ６０を備える第１基板５０側、及び第２コンパレータ８０を備える第２基板７０側それぞれにおいて、ゲートに供給される充電電流の状態を互いに監視し合うことができる。特に本実施形態では、各コンパレータ６０，８０の出力信号が共通の通信線Ｌを介して各ＡＮＤ回路６１，８１に入力される。これにより、充電電流の状態を互いに監視し合う構成に加え、監視結果に基づいてオフスイッチをオン状態に切り替える構成を簡易に実現できる。
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、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、第１，第２オフスイッチ５５，７５にオフ保持機能を持たせる。
図４に、本実施形態に係る駆動回路Ｄｒの構成を示す。図４において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
第１基板５０には、さらに、第１判定用コンパレータ６３、第１判定用ＡＮＤ回路６４及び第１ＯＲ回路６５が実装されている。
第１判定用コンパレータ６３の反転入力端子には、第１Ａ端子Ｔ１Ａが接続されている。第１判定用コンパレータ６３の非反転入力端子には、参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。参照電圧ＶＲＥＦは、０よりも大きくてかつ上記閾値電圧Ｖｔｈ未満の値に設定されている。
第１判定用ＡＮＤ回路６４には、第１駆動部６２から出力される第１切替スイッチ５７に対する指令信号の論理反転信号と、第１判定用コンパレータ６３の出力信号とが入力される。第１ＯＲ回路６５には、第１ＡＮＤ回路６１及び第１判定用ＡＮＤ回路６４それぞれの出力信号が入力される。第１ＯＲ回路６５の出力信号は、第１オフスイッチ５５のゲートに入力される。
第２基板７０には、さらに、第２判定用コンパレータ８３、第２判定用ＡＮＤ回路８４及び第２ＯＲ回路８５が実装されている。
第２判定用コンパレータ８３の反転入力端子には、第２Ａ端子Ｔ２Ａが接続されている。第２判定用コンパレータ８３の非反転入力端子には、上記参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。
第２判定用ＡＮＤ回路８４には、第２駆動部８２から出力される第２切替スイッチ７７に対する指令信号の論理反転信号と、第２判定用コンパレータ８３の出力信号とが入力される。第２ＯＲ回路８５には、第２ＡＮＤ回路８１及び第２判定用ＡＮＤ回路８４それぞれの出力信号が入力される。第２ＯＲ回路８５の出力信号は、第２オフスイッチ７５のゲートに入力される。
なお、本実施形態において、第１ＡＮＤ回路６１及び第１ＯＲ回路６５が第１スイッチＳＷＡに対応する切替部に相当し、第２ＡＮＤ回路８１及び第２ＯＲ回路８５が第２スイッチＳＷＢに対応する切替部に相当する。また、第１判定用コンパレータ６３、第１判定用ＡＮＤ回路６４及び第１ＯＲ回路６５が第１スイッチＳＷＡに対応するオフ保持制御部に相当し、第２判定用コンパレータ８３、第２判定用ＡＮＤ回路８４及び第２ＯＲ回路８５が第２スイッチＳＷＢに対応するオフ保持制御部に相当する。
続いて、図５を用いて、第１，第２オフスイッチ５５，７５がオフ保持スイッチとして機能することについて説明する。図５（ａ）〜図５（ｊ）は、先の図３（ａ）〜図３（ｊ）に対応しており、図５（ｋ）は、第１，第２判定用コンパレータ６３，８３の出力信号の推移を示す。また、図５のｔ１〜ｔ４は、先の図３のｔ１〜ｔ４に対応している。
時刻ｔ４の後、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのゲート電圧が低下する。そして時刻ｔ５において、ゲート電圧が参照電圧ＶＲＥＦを下回ることにより、第１，第２判定用コンパレータ６３，８３の出力信号の論理がＬからＨに反転する。これにより、第１，第２判定用ＡＮＤ回路６４，８４の出力信号の論理がＨに反転し、第１，第２ＯＲ回路６５，８５の出力信号の論理もＨに反転する。その結果、駆動信号ＳＧがオフ指令とされている期間において、第１，第２オフスイッチ５５，７５がオン状態に切り替えられてオフ保持スイッチとして機能する。これにより、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢをオフ状態に維持したいにもかかわらず、誤ってオン状態に切り替わる現象であるセルフターンオンの発生を抑制できる。
その後、通信信号ＣＯＭの論理がＨに反転する時刻ｔ６において、第１，第２オフスイッチ５５，７５がオフ状態に切り替えられる。これにより、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢがオン状態に切り替えられる。
以上説明した本実施形態によれば、第１，第２判定用コンパレータ６３，８３、第１，第２判定用ＡＮＤ回路６４，８４及び第１，第２ＯＲ回路６５，８５といった簡素な構成を追加することにより、第１，第２オフスイッチ５５，７５をオフ保持スイッチとして機能させることができる。
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、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、定電流制御に代えて、定電圧制御により第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢをオン状態に切り替える。
図６に、本実施形態に係る駆動回路Ｄｒの構成を示す。図６において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
まず、第１基板５０の構成について説明する。第１充電スイッチ５２のソースには、定電圧電源４１が接続されている。第１コンパレータ６０の反転入力端子には、第１Ａ端子Ｔ１Ａが接続されている。第１コンパレータ６０の非反転入力端子には、第１基板５０に実装された第１電源６６の正極端子が接続され、第１電源６６の負極端子には、第１スイッチＳＷＡのエミッタが接続されている。
続いて、第２基板７０の構成について説明する。第２充電スイッチ７２のソースには、定電圧電源４１が接続されている。第２コンパレータ８０の反転入力端子には、第２Ａ端子Ｔ２Ａが接続されている。第２コンパレータ８０の非反転入力端子には、第２基板７０に実装された第２電源８６の正極端子が接続され、第２電源８６の負極端子には、第２スイッチＳＷＢのエミッタが接続されている。
なお、本実施形態において、第１充電スイッチ５２及び第１Ｂ充電抵抗体５１Ｂが第１スイッチＳＷＡに対応する定電圧充電部に相当し、第２充電スイッチ７２及び第２Ｂ充電抵抗体７１Ｂが第２スイッチＳＷＢに対応する定電圧充電部に相当する。
本実施形態において、第１電源６６及び第２電源８６それぞれの出力電圧を所定電圧ＶＳと称すこととする。所定電圧ＶＳは、例えば、０よりも大きくてかつ上記閾値電圧Ｖｔｈ未満の値に設定されている。
以上説明した本実施形態によれば、駆動信号ＳＧがオン指令とされている状況下、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢ双方のゲート電圧が所定電圧ＶＳを超えた場合に第１，第２オフスイッチ５５，７５がオフ状態に切り替えられる。これにより、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢを同期させてオン状態に切り替えることができ、電流アンバランスの発生を抑制することができる。
＜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。
・第１，第２コンパレータ６０，８０の反転入力端子に入力される電圧は、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのゲート電圧の分圧値であってもよい。この場合、所定電圧ＶＳは、分圧値に対応した値となるため、第３実施形態で設定された値よりも小さい値に設定されればよい。
・第３実施形態の構成に、第１，第２オフスイッチ５５，７５をオフ保持スイッチとして機能させる第２実施形態の構成を適用してもよい。
・通信部の構成としては、例えば図７に示す構成であってもよい。図７において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
抵抗体４２の第１端には、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのエミッタが接続されている。また、第１，第２コンパレータ６０，８０それぞれにおいて、非反転入力端子の入力信号と反転入力端子の入力信号とが、図２に示した信号とは逆にされている。また、第１，第２ＡＮＤ回路６１，８１には、第１，第２コンパレータ６０，８０の出力信号の論理反転信号ではなく、第１，第２コンパレータ６０，８０の出力信号が入力される。この場合、第１Ａ，第２Ａ充電抵抗体５１Ａ，７１Ａそれぞれに流れる充電電流が所定電流を超えたときに、第１，第２コンパレータ６０，８０の出力信号の論理がＨからＬに反転し、第１，第２オフスイッチ５５，７５をオフ状態に切り替えることができる。
・駆動回路Ｄｒの構成部品が、２つの基板に実装される構成に代えて、共通の基板に実装される構成であってもよい。
・インバータを構成するスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＳｉＣのＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。
・グランド部としては、スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのエミッタに限らず、例えば、このエミッタの電位よりも低い負電圧を出力する負電圧源であってもよい。
・インバータを構成するスイッチの並列接続数は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。例えば、インバータの出力電流の大小に応じて、スイッチの並列接続数が変更される。この場合、その数に合わせた駆動回路を作ることとすると、コストや開発工数が増加してしまい、デメリットが多い。これに対し、各スイッチのオン状態への切り替えタイミングを揃える上述した構成を採用することにより、設計時にスイッチの並列接続数が変更されたとしても、コストや開発工数を削減しつつ、切り替えタイミングを揃えることができる。
・電力変換器としては、インバータに限らず、例えば、入力電圧を変圧して出力するＤＣＤＣコンバータであってもよい。具体的には、このコンバータは、入力電圧を降圧して出力する降圧機能及び入力電圧を昇圧して出力する機能のうち、少なくとも一方を備えている。
５５，７５…第１，第２オフスイッチ、６０，８０…第１，第２コンパレータ、Ｌ…通信線、Ｄｒ…駆動回路、ＳＷＡ，ＳＷＢ…第１，第２スイッチ。

Claims (5)

  1. 互いに並列接続された複数のスイッチ（ＳＷＡ，ＳＷＢ）を駆動するスイッチの駆動回路（Ｄｒ）において、
    前記各スイッチに対応して設けられ、前記スイッチのゲートに向かって充電電流を流す充電部（５１Ａ，５２，５６Ａ，５６Ｂ，５７，５８等）と、
    前記各スイッチに対応して設けられ、前記スイッチのゲートと該ゲートの電荷の放電先となるグランド部とを接続するオフスイッチ（５５，７５）と、
    前記各スイッチに対応して設けられ、前記スイッチのゲートの充電状態が所定状態となったことを検知する検知部（６０，８０）と、
    前記各充電部により充電電流が流されている場合において、前記各検知部の全てにより充電状態が所定状態になったと検知されていないときに前記各オフスイッチをオン状態にし、前記各検知部の全てにより充電状態が所定状態になったと検知されたときに前記各オフスイッチをオフ状態に切り替える切替部（６１，６５，８１，８５）と、を備えるスイッチの駆動回路。
  2. 前記各検知部の検知結果を伝達するとともに、前記各検知部に対して共通化された通信部（４２，４３，Ｌ）を備え、
    前記通信部は、前記各検知部の全てにより充電状態が所定状態になったと検知された場合、前記検知結果を表す信号の出力態様を変更し、
    前記切替部は、前記通信部の信号の出力態様が変更されたと判定した場合、前記各オフスイッチをオフ状態に切り替える請求項１に記載のスイッチの駆動回路。
  3. 前記切替部は、前記各スイッチに対応して設けられ、
    前記各切替部は、前記通信部の信号の出力態様が変更されたと判定した場合、自身に対応する前記オフスイッチをオフ状態に切り替える請求項２に記載のスイッチの駆動回路。
  4. 前記スイッチの駆動信号がオフ指令であることを条件として、前記オフスイッチをオン状態に切り替えるオフ保持制御部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。
  5. 前記充電部は、前記スイッチのゲートに向かって定電流を流す定電流充電部であり、
    前記各検知部は、自身に対応する前記スイッチのゲートに供給される充電電流が所定電流を超えたことを検知する請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。
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