JP2020036479A - スイッチの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動回路の誤動作の発生を抑制できるスイッチの駆動回路を提供する。【解決手段】上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬは、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出する第１，第２サージ電圧検出部４４，６４と、検出されたサージ電圧に基づいて、スイッチング状態を切り替える場合におけるスイッチング速度を調整する第１，第２調整部４２，６２と、スイッチング状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生すると想定される期間以外の期間において第１，第２サージ電圧検出部４４，６４により検出された電圧が、第１，第２調整部４２，６２におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにするマスク処理部と、を備える。【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、スイッチのスイッチング状態を切り替える場合において、スイッチのスイッチング速度を調整する機能を備える駆動回路が知られている。例えば、特許文献１に記載の駆動回路は、スイッチに流れる電流又はその電流の時間変化率に基づいて、スイッチング速度を調整している。これにより、スイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を抑制しつつ、スイッチング損失を低減している。

特開２０１３−１８３６００号公報

スイッチング速度を調整するためのパラメータとして、スイッチに流れる電流又はその電流の時間変化率に代えて、スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を用いる駆動回路がある。この駆動回路において、サージ電圧が誤検出されることにより、スイッチング速度が適正な速度から大きくずれる等、駆動回路が誤動作する懸念がある。この場合、スイッチの信頼性が低下し得る。

本発明は、駆動回路の誤動作の発生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、スイッチを駆動するスイッチの駆動回路において、
前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部と、
前記サージ検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記スイッチのスイッチング状態を切り替える場合における前記スイッチのスイッチング速度を調整する調整部と、
前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生すると想定される期間以外の期間において前記サージ検出部により検出された電圧が、前記調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにするマスク処理部と、を備える。

本発明では、スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生すると想定される期間以外の期間においてサージ検出部により検出された電圧が、調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようになっている。このため、サージ電圧の誤検出の発生を抑制し、ひいては駆動回路の誤動作の発生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。 オフマスク期間を示すタイムチャート。 第２実施形態に係る還流電流が流れる状況及び流れない状況を示す図。 オフマスク期間を示すタイムチャート。 第２実施形態の変形例に係るオフマスク期間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。 オフマスク期間を示すタイムチャート。 第４実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 下アームスイッチの端子間電圧を下アームサージ電圧として検出する状況を示す図。 上アームスイッチの端子間電圧を上アームサージ電圧として検出する状況を示す図。 オフマスク期間及びオンマスク期間を示すタイムチャート。 第４実施形態の変形例に係るオフマスク期間及びオンマスク期間を示すタイムチャート。

＜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。本実施形態の駆動装置は、車両に搭載されている。

図１に示すように、制御システムは、回転電機１０と、インバータ２０と、回転電機１０を制御対象とする制御部３０とを備えている。本実施形態において、回転電機１０は、星形結線された３相の巻線１１を備えている。回転電機１０のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機１０は、例えば同期機である。

回転電機１０は、インバータ２０を介して、直流電源２１に接続されている。本実施形態において、直流電源２１は蓄電池である。なお、直流電源２１及びインバータ２０の間には、平滑コンデンサ２２が設けられている。

インバータ２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれについて、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとの直列接続体を備えている。本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、ユニポーラ素子であってかつＳｉＣのＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。上アームスイッチＳＷＨは、ボディダイオードとしての上アームダイオードＤＨを有し、下アームスイッチＳＷＬは、ボディダイオードとしての下アームダイオードＤＬを有している。本実施形態の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬにおいて、ドレインが第１主端子に相当し、ソースが第２主端子に相当する。

各相において、上アームスイッチＳＷＨのソースと下アームスイッチＳＷＬのドレインとの接続点には、回転電機１０の巻線１１の第１端が接続されている。各相の巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。

制御システムは、相電流検出部２３と、電源電圧検出部２４とを備えている。相電流検出部２３は、回転電機１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。電源電圧検出部２４は、平滑コンデンサ２２の端子電圧を電源電圧ＶＨｒとして検出する。各検出部２３，２４の検出値は、制御部３０に入力される。

制御部３０は、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０を制御する。制御量は、例えばトルクである。制御部３０は、デッドタイムを挟みつつ上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを交互にオン状態とすべく、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対応する上，下アーム駆動信号ＳＧＨ，ＳＧＬを、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対して個別に設けられた上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬに出力する。駆動信号は、スイッチのオン状態への切り替えを指示するオン指令と、オフ状態への切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。なお、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬ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。

続いて、図２を用いて、駆動回路について説明する。

まず、上アーム駆動回路ＤｒＨについて説明する。上アーム駆動回路ＤｒＨは、第１バッファ回路４０及び第１ゲート抵抗体４１を備えている。第１ゲート抵抗体４１は、抵抗値が可変とされている。第１バッファ回路４０は、制御部３０から上アーム駆動信号ＳＧＨを取得し、取得した上アーム駆動信号ＳＧＨがオン指令である場合、第１ゲート抵抗体４１を介して上アームスイッチＳＷＨのゲートに充電電流を供給する。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧（すなわち、ソースに対するドレインの電位差）が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、上アームスイッチＳＷＨがオン状態とされる。一方、第１バッファ回路４０は、取得した上アーム駆動信号ＳＧＨがオフ指令である場合、上アームスイッチＳＷＨのゲートから第１ゲート抵抗体４１を介して放電電流を放出させる。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、上アームスイッチＳＷＨがオフ状態とされる。

上アーム駆動回路ＤｒＨは、第１調整部４２、第１コンデンサ４３、第１サージ電圧検出部４４及び第１オフ偏差算出部４５を備えている。第１コンデンサ４３は、上アームスイッチＳＷＨに並列接続されている。第１サージ電圧検出部４４は、第１コンデンサ４３の端子間電圧に基づいて、上アームスイッチＳＷＨのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧（例えば、サージ電圧のピーク値）を上アームサージ電圧ＶｓＨとして検出する。なお、第１サージ電圧検出部４４は、上記サージ電圧（例えば、上記サージ電圧のピーク値）から平滑コンデンサ２２の端子間電圧を差し引いた値を上アームサージ電圧ＶｓＨとして検出してもよい。ここで、平滑コンデンサ２２の端子間電圧は、例えば、上アームスイッチＳＷＨがオフ状態とされている場合の第１コンデンサ４３の端子間電圧、又は電源電圧検出部２４により検出された電源電圧ＶＨｒが用いられればよい。

第１オフ偏差算出部４５は、検出された上アームサージ電圧ＶｓＨをオフサージ指令値Ｖｓｏｆｆ＊から差し引くことにより、上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆを算出する。第１調整部４２は、算出された上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆに基づいて、上アームスイッチＳＷＨをオフ状態に切り替える場合における第１ゲート抵抗体４１の抵抗値を調整する。

第１調整部４２は、例えば、上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆが０よりも小さい場合において、上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆの絶対値が大きいときの抵抗値を上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆの絶対値が小さいときの抵抗値よりも大きく設定する。これにより、上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆの絶対値が大きいときにゲートから放出される放電電流が、上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆの絶対値が小さいときにゲートから放出される放電電流よりも小さくなる。すなわち、上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆの絶対値が大きいときのスイッチング速度が、上アームオフ電圧偏差ΔＳＨｏｆｆの絶対値が小さいときのスイッチング速度よりも低くなる。

上アーム駆動回路ＤｒＨは、第１電流検出部４６及び第１ゲート電圧検出部４７を備えている。第１電流検出部４６は、上アームスイッチＳＷＨ及び上アームダイオードＤＨに流れる電流を検出する。第１電流検出部４６の検出値は、第１調整部４２に入力される。第１ゲート電圧検出部４７は、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧を上アームゲート電圧ＶｇｓＨとして検出する。第１ゲート電圧検出部４７の検出値は、第１調整部４２に入力される。

続いて、下アーム駆動回路ＤｒＬについて説明する。本実施形態において、下アーム駆動回路ＤｒＬの構成は、上アーム駆動回路ＤｒＨの構成と基本的には同じである。このため、下アーム駆動回路ＤｒＬの説明を適宜省略する。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、第２バッファ回路６０及び第２ゲート抵抗体６１を備えている。第２ゲート抵抗体６１は、抵抗値が可変とされている。第２バッファ回路６０は、制御部３０から下アーム駆動信号ＳＧＬを取得し、取得した下アーム駆動信号ＳＧＬがオン指令である場合、第２ゲート抵抗体６１を介して下アームスイッチＳＷＬのゲートに充電電流を供給する。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、下アームスイッチＳＷＬがオン状態とされる。一方、第２バッファ回路６０は、取得した下アーム駆動信号ＳＧＬがオフ指令である場合、下アームスイッチＳＷＬのゲートから第２ゲート抵抗体６１を介して放電電流を放出させる。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、下アームスイッチＳＷＬがオフ状態とされる。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、第２調整部６２、第２コンデンサ６３、第２サージ電圧検出部６４及び第２オフ偏差算出部６５を備えている。第２コンデンサ６３は、下アームスイッチＳＷＬに並列接続されている。第２サージ電圧検出部６４は、第２コンデンサ６３の端子間電圧に基づいて、下アームスイッチＳＷＬのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧（例えば、サージ電圧のピーク値）を下アームサージ電圧ＶｓＬとして検出する。なお、第２サージ電圧検出部６４は、上記サージ電圧（例えば、上記サージ電圧のピーク値）から平滑コンデンサ２２の端子間電圧を差し引いた値を下アームサージ電圧ＶｓＬとして検出してもよい。

第２オフ偏差算出部６５は、検出された下アームサージ電圧ＶｓＬをオフサージ指令値Ｖｓｏｆｆ＊から差し引くことにより、下アームオフ電圧偏差ΔＳＬｏｆｆを算出する。第２調整部６２は、算出された下アームオフ電圧偏差ΔＳＬｏｆｆに基づいて、下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に切り替える場合における第１ゲート抵抗体４１の抵抗値を調整する。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、第２電流検出部６６及び第２ゲート電圧検出部６７を備えている。第２電流検出部６６は、下アームスイッチＳＷＬ及び下アームダイオードＤＬに流れる電流を検出する。第２電流検出部６６の検出値は、第２調整部６２に入力される。第２ゲート電圧検出部６７は、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧を下アームゲート電圧ＶｇｓＬとして検出する。第２ゲート電圧検出部６７の検出値は、第２調整部６２に入力される。

続いて、第１調整部４２及び第２調整部６２により実行されるマスク処理について説明する。本実施形態において、第１調整部４２及び第２調整部６２がマスク処理部を含む。以下、第２調整部６２を例にして説明する。

第２調整部６２は、下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に切り替える場合において、下アームオフ検出期間に検出された下アームサージ電圧ＶｓＬを、第２ゲート抵抗体６１の抵抗値の調整のために用いる。本実施形態において、下アームオフ検出期間（図３の時刻ｔ５〜ｔ６参照）は、下アーム駆動信号ＳＧＬがオフ指令とされている期間のうち、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが、閾値電圧Ｖｔｈよりも高くてかつ下アームスイッチＳＷＬのミラー電圧Ｖｍｉｌ以下となる期間である。下アームオフ検出期間は、下アームスイッチＳＷＬのオフ状態への切り替えに伴ってサージ電圧が発生する期間を含む。図３（ａ）は、下アーム駆動回路ＤｒＬに入力される下アーム駆動信号ＳＧＬの推移を示し、図３（ｂ）は、第２ゲート電圧検出部６７により検出される下アームゲート電圧ＶｇｓＬの推移を示し、図３（ｃ）は下アームスイッチＳＷＬに流れるドレイン電流ＩｄｓＬの推移を示し、図３（ｄ）は下アームスイッチＳＷＬのドレイン及びソース間電圧ＶｄｓＬの推移を示す。

図３の時刻ｔ１において、下アーム駆動信号ＳＧＬがオン指令に切り替えられる。このため、第２調整部６２の処理により、下アームスイッチＳＷＬのゲートに充電電流が供給される。その結果、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが上昇し始める。

その後、時刻ｔ２において、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが閾値電圧Ｖｔｈに到達する。このため、ドレイン電流ＩｄｓＬが流れ始める。その後、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが上昇し続け、下アームゲート電圧ＶｇｓＬがミラー電圧Ｖｍｉｌとなる。その後、時刻ｔ３において、下アームゲート電圧ＶｇｓＬがミラー電圧Ｖｍｉｌから上昇し始め、下アームゲート電圧ＶｇｓＬはその上限値に到達するまで上昇し続ける。

その後、時刻ｔ４において、下アーム駆動信号ＳＧＬがオフ指令に切り替えられる。このため、第２調整部６２の処理により、下アームスイッチＳＷＬのゲートから放電電流が放出される。その結果、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが低下し始める。その後、時刻ｔ５において、下アームゲート電圧ＶｇｓＬがミラー電圧Ｖｍｉｌまで低下する。その後、時刻ｔ６において、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが閾値電圧Ｖｔｈまで低下する。その後、時刻ｔ７において、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが０となる。

ここで、第２調整部６２は、下アームオフ検出期間以外の期間を下アームオフマスク期間とする。第２調整部６２は、下アームオフマスク期間において第２サージ電圧検出部６４により検出された電圧を、第２ゲート抵抗体６１の抵抗値の調整のために用いないマスク処理を行う。下アームオフマスク期間は、第２ゲート抵抗体６１の抵抗値の調整処理において、第２サージ電圧検出部６４により検出されたサージ電圧が無効にされる期間である。下アームオフマスク期間は、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが閾値電圧Ｖｔｈ以下になる期間（図３のＴＢ）と、下アームゲート電圧ＶｇｓＬがミラー電圧Ｖｍｉｌよりも高くなる期間（図３のＴＡ）と、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくてかつミラー電圧Ｖｍｉｌ以下になる期間のうち下アーム駆動信号ＳＧＬがオン指令とされる期間（図３のＴＣ）とを合わせた期間である。

ＴＢの期間は、ドレイン電流が既に０になっている期間であるため、サージ電圧が発生しないと想定される期間である。ＴＢの期間が下アームオフマスク期間に設定されることにより、上アームスイッチＳＷＨのオン状態への切り替えに起因した下アームサージ電圧ＶｓＬの誤検出の発生を抑制できる。

ＴＡの期間は、スイッチング状態の切り替えが発生せず、ドレイン電流が低下し始める前の期間であるため、サージ電圧が発生しないと想定される期間である。ＴＣの期間は、下アームスイッチＳＷＬがオン状態に切り替えられる期間であるため、下アームスイッチＳＷＬのオフ状態への切り替えに伴うサージ電圧が発生しないと想定される期間である。

第２調整部６２のマスク処理によれば、オフ検出期間に検出された下アームサージ電圧ＶｓＬがスイッチング速度の調整に用いられ、下アームオフマスク期間に検出された下アームサージ電圧ＶｓＬが無効化される。このため、下アームスイッチＳＷＬのスイッチング速度の調整に用いられる下アームサージ電圧ＶｓＬの誤検出の発生を抑制することができる。これにより、下アームスイッチＳＷＬがオフ状態に切り替えられる場合におけるスイッチング速度が適正な速度から大きくずれることを抑制できる等、下アーム駆動回路ＤｒＬの誤動作の発生を抑制することができる。その結果、下アームスイッチＳＷＬの信頼性が低下することを回避できる。

なお、第１調整部４２のマスク処理は、第２調整部６２のマスク処理と同様である。第１調整部４２は、上アームスイッチＳＷＨをオフ状態に切り替える場合において、上アームオフ検出期間に検出された上アームサージ電圧ＶｓＨを、第１ゲート抵抗体４１の抵抗値の調整のために用いる。本実施形態において、上アームオフ検出期間は、上アーム駆動信号ＳＧＨがオフ指令とされている期間のうち、上アームゲート電圧ＶｇｓＨが、閾値電圧Ｖｔｈよりも高くてかつミラー電圧Ｖｍｉｌ以下となる期間である。上アームオフ検出期間は、上アームスイッチＳＷＨのオフ状態への切り替えに伴ってサージ電圧が発生する期間を含む。

第１調整部４２は、上アームオフ検出期間以外の期間を上アームオフマスク期間とする。第１調整部４２は、上アームオフマスク期間において第１サージ電圧検出部４４により検出された電圧を、第１ゲート抵抗体４１の抵抗値の調整のために用いないマスク処理を行う。上アームオフマスク期間は、上アームゲート電圧ＶｇｓＨが閾値電圧Ｖｔｈ以下になる期間と、上アームゲート電圧ＶｇｓＨがミラー電圧Ｖｍｉｌよりも高くなる期間と、上アームゲート電圧ＶｇｓＨが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくてかつミラー電圧Ｖｍｉｌ以下になる期間のうち上アーム駆動信号ＳＧＨがオン指令とされる期間とを合わせた期間である。

第１調整部４２のマスク処理によれば、上アームスイッチＳＷＨのスイッチング速度の調整に用いられる上アームサージ電圧ＶｓＨの誤検出の発生を抑制することができる。これにより、上アームスイッチＳＷＨがオフ状態に切り替えられる場合におけるスイッチング速度が適正な速度から大きくずれることを抑制できる等、上アーム駆動回路ＤｒＨの誤動作の発生を抑制することができる。その結果、上アームスイッチＳＷＨの信頼性が低下することを回避できる。

＜第１実施形態の変形例＞
図３に示した期間ＴＡ，ＴＢ，ＴＣのうち、いずれか１つの期間、又はいずれか２つの期間が下アームオフマスク期間に設定されてもよい。例えば、第１実施形態で説明した下アームオフマスク期間から期間ＴＣを差し引いた期間が、下アームオフマスク期間に設定されてもよい。なお、上アームオフマスク期間についても同様である。

＜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２調整部６２は、図４（ａ）に示すように、下アームダイオードＤＬに還流電流が流れていると判定している期間を下アームオフマスク期間に設定する。つまり、第２調整部６２は、図５に示すように、還流電流が流れていると判定している期間に渡って、第２ゲート抵抗体６１の抵抗値の調整のために下アームサージ電圧ＶｓＬが用いられることを禁止する。還流電流が流れている場合、下アームスイッチＳＷＬがオフ状態に切り替えられたとしても、そのオフ状態への切り替えに伴うサージ電圧は発生しない。このため、本実施形態によれば、下アームサージ電圧ＶｓＬの誤検出をより的確に回避することができる。なお、第２調整部６２は、還流電流が流れているか否かを、第２電流検出部６６又は相電流検出部２３の検出値に基づいて判定すればよい。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、先の図３（ａ）〜図３（ｄ）に対応している。

一方、第２調整部６２は、図４（ｂ）に示すように、下アームダイオードＤＬに還流電流が流れていないと判定している期間において、第１実施形態で説明したマスク処理を行う。

なお、第１調整部４２は、上アームダイオードＤＨに還流電流が流れていると判定している期間を上アームオフマスク期間に設定する。つまり、第１調整部４２は、還流電流が流れていると判定している期間に渡って、第１ゲート抵抗体４１の抵抗値の調整のために上アームサージ電圧ＶｓＨが用いられることを禁止する。なお、第１調整部４２は、還流電流が流れているか否かを、第１電流検出部４６又は相電流検出部２３の検出値に基づいて判定すればよい。

一方、第１調整部４２は、上アームダイオードＤＨに還流電流が流れていないと判定している期間において、第１実施形態で説明したマスク処理を行う。

＜第２実施形態の変形例＞
第２調整部６２は、下アームダイオードＤＬに還流電流が流れていると判定している期間全てを下アームオフマスク期間に設定せず、図６に示すように、下アームダイオードＤＬに還流電流が流れていると判定している期間の一部を下アームオフマスク期間に設定してもよい。図６に、時刻ｔ５〜ｔ６の期間の一部が下アームオフマスク期間に設定されない例を示す。この場合であっても、還流電流が流れていないと判定された場合よりも、還流電流が流れていると判定された場合の方が、下アームオフマスク期間が長く設定される。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、先の図５（ａ）〜図５（ｄ）に対応している。なお、第１調整部４２についても同様である。

＜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、図７に示すように、下アーム駆動回路ＤｒＬが第２ゲート電圧検出部６７を備えておらず、上アーム駆動回路ＤｒＨが第１ゲート電圧検出部４７を備えていない。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。

第２調整部６２は、図８に示すように、下アーム駆動信号ＳＧＬがオン指令とされている期間を下アームオフマスク期間に設定する。図８（ａ）〜図８（ｄ）は、先の図３（ａ）〜図３（ｄ）に対応している。

第１調整部４２は、上アーム駆動信号ＳＧＨがオン指令とされている期間を上アームオフマスク期間に設定する。

以上説明した本実施形態によれば、ゲート電圧をモニタすることなく、マスク処理を行うことができる。このため、駆動回路の構成を簡素にすることができる。

＜第４実施形態＞
以下、第４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、上アームスイッチＳＷＨがオン状態に切り替えられる場合における第１ゲート抵抗体４１の抵抗値と、下アームスイッチＳＷＬがオン状態に切り替えられる場合における第２ゲート抵抗体６１の抵抗値とが調整される。

図９に、本実施形態に係る駆動回路を示す。図９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。

本実施形態において、上アーム駆動回路ＤｒＨと下アーム駆動回路ＤｒＬとは、検出したゲート電圧、検出したサージ電圧及び駆動信号等を含む各種情報のやり取りが可能とされている。上アーム駆動回路ＤｒＨは、第１オン偏差算出部４８を備えている。第１オン偏差算出部４８は、第２サージ電圧検出部６４により検出された下アームサージ電圧ＶｓＬを下アーム駆動回路ＤｒＬから取得し、取得した下アームサージ電圧ＶｓＬをオンサージ指令値Ｖｓｏｎ＊から差し引くことにより、上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎを算出する。この算出に用いられる下アームサージ電圧ＶｓＬは、図１０（ａ）に示すように上アームスイッチＳＷＨ及び下アームスイッチＳＷＬの双方がオフ状態とされているデッドタイムにおいて、図１０（ｂ）に示すように上アームスイッチＳＷＨのオン状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧である。上アームスイッチＳＷＨのオン状態への切り替えに伴ってサージ電圧が発生するのは、下アームダイオードＤＬに逆電圧が印加され、下アームダイオードＤＬにリカバリ電流が流れるためである。

第１調整部４２は、上アーム調整部に相当し、算出された上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎに基づいて、上アームスイッチＳＷＨを次回オン状態に切り替える場合における第１ゲート抵抗体４１の抵抗値を調整する。本実施形態において、上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎに基づくこの調整処理が上アーム処理部に相当する。

第１調整部４２は、例えば、上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎが０よりも小さい場合において、上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎの絶対値が大きいときの抵抗値を上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎの絶対値が小さいときの抵抗値よりも大きく設定する。これにより、上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎの絶対値が大きいときにゲートに供給される充電電流が、上アームオン電圧偏差ΔＳＨｏｎの絶対値が小さいときにゲートに供給される充電電流よりも小さくなる。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、第２オン偏差算出部６８を備えている。第２オン偏差算出部６８は、第１サージ電圧検出部４４により検出された上アームサージ電圧ＶｓＨを上アーム駆動回路ＤｒＨから取得し、取得した上アームサージ電圧ＶｓＨをオンサージ指令値Ｖｓｏｎ＊から差し引くことにより、下アームオン電圧偏差ΔＳＬｏｎを算出する。この算出に用いられる上アームサージ電圧ＶｓＨは、図１１（ａ）に示すように上アームスイッチＳＷＨ及び下アームスイッチＳＷＬの双方がオフ状態とされているデッドタイムにおいて、図１１（ｂ）に示すように下アームスイッチＳＷＬのオン状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧である。下アームスイッチＳＷＬのオン状態への切り替えに伴ってサージ電圧が発生するのは、上アームダイオードＤＨに逆電圧が印加され、上アームダイオードＤＨにリカバリ電流が流れるためである。

第２調整部６２は、下アーム調整部に相当し、算出された下アームオン電圧偏差ΔＳＬｏｎに基づいて、下アームスイッチＳＷＬを次回オン状態に切り替える場合における第２ゲート抵抗体６１の抵抗値を調整する。本実施形態において、下アームオン電圧偏差ΔＳＬｏｎに基づくこの調整処理が下アーム処理部に相当する。

図１２を用いて、本実施形態のマスク処理について説明する。図１２（ａ）は上アーム駆動信号ＳＧＨの推移を示し、図１２（ｂ）は上アームゲート電圧ＶｇｓＨの推移を示し、図１２（ｃ）は下アーム駆動信号ＳＧＬの推移を示し、図１２（ｄ）は下アームゲート電圧ＶｇｓＬの推移を示す。なお、図１２には、上，下アームオフマスク期間も合わせて示す。

時刻ｔ１において、上アーム駆動信号ＳＧＨがオン指令に切り替えられる。これにより、上アームゲート電圧ＶｇｓＨが０から上昇し始める。その後、時刻ｔ２において、上アーム駆動信号ＳＧＨがオフ指令に切り替えられる。これにより、上アームゲート電圧ＶｇｓＨが低下し始める。本実施形態では、下アーム駆動回路ＤｒＬの第２調整部６２は、上アームゲート電圧ＶｇｓＨが０よりも高い時刻ｔ１〜ｔ３の期間を上アームオンマスク期間に設定する。第２調整部６２は、上アームオンマスク期間において第１サージ電圧検出部４４により検出された電圧を、下アームスイッチＳＷＬを次回オン状態に切り替えられる場合における第２ゲート抵抗体６１の抵抗値の調整のために用いない。第２調整部６２は、上アームオンマスク期間以外の期間において第１サージ電圧検出部４４により検出された電圧を、下アームスイッチＳＷＬを次回オン状態に切り替えられる場合における第２ゲート抵抗体６１の抵抗値の調整のために用いる。これにより、下アームスイッチＳＷＬをオン状態に切り替える場合においてスイッチング速度の調整に用いられる上アームサージ電圧ＶｓＨの誤検出の発生を抑制できる。その結果、下アーム駆動回路ＤｒＬの誤動作の発生を抑制できる。なお、図１２の時刻ｔ７〜ｔ８の期間も上アームオンマスク期間である。

時刻ｔ４において、下アーム駆動信号ＳＧＬがオン指令に切り替えられる。これにより、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが０から上昇し始める。その後、時刻ｔ５において、下アーム駆動信号ＳＧＬがオフ指令に切り替えられる。これにより、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが低下し始める。本実施形態では、上アーム駆動回路ＤｒＨの第１調整部４２は、下アームゲート電圧ＶｇｓＬが０よりも高い時刻ｔ４〜ｔ６の期間を下アームオンマスク期間に設定する。第１調整部４２は、下アームオンマスク期間において第２サージ電圧検出部６４により検出された電圧を、上アームスイッチＳＷＨを次回オン状態に切り替えられる場合における第１ゲート抵抗体４１の抵抗値の調整のために用いない。これにより、上アームスイッチＳＷＨをオン状態に切り替える場合においてスイッチング速度の調整に用いられる下アームサージ電圧ＶｓＬの誤検出の発生を抑制できる。その結果、上アーム駆動回路ＤｒＨの誤動作の発生を抑制できる。なお、図１２の時刻ｔ９〜ｔ１０の期間も下アームオンマスク期間である。

＜第４実施形態の変形例＞
・第４実施形態において、第２実施形態の構成が適用されてもよい。この場合、第２調整部６２は、上アームダイオードＤＨに還流電流が流れていると判定している期間を上アームオンマスク期間に設定してもよい。また、第１調整部４２は、下アームダイオードＤＬに還流電流が流れていると判定している期間を下アームオンマスク期間に設定してもよい。

・上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフ状態に切り替えられる場合にスイッチング速度を調整する構成が、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬに備えられていなくてもよい。

・第２調整部６２は、上アーム駆動信号ＳＧＨがオン指令とされている期間を上アームオンマスク期間に設定してもよい。図１３において、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と、時刻ｔ５〜ｔ６の期間とが上アームオンマスク期間である。図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、先の図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に対応している。

また、第１調整部４２は、下アーム駆動信号ＳＧＬがオン指令とされている期間を下アームオンマスク期間に設定してもよい。図１３において、時刻ｔ３〜ｔ４の期間と、時刻ｔ７〜ｔ８の期間とが下アームオンマスク期間である。

＜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。

・上アーム駆動回路ＤｒＨは、第１コンデンサ４３に代えて、例えば、上アームスイッチＳＷＨに並列接続された一対のコンデンサの直列接続体、又は上アームスイッチＳＷＨに並列接続された一対の抵抗体の直列接続体を備えていてもよい。この場合、第１サージ電圧検出部４４は、一対のコンデンサの直列接続体、又は一対の抵抗体の直列接続体の分圧値に基づいてサージ電圧を検出すればよい。なお、下アーム駆動回路ＤｒＬについても同様である。

・スイッチング速度の調整方法としては、ゲート抵抗値を調整する方法に限らない。例えば、ゲートに電圧を供給する電源の電圧を調整することにより、スイッチング速度を調整してもよい。また、例えば、ゲートを定電流で充電したり、ゲートから定電流で放電させたりする定電流制御が実施される構成の場合、定電流の値を調整することにより、スイッチング速度を調整してもよい。

・上記各実施形態では、上アーム駆動回路ＤｒＨ及び下アーム駆動回路ＤｒＬそれぞれが個別に設けられたがこれに限らず、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬが一体化されていてもよい。

・インバータが備えるスイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。この場合、ＩＧＢＴにフリーホイールダイオードが逆並列に接続されていればよい。また、この場合、コレクタが第１主端子に相当し、エミッタが第２主端子に相当する。

・インバータとしては、３相のものに限らず、相数分の上，下アームスイッチの直列接続体を備える２相のインバータ、又は４相以上のインバータであってもよい。例えば、２相の場合、互いに直列接続された１組目の上，下アームスイッチの接続点と、互いに直列接続された２組目の上，下アームスイッチの接続点とが、誘導性負荷（例えば巻線）を介して接続されることとなる。

４２…第１調整部、４４…第１サージ電圧検出部、６２…第２調整部、６４…第２サージ電圧検出部、ＳＷＨ，ＳＷＬ…上，下アームスイッチ、ＤｒＨ，ＤｒＬ…上，下アーム駆動回路。

Claims (8)

1. スイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を駆動するスイッチの駆動回路（ＤｒＨ，ＤｒＬ）において、
   前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部（４４，６４）と、
   前記サージ検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記スイッチのスイッチング状態を切り替える場合における前記スイッチのスイッチング速度を調整する調整部（４２，６２）と、
   前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生すると想定される期間以外の期間において前記サージ検出部により検出された電圧が、前記調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにするマスク処理部と、を備えるスイッチの駆動回路。
2. 前記サージ検出部は、前記スイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出し、
   前記調整部は、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのスイッチング速度を調整し、
   前記マスク処理部は、前記スイッチのゲート電圧に基づいて、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合に前記調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにする請求項１に記載のスイッチの駆動回路。
3. 前記マスク処理部は、前記スイッチのゲート電圧がそのミラー電圧よりも高い期間において前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合に前記調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにする請求項２に記載のスイッチの駆動回路。
4. 前記マスク処理部は、前記スイッチのゲート電圧がそのミラー電圧以下になる期間のうち、前記スイッチに対してオン指令がなされている期間において前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合に前記調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにする請求項３に記載のスイッチの駆動回路。
5. 前記マスク処理部は、前記スイッチのゲート電圧がその閾値電圧以下になる期間において前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合に前記調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにする請求項２〜４のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。
6. 前記サージ検出部は、前記スイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出し、
   前記調整部は、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのスイッチング速度を調整し、
   前記マスク処理部は、前記スイッチに対するオン指令がなされている期間において前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合に前記調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにする請求項１に記載のスイッチの駆動回路。
7. 前記スイッチは、互いに直列接続された上アームスイッチ（ＳＷＨ）及び下アームスイッチ（ＳＷＬ）であり、
   前記サージ検出部は、
   前記下アームスイッチの端子間電圧に基づいて、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの双方がオフ状態とされている状況において前記上アームスイッチのオン状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出する下アーム検出部（６４）と、
   前記上アームスイッチの端子間電圧に基づいて、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの双方がオフ状態とされている状況において前記下アームスイッチのオン状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出する上アーム検出部（４４）と、を有し、
   前記調整部は、
   前記下アーム検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記上アームスイッチを次回オン状態に切り替える場合における前記上アームスイッチのスイッチング速度を調整する上アーム調整部（４２）と、
   前記上アーム検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記下アームスイッチを次回オン状態に切り替える場合における前記下アームスイッチのスイッチング速度を調整する下アーム調整部（６２）と、を有し、
   前記マスク処理部は、
   前記下アームスイッチのゲート電圧が０よりも高い期間又は前記下アームスイッチに対するオン指令がなされている期間において前記下アーム検出部により検出された電圧が、前記上アームスイッチをオン状態に切り替える場合に前記上アーム調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにする上アーム処理部と、
   前記上アームスイッチのゲート電圧が０よりも高い期間又は前記上アームスイッチに対するオン指令がなされている期間において前記上アーム検出部により検出された電圧が、前記下アームスイッチをオン状態に切り替える場合に前記下アーム調整部におけるスイッチング速度の調整に用いられないようにする下アーム処理部と、を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。
8. 前記スイッチには、ダイオード（ＤＨ，ＤＬ）が逆並列に接続されており、
   前記マスク処理部は、前記ダイオードに還流電流が流れていると判定した場合、前記還流電流が流れていないと判定した場合よりも、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が前記調整部によるスイッチング速度の調整に用いられないようにする期間を長く設定する請求項２〜７のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。

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