JP2020061856A - スイッチの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、構成部品を低減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５０は、互いに並列接続された第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢを駆動する。駆動回路５０は、第１，第２個別放電経路ＬＤＡ，ＬＤＢと、各個別放電経路ＬＤＡ，ＬＤＢと第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのエミッタとを接続する共通放電経路ＬＤＴと、第１，第２ダイオード７０Ａ，７０Ｂとを備えている。駆動回路５０は、放電スイッチ７１と、第１，第２オフ保持スイッチ７２Ａ，７２Ｂと、駆動制御部９０とを備えている。駆動制御部９０は、第２オフ保持スイッチ７２Ｂをオン状態に切り替えた後、放電スイッチ７１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、特許文献１に見られるように、互いに並列接続された第１，第２スイッチを駆動するスイッチの駆動回路が知られている。駆動回路は、第１スイッチをオフ状態に切り替えるための第１放電スイッチと、第２スイッチをオフ状態に切り替えるための第２放電スイッチとを備えている。

特開２０１６−１４６７１７号公報

スイッチをオフ状態に維持したいにもかかわらず、スイッチが誤ってオン状態に切り替えられしまう現象である誤点孤が発生し得る。誤点孤の発生を抑制するために、駆動回路は、第１スイッチのゲートとその電荷の放電先であるグランド部とを短絡する第１オフ保持スイッチと、第２スイッチのゲートとグランド部とを短絡する第２オフ保持スイッチとを備えている。ただし、この場合、駆動回路には、第１，第２スイッチそれぞれに対応した放電スイッチと、第１，第２スイッチそれぞれに対応したオフ保持スイッチとが備えられることとなる。このため、駆動回路の構成部品が増加してしまう。

本発明は、構成部品を低減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接続された個別放電経路と、前記各個別放電経路と、前記ゲートの電荷の放電先となるグランド部とを接続する共通放電経路と、前記各個別放電経路に設けられ、前記ゲート側から前記共通放電経路側へと向かう第１方向への電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向の第２方向への電流の流通を阻止する阻止部と、前記共通放電経路に設けられた放電スイッチと、前記各スイッチに対応して設けられ、前記個別放電経路のうち前記阻止部よりも前記ゲート側と、前記グランド部とを短絡するオフ保持スイッチと、前記各スイッチのうち２つ以上のスイッチをオン駆動対象として選択する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、オン駆動対象として選択してオン状態とされている前記２つ以上のスイッチのうち、最後にオフ状態に切り替えるスイッチ以外のスイッチに対応する前記オフ保持スイッチをオン状態に切り替えた後、前記放電スイッチをオフ状態に切り替える。

本発明の駆動制御部は、まず、オン駆動対象として選択してオン状態とされている２つ以上のスイッチのうち、最後にオフ状態に切り替えるスイッチ以外のスイッチに対応するオフ保持スイッチをオン状態に切り替える。この際、各スイッチのうちオン駆動対象として選択されていないスイッチのゲートに接続された個別放電経路上の阻止部により、オン駆動対象として選択されていないスイッチのゲートからグランド部へと放電電流が流れることを防止できる。このため、オン駆動対象として選択されたスイッチのうち、オン状態に切り替えられたオフ保持スイッチに対応するスイッチのみオフ状態に切り替えることができる。

その後、駆動制御部は、放電スイッチをオン状態に切り替える。これにより、オン駆動対象として選択されたスイッチのうち、オフ状態に切り替えられていない残りのスイッチをオフ状態に切り替えることができる。

このように本発明によれば、オン駆動対象として選択された２つ以上のスイッチを、放電スイッチに加え、オフ保持スイッチを用いてオフ状態に切り替えることができる。このため、互いに並列接続された複数のスイッチそれぞれに対応して放電スイッチを設ける必要がない。これにより、駆動回路の部品数を低減することができる。

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。 スイッチの駆動回路を示す図。 小電流領域における駆動回路の動作態様を示すタイムチャート。 大電流領域における駆動回路の動作態様を示すタイムチャート。 第１実施形態の変形例に係るスイッチの駆動回路を示す図。 第２実施形態に係るスイッチの駆動回路を示す図。 電源電圧、スイッチ温度及び判定電圧の関係を示す図。 第３実施形態に係る大電流領域における駆動回路の動作態様を示すタイムチャート。 第４実施形態に係るスイッチの駆動回路を示す図。 第４実施形態の変形例に係るスイッチの駆動回路を示す図。

＜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、直流電源としての蓄電池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を介して蓄電池１０に接続されている。なお、蓄電池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。

制御システムは、平滑コンデンサ１１の端子電圧を電源電圧ＶＤＣとして検出する電圧検出部２１を備えている。電圧検出部２１により検出された電源電圧ＶＤＣは、制御装置４０に入力される。

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５０に対して出力する。

図２に示すように、インバータ２０の備える駆動回路５０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をオン状態又はオフ状態とする。駆動回路５０は、第１充電スイッチ６１Ａ及び第１ダイオード７０Ａを備えている。本実施形態において、第１充電スイッチ６１ＡはＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。第１充電スイッチ６１Ａのソースには、電源６０が接続されている。第１充電スイッチ６１Ａのドレインには、第１スイッチＳＷＡのゲートが接続されている。第１スイッチＳＷＡのゲートには、第１ダイオード７０Ａのアノードが接続されている。

駆動回路５０は、第２充電スイッチ６１Ｂ及び第２ダイオード７０Ｂを備えている。本実施形態において、第２充電スイッチ６１ＢはＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。第２充電スイッチ６１Ｂのソースには、電源６０が接続されている。第２充電スイッチ６１Ｂのドレインには、第２スイッチＳＷＢのゲートが接続されている。第２スイッチＳＷＢのゲートには、第２ダイオード７０Ｂのアノードが接続されている。第２ダイオード７０Ｂ及び第１ダイオード７０Ａそれぞれのカソードには、接続点Ｋが接続されている。

駆動回路５０は、放電スイッチ７１を備えている。本実施形態において、放電スイッチ７１はＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。放電スイッチ７１のドレインには、接続点Ｋが接続され、放電スイッチ７１のソースには、グランド部としての第１，第２スイッチＳＷＡ，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スイッチＳＷＡのゲートから第１ダイオード７０Ａを介して接続点Ｋに至るまでの電気経路が第１スイッチＳＷＡに対応する第１個別放電経路ＬＤＡに相当する。また、第２スイッチＳＷＢのゲートから第２ダイオード７０Ｂを介して接続点Ｋに至るまでの電気経路が第２スイッチＳＷＢに対応する第２個別放電経路ＬＤＢに相当する。また、接続点Ｋから放電スイッチ７１を介してエミッタに至るまでの電気経路が共通放電経路ＬＤＴに相当する。また、本実施形態において、第１，第２ダイオード７０Ａ，７０Ｂが阻止部に相当する。

駆動回路５０は、第１オフ保持スイッチ７２Ａ及び第２オフ保持スイッチ７２Ｂを備えている。本実施形態において、第１，第２オフ保持スイッチ７２Ａ，７２ＢはＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。第１オフ保持スイッチ７２Ａのドレインには、第１個別放電経路ＬＤＡのうち、第１ダイオード７０Ａのアノードよりもゲート側が接続され、第１オフ保持スイッチ７２Ａのソースには、第１スイッチＳＷＡのエミッタが接続されている。第２オフ保持スイッチ７２Ｂのドレインには、第２個別放電経路ＬＤＢのうち、第２ダイオード７０Ｂのアノードよりもゲート側が接続され、第２オフ保持スイッチ７２Ｂのソースには、第２スイッチＳＷＢのエミッタが接続されている。

第１スイッチＳＷＡは、自身に流れるコレクタ電流と相関を有する微小電流が流れる第１センス端子ＳｔＡを有している。第１センス端子ＳｔＡには、第１センス抵抗体８０Ａの第１端が接続され、第１センス抵抗体８０Ａの第２端には、第１スイッチＳＷＡのエミッタが接続されている。第１センス端子ＳｔＡに流れる微少電流によって第１センス抵抗体８０Ａに電圧降下量が生じる。このため、第１センス抵抗体８０Ａのうち第１センス端子ＳｔＡ側の電位である第１センス電圧ＶｓＡは、コレクタ電流と相関を有する電気的な状態量となる。本実施形態では、第１スイッチＳＷＡのエミッタ電位を０とし、このエミッタ電位よりも高い第１センス電圧ＶｓＡの符号を正と定義する。第１センス電圧ＶｓＡは、駆動回路５０の備える駆動制御部９０に入力される。

第２スイッチＳＷＢは、自身に流れるコレクタ電流と相関を有する微小電流が流れる第２センス端子ＳｔＢを有している。第２センス端子ＳｔＢには、第２センス抵抗体８０Ｂの第１端が接続され、第２センス抵抗体８０Ｂの第２端には、第２スイッチＳＷＢのエミッタが接続されている。この構成により、第２センス抵抗体８０Ｂのうち第２センス端子ＳｔＢ側の電位である第２センス電圧ＶｓＢは、コレクタ電流と相関を有する電気的な状態量となる。本実施形態では、第２スイッチＳＷＢのエミッタ電位を０とし、このエミッタ電位よりも高い第２センス電圧ＶｓＢの符号を正と定義する。第２センス電圧ＶｓＢは、駆動制御部９０に入力される。駆動制御部９０は、第１スイッチＳＷＡ及び第２スイッチＳＷＢそれぞれのゲート電圧を検出する機能を有している。

駆動制御部９０は、制御装置４０により生成された駆動信号Ｓｇを取得する。駆動制御部９０は、取得した駆動信号Ｓｇ、第１センス電圧ＶｓＡ及び第２センス電圧ＶｓＢに基づいて、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢを駆動する。駆動制御部９０は、第１センス電圧ＶｓＡ及び第２センス電圧ＶｓＢの加算値である合計センス電圧Ｖｓｅが判定電圧Ｖα（判定値に相当）以下であると判定した場合、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢに流れるコレクタ電流の合計値が小電流領域（第２電流領域に相当）に含まれると判定し、駆動信号Ｓｇに従って第１スイッチＳＷＡをオン状態又はオフ状態に切り替え、第２スイッチＳＷＢをオフ状態に維持する。

一方、駆動制御部９０は、合計センス電圧Ｖｓｅが判定電圧Ｖαを超えていると判定した場合、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢに流れるコレクタ電流の合計値が大電流領域（第１電流領域に相当）に含まれると判定し、駆動信号Ｓｇに従って第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの双方を同期させてオン状態又はオフ状態に切り替える。

なお、上記合計値がどの電流領域に含まれているかを判定するために用いる合計センス電圧Ｖｓｅは、例えば、駆動信号Ｓｇが前回オン指令とされている期間に検出された合計センス電圧Ｖｓｅとすればよい。この場合、駆動信号Ｓｇが前回オン指令とされている期間に検出された合計センス電圧Ｖｓｅに基づいて、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのうち、駆動信号Ｓｇが次回オン指令とされる期間でオン駆動対象とされるスイッチが選択されることとなる。

図３を用いて、合計センス電圧Ｖｓｅが判定電圧Ｖα以下であると判定される小電流領域における駆動回路５０の動作について説明する。図３（ａ）は、駆動制御部９０に入力される駆動信号Ｓｇの推移を示し、図３（ｂ），（ｃ）は、第１，第２充電スイッチ６１Ａ，６１Ｂの駆動状態の推移を示し、図３（ｄ）は、放電スイッチ７１の駆動状態の推移を示す。図３（ｅ），（ｆ）は、第１，第２オフ保持スイッチ７２Ａ，７２Ｂの駆動状態の推移を示す。本実施形態では、図３（ａ）に示す駆動信号Ｓｇがオン指令に切り替えられてから、駆動信号Ｓｇが次回オン指令に切り替えられるまでの期間が１スイッチング周期とされている。

小電流領域において、駆動制御部９０は、第２充電スイッチ６１Ｂをオフ状態に維持し、第２オフ保持スイッチ７２Ｂをオン状態に維持する。これにより、第２スイッチＳＷＢのゲート電圧は閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、第２スイッチＳＷＢがオフ状態に維持される。

駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオン指令であると判定した場合、第１充電スイッチ６１Ａをオン状態にし、放電スイッチ７１及び第１オフ保持スイッチ７２Ａをオフ状態にする。これにより、第１スイッチＳＷＡのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、第１スイッチＳＷＡがオン状態とされる。

一方、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオフ指令であると判定した場合、第１充電スイッチ６１Ａをオフ状態にし、放電スイッチ７１をオン状態にする。これにより、第１スイッチＳＷＡのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、第１スイッチＳＷＡがオフ状態とされる。また、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオフ指令であると判定して、かつ、第１スイッチＳＷＡのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下になったと判定した場合、第１オフ保持スイッチ７２Ａをオン状態に切り替える。なお、第１オフ保持スイッチ７２Ａのオン状態への切り替え条件には、ゲート電圧に関する条件が含まれる。このため、実際には、放電スイッチ７１がオン状態に切り替えられた後、第１オフ保持スイッチ７２Ａがオン状態に切り替えられる。ただし、図３では、便宜上、放電スイッチ７１のオン状態への切り替えタイミングと、第１オフ保持スイッチ７２Ａのオン状態への切り替えタイミングとを同じタイミングとして示している。

小電流領域においては、第１，第２充電スイッチ６１Ａ，６１Ｂのうち第１充電スイッチ６１Ａのみがオン状態にされることにより、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのうち第１スイッチＳＷＡのみのゲートに電源６０から充電電流が供給される。この際、第２個別放電経路ＬＤＢに第２ダイオード７０Ｂが設けられていることにより、第２スイッチＳＷＢのゲートに電源６０から充電電流が供給されることを防止できる。このため、第１スイッチＳＷＡのみオン状態に切り替えることができる。

図４を用いて、合計センス電圧Ｖｓｅが判定電圧Ｖαを超えたと判定される大電流領域における駆動回路５０の動作について説明する。図４（ａ）〜図４（ｆ）は、先の図３（ａ）〜図３（ｆ）に対応している。

時刻ｔ１において、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオン指令に切り替えられたと判定し、第１，第２充電スイッチ６１Ａ，６１Ｂをオン状態に切り替え、放電スイッチ７１及び第１，第２オフ保持スイッチ７２Ａ，７２Ｂをオフ状態に切り替える。これにより、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢがオン状態とされる。

その後、駆動信号Ｓｇがオフ指令に切り替えられる時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ２において、駆動制御部９０は、第２充電スイッチ６１Ｂをオフ状態に切り替え、第２オフ保持スイッチ７２Ｂをオン状態に切り替える。この場合、第１個別放電経路ＬＤＡ上の第１ダイオード７０Ａにより、第１スイッチＳＷＡのゲートから放電電流が流れることを防止できる。このため、第１スイッチＳＷＡをオン状態に維持しつつ、第２スイッチＳＷＢをオフ状態に切り替えることができる。

なお、第２スイッチＳＷＢをオフ状態に切り替える場合に第１スイッチＳＷＡが未だオン状態とされているため、第２スイッチＳＷＢをオフ状態に切り替える場合にサージ電圧は発生しない。

その後、時刻ｔ３において、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオン指令に切り替えられたと判定し、第１充電スイッチ６１Ａをオフ状態に切り替え、放電スイッチ７１をオン状態に切り替える。これにより、第１スイッチＳＷＡのゲートから放電電流が流れ、第１スイッチＳＷＡがオフ状態に切り替えられる。また、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオフ指令であると判定して、かつ、第１スイッチＳＷＡのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下になったと判定した場合、第１オフ保持スイッチ７２Ａをオン状態に切り替える。なお、図４では、便宜上、放電スイッチ７１のオン状態への切り替えタイミングと、第１オフ保持スイッチ７２Ａのオン状態への切り替えタイミングとを同じタイミングとして示している。

このように本実施形態によれば、大電流領域において、放電スイッチ７１に加え、第２オフ保持スイッチ７２Ｂを用いて第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢをオフ状態に切り替えることができる。このため、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢそれぞれに対応して放電スイッチを個別に設ける必要がない。これにより、駆動回路５０の部品数を低減することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
図５に示すように、駆動回路５０は、第１ダイオード７０Ａに代えて、阻止部に相当する第１放電阻止スイッチ７３Ａを備え、第２ダイオード７０Ｂに代えて、阻止部に相当する第２放電阻止スイッチ７３Ｂを備えている。駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオン指令であると判定している場合、第１，第２放電阻止スイッチ７３Ａ，７３Ｂをオフ状態とし、駆動信号Ｓｇがオフ指令であると判定している場合、第１，第２放電阻止スイッチ７３Ａ，７３Ｂをオン状態とする。図５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、図６に示すように、制御システムは、温度検出部９１を備えている。温度検出部９１は、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの温度に応じた温度信号を出力する。温度検出部９１は、例えば、感温ダイオードで構成されている。温度信号は、駆動制御部９０に入力される。駆動制御部９０は、温度信号に基づいて、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの温度であるスイッチ温度ＴＤを算出する。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。

駆動制御部９０には、制御装置４０から電源電圧ＶＤＣが入力される。本実施形態において、電源電圧ＶＤＣ及びスイッチ温度ＴＤが設定パラメータに相当する。図７に示すように、駆動制御部９０は、電源電圧ＶＤＣが低い場合、電源電圧ＶＤＣが高い場合よりも判定電圧Ｖαを大きく設定する。平滑コンデンサ１１の端子電圧が低いほど、スイッチング損失が小さくなり、スイッチの温度上昇が抑制される。このため、平滑コンデンサ１１の端子電圧が低いほど、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのうち第１スイッチＳＷＡのみをオン駆動対象とする合計センス電圧Ｖｓｅの範囲の上限値を大きくしたとしても、第１スイッチＳＷＡの信頼性は低下しないと考えられる。

また、駆動制御部９０は、スイッチ温度ＴＤが低い場合、スイッチ温度ＴＤが高い場合よりも判定電圧Ｖαを大きく設定する。スイッチの温度が低いほど、スイッチの導通損失が小さくなり、スイッチの温度上昇が抑制される。このため、スイッチの温度が低いほど、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのうち第１スイッチＳＷＡのみをオン駆動対象とする合計センス電圧Ｖｓｅの範囲の上限値を大きくしたとしても、第１スイッチＳＷＡの信頼性は低下しないと考えられる。

第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのうち第１スイッチＳＷＡのみをオン駆動対象とする場合、第２充電スイッチ６１Ｂ等、第２スイッチＳＷＢの駆動に用いられる構成の動作を停止させることができる。このため、本実施形態によれば、第１スイッチＳＷＡの信頼性の低下を抑制しつつ、１つのスイッチをオン駆動対象とする機会を増やすことにより駆動回路５０で発生する損失を低減できる。

＜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、図８に示すように、駆動制御部９０は、１スイッチング周期毎に、第１オフ保持スイッチ７２Ａと第２オフ保持スイッチ７２Ｂとを交互にオン状態とする。すなわち、１スイッチング周期毎に、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのうち、放電スイッチ７１をオン状態に切り替えることによりオフ状態に切り替えるスイッチを順次切り替える。図８（ａ）〜図８（ｆ）は、先の図４（ａ）〜図４（ｆ）に対応している。

駆動信号Ｓｇがオフ指令に切り替えられる時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１において、駆動制御部９０は、第２充電スイッチ６１Ｂをオフ状態に切り替え、第２オフ保持スイッチ７２Ｂをオン状態に切り替える。これにより、第１スイッチＳＷＡをオン状態に維持しつつ、第２スイッチＳＷＢがオフ状態に切り替えられる。その後、時刻ｔ２において、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオフ指令に切り替えられたと判定し、第１充電スイッチ６１Ａをオフ状態に切り替え、放電スイッチ７１をオン状態に切り替える。これにより、第１スイッチＳＷＡがオフ状態に切り替えられる。また、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオフ指令であると判定して、かつ、第１スイッチＳＷＡのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下になったと判定した場合、第１オフ保持スイッチ７２Ａをオン状態に切り替える。

その後、次のスイッチング周期である時刻ｔ３において、駆動制御部９０は、第１充電スイッチ６１Ａをオフ状態に切り替え、第１オフ保持スイッチ７２Ａをオン状態に切り替える。これにより、第２スイッチＳＷＢをオン状態に維持しつつ、第１スイッチＳＷＡがオフ状態に切り替えられる。

その後、時刻ｔ４において、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオフ指令に切り替えられたと判定し、第２充電スイッチ６１Ｂをオフ状態に切り替え、放電スイッチ７１をオン状態に切り替える。これにより、第２スイッチＳＷＢがオフ状態に切り替えられる。また、駆動制御部９０は、駆動信号Ｓｇがオフ指令であると判定して、かつ、第２スイッチＳＷＢのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下になったと判定した場合、第２オフ保持スイッチ７２Ｂをオン状態に切り替える。

以上説明した本実施形態によれば、１スイッチング周期毎に、第１オフ保持スイッチ７２Ａと第２オフ保持スイッチ７２Ｂとを交互にオン状態とされる。これにより、第１，第２オフ保持スイッチ７２Ａ，７２Ｂのうちいずれか一方のスイッチに発熱が集中することを抑制でき、第１，第２オフ保持スイッチ７２Ａ，７２Ｂの信頼性の低下を抑制することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
インバータ２０を構成する互いに並列接続されたスイッチの数が３つ以上の場合にも、図８に示した構成を適用できる。例えば、インバータ２０を構成するスイッチを第１〜第３スイッチとし、第１〜第３スイッチに対応するオフ保持スイッチを第１〜第３オフ保持スイッチとする。この場合、例えば、以下の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）…となるようにすればよい。

（Ａ）第２，第３オフ保持スイッチをオン状態に切り替えた後、放電スイッチ７１をオン状態に切り替えるスイッチング周期。

（Ｂ）第１，第３オフ保持スイッチをオン状態に切り替えた後、放電スイッチ７１をオン状態に切り替えるスイッチング周期。

（Ｃ）第１，第２オフ保持スイッチをオン状態に切り替えた後、放電スイッチ７１をオン状態に切り替えるスイッチング周期。

（Ａ）の場合、放電スイッチ７１をオン状態に切り替えることによりオフ状態に切り替えるスイッチは第１スイッチである。（Ｂ）の場合、放電スイッチ７１をオン状態に切り替えることによりオフ状態に切り替えるスイッチは第２スイッチである。（Ｃ）の場合、放電スイッチ７１をオン状態に切り替えることによりオフ状態に切り替えるスイッチは第３スイッチである。このように、放電スイッチ７１がオン状態に切り替えられることによりオフ状態に切り替えられるスイッチが１スイッチング周期毎に順次切り替えられる。

＜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、図９に示すように、駆動回路５０は、第１抵抗体７４Ａ及び第２抵抗体７４Ｂを備えている。なお、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。

第１個別放電経路ＬＤＡのうち、第１ダイオード７０Ａと第１スイッチＳＷＡのゲートとの間には、第１抵抗体７４Ａが設けられている。第２個別放電経路ＬＤＢのうち、第２ダイオード７０Ｂと第２スイッチＳＷＢのゲートとの間には、第２抵抗体７４Ｂが設けられている。第１，第２抵抗体７４Ａ，７４Ｂは、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのスイッチング速度を調整するために設けられている。

本実施形態では、各個別放電経路ＬＤＡ，ＬＤＢに各抵抗体７４Ａ，７４Ｂが設けられているが、共通放電経路ＬＤＴのうち接続点Ｋと放電スイッチ７１との間には、スイッチング速度を調整するための抵抗体が設けられていない。

以上説明した構成によれば、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのうち第１スイッチＳＷＡのみが駆動対象として選択される場合、及び第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの双方が駆動対象として選択される場合のそれぞれにおいて、スイッチをオフ状態に切り替える場合のスイッチング速度を同等にできる。詳しくは、第１スイッチＳＷＡのみがオフ状態に切り替えられる場合のスイッチング速度と、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢの双方がオフ状態に切り替えられる場合のスイッチング速度とを同等にできる。これは、第１スイッチＳＷＡの容量（Ｃ）及び第１抵抗体７４Ａの抵抗値（Ｒ）から定まる時定数と、第２スイッチＳＷＢの容量及び第２抵抗体７４Ｂの抵抗値から定まる時定数とを同等にできるためである。以上説明した本実施形態によれば、スイッチがオフ状態に切り替えられる場合のスイッチング速度が高くなりすぎることを回避でき、スイッチが故障することを回避できる。

＜第４実施形態の変形例＞
図１０に示すように、第１個別放電経路ＬＤＡのうち、第１ダイオード７０Ａと接続点Ｋとの間に第１抵抗体７４Ａが設けられていてもよい。また、第２個別放電経路ＬＤＢのうち、第２ダイオード７０Ｂと接続点Ｋとの間に第２抵抗体７４Ｂが設けられていてもよい。

＜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２実施形態において、電源電圧ＶＤＣ及びスイッチ温度ＴＤのうち、電源電圧ＶＤＣのみに基づいて判定電圧Ｖαを設定したり、スイッチ温度ＴＤのみに基づいて判定電圧Ｖαを設定したりしてもよい。

・互いに並列接続されたスイッチの数としては、２つに限らず、３つ以上であってもよい。この場合であっても、大電流領域においてオン駆動対象として選択するスイッチの数を、小電流領域においてオン駆動対象として選択するスイッチの数よりも多くすればよい。

また、互いに並列接続されたスイッチの数が３つ以上の場合、電流領域を３つ以上に分けてもよい。具体的には例えば、小電流領域、小電流領域よりも電流が大きい中電流領域、及び中電流領域よりも電流が大きい大電流領域に分けてもよい。この場合、隣り合う電流領域のうち、大きい方が第１電流領域に相当し、小さい方が第２電流領域に相当する。

また、互いに並列接続されたスイッチの数が３つ以上の場合、これらスイッチのうち、最後にオフ状態に切り替えるスイッチ以外のスイッチに対応するオフ保持スイッチのオン状態への切り替えタイミングは、同じであってもよいし、相違していてもよい。

・放電スイッチ７１のソース及び各オフ保持スイッチ７２Ａ，７２Ｂのソースの接続先であるグランド部としては、第１，第２スイッチＳＷＡ，ＳＷＢのエミッタに限らず、例えば、エミッタ電位よりも低い電圧を有する負電圧源であってもよい。

・インバータ２０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。また、インバータ２０の各相各アームを構成する複数のスイッチの並列接続体としては、同じ種類のスイッチの並列接続体に限らず、異なる種類のスイッチの並列接続体であってもよい。例えば、各相各アームを構成する複数のスイッチの並列接続体が、２つのＩＧＢＴ及び１つのＭＯＳＦＥＴの並列接続体であってもよい。

・スイッチを備える電力変換器としては、インバータに限らず、例えば、入力電圧を昇圧して出力する機能及び入力電圧を降圧して出力する機能のうち、少なくとも一方の機能を有するＤＣＤＣコンバータであってもよい。

５０…駆動回路、７０Ａ，７０Ｂ…第１，第２ダイオード、７１…放電スイッチ、ＳＷＡ，ＳＷＢ…第１，第２スイッチ。

Claims (4)

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（５０）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接続された個別放電経路（ＬＤＡ，ＬＤＢ）と、
   前記各個別放電経路と、前記ゲートの電荷の放電先となるグランド部とを接続する共通放電経路（ＬＤＴ）と、
   前記各個別放電経路に設けられ、前記ゲート側から前記共通放電経路側へと向かう第１方向への電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向の第２方向への電流の流通を阻止する阻止部（７０Ａ，７０Ｂ，７３Ａ，７３Ｂ）と、
   前記共通放電経路に設けられた放電スイッチ（７１）と、
   前記各スイッチに対応して設けられ、前記個別放電経路のうち前記阻止部よりも前記ゲート側と、前記グランド部とを短絡するオフ保持スイッチ（７２Ａ，７２Ｂ）と、
   前記各スイッチのうち２つ以上のスイッチ（ＳＷＡ，ＳＷＢ）をオン駆動対象として選択する駆動制御部（９０）と、を備え、
   前記駆動制御部は、オン駆動対象として選択してオン状態とされている前記２つ以上のスイッチのうち、最後にオフ状態に切り替えるスイッチ（ＳＷＡ）以外のスイッチ（ＳＷＢ）に対応する前記オフ保持スイッチ（７２Ｂ）をオン状態に切り替えた後、前記放電スイッチをオフ状態に切り替えるスイッチの駆動回路。
2. 前記各個別放電経路に設けられた抵抗体（７４Ａ，７４Ｂ）を備え、
   前記共通放電経路のうち、前記各個別放電経路との接続点（Ｋ）と前記放電スイッチとの間には、抵抗体が設けられていない請求項１に記載のスイッチの駆動回路。
3. 前記駆動制御部は、オン駆動対象として選択してオン状態とされている前記２つ以上のスイッチのうち、前記放電スイッチをオン状態に切り替えることによりオフ状態に切り替えるスイッチを１スイッチング周期毎に順次切り替える請求項１又は２に記載のスイッチの駆動回路。
4. 前記駆動制御部は、第１電流領域において、前記各スイッチのうち２つ以上のスイッチ（ＳＷＡ，ＳＷＢ）をオン駆動対象として選択し、前記第１電流領域よりも電流が小さい第２電流領域において、前記各スイッチのうち前記第１電流領域においてオン駆動対象として選択するスイッチの数よりも少ない数のスイッチ（ＳＷＡ）をオン駆動対象として選択し、
   前記駆動制御部は、前記各スイッチの並列接続体に流れる電流の合計値が判定値以下であると判定した場合、現在の電流領域が前記第２電流領域であると判定し、前記合計値が前記判定値を超えていると判定した場合、現在の電流領域が前記第１電流領域であると判定し、前記各スイッチの両端のうち高電位側の端子の印加電圧及び前記スイッチの温度のうち少なくとも一方である設定パラメータが低い場合、前記設定パラメータが高い場合よりも前記判定値を大きく設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。

Images