JP2021064933A - スイッチの駆動制御の外部調節 - Google Patents

Abstract

【課題】電力スイッチングアレイの伝導率変調デバイスを制御するための制御システムを提供する。【解決手段】制御システム１００は、システム制御装置１０２、スイッチ制御装置１１４及び電力スイッチングアレイ１０４を備える。スイッチ制御装置は、伝導率変調デバイス１０６、１０８、１１０、１１２にかかる電圧の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を制御するための調節可能な駆動要素１２４、１２６と、伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を調節するために、調節可能駆動要素の制御により駆動特性を変えるための駆動特性制御部１２２とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、概して、半導体スイッチのためのスイッチ制御装置に関し、特に、ユーザーまたはシステム制御装置により制御され得るスイッチ制御装置に関する。

家庭用および産業用電化製品、例えば、通気ファン、冷却システム、冷却器、食器洗い機、洗濯／乾燥機、および、多くの他の白物家電／品は、典型的には、電源から機械的負荷までエネルギーを伝達する電動モーターを使用する。電動モーターを駆動するための電気エネルギーは、電源から（例えばＡＣ低周波電源から）電気エネルギーを抽出する駆動システムを通して提供される。電源から受信された電気エネルギーは、電力コンバーターを通して処理され、所望の機械出力を達成するためにモーターに供給される所望の形態の電気エネルギーに変換される。モーターの所望の機械出力は、例えば、モーターの速度、トルク、またはモーターシャフトの位置であり得る。

モーターおよびモーターに関係した回路、例えばモーター駆動部は、ユーティリティネットワーク負荷の大部分を象徴する。モーター駆動部の機能、効率、寸法、および価格は、困難を伴うとともに、これらの製品のサプライヤーが検討する競争力に関連した因子である。モーター駆動部における電力コンバーターの機能は、モーターシャフトにおける所望の機械出力負荷の動き（例えば、スピン／力）のための入力電気信号、例えば、電圧、電流、周波数、および位相をモーターに提供することを含む。一例における電力コンバーターは、ＤＣ入力を所望の電圧、電流、周波数、および位相のＡＣ出力に伝達するインバーターであり得、概して、エネルギーの伝達を制御するための１つまたは複数のスイッチを含む。各スイッチは、電力コンバーターのためのスイッチ制御装置により制御される。

以下の図を参照しながら、本発明の非限定的かつ非網羅的な実施形態が説明され、異なる図の中の同様の参照符号は、別段の指定がない限り同様の部分を示す。

図１は、本開示の実施形態によるスイッチの駆動特性を調節するシステム制御装置を含むシステムの機能ブロック図である。 図２Ａは、本開示の実施形態による、スイッチオン切り替えイベント中における図１のシステムの様々な波形のタイミング図である。 図２Ｂは、本開示の実施形態による、スイッチオフ切り替えイベント中における図１のシステムの様々な波形の別のタイミング図である。 図３は、本開示の実施形態による、スイッチを調節するためのシステム制御装置からの例示的なコマンドを示す、図１のシステム制御装置およびスイッチ制御装置の機能ブロック図である。 図４は、本開示の実施形態による、ユーザーからの受信コマンドを示す、スイッチ制御装置の機能ブロック図である。 図５Ａは、本開示の実施形態による、様々なハーフブリッジモジュールの１つまたは複数のスイッチを調節するためのシステム制御装置を含むモータードライバの機能ブロック図である。 図５Ｂは、本開示の実施形態による、図５Ａのシステム制御装置およびハーフブリッジモジュールの機能ブロック図である。 図６Ａは、本開示の実施形態による、１つまたは複数のスイッチを調節するためのシステム制御装置を含むハーフブリッジ構成をとる電力コンバーターの一例の機能ブロック図である。 図６Ｂは、本開示の実施形態による、１つまたは複数のスイッチを調節するためのシステム制御装置を含むハーフブリッジ構成をとる電力コンバーターの別の例の機能ブロック図である。 図６Ｃは、本開示の実施形態による、図６Ａおよび図６Ｂのシステム制御装置、インターフェース、およびスイッチ制御装置の機能ブロック図である。

図面中の複数の図にわたり、対応する参照符号が、対応するコンポーネントを示す。当業者は、図中の要素が簡潔かつ明確であるように描かれること、および、一定の縮尺で描かれるとは限らないことを理解する。例えば、図中の幾つかの要素の寸法は、本発明の様々な実施形態をより理解しやすくするために、他の要素より誇張される場合があり得る。更に、市販に適した実施形態において有用または必要な、一般的だが良く理解される要素は、多くの場合、本発明に係るこれらの様々な実施形態の図が見づらくならないように、描かれない。

以下の説明では、本発明を十分に理解してもらうために、多くの特定の詳細事項が記載される。しかし、本発明を実施する際に特定の詳細事項が使用されるとは限らないことが、当業者に明らかである。他の例では、よく知られた材料または方法については、本発明が理解しにくくなるのを防ぐために、詳細には説明されていない。

本明細書中での、「一実施形態」、「実施形態」、「一例」、または「例」についての言及は、実施形態または例との関連で説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書中の様々な箇所における「一実施形態において」、「実施形態において」、「一例」、または「例」といった表現の使用は、すべてが同じ実施形態または例に関連するとは限らない。更に、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態または例において、任意の適切な組み合わせ、および／または部分的組み合わせで組み合わされてよい。特定の特徴、構造、または特性は、説明される機能を提供する集積回路、電子回路、結合論理回路、または他の適切なコンポーネントに含まれてよい。加えて、本明細書とともに提供される図が当業者への説明を目的としていること、および図面が一定の縮尺で描かれるとは限らないことが理解される。

本出願に関する文脈において、トランジスタが「オフ状態」または「オフ」であるとき、トランジスタは実質的に電流を流さない。逆に、トランジスタが「オン状態」または「オン」であるとき、トランジスタは実質的に電流を流すことができる。例示として、一実施形態において、高電圧トランジスタは、第１の端子であるドレインと第２の端子であるソースとの間において高電圧がサポートされるＮチャネル金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（ＮＭＯＳ：Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を包含する。別の実施形態において、高電圧トランジスタは、第１の端子であるコレクタと第２の端子であるエミッタとの間において高電圧がサポートされる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を包含する。本開示の目的において、「グランド」または「グランド電位」は基準電圧または基準電位を表し、この基準電圧または基準電位に対して、電子回路または集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のすべての他の電圧または電位が規定または測定される。一例において、トランジスタまたはスイッチは、様々な大きさの電流を伝導するように制御され得る伝導率変調デバイス（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれ得る。

ハーフブリッジスイッチング構成をとるインバーターは、モーター駆動部とともに一般的に使用される。フルブリッジスイッチング構成を実装する代わりに、１つの単一のパッケージ（例えばモジュール）の内部に（ロー側スイッチ制御装置およびハイ側スイッチ制御装置とも呼ばれる）ロー側制御ブロックとハイ側制御ブロックとを含むハーフブリッジスイッチング回路を使用することが、より高いレイアウトの柔軟性、および、各モジュールに対するより簡略化された温度管理を提供する、例えば単相および三相インバーターといった多相インバーターのサポートを可能にする。モーター駆動インバーターのためのモジュール式ハーフブリッジ回路構造の使用は、様々な理由によりシステム全体のコストを減らし得る。ハーフブリッジ回路構造の各スイッチは、概して、スイッチ制御装置により制御され、スイッチ制御装置は、システム制御装置により制御される。スイッチは、システム制御装置および／またはユーザーから受信された信号に応答してエネルギー送達を調節するようにスイッチ制御装置により制御される。

伝導率変調デバイス、例えばトランジスタが、電力コンバーター、例えばインバーター、における１つまたは複数のスイッチのために使用されてよい。伝導率変調デバイスに関連した典型的な損失は、（クロスオーバー損失とも呼ばれる）伝導損およびスイッチング損失である。伝導率変調デバイスが電流を伝導するとき、伝導率変調デバイスを通る電流に応答して伝導率変調デバイスにかかる電圧が、伝導損を生成する。スイッチング損失は、概して、伝導率変調デバイスがオン状態とオフ状態との間で遷移しているとき、またはその逆のときに発生する損失に関連する。

概して、伝導率変調デバイスは、伝導率変調デバイスの制御端子に提供される駆動信号に応答して、オン状態からオフ状態に遷移するために、および逆に遷移するために時間を必要とする。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、またはＳｉＣベースのトランジスタの制御端子は、一般的にゲート端子と呼ばれる。バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：ｂｉｐｏｌａｒ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の制御端子は、一般的にベース端子と呼ばれる。伝導率変調デバイスがオフ状態からオン状態に遷移するための時間は、オン切り替え時間と呼ばれ得るのに対し、伝導率変調デバイスがオン状態からオフ状態に遷移するための時間は、オフ切り替え時間と呼ばれ得る。スイッチング／クロスオーバー損失がこの遷移時間中に発生し、スイッチング／クロスオーバー損失は、オン切り替え時間およびオフ切り替え時間の持続期間を短くすることにより小さくされ得る。加えて、より短いオン切り替え時間およびオフ切り替え時間は、概して、伝導率変調デバイス（ひいてはシステム）のより低い温度に対応する。しかし、より短いオン切り替え時間およびオフ切り替え時間は、概して、より大きいシステムレベル電磁妨害（ＥＭＩ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）にも対応する。したがって、概して、ＥＭＩ、スイッチング損失、および温度の間にトレードオフが存在する。

伝導率変調デバイスのオン切り替え時間およびオフ切り替え時間の持続期間は、伝導率変調デバイスの制御端子に提供される駆動信号の特性に関連する。伝導率変調デバイスは、ゲート端子において電圧制御され、または電流制御され得ることが理解されなければならない。電圧制御される伝導率変調デバイスは、典型的には、電圧源および駆動抵抗器（ゲート抵抗器とも呼ばれる）を使用して制御され、および、伝導率変調デバイスに対する駆動電流は、制御抵抗器を通した電圧降下により決定される。言い換えると、電圧源の値が伝導率変調デバイスの駆動特性を制御する。電流制御される伝導率デバイスは電流源を含み得、伝導率変調デバイスに対する駆動電流は電流源により送達される電荷により決定される。言い換えると、電流源の値が伝導率変調デバイスの駆動特性を制御する。一例において、駆動信号は、その大きさ、方向、および変化レートにより特徴付けられる電流である。駆動電流の特性が伝導率変調デバイスの制御端子を通る電荷を決定し、伝導率変調デバイスの伝導率を最終的に変調するのは電荷である。より高い大きさの駆動電流は、制御端子における、より短い時間における、より多くの電荷に対応し、より短いオン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間、および、より低いスイッチング／クロスオーバー損失を結果的にもたらす。スイッチングデバイスの最大許容温度を上回らずに、負荷に一時的により多くの電力を送達する必要性をシステム制御装置が特定し得る状態が、システム、例えばモーター駆動部に存在し得る。制御装置は、電力の一時的な増加を提供するために、スイッチングデバイスのオン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間を短くし得る。更に、システムは、より高い電力が必要とされる時間にわたってより高い電気的ノイズを許容するように構成され得る。本発明の実施形態において、伝導率変調デバイスのためのドライバの特性は、システム制御装置により、および／または、スイッチ制御装置を通してユーザーにより、および／または、特殊なハードウェアセンサーにより調節され得る。調節された駆動は、他のシステムパラメータの限度内において負荷に伝達される電力を大きくまたは小さくし得る。言い換えると、ユーザーおよび／またはシステム制御装置は、変化する要求を満たすように伝導率変調デバイスの駆動特性を調節し得る。これは、伝導率変調デバイスの１つまたは複数の駆動特性を表す駆動特性信号を受信し得る駆動特性制御部を含むスイッチ制御装置により実現され得る。更に、一実施形態において、伝導率変調デバイスは、システム制御装置および／またはユーザーにより、およびそれ自体、リアルタイムで調節され得、伝導率変調デバイスの駆動特性は、変化する要求を満たすように、要求に応じて調節され得る。

図１は、本開示の実施形態による、伝導率変調デバイス１０６の駆動特性を調節するシステム制御装置１０２を含むシステム１００を示す。システム１００は、システム制御装置１０２と電力スイッチングアレイ１０４とを含む。電力スイッチングアレイ１０４は、１つまたは複数の伝導率変調デバイスを含み得る。示されるように、電力スイッチングアレイ１０４は、伝導率変調デバイス１０６、１０８、１１０、および１１２を含む。伝導率変調デバイス１０６、１０８、１１０、および１１２は、電力スイッチングアレイ１０４が様々な構成で結合され得ることを強調するために、点線により一緒に結合されたものとして示される。例えば、電力スイッチングアレイ１０４における伝導率変調デバイスは、ハーフブリッジスイッチング構成または他の電力コンバータートポロジーをとる１つまたは複数のインバーターのトランジスタを表し得る。別の例において、電力スイッチングアレイ１０４における伝導率変調デバイスは、フルブリッジスイッチング構成をとる１つまたは複数のインバータートランジスタを表し得る。

各伝導率変調デバイス１０６、１０８、１１０、および１１２がスイッチ制御装置により制御されるが、説明を簡単にするために、伝導率変調デバイス１０６に対するスイッチ制御装置１１４のみが示される。伝導率変調デバイス１０６にかかる電圧が電圧Ｖ_ＤＳ１５０（ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０とも呼ばれる）として示されるのに対し、伝導率変調デバイス１０６の伝導電流は電流Ｉ_Ｄ１４８（ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８とも呼ばれる）である。示される例において、伝導率変調デバイス１０６は電流制御されるデバイスである。伝導率変調デバイス１０６に対する制御電流は、電流Ｉ_Ｇ１４６（ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６とも呼ばれる）として示される。伝導率変調デバイスは、例えば、金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、注入促進ゲートトランジスタ（ＩＥＧＴ：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｇａｔｅ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）およびゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ：ｇａｔｅ ｔｕｒｎ−ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）といったトランジスタであってよい。更に、伝導率変調デバイスは、シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、または炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体を基礎とするものであってよい。

システム制御装置１０２は、インターフェース１２０を通してスイッチ制御装置１１４に結合している。一例において、インターフェース１２０は、スイッチ制御装置１１４からシステム制御装置１０２をガルバニック絶縁する。別の例において、インターフェース１２０は、スイッチ制御装置１１４からシステム制御装置１０２をガルバニック絶縁しない。示されるように、システム制御装置１０２は、電力イベントを表す検出信号１１６を受信する。一例において、電力イベントは、例えばモーターといった負荷に、より多くの電力を提供することについての、システム制御装置１０２に対する指示であってよい。一実施形態において、検出された電力イベントは、伝導率変調デバイス１０６の駆動特性を調節することをシステム制御装置１０２に指示し得る。一例において、システム制御装置１０２は、伝導率変調デバイス１０６の駆動電流（例えばゲート電流Ｉ_Ｇ１４６）の大きさを大きくすることにより、伝導率変調デバイス１０６の駆動特性を調節する。更に、一実施形態において、システム制御装置１０２は、オン切り替え時間中に、オフ切り替え時間中に、または、その両方の時間中に駆動電流の大きさを大きくすることにより、伝導率変調デバイス１０６の駆動特性を調節する。一例において、駆動電流は、より大きい駆動強度に対応して、より大きい大きさの駆動電流を伴った駆動強度とも呼ばれ得る。または言い換えると、電力イベントは、伝導率変調デバイス１０６のドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を短くするように、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを大きくすることにより、オン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間を短くすることを、システム制御装置１０２に指示し得る。幾つかの実施形態において、電力イベントは、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち下がり時間および／または立ち上がり時間を短くするように、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを大きくすることにより、オン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間を短くすることを、システム制御装置１０２に指示し得る。例えば、システム制御装置１０２は、電流源１４０および１４４の電流Ｉ_ＥＮおよびＩ_ＤＩＳの値を変調することにより、オン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間を短くする。ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを大きくする、検出された電力イベントの一例は、起こり得る風の吹いている状態に打ち勝つ必要があり得る始動中の屋外空調ファンを含み得る。検出された電力イベントの別の例は、食器洗い機のための排水部が想定外にあふれた場合に多量の水をポンプ搬送する必要がある食器洗い機の送水ポンプを含み得る。検出された電力イベントの更なる例は、冷却期間としても知られる、所望の温度までそれ自体を冷却する初期設置中の冷却器を含み得る。

図１に示される実施形態において、システム制御装置１０２はスイッチ制御装置１１４にコマンド信号１１８を出力する。一例において、コマンド信号１１８は、受信された検出信号１１６に応答して出力される。コマンド信号１１８は、システム制御装置１０２によるスイッチ制御装置１１４のための、および逆のための１つまたは複数のコマンドを表す。一例において、システム制御装置１０２とスイッチ制御装置１１４との間の通信は双方向である。システム制御装置１０２により、および／またはシステム制御装置１０２に通信される例示的なコマンドは、システム制御装置１０２が、例えばスイッチ制御装置のステータスレジスタに記憶された情報といったスイッチ制御装置１１４の「ステータス」に関して、スイッチ制御装置１１４にｐｉｎｇを打つ、「ステータス問い合わせ」コマンドを含み得る。システム制御装置１０２と通信される別の例示的なコマンドは、スイッチ制御装置１１４がシステム１００における異常状態（例えば、過電流、過電圧、過熱など）を検出しており、システム制御装置１０２に異常を通信する、「異常」コマンドを含み得る。概して、スイッチ制御装置１１４は、伝導率変調デバイス１０６をオフに切り替えることにより、検出された異常に応答する。システム制御装置１０２により通信される更なる例示的なコマンドは、スイッチ制御装置１１４が再開される、またはオンに切り替えられる「リセット」コマンドを含み得る。本開示の実施形態において、システム制御装置１０２は、伝導率変調デバイス１０６の１つまたは複数の駆動特性を調節することを表す調節コマンドを通信する。例示的な駆動特性は、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間に関連したゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさ（例えば駆動強度）を含む。ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさは、電流源１４０および１４４により電流Ｉ_ＥＮおよびＩ_ＤＩＳの値を変調することにより変えられ得る。別の例示的な駆動特性は、伝導率変調デバイス１０６がゲート電流Ｉ_Ｇ１４６により駆動される持続期間を含み得る。更なる例示的な駆動特性は、伝導率変調デバイス１０６がゲート電流Ｉ_Ｇ１４６により駆動される周波数を含み得る。例えば、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６は、コマンド信号１１８に応答してパルス幅変調（ＰＷＭ：ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）され得る、または、パルス周波数変調（ＰＦＭ：ｐｕｌｓｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）され得るパルス状信号であり得る。幾つかの実施形態において、コマンド信号１１８は、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の第１の大きさまたはゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の第２の大きさにおいて伝導率変調デバイス１０６を駆動することを表し得、ここで、第２の大きさは第１の大きさより大きい。コマンド信号１１８は、電圧信号または電流信号であり得る。一例において、コマンド信号１１８は、デジタルワードを表し得る。更に、システム制御装置１０２は、コマンド信号１１８にコーディングを適用し得る。

インターフェース１２０はコマンド信号１１８を受信し、および、コマンド信号１１８を解釈／復調し、駆動特性信号１２８を出力する。実施形態において、駆動特性信号１２８は、伝導率変調デバイス１０６に対する１つまたは複数の駆動特性を表す。スイッチ制御装置１１４は、駆動特性制御部１２２と駆動要素１２４および１２６とを更に含む。示されるように、インターフェース１２０は、駆動特性制御部１２２に結合されており、駆動特性信号１２８を駆動特性制御部１２２に出力する。駆動特性制御部１２２は、駆動要素１２４、１２６に結合されており、駆動要素１２４、１２６を制御し、伝導率変調デバイス１０６を有効化する、または無効化する（すなわち、オンに切り替える、またはオフに切り替える）。実施形態において、駆動特性制御部１２２は、駆動特性信号１２８に応答して駆動要素１２４、１２６を制御する。更に、駆動特性制御部１２２は、駆動特性信号１２８により提供される１つまたは複数の駆動特性を使用して、駆動要素１２４、１２６を制御して、伝導率変調デバイス１０６を有効化する、または無効化する（すなわち、オンに切り替える、またはオフに切り替える）。図１に示されるように、駆動特性制御部１２２は、有効化信号ＥＮ１３０および無効化信号ＤＩＳ１３４を出力して、伝導率変調デバイス１０６をオンに切り替える、またはオフに切り替える。一例において、有効化信号ＥＮ１３０および無効化信号ＤＩＳ１３４は、駆動特性信号１２８を介したシステム制御装置１０２からのコマンド信号１１８に応答して出力され得る。別の例において、有効化信号ＥＮ１３０および無効化信号ＤＩＳ１３４は、スイッチ制御装置１１４により受信された、コマンド信号１１８とは別の１つまたは複数の信号に応答して出力され得る。更に、駆動特性制御部１２２は、コマンド信号１１８とは別の１つまたは複数の信号を受信し得、伝導率変調デバイス１０６をオンに切り替えるための、またはオフに切り替えるための、適用可能な有効化信号ＥＮ１３０または無効化信号ＤＩＳ１３４を出力する。

更に説明されるように、一実施形態において、駆動特性制御部１２２は、駆動要素１２４、１２６により提供される電流を調節することにより、伝導率変調デバイス１０６の駆動強度（例えば駆動電流）を調節する。示されるように、駆動特性制御部１２２は、駆動要素１２４および１２６に、それぞれ、有効化トリミング信号１３２および無効化トリミング信号１３６を出力し、有効化トリミング信号１３２および無効化トリミング信号１３６が、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさと、それに伴う伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え時間およびオフ切り替え時間とを調節する。

駆動要素１２４は、スイッチ１３８と、伝導率変調デバイス１０６を有効化するための電流Ｉ_ＥＮを伴う電流源１４０とを含む。電流源１４０は、制御端子（例えばゲート）に電流を提供するように、伝導率変調デバイス１０６に結合されている。駆動要素１２６は、スイッチ１４２と、伝導率変調デバイス１０６を無効化するための電流Ｉ_ＤＩＳを伴う電流源１４４とを含む。電流源１４４は、制御端子（例えばゲート）から電流を引き込むように、伝導率変調デバイス１０６に結合されている。幾つかの実施形態において、電流源１４０および１４４は、電流Ｉ_ＥＮおよび電流Ｉ_ＤＩＳの大きさが駆動特性信号１２８に応答するトリミング可能な電流源である。

駆動特性制御部１２２は、駆動要素１２４に、有効化信号ＥＮ１３０と有効化トリミング信号１３２とを出力するように結合されている。伝導するように伝導率変調デバイス１０６を有効化する（すなわちオンに切り替える）ために、駆動特性制御部１２２はスイッチ１３８をオンに切り替えるように、および、スイッチ１４０をオフに切り替えるように、有効化信号ＥＮ１３０を出力する。電流Ｉ_ＥＮは伝導率変調デバイス１０６の制御端子に対する源となり、伝導率変調デバイス１０６のゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさは、電流Ｉ_ＥＮに実質的に等しい。一例において、有効化信号ＥＮ１３０は、論理ハイセクションおよび論理ローセクションの長さが変化する方形パルス波形であり得る。論理ハイセクションは、スイッチ１３８がオンであることに対応し得るのに対し、論理ローセクションは、スイッチ１３８がオフであることに対応し得る（またはその逆である）。一実施形態において、駆動特性制御部１２２はコマンド信号１１８および駆動特性信号１２８とは別の信号に応答して有効化信号ＥＮ１３０を出力する。駆動特性制御部１２２は、電流Ｉ_ＥＮの値、ひいてはゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを調節するように、有効化トリミング信号１３２を出力する。本開示の実施形態において、有効化トリミング信号１３２は、駆動特性信号１２８に応答する。有効化トリミング信号１３２は電圧または電流信号であり得、電流Ｉ_ＥＮの大きさは有効化トリミング信号の値に対応する。本開示の一例において、有効化トリミング信号１３２は、電流Ｉ_ＥＮの値を第１の電流値Ｉ_１または第２の電流値Ｉ_２にトリミングし得るが、有効化トリミング信号１３２が電流Ｉ_ＥＮの値を複数の電流値にトリミングし得ることが理解されなければならない。スイッチ１３８がオンである場合、かつ、スイッチ１４２がオフである間に電流源１４０が伝導率変調デバイス１０６に電流を提供する場合に、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさが、ドレイン・ソース電圧ＶＤＳ１５０の立ち下がり時間および伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え時間を制御する。したがって、システム制御装置１０２は、例えばドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間、および／または、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち下がり時間および、伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え時間といった、駆動特性を調節し得る。

同様に、駆動特性制御部１２２は、駆動要素１２６に、無効化信号ＤＩＳ１３４と無効化トリミング信号１３６とを出力するように構成されている。伝導状態から伝導率変調デバイス１０６を無効化する（すなわちオフに切り替える）ために、駆動特性制御部１２２は、スイッチ１４２をオンに切り替えるための無効化信号ＤＩＳ１３４を出力し、および、スイッチ１３８をオフに切り替える。伝導率変調デバイス１０６の制御端子から引き込まれる電流量は、電流源１４４により提供される電流ＩＤＩＳの値により制限される。一例において、無効化信号ＤＩＳ１３４は、論理ハイセクションまたは論理ローセクションの長さが変化する方形パルス波形である。論理ハイセクションは、スイッチ１４２がオンであることに対応し得るのに対し、論理ローセクションは、スイッチ１４２がオフであることに対応し得る（またはその逆である）。一例において、無効化信号ＤＩＳ１３４は、有効化信号ＥＮ１３０と実質的に逆である。一実施形態において、駆動特性制御部１２２は、コマンド信号１１８および駆動特性信号１２８とは別の信号に応答して無効化信号ＤＩＳ１３６を出力する。駆動特性制御部１２２は、電流Ｉ_ＤＩＳの値、ひいてはゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを調節するように、無効化トリミング信号１３６を出力する。本開示の実施形態において、無効化トリミング信号１３６は駆動特性信号１２８に応答する。無効化トリミング信号１３６は電圧または電流信号であり得、電流Ｉ_ＤＩＳの大きさが無効化トリミング信号１３６の値に対応する。本開示の一例において、無効化トリミング信号１３６は、電流Ｉ_ＤＩＳの値を第１の電流値Ｉ_１または第２の電流値Ｉ_２にトリミングし得るが、無効化トリミング信号１３２は電流Ｉ_ＤＩＳの値を複数の電流値にトリミングし得ることが理解されなければならない。ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさが、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち下がり時間と、それに伴う伝導率変調デバイス１０６のオフ切り替え時間とを制御する。したがって、システム制御装置１０２は、例えばドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち下がり時間、および、それに伴う伝導率変調デバイス１０６のオフ切り替え時間といった、駆動特性を調節し得る。

別の実施形態において、駆動特性制御部１２２は、有効化信号ＥＮ１３０または無効化信号ＤＩＳ１３４をパルス幅変調すること、またはパルス周波数変調することにより、伝導率変調デバイス１０６に対する駆動特性を調節し得る。有効化信号ＥＮ１３０または無効化信号ＤＩＳ１３４をパルス幅変調すること、またはパルス周波数変調することにより、駆動特性制御部１２２は、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の平均の大きさを調節する。したがって、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０またはドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間が調節され得、および、それに伴う伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間が調節され得る。

図２Ａは、図１の伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え遷移中の、有効化信号ＥＮ１３０、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０、およびドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の例示的なタイミング図２００を示す。図２Ａに示されるゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８、およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する例示的な波形は、直線近似である。更に、図２Ａは、異なる駆動強度に対する、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８、およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する例示的な波形を示す。ページの右側における例示的な波形は、ページの左側における例示的な波形より大きい駆動電流を伝導率変調デバイス１０６に提供することを示す。

示される例において、有効化信号ＥＮ１３０は、駆動要素１２４のスイッチ１３８をオンに切り替えるために、論理ローから論理ハイに遷移する。同様に、無効化信号（図示されていない）は、スイッチ１４２をオフに切り替えるために、論理ハイから論理ローに遷移する。したがって、伝導率変調デバイス１０６は、駆動電流Ｉ_Ｄ１４８を伝導することを可能にされる。

有効化信号ＥＮ１３０によりスイッチ１３８がオンに切り替えられた（およびスイッチ１４２がオフに切り替えられた）後、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６が電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮの大きさまで大きくなる。ページの左側において、電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮは、第１の電流値Ｉ_１に実質的に等しい。

スイッチ１３８がオンに切り替えられた後、伝導率変調デバイス１０６のドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８は、ゼロから傾きｍ_１で増加する。示される例において、ドレイン電流ＩＤ１４８はピーク値まで増加した後、その伝導値まで減少する。図２Ａに示される実施形態において、伝導率変調デバイス１０６のドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０は、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８がそのピーク値に到達した後、傾きｍ_２でゼロまで低下し始める。傾きｍ_１およびｍ_２の大きさは、ゲート電流Ｉ_Ｇの大きさに関連しており、左側の例の場合、ゲート電流Ｉ_Ｇは、電流源Ｉ_ＥＮ１４０の第１の電流値Ｉ_１に実質的に等しい。示される例において、オン切り替え時間２５２は、有効化信号ＥＮ１３０が論理ハイ値に遷移したときに始まり、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０が実質的にゼロであり、および、伝導率変調デバイス１６０のドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８がその伝導値に既に達しているときに終了する。

ページの右側において、電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮは、第２の電流値Ｉ_２に実質的に等しい。示されるように、第２の電流値Ｉ_２は、第１の電流値Ｉ_１より大きい。（ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８に対する）傾きｍ_１、および、（ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する）傾きｍ_２の大きさは、ページの左側に示される傾きｍ_１およびｍ_２の大きさに比べて大きい。したがって、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８に対する立ち上がり時間は、より短く（および、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する立ち下がり時間は、より短く）、結果的に、ページの左側に示されるオン切り替え時間２５２に比べて、右側における伝導率変調デバイス１０６の動作の場合には全体的により短いオン切り替え時間２５４がもたらされる。言い換えると、電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮの値を変え、ひいては、伝導率変調デバイス１０６のゲート電流Ｉ_Ｇ１４６を変えることは、伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え時間を変える。ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する波形の下方における陰影を付けられたエリアは、伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え中におけるクロスオーバーエネルギー損を表す。示されるように、ページの左側における陰影を付けられたエリアはページの右側より大きく、ページの左側における伝導率変調デバイス１０６に対するクロスオーバー損失が、ページの右側におけるものより大きいことを示している。より短いオン切り替え時間は、スイッチング／クロスオーバー損失を少なくし、このことが更に、放散される熱の量を減らし、システム１００により送達される電力量を増やす。しかし、より短いオン切り替え時間は、ＥＭＩを増やすことにつながり得る。

図２Ｂは、図１の伝導率変調デバイス１０６のオフ切り替え遷移中における、無効化信号ＤＩＳ１３４、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０、およびドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の例示的なタイミング図２０１を示す。図２Ａと同様に、示されるゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８、およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する例示的な波形は直線近似である。更に、図２Ｂは、異なる駆動強度に対するゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８、およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する例示的な波形を示す。ページの右側におけるゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８、およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する例示的な波形は、ページの左側におけるゲート電流Ｉ_Ｇ１４６、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８、およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する例示的な波形より大きい駆動電流をもつ。

無効化信号ＤＩＳ１３４は、駆動要素１２６のスイッチ１４２をオンに切り替えるために、論理ローから論理ハイに遷移する。同様に、有効化信号（図示されていない）は、スイッチ１３８をオフに切り替えるために、論理ハイから論理ローに遷移する。したがって、伝導率変調デバイス１０６は、駆動電流Ｉ_Ｄ１４８を伝導しないように無効化される。

無効化信号ＤＩＳ１３４によりスイッチ１４２がオンに切り替えられた（およびスイッチ１３８がオフに切り替えられた）後、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさは、実質的に電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳの大きさになる。図１に示される駆動要素１２６に対して、スイッチ１４２がオンに切り替えられた（およびスイッチ１３８がオフになった）後、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６が戻り１２７に流れる。電流の方向に起因して、図２Ｂに示されるゲート電流Ｉ_Ｇ１４６が小さくなる。更に、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の最大の大きさは、電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳの大きさに応答する。ページの左側において、電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳは第１の電流値Ｉ_１に実質的に等しい。

スイッチ１４２がオンに切り替えられた後、伝導率変調デバイス１０６のドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０が傾きｍ_２でゼロから上昇し始める。示される例に対して、伝導率変調デバイス１０６のドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８は、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０がそのピーク値に到達した後、傾きｍ_１でゼロまで減少する。傾きｍ_１およびｍ_２の大きさは、ゲート電流Ｉ_Ｇの大きさに関連しており、左側の例に対するゲート電流Ｉ_Ｇは、電流源Ｉ_ＤＩＳ１４４の第１の電流値Ｉ_１に実質的に等しい。示される例において、オフ切り替え時間２５６は、無効化信号ＤＩＳ１３４が論理ハイ値に遷移したときに始まり、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８が実質的にゼロであり、および、伝導率変調デバイス１６０のドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０がその非伝導値に既に達しているときに終了する。

ページの右側において、電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳは、第２の電流値Ｉ_２に実質的に等しい。示されるように、第２の電流値Ｉ_２は第１の電流値Ｉ_１より大きい。（ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８に対する）傾きｍ_１、および（ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する）傾きｍ_２の大きさは、ページの左側に示される傾きｍ_１およびｍ_２の大きさに比べて大きい。したがって、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８に対する立ち下がり時間は、より短く（および、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する立ち上がり時間は、より短く）、結果的に、ページの左側に示されるオフ切り替え時間２５６に比べて、右側における伝導率変調デバイス１０６の動作の場合において、全体的により短いオフ切り替え時間２５８をもたらす。言い換えると、電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳの値を変え、ひいては伝導率変調デバイス１０６のゲート電流Ｉ_Ｇ１４６を変えることにより、伝導率変調デバイス１０６のオフ切り替え時間が短くされる。ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８およびドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０に対する波形の下方における陰影を付けられたエリアは、伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え中におけるクロスオーバー損失を表す。示されるように、ページの左側における陰影を付けられたエリアはページの右側より大きく、ページの左側における伝導率変調デバイス１０６に対するクロスオーバー損失が、ページの右側におけるものより大きいことを示す。より短いオフ切り替え時間は、スイッチング／クロスオーバー損失を少なくし、このことが更に、放散される熱の量を減らし、システム１００による電力送達量を増やす。

図３は、伝導率変調デバイス１０６および／またはスイッチ制御装置１１４を調節するための異なるコマンドに対する、システム制御装置からの例示的なコマンド信号１１８を示す、図１のシステム制御装置１０２およびスイッチ制御装置１１４の機能ブロック図である。システム制御装置１０２、スイッチ制御装置１１４、およびそれらのそれぞれの要素が上述のように結合すること、および機能することが理解されなければならない。

示されるように、コマンド信号１１８は、ハイセクションとローセクションとをもつ方形パルス波形である。後述のように、ローセクションの持続期間は、どのコマンドがシステム制御装置１０２により送信されているかに対応しており、有効ローパルス持続期間エンコードと呼ばれる。デフォルト状態または定常状態のもとで、コマンドが送信されていないとき、コマンド信号１１８はハイ値に実質的に等しい。一例において、ハイ値は、実質的に５ボルト（Ｖ）であり得る。システム制御装置１０２がコマンド信号１１８を介してスイッチ制御装置１１４にコマンドを送信するとき、コマンド信号はロー値に遷移する。一例において、ロー値は実質的に０Ｖであり得る。コマンド信号１１８のロー値セクションの持続期間は、どのコマンドがシステム制御装置１０２により送信されているかに対応している。図３における例示的なコマンド信号１１８は、ローセクションの持続期間が、どのコマンドが送信されているかに対応した、「アクティブロー」信号である。しかし、コマンド信号１１８は、ハイセクションの持続期間が、どのコマンドが送信されているかに対応した、「アクティブハイ」信号であってよいことが理解されなければならない。

例えば、第１のコマンド３６０は、コマンド信号１１８が期間Ｔにわたって実質的にロー値であることに対応している。第２のコマンド３６１に対して、コマンド信号１１８は、期間２Ｔにわたって実質的にロー値であり得る。示される例において、第２のコマンド３６１のローセクションは、第１のコマンド３６０に対するローセクションの２倍の長さである。第３のコマンド３６２および第４のコマンド３６３に対しても同様である。コマンド信号１１８は、第３のコマンド３６２に対して、第１のコマンド３６０のローセクションの３倍の長さである期間３Ｔにわたって実質的にロー値であり得る。第４のコマンド３６３に対して、コマンド信号１１８は、第１のコマンド３６０のローセクションの４倍の長さである期間４Ｔにわたって実質的にロー値であり得る。言い換えると、各コマンドの持続期間は、前のコマンドの持続期間より期間Ｔぶん長いものであり得る。一例において、インターフェース１２０は、コマンド信号１１８におけるロー値セクションの持続期間を測定してどのコマンドが受信されたかを特定するために、タイマーまたはカウンターを含み得る。

例示的なコマンドは、ステータス問い合わせ、リセット、駆動電流増加、および駆動電流減少を含み得る。駆動電流増加コマンドおよび駆動電流減少コマンドは、伝導率変調デバイス１０６の駆動特性を調節するための調節コマンド／信号である。第１のコマンド３６０に対して、システム制御装置１０２は、「ステータス問い合わせ」コマンドを送信し得る。システム制御装置１０２が例えばスイッチ制御装置のステータスレジスタに記憶された情報といったスイッチ制御装置１１４の「ステータス」に関して、スイッチ制御装置１１４にｐｉｎｇを打つ。

第２のコマンド３６１に関して、スイッチ制御装置１１４が再開されること、またはオンに切り替えられることをシステム制御装置１０２が可能にする「リセット」コマンドを、システム制御装置１０２が送信し得る。

第３のコマンド３６２に関して、システム制御装置１０２は、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間もしくはドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち下がり時間、またはその両方（すなわち、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち下がり時間もしくはドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち上がり時間、またはその両方）を短くするために、スイッチ制御装置１１４が電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮもしくは電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳ、またはその両方を増加させなければならないことをシステム制御装置１０２が指示する「駆動電流増加」のための調節コマンドを送信し得る。より短い立ち上がり時間または立ち下がり時間は、それぞれ、伝導率変調デバイス１０６のオン切り替え時間またはオフ切り替え時間を短くする。通常の動作状態のもとで、電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮおよび電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳが（図２Ａおよび図２Ｂの）第１の電流値Ｉ_１に実質的に等しくなるように、駆動特性制御部１２２が有効化トリミング信号１３２および無効化トリミング信号１３６を出力する。一例において、システム制御装置１０２は、システム制御装置１０２がより多くの電力を送達することを望み得るシステム１００における電力イベントが存在することを示す検出信号１１５に応答して第３のコマンド３６２を出力する。第３のコマンド３６２に応答して、駆動特性制御装置１２２は、電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮまたは電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳ（またはその両方）の値を（図２Ａおよび図２Ｂに示されるように）第２の電流値Ｉ_２に調節するために、有効化トリミング信号１３２または無効化トリミング信号（またはその両方）を出力し得、伝導率変調デバイス１０６の駆動電流を大きくする。

第４のコマンド３６３に関して、システム制御装置１０２は、ドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間もしくはドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち下がり時間、またはその両方を長くする（すなわち、ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち下がり時間もしくはドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち上がり時間、またはその両方を長くする）ために、スイッチ制御装置１１４が電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮもしくは電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳ、またはその両方を減らさなければならない（または戻さなければならない）ことをシステム制御装置１０２が指示する「駆動電流減少」のための調節コマンド（または言い換えると「リターン駆動電流」コマンド）を送信し得る。または言い換えると、スイッチ制御装置１１４が電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮもしくは電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳ、またはその両方の値を、図２Ａおよび図２Ｂの第１の電流値Ｉ_１に戻さなければならないことをシステム制御装置１０２が指示する。一例において、検出信号１１５は、システム１００においてより高い電力イベントが過ぎたことをシステム制御装置１０２に示す。第４のコマンド３６３に応答して、駆動特性制御装置１２２は、電流源１４０の電流Ｉ_ＥＮまたは電流源１４４の電流Ｉ_ＤＩＳ（またはその両方）の値を、図２Ａおよび図２Ｂの第１の電流値Ｉ_１に調節するために、有効化トリミング信号１３２または無効化トリミング信号（またはその両方）を出力し得、伝導率変調デバイス１０６の駆動電流をそのデフォルト電流値まで下げる（または戻す）。この例の場合、ステータス問い合わせ、リセット、駆動電流増加、および駆動電流減少のコマンドが、それぞれ、第１のコマンド３６０、第２のコマンド３６１、第３のコマンド３６２、および第４のコマンド３６３であることが理解されなければならないが、コマンドは、任意の順序であってよい。

幾つかの実施形態において、システム制御装置１０２とスイッチ制御装置１１４との間の通信は、双方向であってよい。例えば、スイッチ制御装置１１４は、システム１００における異常状態（例えば、過電流、過電圧、過熱など）を検出し得、システム制御装置１０２に異常を通信する。スイッチ制御装置１１４からの異常通信は、システム制御装置１０２に対して複数ビットワードとして符号化され得る。

図４は、本開示の実施形態によるトグル４６５に応答してコマンド信号１１８を受信するスイッチ制御装置１１４を示す。一実施形態において、トグル４６５は、ユーザーに応答し得る。別の実施形態において、トグル４６５は、電力イベントを検出する特殊なハードウェアセンサーに応答し得る。スイッチ制御装置１１４およびその要素が、上述のように結合すること、および機能することが理解されなければならない。一例において、スイッチ制御装置１１４は、システム制御装置（図示されていない）とトグル４６５との両方からコマンドを受信し得る。別の例において、スイッチ制御装置１１４は、トグル４６５のみに応答してコマンド信号１１８を受信する。

ユーザー４６５は、論理ハイセクションと論理ローセクションとの方形パルス波形であり得る。一実施形態において、トグル４６５は、ユーザーが例えば機械スイッチといった２つの選択肢から手動で選択することを表す。トグル４６５に対する論理ロー値は、例えば、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６が図２Ａおよび図２Ｂに示されるように第１の電流値Ｉ_１に実質的に等しいときの、第１の値に実質的に等しいドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間／立ち下がり時間（ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち上がり時間／立ち下がり時間）に対応している。トグル４６５に対する論理ハイ値は、例えば、ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６が図２Ａおよび図２Ｂに示されるように第２の電流値Ｉ_２に実質的に等しいときの、第２の値に実質的に等しいドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり／立ち下がり時間（ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち上がり時間／立ち下がり時間）に対応し得る。

一実施形態に示されるように、トランジスタ４６４はスイッチ制御装置１１４のインターフェース１２０と戻り１２７とに結合されている。トランジスタ４６４の制御端子はトグル４６５を受信するように構成されている。示される実施形態では、トランジスタ４６４はバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）である。トランジスタ４６４のベースは、トグル４６５を受信するように構成されており、トランジスタ４６４のエミッタは、戻り１２７に結合されており、およびトランジスタ４６４のコレクタはインターフェース１２０に結合されている。示される実施形態に対して、コマンド信号１１８は電圧信号であり、トランジスタ４６４のコレクタ電圧またはコレクタ・エミッタ電圧である。動作中、トグル４６５がローであるとき、トランジスタ４６４がオフであり、コマンド信号１１８がハイである。したがって、コマンド信号１１８に対するハイ値は、第１の値に実質的に等しいドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間／立ち下がり時間（ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち上がり時間／立ち下がり時間）に対応している。トグル４６５がハイであるとき、トランジスタ４６４がオンであり、コマンド信号１１８は戻り１２７（すなわちロー値）に実質的に等しい。したがって、コマンド信号１１８に対するロー値は、第２の値に実質的に等しいドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間／立ち下がり時間（ドレイン・ソース電圧Ｖ_ＤＳ１５０の立ち上がり時間／立ち下がり時間）に対応している。

図５Ａは、個々に高電圧（ＨＶ：ｈｉｇｈ−ｖｏｌｔａｇｅ）バス５７６に結合された、および、例えば例として単相または三相モーターといったモーター５６９を駆動するように１つのシステム制御装置１０２により制御される、３つのハーフブリッジインバーターモジュール５６６、５６７、および５６８を含む多相モーター駆動システム５００を示す。示されるように、ハーフブリッジインバーターモジュール５６６、５６７、および５６８の各々、およびシステム制御装置１０２は、戻り１２７を基準とする。更に、システム制御装置１０２は、本開示の教示により、様々なハーフブリッジインバーターモジュール５６６、５６７、および５６８の１つまたは複数のスイッチの駆動特性を調節し得る。示されるように、各スイッチは、ｎ型金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）により表されており、ここまでに説明されている伝導率変調デバイスである。

ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、５６８の各々は、ＨＶバス５７６に個々に結合されている。ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、５６８の各々が、フルブリッジ構成をとる電力コンバーターまたはインバーターとしてそれぞれがまとまって結合されたハイ側スイッチ５７０、５７１、５７２とロー側スイッチ５７３、５７４、５７５とを含む。各スイッチ５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５は、（図５Ｂに更に示される）それ自体のスイッチ制御装置により制御され、電力スイッチングアレイを形成する。それらのそれぞれのハーフブリッジモジュール５６６、５６７、５６８の各ハイ側スイッチとロー側スイッチとの間のハーフブリッジ中点端子ＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３が、多相モーター５６９の三相端子Ａ、Ｂ、およびＣに結合されている。一例において、モーター５６９は例えば、電化製品、電力式工具、ファンなどに含まれ得るブラシレス三相ＤＣモーターである。動作中、ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８は、ＨＶバス５７６により供給される電気エネルギーからモーター５６９に（所望の機械出力負荷の動きのための電圧、電流、周波数、および位相などの）入力電気信号を提供する。スイッチ５７０、５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５のスイッチング特性は、モーター５６９へのエネルギーの流れを調節するために、それらのそれぞれのスイッチ制御装置により制御される。言い換えると、スイッチ制御装置は、モーター５６９の目標動作を維持するためにモーター５６９への出力を調節する。

システム制御装置１０２は、通信バス５７７を通して各ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８に結合している。上記と同様に、実施形態において、システム制御装置１０２は電力イベントを表す検出信号１１６を受信する。一実施形態において、電力イベントは、スイッチ５７０、５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５のうちの１つまたは複数の１つまたは複数の駆動特性を調節することについての、システム制御装置１０２に対する指示であってよい。実施形態に対して、システム制御装置は、検出された電力イベント１１６に応答して、スイッチ５７０、５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５のうちの１つまたは複数の駆動電流を調節する。または言い換えると、電力イベントは、スイッチ５７０、５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５のうちの１つまたは複数のドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を長くするために、スイッチ５７０、５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５のうちの１つまたは複数のゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを大きくすることにより、スイッチオン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間を短くすることを、システム制御装置１０２に指示し得る。ゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを大きくする検出された電力イベントの一例は、起こり得る風の吹いている状態に打ち勝つ必要があり得る始動中の屋外空調ファンを含み得る。検出された電力イベントの別の例は、食器洗い機のための排水部が想定外にあふれた場合に多量の水をポンプ搬送する必要がある食器洗い機の送水ポンプを含み得る。検出された電力イベントの更なる例は、初期設置中にそれ自体を所望の温度まで冷却する冷却器を含み得る。

システム制御装置１０２は、１つまたは複数のハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８にコマンド信号を出力するように構成されている。一実施形態において、システム制御装置１０２は、通信バス５７７を介してコマンド信号を送信し得る。別の実施形態において、システム制御装置１０２は、別々の接続を介してコマンド信号を送信する。コマンド信号１１８は、電圧信号または電流信号であり得る。一例において、コマンド信号１１８は、デジタルワードを表し得る。更に、システム制御装置１０２は、コマンド信号１１８にコーディングを適用し得る。図５Ｂに関連して更に示されるように、システム制御装置１０２は、通信バス５７７を介して１つまたは複数のハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８の少なくとも１つのスイッチ制御装置にコマンド信号１１８を出力する。一実施形態において、コマンド信号は受信された検出信号１１６に応答して出力され、それぞれのスイッチ制御装置に対するシステム制御装置１０２によるコマンドを表し得る。システム制御装置１０２により通信される例示的なコマンドは、ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８のうちの１つまたは複数に対する「ステータス問い合わせ」コマンドを含み得る。システム制御装置１０２により通信される別の例示的なコマンドは、「異常」コマンドを含み得、この場合において、システム制御装置１０２がシステム１００における異常状態（例えば、過電流、過電圧、過熱など）を検出しており、ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８に異常を通信する。概して、ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８は、それらのそれぞれのハイ側スイッチおよびロー側スイッチをオフに切り替えることにより、異常コマンドに応答する。

本開示の実施形態において、システム制御装置１０２は、ハイ側スイッチ５７０、５７１、５７２およびロー側スイッチ５７３、５７４、および５７５のうちの１つまたは複数の駆動特性を表すコマンド信号１１８を通信する。例示的な駆動特性は、それぞれのスイッチに対するドレイン電流Ｉ_Ｄ１４８およびドレイン・ソース電圧１５０の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間に関連した、それぞれのスイッチに対するゲート電流Ｉ_Ｇ１４６の大きさを包含する。別の例示的な駆動特性は、スイッチ５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５のうちの１つまたは複数がゲート電流Ｉ_Ｇ１４６により駆動される持続期間を包含し得る。例えば、通信バス５７７を介して通信されるコマンドは、第１の大きさのゲート電流Ｉ_Ｇまたは第２の大きさのゲート電流Ｉ_Ｇにおいてスイッチ５７０、５７１、５７２、５７３、５７４、および５７５のうちの１つまたは複数を駆動することを表し得、第２の大きさが第１の大きさより大きい。しかしコマンド信号１１８は、２つより多くのゲート電流Ｉ_Ｇの大きさを使用して、スイッチ５７０、５７１、５７２、５７３、５７４および５７５のうちの１つまたは複数を駆動することを表し得ることが理解されなければならない。

ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８は通信バス５７７に結合されており、通信バス５７７はシステム制御装置１０２にも結合されている。一例においてオープンコレクタ構成である通信バス５７７は、プルアップ抵抗器Ｒ_ＵＰを通して電源電圧Ｖ_ＵＰに結合されている。更に、通信バス５７７は、一例において単線通信バスであってよい。上述のように、通信バス５７７は、１つまたは複数のハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８にコマンドを通信するためにシステム制御装置１０２により使用されてよい。一例において、通信バス５７７は正常な定常状態において電源電圧Ｖ_ＵＰにプルアップされ、任意の通信中に、ハーフブリッジモジュール５６６、５６７、および５６８にコマンドを送信するためにシステム制御装置１０２によりプルダウンされ得る。一実施形態において、通信バス５７７は、デジタルマルチビットワードを通したコマンドの検出のためにプルダウンされ得る。別の実施形態において、通信バス５７７は、図３に関連して説明されるようにコマンドを通信するためにプルダウンされ得る。幾つかの実施形態において、通信バス５７７がプルダウンされる持続期間は、システム制御装置１０２により送信されたコマンドに対応する。

図５Ｂは、本開示の実施形態によるハーフブリッジモジュールの更なる詳細を提供する。特に、図５Ｂはハーフブリッジモジュール５６６を示すが、他のハーフブリッジモジュール５６７、５６８が存在はするが詳細には示されていないことが理解されなければならない。更に、ハーフブリッジモジュール５６７、５６８に含まれる要素は、ハーフブリッジモジュール５６６に関連して図５Ｂに示されるものと同様である。

ハーフブリッジモジュール５６６は、一緒に直列に結合されたハイ側スイッチ５７０とロー側スイッチ５３７とを含む。ハイ側スイッチ５７０およびロー側スイッチ５３７は、それらのそれぞれのボディダイオードを伴うｎ型ＭＯＳＦＥＴにより例示される。ハイ側スイッチ５７０のドレインはＨＶバス５７６に結合されており、およびロー側スイッチ５７３のソースのソースは戻り１２７に結合されている。ハーフブリッジ中点ＨＢ１は、モーター５６９の相Ａに結合されている。

ハーフブリッジモジュール５６６は、スイッチ制御装置１１４および５１５を更に含む。スイッチ制御装置１１４はロー側スイッチ５７３を制御するように結合されており、スイッチ制御装置５１５はハイ側スイッチ５７０を制御するように結合されている。スイッチ制御装置１１４とスイッチ制御装置５１５との両方が、ここまでに説明されている、および本開示の実施形態によるそれらのそれぞれのスイッチに対する駆動特性制御部を含む。スイッチ制御装置１１４および５１５は、更に説明されるようにコマンド信号１１８を受信するためのインターフェースを更に含み得る。上記と同様に、スイッチ制御装置１１４、５１５は、それらのそれぞれのスイッチのオン切り替え時間およびオフ切り替え時間とともに、有効化および無効化を制御する。更に、スイッチ制御装置１１４、５１５は、システム制御装置１０２に応答して、それぞれ、ロー側スイッチ５７３およびハイ側スイッチ５７０の駆動特性を調節し得る。

システム制御装置１０２は、ハーフブリッジモジュール５６６およびスイッチ制御装置１１４に結合されている。示されるように、システム制御装置１０２は、スイッチ制御装置１１４にコマンド信号１１８を出力する。システム制御装置１０２から受信されたコマンド信号１１８に応答して、スイッチ制御装置１１４は、ロー側スイッチ５３７の駆動特性を調節する。一実施形態において、スイッチ制御装置１１４のインターフェース（図示されていない）が、コマンド信号１１８を受信し、スイッチ制御装置１１４の駆動特性制御部に駆動特性信号を出力する。次に、駆動特性制御部は、ロー側スイッチ５７３を有効化および無効化する駆動要素に信号を出力する。システム制御装置１０２は、通信バス５７７を介して、または別の結合によりスイッチ制御装置１１４にコマンド信号１１８を送信し得る。

破線に示されるように、幾つかの実施形態において、システム制御装置１０２は、スイッチ制御装置１１４を介してコマンド信号１１８を提供するのではなく、任意選択的に、コマンド信号１１８を提供するためにスイッチ制御装置５１５に結合され得る。コマンド信号１１８に応答して、スイッチ制御装置５１５は、ハイ側スイッチ５７０の駆動特性を調節する。一実施形態において、スイッチ制御装置５１５のインターフェース（図示されていない）は、コマンド信号１１８を受信し、スイッチ制御装置５１５の駆動特性制御部に駆動特性信号を出力する。次に、駆動特性制御部は、ハイ側スイッチ５７０を有効化および無効化する駆動要素に信号を出力する。システム制御装置１０２は、スイッチ制御装置５１５に別の結合により、または通信バス５７７を介してコマンド信号１１８を送信し得る。

破線により示される別の代替的な実施形態において、スイッチ制御装置１１４がスイッチ制御装置５１５に結合している。スイッチ制御装置５１５がシステム制御装置１０２からコマンド信号１１８を受信するのではなく、スイッチ制御装置１１４がスイッチ制御装置５１５に、受信されたコマンド信号１１８または駆動特性信号１２８を送信する。ロー側スイッチ制御装置１１４からハイ側スイッチ制御装置５１５への通信は、ロー側スイッチ制御装置１１４とハイ側制御装置５１５との間の通信リンクを通して実現され得る。例えば、ハイ側スイッチ５７０とロー側スイッチ５７３との両方を制御するための制御信号が、システム制御装置１０２からロー側スイッチ制御装置１１４により受信され得る。ハイ側スイッチ５７０をスイッチングするための制御信号は、通信リンクを介してロー側スイッチ制御装置１１４からハイ側制御装置５１５に通信され得る。

一実施形態において、ロー側スイッチ制御装置１１４は、例えばハイ側駆動電流といったハイ側スイッチ５７０の駆動特性を調節するために、システム制御装置１０２から受信されたコマンド信号１１８を、ハイ側スイッチ制御装置５１５に中継する。この例の場合、ハイ側スイッチ制御装置５１５は、ロー側スイッチ制御装置１１４からコマンド信号１１８を受信するためのインターフェース（図示されていない）を含み、スイッチ制御装置５１５の駆動特性制御部に駆動特性信号を出力する。次に、駆動特性制御部が、ハイ側スイッチ５７０を有効化および無効化する駆動要素に信号を出力する。

別の実施形態において、ロー側スイッチ制御装置１１４は、インターフェース（図示されていない）において、例えばハイ側駆動電流といったハイ側スイッチ５７０の駆動特性を調節するためのコマンド信号１１８を受信する。インターフェース（図示されていない）が、ハイ側スイッチ５７０の駆動特性を調節するための駆動特性信号１２８を出力し、ロー側スイッチ制御装置１１４の駆動特性信号１２８がハイ側スイッチ制御装置５１５に通信される。この例の場合、ハイ側スイッチ制御装置５１５はロー側スイッチ制御装置１１４に結合された、および、ロー側スイッチ制御装置１１４の駆動特性信号１２８を受信する、それ自体の駆動特性制御部を含む。次に、スイッチ制御装置５１５の駆動特性制御部は、ハイ側スイッチ５７０を有効化および無効化する駆動要素に信号を出力する。

図６Ａは、本開示の実施形態による駆動特性制御部を含むスイッチ制御装置１１４、６１５を含む例示的な電力コンバーター６００を示す。スイッチ制御装置１１４、６１５は、システム制御装置１０２に応答する駆動特性制御部を含む。更に、システム制御装置１０２は、本開示の実施形態により、スイッチ６７９、６８０の駆動特性を調節し得る。電力コンバーター６００は入力電圧Ｖ_ＩＮ６０２を受信し、電力スイッチ６７９、６８０のスイッチングを制御することにより、エネルギー伝達要素Ｌ１ ６８１を通して入力から負荷６８２に電気エネルギーを伝達するように設計されている。様々な実施態様において、電力コンバーター６００は、負荷６８２に出力されるエネルギーの電圧、電流、または電力レベルを制御し得る。図６Ａに示される例において、エネルギー伝達要素Ｌ１ ６８１および２つの電力スイッチ６７９、６８０がハーフブリッジ構成をとって一緒に結合されているが、他のトポロジーが使用され得る。電力スイッチ６７９、６８０は電力スイッチングアレイを形成する。スイッチ制御装置１１４はロー側スイッチ制御装置と呼ばれ得るのに対し、スイッチ制御装置６１５はハイ側スイッチ制御装置と呼ばれ得る。

示される例において、電力スイッチ６７９、６８０はＩＧＢＴである。しかし、本発明の例は、他の電力スイッチ技術と組み合わせても使用され得る。例えば、金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、注入促進ゲートトランジスタ（ＩＥＧＴ）、およびゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）が使用され得る。加えて、電力コンバーター６００は、窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体または炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体をベースとした電力スイッチとともに使用され得る。

システム制御装置１０２は、システム入力６９９、検出信号１１６を受信するように結合されており、コマンド信号１１８を提供する。システム制御装置１０２は、システム入力６９９に基づいて、スイッチ制御装置１１４、６１５が電力スイッチ６７９、６８０をオンに切り替えなければならないか、オフに切り替えなければならないかを判定する。例示的なシステム入力６９９は、汎用モーター駆動部、複数レベル電力コンバーターのオン切り替えおよびオフ切り替えのシーケンス、またはシステム異常オフ切り替え要求のためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含む。検出信号１１６はシステム入力でもあり、一実施形態において電力イベントを表す。一実施形態において、電力イベントは、電力スイッチ６７９、６８０のいずれかまたはその両方の駆動特性を調節するための、システム制御装置１０２に対する指示であり得る。電力スイッチ６７９または６８０の駆動特性を調節することの一例において、電力イベントは、電力スイッチ６７９、６８０のいずれかまたはその両方の駆動電流を増やす指示であり得る。または言い換えると、電力イベントは、電力スイッチ６７９、６８０のいずれかまたはその両方により伝導される電流の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を長くするために、電力スイッチ６７９、６８０のいずれかまたはその両方に対する制御電流の大きさを大きくすることにより、オン切り替え時間および／またはオフ切り替え時間を短くするように、システム制御装置１０２に指示し得る。

示される例において、システム制御装置１０２は、スイッチ制御装置１１４、６１５のインターフェース１２０に１つまたは複数のコマンドを表すコマンド信号１１８を出力する。例示的なコマンドは、電力スイッチ６７９、６８０を有効化または無効化すること、リセット、異常通知を含み、電力スイッチ６７９、６８０の駆動電流（すなわち伝導電流の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間）を調節する。コマンド信号１１８は、電圧信号または電流信号であり得る。一例において、コマンド信号１１８は、Ｎビットデジタルワードを表し得る。更に、システム制御装置１０２は、コマンド信号１１８にコーディングを適用し得る。一例において、システム制御装置１０２とインターフェース１２０との間の通信は双方向であってよい。

インターフェース１２０はシステム制御装置１０２に結合されており、コマンド信号１１８を受信する。図６Ａは、スイッチ制御装置１１４、６１５の両方に対して１つのインターフェース１２０を示す。しかし、各スイッチ制御装置１１４、６１５は、それ自体のインターフェースを含んでよく、その場合、システム制御装置１０２が両方のインターフェースにコマンド信号１１８を出力することが理解されなければならない。インターフェース１２０とシステム制御装置１０２との両方が一次基準電位６８３を基準とするのに対し、スイッチ制御装置１１４は二次基準電位６８４を基準とし、スイッチ制御装置６１５は二次基準電位６８５を基準とする。二次基準電位６８４、６８５は異なる電位である。一例において、基準電位６８５がハイ側スイッチ６７９とロー側スイッチ６８０との間のハーフブリッジ点に結合されるのに対し、基準電位６８４はロー側スイッチ６８０のエミッタに結合される。スイッチ制御装置１１４、６１５は、絶縁された通信リンク６７８によりインターフェース１２０からガルバニック絶縁されている。絶縁された通信リンク６７８は、誘導結合、例えば信号変圧器または結合インダクタ、光結合、または容量結合として実装されてよい。更に、スイッチ制御装置１１４、６１５は、通信リンク６７８を介してインターフェース１２０と双方向に通信してよい。

インターフェース１２０は、システム制御装置１０２により送信されたコマンド信号１１８を解釈し、電力スイッチ６７９、６８０を駆動するために、および、更には電力スイッチ６７９、６８０の駆動電流を調節するために、スイッチ制御装置１１４、６１５に駆動特性信号を送信する。スイッチ制御装置１１４、６１５は、それらのそれぞれの駆動特性信号を受信し、電力スイッチ６７０、６８０を制御するための駆動信号を生成する。ここまでに説明されているように、スイッチ制御装置１１４、６１５は駆動特性制御回路を含み、電力スイッチ６８０、６７９の駆動電流（すなわち駆動強度）を制御するために駆動要素を有効化および無効化する。したがって、システム制御装置１０２は、電力スイッチ６８０、６７９の駆動強度を調節する。

図６Ｂは、電力スイッチ６７９、６８０の駆動特性、例えば例として駆動電流を調節するための、システム制御装置１０２を含むハーフブリッジ構成をとる電力コンバーター６０１の別の例を示す。電力コンバーター６０１が、図６Ｂに示される電力コンバーター６００と多くの類似性を共有することが理解されなければならない。しかし、少なくとも１つの差は、インターフェース１２０が絶縁インターフェース６７８を通してスイッチ制御装置１１４に結合しており、スイッチ制御装置６１５に結合していないことである。図６Ｂに示される例において、インターフェース１２０は、コマンド信号１１８を解釈し、スイッチ制御装置１１４に駆動特性信号１２８を出力する。スイッチ制御装置８１５がインターフェース１２０から駆動特性信号を受信するのではなく、スイッチ制御装置１１４がスイッチ制御装置６１５に駆動特性信号１２８を送信する。ロー側スイッチ制御装置１１４からハイ側スイッチ制御装置６１５への通信は、ロー側スイッチ制御装置１１４とハイ側制御装置６１５との間の通信リンクを通して実現され得る。この例の場合、ハイ側スイッチ制御装置６１５は、ロー側スイッチ制御装置１１４に結合された、およびロー側スイッチ制御装置１１４の駆動特性信号１２８を受信するそれ自体の駆動特性制御部を含む。次に、スイッチ制御装置６１５の駆動特性制御部が、ハイ側スイッチ６７９を有効化および無効化する駆動要素に信号を出力する。

図６Ｃは、例示的な絶縁された通信リンク６７８を示す。簡潔さを目的として、インターフェース１２０とスイッチ制御装置１１４との間の絶縁された通信リンク６７８のみが示される。インターフェース１２０とシステム制御装置１０２との両方が一次基準電位６８３を基準としており、スイッチ制御装置１１４は二次基準電位６８４を基準としている。スイッチ制御装置１１４は、絶縁された通信リンク６７８によりインターフェース１２０からガルバニック絶縁されている。示される絶縁された通信リンク６７８は、一次巻線６８７と二次巻線６８９とを含む信号変圧器である。インターフェース１２０は一次巻線６８７に結合されており、駆動特性信号１２８を出力する。スイッチ制御装置１１４は、二次巻線６８９に結合されており、駆動特性信号１２８に一次巻線６８７と二次巻線６８９との巻数比を乗じたものを受信する。

本発明に関して示される例についての上述の説明は、要約で説明される事項を含め、網羅的であることも、開示される形態そのものへの限定であることも意図したものではない。本発明の特定の実施形態および例が、本明細書において例示を目的として説明されるが、本発明のより広い趣旨および範囲から逸脱することなく様々な同等な変更が可能である。実際、具体的で例示的な電圧、電流、周波数、出力範囲値、時間などが説明のために提示されること、および、本発明の教示による他の実施形態および例において他の値が使用されてもよいことが理解される。

本発明は特許請求の範囲において規定されるが、本発明が代替的に以下の例により規定され得ることが理解されなければならない。

例１．負荷へのエネルギー送達を制御するように構成された電力スイッチングアレイの伝導率変調デバイスを制御するように構成された制御システムであって、
制御システムが、
制御システムにおける電力イベントを検出することと、検出された電力イベントに応答して、伝導率変調デバイスの駆動特性を調節するためのコマンド信号を出力することと、をするように構成されたシステム制御装置と、
システム制御装置に結合された、および、コマンド信号を受信するように構成されたスイッチ制御装置であって、スイッチ制御装置が、伝導率変調デバイスのオン切り替えおよびオフ切り替えを制御することにより負荷へのエネルギー送達を制御するように更に構成された、スイッチ制御装置と、
を備え、
スイッチ制御装置が、
伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を制御するように構成された調節可能駆動要素と、
スイッチ制御装置と、コマンド信号を受信することと、伝導率変調デバイスの駆動特性を変えることと、をするように構成された駆動特性制御部であって、駆動特性制御部が、システム制御装置により生成されたコマンド信号に応答して、伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を調節するために、調節可能駆動要素を変化させるように更に構成された、駆動特性制御部と、
を備える、
制御システム。

例２．駆動特性制御部が、伝導率変調デバイスにより伝導される電流の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を調節するように構成された、例１に記載の制御システム。

例３．調節可能駆動要素が、
駆動特性制御部に結合されたスイッチであって、スイッチが、伝導率変調デバイスによる電流の伝導を有効化または無効化するようにオンまたはオフに切り替えられるように構成された、スイッチと、
駆動特性制御部に結合された、およびスイッチに直列に結合されたトリミング可能な電流源であって、駆動特性制御部が、伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を変えるためのコマンド信号に応答して、トリミング可能な電流源により提供される電流を制御するように更に構成された、トリミング可能な電流源と、
を備える、
例１または例２に記載の制御システム。

例４．駆動特性制御部が、伝導率変調デバイスにより伝導される電流の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を変えるために、トリミング可能な電流源により提供される電流を制御するように更に構成された、例１から例３のいずれか１つに記載の制御システム。

例５．駆動特性制御部が、トリミング可能な電流源により提供される電流の大きさを制御するように更に構成された、例１から例４のいずれか１つに記載の制御システム。

例６．駆動特性制御部が、トリミング可能な電流源により提供される電流の持続期間を制御するように更に構成された、例１から例５のいずれか１つに記載の制御システム。

例７．駆動特性制御部が、トリミング可能な電流源により提供される電流の周波数を制御するように更に構成された、例１から例６のいずれか１つに記載の制御システム。

例８．スイッチ制御装置が、システム制御装置に結合された、および、コマンド信号を受信するように構成されたインターフェースであって、インターフェースが、コマンド信号を解釈することと、伝導率変調デバイスの立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を調節するために駆動特性制御部に駆動特性信号を出力することと、をするように更に構成された、インターフェースを更に備える、
例１から例７のいずれか１つに記載の制御システム。

例９．インターフェースが、駆動特性制御部からガルバニック絶縁された、例１から例８のいずれか１つに記載の制御システム。

例１０．制御システムが、モーターへのエネルギー送達を制御する、例１から例９のいずれか１つに記載の制御システム。

例１１．伝導率変調デバイスが、トランジスタである、例１から例１０のいずれか１つに記載の制御システム。

例１２．コマンド信号が、論理ハイセクションと論理ローセクションとの方形パルス波形であり、論理ローセクションの持続期間が、コマンド信号のコマンドに対応している、例１から例１１のいずれか１つに記載の制御システム。

例１３．システム制御装置が、要求に応じて伝導率変調デバイスを調節するためにコマンド信号を出力するように構成された、例１から例１２のいずれか１つに記載の制御システム。

例１４．負荷へのエネルギー送達を制御するように構成された伝導率変調デバイスを制御するように構成された制御システムであって、
制御システムが、
制御システムにおける電力イベントを検出することと、検出された電力イベントに応答してコマンド信号をアサートすることと、をするように構成されたシステム制御装置と、
システム制御装置に結合された、および、コマンド信号を受信するように構成されたスイッチ制御装置であって、スイッチ制御装置が、コマンド信号における第１のコマンドに応答して、伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間、立ち下がり時間、または立ち上がり時間と立ち下がり時間との両方の変更により負荷へのエネルギー送達を制御するために、伝導率変調デバイスのオン切り替えとオフ切り替えとを制御するように更に構成されており、スイッチ制御装置が、コマンド信号における第２のコマンドに応答して、立ち上がり時間、立ち下がり時間、または、立ち上がり時間と立ち下がり時間との両方を変えないように構成された、スイッチ制御装置と、
を備える、
制御システム。

例１５．スイッチ制御装置が、
伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間、立ち下がり時間、または、立ち上がり時間と立ち下がり時間との両方を制御するように構成された調節可能駆動要素と、
システム制御装置に結合された、および、コマンド信号を受信するように構成されたインターフェースであって、インターフェースが、コマンド信号を解釈することと、駆動特性信号を出力することと、をするように構成された、インターフェースと、
駆動特性信号を受信することと、コマンド信号における第１のコマンドに応答して、デフォルト値から伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間、立ち下がり時間、または、立ち上がり時間と立ち下がり時間との両方を調節するために、調節可能駆動要素を変化させることと、をするように構成された駆動特性制御部であって、駆動特性制御部が、コマンド信号における第２のコマンドに応答して、デフォルト値から立ち上がり時間、立ち下がり時間、または、立ち上がり時間と立ち下がり時間との両方を変えないように構成された、駆動特性制御部と、
を更に備える、
例１４に記載の制御システム。

例１６．調節可能駆動要素が、
駆動特性制御部に結合されたスイッチであって、駆動特性制御部が、伝導率変調デバイスの伝導を有効化または無効化するために、スイッチをオンまたはオフに切り替えるように構成された、スイッチと、
駆動特性制御部に結合された、および、スイッチに直列に結合されたトリミング可能な電流源であって、駆動特性制御部が、伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間、立ち下がり時間、または、立ち上がり時間と立ち下がり時間との両方を変えるために、駆動特性信号に応答して駆動特性制御部により制御されるトリミング可能な電流源により提供される電流の大きさを制御するように構成された、トリミング可能な電流源と、
を更に備える、
例１４または例１５に記載の制御システム。

例１７．トリミング可能な電流源により提供される電流の大きさが、第１のコマンドに応答して大きくなる、
例１４から例１６のいずれか１つに記載の制御システム。

例１８．伝導率変調デバイスのオン切り替えおよびオフ切り替えを制御することにより負荷へのエネルギー送達を制御するように構成されたスイッチ制御装置であって、
スイッチ制御装置が、
コマンド信号から駆動特性を受信するように構成された駆動特性制御部であって、コマンド信号が、伝導率変調デバイスの駆動電流を能動的に調節するように提供される、駆動特性制御部と、
駆動特性制御部に結合された第１の駆動要素と、
を備え、
第１の駆動要素が、
駆動特性制御部に結合された、および、伝導率変調デバイスを第１の状態から第２の状態に遷移させるためにオンまたはオフに切り替えられるように構成された第１のスイッチと、
駆動特性制御部に結合された、および、第１のスイッチに直列に結合された第１のトリミング可能な電流源であって、第１のトリミング可能な電流源が、コマンド信号の第１のコマンドに応答して伝導率変調デバイスを第１の速度で第１の状態から第２の状態に遷移させるために、伝導率変調デバイスに電流を提供するようにおよび、コマンド信号の第２のコマンドに応答して伝導率変調デバイスを第２の速度で第１の状態から第２の状態に遷移させるために、伝導率変調デバイスに電流を提供するように構成された第１のトリミング可能な電流源と、
を備える、
スイッチ制御装置。

例１９．駆動特性制御部に結合された第２の駆動要素を更に備え、
第２の駆動要素が、
駆動特性制御部に結合された、および、伝導率変調デバイスを第２の状態から第１の状態に遷移させるために、オンまたはオフに切り替えられるように構成された、第２のスイッチと、
駆動特性制御部に結合された、および、第２のスイッチに直列に結合された第２のトリミング可能な電流源であって、第２のトリミング可能な電流源が、コマンド信号の第１のコマンドに応答して伝導率変調デバイスを第１の速度で第２の状態から第１の状態に遷移させるために、伝導率変調デバイスに電流を提供することと、コマンド信号の第２のコマンドに応答して伝導率変調デバイスを第２の速度で第２の状態から第１の状態に遷移させるために、伝導率変調デバイスに電流を提供することと、をするように構成された、第２のトリミング可能な電流源と、
を備える、
例１８に記載のスイッチ制御装置。

例２０．コマンド信号が、システム制御装置から受信される、
例１８または例１９に記載のスイッチ制御装置。

例２１．、コマンド信号が、ユーザートグルから受信された、
例１８から例２０のいずれか１つに記載のスイッチ制御装置。

例２２．コマンド信号が、センサーから受信される、
例１８から例２１のいずれか１つに記載のスイッチ制御装置。

Claims (22)

1. 負荷へのエネルギー送達を制御するように構成された電力スイッチングアレイの伝導率変調デバイスを制御するように構成された制御システムであって、
   前記制御システムが、
   前記制御システムにおける電力イベントを検出することと、検出された前記電力イベントに応答して、前記伝導率変調デバイスの駆動特性を調節するためのコマンド信号を出力することと、をするように構成された、システム制御装置と、
   前記システム制御装置に結合された、および、前記コマンド信号を受信するように構成されたスイッチ制御装置であって、前記スイッチ制御装置が、前記伝導率変調デバイスのオン切り替えおよびオフ切り替えを制御することにより、前記負荷への前記エネルギー送達を制御するように更に構成された、前記スイッチ制御装置と、
   を備え、
   前記スイッチ制御装置が、
   前記伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を制御するように構成された調節可能駆動要素と、
   前記コマンド信号を受信することと、前記伝導率変調デバイスの前記駆動特性を変えることと、をするように構成された駆動特性制御部であって、前記駆動特性制御部が、前記システム制御装置により生成された前記コマンド信号に応答して、前記伝導率変調デバイスにかかる前記電圧の前記立ち上がり時間および／または前記立ち下がり時間を調節するために、前記調節可能駆動要素を変化させるように更に構成された、前記駆動特性制御部と、
   を備える、
   制御システム。
2. 前記駆動特性制御部が、前記伝導率変調デバイスにより伝導される電流の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を調節するように構成された、
   請求項１に記載の制御システム。
3. 前記調節可能駆動要素が、
   前記駆動特性制御部に結合されたスイッチであって、前記スイッチが、前記伝導率変調デバイスによる電流の伝導を有効化または無効化するために、オンまたはオフに切り替えられるように構成された、前記スイッチと、
   前記駆動特性制御部に結合された、および、前記スイッチに直列に結合されたトリミング可能な電流源であって、前記駆動特性制御部が、前記伝導率変調デバイスにかかる前記電圧の前記立ち上がり時間および／または前記立ち下がり時間を変えるための前記コマンド信号に応答して、前記トリミング可能な電流源により提供される電流を制御するように更に構成された、前記トリミング可能な電流源と、
   を備える、
   請求項１に記載の制御システム。
4. 前記駆動特性制御部が、前記伝導率変調デバイスにより伝導される前記電流の立ち上がり時間および／または立ち下がり時間を変えるために、前記トリミング可能な電流源により提供される前記電流を制御するように更に構成された、
   請求項３に記載の制御システム。
5. 前記駆動特性制御部が、前記トリミング可能な電流源により提供される前記電流の大きさを制御するように更に構成された、
   請求項３に記載の制御システム。
6. 前記駆動特性制御部が、前記トリミング可能な電流源により提供される前記電流の持続期間を制御するように更に構成された、
   請求項３に記載の制御システム。
7. 前記駆動特性制御部が、前記トリミング可能な電流源により提供される前記電流の周波数を制御するように更に構成された、
   請求項３に記載の制御システム。
8. 前記スイッチ制御装置が、
   前記システム制御装置に結合された、および、前記コマンド信号を受信するように構成されたインターフェースであって、前記インターフェースが、前記伝導率変調デバイスの前記立ち上がり時間および／または前記立ち下がり時間を調節するために、前記コマンド信号を解釈することと、前記駆動特性制御部に駆動特性信号を出力することと、をするように更に構成された、前記インターフェース
   を更に備える、
   請求項１に記載の制御システム。
9. 前記インターフェースが、前記駆動特性制御部からガルバニック絶縁された、
   請求項８に記載の制御システム。
10. 前記制御システムが、モーターへのエネルギー送達を制御する、
    請求項１に記載の制御システム。
11. 前記伝導率変調デバイスが、トランジスタである、
    請求項１に記載の制御システム。
12. 前記コマンド信号が、論理ハイセクションと論理ローセクションとの方形パルス波形であり、前記論理ローセクションの持続期間が、前記コマンド信号のコマンドに対応した、
    請求項１に記載の制御システム。
13. 前記システム制御装置が、要求に応じて前記伝導率変調デバイスを調節するために、前記コマンド信号を出力するように構成された、
    請求項１に記載の制御システム。
14. 負荷へのエネルギー送達を制御するように構成された伝導率変調デバイスを制御するように構成された制御システムであって、
    前記制御システムが、
    前記制御システムにおける電力イベントを検出することと、検出された前記電力イベントに応答してコマンド信号をアサートすることと、をするように構成されたシステム制御装置と、
    前記システム制御装置に結合された、および、前記コマンド信号を受信するように構成された、スイッチ制御装置であって、前記スイッチ制御装置が、前記コマンド信号における第１のコマンドに応答して、前記伝導率変調デバイスにかかる電圧の立ち上がり時間、立ち下がり時間、または、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間との両方の変更により前記負荷への前記エネルギー送達を制御するために、前記伝導率変調デバイスのオン切り替えとオフ切り替えとを制御するように更に構成されており、前記スイッチ制御装置が、前記コマンド信号における第２のコマンドに応答して、前記立ち上がり時間、前記立ち下がり時間、または、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間との両方を変えないように構成された、前記スイッチ制御装置と、
    を備える、
    制御システム。
15. 前記スイッチ制御装置が、
    前記伝導率変調デバイスにかかる前記電圧の前記立ち上がり時間、前記立ち下がり時間、または、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間との両方を制御するように構成された調節可能駆動要素と、
    前記システム制御装置に結合された、および、前記コマンド信号を受信するように構成されたインターフェースであって、前記インターフェースが、前記コマンド信号を解釈するように、および、駆動特性信号を出力するように構成された、前記インターフェースと、
    前記駆動特性信号を受信することと、前記コマンド信号における前記第１のコマンドに応答して、デフォルト値から前記伝導率変調デバイスにかかる前記電圧の前記立ち上がり時間、前記立ち下がり時間、または、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間との両方を調節するために、前記調節可能駆動要素を変化させることと、をするように構成された駆動特性制御部であって、前記駆動特性制御部が、前記コマンド信号における前記第２のコマンドに応答して、前記デフォルト値から前記立ち上がり時間、前記立ち下がり時間、または、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間との両方を変えないように構成された、前記駆動特性制御部と、
    を更に備える、
    請求項１４に記載の制御システム。
16. 前記調節可能駆動要素が、
    前記駆動特性制御部に結合されたスイッチであって、前記駆動特性制御部が、前記伝導率変調デバイスの伝導を有効化または無効化するために、前記スイッチをオンまたはオフに切り替えるように構成された、前記スイッチと、
    前記駆動特性制御部に結合された、および、前記スイッチに直列に結合された前記トリミング可能な電流源であって、前記駆動特性制御部が、前記伝導率変調デバイスにかかる前記電圧の前記立ち上がり時間、前記立ち下がり時間、または、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間との両方を変えるために、前記駆動特性信号に応答して、前記駆動特性制御部により制御される前記トリミング可能な電流源により提供される電流の大きさを制御するように構成された、前記トリミング可能な電流源と、
    を更に備える、
    請求項１５に記載の制御システム。
17. 前記トリミング可能な電流源により提供される前記電流の前記大きさが、前記第１のコマンドに応答して大きくなる、
    請求項１６に記載の制御システム。
18. 伝導率変調デバイスのオン切り替えおよびオフ切り替えを制御することにより負荷へのエネルギー送達を制御するように構成されたスイッチ制御装置であって、
    前記スイッチ制御装置が、
    コマンド信号から駆動特性を受信するように構成された駆動特性制御部であって、前記コマンド信号が、前記伝導率変調デバイスの駆動電流を能動的に調節するように提供される、前記駆動特性制御部と、
    前記駆動特性制御部に結合された第１の駆動要素と、
    を備え、
    前記第１の駆動要素が、
    前記駆動特性制御部に結合された、および、前記伝導率変調デバイスを第１の状態から第２の状態に遷移させるためにオンまたはオフに切り替えられるように構成された、第１のスイッチと、
    前記駆動特性制御部に結合された、および、前記第１のスイッチに直列に結合された、第１のトリミング可能な電流源であって、前記第１のトリミング可能な電流源が、前記コマンド信号の第１のコマンドに応答して、前記伝導率変調デバイスを第１の速度で前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させるために、前記伝導率変調デバイスに電流を提供することと、前記コマンド信号の第２のコマンドに応答して前記伝導率変調デバイスを第２の速度で前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させるために、前記伝導率変調デバイスに電流を提供することと、をするように構成された、前記第１のトリミング可能な電流源と、
    を備える、
    スイッチ制御装置。
19. 前記駆動特性制御部に結合された第２の駆動要素を更に備え、
    前記第２の駆動要素が、
    前記駆動特性制御部に結合された、および、前記伝導率変調デバイスを前記第２の状態から前記第１の状態に遷移させるために、オンまたはオフに切り替えられるように構成された、第２のスイッチと、
    前記駆動特性制御部に結合された、および、前記第２のスイッチに直列に結合された、第２のトリミング可能な電流源であって、前記第２のトリミング可能な電流源が、前記コマンド信号の前記第１のコマンドに応答して、前記伝導率変調デバイスを前記第１の速度で前記第２の状態から前記第１の状態に遷移させるために、前記伝導率変調デバイスに電流を提供するように、および、前記コマンド信号の前記第２のコマンドに応答して、前記伝導率変調デバイスを前記第２の速度で前記第２の状態から前記第１の状態に遷移させるために、前記伝導率変調デバイスに電流を提供するように構成された、前記第２のトリミング可能な電流源と、
    を備える、
    請求項１８に記載のスイッチ制御装置。
20. 前記コマンド信号が、システム制御装置から受信される、
    請求項１８に記載のスイッチ制御装置。
21. 前記コマンド信号が、ユーザートグルから受信される、
    請求項１８に記載のスイッチ制御装置。
22. 前記コマンド信号が、センサーから受信される、
    請求項１８に記載のスイッチ制御装置。

Images