JP2021096089A - 電圧変化率検出回路、半導体装置及び電力変換器 - Google Patents
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Abstract
Description
測定対象ノードと基準電圧ノードとの間に直列に接続された第1キャパシタ及び第1抵抗と、
前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードと、前記出力ノードとの間に接続される第1整流回路と、
前記出力ノードと前記基準電圧ノードとの間に接続される第2キャパシタと、を備える、電圧変化率検出回路が提供される。
図1は第1の実施形態による電圧変化率検出回路1を備えた電力変換器2の回路図である。図1の電圧変化率検出回路1は、電力変換回路3の出力ノードである測定対象ノードn1に接続されている。電力変換器2は、電圧変化率検出回路1と電力変換回路3を備えている。電力変換回路3は、例えば、スイッチング素子Q1,Q2を用いて直流電圧を交流電圧に変換する。図1の電力変換回路3は、直流電源4と、キャパシタC10と、スイッチング素子Q1,Q2とを有するが、電力変換回路3の具体的な回路構成は問わない。
Vout=C1×R×(dv/dt)×[1−exp{−t/R(C1+C2)}] …(1)
T≧2.2×R×(C1+C2) …(2)
45.5≧R×(C1+C2) …(3)
第2の実施形態は、電圧変化率検出回路1から出力された直流信号を、電力変換回路3の制御に用いるものである。
Claims (13)
- 測定対象ノードの電圧の時間変化率を示す直流信号を出力する出力ノードを有する電圧変化率検出回路であって、
測定対象ノードと基準電圧ノードとの間に直列に接続された第1キャパシタ及び第1抵抗と、
前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードと、前記出力ノードとの間に接続される第1整流回路と、
前記出力ノードと前記基準電圧ノードとの間に接続される第2キャパシタと、を備える、電圧変化率検出回路。 - 前記出力ノードと前記基準電圧ノードとの間に接続され、前記第2キャパシタの蓄積電荷を放電するか否かを切り替える切替器を備える、請求項1に記載の電圧変化率検出回路。
- 前記切替器は、前記出力ノードから出力される前記直流信号の電圧レベルが安定した後にオンして、前記第2キャパシタを放電させる、請求項2に記載の電圧変化率検出回路。
- 前記第1キャパシタは、前記測定対象ノードの寄生容量の1/10以下の容量値を有する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電圧変化率検出回路。
- 前記測定対象ノードの電圧変化に応じた前記直流信号が前記出力ノードから出力されるまでに要する時定数が100n秒以下になるように、前記第1キャパシタの容量、前記第2キャパシタの容量及び前記第1抵抗の抵抗値が設定される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電圧変化率検出回路。
- 前記時定数Tが式(1)を満たすように、前記第1キャパシタの容量C1、前記第2キャパシタの容量C2、及び前記第1抵抗の抵抗値Rが設定される、請求項5に記載の電圧変化率検出回路。
T≧2.2×R×(C1+C2) …(1) - 前記出力ノードの電圧Voutは、前記測定対象ノードの電圧の時間変化率dv/dt、前記第1キャパシタの容量C1、前記第2キャパシタの容量C2、及び前記第1抵抗の抵抗値Rを用いて、式(2)で表される、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電圧変化率検出回路。
Vout=C1×R×(dv/dt)×[1−exp{−t/R(C1+C2)}] …(2) - 前記測定対象ノードに接続され、前記測定対象ノードの立ち上がり電圧の時間変化率を示す第1直流信号を第1出力ノードから出力する第1電圧変化率検出部と、
前記測定対象ノードに接続され、前記測定対象ノードの立ち下がり電圧の時間変化率を示す第2直流信号を第2出力ノードから出力する第2電圧変化率検出部と、を備え、
前記第1電圧変化率検出部は、前記第1キャパシタに対応する第3キャパシタと、前記第1抵抗に対応する第2抵抗と、前記第1整流回路に対応する第2整流回路と、前記第2キャパシタに対応する第4キャパシタとを有し、
前記第2電圧変化率検出部は、前記第1キャパシタに対応する第5キャパシタと、前記第1抵抗に対応する第3抵抗と、前記第1整流回路に対応する第3整流回路と、前記第2キャパシタに対応する第6キャパシタとを有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電圧変化率検出回路。 - 前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードに接続され、前記測定対象ノードの立ち上がり電圧の時間変化率を示す信号を第1出力ノードから出力する第3電圧変化率検出部と、
前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードに接続され、前記測定対象ノードの立ち下がり電圧の時間変化率を示す信号を第2出力ノードから出力する第4電圧変化率検出部と、を備え、
前記第3電圧変化率検出部は、前記第1整流回路に対応する第4整流回路と、前記第2キャパシタに対応する第7キャパシタとを有し、
前記第4電圧変化率検出部は、前記第1整流回路に対応する第5整流回路と、前記第2キャパシタに対応する第8キャパシタとを有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電圧変化率検出回路。 - 前記第1整流回路は、
前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードに接続されるアノードと、前記出力ノードに接続されるカソードとを有する第1ダイオードと、
前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードに接続されるカソードと、前記出力ノードに接続されるアノードとを有する第2ダイオードと、を有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電圧変化率検出回路。 - 測定対象ノードの電圧の時間変化率を示す直流信号を出力する出力ノードを有する電圧変化率検出回路を基板上に配置した半導体装置であって、
前記電圧変化率検出回路は、
測定対象ノードと基準電圧ノードとの間に直列に接続された第1キャパシタ及び第1抵抗と、
前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードと、前記出力ノードとの間に接続される第1整流回路と、
前記出力ノードと前記基準電圧ノードとの間に接続される第2キャパシタと、を備える、半導体装置。 - 電力変換を行う電力変換回路と、
前記電力変換回路の出力電圧の時間変化率を示す直流信号を出力する出力ノードを有する電圧変化率検出回路と、
前記直流信号に基づいて前記電力変換回路を制御する制御回路と、を備える電力変換器であって、
前記電圧変化率検出回路は、
前記電力変換回路で電力変換された電圧を出力する測定対象ノードと基準電圧ノードとの間に直列に接続された第1キャパシタ及び第1抵抗と、
前記第1キャパシタ及び前記第1抵抗の接続ノードと、前記出力ノードとの間に接続される第1整流回路と、
前記出力ノードと前記基準電圧ノードとの間に接続される第2キャパシタと、を有する、電力変換器。 - 前記電力変換回路は、前記測定対象ノードに接続されるスイッチング素子を有し、
前記制御回路は、前記直流信号が所定の電圧レベルになるように、前記直流信号に基づいて前記スイッチング素子の制御端子の電圧を制御する、請求項12に記載の電力変換器。
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