JP2021166323A - Switching circuit and control method for switching circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチング回路及びスイッチング回路の制御方法に関する。 The present invention relates to a switching circuit and a method for controlling the switching circuit.
従来、スイッチングを行うスイッチング回路として、半導体スイッチ素子を有する半導体スイッチを用いたスイッチング回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a switching circuit for switching, a switching circuit using a semiconductor switch having a semiconductor switch element is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されたスイッチング回路は、複数種の半導体スイッチ素子を並列に設け、これら複数種の半導体スイッチング素子のオン・オフ時に発生するサージやスイッチング損失を低減している。 In the switching circuit described in Patent Document 1, a plurality of types of semiconductor switching elements are provided in parallel, and surges and switching losses generated when the plurality of types of semiconductor switching elements are turned on and off are reduced.
特許文献1に記載のスイッチング回路に用いられる半導体スイッチは、半導体スイッチング素子のオン・オフ時に発生するサージやスイッチング損失を低減しているが、オン時の抵抗が高い、リーク電流が発生するという問題があった。さらに、近年では、スイッチング回路として、チャタリングの発生抑制が求められている。 The semiconductor switch used in the switching circuit described in Patent Document 1 reduces surges and switching losses that occur when the semiconductor switching element is turned on and off, but has problems such as high resistance when turned on and leakage current. was there. Further, in recent years, as a switching circuit, it is required to suppress the occurrence of chattering.
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、アーキングの発生を抑制しつつ、チャタリング及びリーク電流の発生を抑制することができるスイッチング回路及びスイッチング回路の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a switching circuit and a control method of a switching circuit capable of suppressing the occurrence of chattering and leakage current while suppressing the occurrence of arcing. ..
[1]本発明のスイッチング回路は、オン及びオフに動作可能なスイッチング回路であって、半導体スイッチング素子を有する半導体スイッチと、前記半導体スイッチに直列に接続される直列メカスイッチと、前記半導体スイッチと並列に配置されて前記直列メカスイッチに接続される並列メカスイッチと、を備え、前記半導体スイッチ、前記直列メカスイッチ、及び前記並列メカスイッチは、制御部により個別に駆動が制御されることを特徴とする。 [1] The switching circuit of the present invention is a switching circuit that can operate on and off, and includes a semiconductor switch having a semiconductor switching element, a series mechanical switch connected in series with the semiconductor switch, and the semiconductor switch. A parallel mechanical switch arranged in parallel and connected to the series mechanical switch is provided, and the semiconductor switch, the series mechanical switch, and the parallel mechanical switch are individually driven by a control unit. And.
本発明のスイッチング回路によれば、半導体スイッチを用いることで、高速、アーキング発生抑制、長寿命を実現することができる。さらに、電位差が比較的大きく変動するときの切り替えは、半導体スイッチの動作により行わせ、電位差が比較的低く、且つ切り替え操作の前後で電位差が比較的大きく変動しないときの切り替えは、直列メカスイッチ及び並列メカスイッチの動作により行わせるように制御することで、チャタリングの発生を抑制することができる。 According to the switching circuit of the present invention, high speed, suppression of arcing, and long life can be realized by using a semiconductor switch. Further, switching when the potential difference fluctuates relatively large is performed by the operation of the semiconductor switch, and switching when the potential difference is relatively low and the potential difference does not fluctuate relatively large before and after the switching operation is performed by the series mechanical switch and. The occurrence of chattering can be suppressed by controlling the operation of the parallel mechanical switch.
また、スイッチング回路がオンの状態では、半導体スイッチよりも抵抗の低い並列メカスイッチに電流が流れるので、オン時の抵抗を低くすることができる。 Further, when the switching circuit is on, the current flows through the parallel mechanical switch having a resistance lower than that of the semiconductor switch, so that the resistance at the time of turning on can be lowered.
さらに、スイッチング回路がオフの状態では、半導体スイッチに電流が流れることがないので、半導体スイッチでのリーク電流の発生を確実に防止することができる。 Further, since no current flows through the semiconductor switch when the switching circuit is off, it is possible to reliably prevent the occurrence of leakage current in the semiconductor switch.
[2]前記直列メカスイッチは、1つ又は複数設けられ、前記直列メカスイッチは、複数設けられる場合に前記半導体スイッチの上流側及び下流側に配置されることが好ましい。 [2] It is preferable that one or a plurality of the series mechanical switches are provided, and when a plurality of the series mechanical switches are provided, they are arranged on the upstream side and the downstream side of the semiconductor switch.
上記構成によれば、制御パターンを増やすことができ、例えば、スイッチング回路をオンからオフに動作させる場合には、高電位側である半導体スイッチの上流側に配置された直列メカスイッチを先にオフし、スイッチング回路をオフからオンに動作させる場合には、低電位側である下流側に配置された直列メカスイッチを先にオンすることで、動作を安定させることができる。 According to the above configuration, the control pattern can be increased. For example, when the switching circuit is operated from on to off, the series mechanical switch arranged on the upstream side of the semiconductor switch on the high potential side is turned off first. However, when the switching circuit is operated from off to on, the operation can be stabilized by first turning on the series mechanical switch arranged on the downstream side, which is the low potential side.
[3]本発明のスイッチング回路の制御方法は、半導体スイッチング素子を有する半導体スイッチと、前記半導体スイッチに直列に接続される直列メカスイッチと、前記半導体スイッチと並列に配置される並列メカスイッチと、を備えるスイッチング回路の制御方法であって、前記スイッチング回路を動作させる場合、電位差が比較的大きく変動するときの切り替えは、前記半導体スイッチの動作により行わせ、電位差が比較的低く、且つ切り替え操作の前後で電位差が比較的大きく変動しないときの切り替えは、前記直列メカスイッチ及び前記並列メカスイッチの動作により行わせることを特徴とする。 [3] The control method of the switching circuit of the present invention includes a semiconductor switch having a semiconductor switching element, a series mechanical switch connected in series with the semiconductor switch, and a parallel mechanical switch arranged in parallel with the semiconductor switch. When the switching circuit is operated, the switching when the potential difference fluctuates relatively large is performed by the operation of the semiconductor switch, the potential difference is relatively low, and the switching operation is performed. The switching when the potential difference does not fluctuate relatively large in the front-rear direction is performed by the operation of the series mechanical switch and the parallel mechanical switch.
本発明のスイッチング回路の制御方法によれば、半導体スイッチを用いることで、高速、アーキング発生抑制、長寿命を実現することができる。さらに、電位差が比較的大きく変動するときの切り替えは、半導体スイッチの動作により行わせ、電位差が比較的低く、且つ切り替え操作の前後で電位差が比較的大きく変動しないときの切り替えは、直列メカスイッチ及び並列メカスイッチの動作により行わせるように制御するので、チャタリングの発生を抑制することができる。 According to the control method of the switching circuit of the present invention, high speed, suppression of arcing occurrence, and long life can be realized by using a semiconductor switch. Further, switching when the potential difference fluctuates relatively large is performed by the operation of the semiconductor switch, and switching when the potential difference is relatively low and the potential difference does not fluctuate relatively large before and after the switching operation is performed by the series mechanical switch and. Since it is controlled so as to be performed by the operation of the parallel mechanical switch, the occurrence of chattering can be suppressed.
また、上記制御により、スイッチング回路がオンの状態では、半導体スイッチよりも抵抗の低い並列メカスイッチに電流が流れるので、オン時の抵抗を低くすることができる。 Further, by the above control, when the switching circuit is on, a current flows through the parallel mechanical switch having a resistance lower than that of the semiconductor switch, so that the resistance at the time of turning on can be lowered.
さらに、上記制御により、スイッチング回路がオフの状態では、半導体スイッチに電流が流れることがないので、半導体スイッチでのリーク電流の発生を確実に防止することができる。 Further, by the above control, when the switching circuit is off, no current flows through the semiconductor switch, so that it is possible to reliably prevent the occurrence of a leak current in the semiconductor switch.
[4]前記スイッチング回路をオンからオフに動作させる場合、前記並列メカスイッチをオフし、前記並列メカスイッチをオフした後に前記半導体スイッチをオフし、前記半導体スイッチをオフした後に、前記直列メカスイッチをオフし、前記スイッチング回路をオフからオンに動作させる場合、前記直列メカスイッチをオンし、前記直列メカスイッチをオンした後に前記半導体スイッチをオンし、前記半導体スイッチをオンした後に並列メカスイッチをオンすることが好ましい。 [4] When operating the switching circuit from on to off, the parallel mechanical switch is turned off, the parallel mechanical switch is turned off, the semiconductor switch is turned off, the semiconductor switch is turned off, and then the series mechanical switch is turned off. When the switching circuit is operated from off to on, the series mechanical switch is turned on, the series mechanical switch is turned on, the semiconductor switch is turned on, the semiconductor switch is turned on, and then the parallel mechanical switch is turned on. It is preferable to turn it on.
上記構成によれば、確実に、高速、アーキング発生抑制、長寿命を実現しながらも、リーク電流の発生を防止し、電源オン時の抵抗を低くすることができる。 According to the above configuration, it is possible to prevent the generation of leakage current and reduce the resistance at the time of power-on while surely realizing high speed, suppression of arcing occurrence, and long life.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
先ず、本発明を実施したスイッチング回路2の構造の一例について説明する。
[First Embodiment]
First, an example of the structure of the
スイッチング回路2は、例えば、電力供給部(図示せず)から供給された電力を流す電源オンと、電力を流さない電源オフとに動作(切り換え)可能なものであり、半導体スイッチ10と、直列メカスイッチ11と、並列メカスイッチ12とが回路基板13に実装されている。スイッチング回路2は、例えば、特願2019‐061598号に記載の高電圧モジュールに用いられる。なお、回路基板13をスイッチング回路2に含めないようにしてもよい。
The
各スイッチ10〜12は、CPU等から構成される制御部20により駆動が制御される。なお、制御部20を、回路基板13に実装するようにしてもよい。また、制御部20を、スイッチング回路2に含めるようにしてもよい。
The drive of each of the
半導体スイッチ10は、例えば、半導体スイッチング素子であるMOSトランジスタ10A,10Bを備え、オン/オフ可能なスイッチであり、制御部20からの指令によりオン/オフする。
The
直列メカスイッチ11は、半導体スイッチ10に直列に接続され、オン/オフ可能なスイッチであり、制御部20からの指令によりオン/オフする。
The series
本実施形態では、直列メカスイッチ11は、例えば、固定接点および可動接点を備える有接点リレースイッチである。この有接点リレースイッチは、可動接点が固定接点に接触するオン状態(図2(A)参照)では、2つの端子間を接続し、可動接点および固定接点の間を開放するオフ状態(図2(A)参照)では、2つの端子間を開放する。
In the present embodiment, the series
並列メカスイッチ12は、半導体スイッチ10を迂回するように、半導体スイッチ10に並列に設けられ、直列メカスイッチ11に接続されている。並列メカスイッチ12は、例えば、直列メカスイッチ11と同様のオン/オフ可能な有接点リレースイッチであり、制御部20からの指令によりオン/オフする。
The parallel
[電源オンから電源オフ]
次に、スイッチング回路2を電源オンから電源オフに動作させる(切り換える)場合の制御について説明する。
[Power on to power off]
Next, the control when the
図2(A)に示すように、スイッチング回路2が電源オンの状態では、半導体スイッチ10はオンで電位差が低い状態、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオンで電位差が低い状態となっている。なお、本実施形態において、電位差とは、素子の電位差である。また、本実施形態において、電位差が高い又は低い状態とは、例えば、他の状態や基準状態等に比べて(比較的)電位差が高い又は低い状態である。
As shown in FIG. 2A, when the
スイッチング回路2を電源オンから電源オフに動作させる場合、先ず、図2(B)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオフ動作を行う(ステップ1)。このステップ1では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、並列メカスイッチ12をオフ動作することにより行う(ステップ1)。並列メカスイッチ12は、オフされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオンで電位差が低い状態、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態である。
When operating the
次に、図2(C)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオフ動作を行う(ステップ2)。このステップ2では、電位差が大きく変動する(電位差を大きく変動させる)ようにするため、この場合の切り替えは、半導体スイッチ10をオフ動作することにより行う(ステップ2)。半導体スイッチ10は、オフされて電位差が低い状態から高い状態に変化する。このとき、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が低い状態から高い状態に変化する。
Next, as shown in FIG. 2C, the
そして、図2(D)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオフ動作を行う(ステップ3)。このステップ3では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、直列メカスイッチ11をオフ動作することにより行う(ステップ3)。直列メカスイッチ11は、オフされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオフで電位差が高い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が高い状態である。
Then, as shown in FIG. 2D, the
以上のステップ1〜3により、スイッチング回路2は、各スイッチ10〜12の全てがオフとなり、電源オフとなる。
By the above steps 1 to 3, in the
[電源オフから電源オン]
次に、スイッチング回路2を電源オフから電源オンに動作させる(切り換える)場合の制御について説明する。
[Power on from power off]
Next, the control when the
図3(A)に示すように、スイッチング回路2が電源オフの状態では、半導体スイッチ10はオフで電位差が高い状態、直列メカスイッチ11はオフで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が高い状態となっている。
As shown in FIG. 3A, when the power supply of the
スイッチング回路2を電源オフから電源オンに動作させる場合、先ず、図3(B)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオン動作を行う(ステップ11)。このステップ11では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、直列メカスイッチ11をオン動作することにより行う(ステップ11)。直列メカスイッチ11は、オンされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオフで電位差が高い状態、直列メカスイッチ11はオフで電位差が高い状態である。
When the
次に、図3(C)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオン動作を行う(ステップ12)。このステップ12では、電位差が大きく変動する(電位差を大きく変動させる)ようにするため、この場合の切り替えは、半導体スイッチ10をオン動作することにより行う(ステップ12)。半導体スイッチ10は、オンされて電位差が高い状態から低い状態に変化する。このとき、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が高い状態から低い状態に変化する。
Next, as shown in FIG. 3C, the
そして、図3(D)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオン動作を行う(ステップ13)。このステップ13では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、並列メカスイッチ12をオン動作することにより行う(ステップ13)。並列メカスイッチ12は、オンされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオンで電位差が低い状態、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態である。
Then, as shown in FIG. 3D, the
以上のステップ11〜13により、スイッチング回路2は、各スイッチ10〜12の全てがオンとなり、電源オンとなる。
By the
本実施形態では、直列メカスイッチ11及び並列メカスイッチ12の動作(ステップ1、ステップ3、ステップ11、ステップ13)は、電位差が低い状態で行われるので、アーキング(過電圧)やチャタリングの発生を抑制することができる。
In the present embodiment, the operations of the series
また、スイッチング回路2が電源オンの状態(図2(A)、図3(D))では、半導体スイッチ10よりも抵抗の低い並列メカスイッチ12に電流が流れるので、電源オン時の抵抗を低くすることができる。
Further, when the
さらに、スイッチング回路2が電源オフの状態(図2(D)、図3(A))では、半導体スイッチ10に電流が流れることがないので、半導体スイッチ10でのリーク電流の発生を確実に防止することができる。
Further, when the power of the
このように、本発明を実施したスイッチング回路2によれば、半導体スイッチ10を用いることで、高速、アークフリー(アーキング発生抑制)、長寿命を実現しながらも、リーク電流の発生を防止し、電源オン時の抵抗を低くすることができる。
As described above, according to the
[第2実施形態]
図4及び図5に示す第2実施形態のスイッチング回路50は、上流側直列メカスイッチ53(直列メカスイッチ)を備える。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、図4及び図5では、回路基板13及び制御部20の図示を省略している。
[Second Embodiment]
The switching
上流側直列メカスイッチ53は、半導体スイッチ10よりも上流側で回路基板13に実装され、半導体スイッチ10に直列に接続されている。
The upstream side series
上流側直列メカスイッチ53は、例えば、直列メカスイッチ11と同様のオン/オフ可能な有接点リレースイッチであり、制御部20からの指令によりオン/オフする。
The upstream side series
[電源オンから電源オフ]
次に、スイッチング回路50を電源オンから電源オフに動作させる(切り換える)場合の制御について説明する。
[Power on to power off]
Next, the control when the switching
図4(A)に示すように、スイッチング回路2が電源オンの状態では、半導体スイッチ10はオンで電位差が低い状態、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオンで電位差が低い状態、上流側直列メカスイッチ53はオンで電位差が低い状態となっている。
As shown in FIG. 4A, when the
スイッチング回路50を電源オンから電源オフに動作させる場合、先ず、図4(B)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオフ動作を行う(ステップ21)。このステップ21では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、並列メカスイッチ12をオフ動作することにより行う(ステップ21)。並列メカスイッチ12は、オフされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオンで電位差が低い状態、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、上流側直列メカスイッチ53はオンで電位差が低い状態である。
When the switching
次に、図4(C)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオフ動作を行う(ステップ22)。このステップ2では、電位差が大きく変動する(電位差を大きく変動させる)ようにするため、この場合の切り替えは、半導体スイッチ10をオフ動作することにより行う(ステップ22)。半導体スイッチ10は、オフされて電位差が低い状態から高い状態に変化する。このとき、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、上流側直列メカスイッチ53はオンで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が低い状態から高い状態に変化する。
Next, as shown in FIG. 4C, the
そして、図4(D)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオフ動作を行う(ステップ23)。このステップ23では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、直列メカスイッチ11及び上流側直列メカスイッチ53をオフ動作することにより行う(ステップ23)。直列メカスイッチ11及び上流側直列メカスイッチ53は、オフされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオフで電位差が高い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が高い状態である。
Then, as shown in FIG. 4D, the
以上のステップ21〜23により、スイッチング回路2は、各スイッチ10〜12,53の全てがオフとなり、電源オフとなる。
By the above steps 21 to 23, in the
[電源オフから電源オン]
次に、スイッチング回路50を電源オフから電源オンに動作させる(切り換える)場合の制御について説明する。
[Power on from power off]
Next, the control when the switching
図5(A)に示すように、スイッチング回路2が電源オフの状態では、半導体スイッチ10はオフで電位差が高い状態、直列メカスイッチ11はオフで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が高い状態、上流側直列メカスイッチ53はオフで電位差が低い状態となっている。
As shown in FIG. 5A, when the power supply of the
スイッチング回路50を電源オフから電源オンに動作させる場合、先ず、図5(B)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオン動作を行う(ステップ31)。このステップ31では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、直列メカスイッチ11及び上流側直列メカスイッチ53をオン動作することにより行う(ステップ31)。直列メカスイッチ11及び上流側直列メカスイッチ53は、オンされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオフで電位差が高い状態、直列メカスイッチ11はオフで電位差が高い状態である。
When the switching
次に、図5(C)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオン動作を行う(ステップ32)。このステップ32では、電位差が大きく変動する(電位差を大きく変動させる)ようにするため、この場合の切り替えは、半導体スイッチ10をオン動作することにより行う(ステップ32)。半導体スイッチ10は、オンされて電位差が高い状態から低い状態に変化する。このとき、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、上流側直列メカスイッチ53はオンで電位差が低い状態、並列メカスイッチ12はオフで電位差が高い状態から低い状態に変化する。
Next, as shown in FIG. 5C, the
そして、図5(D)に示すように、制御部20は、スイッチング回路2のオン動作を行う(ステップ33)。このステップ33では、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするため、この場合の切り替えは、並列メカスイッチ12をオン動作することにより行う(ステップ33)。並列メカスイッチ12は、オンされても電位差が低い状態を維持する。このとき、半導体スイッチ10はオンで電位差が低い状態、直列メカスイッチ11はオンで電位差が低い状態、上流側直列メカスイッチ53はオンで電位差が低い状態である。
Then, as shown in FIG. 5D, the
以上のステップ31〜33により、スイッチング回路2は、各スイッチ10〜12,53の全てがオンとなり、電源オンとなる。
By the above steps 31 to 33, in the
本実施形態では、直列メカスイッチ11、並列メカスイッチ12及び上流側直列メカスイッチ53の動作(ステップ21、ステップ23、ステップ31、ステップ33)は、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするときに行われるので、アーキング(過電圧)やチャタリングの発生を抑制することができる。
In the present embodiment, the operations of the series
また、スイッチング回路50が電源オンの状態(図4(A)、図5(D))では、半導体スイッチ10よりも抵抗の低い並列メカスイッチ12に電流が流れるので、電源オン時の抵抗を低くすることができる。
Further, when the switching
さらに、スイッチング回路2が電源オフの状態(図4(D)、図5(A))では、半導体スイッチ10に電流が流れることがないので、半導体スイッチ10でのリーク電流の発生を確実に防止することができる。
Further, when the power of the
このように、本発明を実施したスイッチング回路50によれば、半導体スイッチ10を用いることで、高速、アークフリー(アーキング発生抑制)、長寿命を実現しながらも、リーク電流の発生を防止し、電源オン時の抵抗を低くすることができる。
As described above, according to the switching
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The present invention has been described above with respect to preferred embodiments thereof, but as can be easily understood by those skilled in the art, the present invention is not limited to such embodiments and deviates from the gist of the present invention. It can be changed as appropriate as long as it does not.
例えば、スイッチング回路2を動作(オンからオフ、オフからオン)させる場合、半導体スイッチ10、直列メカスイッチ11、並列メカスイッチ12及び上流側直列メカスイッチ53を動作させる順番は、下記条件を満たせば、適宜変更可能である。この条件は、直列メカスイッチ11、並列メカスイッチ12及び上流側直列メカスイッチ53は、電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差が大きく変動しない(電位差が低く、且つ、切り替え操作の前後で電位差を大きく変動させない)ようにするときに動作させ、半導体スイッチ10は、電位差が大きく変動する(電位差を大きく変動させる)ようにするときに動作させることである。この条件を満たす制御を行うことで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
For example, when operating the switching circuit 2 (on to off, off to on), the order in which the
また、上記第1実施形態では、直列メカスイッチ11を半導体スイッチ10の下流側に配置しているが、図6に示すように、スイッチング回路100において、直列メカスイッチ11を半導体スイッチ10の上流側に配置するようにしてもよい(第3実施形態)。この場合にも、上記第1,第2実施形態と同様の制御を行うことで、同様の効果を得ることができた。なお、スイッチング回路100は、直列メカスイッチ11の位置以外は、第1実施形態のスイッチング回路2と同じである。
Further, in the first embodiment, the series
さらに、上記第2実施形態では、スイッチング回路50を電源オンから電源オフに動作させる場合、直列メカスイッチ11及び上流側直列メカスイッチ53を同時にオフし(ステップ23)、スイッチング回路50を電源オフから電源オンに動作させる場合、直列メカスイッチ11及び上流側直列メカスイッチ53を同時にオンしている(ステップ31)が、同時のオン/オフでなくてもよく、例えば、スイッチング回路50を電源オンから電源オフに動作させる場合には、高電位側の上流側直列メカスイッチ53を先にオフし、スイッチング回路50を電源オフから電源オンに動作させる場合には、低電位側の直列メカスイッチ11を先にオンするようにしてもよい。このような制御を行うことで、動作が安定する。
Further, in the second embodiment, when the switching
また、本発明に実施する半導体スイッチは適宜変更可能であり、一方向型の半導体スイッチ(例えば、金属酸化膜型電界効果トランジスタ(MOSFET)や、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等)、双方向型の半導体スイッチのいずれも使用可能であり、さらには、付加の電荷を引き抜いて高速にオフさせる場合には、一方向型の半導体スイッチではハーフブリッジを用いた半導体スイッチを使用し、双方向型の半導体スイッチではフルブリッジを用いた半導体スイッチを使用することが好ましい。 Further, the semiconductor switch implemented in the present invention can be appropriately changed, and is a one-way type semiconductor switch (for example, a metal oxide film type field effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), etc.), a bidirectional type. Any of the semiconductor switches in the above can be used, and in addition, when extracting the additional charge and turning it off at high speed, the one-way type semiconductor switch uses a semiconductor switch using a half bridge, and is bidirectional. As the semiconductor switch, it is preferable to use a semiconductor switch using a full bridge.
2,50,100…スイッチング回路、10…半導体スイッチ、10A,10B…MOSトランジスタ、11…直列メカスイッチ、12…並列メカスイッチ、13…回路基板、20…制御部、53…上流側直列メカスイッチ 2,50,100 ... switching circuit, 10 ... semiconductor switch, 10A, 10B ... MOS transistor, 11 ... series mechanical switch, 12 ... parallel mechanical switch, 13 ... circuit board, 20 ... control unit, 53 ... upstream side series mechanical switch
Claims (4)
半導体スイッチング素子を有する半導体スイッチと、
前記半導体スイッチに直列に接続される直列メカスイッチと、
前記半導体スイッチと並列に配置されて前記直列メカスイッチに接続される並列メカスイッチと、
を備え、
前記半導体スイッチ、前記直列メカスイッチ、及び前記並列メカスイッチは、制御部により個別に駆動が制御されることを特徴とするスイッチング回路。 A switching circuit that can operate on and off,
A semiconductor switch having a semiconductor switching element and
A series mechanical switch connected in series with the semiconductor switch,
A parallel mechanical switch arranged in parallel with the semiconductor switch and connected to the series mechanical switch,
With
The semiconductor switch, the series mechanical switch, and the parallel mechanical switch are switching circuits whose drive is individually controlled by a control unit.
前記直列メカスイッチは、1つ又は複数設けられ、
前記直列メカスイッチは、複数設けられる場合に前記半導体スイッチの上流側及び下流側に配置されることを特徴とするスイッチング回路。 In the switching circuit according to claim 1,
The series mechanical switch may be provided one or more.
A switching circuit characterized in that the series mechanical switches are arranged on the upstream side and the downstream side of the semiconductor switch when a plurality of the series mechanical switches are provided.
前記スイッチング回路を動作させる場合、電位差が比較的大きく変動するときの切り替えは、前記半導体スイッチの動作により行わせ、電位差が比較的低く、且つ切り替え操作の前後で電位差が比較的大きく変動しないときの切り替えは、前記直列メカスイッチ及び前記並列メカスイッチの動作により行わせることを特徴とするスイッチング回路の制御方法。 A method for controlling a switching circuit including a semiconductor switch having a semiconductor switching element, a series mechanical switch connected in series with the semiconductor switch, and a parallel mechanical switch arranged in parallel with the semiconductor switch.
When the switching circuit is operated, switching when the potential difference fluctuates relatively large is performed by the operation of the semiconductor switch, and when the potential difference is relatively low and the potential difference does not fluctuate relatively large before and after the switching operation. A method for controlling a switching circuit, characterized in that switching is performed by the operation of the series mechanical switch and the parallel mechanical switch.
前記スイッチング回路をオンからオフに動作させる場合、前記並列メカスイッチをオフし、前記並列メカスイッチをオフした後に前記半導体スイッチをオフし、前記半導体スイッチをオフした後に、前記直列メカスイッチをオフし、
前記スイッチング回路をオフからオンに動作させる場合、前記直列メカスイッチをオンし、前記直列メカスイッチをオンした後に前記半導体スイッチをオンし、前記半導体スイッチをオンした後に並列メカスイッチをオンすることを特徴とするスイッチング回路の制御方法。 In the method for controlling a switching circuit according to claim 3,
When operating the switching circuit from on to off, the parallel mechanical switch is turned off, the semiconductor switch is turned off after the parallel mechanical switch is turned off, the semiconductor switch is turned off, and then the series mechanical switch is turned off. ,
When operating the switching circuit from off to on, the series mechanical switch is turned on, the semiconductor switch is turned on after the series mechanical switch is turned on, and the parallel mechanical switch is turned on after the semiconductor switch is turned on. A characteristic switching circuit control method.
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