JP2023041342A - Driving circuit of semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を駆動する回路に関する。 The present invention relates to circuits for driving semiconductor devices.
例えばモータ等の負荷を駆動する三相インバータの動作モードとして、例えば電源であるバッテリの電圧が過度に上昇した際に電圧を低下させるため、例えば上アーム,又は下アームの全相を同時にONにするASC(Active Short Circuit)モードを設定することがある。 For example, as an operation mode of a three-phase inverter that drives a load such as a motor, for example, all phases of the upper arm or lower arm are turned ON at the same time in order to reduce the voltage when the voltage of the battery, which is the power supply, rises excessively. ASC (Active Short Circuit) mode may be set.
しかしながら、一般に、インバータを構成する例えばIGBTのようなパワー系の半導体素子を駆動する回路には、例えば素子を過電流より保護するための回路が設けられている。ASCモードを実行するとIGBTには過電流が流れるため、保護回路の動作によってASCモードが継続できなくなってしまう。 However, in general, a circuit for driving a power semiconductor device such as an IGBT that constitutes an inverter is provided with a circuit for protecting the device from overcurrent. Since overcurrent flows through the IGBT when the ASC mode is executed, the ASC mode cannot be continued due to the operation of the protection circuit.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、保護機能を備えている構成においても、ASCモードを所期通りに実行できる半導体素子の駆動回路を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device drive circuit capable of executing the ASC mode as desired even in a configuration having a protection function.
請求項1記載の半導体素子の駆動回路によれば、素子異常検出部は、半導体素子の駆動状態に関する異常を検出すると、素子異常検出信号を制御信号出力部に出力する。無効化信号出力部は、外部より強制ON指令が入力されると、前記異常の検出を無効化する無効化信号を素子異常検出部に出力する。駆動信号出力部は、素子異常検出信号が入力されると半導体素子をONにする駆動信号の出力を停止するが、素子異常検出部は、無効化信号が入力されると異常検出信号の出力を停止する。
According to the semiconductor element drive circuit of
このように構成すれば、外部より強制ON指令が入力されることで、制御信号出力部が半導体素子をONにする制御信号を出力し、これに伴い素子異常検出部が半導体素子の駆動状態に関する異常を検出しても、無効化信号が入力されることで異常検出信号の出力が停止される。したがって、駆動信号出力部は、強制ON指令の入力に従って半導体素子をONにする駆動信号の出力を継続することが可能になる。 With this configuration, when a forced ON command is input from the outside, the control signal output section outputs a control signal for turning on the semiconductor element, and accordingly the element abnormality detection section detects the driving state of the semiconductor element. Even if an abnormality is detected, the output of the abnormality detection signal is stopped by inputting the invalidation signal. Therefore, the drive signal output unit can continue outputting the drive signal for turning on the semiconductor element in accordance with the input of the forced ON command.
請求項3記載の半導体素子の駆動回路によれば、回路異常検出部は、素子異常検出部の周辺回路の異常を検出すると回路異常検出信号を制御信号出力部に出力する。制御信号出力部は、回路異常検出信号が入力されると半導体素子をONにする制御信号の出力を停止し、無効化信号出力部は、外部より強制ON指令が入力されると無効化信号を回路異常検出部にも出力する。そして、回路異常検出部は、無効化信号が入力されると回路異常検出信号の出力を停止する。
According to the semiconductor element drive circuit of
すなわち、制御信号出力部は、半導体素子をON/OFFする通常の制御を行っている際に回路異常検出信号が入力されると、半導体素子をONにする制御信号の出力を停止する。これに対して、外部より強制ON指令が入力されると、無効化信号出力部が無効化信号を回路異常検出部にも出力することで回路異常検出信号の出力が停止される。したがって、外部より強制ON指令が入力されることで制御信号出力部が半導体素子をONにする制御信号を出力している期間に、回路異常検出部が周辺回路の異常を検出しても、制御信号出力部は、半導体素子をONにする制御信号の出力を継続することが可能になる。 That is, the control signal output unit stops outputting the control signal for turning on the semiconductor element when the circuit abnormality detection signal is input while normal control for turning on/off the semiconductor element is being performed. On the other hand, when a forced ON command is input from the outside, the invalidation signal output section also outputs the invalidation signal to the circuit abnormality detection section, thereby stopping the output of the circuit abnormality detection signal. Therefore, even if the circuit abnormality detection unit detects an abnormality in the peripheral circuit while the control signal output unit is outputting the control signal for turning on the semiconductor element in response to the input of the forced ON command from the outside, the control The signal output unit can continue outputting the control signal for turning on the semiconductor element.
請求項4記載の半導体素子の駆動回路によれば、素子異常検出部は、半導体素子の駆動状態に関する異常を検出すると、素子異常検出信号を制御信号出力部及び駆動信号出力部に出力する。無効化信号出力部は、外部より強制ON指令が入力されると、異常の検出を無効化する無効化信号を制御信号出力部に出力する。駆動信号出力部は、素子異常検出信号が入力されると半導体素子をONにする駆動信号の出力を停止するが、素子異常検出部は、無効化信号が入力されると駆動信号出力部に対する異常検出信号の出力を停止する。 According to the semiconductor element drive circuit of the fourth aspect, the element abnormality detection section outputs an element abnormality detection signal to the control signal output section and the drive signal output section when an abnormality related to the driving state of the semiconductor element is detected. When a forced ON command is input from the outside, the invalidation signal output section outputs an invalidation signal for invalidating the detection of abnormality to the control signal output section. When the element abnormality detection signal is input, the drive signal output section stops outputting the drive signal for turning on the semiconductor element. Stop outputting the detection signal.
そして、制御信号出力部は、素子異常検出信号が入力されると、強制ON指令が入力されていないことを条件として半導体素子をONにする制御信号の出力を停止し、強制ON指令が入力されている期間に素子異常検出信号が入力されると前記ONにする制御信号を出力する。このように構成すれば、制御信号出力部は、強制ON指令が入力されていれば、素子異常検出信号の入力状態に関わらず、半導体素子をONにする制御信号を出力できる。 When the element abnormality detection signal is input, the control signal output unit stops outputting the control signal for turning on the semiconductor element on condition that the forced ON command is not input, and the forced ON command is input. When the element abnormality detection signal is input during the period when the element is on, the control signal to turn on is output. With this configuration, the control signal output unit can output the control signal to turn on the semiconductor element regardless of the input state of the element abnormality detection signal if the forced ON command is input.
請求項5記載の半導体素子の駆動回路によれば、制御信号出力部は、半導体素子をONにする制御信号を出力している際に、強制ON指令が入力されていない状態で回路異常検出部を介して無効化信号が入力されると、前記制御信号の出力を停止する。すなわちこの場合は、無効化信号出力部は無効化信号を出力していないにも関わらず、回路異常検出部に何らかの異常が発生したことで無効化信号が出力されたことになる。したがって、制御信号出力部が半導体素子をONにする制御信号の出力を停止することで、駆動回路に異常がある状態で、半導体素子のON/OFF制御を継続することを回避できる。
According to the semiconductor element drive circuit of
請求項6記載の半導体素子の駆動回路によれば、素子異常検出部は、半導体素子の駆動状態に関する異常を検出すると、素子異常検出信号を制御信号出力部に出力し、制御信号出力部は、素子異常検出信号が入力されると半導体素子をONにする制御信号の出力を停止する。そして、強制ON信号出力部は、外部より強制ON指令が入力されると、制御信号出力部による制御信号の出力状態に関わらず半導体素子をONにする強制ON信号を出力する。
According to the semiconductor device drive circuit of
このように構成すれば、素子異常検出部が半導体素子の駆動状態に関する異常を検出したことに伴い、制御信号出力部が半導体素子をONにする制御信号の出力を停止しても、外部より強制ON指令が入力されると、強制ON信号出力部が別途強制ON信号を出力するので、半導体素子を継続的にONにすることができる。 With this configuration, even if the control signal output unit stops outputting the control signal for turning on the semiconductor element when the element abnormality detection unit detects an abnormality related to the driving state of the semiconductor element, it is forced to turn on the semiconductor element from the outside. When the ON command is input, the forced ON signal output unit separately outputs a forced ON signal, so that the semiconductor element can be continuously turned ON.
(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態では、3相モータ1を3相のインバータ2によって駆動するが、図1ではそのうち1相のアーム2Uのみを示している。アーム2Uは、システム電源とグランドとの間に2つのIGBT3P及び3Nを直列に接続した構成である。IGBT3P及び3Nの共通接続点は、モータ1のU相巻線端子に接続されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a three-
半導体素子の一例であるIGBT3P及び3Nは、例えばマイクロコンピュータで構成される制御部4によりスイッチング制御され、駆動IC5P及び5Nによって駆動される。制御部4は、内部に通常駆動信号生成部6及び異常無効化信号生成部7を備えている。駆動IC5P及び5Nは、上アームのIGBT3Pに対応した通常駆動部8P及び異常検出部9Pと、下アームのIGBT3Nに対応した通常駆動部8N及び異常検出部9Nとをそれぞれ備えている。
The
駆動信号出力部に相当する通常駆動部8は、制御部4より入力される駆動信号に応じてIGBT3をON/OFFさせる。IGBT3は、コレクタ電流センス用のエミッタ端子を備えており、IGBT3Pのセンス用エミッタ端子は、抵抗素子10P及び11Pの直列回路を介してIGBT3Nのコレクタに接続されている。IGBT3Nのセンス用エミッタ端子は、抵抗素子10N及び11Nの直列回路を介してグランドに接続されている。IGBT3P,3Nのコレクタ,エミッタ間には、帰還ダイオード13P,13Nがそれぞれ接続されている。
A normal drive unit 8 corresponding to a drive signal output unit turns on/off the
抵抗素子10及び11の共通接続点は、異常検出部9の入力端子に接続されている。異常検出部9は、抵抗素子10及び11により分圧された電圧を閾値と比較することで過電流検出を行う。前記電圧が閾値を超えると、過電流検出信号を通常駆動信号生成部6及び通常駆動部8に出力する。通常駆動部8は、過電流検出信号が入力されるとIGBT3を強制的にOFFにする。異常検出部9は、素子異常検出部の一例である。
A common connection point of the resistance elements 10 and 11 is connected to an input terminal of the abnormality detection section 9 . The abnormality detection unit 9 detects overcurrent by comparing the voltage divided by the resistance elements 10 and 11 with a threshold. When the voltage exceeds the threshold, it outputs an overcurrent detection signal to the normal
過電圧検出部12は、システム電源の直流電圧を閾値と比較することで過電圧検出を行い、前記電圧が閾値を超えると、過電圧検出信号を制御部4の通常駆動信号生成部6及び異常無効化信号生成部7に出力する。前記過電圧検出信号は、本実施形態ではASCモードを実行させる指令信号となる。例えば、システム電源が車両に搭載されるバッテリである場合には、その充電状態によっては、過電圧になる状態が発生することがある。過電圧検出信号は、強制ON指令の一例である。
The
制御信号出力部に相当する通常駆動信号生成部6は、過電圧検出信号が入力されると、IGBT3P及び3Nを同時にONさせるように駆動信号を通常駆動部8P及び8Nに出力する。これにより、IGBT3P及び3Nを介してシステム電源からグランドに短絡電流が流れるので、電力を消費させてシステム電源の電圧を低下させる。前記電圧をシステム電圧と称する。
When the overvoltage detection signal is input, the normal
次に、本実施形態の作用について説明する。図2に示すように、(1)ノードAにおけるシステム電圧が、過電圧検出部12に設定されている過電圧の検出閾値を超えて上昇すると、(2)過電圧検出部12の出力端子であるノードBより過電圧検出信号が出力されて、ASCモードがアクティブとなる。
(3)これを受けて、異常無効化信号生成部7は、出力端子であるノードCより異常無効化信号を、若干の遅延時間を付与して出力する。
Next, the operation of this embodiment will be described. As shown in FIG. 2, (1) when the system voltage at node A rises above the overvoltage detection threshold set in
(3) In response to this, the anomaly
(4)(5)制御部4の通常駆動信号生成部6は、過電圧検出信号が入力されると通常駆動部8P及び8Nに駆動ON信号を出力し、それに伴い、通常駆動部8P及び8Nは、それぞれIGBT3P及び3NをONにする駆動信号を出力する。図2には、通常駆動部8Nの出力端子であるノードDの信号波形のみを示している。この時、IGBT3P及び3Nが同時にONするのでアーム2Uに短絡電流が流れることになり、異常検出部9P及び9Nは何れも過電流を検出する。
(4) (5) When the overvoltage detection signal is input, the normal drive
(6)しかしながら、異常検出部9には異常無効化信号が入力されているため、異常検出部9Nの出力端子であるノードEより過電流検出信号が出力されることはない。通常駆動部8P及び8Nには、したがって、IGBT3をONにする駆動信号の出力は、過電流検出信号により妨げられることはなく継続される。アーム2Uに短絡電流が流れることで電力が消費され、システム電圧が低下して、過電圧閾値を下回ると過電圧検出信号の出力が停止する。
(6) However, since the abnormality invalidation signal is input to the abnormality detection section 9, the overcurrent detection signal is not output from the node E, which is the output terminal of the
過電圧検出信号の出力が停止すると、通常駆動部8が出力している駆動信号は、若干の遅延時間が付与されて出力を停止し、異常無効化信号は、上記の遅延時間よりも長い遅延時間が付与されて出力を停止する。以降は、通常の動作に復帰する。 When the output of the overvoltage detection signal is stopped, the drive signal output by the normal drive unit 8 is given a slight delay time and output is stopped, and the abnormal invalidation signal has a delay time longer than the above delay time. is given to stop the output. After that, it returns to normal operation.
以上のように本実施形態によれば、異常検出部9は、IGBT3の駆動状態に関する異常,具体的にはIGBT3に過電流が流れたことを検出すると、異常検出信号を通常駆動部8に出力する。異常無効化信号生成部7は、過電圧検出部12より過電圧検出信号が入力されると、前記異常の検出を無効化する無効化信号を異常検出部9に出力する。通常駆動部8は、異常検出信号が入力されるとIGBT3をONにする駆動信号の出力を停止するが、異常検出部9は、異常無効化信号が入力されると過電圧検出信号の出力を停止する。
As described above, according to the present embodiment, the abnormality detection unit 9 outputs an abnormality detection signal to the normal drive unit 8 when detecting an abnormality related to the driving state of the
このように構成すれば、外部より過電圧検出信号が入力されることで、通常駆動部8がIGBT3をONにする駆動信号を出力し、これに伴い異常検出部9が過電流を検出しても、異常無効化信号が入力されることで異常検出信号の出力が停止される。したがって、通常駆動部8は、過電圧検出信号の入力に従ってIGBT3をONにする駆動信号の出力を継続することができる。
With this configuration, when an overvoltage detection signal is input from the outside, the normal drive unit 8 outputs a drive signal for turning on the
尚、過電流検出信号は通常駆動信号生成部6にも入力されているので、通常駆動信号生成部6は、過電流検出信号が入力された際に、IGBT3をONにする制御信号の出力を停止しても良い。
Since the overcurrent detection signal is also input to the normal
(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第2実施形態では、図3に示すように、駆動IC5P及び5Nに替わる駆動IC21P及び21Nが、異常検出部9に替わる異常検出部22を備えている。異常検出部22は、異常検出部9と同様に過電流を検出する機能に加えて、通常駆動部8の異常を検出する機能を備えている。
(Second embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted, and different parts will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the
図4に示すように、通常駆動部8は、オン駆動部8a,オフ駆動部8b及びオフ保持部8cを備えており、異常検出部22は、ゲート監視部22a及びオフ保持監視部22bを備えている。オン駆動部8aは、IGBT3をONにするためゲートにハイレベルの信号を出力し、オフ駆動部8bは、ドライバ23とオフ駆動スイッチであるNチャネルMOSFET24とを備えており、IGBT3をOFFにするためゲートをローレベルに駆動する。オフ保持部8cは、オフ駆動部8bと同様にドライバ25とオフ保持スイッチであるNチャネルMOSFET26とを備えており、IGBT3をオフ状態に保持するため、オフ駆動部8bと重複的にゲートをローレベルに駆動する。オフ保持部8cは、周辺回路の一例である。
As shown in FIG. 4, the normal driving section 8 includes an
ゲート監視部22aは、コンパレータ27を備え、IGBT3のゲート電圧VGを、IGBT3をオフ状態に保持する閾値と比較し、比較結果を制御部4に出力する。オフ保持監視部22bは、同じくコンパレータ28を備え、制御部4がオフ保持部8cに入力した信号のレベルをオフ保持監視閾値と比較して、比較結果を制御部4に出力する。オフ保持監視閾値は、FET26のゲート電圧がハイレベルであることを確認するための閾値である。
The
図5に示すように、制御部4は、入力される駆動信号MINがハイレベルを示していると、オフ駆動部8bのFET24及びオフ保持部8cのFET26を共にオンにすることでゲート電圧VGをローレベルにして、IGBT3をオフ状態に保持している。駆動信号MINがハイレベルからローレベルに変化すると、制御部4は、FET24及び26をオフにすると共に、オン駆動部8aによりIGBT3のゲートをハイレベルに駆動する。
As shown in FIG. 5, when the input driving signal MIN indicates a high level, the
この状態から、駆動信号MINがハイレベルに変化すると、制御部4は、オン駆動部8aによるゲートの駆動を停止すると共に、先ずオフ駆動部8bのFET24をONにしてIGBT3のゲートをローレベルに駆動する。その後、ゲート電圧VGがオフ保持閾値を下回ることで、ゲート監視部22aのコンパレータ27が出力する信号がローレベルに変化すると、制御部4は、オフ保持部8cのFET26をONにする。そして、制御部4は、オフ保持監視部22bのコンパレータ28が出力する信号をモニタすることで、オフ保持部8cのFET26がONしていることを確認する。
From this state, when the drive signal MIN changes to high level, the
すなわち、制御部4がオフ駆動部8bによりIGBT3をOFFに駆動しており、ゲート電圧VGがオフ保持閾値を下回っているにも拘らず、オフ保持監視部22bのコンパレータ28の出力信号がローレベルになったとすれば、FET26がOFFになっており、オフ保持部8cが正常に機能していないことになる。この場合の信号の流れを、図3に示している。また、上記のようにして、コンパレータ28の出力信号がローレベルになると、回路異常検出信号がアクティブになる。制御部4は、回路異常検出部の一部の機能を担う構成である。
That is, although the
図3は、ASCモードがインアクティブの場合である。
(1)コンパレータ28の出力信号は、制御部4の通常駆動信号生成部6と、通常駆動部8とに入力されている。
(2)通常駆動部8に回路異常検出信号が入力されることで、IGBT3は直ちにOFFに駆動される。
(3)その後、通常駆動信号生成部6を介して、通常駆動部8にIGBT3をOFFに駆動する信号が出力される。
FIG. 3 shows the case where the ASC mode is inactive.
(1) The output signal of the
(2) The
(3) After that, a signal for turning off the
これに対して、ASCモードがアクティブとなった場合は、第1実施形態の(3)~(6)と同様の作用となり、異常無効化信号生成部7が異常無効化信号を出力する。これにより、異常検出部22は、回路異常検出信号の出力を停止する。そして、通常駆動信号生成部6は通常駆動部8P及び8Nに駆動ON信号を出力し、通常駆動部8P及び8Nは、それぞれIGBT3P及び3NをONにする駆動信号を出力することで、ASCモードが実行される。
On the other hand, when the ASC mode becomes active, the operation is similar to (3) to (6) of the first embodiment, and the abnormality nullifying
以上のように第2実施形態によれば、オフ保持監視部22bは、通常駆動部8のオフ保持部8cの異常を検出すると、回路異常検出信号を通常駆動信号生成部6に出力する。通常駆動信号生成部6は、上記信号が入力されるとIGBT3をONにする制御信号の出力を停止し、異常無効化信号生成部7は、過電圧検出信号が入力されると無効化信号を異常検出部22にも出力する。そして、異常検出部22は、無効化信号が入力されると回路異常検出信号の出力を停止する。
As described above, according to the second embodiment, the off-
したがって、過電圧検出信号が入力されることで通常駆動信号生成部6がIGBT3をONにする制御信号を出力している期間に、オフ保持監視部22bがオフ保持部8cの異常を検出しても、通常駆動信号生成部6は、IGBT3をONにする制御信号の出力を継続することが可能になる。
Therefore, even if the off-holding
(第3実施形態)
図6に示すように、第3実施形態は、制御部4に替わる制御部31と、駆動IC5P及び5Nに替わる駆動IC32P及び32Nとを備える。制御部31は、異常無効化信号生成部7に替えて強制駆動信号生成部33を備えており、駆動IC32は、強制駆動部34を備えている。強制ON信号出力部に相当する強制駆動信号生成部33は、過電圧検出信号が入力されると、強制駆動部34に強制駆動信号を出力する。
(Third Embodiment)
As shown in FIG. 6, the third embodiment includes a
強制駆動部34は、通常駆動部8と同様に、IGBT3をONするようにそのゲートを駆動するが、強制駆動部34のON駆動能力は、通常駆動部8のOFF駆動能力よりも高くなるように設定されている。
The forcible driving section 34 drives the gate of the
次に、第3実施形態の作用について説明する。上述したように、強制駆動信号生成部33は、過電圧検出信号が入力されると強制駆動信号を出力するので、強制駆動部34P及び34Nは、これを受けてIGBT3P及び3NをONにする。この時、異常検出部9が過電流検出信号を出力していることで、通常駆動部8P及び8Nが、それぞれIGBT3P及び3NをOFFに駆動していたとしても、強制駆動部34のON駆動能力が、通常駆動部8のOFF駆動能力を上回るので、IGBT3P及び3NのON駆動状態は維持される。
Next, operation of the third embodiment will be described. As described above, the forced drive
以上のように第3実施形態によれば、制御部31に強制駆動信号生成部33を備えると共に、駆動IC32に、ON駆動能力が通常駆動部8のOFF駆動能力よりも高く設定される強制駆動部34を備える。そして、強制駆動信号生成部33は、過電圧検出信号が入力されると、強制駆動部34に強制駆動信号を出力する。このように構成すれば、過電圧検出信号が入力された際には、通常駆動部8P及び8NによるIGBT3P及び3Nの駆動状態に関わらず、IGBT3P及び3Nを強制的にON駆動してASCモードを実行できる。
As described above, according to the third embodiment, the
(第4実施形態)
第4実施形態は、ASCモードの異なる実行形態を示す。図7に3相形態で示すモータ1及びインバータ2において、インバータ2の入力側には、電源であるバッテリ41や平滑コンデンサ42,電圧センサ43が並列に接続されている。駆動制御回路44は、例えば第1実施形態の制御部4及び駆動IC5を含んでいる。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment shows a different implementation of the ASC mode. In the
モータ1が減速する際には逆起電力が発生するが、その逆起電力は、インバータ2の上アーム側の帰還ダイオード13Pを介してバッテリ41側に回生されるため、システム電圧が上昇する。したがって、逆起電力が過大になるとシステム電圧も過剰に上昇するので、過電圧状態となる。その過電圧を過電圧検出部12が検出して過電圧検出信号を出力した際に、通常駆動信号生成部6は、U,V,W各相の例えば通常駆動部8Nだけに駆動ON信号を出力する。
A back electromotive force is generated when the
この時、モータ1の各相巻線の結線状態は、図8に示すように等価的に短絡されるため、所謂短絡ブレーキを作用させることになる。この場合も、異常検出部9Nは過電流を検出するが、異常無効化信号生成部7が異常無効化信号を出力しているので、過電流検出信号が出力されることはない。したがって、各相のIGBT3NをONにする駆動信号の出力は、過電流検出信号により妨げられることはなく継続されため、システム電圧の上昇が抑制される。尚、各相の通常駆動部8Pだけに駆動ON信号を出力して短絡ブレーキを作用させても良い。
At this time, the connection state of each phase winding of the
(第5実施形態)
図9に示す第5実施形態では、駆動IC5NAが備える異常検出部9NAは、制御部4Aが備える通常駆動信号生成部6Aに対して、自身の内部を経由させた異常無効化信号を出力する。そして、通常駆動信号生成部6Aは次のように動作する。図10に示すように、通常駆動信号生成部6AがIGBT3NをONにする制御信号を出力している際に、過電圧検出部12より過電圧検出信号が入力されていないにも関わらず、異常検出部9Aを経由した異常無効化信号が入力されると、その時点で上記制御信号の出力を停止してIGBT3NをOFFにする。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment shown in FIG. 9, the abnormality detection section 9NA provided in the drive IC 5NA outputs an abnormality invalidation signal to the normal drive
すなわちこの場合は、過電圧検出部12が過電圧検出信号を出力していないため、異常無効化信号生成部7が無効化信号を出力していないにも関わらず、異常検出部9NAに何らかの異常が発生したことで無効化信号が出力されたことになる。したがって、通常駆動信号生成部6AがIGBT3NをONにする制御信号の出力を停止することで、駆動回路に異常がある状態で、IGBT3NのON/OFF制御を継続することを回避できる。
That is, in this case, since the
(第6実施形態)
図11に示す第6実施形態の構成は、各信号の入出力関係については第1実施形態と同様であるが、制御部4Bが備える通常駆動信号生成部6Bと、駆動IC5NBが備える異常検出部9NBの内部ロジックが第1実施形態と相違している。図12に示すように、ノードA~Dの信号波形は第1実施形態と同様であるが、異常検出部9NBは、過電流検出信号をノードEには出力するが、ノードFには出力しない。
(Sixth embodiment)
The configuration of the sixth embodiment shown in FIG. 11 is the same as that of the first embodiment in terms of the input/output relationship of each signal, but the normal drive
したがって、通常駆動信号生成部6Bには過電流検出信号が入力される。通常駆動信号生成部6Bは、強制ON指令が入力されていない期間は、過電流検出信号が入力されるとIGBT3NをONにする制御信号を出力しない。しかし、過電圧検出信号が入力されている期間は、過電流検出信号を内部で無効化してIGBT3NをONにする制御信号を出力する。これにより、通常駆動部8Nは第1実施形態と同様に、ノードDより駆動信号を出力する。
Therefore, the overcurrent detection signal is input to the normal
以上のように第6実施形態によれば、異常検出部9NBは、過電流検出信号を通常駆動信号生成部6B及び通常駆動部8Nに出力する。異状無効化信号生成部7は、強制ON指令が入力されると無効化信号を通常駆動信号生成部6Bに出力する。通常駆動部8Nは、過電流検出信号が入力されるとFET3NをONにする駆動信号の出力を停止するが、異常検出部9NBは、無効化信号が入力されると通常駆動部8Nに対する過電流検出信号の出力を停止する。
As described above, according to the sixth embodiment, the abnormality detection section 9NB outputs the overcurrent detection signal to the normal drive
そして、通常駆動信号生成部6Bは、過電流検出信号が入力されると、強制ON指令が入力されていないことを条件としてFET3をONにする制御信号の出力を停止し、強制ON指令が入力されている期間に過電流検出信号が入力されると、前記ONにする制御信号を出力する。このように構成すれば、通常駆動信号生成部6Bは、強制ON指令が入力されていれば、過電流検出信号の入力状態に関わらず、IGBT3をONにする制御信号を出力できる。
Then, when the overcurrent detection signal is input, the normal
(その他の実施形態)
第1実施形態において、IGBT3の駆動状態について異常を検出する対象は、過電流に限ることなく、その他、例えば過昇温等でも良い。
第2実施形態において、通常駆動部8の機能について異常を検出する対象は、オフ保持機能に限ることはない。
半導体素子は、IGBTに限ることなく、バイポーラトランジスタやMOSFET等でも良い。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the target for detecting abnormality in the driving state of the
In the second embodiment, the target for detecting an abnormality in the function of the normal drive unit 8 is not limited to the OFF hold function.
The semiconductor elements are not limited to IGBTs, and may be bipolar transistors, MOSFETs, or the like.
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to examples, it is understood that the present disclosure is not limited to such examples or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations, including single elements, more, or less, are within the scope and spirit of this disclosure.
図面中、3はIGBT、4は制御部、5は駆動IC、6は通常駆動信号生成部、7は異常無効化信号生成部、8は通常駆動部、9は異常検出部、12は過電圧検出部を示す。 In the drawing, 3 is an IGBT, 4 is a control unit, 5 is a drive IC, 6 is a normal drive signal generation unit, 7 is an abnormality nullification signal generation unit, 8 is a normal drive unit, 9 is an abnormality detection unit, and 12 is an overvoltage detection unit. part.
Claims (6)
前記制御信号に応じて、前記半導体素子に駆動信号を出力する駆動信号出力部(8)と、
前記半導体素子の駆動状態に関する異常を検出し、素子異常検出信号を前記駆動信号出力部に出力する素子異常検出部(9,9NA)と、
外部より強制ON指令が入力されると、前記異常の検出を無効化する無効化信号を前記素子異常検出部に出力する無効化信号出力部(7)とを備え、
前記制御信号出力部は、前記強制ON指令が入力されると前記半導体素子をONにする制御信号を出力し、
前記駆動信号出力部は、前記素子異常検出信号が入力されると前記半導体素子をONにする駆動信号の出力を停止し、
前記素子異常検出部は、前記無効化信号が入力されると、前記異常検出信号の出力を停止する半導体素子の駆動回路。 a control signal output unit (6, 6A) that outputs a control signal for turning ON/OFF the semiconductor element;
a drive signal output unit (8) for outputting a drive signal to the semiconductor element according to the control signal;
an element abnormality detection unit (9, 9NA) that detects an abnormality related to the drive state of the semiconductor element and outputs an element abnormality detection signal to the drive signal output unit;
an invalidation signal output unit (7) for outputting an invalidation signal for invalidating the detection of the abnormality to the element abnormality detection unit when a forced ON command is input from the outside,
The control signal output unit outputs a control signal for turning on the semiconductor element when the forced ON command is input,
The drive signal output unit stops outputting the drive signal for turning on the semiconductor element when the element abnormality detection signal is input,
The element abnormality detection section is a drive circuit for a semiconductor element that stops outputting the abnormality detection signal when the invalidation signal is input.
前記制御信号出力部は、前記素子異常検出信号が入力されると前記半導体素子をONにする制御信号の出力を停止する請求項1記載の半導体素子の駆動回路。 The element abnormality detection unit also outputs an element abnormality detection signal to the control signal output unit,
2. The semiconductor device drive circuit according to claim 1, wherein said control signal output section stops outputting a control signal for turning on said semiconductor device when said device abnormality detection signal is input.
前記制御信号出力部は、前記回路異常検出信号が入力されると前記半導体素子をONにする制御信号の出力を停止し、
前記無効化信号出力部は、外部より強制ON指令が入力されると、前記無効化信号を前記回路異常検出部にも出力し、
前記回路異常検出部は、前記無効化信号が入力されると、前記回路異常検出信号の出力を停止する請求項1又は2記載の半導体素子の駆動回路。 a circuit abnormality detection unit (22) that monitors the operation of peripheral circuits other than the element abnormality detection unit and outputs a circuit abnormality detection signal to the control signal output unit when an abnormality occurs in the operation;
The control signal output unit stops outputting the control signal for turning on the semiconductor element when the circuit abnormality detection signal is input,
The invalidation signal output unit outputs the invalidation signal to the circuit abnormality detection unit when a forced ON command is input from the outside,
3. The drive circuit for a semiconductor device according to claim 1, wherein said circuit abnormality detection section stops outputting said circuit abnormality detection signal when said invalidation signal is input.
前記制御信号に応じて、前記半導体素子に駆動信号を出力する駆動信号出力部(8B)と、
前記半導体素子の駆動状態に関する異常を検出し、素子異常検出信号を前記制御信号出力部及び前記駆動信号出力部に出力する素子異常検出部(9B)と、
外部より強制ON指令が入力されると、前記異常の検出を無効化する無効化信号を前記制御信号出力部に出力する無効化信号出力部(7)とを備え、
前記駆動信号出力部は、前記素子異常検出信号が入力されると前記半導体素子をONにする駆動信号の出力を停止し、
前記素子異常検出部は、前記無効化信号が入力されると、前記駆動信号出力部に対する異常検出信号の出力を停止し、
前記制御信号出力部は、
前記素子異常検出信号が入力されると、前記強制ON指令が入力されていないことを条件として前記半導体素子をONにする制御信号の出力を停止し、
前記強制ON指令が入力されている期間に前記素子異常検出信号が入力されると前記ONにする制御信号を出力する半導体素子の駆動回路。 a control signal output unit (6B) that outputs a control signal for turning ON/OFF the semiconductor element;
a drive signal output unit (8B) that outputs a drive signal to the semiconductor element according to the control signal;
an element abnormality detection section (9B) that detects an abnormality related to the drive state of the semiconductor element and outputs an element abnormality detection signal to the control signal output section and the drive signal output section;
an invalidation signal output unit (7) for outputting an invalidation signal for invalidating detection of the abnormality to the control signal output unit when a forced ON command is input from the outside,
The drive signal output unit stops outputting the drive signal for turning on the semiconductor element when the element abnormality detection signal is input,
When the invalidation signal is input, the element abnormality detection section stops outputting the abnormality detection signal to the drive signal output section,
The control signal output unit is
when the element abnormality detection signal is input, stopping the output of the control signal for turning on the semiconductor element on condition that the forced ON command is not input;
A drive circuit for a semiconductor device that outputs a control signal to turn ON when the device abnormality detection signal is input during a period in which the forced ON command is input.
前記制御信号出力部は、前記半導体素子をONにする制御信号を出力している際に、前記強制ON指令が入力されていない状態で前記無効化信号が入力されると、前記制御信号の出力を停止する請求項1から4の何れか一項に記載の半導体素子の駆動回路。 The invalidation signal input to the circuit abnormality detection section (9NA) is also configured to be input to the control signal output section (6A) via the circuit abnormality detection section,
The control signal output unit outputs the control signal when the invalidation signal is input in a state in which the forced ON command is not input while the control signal for turning on the semiconductor element is output. 5. The driving circuit for a semiconductor device according to claim 1, which stops the
前記半導体素子の駆動状態に関する異常を検出し、素子異常検出信号を前記制御信号出力部に出力する素子異常検出部(9)とを備え、
前記制御信号出力部は、前記素子異常検出信号が入力されると前記半導体素子をONにする制御信号の出力を停止し、
外部より強制ON指令が入力されると、前記制御信号出力部による制御信号の出力状態に関わらず、前記半導体素子をONにする強制ON信号を出力する強制ON信号出力部(34)を更に備える半導体素子の駆動回路。 a control signal output unit (6) for outputting a control signal for turning ON/OFF the semiconductor element;
an element abnormality detection unit (9) that detects an abnormality related to the driving state of the semiconductor element and outputs an element abnormality detection signal to the control signal output unit;
The control signal output unit stops outputting a control signal for turning on the semiconductor element when the element abnormality detection signal is input,
A forced ON signal output section (34) for outputting a forced ON signal to turn on the semiconductor element regardless of the output state of the control signal by the control signal output section when a forced ON command is input from the outside. Driver circuits for semiconductor devices.
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