JP5585514B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷への電力供給を制御するスイッチングデバイス（半導体スイッチング素子）を有し、このスイッチングデバイスを駆動することで負荷への電力供給を制御する負荷駆動装置に関するものである。

従来より、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチングデバイスを用いて負荷の駆動を行う負荷駆動装置がある。この種の負荷駆動装置では、ＩＧＢＴをオンする際に、ＩＧＢＴを通じる負荷への電源供給ラインがどこかで短絡していると、過電流が流れてしまい、素子自身の急激な温度上昇によってＩＧＢＴが破壊されてしまう。このため、短絡検出が重要となる。

図８は、短絡検出回路を備えた従来の負荷駆動装置の回路ブロック構成図を示した図である。この図に示すように、従来の負荷駆動装置は、スイッチングデバイスとしてのＩＧＢＴ１０１、ゲートドライブ回路１０２、クランプ回路１０３、クランプ解除回路１０４、短絡検出回路１０５、短絡検出フィルタ１０６および遮断回路１０７を有した構成とされており、図示しない負荷が接続されたＩＧＢＴ１０１をオンすることにより負荷への電力供給を制御する。

このような負荷駆動装置では、ＩＧＢＴ１０１のコストダウンのために、ＩＧＢＴ１０１のサイズ縮小が図られており、そのために構造的にＩＧＢＴ１０１の短絡耐量が下がる傾向にある。短絡耐量とは、短絡事故などでＩＧＢＴ１０１に過電流が流れ続けると素子自身に急激な温度上昇が起こって破壊に繋がるが、この過電流の流れ始めから破壊に至るまでの時間（またはエネルギー）のことを言い、短絡耐量の低下は破壊に至るまでに時間が短いことを意味している。この低い短絡耐量のために、短絡を検知した後保護する構成では短絡を検知してから保護するまでに時間が掛かってしまい、十分な保護が図れない可能性がある。

このため、ゲートドライブ回路１０２からのゲート電圧印加時に、クランプ回路１０３にてゲート電圧をクランプ電圧にクランプすることで、短絡時に大電流が流れることによるＩＧＢＴ１０１の破壊を防止している。クランプ電圧は、ＩＧＢＴ１０１のミラー効果によるゲート電圧（ミラー電圧）よりも高く、ＩＧＢＴ１０１がフルオンされるときのゲート電圧よりも低い電圧に設定されている。

クランプ解除については、クランプ解除回路１０４にて行われている。クランプ解除回路１０４では、ＩＧＢＴ１０１のゲート電圧が所定電圧Ｖ１を超えると、クランプ解除回路１０４に含まれるクランプ解除フィルタにてクランプ解除フィルタ時間が計測され、クランプ解除フィルタ時間の経過に伴ってクランプ解除信号Ｘを出力することで、クランプ回路１０３に対してクランプ解除を指示する。これにより、ＩＧＢＴ１０１のゲート電圧がクランプ電圧よりも高くなり、フルオン状態となるようにできる。

一方、ＩＧＢＴ１０１に電流が流れると、センス端子から流されるセンス電流が短絡検出回路１０４に入力され、短絡検出回路１０４で短絡検出が行われる。具体的には、ＩＧＢＴ１０１に過電流が流れた状態になっていると、短絡検出回路１０４にてセンス電流（もしくはそれを電圧変換した値）が短絡閾値を超える。この状態が短絡検出フィルタ１０６の短絡検出フィルタ時間を超えると短絡が検出され、短絡信号Ｙがクランプ回路１０３および遮断回路１０７に伝えられることで、クランプ回路１０３ではクランプ動作が続けられ、遮断回路１０７ではゲート電圧の印加を遮断する動作を行う。これにより、短絡時にＩＧＢＴ１０１に過電流が流れることが防止され、ＩＧＢＴ１０１が破壊に至ることが防止されるようにしている。

特開平５−２１８８３６号公報

しかしながら、各種回路を構成する素子のバラツキにより、各種フィルタ時間の長さが変わることから、短絡時にクランプ解除が為されてしまい、ＩＧＢＴ１０１に過電流が流れてしまう可能性がある。この現象について、図９を参照して説明する。

図９は、図８に示す従来の負荷駆動装置の短絡時の動作を示したタイミングチャートである。ＩＧＢＴ１０１を駆動する際に駆動信号としてＩＮ信号が入力（ハイレベルからローレベルへの切替）されると、クランプ回路１０３がオンすると共に、ゲートドライブ回路１０２からの電圧印加に伴ってＩＧＢＴ１０１のゲート電圧が徐々に高くなっていく。そして、ゲート電圧が所定電圧Ｖ１を超えると、クランプ解除回路１０４でクランプ解除フィルタ時間の経過が計測される。一方、短絡時には、短絡検出回路１０５でセンス電流が短絡閾値を超えることから、短絡検出フィルタ１０６で短絡検出フィルタ時間の経過が計測される。このとき、クランプ解除フィルタ時間の経過の方が短絡検出フィルタ時間の経過よりも早いタイミングになると、短絡しているにもかかわらずクランプ解除が為されてしまう。このため、ＩＧＢＴ１０１のゲート電圧を上昇させ、コレクタ電流が増加して過電流状態となり、ＩＧＢＴ１０１をオフする際にコレクタ−エミッタ間の電圧が増加することで、ＩＧＢＴ１０１の破壊を引き起こす恐れがある。

本発明は上記点に鑑みて、短絡時にクランプ解除が為されてしまうことでスイッチングデバイスに過電流が流れることを防止できる負荷駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、負荷への電流供給を制御するスイッチングデバイス（１）と、スイッチングデバイス（１）のゲート電圧を制御することで、スイッチングデバイス（１）をオンさせ、負荷に対する電流供給を行うゲートドライブ回路（２）と、スイッチングデバイス（１）のゲート電圧をフルオン状態の際のゲート電圧よりも低いクランプ電圧にクランプするクランプ回路（３）と、ゲート電圧が所定電圧（Ｖ１）に至った時から所定のクランプ解除フィルタ時間経過したことを計測し、該クランプ解除フィルタ時間経過するとクランプ回路（３）にクランプ解除信号（Ｘ）を送ることでクランプ回路（３）によるクランプを解除するクランプ解除回路（４）と、スイッチングデバイス（１）が短絡状態になったことを検出する短絡検出回路（５）と、短絡検出回路（５）にて短絡状態が検出されたときに、該短絡状態が所定の短絡検出フィルタ時間継続していることを計測する短絡検出フィルタ（６）と、短絡検出フィルタ（６）にて、短絡状態が短絡検出フィルタ時間継続していることが計測されると、スイッチングデバイス（１）へのゲート電圧印加を遮断することでスイッチングデバイス（１）をオフする遮断回路（７）と、を備え、短絡検出回路（５）にて短絡状態が検出されると、短絡状態が検出されたことを示す短絡信号（Ｙ）が短絡検出フィルタ（６）を介することなくクランプ回路（３）に直接入力されることでクランプ動作が行われる構成とされていることを特徴としている。

このように、短絡状態が検出されたことを示す短絡信号（Ｙ）が短絡検出フィルタ（６）を介することなくクランプ回路（３）に直接入力されるようにしている。このような負荷駆動装置によれば、短絡時動作として、クランプ解除フィルタ時間の経過が短絡検出フィルタ時間の経過よりも先であった場合にも、クランプ回路（３）によるクランプ動作を継続することが可能となる。したがって、短絡時にクランプ解除が為されてしまうことでスイッチングデバイス（１）に過電流が流れることを防止することができる。

請求項２に記載の発明では、短絡検出回路（５）の出力が短絡検出フィルタ時間よりも短い時間継続したときに短絡信号（Ｙ）を出力する簡易ノイズフィルタ（８）を備え、該簡易ノイズフィルタ（８）が出力する短絡信号（Ｙ）がクランプ回路（３）に直接入力されるように構成されていることを特徴としている。

このように、簡易ノイズフィルタ（８）を備え、簡易ノイズフィルタ（８）を通じて短絡信号Ｙが出力されるようにすることで、チャタリングを防止することも可能となる。

例えば、請求項３に記載したように、短絡検出回路（５）は、スイッチングデバイス（１）のセンス端子を通じて流れるセンス電流に基づいてスイッチングデバイス（１）の出力電流を検出しており、センス電流が短絡検出閾値を超えると、短絡状態と検出することができる。この場合、請求項４に記載したように、センス端子と該センス端子に接続された抵抗（Ｒ）との間の電位が短絡検出閾値に対応する電圧を超えると、短絡状態と検出することができる。

また、請求項５に記載したように、定電流を発生させる定電流源（９）と、定電流源（９）からの定電流が流される抵抗（Ｒ）と、定電流源（９）と抵抗（Ｒ）との間とスイッチングデバイス（１）の第１電極との間において接続されたダイオード（１０）と、を有した回路を備え、短絡検出回路（５）は、定電流源（９）と抵抗（Ｒ）との間の電位を入力し、短絡状態でないときには定電流源（９）からの定電流が抵抗（Ｒ）に流されることで入力電位がハイレベルとなり、短絡状態のときには定電流源（９）からの定電流がダイオード（１０）を通じてスイッチングデバイス（１）の第１電極側に流されて入力電位がローレベルになることに基づき、短絡状態の検出を行うようにすることもできる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。 負荷駆動装置の通常動作を示したタイミングチャートである。 負荷駆動装置の短絡時の動作を示したタイミングチャートである。 図２、図３および図９に示した従来の負荷駆動装置の通常動作と短絡時動作における各領域（１）〜（７）でのクランプ解除信号Ｘと短絡信号Ｙとクランプ回路３の状態の関係を示した図表である。 本発明の第２実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。 本発明の第３実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。 本発明の第４実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。 従来の負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。 図８に示す従来の負荷駆動装置の短絡時の動作を示したタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。この図を参照して、本実施形態の負荷駆動装置について説明する。

図１に示す負荷駆動装置は、スイッチングデバイスとしてのＩＧＢＴ１、ゲートドライブ回路２、クランプ回路３、クランプ解除回路４、短絡検出回路５、短絡検出フィルタ６および遮断回路７を有した構成とされており、図示しない負荷が接続されたＩＧＢＴ１をオンすることにより負荷への電力供給を制御する。

ＩＧＢＴ１は、ゲートドライブ回路２によって駆動されるもので、負荷への電源ラインに備えられる。具体的には、ＩＧＢＴ１のコレクタは電源側に接続されると共に、エミッタは所定の電位とされる基準点とされ、ＩＧＢＴ１のコレクタ側もしくはエミッタ側のいずれかに負荷が接続される。負荷は、電力供給のオンオフによって駆動される装置であればどのようなものであってもよく、例えば、ＩＧＢＴ１を複数個備えることでインバータを構成すれば、三相モータなどを負荷とすることもできる。その場合、三相それぞれの上アームもしくは下アームとして図１に示す負荷駆動装置を適用することができる。図１に示す負荷駆動装置が上アームとして適用されるものであれば、ＩＧＢＴ１のコレクタが電源に接続され、エミッタが三相モータに接続される。また、図１に示す負荷駆動装置が下アームとして適用されるものであれば、ＩＧＢＴ１のコレクタが三相モータに接続され、エミッタがＧＮＤに接続される。

ＩＧＢＴ１にはセンス端子が備えられており、センス端子にはＩＧＢＴ１のメインセルに流れる出力電流を所定の比で減少させたセンス電流が流されるようになっている。このセンス端子が短絡検出回路５に接続されている。

ゲートドライブ回路２は、ＩＧＢＴ１をオンすることにより負荷への電力供給を制御する。具体的には、ゲートドライブ回路２は、図示しないマイコンなどの制御手段からＩＧＢＴ１を駆動するための駆動信号であるＩＮ信号を受け取り、このＩＮ信号に基づいてＩＧＢＴ１を制御することで負荷への電流供給を制御する。このゲートドライブ回路２を通じてＩＧＢＴ１に対してゲート電圧を印加することで、ＩＧＢＴ１をフルオンさせられるようになっている。

クランプ回路３は、ＩＧＢＴ１をオフからオンに切り替える際に、一時的にＩＧＢＴ１のゲート電圧をクランプ電圧、つまりＩＧＢＴ１のミラー電圧よりも高く、かつ、ＩＧＢＴ１がフルオンされるときのゲート電圧よりも低い電圧にクランプするものである。このクランプ回路３によりＩＧＢＴ１のゲート電圧をクランプ電圧にクランプすることで、短絡時に大電流が流れることによるＩＧＢＴ１の破壊を防止している。クランプ回路３には、図示しないマイコンなどの制御手段からＩＧＢＴ１を駆動するための駆動信号であるＩＮ信号を受け取り、本実施形態の場合にはＩＮ信号がローレベルになったときにクランプ動作を行う。具体的には、ＩＧＢＴ１のゲート電圧がクランプ閾値を超えるとゲート電圧をクランプ電圧にクランプするという動作を行う。

クランプ解除回路４は、クランプ回路３によるクランプ動作を解除する役割を果たす。具体的には、クランプ解除回路４には、クランプ解除フィルタが備えられており、ＩＧＢＴ１のゲート電圧が所定電圧Ｖ１に達してからクランプ解除フィルタ時間が経過するまでの時間が計測され、その時間が経過したと同時にクランプ解除信号Ｘをクランプ回路３に出力する。このクランプ解除信号Ｘを受けて、クランプ回路３によるクランプ動作が解除され、ＩＧＢＴ１のゲート電圧がクランプ電圧よりも高くなり、ＩＧＢＴ１がフルオン状態となる。クランプ解除フィルタは、クランプ解除回路４の入力と出力のいずれに配置されていても良い。

短絡検出回路５は、ＩＧＢＴ１のセンス端子から流されるセンス電流に基づいて、短絡によりＩＧＢＴ１のメインセルに流れる出力電流が過電流になっている状態を検出する。例えば、短絡検出回路５は、センス電流と過電流に対応する短絡検出閾値を比較し、センス電流が短絡検出閾値を超えるとクランプ回路３に短絡信号Ｙを出力する。これにより、クランプ回路３によるクランプ動作が行われ、ＩＧＢＴ１のゲート電圧がクランプ電圧にクランプされて、過電流の発生が抑制されるようになっている。本実施形態の場合、短絡検出回路５から出力される短絡信号Ｙが短絡検出フィルタ６を介さずに直接クランプ回路３に入力されるようにしている。このため、短絡検出フィルタ６で短絡検出フィルタ時間が経過するのを待つことなく、短絡が検出されると直ぐに短絡信号Ｙがクランプ回路３に伝えられるようにすることができる。

短絡検出フィルタ６は、ノイズ除去用のフィルタであり、短絡信号Ｙが入力されたとき、例えば本実施形態の場合には短絡信号Ｙがハイレベルになったときに、それが短絡検出フィルタ時間継続するかを計測し、短絡検出フィルタ時間継続したら短絡が発生したことを示す信号を遮断回路７に出力する。上記したように、短絡検出回路５では、センス電流が短絡検出閾値を超えることで短絡を検出しているが、ノイズによってセンス電流が大きくなることで短絡が検出されてしまう可能性がある。このため、短絡検出回路５で短絡が検出された状態（短絡信号Ｙがハイレベルの状態）が短絡検出フィルタ時間継続した場合に、真に短絡が発生したとして、短絡検出フィルタ６から遮断回路７に短絡したことを示す信号が出力されるようにしている。

遮断回路７は、短絡検出フィルタ６から短絡が発生したことを示す信号が入力されると、ＩＧＢＴ１のゲート電圧を低下させてＩＧＢＴ１をオフするものである。例えば、遮断回路７はＩＧＢＴ１のゲートと基準点と同電位の部位との間をオンオフするスイッチ等によって構成される。

以上のようにして、本実施形態にかかる負荷駆動装置が構成されている。続いて、このように構成された負荷駆動装置の作動について説明する。図２は、負荷駆動装置の通常動作を示したタイミングチャートであり、図３は、負荷駆動装置の短絡時の動作（短絡時動作）を示したタイミングチャートである。また、図４は図２、図３および図９に示した従来の負荷駆動装置の通常動作と短絡時動作における各領域（１）〜（７）でのクランプ解除信号Ｘと短絡信号Ｙとクランプ回路３の状態の関係を示した図表である。なお、図４において、クランプ解除信号Ｘと短絡信号Ｙの「１」と「０」は、それぞれ、「ハイレベル」と「ローレベル」を示している。

まず、通常動作について説明する。図２中の領域（１）に示すように、短絡が発生していない通常動作では、ＩＧＢＴ１を駆動する際に駆動信号としてＩＮ信号が入力されると、クランプ回路３がオンすると共に、ゲートドライブ回路２からの電圧印加に伴ってＩＧＢＴ１のゲート電圧が徐々に高くなっていく。そして、ゲート電圧が所定電圧Ｖ１を超えると、クランプ解除回路４でクランプ解除フィルタ時間の経過が計測される。さらに、ゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈを超えると、ＩＧＢＴ１がオンしてコレクタ電流が流れ、センス端子にセンス電流が流れる。それから、ミラー領域に至ってゲート電圧がミラー電圧となったのち、再び徐々に上昇してクランプ閾値を超えるとクランプ電圧にクランプされる。

一方、短絡検出回路５でセンス電流が短絡検出閾値を超えるか否かが判定されるが、短絡が発生していないため、基本的にはセンス電流が短絡検出閾値を超えることはなく、一時的にセンス電流が短絡検出閾値を超えても、短絡検出フィルタ時間よりも短いため、短絡が検出されることはない。このため、短絡信号Ｙは基本的にはローレベルとなる。

そして、クランプ解除フィルタ時間内に短絡が検出されなければ、クランプ解除フィルタ時間の経過と同時にクランプ解除回路４からクランプ解除信号Ｘがハイレベルからローレベルに切り替わることでクランプ解除が指示される。これにより、クランプ回路３がオフとなり、クランプ解除となる。したがって、図２中の領域（２）に示すように、ＩＧＢＴ１のゲート電圧が徐々に上昇し、ＩＧＢＴ１がフルオン状態となる。このようにして通常動作が行われる。このような通常動作については、図４中にも示したように、従来の負荷駆動装置でも同様である。

ここで、本実施形態の場合、短絡検出回路５から出力される短絡信号Ｙが直接クランプ回路３に入力される構成とされていることから、ノイズ的に短絡信号ＹがハイレベルになったときにもＩＧＢＴ１のゲート電圧がクランプ電圧にクランプされることになる。しかしながら、領域（１）の状態ではゲート電圧がクランプ電圧よりも小さいため、あまり影響はなく、領域（２）の状態でもゲート電圧がクランプ電圧にクランプされようとしても、短時間であるため、あまりゲート電圧に変化は無い。このため、短絡信号Ｙが直接クランプ回路３に入力されるようにしても、クランプによる影響はほとんど無い。

続いて、短絡時動作について説明する。図３中の領域（３）に示すように、短絡が発生しているときの短絡時動作でも、ＩＧＢＴ１を駆動する際に駆動信号としてＩＮ信号が入力されると、クランプ回路３がオンすると共に、ゲートドライブ回路２からの電圧印加に伴ってＩＧＢＴ１のゲート電圧が徐々に高くなっていく。そして、ゲート電圧が所定電圧Ｖ１を超えると、クランプ解除回路４でクランプ解除フィルタ時間の経過が計測される。さらに、ゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈを超えると、ＩＧＢＴ１がオンしてコレクタ電流が流れ、センス端子にセンス電流が流れる。それから、さらにゲート電圧が上昇してクランプ閾値を超えるとクランプ電圧にクランプされる。

一方、短絡検出回路５でセンス電流が短絡検出閾値を超えるか否かが判定され、短絡が発生しているため、図３中の領域（４）に示すように、センス電流が短絡検出閾値を超える。これにより、短絡検出回路５から短絡信号Ｙとしてハイレベルが出力され、この短絡信号Ｙがクランプ回路３に直接入力されて、クランプ回路３によるクランプ動作が行われる。このとき、短絡検出フィルタ６では、センス電流が短絡検出閾値を超えている時間が短絡検出フィルタ時間に達するまで遮断回路７に短絡したことを示す信号を出力しないが、短絡検出回路５からその期間中にも短絡信号Ｙとしてハイレベルが出力されるため、クランプ回路３でのクランプ動作が継続される。

したがって、図３中の領域（５）に示すように、クランプ解除フィルタ時間の経過の方が短絡検出フィルタ時間の経過よりも早かったとしても、クランプ回路３によるクランプ動作を継続することが可能となる。つまり、このような場合には、短絡検出フィルタ６から遮断回路７に短絡したことを示す信号が出力される前にクランプ解除回路４からクランプ解除信号Ｘとしてローレベルが出力されることになるが、この場合でも、クランプ回路３によるクランプ動作を継続することができる。

そして、図３中の領域（６）に示すように、短絡信号Ｙがハイレベルの状態で短絡検出フィルタ時間が経過すると、短絡検出フィルタ６から遮断回路７に短絡したことを示す信号が出力され、遮断回路７がＩＧＢＴ１のゲート電圧を低下させてＩＧＢＴ１をオフする。これにより、短絡時に大電流が流れることによるＩＧＢＴ１の破壊を防止することが可能となる。

このように、本実施形態の負荷駆動装置と従来の負荷駆動装置とでは、短絡時動作が異なっている。

具体的には、本実施形態の負荷駆動装置の場合には、次のようになる。図４に示すように、図３の領域（３）の短絡検出前のときにはクランプ解除信号Ｘはハイレベル、短絡信号Ｙはローレベルとなる。また、図３の領域（４）においてクランプ動作中において短絡検出回路５で短絡が検出されて短絡信号Ｙがハイレベルになると、短絡信号Ｙがハイレベルとなっている期間中はクランプ状態が維持される。また、図３の領域（５）において短絡検出フィルタ時間の経過前にクランプ解除フィルタ時間が経過して、クランプ解除信号Ｘがローレベルになっても、短絡時であれば短絡検出回路５から短絡信号Ｙとしてハイレベルが出力されていることから、クランプ状態が維持される。そして、図３の領域（６）において短絡検出フィルタ時間が経過すると、クランプ状態が維持されている状態でＩＧＢＴ１がオフされる。つまり、領域（４）〜（６）の期間中、クランプ回路３によるクランプ動作を継続することができる。

一方、従来の負荷駆動装置の場合には、次のようになる。図４に示すように、図９の領域（７）では、クランプ解除フィルタ時間内であることから、クランプ解除信号Ｘはハイレベルであり、まだ短絡が検出されていないため短絡信号Ｙはローレベルとなる。また、図９の領域（８）においてクランプ解除フィルタ時間が終了すると、クランプ解除信号Ｘがローレベルになるが、短絡しているにもかかわらず短絡検出フィルタ時間が経過していないため、短絡信号Ｙはローレベルとなる。このため、短絡しているにもかかわらずクランプ回路３がオフされてしまう。そして、図９の領域（９）において短絡検出フィルタ時間が経過すると、短絡信号Ｙがハイレベルとなり、フルオン状態となっているＩＧＢＴ１をオフする。

このように、本実施形態の負荷駆動装置によれば、短絡時動作として、クランプ解除フィルタ時間の経過が短絡検出フィルタ時間の経過よりも先であった場合にも、クランプ回路３によるクランプ動作を継続することが可能となる。したがって、短絡時にクランプ解除が為されてしまうことでＩＧＢＴ１に過電流が流れることを防止することができる負荷駆動装置とすることが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の負荷駆動装置は、第１実施形態に対してノイズ対策を強化したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。この図に示すように、本実施形態の負荷駆動装置は、短絡検出回路５と短絡検出フィルタ６との間に、簡易ノイズフィルタ８を備えた構成とされている。簡易ノイズフィルタ８は、短絡検出フィルタ６よりも微小なノイズを除去するために用いられる。すなわち、センス電流が短絡検出閾値の付近で変化すると、短絡検出回路５の短絡信号Ｙのレベルが細かく変化してしまう。この場合、クランプ回路３にクランプ動作をオフさせることを示す信号とクランプ動作を許可することを示す信号が短時間に切り替わりながら入力されることになり、チャタリングが生じる。このような現象が発生することを防止すべく、簡易ノイズフィルタ８を備え、短絡信号Ｙの瞬間的な切り替わりが抑制されるようにしている。

このように、簡易ノイズフィルタ８を備え、簡易ノイズフィルタ８を通じて短絡信号Ｙが出力されるようにすることで、チャタリングを防止することも可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して短絡検出回路５による短絡検出の一例を示したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。この図に示すように、本実施形態の負荷駆動装置は、ＩＧＢＴ１のセンス端子に抵抗Ｒを接続し、この抵抗Ｒのハイサイド電位、つまりＩＧＢＴ１のエミッタ電位が短絡検出回路５に入力されるようにしている。このような構成とすることで、短絡検出回路５はエミッタ電位に基づいて短絡検出を行うことができる。

このように、抵抗Ｒを用いてセンス電流を電圧変換し、短絡検出回路５にて、この電圧変換した値を短絡検出閾値に相当する電圧と比較することにより、短絡検出を行うようにしても良い。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して短絡検出回路５による短絡検出の一例を示したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路ブロック構成を示した図である。この図に示すように、本実施形態の負荷駆動装置は、短絡検出回路５に対して、定電流源９と抵抗Ｒとの間の電位が入力されるようにしていると共に、ダイオード１０を介してＩＧＢＴ１のコレクタが接続されるようにしている。

このような構成では、通常時には定電流源９から流される定電流に基づいて抵抗Ｒのハイサイド電位が短絡検出回路５に入力される。このときには、ダイオード１０のアノードの方がカソードよりも電位が低いため、定電流がすべて抵抗Ｒに流れることになり、抵抗Ｒのハイサイド電位がハイレベルとなる。

また、短絡時には、ＩＧＢＴ１のコレクタ電位が低くなるため、ダイオード１０のアノードよりもカソードの方の電位が低くなり、ダイオード１０を介して順方向電流が流れる。このため、定電流源９から抵抗Ｒに流れる電流は微小となり、抵抗Ｒのハイサイド側電位がローレベルとなる。

したがって、短絡検出回路５に入力される電位がハイレベルであれば短絡検知を行わず、ローレベルであれば短絡検知が行われるようにすることができる。このように、ＩＧＢＴ１のコレクタ電位に基づいて短絡検出回路５による短絡検出が行われるようにすることもできる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、スイッチングデバイスとしてＩＧＢＴ１を例に挙げているが、ＩＧＢＴ１以外のもパワーＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子であっても良い。ＩＧＢＴ１の場合には、コレクタを第１電極、エミッタを第２電極として、ゲート電圧を制御することで第１電極と第２電極の間のオンオフを制御しているが、パワーＭＯＳＦＥＴの場合には、ドレインを第１電極、ソースを第２電極として、ゲート電圧を制御することで第１電極と第２電極の間のオンオフを制御することになる。

また、上記第２実施形態では、第１実施形態に対して簡易ノイズフィルタ８を備えた構成を適用する場合について説明したが、第３、第４実施形態に対して簡易ノイズフィルタ８を適用することもできる。

１ ＩＧＢＴ
２ ゲートドライブ回路
３ クランプ回路
４ クランプ解除回路
５ 短絡検出回路
６ 短絡検出フィルタ
７ 遮断回路
８ 簡易ノイズフィルタ
９ 定電流源
１０ ダイオード

Claims (5)

1. 負荷への電流供給を行う電源ラインに備えられ、ゲートへのゲート電圧の印加に伴って前記電源ラインの電源側に接続される第１電極と基準点側に接続される第２電極との間のオンオフを制御することで前記負荷への電流供給を制御するスイッチングデバイス（１）と、
   前記スイッチングデバイス（１）のゲート電圧を該スイッチングデバイス（１）がフルオン状態で作動させられるように制御することで、前記スイッチングデバイス（１）をオンさせ、前記負荷に対する電流供給を行うゲートドライブ回路（２）と、
   前記スイッチングデバイス（１）のゲート電圧を前記フルオン状態の際のゲート電圧よりも低いクランプ電圧にクランプするクランプ回路（３）と、
   前記ゲート電圧が所定電圧（Ｖ１）に至った時から所定のクランプ解除フィルタ時間経過したことを計測し、該クランプ解除フィルタ時間経過すると前記クランプ回路（３）にクランプ解除信号（Ｘ）を送ることで前記クランプ回路（３）によるクランプを解除するクランプ解除回路（４）と、
   前記スイッチングデバイス（１）が短絡状態になったことを検出する短絡検出回路（５）と、
   前記短絡検出回路（５）にて短絡状態が検出されたときに、該短絡状態が所定の短絡検出フィルタ時間継続していることを計測する短絡検出フィルタ（６）と、
   前記短絡検出フィルタ（６）にて、前記短絡状態が前記短絡検出フィルタ時間継続していることが計測されると、前記スイッチングデバイス（１）へのゲート電圧印加を遮断することで前記スイッチングデバイス（１）をオフする遮断回路（７）と、を備え、
   前記短絡検出回路（５）にて短絡状態が検出されると、短絡状態が検出されたことを示す短絡信号（Ｙ）が前記短絡検出フィルタ（６）を介することなく前記クランプ回路（３）に直接入力されることで前記クランプ動作が行われる構成とされていることを特徴とする負荷駆動装置。
2. 前記短絡検出回路（５）の出力が前記短絡検出フィルタ時間よりも短い時間継続したときに前記短絡信号（Ｙ）を出力する簡易ノイズフィルタ（８）を備え、該簡易ノイズフィルタ（８）が出力する前記短絡信号（Ｙ）が前記クランプ回路（３）に直接入力されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記短絡検出回路（５）は、前記スイッチングデバイス（１）のセンス端子を通じて流れるセンス電流に基づいて前記スイッチングデバイス（１）の出力電流を検出しており、前記センス電流が短絡検出閾値を超えると、前記短絡状態と検出することを特徴とする請求項１または２に記載の負荷駆動装置。
4. 前記センス端子と該センス端子に接続された抵抗（Ｒ）との間の電位が前記短絡検出閾値に対応する電圧を超えると、前記短絡状態と検出することを特徴とする請求項３に記載の負荷駆動装置。
5. 定電流を発生させる定電流源（９）と、
   前記定電流源（９）からの前記定電流が流される抵抗（Ｒ）と、
   前記定電流源（９）と前記抵抗（Ｒ）との間と前記スイッチングデバイス（１）の前記第１電極との間において接続されたダイオード（１０）と、を有し、
   前記短絡検出回路（５）は、前記定電流源（９）と前記抵抗（Ｒ）との間の電位を入力し、前記短絡状態でないときには前記定電流源（９）からの前記定電流が前記抵抗（Ｒ）に流されることで入力電位がハイレベルとなり、前記短絡状態のときには前記定電流源（９）からの前記定電流が前記ダイオード（１０）を通じて前記スイッチングデバイス（１）の前記第１電極側に流されて入力電位がローレベルになることに基づき、前記短絡状態の検出を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の負荷駆動装置。

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