JP6221930B2 - Switching element drive circuit - Google Patents
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Description
本発明は、ハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子との直列接続体を備え、前記直列接続体が直流電源に並列接続された電力変換回路に適用され、ハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子との双方がオン状態とされることを回避するためのデッドタイムを設定するスイッチング素子の駆動回路に関する。 The present invention includes a series connection body of a high-side switching element and a low-side switching element, and is applied to a power conversion circuit in which the series connection body is connected in parallel to a DC power supply. Both the high-side switching element and the low-side switching element The present invention relates to a switching element driving circuit for setting a dead time for avoiding the ON state of the switching element.
従来、例えば下記特許文献1に見られるように、ハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子との直列接続体を備えるインバータに適用される制御装置が知られている。詳しくは、この制御装置は、予め記憶されたスイッチング素子のターンオフ遅延時間特性、スイッチング素子の温度、及びスイッチング素子に流れる電流等に基づき、デッドタイムを補正する。制御装置は、補正されたデッドタイムに基づき、ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作するPWM制御信号と、ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作するPWM制御信号とを生成してインバータに対して出力する。インバータは、入力された各PWM制御信号に基づき、ハイサイド,ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作することで、インバータに電気的に接続されたモータに交流電圧を印加する。デッドタイムを補正可能な上記構成によれば、デッドタイムの短縮を図ることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as can be seen, for example, in
ここで、ハイサイド及びローサイドのそれぞれのPWM制御信号が制御装置から出力されてから、インバータに伝達されるまでの時間がばらつくことがある。ばらつきの要因としては、例えば、制御装置及びインバータを備えるシステムの個体差や、システムが設置される周囲の環境が挙げられる。伝達時間がばらつくと、補正されたデッドタイムに基づき制御装置においてPWM制御信号を生成したとしても、実際のデッドタイムが想定したデッドタイムに対してばらつくこととなる。デッドタイムのばらつきにより、実際のデッドタイムが0になると、ハイサイド,ローサイドスイッチング素子がオン状態とされ、スイッチング素子に短絡電流が流れることとなる。こうした事態を回避すべく、制御装置において設定するデッドタイムを長くすることも考えられる。ただし、この場合、インバータの電力変換機能が低下することとなる。 Here, the time from when the PWM control signals for the high side and the low side are output from the control device to when they are transmitted to the inverter may vary. As a cause of the variation, for example, individual differences in the system including the control device and the inverter, and the surrounding environment where the system is installed can be cited. If the transmission time varies, even if the control device generates the PWM control signal based on the corrected dead time, the actual dead time varies with respect to the assumed dead time. When the actual dead time becomes 0 due to variations in the dead time, the high-side and low-side switching elements are turned on, and a short-circuit current flows through the switching elements. In order to avoid such a situation, it is conceivable to increase the dead time set in the control device. However, in this case, the power conversion function of the inverter is lowered.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、デッドタイムを短縮することができるスイッチング素子の駆動回路を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a switching element drive circuit capable of reducing dead time.
上記目的を達成すべく、本発明は、ハイサイドスイッチング素子(SCp)とローサイドスイッチング素子(SCn)との直列接続体を備え、前記直列接続体が直流電源(12b)に並列接続された電力変換回路(12)に適用され、単一の集積回路(20)を備えるスイッチング素子の駆動回路であって、前記集積回路は、前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子とを駆動する外部駆動信号を入力する入力端子(Tin)と、前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との双方がオン状態とされることを回避するためのデッドタイムを算出するデッドタイム算出部(21)と、前記入力端子を介して入力された前記外部駆動信号と、前記デッドタイム算出部によって算出された前記デッドタイムとに基づき、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作するハイサイド駆動信号と、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作するローサイド駆動信号とを生成する信号生成部(21)と、前記ハイサイド駆動信号に基づき前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作し、前記ローサイド駆動信号に基づき前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作する駆動部(23H,23L)と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a series connection body of a high-side switching element (SCp) and a low-side switching element (SCn), and the series connection body is connected in parallel to a DC power source (12b). A switching element driving circuit applied to the circuit (12) and comprising a single integrated circuit (20), wherein the integrated circuit receives an external driving signal for driving the high-side switching element and the low-side switching element. An input terminal (Tin) for input, a dead time calculation unit (21) for calculating a dead time for avoiding both the high-side switching element and the low-side switching element being turned on, and the input The external drive signal input via the terminal and the data calculated by the dead time calculator. A drive signal for realizing the dead time based on a dead time, a high side drive signal for turning on and off the high side switching element, and a drive signal for realizing the dead time, the low side A signal generation unit (21) that generates a low-side drive signal for turning on and off the switching element, and the high-side switching element is turned on and off based on the high-side drive signal, and the low-side switching element is turned on and off based on the low-side drive signal And a drive unit (23H, 23L) to be operated.
上記発明では、単一の集積回路そのものがデッドタイム算出部と信号生成部とを有している。このため、ハイサイド,ローサイドスイッチング素子のそれぞれをオンオフ操作する駆動信号が外部装置で生成され、外部装置で生成された駆動信号が集積回路の駆動部に入力される構成とは異なり、外部装置から集積回路までの信号伝達時間のばらつきに起因したデッドタイムのばらつきを解消できる。これにより、実際のデッドタイムのばらつきを低減することができ、ひいてはデッドタイムを短縮することができる。 In the above invention, a single integrated circuit itself has a dead time calculation unit and a signal generation unit. Therefore, unlike a configuration in which a drive signal for turning on / off each of the high-side and low-side switching elements is generated by an external device, and the drive signal generated by the external device is input to the drive unit of the integrated circuit, Variations in dead time due to variations in signal transmission time to the integrated circuit can be eliminated. As a result, variations in actual dead time can be reduced, and as a result, dead time can be shortened.
(第1実施形態)
以下、本発明にかかるスイッチング素子の駆動回路を車載主機として回転機を備える車両に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a drive circuit of a switching element according to the present invention is applied to a vehicle including a rotating machine as an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、車載モータ制御システムは、モータジェネレータ10、インバータ11、昇圧コンバータ12、及びモータジェネレータ10を制御対象とする制御装置13を備えている。モータジェネレータ10は、車載主機としての多相回転機(3相回転機)であり、図示しない駆動輪に連結されている。モータジェネレータ10は、インバータ11及び昇圧コンバータ12を介してバッテリ14に接続されている。バッテリ14は、その出力電圧が例えば百V以上である。なお、バッテリ14としては、例えば、リチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池を用いることができる。また、モータジェネレータ10としては、例えば、同期機(永久磁石同期機)を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the in-vehicle motor control system includes a
昇圧コンバータ12は、リアクトル12a、「直流電源」としてのコンデンサ12b、昇圧用ハイサイドスイッチSCp、及び昇圧用ローサイドスイッチSCnを備えている。詳しくは、昇圧用ハイサイドスイッチSCpと昇圧用ローサイドスイッチSCnとは直列接続されている。この直列接続体には、コンデンサ12bが並列接続されている。昇圧用ローサイドスイッチSCnには、リアクトル12aとバッテリ14との直列接続体が並列接続されている。本実施形態では、各スイッチSCp,SCnとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的には、IGBTを用いている。昇圧用ハイサイドスイッチSCpには、昇圧用ハイサイドダイオードDCpが逆並列に接続され、昇圧用ローサイドスイッチSCnには、昇圧用ローサイドダイオードDCnが逆並列に接続されている。
インバータ11は、¥相ハイサイドスイッチS¥p(¥=U,V,W)と、¥相ローサイドスイッチS¥nとの直列接続体を3組備えている。¥相各スイッチS¥p,S¥nの接続点には、モータジェネレータ10の¥相が接続されている。本実施形態では、各スイッチとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的には、IGBTを用いている。¥相ハイサイドスイッチS¥pには、¥相ハイサイドダイオードD¥pが逆並列に接続され、¥相ローサイドスイッチS¥nには、¥相ローサイドダイオードD¥nが逆並列に接続されている。
The
制御装置13は、マイコンを主体として構成され、モータジェネレータ10の制御量(例えばトルク)をその指令値に制御すべく、インバータ11と昇圧コンバータ12とを操作する。まず、昇圧コンバータ12の操作について説明する。制御装置13は、昇圧コンバータ12の入力電圧(バッテリ14の出力電圧)を検出する入力電圧センサ15の検出値と、昇圧コンバータ12の出力電圧(コンデンサ12bの端子間電圧)を検出する出力電圧センサ16の検出値とを取り込む。制御装置13は、入力電圧センサ15によって検出された入力電圧Vinと、出力電圧センサ16によって検出された出力電圧Voutとに基づき、出力電圧Voutを目標電圧Vtgtに制御するための外部駆動信号SigCであって、時比率Dutyを有する外部駆動信号SigCを昇圧用駆動回路DrCに対して出力する。これにより、昇圧用ハイサイドスイッチSCpと昇圧用ローサイドスイッチSCnとは、交互にオン操作される。ここで、時比率Dutyとは、各スイッチSCp,SCnのオンオフ操作1周期(1スイッチング周期)に対するオン操作時間の比率のことである。ここでは、目標電圧Vtgtが高いほど、時比率Dutyが高く設定される。なお、昇圧コンバータ12の操作において、昇圧用ハイサイドスイッチSCpを常時オフ操作してもよい。この場合、昇圧用ローサイドスイッチSCnがオフ操作されるときに昇圧用ハイサイドダイオードDCpが電流流通経路とされる。
The
続いて、インバータ11の操作について説明する。制御装置13は、モータジェネレータ10に交流電圧を印加すべく、¥相駆動回路Dr¥に対して駆動信号Sig¥を出力する。これにより、¥相ハイサイドスイッチS¥pと¥相ローサイドスイッチS¥nとが交互にオン操作され、モータジェネレータ10のU,V,W相のそれぞれには、電気角で位相が互いに120°ずれた正弦波状の電流が流れることとなる。
Subsequently, the operation of the
続いて、図2を用いて、本実施形態にかかる各駆動回路Dr*(*=C,U,V,W)について説明する。 Next, each drive circuit Dr * (* = C, U, V, W) according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図示されるように、駆動回路Dr*は、1チップ化された半導体集積回路である単一のドライブIC20を備えている。ドライブIC20は、信号生成回路21、レベルシフト回路22、ハイサイド駆動部23H、及びローサイド駆動部23Lを内蔵しているいわゆるHVIC(HighVoltage Integrated Circiut)である。詳しくは、信号生成回路21には、ドライブIC20の単一の入力端子Tinを介して、PWM信号である外部駆動信号Sig*が入力される。信号生成回路21は、図3に示すように、外部駆動信号Sig*に基づき、デッドタイムDTを付与しつつ、ハイサイド駆動信号g*pと、ローサイド駆動信号g*nとを生成する。本実施形態において、ハイサイド駆動信号g*pと、ローサイド駆動信号g*nとのそれぞれは、その立ち上がりタイミングが外部駆動信号Sig*に対してデッドタイムDTだけ遅延したものとなる。
As shown in the figure, the drive circuit Dr * includes a
レベルシフト回路22は、外部駆動信号Sig*等の信号の基準電位を、ローサイドスイッチS*n側の基準電位であるローサイド基準電位から、ハイサイドスイッチS*p側の基準電位であるハイサイド基準電位に変換する回路である。
The
ハイサイド駆動部23Hは、ハイサイド充電スイッチ23H1(PチャネルMOSFET)と、ハイサイド放電スイッチ23H2(NチャネルMOSFET)とを備えるプリブッファ回路である。詳しくは、ハイサイド充電スイッチ23H1のドレインには、第1定電圧電源25が接続され、ハイサイド充電スイッチ23H1のソースには、ハイサイド放電スイッチ23H2のドレインが接続されている。ハイサイド放電スイッチ23H2のソースには、ドライブIC20の有する端子であって、ハイサイドスイッチS¥pの第2端子(エミッタ)に接続されたハイサイド基準電位端子THbが接続されている。本実施形態において、ハイサイド基準電位端子THbの電位が、上記ハイサイド基準電位とされている。ハイサイド充電スイッチ23H1とハイサイド放電スイッチ23H2とのそれぞれのゲートには、信号生成回路21から出力されたハイサイド駆動信号g*pが、レベルシフト回路22を介して供給される。
The high
ハイサイド充電スイッチ23H1とハイサイド放電スイッチ23H2との接続点には、ドライブIC20のハイサイド出力端子THOが接続されている。ハイサイド出力端子THOには、ハイサイドゲート抵抗26Hを介してハイサイドスイッチS*pの開閉制御端子(ゲート)が接続されている。なお、充電経路及び放電経路のそれぞれで共通のゲート抵抗が備えられる図2に示した構成に限らず、充電経路と放電経路とで個別にゲート抵抗が備えられる構成であってもよい。
A high side output terminal THO of the
ハイサイド駆動部23Hは、入力されるハイサイド駆動信号g*pに基づき、ゲート電荷の充放電処理を行う。本実施形態において、ハイサイド駆動信号g*pは、「H」によってハイサイドスイッチS*pをオン状態に切り替えるオン操作指令を表し、「L」によってハイサイドスイッチS*pをオフ状態に切り替えるオフ操作指令を表す。このため、ハイサイド駆動信号g*pがオン操作指令「H」とされることで、ハイサイド充電スイッチ23H1がオン操作され、また、ハイサイド放電スイッチ23H2がオフ操作される充電処理が行われる。これにより、ハイサイドスイッチS*pがオン状態に切り替えられる。一方、ハイサイド駆動信号g*#がオフ操作指令「L」とされることで、ハイサイド充電スイッチ23H1がオフ操作に切り替えられ、また、ハイサイド放電スイッチ23H2がオン操作に切り替えられる放電処理が行われる。これにより、ハイサイドスイッチS*pがオフ状態に切り替えられる。
The high
ローサイド駆動部23Lは、ローサイド充電スイッチ23L1(PチャネルMOSFET)と、ローサイド放電スイッチ23L2(NチャネルMOSFET)とを備えるプリブッファ回路である。詳しくは、ローサイド充電スイッチ23L1のドレインには、第2定電圧電源27が接続され、ローサイド充電スイッチ23L1のソースには、ローサイド放電スイッチ23L2のドレインが接続されている。ローサイド放電スイッチ23L2のソースには、ドライブIC20の有する端子であって、ローサイドスイッチS¥nのエミッタに接続されたローサイド基準電位端子TLbが接続されている。本実施形態において、ローサイド基準電位端子TLbの電位が、上記ローサイド基準電位とされている。ローサイド充電スイッチ23L1とローサイド放電スイッチ23L2とのそれぞれのゲートには、信号生成回路21から出力されたローサイド駆動信号g*nが供給される。なお、本実施形態において、第2定電圧電源27の出力電圧Vom(例えば15V)は、第1定電圧電源25の出力電圧Vomと同一とされている。
The low
ローサイド充電スイッチ23L1とローサイド放電スイッチ23L2との接続点には、ドライブIC20のローサイド出力端子TLOが接続されている。ローサイド出力端子TLOには、ローサイドゲート抵抗26Lを介してローサイドスイッチS*nのゲートが接続されている。ローサイド駆動部23Lは、入力されるローサイド駆動信号g*nに基づき、ゲート電荷の充放電処理を行う。本実施形態において、ローサイド駆動部23Lとハイサイド駆動部23Hとの動作態様は同じである。このため、ローサイド駆動部23Lの動作態様の詳細な説明を省略する。
A low side output terminal TLO of the
ドライブIC20は、さらに、ハイサイド温度検出部24Hと、ローサイド温度検出部24Lとを内蔵している。詳しくは、ハイサイドスイッチS*p付近には、ハイサイドスイッチS*pを温度検出対象とするハイサイド感温ダイオード32Hが設けられている。ハイサイド感温ダイオード32Hのカソードには、ハイサイド基準電位端子THbが接続され、アノードには、ドライブIC20のハイサイド温度検出端子THtを介してハイサイド温度検出部24Hが接続されている。ハイサイド感温ダイオード32Hは、ハイサイドスイッチS*pの温度(以下、ハイサイド素子温度)に応じた出力電圧を出力する。ハイサイド温度検出部24Hは、上記出力電圧に基づき、ハイサイド素子温度を都度検出する。ハイサイド温度検出部24Hによって検出されたハイサイド素子温度αHは、レベルシフト回路22を介して信号生成回路21に入力される。なお、本実施形態では、ハイサイド素子温度αHを、ハイサイドスイッチS*pのジャンクション温度とする。
The
ローサイドスイッチS*n付近には、ローサイドスイッチS*nを温度検出対象とするローサイド感温ダイオード32Lが設けられている。ローサイド感温ダイオード32Lのカソードには、ローサイド基準電位端子TLbが接続され、アノードには、ドライブIC20のローサイド温度検出端子TLtを介してローサイド温度検出部24Lが接続されている。ローサイド感温ダイオード32Lは、ローサイドスイッチS*nの温度(以下、ローサイド素子温度)に応じた出力電圧を出力する。ローサイド温度検出部24Lは、上記出力電圧に基づき、ローサイドスイッチS*nの温度を都度検出する。ローサイド温度検出部24Lによって検出されたローサイド素子温度αLは、信号生成回路21に入力される。なお、本実施形態では、ローサイド素子温度αLを、ローサイドスイッチS*nのジャンクション温度とする。
In the vicinity of the low-side switch S * n, a low-side temperature sensitive diode 32L whose temperature detection target is the low-side switch S * n is provided. A low-side reference potential terminal TLb is connected to the cathode of the low-side temperature sensing diode 32L, and a low-side temperature detection unit 24L is connected to the anode via the low-side temperature detection terminal TLt of the
ドライブIC20は、加えて、ハイサイド電流検出部28H、ハイサイド電流方向検出部29H、ハイサイド時間検出部30H、ローサイド電流検出部28L、ローサイド電流方向検出部29L、及びローサイド時間検出部30Lを内蔵している。詳しくは、ハイサイドスイッチS*pは、その第1端子(コレクタ)及びエミッタ間に流れるコレクタ電流(以下、ハイサイド電流)と相関を有する微少電流(例えば、コレクタ電流の「1/10000」)を出力するハイサイドセンス端子Stpを備えている。ハイサイドセンス端子Stpには、ドライブIC20のハイサイド電流検出端子THIcを介してハイサイド電流検出部28Hが接続されている。ハイサイド電流検出部28Hは、ハイサイドセンス端子Stpの出力電流に基づき、ハイサイド電流を都度検出する。ハイサイド電流検出部28Hによって都度検出されたコレクタ電流IcHは、レベルシフト回路22を介して信号生成回路21に入力される。なお、本実施形態において、ハイサイド電流IcHが0よりも大きい場合、ハイサイドスイッチのコレクタからエミッタに向かう方向に電流が流れているとする。
In addition, the
ローサイドスイッチS*nは、そのコレクタ及びエミッタ間に流れるコレクタ電流(以下、ローサイド電流)と相関を有する微少電流を出力するローサイドセンス端子Stnを備えている。ローサイドセンス端子Stnには、ドライブIC20のローサイド電流検出端子TLIcを介してローサイド電流検出部28Lが接続されている。ローサイド電流検出部28Lは、ローサイドセンス端子Stnの出力電流に基づき、ローサイド電流を都度検出する。ローサイド電流検出部28Lによって都度検出されたコレクタ電流IcLは、信号生成回路21に入力される。なお、本実施形態において、ローサイド電流IcLが0よりも大きい場合、ローサイドスイッチのコレクタからエミッタに向かう方向に電流が流れているとする。
The low-side switch S * n includes a low-side sense terminal Stn that outputs a minute current having a correlation with a collector current (hereinafter referred to as a low-side current) flowing between the collector and the emitter. The low side
ハイサイド電流方向検出部29Hは、ドライブIC20のハイサイド電圧検出端子THvを介して検出されたハイサイドスイッチS*pのコレクタ及びエミッタ間電圧(以下、ハイサイドコレクタ電圧VceH)と、ハイサイド駆動部23Hに入力されるハイサイド駆動信号g*pとに基づき、ハイサイド電流の流通方向を検出する。ローサイド電流方向検出部29Lは、ドライブIC20のローサイド電圧検出端子TLvを介して検出されたローサイドスイッチS*nのコレクタ及びエミッタ間電圧(以下、ローサイドコレクタ電圧VceL)と、ローサイド駆動部23Lに入力されるローサイド駆動信号g*nとに基づき、ローサイド電流の流通方向を検出する。なお、各電流方向検出部29H,29Lについては、後に詳述する。
The high-side current direction detection unit 29H includes a collector-emitter voltage (hereinafter referred to as a high-side collector voltage VceH) of the high-side switch S * p detected through the high-side voltage detection terminal THv of the
ハイサイド時間検出部30Hは、ハイサイド出力端子THOを介して検出されたゲート電圧(以下、ハイサイドゲート電圧VgH)と、レベルシフト回路22を介して入力された外部駆動信号とに基づき、各遅延時間を都度検出する。また、ローサイド時間検出部30Lは、ローサイド出力端子TLOを介して検出されたゲート電圧(以下、ローサイドゲート電圧VgL)と、外部駆動信号とに基づき、各遅延時間を都度検出する。なお、本実施形態において、各時間検出部30H,30Lが「計時部」に相当する。各時間検出部30H,30Lについては、後に詳述する。
The high side time detection unit 30H is based on the gate voltage detected through the high side output terminal THO (hereinafter referred to as the high side gate voltage VgH) and the external drive signal input through the
続いて、本実施形態にかかるデッドタイム算出処理について説明する。本実施形態において、この処理は、各駆動回路DrC,DrU,DrV,DrWのうち、昇圧コンバータ12に対応する駆動回路DrCのみによって行われる。以下、図4を用いてデッドタイム算出処理が駆動回路DrCのみによって行われる理由を説明した後、この処理の詳細について説明する。
Next, the dead time calculation process according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, this processing is performed only by the drive circuit DrC corresponding to the
図4(a)は昇圧コンバータ12の出力電圧Voutの推移を示し、図4(b),(c)は昇圧用ハイサイド,ローサイドスイッチSCp,SCnの操作状態の推移を示す。
4A shows the transition of the output voltage Vout of the
昇圧コンバータ12においては、昇圧用ハイサイド,ローサイドスイッチSCp,SCnのスイッチング周波数が低くなったり、デッドタイムが長くなったりすると、目標電圧Vtgtを基準とした出力電圧Voutの変動幅ΔVが大きくなる。変動幅ΔVが大きくなると、昇圧コンバータ12の出力電圧が、インバータ11を構成する各スイッチのコレクタ及びエミッタ間電圧の許容上限値を超えるおそれがある。こうした事態を回避するには、例えば、昇圧用ハイサイド,ローサイドスイッチSCp,SCnのスイッチング周波数を高めることも考えられる。ただし、スイッチング周波数を高めると、損失や発熱量が増大することから、スイッチング周波数の上限が制約される。そこで、本実施形態では、デッドタイムを短縮して上記変動幅ΔVを減少させるべく、駆動回路DrCによってデッドタイム算出処理を行う。
In step-up
続いて、駆動回路DrCの信号生成回路21におけるデッドタイム算出処理について説明する。
Next, a dead time calculation process in the
まず、この処理で用いられる各時間検出部30H,30Lについて説明する。ハイサイド時間検出部30Hは、図5に示すように、外部駆動信号SigCの論理が「L」から「H」に反転されたと判断してから、ハイサイドゲート電圧VgHがハイサイド基準電位「0」から上昇して第1規定電圧Vth1に到達するまでの時間を、ハイサイドオン遅延時間tdonHとして検出する。ハイサイドオン遅延時間tdonHは、ハイサイド駆動信号gCpがオフ操作指令からオン操作指令に切り替えられてから、ハイサイドゲート電圧VgHが第1規定電圧Vth1まで上昇するまでの遅延時間に相当する時間である。ここで、本実施形態では、第1規定電圧Vth1を、昇圧用ハイサイドスイッチSCpがオン状態及びオフ状態のうち一方から他方に切り替わるスレッショルド電圧に設定する。本実施形態では、スレッショルド電圧が、スイッチSCpのミラー電圧よりもやや低い電圧に設定されている。なお、図5(a)は、外部駆動信号SigUの推移を示し、図5(b)は、ハイサイドゲート電圧VgHの推移を示す。
First, the
また、ハイサイド時間検出部30Hは、ハイサイドゲート電圧VgHが第1規定電圧Vth1に到達してから、ハイサイドゲート電圧VgHがさらに上昇して第2規定電圧Vth2に到達するまでの時間を、ハイサイド立ち上がり時間tronHとして検出する。本実施形態では、第2規定電圧Vth2を、第1規定電圧Vth1よりも高い電圧であって、第1定電圧電源25の出力電圧Vom未満の電圧に設定する。
Further, the high side time detection unit 30H determines a time from when the high side gate voltage VgH reaches the first specified voltage Vth1 to when the high side gate voltage VgH further increases and reaches the second specified voltage Vth2. Detected as high side rise time tronH. In the present embodiment, the second specified voltage Vth2 is set to a voltage higher than the first specified voltage Vth1 and lower than the output voltage Vom of the first constant
ハイサイド時間検出部30Hは、図6に示すように、外部駆動信号SigCの論理が「H」から「L」に反転されたと判断してから、ハイサイドゲート電圧VgHが第1定電圧電源25の出力電圧Vomから下降して第2規定電圧Vth2に到達するまでの時間を、ハイサイドオフ遅延時間tdoffHとして検出する。ハイサイドオフ遅延時間tdoffHは、ハイサイド駆動信号gCpがオン操作指令からオフ操作指令に切り替えられてから、ハイサイドゲート電圧VgHが第2規定電圧Vth2まで下降するまでの遅延時間に相当する時間である。なお、図6は、図5に対応している。
As shown in FIG. 6, the high side time detection unit 30H determines that the logic of the external drive signal SigC is inverted from “H” to “L”, and then the high side gate voltage VgH is changed to the first constant
また、ハイサイド時間検出部30Hは、ハイサイドゲート電圧VgHが第2規定電圧Vth2に到達してから、ハイサイドゲート電圧VgHがさらに下降して第1規定電圧Vth1に到達するまでの時間を、ハイサイド立ち下がり時間troffHとして検出する。 Further, the high side time detection unit 30H calculates a time from when the high side gate voltage VgH reaches the second specified voltage Vth2 to when the high side gate voltage VgH further decreases and reaches the first specified voltage Vth1. Detected as high side fall time troffH.
ローサイド時間検出部30Lは、外部駆動信号Sig*の論理が「H」から「L」に反転されたと判断してから、ローサイドゲート電圧VgLがローサイド基準電位「0」から上昇して第1規定電圧Vth1に到達するまでの時間をローサイドオン遅延時間tdonLとして検出する。また、ローサイド時間検出部30Lは、ローサイドゲート電圧VgLが第1規定電圧Vth1に到達してから、ローサイドゲート電圧VgLがさらに上昇して第2規定電圧Vth2に到達するまでの時間を、ローサイド立ち上がり時間tronLとして検出する。
The low-side
ローサイド時間検出部30Lは、外部駆動信号SigUの論理が「L」から「H」に反転されたと判断してから、ローサイドゲート電圧VgLが第2定電圧電源27の出力電圧Vomから下降して第2規定電圧Vth2に到達するまでの時間を、ローサイドオフ遅延時間tdoffLとして検出する。また、ローサイド時間検出部30Lは、ローサイドゲート電圧VgLが第2規定電圧Vth2に到達してから、ローサイドゲート電圧VgLがさらに下降して第1規定電圧Vth1に到達するまでの時間を、ローサイド立ち下がり時間troffLとして検出する。
The low-side
続いて、図7に、デッドタイム算出処理の手順を示す。この処理は、信号生成回路21によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、信号生成回路21が「デッドタイム算出部」、「信号生成部」及び「出力部」に相当する。
Next, FIG. 7 shows a procedure for dead time calculation processing. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、各温度検出部24H,24Lによって検出された最新のハイサイド,ローサイド素子温度αH,αLと、各電流検出部28H,28Lによって検出された最新のハイサイド,ローサイド電流IcH,IcLとを取得する。本実施形態では、ハイサイド,ローサイドスイッチSCp,SCnがオン状態とされている状況下において各電流検出部28H,28Lによって検出された最新のハイサイド,ローサイド電流IcH,IcLを取得する。
In this series of processing, first, in step S10, the latest high side and low side element temperatures αH and αL detected by the
続くステップS11では、ハイサイド時間検出部30Hによって検出された最新のハイサイドオフ遅延時間tdoffH、ハイサイドオン遅延時間tdonH、及びハイサイド立ち下がり時間troffHを取得する。また、ローサイド時間検出部30Lによって検出された最新のローサイドオフ遅延時間tdoffL、ローサイドオン遅延時間tdonL、及びローサイド立ち下がり時間troffLを取得する。
In subsequent step S11, the latest high side off delay time tdoffH, high side on delay time tdonH, and high side fall time troffH detected by the high side time detection unit 30H are acquired. Further, the latest low side off delay time tdoffL, low side on delay time tdonL, and low side falling time troffL detected by the low side
続くステップS12では、取得されたハイサイド電流IcH及びハイサイド素子温度αHと関係付けて、取得されたハイサイドオフ遅延時間tdoffH及びハイサイドオン遅延時間tdonHを、ドライブIC20が内蔵しているメモリ31(例えば、不揮発性メモリ)に記憶及び更新する。ここで、各遅延時間tdoffH,tdonHは、図8に示すように、ハイサイド電流IcHが大きかったり、ハイサイド素子温度αHが高かったりするほど長くなる。
In subsequent step S12, the acquired high side off delay time tdoffH and the high side on delay time tdonH are related to the acquired high side current IcH and the high side element temperature αH, and the memory 31 in which the
続くステップS13では、取得されたローサイド電流IcL及びローサイド素子温度αLと関係付けて、取得されたローサイドオフ遅延時間tdoffL及びローサイドオン遅延時間tdonLをメモリ31に記憶及び更新する。ここで、これら各遅延時間tdoffL,tdonLは、図9に示すように、ローサイド電流IcLが大きかったり、ローサイド素子温度αLが高かったりするほど長くなる。 In subsequent step S13, the acquired low side off delay time tdoffL and low side on delay time tdonL are stored and updated in the memory 31 in association with the acquired low side current IcL and low side element temperature αL. Here, as shown in FIG. 9, these delay times tdoffL and tdonL become longer as the low-side current IcL is larger or the low-side element temperature αL is higher.
続くステップS14では、メモリ31に記憶された前回のハイサイド,ローサイド立ち下がり時間troffH,troffLを、今回取得されたハイサイド,ローサイド立ち下がり時間troffH,troffLで更新する。 In subsequent step S14, the previous high-side and low-side fall times troffH and troffL stored in the memory 31 are updated with the currently acquired high-side and low-side fall times troffH and troffL.
続くステップS15では、次回の外部駆動信号SigUが「H」から「L」に反転される状況であるか否かを判断する。ステップS15において肯定判断した場合には、外部駆動信号SigUが「L」に反転されると判断し、ステップS16に進む。ステップS16では、デッドタイムを補正するための第1補正量ΔDT1、第2補正量ΔDT2、及び第3補正量ΔDT3を算出する。本ステップにおいて、第1補正量ΔDT1は、ハイサイドオフ遅延時間tdoffHの初期値(以下、ハイサイドオフ遅延初期値tdoffHF)から、ハイサイド電流IcH及びハイサイド素子温度αHに基づきメモリ31から選択されたハイサイドオフ遅延時間tdoffHを減算した値である。第2補正量ΔDT2は、ハイサイド立ち下がり時間troffHの初期値(以下、ハイサイド立ち下がり初期値troffHF)から、メモリ31に記憶されたハイサイド立ち下がり時間troffHを減算した値である。第3補正量ΔDT3は、ローサイドオン遅延時間tdonLの初期値(以下、ローサイドオン遅延初期値tdonLF)から、ローサイド電流IcL及びローサイド素子温度αLに基づきメモリ31から選択されたローサイドオン遅延時間tdonLを減算した値である。 In the following step S15, it is determined whether or not the next external drive signal SigU is reversed from “H” to “L”. If an affirmative determination is made in step S15, it is determined that the external drive signal SigU is inverted to “L”, and the process proceeds to step S16. In step S16, a first correction amount ΔDT1, a second correction amount ΔDT2, and a third correction amount ΔDT3 for correcting the dead time are calculated. In this step, the first correction amount ΔDT1 is selected from the memory 31 based on the high side current IcH and the high side element temperature αH from the initial value of the high side off delay time tdoffH (hereinafter, the high side off delay initial value tdoffHF). This is a value obtained by subtracting the high side off delay time tdoffH. The second correction amount ΔDT2 is a value obtained by subtracting the high-side fall time troffH stored in the memory 31 from the initial value of the high-side fall time troffH (hereinafter, the high-side fall initial value troffHF). The third correction amount ΔDT3 is obtained by subtracting the low side on delay time tdonL selected from the memory 31 based on the low side current IcL and the low side element temperature αL from the initial value of the low side on delay time tdonL (hereinafter, low side on delay initial value tdonLF). It is the value.
続くステップS17では、デッドタイムの初期値DTFから、第1,第2補正量ΔDT1,ΔDT2の加算値を減算し、さらに、第3補正量ΔDT3を加算する。これにより、デッドタイムDTsを算出する。以下、図10を用いて、各補正量ΔDT1〜ΔDT3について説明する。ここで、図10(a),(b)は、ハイサイド,ローサイド駆動信号gCp,gCnの推移を示し、図10(c),(d)は、昇圧用ハイサイド,ローサイドスイッチSCp,SCnのゲート電圧VgH,VgLの推移を示す。なお、図10では、実際のデッドタイムDTrの開始タイミング直前にオフ操作に切り替えられる昇圧用ハイサイドスイッチSCpが「第1スイッチング素子」に相当する。また、昇圧用ローサイドスイッチSCnが「第2スイッチング素子」に相当する。 In the subsequent step S17, the addition value of the first and second correction amounts ΔDT1, ΔDT2 is subtracted from the initial value DTF of the dead time, and further, the third correction amount ΔDT3 is added. Thereby, the dead time DTs is calculated. Hereinafter, the correction amounts ΔDT1 to ΔDT3 will be described with reference to FIG. Here, FIGS. 10A and 10B show transitions of the high-side and low-side drive signals gCp and gCn, and FIGS. 10C and 10D show the boosting high-side and low-side switches SCp and SCn. The transition of the gate voltages VgH and VgL is shown. In FIG. 10, the boosting high-side switch SCp that is switched off immediately before the actual dead time DTr start timing corresponds to the “first switching element”. Further, the boosting low-side switch SCn corresponds to a “second switching element”.
図示されるように、外部駆動信号SigCの論理が「L」に反転される状況下におけるデッドタイムの初期値DTFと実際のデッドタイムDTrとは、下式(eq1)で表される関係を有する。 As shown in the figure, the initial value DTF of the dead time and the actual dead time DTr under the situation where the logic of the external drive signal SigC is inverted to “L” has a relationship represented by the following equation (eq1). .
DTr=DTF−(tdoffHF+troffHF)+tdonLF …(eq1)
本実施形態において、ハイサイドオフ遅延初期値tdoffHF、及びローサイドオン遅延初期値tdonLFは、ハイサイド,ローサイド電流が基準電流とされてかつ、ハイサイド,ローサイド素子温度が基準温度とされる状況下において設計時に予め設定された値である。このため、デッドタイムの初期値DTFも、ハイサイド,ローサイド電流が基準電流とされてかつ、ハイサイド,ローサイド素子温度が基準温度とされる状況下において設計時に予め設定された値となる。
DTr = DTF− (tdoffHF + troffHF) + tdonLF (eq1)
In the present embodiment, the high-side off delay initial value tdoffHF and the low-side on delay initial value tdonLF are used in a situation where the high-side and low-side currents are set as reference currents and the high-side and low-side element temperatures are set as reference temperatures. This is a value preset at the time of design. For this reason, the initial value DTF of the dead time is also a value set in advance at the time of design in a situation where the high-side and low-side currents are set as reference currents and the high-side and low-side element temperatures are set as reference temperatures.
したがって、第1補正量ΔDT1は、設計時に想定したハイサイドオフ遅延初期値tdoffHFと、実際のハイサイドオフ遅延時間tdoffHとのずれを示す。また、第3補正量ΔDT3は、設計時に想定したローサイドオン遅延初期値tdonLFと、実際のローサイドオン遅延時間tdonLとのずれを示す。これらのずれは、設計時に想定した基準値(基準電流及び基準温度)に対して、実際の値(コレクタ電流及び素子温度)が相違することで生じる。これらのずれは、基準値と実際の値との差が大きいほど大きくなる。一方、第2補正量ΔDT2は、設計時に想定したハイサイドオフ立ち下がり初期値tdoffHFと、実際のハイサイドオフ立ち下がり時間tdoffHとのずれを示す。このずれは、モータ制御システムの個体差等によって生じる。したがって、各補正量ΔDT1〜ΔDT3は、デッドタイムの初期値DTFを短縮又は伸張補正するパラメータとなる。 Therefore, the first correction amount ΔDT1 indicates a difference between the initial high side off delay value tdoffHF assumed at the time of design and the actual high side off delay time tdoffH. The third correction amount ΔDT3 indicates a deviation between the low side on delay initial value tdonLF assumed at the time of design and the actual low side on delay time tdonL. These deviations occur because the actual values (collector current and element temperature) differ from the reference values (reference current and reference temperature) assumed at the time of design. These deviations increase as the difference between the reference value and the actual value increases. On the other hand, the second correction amount ΔDT2 indicates a deviation between the initial high side off fall value tdoffHF assumed at the time of design and the actual high side off fall time tdoffH. This deviation is caused by individual differences in the motor control system. Accordingly, each of the correction amounts ΔDT1 to ΔDT3 is a parameter for shortening or extending the dead time initial value DTF.
先の図7の説明に戻り、上記ステップS15において否定判断した場合には、ステップS18に進み、第1〜第3補正量ΔDT1〜ΔDT3を算出する。本ステップにおいて、第1補正量ΔDT1は、ローサイドオフ遅延時間tdoffLの初期値(以下、ローサイドオフ遅延初期値tdoffLF)から、ローサイド電流IcL及びローサイド素子温度αLに基づきメモリ31から選択されたローサイドオフ遅延時間tdoffLを減算した値である。第2補正量ΔDT2は、ローサイド立ち下がり時間troffLの初期値(以下、ローサイド立ち下がり初期値troffLF)から、メモリ31に記憶されたローサイド立ち下がり時間troffLを減算した値である。第3補正量ΔDT3は、ハイサイドオン遅延時間tdonHの初期値(以下、ハイサイドオン遅延初期値tdonHF)から、ハイサイド電流IcH及びハイサイド素子温度αHに基づきメモリ31から選択されたハイサイドオン遅延時間tdonHを減算した値である。以下、図11を用いて、各補正量ΔDT1〜ΔDT3について説明する。ここで、図11は先の図10に対応している。なお、図11では、実際のデッドタイムDTrの開始タイミング直前にオフ操作に切り替えられる昇圧用ローサイドスイッチSCnが「第1スイッチング素子」に相当する。また、昇圧用ハイサイドスイッチSCpが「第2スイッチング素子」に相当する。 Returning to the description of FIG. 7, when a negative determination is made in step S15, the process proceeds to step S18, and first to third correction amounts ΔDT1 to ΔDT3 are calculated. In this step, the first correction amount ΔDT1 is a low side off delay selected from the memory 31 based on the low side current IcL and the low side element temperature αL from the initial value of the low side off delay time tdoffL (hereinafter, low side off delay initial value tdoffLF). This is a value obtained by subtracting the time tdoffL. The second correction amount ΔDT2 is a value obtained by subtracting the low-side fall time troffL stored in the memory 31 from the initial value of the low-side fall time troffL (hereinafter, low-side fall initial value troffLF). The third correction amount ΔDT3 is a high side ON selected from the memory 31 based on the high side current IcH and the high side element temperature αH from the initial value of the high side ON delay time tdonH (hereinafter, the high side ON delay initial value tdonHF). This is a value obtained by subtracting the delay time tdonH. Hereinafter, each of the correction amounts ΔDT1 to ΔDT3 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 11 corresponds to FIG. In FIG. 11, the boosting low-side switch SCn that is switched off immediately before the start timing of the actual dead time DTr corresponds to the “first switching element”. The boosting high-side switch SCp corresponds to a “second switching element”.
図示されるように、外部駆動信号SigCの論理が「H」に反転される状況下におけるデッドタイムの初期値DTFと実際のデッドタイムDTrとは、下式(eq2)で表される関係を有する。 As shown in the figure, the initial value DTF of the dead time and the actual dead time DTr under the situation where the logic of the external drive signal SigC is inverted to “H” have a relationship represented by the following equation (eq2). .
DTr=DTF−(tdoffLF+troffLF)+tdonHF …(eq2)
本実施形態において、ローサイドオフ遅延初期値tdoffLF、及びハイサイドオン遅延初期値tdonHFは、ハイサイド,ローサイド電流が基準電流とされてかつ、ハイサイド,ローサイド素子温度が基準温度とされる状況下において設計時に予め設定された値である。このため、第1補正量ΔDT1は、設計時に想定したローサイドオフ遅延初期値tdoffLFと、実際のローサイドオフ遅延時間tdoffLとのずれを示す。また、第2補正量ΔDT2は、設計時に想定したローサイドオフ立ち下がり初期値tdoffLFと、実際のローサイドオフ立ち下がり時間tdoffLとのずれを示す。さらに、第3補正量ΔDT3は、設計時に想定したハイサイドオン遅延初期値tdonHFと、実際のハイサイドオン遅延時間tdonHとのずれを示す。
DTr = DTF− (tdoffLF + troffLF) + tdonHF (eq2)
In the present embodiment, the low-side off delay initial value tdoffLF and the high-side on-delay initial value tdonHF are used in a situation where the high-side and low-side currents are set as reference currents and the high-side and low-side element temperatures are set as reference temperatures. This is a value preset at the time of design. Therefore, the first correction amount ΔDT1 indicates a difference between the low side off delay initial value tdoffLF assumed at the time of design and the actual low side off delay time tdoffL. The second correction amount ΔDT2 indicates a difference between the initial low side off fall value tdoffLF assumed at the time of design and the actual low side off fall time tdoffL. Further, the third correction amount ΔDT3 indicates a deviation between the initial high side on delay value tdonHF assumed at the time of design and the actual high side on delay time tdonH.
ステップS17の処理完了後、続くステップS19では、上記ステップS17で算出されたデッドタイムDTsを、ドライブIC20の外部出力端子Toutを介して制御装置13に対して出力する。本実施形態において、制御装置13は、入力されたデッドタイムDTsと、デッドタイムの初期値DTFとの差の絶対値が規定値よりも大きいと判断した場合、昇圧コンバータ12において各スイッチSCp,Scnの駆動に関して何らかの異常が生じている旨判断する。制御装置13は、異常が生じている旨判断した場合、例えば、各スイッチSCp,SCnの駆動を停止させる等のフェールセーフを実行する。なお、制御装置13は、この装置よりもさらに上位の制御装置(例えば、車両制御を統括する制御装置)に対して異常が生じている旨を通知してもよい。
After the process of step S17 is completed, in the subsequent step S19, the dead time DTs calculated in step S17 is output to the
なお、ステップS19の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In addition, when the process of step S19 is completed, this series of processes is once complete | finished.
続いて、本実施形態にかかるデッドタイム補償処理について説明する。まず、この処理の説明に先立ち、図12を用いて、ハイサイド側の電流流通方向判別処理について説明する。この処理は、インバータ11を構成する駆動回路Dr¥のハイサイド電流方向検出部29Hにより、例えば所定周期で繰り返し実行される。ちなみに、本実施形態において、ハイサイド電流方向検出部29Hが「判別部」に相当する。
Next, the dead time compensation process according to the present embodiment will be described. First, prior to the description of this process, the current flow direction determination process on the high side will be described with reference to FIG. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle by the high-side current direction detection unit 29H of the drive circuit Dr ¥ configuring the
この一連の処理では、まずステップS20において、ハイサイド駆動信号g¥pの論理が「H」であって、かつハイサイドゲート電圧VgHが0よりも高いか否かを判断する。この処理は、¥相電流の流通方向を判断するための処理である。本実施形態において、¥相ハイサイド,ローサイドスイッチS¥p,S¥nの接続点からモータジェネレータ10の¥相へと向かう方向に流れる¥相電流を正と定義する。
In this series of processing, first, in step S20, it is determined whether or not the logic of the high-side drive signal g ¥ p is “H” and the high-side gate voltage VgH is higher than zero. This process is a process for determining the flow direction of the $ phase current. In the present embodiment, a positive current is defined as a positive current that flows in a direction from the connection point of the positive phase high side and low side switches S ¥ p, S ¥ n to the positive phase of the
ステップS20において肯定判断した場合には、ステップS21に進み、¥相電流の流通方向が正方向である旨を信号生成回路21に対して出力する。なお、上記ステップS20において否定判断した場合や、ステップS21の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
When an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to step S21, and the fact that the flow direction of the $ phase current is the positive direction is output to the
続いて、図13を用いて、ローサイド側の電流流通方向判別処理について説明する。この処理は、インバータ11を構成する駆動回路Dr¥のローサイド電流方向検出部29Lにより、例えば所定周期で繰り返し実行される。ちなみに、本実施形態において、ローサイド電流方向検出部29Lが「判別部」に相当する。
Next, the low-side current distribution direction determination process will be described with reference to FIG. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle by the low-side current direction detection unit 29L of the drive circuit Dr ¥ configuring the
この一連の処理では、まずステップS22において、ローサイド駆動信号g¥nの論理が「H」であって、かつローサイドゲート電圧VgLが0よりも高いか否かを判断する。この処理は、¥相電流の流通方向を判断するための処理である。ここで、電流流通方向の判断に駆動信号と電圧情報との双方を用いるのは、電流流通方向の判断精度を向上させるためである。ステップS22において肯定判断した場合には、ステップS23に進み、¥相電流の流通方向が負方向である旨を信号生成回路21に対して出力する。なお、上記ステップS22において否定判断した場合や、ステップS23の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
In this series of processes, first, in step S22, it is determined whether or not the logic of the low-side drive signal g ¥ n is “H” and the low-side gate voltage VgL is higher than zero. This process is a process for determining the flow direction of the $ phase current. Here, the reason why both the drive signal and the voltage information are used for the determination of the current flow direction is to improve the determination accuracy of the current flow direction. When an affirmative determination is made in step S22, the process proceeds to step S23, and the fact that the flow direction of the $ -phase current is negative is output to the
続いて、図14を用いて、デッドタイム補償処理について説明する。この処理は、インバータ11を構成する駆動回路Dr¥の信号生成回路21により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、信号生成回路21が「デッドタイム補償部」に相当する。
Next, the dead time compensation process will be described with reference to FIG. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle by the
この一連の処理では、まずステップS30において、各電流方向検出部29H,29Lから取得された情報に基づき、¥相電流の方向が正方向であるか否かを判断する。ステップS30において正方向であると判断した場合には、ステップS31に進む。ステップS31では、(a)に示す入力された外部駆動信号Sig¥の立ち上がりエッジを、(c)に示すように、規定時間(デッドタイムDTsの「1/2」)だけ進ませ、(a)に示す外部駆動信号Sig¥の立ち下がりエッジを上記規定時間(デッドタイムDTsの「1/2」)だけ遅らせる。これは、¥相電流i¥の流通方向が正方向である場合、(b)に示すように、外部駆動信号Sig¥の立ち上がりエッジが、(a)に示す外部駆動信号Sig¥の立ち上がりエッジよりもデッドタイムDTsだけ遅延する現象に対処するための処理である。こうした現象が生じるのは、デッドタイム期間において、¥相ローサイドダイオードD¥nを介して電流が流れることによる。なお、(a)は信号生成回路21に入力される外部駆動信号Sig¥の推移を示し、(b)はデッドタイム補償のない場合の外部駆動信号Sig¥の推移を示し、(c)はデッドタイム補償のある場合の外部駆動信号Sig¥の推移を示す。
In this series of processing, first, in step S30, it is determined whether or not the direction of the $ -phase current is the positive direction based on the information acquired from the current direction detectors 29H and 29L. If it is determined in step S30 that the direction is positive, the process proceeds to step S31. In step S31, the rising edge of the input external drive signal Sig ¥ shown in (a) is advanced by a specified time (“1/2” of dead time DTs) as shown in (c), (a) The falling edge of the external drive signal Sig ¥ shown in FIG. 4 is delayed by the specified time (“1/2” of the dead time DTs). This is because the rising edge of the external drive signal Sig \ is higher than the rising edge of the external drive signal Sig \ shown in (a) when the flow direction of the $ phase current i \ is positive, as shown in (b). Is a process for coping with the phenomenon of delaying by the dead time DTs. Such a phenomenon occurs because current flows through the $ -phase low-side diode D \ n in the dead time period. (A) shows the transition of the external drive signal Sig ¥ input to the
一方、上記ステップS30において負方向であると判断した場合には、ステップS32に進む。ステップS32では、(a)に示す入力された外部駆動信号Sig¥の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのそれぞれを、(c)に示すように、上記規定時間(デッドタイムDTsの「1/2」)だけ遅らせる。これは、¥相電流i¥の流通方向が負方向である場合、(b)に示すように、外部駆動信号Sig¥の立ち下がりエッジが、(a)に示す外部駆動信号Sig¥の立ち下がりエッジよりもデッドタイムDTsだけ遅延する現象に対処するための処理である。こうした現象が生じるのは、デッドタイム期間において、¥相ハイサイドダイオードD¥pを介して電流が流れることによる。 On the other hand, if it is determined in step S30 that the direction is negative, the process proceeds to step S32. In step S32, each of the rising edge and the falling edge of the input external drive signal Sig ¥ shown in (a) is set to the specified time (“1/2” of dead time DTs) as shown in (c). Just delay. This is because, when the flow direction of the $ phase current i \ is negative, as shown in (b), the falling edge of the external drive signal Sig \ is the falling edge of the external drive signal Sig \ shown in (a). This is a process for dealing with a phenomenon of delaying the dead time DTs from the edge. Such a phenomenon occurs because a current flows through the $ -phase high-side diode D \ p during the dead time period.
なお、ステップS31、S32の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In addition, when the process of step S31, S32 is completed, this series of processes is once complete | finished.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)デッドタイムの算出機能と、ハイサイド,ローサイド駆動信号g*p,g*nの生成機能とを単一のドライブIC20に内蔵した。このため、制御装置13からドライブIC20までの信号伝達時間のばらつきに起因したデッドタイムのばらつきを解消できる。これにより、実際のデッドタイムのばらつきを低減することができ、ひいてはデッドタイムを短縮することができる。
(1) A function for calculating a dead time and a function for generating high-side and low-side drive signals g * p and g * n are incorporated in a
また、デッドタイム算出機能と、ハイサイド,ローサイド駆動信号生成機能とをドライブIC20に内蔵したため、外部駆動信号Sig*を入力する入力端子Tinを1つにすることができる。これにより、ドライブIC20の端子数を削減することもできる。
In addition, since the dead time calculation function and the high-side / low-side drive signal generation function are built in the
さらに、各電流検出部28H,28Lと、各電流方向検出部29H,29Lとを単一のドライブIC20に内蔵した。このため、デッドタイム補償処理を適切に行うことができる。
Further, the
(2)ドライブIC20に各電流検出部28H,28L及び各温度検出部24H,24Lを内蔵した。そして、ハイサイド電流IcH及びローサイド電流IcLに基づき、デッドタイムを都度補正した。また、ハイサイド素子温度αH及びローサイド素子温度αLに基づき、デッドタイムを都度補正した。このため、モータ制御システムの駆動状態が変化したり、このシステムに経年変化や個体差があったりする場合であっても、デッドタイムを短縮することができる。
(2) The
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、電流流通方向の判別手法を変更する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, the method for determining the current flow direction is changed.
図15に、本実施形態にかかるハイサイド側の電流流通方向判別処理の手順を示す。この処理は、インバータ11を構成する駆動回路Dr¥のハイサイド電流方向検出部29Hにより、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図15において、先の図12と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
FIG. 15 shows a procedure of high-side current flow direction determination processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle by the high-side current direction detection unit 29H of the drive circuit Dr ¥ configuring the
この一連の処理では、まずステップS20aにおいて、ローサイド電流IcLが0よりも大きくて、かつハイサイドゲート電圧VgHが0よりも高いか否かを判断する。ここで、電流流通方向の判断に電流情報と電圧情報との双方を用いるのは、電流流通方向の判断精度を向上させるためである。ステップS20aにおいて肯定判断した場合には、ステップS21に進み、¥相電流の流通方向が正方向である旨を信号生成回路21に対して出力する。なお、上記ステップS20aにおいて否定判断した場合や、ステップS21の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
In this series of processes, first, in step S20a, it is determined whether or not the low-side current IcL is larger than 0 and the high-side gate voltage VgH is higher than 0. Here, the reason why both the current information and the voltage information are used for the determination of the current flow direction is to improve the determination accuracy of the current flow direction. When an affirmative determination is made in step S20a, the process proceeds to step S21 and outputs to the
続いて、図16に、本実施形態にかかるローサイド側の電流流通方向判別処理の手順を示す。この処理は、インバータ11を構成する駆動回路Dr¥のローサイド電流方向検出部29Lにより、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図16において、先の図13と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
Next, FIG. 16 shows a procedure of low-side current flow direction determination processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle by the low-side current direction detection unit 29L of the drive circuit Dr ¥ configuring the
この一連の処理では、まずステップS22aにおいて、ローサイド電流IcLが0よりも大きくて、かつローサイドゲート電圧VgLが0よりも高いか否かを判断する。ステップS22aにおいて肯定判断した場合には、ステップS23に進み、¥相電流の流通方向が負方向である旨を信号生成回路21に対して出力する。なお、上記ステップS22aにおいて否定判断した場合や、ステップS23の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
In this series of processes, first, in step S22a, it is determined whether or not the low-side current IcL is larger than 0 and the low-side gate voltage VgL is higher than 0. When an affirmative determination is made in step S22a, the process proceeds to step S23, and the fact that the flow direction of the $ -phase current is negative is output to the
以上説明した本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記第1実施形態において、デッドタイムの補正に用いるパラメータを、電流検出値又は温度検出値のいずれか一方としてもよい。 In the first embodiment, the parameter used for correcting the dead time may be either the current detection value or the temperature detection value.
・上記第1実施形態において、第1規定電圧Vth1の下限値「0」よりも高くてかつ上限値Vom未満の電圧であれば、第1規定電圧Vth1をスレッショルド電圧以外の電圧に設定してもよい。 In the first embodiment, if the voltage is higher than the lower limit value “0” of the first specified voltage Vth1 and lower than the upper limit value Vom, the first specified voltage Vth1 may be set to a voltage other than the threshold voltage. Good.
・ハイサイド,ローサイド立ち下がり時間troffH,troffLがコレクタ電流及び素子温度に依存する場合、各立ち下がり時間troffH,troffLの電流及び温度依存性を考慮してデッドタイムを補正してもよい。 When the high-side and low-side fall times troffH and troffL depend on the collector current and the element temperature, the dead time may be corrected in consideration of the current and temperature dependence of each fall time troffH and troffL.
・上記第1実施形態では、コレクタ電流に応じて、デッドタイムの補正量ΔDT1〜ΔDT3を連続的に変化させたがこれに限らない。例えば、コレクタ電流が基準電流よりも大きいか小さいかに応じて、上記補正量ΔDT1〜ΔDT3を2値的に変化させてもよい。なお、素子温度についても同様である。 In the first embodiment, the dead time correction amounts ΔDT1 to ΔDT3 are continuously changed according to the collector current, but the present invention is not limited to this. For example, the correction amounts ΔDT1 to ΔDT3 may be changed in a binary manner depending on whether the collector current is larger or smaller than the reference current. The same applies to the element temperature.
・上記各実施形態において、ハイサイドスイッチ素子を駆動する第1外部駆動信号を入力する第1入力端子と、ローサイドスイッチ素子を駆動する第2外部駆動信号を入力する第2入力端子と単一の集積回路に備えてもよい。 In each of the above embodiments, the first input terminal that inputs the first external drive signal that drives the high-side switch element, and the second input terminal that inputs the second external drive signal that drives the low-side switch element are single. An integrated circuit may be provided.
・上記第1実施形態において、インバータ11に対応するドライブIC20を構成する信号生成回路21にデッドタイムを算出する機能を備えてもよい。
In the first embodiment, the
・ハイサイド,ローサイドスイッチング素子としては、IGBTに限らず、他の電圧制御形の半導体スイッチング素子(例えば電界効果トランジスタ)であってもよい。この場合、電界効果トランジスタのドレインが第1端子となり、ソースが第2端子となる。また、この場合、電界効果トランジスタに逆並列に接続されるフリーホールダイオードとしては、外付けのダイオードに限らず、電界効果トランジスタの寄生ダイオードであってもよい。また、上記スイッチング素子としては、電圧制御形の半導体スイッチング素子に限らず、電流制御形のスイッチング素子(例えばバイポーラトランジスタ)であってもよい。さらに、スイッチング素子を構成部品とする電力変換回路としては、昇圧コンバータに限らず、入力電圧を降圧して出力するチョッパ式の降圧コンバータであってもよい。 The high-side and low-side switching elements are not limited to IGBTs, but may be other voltage-controlled semiconductor switching elements (for example, field effect transistors). In this case, the drain of the field effect transistor is the first terminal and the source is the second terminal. In this case, the free Hall diode connected in reverse parallel to the field effect transistor is not limited to an external diode but may be a parasitic diode of the field effect transistor. The switching element is not limited to a voltage control type semiconductor switching element, and may be a current control type switching element (for example, a bipolar transistor). Furthermore, the power conversion circuit including the switching element as a component is not limited to the step-up converter, and may be a chopper type step-down converter that steps down the input voltage and outputs it.
12…昇圧コンバータ、20…ドライブIC、21…信号生成回路、Tin…入力端子、23H,23L…ハイサイド,ローサイド駆動部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記集積回路は、
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子とを駆動する外部駆動信号を入力する入力端子(Tin)と、
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との双方がオン状態とされることを回避するためのデッドタイムを算出するデッドタイム算出部(21)と、
前記入力端子を介して入力された前記外部駆動信号と、前記デッドタイム算出部によって算出された前記デッドタイムとに基づき、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作するハイサイド駆動信号と、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作するローサイド駆動信号とを生成する信号生成部(21)と、
前記ハイサイド駆動信号に基づき前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作し、前記ローサイド駆動信号に基づき前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作する駆動部(23H,23L)と、
前記ハイサイドスイッチング素子に流れる電流と、前記ローサイドスイッチング素子に流れる電流とを検出する電流検出部(28H,28L)と、を有し、
前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のうち、実際の前記デッドタイムの開始タイミング直前にオフ操作に切り替えられる方を第1スイッチング素子とし、前記第1スイッチング素子がオフ操作に切り替えられた後、オン操作に切り替えられる方を第2スイッチング素子とし、
前記デッドタイム算出部は、前記第1スイッチング素子がオン状態とされている場合において前記電流検出部による前記第1スイッチング素子に流れる電流検出値が小さいとき、該電流検出値が大きいときよりも前記デッドタイムを短縮補正し、前記第2スイッチング素子がオン状態とされている場合において前記電流検出部による前記第2スイッチング素子に流れる電流検出値が小さいとき、該電流検出値が大きいときよりも前記デッドタイムを伸張補正することを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。 The power converter circuit (12) is provided with a series connection body of a high side switching element (SCp) and a low side switching element (SCn), and the series connection body is connected in parallel to a DC power source (12b). A switching element drive circuit comprising an integrated circuit (20), comprising:
The integrated circuit comprises:
An input terminal (Tin) for inputting an external drive signal for driving the high-side switching element and the low-side switching element;
A dead time calculation unit (21) for calculating a dead time for avoiding both of the high side switching element and the low side switching element being turned on;
A drive signal for realizing the dead time based on the external drive signal input through the input terminal and the dead time calculated by the dead time calculation unit, the high-side switching element A signal generation unit (21) for generating a high-side drive signal for turning on and off, and a drive signal for realizing the dead time, the low-side drive signal for turning on and off the low-side switching element;
A drive unit (23H, 23L) for turning on / off the high-side switching element based on the high-side drive signal and turning on / off the low-side switching element based on the low-side drive signal;
A current detection unit (28H, 28L) for detecting a current flowing through the high-side switching element and a current flowing through the low-side switching element;
Of the high-side switching element and the low-side switching element, the one that is switched to the off operation immediately before the actual start time of the dead time is the first switching element, and after the first switching element is switched to the off operation, The one that can be switched on is the second switching element,
The dead time calculation unit is configured such that when the current detection value flowing through the first switching element by the current detection unit is small when the first switching element is turned on, the current detection value is larger than when the current detection value is large. When the detected current value flowing through the second switching element by the current detection unit is small when the second switching element is in the ON state, the dead time is corrected to be shorter than when the detected current value is large. A switching element drive circuit, wherein dead time is extended and corrected .
前記集積回路は、
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子とを駆動する外部駆動信号を入力する入力端子(Tin)と、
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との双方がオン状態とされることを回避するためのデッドタイムを算出するデッドタイム算出部(21)と、
前記入力端子を介して入力された前記外部駆動信号と、前記デッドタイム算出部によって算出された前記デッドタイムとに基づき、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作するハイサイド駆動信号と、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作するローサイド駆動信号とを生成する信号生成部(21)と、
前記ハイサイド駆動信号に基づき前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作し、前記ローサイド駆動信号に基づき前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作する駆動部(23H,23L)と、
前記ハイサイドスイッチング素子の温度と、前記ローサイドスイッチング素子の温度とを検出する温度検出部(24H,24L)と、を有し、
前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のうち、実際の前記デッドタイムの開始タイミング直前にオフ操作に切り替えられる方を第1スイッチング素子とし、前記第1スイッチング素子がオフ操作に切り替えられた後、オン操作に切り替えられる方を第2スイッチング素子とし、
前記デッドタイム算出部は、前記温度検出部による前記第1スイッチング素子の温度検出値が低い場合、該温度検出値が高い場合よりも前記デッドタイムを短縮補正し、前記温度検出部による前記第2スイッチング素子の温度検出値が低い場合、該温度検出値が高い場合よりも前記デッドタイムを伸張補正することを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。 The power converter circuit (12) is provided with a series connection body of a high side switching element (SCp) and a low side switching element (SCn), and the series connection body is connected in parallel to a DC power source (12b). A switching element drive circuit comprising an integrated circuit (20), comprising:
The integrated circuit comprises:
An input terminal (Tin) for inputting an external drive signal for driving the high-side switching element and the low-side switching element;
A dead time calculation unit (21) for calculating a dead time for avoiding both of the high side switching element and the low side switching element being turned on;
A drive signal for realizing the dead time based on the external drive signal input through the input terminal and the dead time calculated by the dead time calculation unit, the high-side switching element A signal generation unit (21) for generating a high-side drive signal for turning on and off, and a drive signal for realizing the dead time, the low-side drive signal for turning on and off the low-side switching element;
A drive unit (23H, 23L) for turning on / off the high-side switching element based on the high-side drive signal and turning on / off the low-side switching element based on the low-side drive signal;
Has a temperature before Symbol high side switching element, said temperature detecting unit for detecting the temperature of the low-side switching element (24H, 24L) and the,
Of the high-side switching element and the low-side switching element, the one that is switched to the off operation immediately before the actual start time of the dead time is the first switching element, and after the first switching element is switched to the off operation, The one that can be switched on is the second switching element,
The dead time calculation unit corrects the dead time to be shorter when the temperature detection value of the first switching element by the temperature detection unit is low than when the temperature detection value is high, and the second detection unit by the temperature detection unit A switching element drive circuit, wherein the dead time is extended and corrected when the temperature detection value of the switching element is low than when the temperature detection value is high .
前記デッドタイム算出部は、前記温度検出部による前記第1スイッチング素子の温度検出値が低い場合、該温度検出値が高い場合よりも前記デッドタイムを短縮補正し、前記温度検出部による前記第2スイッチング素子の温度検出値が低い場合、該温度検出値が高い場合よりも前記デッドタイムを伸張補正する請求項1記載のスイッチング素子の駆動回路。The dead time calculation unit corrects the dead time to be shorter when the temperature detection value of the first switching element by the temperature detection unit is low than when the temperature detection value is high, and the second detection unit by the temperature detection unit 2. The switching element drive circuit according to claim 1, wherein the dead time is extended and corrected when the temperature detection value of the switching element is low than when the temperature detection value is high.
前記デッドタイム算出部は、前記計時部によって計時された時間に基づき、前記デッドタイムを算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動回路。 Before Symbol integrated circuit from said signal said drive signal corresponding to the generated second switching element by generating unit is switched on the operation command from the OFF operation command, the voltage of the switching control terminal of the second switching element Further has a time measuring unit (30H, 30L) for measuring a time corresponding to a delay time until the voltage rises to a specified voltage less than the upper limit value,
The switching element drive circuit according to claim 1, wherein the dead time calculation unit calculates the dead time based on a time measured by the time measuring unit.
前記集積回路は、The integrated circuit comprises:
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子とを駆動する外部駆動信号を入力する入力端子(Tin)と、An input terminal (Tin) for inputting an external drive signal for driving the high-side switching element and the low-side switching element;
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との双方がオン状態とされることを回避するためのデッドタイムを算出するデッドタイム算出部(21)と、A dead time calculation unit (21) for calculating a dead time for avoiding both of the high side switching element and the low side switching element being turned on;
前記入力端子を介して入力された前記外部駆動信号と、前記デッドタイム算出部によって算出された前記デッドタイムとに基づき、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作するハイサイド駆動信号と、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作するローサイド駆動信号とを生成する信号生成部(21)と、A drive signal for realizing the dead time based on the external drive signal input through the input terminal and the dead time calculated by the dead time calculation unit, the high-side switching element A signal generation unit (21) for generating a high-side drive signal for turning on and off, and a drive signal for realizing the dead time, the low-side drive signal for turning on and off the low-side switching element;
前記ハイサイド駆動信号に基づき前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作し、前記ローサイド駆動信号に基づき前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作する駆動部(23H,23L)と、を有し、A drive unit (23H, 23L) for turning on and off the high side switching element based on the high side drive signal and turning on and off the low side switching element based on the low side drive signal;
前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のうち、実際の前記デッドタイムの開始タイミング直前にオフ操作に切り替えられる方を第1スイッチング素子とし、前記第1スイッチング素子がオフ操作に切り替えられた後、オン操作に切り替えられる方を第2スイッチング素子とし、Of the high-side switching element and the low-side switching element, the one that is switched to the off operation immediately before the actual start time of the dead time is the first switching element, and after the first switching element is switched to the off operation, The one that can be switched on is the second switching element,
前記集積回路は、前記信号生成部によって生成された前記第2スイッチング素子に対応する前記駆動信号がオフ操作指令からオン操作指令に切り替えられてから、前記第2スイッチング素子の開閉制御端子の電圧がその上限値未満の規定電圧まで上昇するまでの遅延時間に相当する時間を計時する計時部(30H,30L)を有し、In the integrated circuit, after the drive signal corresponding to the second switching element generated by the signal generation unit is switched from an OFF operation command to an ON operation command, the voltage at the switching control terminal of the second switching element is It has a time measuring unit (30H, 30L) that measures the time corresponding to the delay time until it rises to a specified voltage less than the upper limit value,
前記デッドタイム算出部は、前記計時部によって計時された時間に基づき、前記デッドタイムを算出することを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。The dead time calculating unit calculates the dead time based on the time measured by the time measuring unit.
前記デッドタイム算出部は、前記計時部によって計時された時間に基づき、前記デッドタイムを算出する請求項1〜5のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動回路。 Before Symbol integrated circuit, said from the driving signal corresponding to the first switching element generated by the signal generator is switched off operation command from ON operation command, the voltage of the switching control terminal of the first switching element Further has a time measuring unit (30H, 30L) for measuring a time corresponding to a delay time until the voltage drops to a predetermined voltage higher than the lower limit value,
The dead time calculation unit, based on the time counted by the timer unit, the driving circuit of the switching element according to any one of claims 1 to 5 for calculating the dead time.
前記集積回路は、The integrated circuit comprises:
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子とを駆動する外部駆動信号を入力する入力端子(Tin)と、An input terminal (Tin) for inputting an external drive signal for driving the high-side switching element and the low-side switching element;
前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との双方がオン状態とされることを回避するためのデッドタイムを算出するデッドタイム算出部(21)と、A dead time calculation unit (21) for calculating a dead time for avoiding both of the high side switching element and the low side switching element being turned on;
前記入力端子を介して入力された前記外部駆動信号と、前記デッドタイム算出部によって算出された前記デッドタイムとに基づき、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作するハイサイド駆動信号と、前記デッドタイムを実現するための駆動信号であって、前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作するローサイド駆動信号とを生成する信号生成部(21)と、A drive signal for realizing the dead time based on the external drive signal input through the input terminal and the dead time calculated by the dead time calculation unit, the high-side switching element A signal generation unit (21) for generating a high-side drive signal for turning on and off, and a drive signal for realizing the dead time, the low-side drive signal for turning on and off the low-side switching element;
前記ハイサイド駆動信号に基づき前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作し、前記ローサイド駆動信号に基づき前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作する駆動部(23H,23L)と、を有し、A drive unit (23H, 23L) for turning on and off the high side switching element based on the high side drive signal and turning on and off the low side switching element based on the low side drive signal;
前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のうち、実際の前記デッドタイムの開始タイミング直前にオフ操作に切り替えられる方を第1スイッチング素子とし、前記第1スイッチング素子がオフ操作に切り替えられた後、オン操作に切り替えられる方を第2スイッチング素子とし、Of the high-side switching element and the low-side switching element, the one that is switched to the off operation immediately before the actual start time of the dead time is the first switching element, and after the first switching element is switched to the off operation, The one that can be switched on is the second switching element,
前記集積回路は、前記信号生成部によって生成された前記第1スイッチング素子に対応する前記駆動信号がオン操作指令からオフ操作指令に切り替えられてから、前記第1スイッチング素子の開閉制御端子の電圧がその下限値よりも高い所定電圧まで下降するまでの遅延時間に相当する時間を計時する計時部(30H,30L)を有し、In the integrated circuit, after the drive signal corresponding to the first switching element generated by the signal generation unit is switched from an on operation command to an off operation command, the voltage at the switching control terminal of the first switching element is It has a time measuring unit (30H, 30L) for measuring a time corresponding to a delay time until the voltage drops to a predetermined voltage higher than the lower limit value,
前記デッドタイム算出部は、前記計時部によって計時された時間に基づき、前記デッドタイムを算出することを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。The dead time calculating unit calculates the dead time based on the time measured by the time measuring unit.
前記集積回路は、
前記ハイサイドスイッチング素子の開閉制御端子に接続されるハイサイド出力端子(THO)と、
前記ローサイドスイッチング素子の開閉制御端子に接続されるローサイド出力端子(TLO)とをさらに有し、
前記駆動部は、
前記ハイサイド駆動信号に基づき、前記ハイサイド出力端子を介して前記ハイサイドスイッチング素子の開閉制御端子の電圧を調整することで、前記ハイサイドスイッチング素子をオンオフ操作するハイサイド駆動部(23H)と、
前記ローサイド駆動信号に基づき、前記ローサイド出力端子を介して前記ローサイドスイッチング素子の開閉制御端子の電圧を調整することで、前記ローサイドスイッチング素子をオンオフ操作するローサイド駆動部(23L)とを含む請求項1〜8のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動回路。 The integrated circuit has one of the input terminals,
The integrated circuit comprises:
A high side output terminal (THO) connected to the open / close control terminal of the high side switching element;
A low-side output terminal (TLO) connected to the open / close control terminal of the low-side switching element;
The drive unit is
A high-side drive unit (23H) for turning on and off the high-side switching element by adjusting a voltage at an open / close control terminal of the high-side switching element via the high-side output terminal based on the high-side drive signal; ,
The low-side drive part (23L) which carries out on-off operation of the said low-side switching element by adjusting the voltage of the switching control terminal of the said low-side switching element via the said low-side output terminal based on the said low-side drive signal. driving circuit of the switching device according to any one of 1-8.
前記インバータにおいて、前記ハイサイドスイッチング素子(S¥p)及び前記ローサイドスイッチング素子(S¥n)のそれぞれには、フリーホイールダイオード(D¥p,D¥n)が逆並列に接続され、
前記インバータにおいて、前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のそれぞれは、第1端子及び第2端子を有し、
前記インバータにおいて、前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のそれぞれは、その開閉制御端子の電圧がそのスレッショルド電圧以上とされることで、前記第1端子と前記第2端子との間の電流の流通が可能とされ、
前記インバータに対応する前記集積回路は、
前記ハイサイド駆動信号、前記ハイサイドスイッチング素子の前記第1端子と前記第2端子との間の電位差、前記ローサイド駆動信号、及び前記ローサイドスイッチング素子の前記第1端子と前記第2端子との間の電位差に基づき、前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との接続点と、前記電圧印加対象との間に流れる電流の流通方向を判別する判別部と、
前記判別部によって判別された電流の流通方向と、前記デッドタイム算出部によって算出された前記デッドタイムとに基づき、前記ハイサイド駆動信号及び前記ローサイド駆動信号を生成するためのデッドタイム補償を行うデッドタイム補償部とをさらに有する請求項1〜9のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動回路。 The power conversion circuit includes an inverter (12) that converts an input DC voltage into an AC voltage and applies the voltage to a voltage application target (10).
In the inverter, a free wheel diode (D ¥ p, D ¥ n) is connected in antiparallel to each of the high side switching device (S ¥ p) and the low side switching device (S ¥ n),
In the inverter, each of the high-side switching element and the low-side switching element has a first terminal and a second terminal,
In the inverter, each of the high-side switching element and the low-side switching element has a current between the first terminal and the second terminal when the voltage of the switching control terminal is equal to or higher than the threshold voltage. Distribution is possible,
The integrated circuit corresponding to the inverter is
The high-side drive signal, the potential difference between the first terminal and the second terminal of the high-side switching element, the low-side drive signal, and between the first terminal and the second terminal of the low-side switching element A determination unit for determining a flow direction of a current flowing between a connection point between the high-side switching element and the low-side switching element and the voltage application target based on the potential difference of
A dead time compensation for generating the high-side drive signal and the low-side drive signal based on the current flow direction determined by the determination unit and the dead time calculated by the dead time calculation unit. driving circuit of a switching element according to any one of claims 1 to 9, further comprising a time compensator.
前記インバータにおいて、前記ハイサイドスイッチング素子(S¥p)及び前記ローサイドスイッチング素子(S¥n)のそれぞれには、フリーホイールダイオード(D¥p,D¥n)が逆並列に接続され、
前記インバータにおいて、前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のそれぞれは、第1端子及び第2端子を有し、
前記インバータにおいて、前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子のそれぞれは、その開閉制御端子の電圧がそのスレッショルド電圧以上とされることで、前記第1端子と前記第2端子との間の電流の流通が可能とされ、
前記インバータに対応する前記集積回路は、
前記ハイサイドスイッチング素子に流れる電流と、前記ローサイドスイッチング素子に流れる電流とを検出する電流検出部(28H,28L)と、
前記電流検出部による電流検出値、前記ハイサイドスイッチング素子の前記第1端子と前記第2端子との間の電位差、及び前記ローサイドスイッチング素子の前記第1端子と前記第2端子との間の電位差に基づき、前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との接続点と、前記電圧印加対象との間に流れる電流の流通方向を判別する判別部と、
前記判別部によって判別された電流の流通方向と、前記デッドタイム算出部によって算出された前記デッドタイムとに基づき、前記ハイサイド駆動信号及び前記ローサイド駆動信号を生成するためのデッドタイム補償を行うデッドタイム補償部とをさらに有する請求項1〜9のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動回路。 The power conversion circuit includes an inverter (12) that converts an input DC voltage into an AC voltage and applies the voltage to a voltage application target (10).
In the inverter, a free wheel diode (D ¥ p, D ¥ n) is connected in antiparallel to each of the high side switching device (S ¥ p) and the low side switching device (S ¥ n),
In the inverter, each of the high-side switching element and the low-side switching element has a first terminal and a second terminal,
In the inverter, each of the high-side switching element and the low-side switching element has a current between the first terminal and the second terminal when the voltage of the switching control terminal is equal to or higher than the threshold voltage. Distribution is possible,
The integrated circuit corresponding to the inverter is
A current detection unit (28H, 28L) for detecting a current flowing through the high-side switching element and a current flowing through the low-side switching element;
A current detection value by the current detection unit, a potential difference between the first terminal and the second terminal of the high-side switching element, and a potential difference between the first terminal and the second terminal of the low-side switching element. Based on the connection point of the high-side switching element and the low-side switching element, and a determination unit for determining the flow direction of the current flowing between the voltage application target,
A dead time compensation for generating the high-side drive signal and the low-side drive signal based on the current flow direction determined by the determination unit and the dead time calculated by the dead time calculation unit. driving circuit of a switching element according to any one of claims 1 to 9, further comprising a time compensator.
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