JP6311228B2 - アラーム出力回路 - Google Patents
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Description
インテリジェントパワーモジュールにおけるアラーム要因には、例えば、ゲート駆動回路等における電源電圧の低下(UV:Under Voltage)、IGBT等のパワーデバイスの過電流(OC:Over Current)、該パワーデバイスの過熱(OH:Over Heat)、過電圧(OV:Over Voltage)等がある。これらのアラーム要因は、図示していない個別の検知回路によってその発生が検知される。各検知回路から出力される検知信号は、それぞれ対応する端子T1、T2、T3及びT4を介してOR回路1に入力される。
ラッチタイマ2の出力信号TMは、出力トランジスタ3のゲートを駆動する。従って、抵抗4でプルアップされた出力端子T5からは、図5(c)に示したL(Low)レベルのパルス信号がアラーム信号ALMとして出力される。
また、特許文献1,3に記載の装置は、発生したアラーム要因の識別が可能であるものの、アラーム要因の数だけ処理回路を並列配置する必要があるため、構成が複雑かつ高価になる。
すなわち、特許文献1に係る装置では、複数のアラーム要因が同時に発生する場合に、周波数の異なる複数の信号が重なり合った周波数不明の信号が出力されるので、周波数に基づくアラーム要因の識別が困難になる。
また、特許文献3に係る装置では、複数のアラーム要因が同時に発生する場合に、パルス幅の異なる複数のパルス信号が共通のライン上に出力されので、最長のパルス幅を持つパルス信号によって他のパルス信号が隠されることになり、その結果、最長パルス幅のパルス信号に対応するアラーム要因のみしか識別することができない。
前記各アラーム要因に係る論理値によって構成されるデジタルデータが入力され、前記各アラーム要因に係る論理値の組み合わせに対応する電圧を出力するデジタル/アナログ変換器と、前記デジタル/アナログ変換器の出力電圧に応じた周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、前記アラーム要因のいずれかが発生した場合に起動されるラッチタイマと、前記電圧制御発振器の出力信号と前記ラッチタイマが作動中であることを示す信号との論理積をとる回路とを備えることによって上記の目的を達成している。
この場合、前記ラッチタイマが作動中であることを示す信号と前記サンプル/ホールド回路に対する前記サンプル/ホールド信号の入力、非入力を選択する信号との論理積を、前記サンプル/ホールド回路に対する前記サンプル/ホールド信号とすることができる。
図1にインテリジェントパワーモジュール(以下、IPMと略称)に内蔵される本発明に係るアラーム出力回路の一実施形態を、図2にそのタイムチャートをそれぞれ示す。なお、この図1では、図4に示した要素と同一の要素に共通の符号を付してある。
このアラーム出力回路は、図4に示したOR回路1、ラッチタイマ2、出力トランジスタ3及びプルアップ抵抗4に加えて、デジタル/アナログ変換器(以下、D/A変換器と略称)5、サンプル/ホールド回路(以下、S/H回路と略称)6、電圧制御発振器(以下、VCOと略称)7、AND回路8及びAND回路9を備えている。
これらのアラーム要因UV,OC,OH,OVは、図示していない個別の検知回路によってその発生が検知される。各検知回路は、アラーム要因の発生を検知した時に「H(High)」レベルの検知信号を出力する。
従って、デジタルデータD1〜D4のいずれかの論理値が「H」になると、このOR回路1を介してラッチタイマ2が起動され、その結果、該ラッチタイマ2から図2(b)に示すような[H]レベルの信号TMが出力される。
前記したように、このラッチタイマ2は、そのタイマ動作期間中にアラーム要因が無くなった場合に、タイムアップ時点で信号の出力を解除するが、そのタイムアップ時点で何某かのアラーム要因が残っている場合は、そのアラーム要因が無くなるまで信号の出力を継続する。
AND回路8は、一方の入力端子がVCO7の出力端子に、他方の入力端子がラッチタイマ2の出力端子に、また、出力端子が出力トランジスタ3のゲートにそれぞれ接続されている。AND回路9は、一方の入力端子が後述の端子T7に、他方の入力端子がラッチタイマ2の出力端子に、また、出力端子がS/H回路6のホールド信号入力端子にそれぞれ接続されている。
上記表に示すように、D/A変換器5の出力電圧Vは上記デジタルデータD1〜D4の論理値に応じてV0からV15まで変化するので、このVCO7の出力信号OSCの周波数もF0からF15まで変化することになる。なお、D/A変換器5の出力電圧V(V0〜V15)は、前記参照電圧VRよりも低くなる。また、上記表においてi<jとすると、電圧Vi,VjはVi<Vjであり、また、周波数Fi、FjはFi<Fjである。
ここで、発生したアラーム要因が例えばUVであるとすると、デジタルデータD1,D2,D3,D4の論理値が「H」,「L」,「L」,「L」になる。
この場合、D/A変換器5は、このデータが続く間は図2(c)に示す電圧V1を出力するので、S/H回路6もこの電圧V1を出力し、その結果、VCO7から図2(d)に示す周波数F1のパルス信号OSCが出力される。一方、アラーム要因UVの発生に伴ってラッチタイマ2が起動されるので、該ラッチタイマ2から図2(b)に示す「H」レベルの信号TMが出力される。
なお、アラーム要因が解除されてデジタルデータD1,D2,D3,D4の論理値が「L」,「L」,「L」,「L」となると、そのタイミングで信号TMが「H」であれば、AND回路8から周波数F0のパルス信号Gが出力され、アラーム信号ALMの周波数がF0となる。図示していない制御回路は、アラーム信号ALMの周波数がF0となったことからアラーム要因が解除されたと判断する。
他のアラーム要因OC,OH,OVの内のいずれかが発生した場合においても、上記に準じた動作が実行される。
例えば、アラーム要因UVの発生中にアラーム要因OCが発生した場合には、デジタルデータD1,D2,D3,D4の論理値が「H」,「H」,「L」,「L」になるので、D/A変換器5の出力電圧及びS/H回路6の出力電圧がV3になって、VCO7から周波数F3のパルス信号OSCが出力される。これに伴い、AND回路8から周波数F3のパルス信号Gが出力されることになるので、出力端子T5から周波数F3のアラーム信号ALMが出力される。そこで、図示していない制御回路は、アラーム信号ALMの周波数F3と上記表の関係とに基づいてアラーム要因UV,OCの同時発生を判断し、その要因を除去するための処理を実行するとともに、必要に応じてその判断結果を表示手段によって表示する。
すなわち、例えば、アラーム要因UV,OCの発生中にアラーム要因OHが発生した場合には、デジタルデータD1,D2,D3,D4の論理値が「H」,「H」,「H」,「L」になるので、D/A変換器5の出力電圧及びS/H回路6の出力電圧がV7になって、VCO7から周波数F7のパルス信号OSCが出力される。これに伴い、AND回路8から周波数F7のパルス信号Gが出力されることになるので、出力端子T5から周波数F7のアラーム信号ALMが出力される。
例えば、アラーム要因UVが発生した場合には、前記のように、D/A変換器5が電圧V1を出力するとともに、ラッチタイマ2が起動される。ラッチタイマ2が起動されると、該ラッチタイマ2から出力された「H」レベルの信号TMがAND回路9の一方の入力端子に入力される。このとき、このAND回路9の他方の入力端子には、上記「H」レベルのモード選択信号が入力されているので、上記ラッチタイマ2の起動に伴ってAND回路9から「H」レベルのサンプル/ホールド信号SHSが信号TMに同期して出力される。S/H回路6は、この「H」レベルのサンプル/ホールド信号SHSによってD/A変換器5の出力電圧V1をホールドするので、VCO7から周波数F1のパルス信号OSCが出力され、その結果、出力端子T5から周波数F1のALM信号が出力されることになる。
なお、以上の説明から明らかなように、「優先モード」、「非優先モード」の選択はS/H回路6に対するサンプル/ホールド信号の入力、非入力の選択を意味し、AND回路9へのモード選択信号の入力によってこの選択が実行される。
また、過負荷に基づいてアラーム要因OCが発生した場合には、保護回路によってセルフシャットダウン処理が実行されるが、この処理の後においてIGBT等のパワーデバイスのスイッチング制御を再開させる時に、PWM制御による該パワーデバイスのON期間を減らして、このパワーデバイスに流れる平均電流を減少させるという制御を選択することが可能になる。
更に、アラーム要因UVやアラーム要因OVが発生した場合には、システム内のIPMへ供給される電源電圧の変動が疑われるので、アラーム要因UVの発生時には昇圧方向に電源電圧を変化させ、アラーム要因OVの発生時には降圧方向に電源電圧を変化させるという制御を選択することが可能になる。
2 ラッチタイマ
3 出力トランジスタ
4 抵抗
5 デジタル/アナログ変換器
6 サンプル/ホールド回路
7 電圧制御発振器
8 AND回路
9 AND回路
Claims (3)
- インテリジェントパワーモジュールにおける複数のアラーム要因の発生の有無がそれぞれ論理値として入力され、その論理値に基づいて前記アラーム要因の発生を外部に知らせるアラーム出力回路であって、
前記各アラーム要因に係る論理値によって構成されるデジタルデータが入力され、前記各アラーム要因に係る論理値の組み合わせに対応する電圧を出力するデジタル/アナログ変換器と、
前記デジタル/アナログ変換器の出力電圧に応じた周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、
前記アラーム要因のいずれかが発生した場合に起動されるラッチタイマと、
前記電圧制御発振器の出力信号と前記ラッチタイマが作動中であることを示す信号との論理積をとる回路と
を備えることを特徴とするアラーム出力回路。 - サンプル/ホールド信号に従って前記デジタル/アナログ変換器の出力電圧を通過またはホールドするサンプル/ホールド回路を更に備え、
前記電圧制御発振器が前記サンプル/ホールド回路の出力電圧に応じた周波数の信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のアラーム出力回路。 - 前記ラッチタイマが作動中であることを示す信号と前記サンプル/ホールド回路に対する前記サンプル/ホールド信号の入力、非入力を選択する信号との論理積を、前記サンプル/ホールド回路に対する前記サンプル/ホールド信号とすることを特徴とする請求項2に記載のアラーム出力回路。
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