JP6418447B2 - Signal generator - Google Patents

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Description

本開示は、制御対象装置が備えるスイッチを制御するための出力パルス信号を生成する信号生成装置に関するものである。   The present disclosure relates to a signal generation device that generates an output pulse signal for controlling a switch included in a control target device.

従来、複数のスイッチ回路と、各スイッチ回路に対応する複数の制御回路とを備え、各制御回路が各スイッチ回路のオンオフを制御するスイッチ装置が知られている。このような、スイッチ装置では、スイッチ回路の個数が増大するにつれて、制御回路の個数も増大し、これに伴って、スイッチ回路を制御する制御線の配線が複雑になり、配線の面積が大きくなるという問題がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a switch device that includes a plurality of switch circuits and a plurality of control circuits corresponding to the respective switch circuits, and each control circuit controls on / off of each switch circuit. In such a switch device, as the number of switch circuits increases, the number of control circuits also increases. Accordingly, the wiring of control lines for controlling the switch circuits becomes complicated, and the area of the wiring increases. There is a problem.

そこで、特許文献1は、複数のスイッチ回路のそれぞれを個別に制御する複数の制御回路と、複数の制御回路のそれぞれの時間割り当てをサイクリックに行う第1の制御信号を複数の制御回路に供給する制御線と、複数のスイッチ回路の出力電圧を制御する第2の制御信号を複数の制御回路に供給する制御線とを有し、時間割り当てが行われた制御回路が、第2の制御信号に応じて、対応するスイッチ回路をオンオフさせるパルス信号を生成するスイッチ装置を開示する。   Therefore, Patent Document 1 supplies a plurality of control circuits that individually control each of the plurality of switch circuits, and a first control signal that cyclically allocates the time of each of the plurality of control circuits to the plurality of control circuits. And a control line for supplying a second control signal for controlling the output voltages of the plurality of switch circuits to the plurality of control circuits, and the time-allocated control circuit includes the second control signal. Accordingly, a switch device that generates a pulse signal for turning on and off a corresponding switch circuit is disclosed.

特開平11−168368号公報JP-A-11-168368

しかしながら、特許文献1では、各制御回路の時間割り当てがサイクリックに行われているため、1の制御回路は、自己の時間割り当てが1順する期間よりも短いパルス幅を持つパルス信号を生成できないという問題があった。   However, in Patent Document 1, since the time allocation of each control circuit is performed cyclically, one control circuit cannot generate a pulse signal having a shorter pulse width than the period in which its own time allocation is one order. There was a problem.

本開示は、入力パルス信号の配線数を削減し、且つ、入力パルス信号以下のパルス幅を持つ出力パルス信号を生成する信号生成装置を提供する。   The present disclosure provides a signal generation device that reduces the number of wires of an input pulse signal and generates an output pulse signal having a pulse width equal to or smaller than the input pulse signal.

本開示の一態様における信号生成装置は、
第1レベルと、前記第1レベルとは異なる第2レベルとの間で切り替わる第1、第2入力パルス信号を用いて、制御対象装置が備える第1〜第4スイッチを制御するための第1〜第4出力パルス信号を生成する信号生成装置であって、
前記第1、第2入力パルス信号は、アイソレータが規定する最小パルス幅以上のパルス幅を持ち、
前記第1、第2入力パルス信号が入力されるアイソレータと、
前記アイソレータから出力された前記第1、第2入力パルス信号のうち、一方の入力パルス信号のレベルと他方の入力パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりタイミングとの組み合わせから8つのタイミングを検知し、前記検知した8つのタイミングの中から、任意に2つずつタイミングを選択して、前記第1〜第4出力パルス信号のトグルタイミングに割り当て、前記第1〜第4出力パルス信号を生成する出力パルス生成部とを備える。
A signal generation device according to an aspect of the present disclosure is provided.
A first for controlling the first to fourth switches of the device to be controlled using the first and second input pulse signals that are switched between the first level and a second level different from the first level. A signal generation device for generating a fourth output pulse signal,
The first and second input pulse signals have a pulse width equal to or greater than a minimum pulse width defined by an isolator,
An isolator to which the first and second input pulse signals are input;
Of the first and second input pulse signals output from the isolator, eight timings are detected from a combination of the level of one input pulse signal and the rising and falling timings of the other input pulse signal, and the detection An output pulse generator that selects any two of the eight timings and assigns them to the toggle timing of the first to fourth output pulse signals to generate the first to fourth output pulse signals With.

本開示によれば、入力パルス信号の配線数を削減し、且つ、入力パルス信号以下のパルス幅を持つ出力パルス信号を生成できる。   According to the present disclosure, it is possible to reduce the number of wires of the input pulse signal and generate an output pulse signal having a pulse width equal to or smaller than the input pulse signal.

本開示における信号生成装置が適用された駆動システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the drive system to which the signal generation apparatus in this indication was applied. 本開示の駆動装置によって制御されるDC−DCコンバータの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the DC-DC converter controlled by the drive device of this indication. 図2に示すスイッチング素子を制御する駆動装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the drive device which controls the switching element shown in FIG. スイッチング素子をターンオンさせる際の駆動装置のシミュレーション結果を概略的に示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows roughly the simulation result of the drive device at the time of turning on a switching element. 図4よりも充電時間を短く設定した場合において、スイッチング素子をターンオンさせる際の駆動装置のシミュレーション結果を概略的に示すタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart schematically showing a simulation result of the driving device when the switching element is turned on when the charging time is set shorter than that in FIG. 4. 信号生成装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a signal generator. 出力パルス生成部の処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the process of an output pulse production | generation part. 駆動装置が充電方式でスイッチング素子を制御する態様を採用した場合において、出力パルス生成部が入力パルス信号から出力パルス信号を生成する処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the process which an output pulse production | generation part produces | generates an output pulse signal from an input pulse signal, when a drive device employ | adopts the aspect which controls a switching element by a charging system. 駆動装置がクランプ前倒し方式でスイッチング素子を制御する態様を採用した場合において、出力パルス生成部が入力パルス信号から出力パルス信号を生成する処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the process in which an output pulse production | generation part produces | generates an output pulse signal from an input pulse signal, when the drive device employ | adopts the aspect which controls a switching element with a clamp advance method. 駆動装置がクランプ前倒し方式でスイッチング素子を制御する態様を採用した場合において、出力パルス生成部が入力パルス信号から出力パルス信号を生成する処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the process in which an output pulse production | generation part produces | generates an output pulse signal from an input pulse signal, when the drive device employ | adopts the aspect which controls a switching element with a clamp advance method. 負荷状態に応じて最適な充電時間を求めるために行った実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result performed in order to obtain | require optimal charging time according to a load state. セクション(a)はリンギング電圧(Vds(H).max)と充電時間との関係を示したグラフであり、セクション(b)は電圧変化率(dV(L)/dt)と充電時間との関係を示したグラフであり、セクション(c)はスイッチング損失(Eon)と充電時間との関係を示したグラフであり、セクション(d)は電圧変化率(dV(H)/dt)と充電時間との関係を示したグラフである。Section (a) is a graph showing the relationship between the ringing voltage (Vds (H) .max) and the charging time, and section (b) is the relationship between the voltage change rate (dV (L) / dt) and the charging time. The section (c) is a graph showing the relationship between the switching loss (Eon) and the charging time, and the section (d) is the voltage change rate (dV (H) / dt) and the charging time. It is the graph which showed this relationship. 特許文献1のスイッチ装置の回路図である。10 is a circuit diagram of a switch device of Patent Document 1. FIG. 図13に示すスイッチ装置のタイムチャートである。It is a time chart of the switch apparatus shown in FIG. 比較例における駆動システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the drive system in a comparative example.

(本開示に至る経緯)
DC−DCコンバータにおいては、スイッチング素子のスイッチング損失を低減することが望まれている。スイッチング素子は、ドレイン−ソース間の電圧の応答速度を高速化させることでスイッチング損失が低減される。
(Background to this disclosure)
In the DC-DC converter, it is desired to reduce the switching loss of the switching element. The switching element reduces switching loss by increasing the response speed of the drain-source voltage.

しかしながら、応答速度を高速化させると、DC−DCコンバータ上の寄生インダクタンスと寄生キャパシタンスとからなる共振ループによりリンギングが発生し、スイッチング素子に過大な電圧が印加される虞がある。そのため、スイッチング素子として耐圧の高いスイッチング素子を採用する必要があり、回路の高コスト化を招いてしまう。また、リンギングに伴って過大な輻射ノイズが発生し、他の電気機器に悪影響を及ぼす虞がある。   However, when the response speed is increased, ringing may occur due to a resonance loop including a parasitic inductance and a parasitic capacitance on the DC-DC converter, and an excessive voltage may be applied to the switching element. For this reason, it is necessary to employ a switching element having a high withstand voltage as the switching element, resulting in an increase in the cost of the circuit. In addition, excessive radiation noise is generated with ringing, which may adversely affect other electrical devices.

また、スイッチング素子のゲートに入力される制御信号の電圧レベルは例えば5V程度であるのに対して、DC−DCコンバータが取り扱う電圧レベルは300V〜500Vと非常に大きく、制御信号をDC−DCコンバータにうまく伝播させるには、両回路の基準電位を電気的に絶縁する必要がある。そこで、スイッチング素子のゲートの前段や駆動装置を構成する各スイッチのゲートの前段にはアイソレータが設けられるのが一般的である。ここで、アイソレータには同相除去電圧と呼ばれる基準が設けられており、この基準を満たすためには、スイッチング素子の応答速度を、同相除去電圧が定める電圧変化率以下にする必要があり、応答速度の高速化には制限がある。   The voltage level of the control signal input to the gate of the switching element is about 5V, for example, while the voltage level handled by the DC-DC converter is very large, 300V to 500V. In order to propagate well, it is necessary to electrically insulate the reference potential of both circuits. Therefore, an isolator is generally provided in the previous stage of the gate of the switching element and the previous stage of the gate of each switch constituting the driving device. Here, the isolator has a standard called common-mode rejection voltage. In order to satisfy this standard, the response speed of the switching element needs to be equal to or less than the voltage change rate determined by the common-mode rejection voltage. There is a limit to speeding up.

したがって、スイッチング素子のスイッチング損失を一定の値以下にし、スイッチング素子の応答速度をアイソレータが規定する電圧変化率以下にし、且つ、リンギング電圧を一定の値以下にするスイッチング速度(以下、「SW速度」と記述する。)のうち最速のSW速度を設定することでスイッチング素子の駆動を最適化できる。   Accordingly, a switching speed (hereinafter referred to as “SW speed”) in which the switching loss of the switching element is set to a certain value or less, the response speed of the switching element is set to a voltage change rate specified by the isolator, and the ringing voltage is set to a certain value or less. The switching element drive can be optimized by setting the fastest SW speed.

しかしながら、スイッチング損失、応答速度、及びリンギング電圧は、スイッチング素子に入出力される電流、電圧、及び、デバイス温度といった負荷状態によって変動する。よって、DC−DCコンバータを実際に設計する際にはいずれの負荷状態も満足させることができるワーストのSW速度が設定される。そのため、実際に設定したSW速度がある負荷状態においては最適な値を持っていないケースが発生し、この場合、スイッチング素子を効率良く駆動することができない。   However, the switching loss, the response speed, and the ringing voltage vary depending on load conditions such as a current input / output to / from the switching element, a voltage, and a device temperature. Therefore, when the DC-DC converter is actually designed, the worst SW speed that can satisfy any load state is set. For this reason, there is a case in which the actually set SW speed does not have an optimum value in a load state. In this case, the switching element cannot be driven efficiently.

ここで、SW速度の高速化は、例えば、スイッチング素子のゲート容量に電荷を注入する期間(充電時間)を増大させることで実現できる。そこで、本発明者は、負荷状態に応じて最適な充電時間を動的に設定すれば、スイッチング素子を効率良く駆動させることができる点に着目した。   Here, the increase in SW speed can be realized, for example, by increasing the period (charge time) during which charges are injected into the gate capacitance of the switching element. Therefore, the inventor has focused on the fact that the switching element can be driven efficiently if the optimum charging time is dynamically set according to the load state.

次に、特許文献1の問題点について説明する。   Next, problems of Patent Document 1 will be described.

図13は、特許文献1のスイッチ装置SS1の回路図である。図14は、スイッチ装置SS1のタイムチャートである。スイッチ装置SS1は、4つのスイッチ回路(以下、「SW1〜SW4」と記述する。)と、SW1〜SW4に対応する4つの制御回路(以下、「CONT1〜CONT4」と記述する)を備える。   FIG. 13 is a circuit diagram of the switch device SS1 of Patent Document 1. FIG. 14 is a time chart of the switch device SS1. The switch device SS1 includes four switch circuits (hereinafter described as “SW1 to SW4”) and four control circuits (hereinafter referred to as “CONT1 to CONT4”) corresponding to SW1 to SW4.

CONTiは、D−フリップフロップ(以下、「D−FFi1」と記述する。)と、NOR回路(以下、「NORi」と記述する。)と、D−フリップフロップ(以下、「D−FFi2」と記述する。)とを備える。ここで、iは、CONT1〜CONT4及びSW1〜SW4を特定するためのインデックスであり、1〜4の値をとる。   CONTi is a D flip-flop (hereinafter referred to as “D-FFi1”), a NOR circuit (hereinafter referred to as “NORi”), a D-flipflop (hereinafter referred to as “D-FFi2”). Write). Here, i is an index for specifying CONT1 to CONT4 and SW1 to SW4, and takes a value of 1 to 4.

D−FFi1は、クロックCKの立ち上がりでD端子に入力されている第1の制御信号C1を取り込む。図14に示すように、第1の制御信号C1は、期間P1でレベルがH、期間P5でレベルがHというように、4期間毎にレベルがHにされている。   D-FFi1 takes in the first control signal C1 input to the D terminal at the rising edge of the clock CK. As shown in FIG. 14, the level of the first control signal C1 is set to H every four periods such that the level is H in the period P1 and the level is H in the period P5.

よって、期間P1では、D−FF11は、D端子にレベルがHの第1の制御信号C1が入力されているため、クロックCKが立ち上がると、レベルがHの第1の制御信号C1を取り込む。これにより、D−FF11のF端子から出力される出力信号F1のレベルがHとなる(C141)。   Therefore, in the period P1, the D-FF 11 receives the first control signal C1 having the level H when the clock CK rises because the first control signal C1 having the level H is input to the D terminal. Thereby, the level of the output signal F1 output from the F terminal of the D-FF 11 becomes H (C141).

期間P2では、D−FF11は、D端子にレベルがLの第1の制御信号C1が入力されているため、クロックCKが立ち上がると、レベルがLの第1の制御信号C1を取り込む(C142)。   In the period P2, the D-FF 11 receives the first control signal C1 having the L level when the clock CK rises because the first control signal C1 having the L level is input to the D terminal (C142). .

また、期間P2では、D−FF21は、クロックCKが立ち上がると、レベルがHの出力信号F1を取り込む。これにより、D−FF21のF端子から出力される出力信号F2はレベルがHとなる(C143)。   In the period P2, when the clock CK rises, the D-FF 21 takes in the output signal F1 whose level is H. As a result, the level of the output signal F2 output from the F terminal of the D-FF 21 becomes H (C143).

このように、期間P1,P2,P3,P4と進むにつれて、出力信号F1,F2,F3,F4のレベルが順次にHにされる(C144,C145)。   Thus, as the periods P1, P2, P3, and P4 progress, the levels of the output signals F1, F2, F3, and F4 are sequentially set to H (C144, C145).

NOR1〜NOR4は、それぞれ、出力信号F1〜F4と第2の制御信号C2とのANDをとる(C146)。例えば、期間P2では、第2の制御信号C2のレベルがH、且つ、出力信号F2のレベルがHであるため、NOR2の出力信号のレベルがHとなる。   NOR1 to NOR4 respectively AND the output signals F1 to F4 and the second control signal C2 (C146). For example, in the period P2, since the level of the second control signal C2 is H and the level of the output signal F2 is H, the level of the output signal of NOR2 is H.

D−FFi2は、Fバー端子がD端子に接続されているため、T端子のレベルが反転する度に、F端子から出力するスイッチ切替信号Siのレベルを反転させる。そのため、期間P2では、D−FF22は、SW2に出力するスイッチ切替信号S2のレベルをHにする。   Since the F-bar terminal is connected to the D terminal, the D-FFi2 inverts the level of the switch switching signal Si output from the F terminal every time the level of the T terminal is inverted. Therefore, in the period P2, the D-FF 22 sets the level of the switch switching signal S2 output to SW2 to H.

期間P6では、D−FF21は、再度、クロックCKの立ち上がりに同期して、レベルがHの出力信号F2を取り込む。これにより、D−FF21のF端子から出力される出力信号F2はレベルがHとなる。また、期間P6では、第2の制御信号C2のレベルがHである。よって、期間P6では、NOR2の出力信号のレベルがHとなる。   In the period P6, the D-FF 21 takes in the output signal F2 whose level is H again in synchronization with the rising edge of the clock CK. Thereby, the level of the output signal F2 output from the F terminal of the D-FF 21 becomes H. In the period P6, the level of the second control signal C2 is H. Therefore, in the period P6, the level of the output signal of NOR2 becomes H.

そのため、期間P6では、D−FF22は、SW2に出力するスイッチ切替信号S2のレベルをLにする。   Therefore, in the period P6, the D-FF 22 sets the level of the switch switching signal S2 output to SW2 to L.

このように、スイッチ装置SS1では、レベルがHの第1の制御信号C1をCONT1〜CONT4に順次に伝播させることで、制御線の本数の削減が図られている。   As described above, in the switching device SS1, the number of control lines is reduced by sequentially propagating the first control signal C1 having the level H to the CONT1 to CONT4.

しかしながら、スイッチ装置SS1では、スイッチ切替信号Siは一度トグルすると、次にトグルするまでに、出力信号Fiが1順するのを待たなければならない。例えば、スイッチ切替信号S2は、期間P2において、出力信号F2の立ち上がりに同期してレベルがHになっているが、次に出力信号F2が立ち上がるまでに4期間を要するため、期間P6が到来するまで、レベルをLにすることができない。そのため、クロックCKのパルス幅を1期間の1/2とすると、スイッチ切替信号S2の最小パルス幅はクロックCKのパルス幅×8となる。   However, in the switching device SS1, once the switch switching signal Si is toggled, it is necessary to wait for the output signal Fi to go one step before the next toggle. For example, the level of the switch switching signal S2 is H in the period P2 in synchronization with the rise of the output signal F2, but it takes four periods until the output signal F2 rises next, so the period P6 arrives. Until the level cannot be L. Therefore, if the pulse width of the clock CK is ½ of one period, the minimum pulse width of the switch switching signal S2 is 8 × (pulse width of the clock CK).

すなわち、スイッチSWiの個数がn個の場合、クロックCKのパルス幅をCKとすると、スイッチ装置SS1がスイッチSWiに出力できる最小のパルス幅がCK×2nとなる。   That is, when the number of the switches SWi is n and the pulse width of the clock CK is CK, the minimum pulse width that the switch device SS1 can output to the switch SWi is CK × 2n.

ここで、図13において、第1の制御信号C1の入力端子の前段にアイソレータを設けた構成を想定する。アイソレータには最小可能伝播時間が仕様で決められており、それよりも細いパルスをアイソレータは伝送できない。よって、スイッチ装置SS1にアイソレータを設けた構成では、第1の制御信号C1の最小パルス幅をアイソレータの仕様で定められた最小パルス幅よりも小さくできない。そして、スイッチ装置SS1では、スイッチ切替信号Siの最小パルス幅はCK×2n必要である。そのため、アイソレータが定めた最小パルス幅をP_ISとすると、スイッチ装置SS1にアイソレータを設けた構成では、スイッチ切替信号Siの最小パルス幅は、P_IS×2nとなる。   Here, in FIG. 13, a configuration is assumed in which an isolator is provided in front of the input terminal of the first control signal C1. The minimum possible propagation time is determined by the specification of the isolator, and the isolator cannot transmit a pulse smaller than that. Therefore, in the configuration in which the switching device SS1 is provided with an isolator, the minimum pulse width of the first control signal C1 cannot be made smaller than the minimum pulse width determined by the specifications of the isolator. In the switching device SS1, the minimum pulse width of the switch switching signal Si needs to be CK × 2n. Therefore, when the minimum pulse width determined by the isolator is P_IS, in the configuration in which the isolator is provided in the switch device SS1, the minimum pulse width of the switch switching signal Si is P_IS × 2n.

これでは、スイッチ切替信号Siの最小パルス幅を、アイソレータが定めた最小伝播時間よりも短くすることができない。そのため、スイッチ装置SS1を図3に示す駆動装置300に適用した場合、駆動装置300が制御対象とするスイッチング素子の充電時間をアイソレータが定めた最小伝播時間よりも短い時間に設定できない。よって、スイッチ装置SS1は、スイッチング素子の充電時間を負荷状態に応じて動的に変更させる駆動装置に適していない。   With this, the minimum pulse width of the switch switching signal Si cannot be made shorter than the minimum propagation time determined by the isolator. Therefore, when the switching device SS1 is applied to the driving device 300 shown in FIG. 3, the charging time of the switching element to be controlled by the driving device 300 cannot be set to a time shorter than the minimum propagation time determined by the isolator. Therefore, the switching device SS1 is not suitable for a driving device that dynamically changes the charging time of the switching element according to the load state.

本開示は、上記の問題を鑑みたものであり、入力パルス信号の配線数を削減し、且つ、入力パルス信号以下のパルス幅を持つ出力パルス信号を生成する信号生成装置を提供する。   The present disclosure has been made in view of the above problems, and provides a signal generation device that reduces the number of wires of an input pulse signal and generates an output pulse signal having a pulse width equal to or smaller than the input pulse signal.

(1)本開示の一態様の信号生成装置は、
第1レベルと、前記第1レベルとは異なる第2レベルとの間で切り替わる第1、第2入力パルス信号を用いて、制御対象装置が備える第1〜第4スイッチを制御するための第1〜第4出力パルス信号を生成する信号生成装置であって、
前記第1、第2入力パルス信号は、アイソレータが規定する最小パルス幅以上のパルス幅を持ち、
前記第1、第2入力パルス信号が入力されるアイソレータと、
前記アイソレータから出力された前記第1、第2入力パルス信号のうち、一方の入力パルス信号のレベルと他方の入力パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりタイミングとの組み合わせから8つのタイミングを検知し、前記検知した8つのタイミングの中から、任意に2つずつタイミングを選択して、前記第1〜第4出力パルス信号のトグルタイミングに割り当て、前記第1〜第4出力パルス信号を生成する出力パルス生成部とを備える。
(1) A signal generation device according to an aspect of the present disclosure includes:
A first for controlling the first to fourth switches of the device to be controlled using the first and second input pulse signals that are switched between the first level and a second level different from the first level. A signal generation device for generating a fourth output pulse signal,
The first and second input pulse signals have a pulse width equal to or greater than a minimum pulse width defined by an isolator,
An isolator to which the first and second input pulse signals are input;
Of the first and second input pulse signals output from the isolator, eight timings are detected from a combination of the level of one input pulse signal and the rising and falling timings of the other input pulse signal, and the detection An output pulse generator that selects any two of the eight timings and assigns them to the toggle timing of the first to fourth output pulse signals to generate the first to fourth output pulse signals With.

この態様では、第1,第2入力パルス信号は第1、第2レベルの2つレベル間で切り替わるため、第1,第2入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングは4通りになる。よって、第1,第2入力パルス信号のうち、一方の入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングに対して、他方の入力パルス信号のレベル(2通り)を組み合わせることで、4×2=8通りのタイミングを検知できる。   In this aspect, since the first and second input pulse signals are switched between the first and second levels, there are four rising or falling timings of the first and second input pulse signals. Therefore, 4 × 2 = 8 ways by combining the levels (two ways) of the other input pulse signal with the rising or falling timing of one of the first and second input pulse signals. Can be detected.

そして、8通りのタイミングの中から、予め定めておいたロジックにしたがって、2つずタイミングを選択して、第1〜第4出力パルス信号のトグルタイミングに割り当てる。これにより、第1,第2入力パルス信号の最小パルス幅以下のパルス幅を持つ出力パルス信号が得られる。よって、アイソレータが規定する最小パルス幅以下のパルス幅を持つ第1〜第4出力パルス信号が得られる。   Then, two timings are selected from the eight timings according to a predetermined logic and assigned to the toggle timings of the first to fourth output pulse signals. Thereby, an output pulse signal having a pulse width equal to or smaller than the minimum pulse width of the first and second input pulse signals is obtained. Therefore, first to fourth output pulse signals having a pulse width equal to or smaller than the minimum pulse width defined by the isolator are obtained.

また、本態様では、第1,第2入力パルス信号から第1〜第4出力パルス信号が生成されているので、入力パルス信号の配線数が2本で済み、配線数を削減できる。また、入力パルス信号の配線数が2本で済むのでアイソレータの個数も2つで済み、アイソレータの個数を削減できる。   Further, in this aspect, since the first to fourth output pulse signals are generated from the first and second input pulse signals, the number of wires of the input pulse signal is only two, and the number of wires can be reduced. Also, since only two input pulse signals are required, the number of isolators is two, and the number of isolators can be reduced.

また、本態様では、一方の入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングと他方の入力パルス信号のレベルとの組み合わせで出力パルス信号のトグルタイミングが決定されている。そのため、一方の入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングで、複数の出力パルス信号が立ち上がる又は立ち下がる事態を防止できる。   In this aspect, the toggle timing of the output pulse signal is determined by a combination of the rising or falling timing of one input pulse signal and the level of the other input pulse signal. For this reason, it is possible to prevent a plurality of output pulse signals from rising or falling at the rising or falling timing of one input pulse signal.

(2)上記態様において、
前記制御対象装置は、制御端子を備えるスイッチング素子を駆動する駆動装置であり、
前記駆動装置は、第1端子と第2端子とを備え、前記第2端子が前記制御端子に接続されたコイルを備え、
前記第1スイッチは、第1電位を与える第1電位線と前記第1端子との間に接続され、前記スイッチング素子をターンオンさせるためにオンされ、
前記第2スイッチは、前記第1電位線と前記第2端子との間に接続され、前記ターンオンされた前記スイッチング素子の前記制御端子を前記第1電位でクランプするためにオンされ、
前記第3スイッチは、前記第1電位より低い第2電位を与える第2電位線と前記第1端子との間に接続され、前記スイッチング素子をターンオフさせるためにオンされ、
前記第4スイッチは、前記第2電位線と前記第2端子との間に接続され、前記ターンオフされた前記スイッチング素子の前記制御端子を前記第2電位でクランプするためにオンされてもよい。
(2) In the above aspect,
The device to be controlled is a drive device that drives a switching element including a control terminal,
The driving device includes a first terminal and a second terminal, and the second terminal includes a coil connected to the control terminal,
The first switch is connected between a first potential line for applying a first potential and the first terminal, and is turned on to turn on the switching element.
The second switch is connected between the first potential line and the second terminal, and is turned on to clamp the control terminal of the turned-on switching element at the first potential,
The third switch is connected between a second potential line that applies a second potential lower than the first potential and the first terminal, and is turned on to turn off the switching element.
The fourth switch is connected between the second potential line and the second terminal, and may be turned on to clamp the control terminal of the turned-off switching element at the second potential.

この態様では、上記の駆動装置が備える第1〜第4スイッチを制御するための第1〜第4出力パルス信号を生成できる。   In this aspect, it is possible to generate the first to fourth output pulse signals for controlling the first to fourth switches included in the driving device.

(3)また、上記態様において、
前記第1スイッチは、前記スイッチング素子の負荷状態に応じてオン時間が調整され、
前記出力パルス生成部は、前記第1、第2入力パルス信号のうち、一方の入力パルス信号の立ち上がりタイミングを、第1〜第4出力パルス信号のうちの1つの出力パルス信号の一方のトグルタイミングとして選択した場合、他方の入力パルス信号の立ち下がりタイミングを前記1つの出力パルス信号の他方のトグルタイミングとして選択してもよい。
(3) In the above aspect,
The first switch has an on-time adjusted according to a load state of the switching element,
The output pulse generation unit determines a rising timing of one input pulse signal of the first and second input pulse signals, and toggles one of the output pulse signals of the first to fourth output pulse signals. May be selected as the other toggle timing of the one output pulse signal.

この態様では、一方の入力パルス信号の立ち上がりタイミングが1つの出力パルス信号のトグルタイミングとして選択された場合、この出力パルス信号の他方のトグルタイミングは、他方の入力パルス信号の立ち下がりタイミングが選択される。そのため、入力パルス信号の最小パルス幅よりも短いパルス幅を持つ出力パルス信号が得られる。そして、この出力パルス信号を用いて第1スイッチのオン時間を調整することで、第1スイッチのオン時間をアイソレータが規定する最小パルス幅よりも短い時間に設定でき、第1スイッチのオン時間の調整幅が増大する。その結果、第1スイッチのオン時間を負荷状態に応じて動的に設定する制御方式(後述の充電方式)を採用する駆動装置の制御に適した出力パルス信号を生成できる。   In this aspect, when the rising timing of one input pulse signal is selected as the toggle timing of one output pulse signal, the falling timing of the other input pulse signal is selected as the other toggle timing of this output pulse signal. The Therefore, an output pulse signal having a pulse width shorter than the minimum pulse width of the input pulse signal can be obtained. By adjusting the ON time of the first switch using this output pulse signal, the ON time of the first switch can be set to a time shorter than the minimum pulse width defined by the isolator, and the ON time of the first switch can be set. The adjustment range increases. As a result, it is possible to generate an output pulse signal suitable for control of a driving device that employs a control method (charging method described later) that dynamically sets the ON time of the first switch according to the load state.

(4)また、上記態様において、
前記出力パルス生成部は、
前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択してもよい。
(4) In the above aspect,
The output pulse generator is
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the first output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. A timing at which the second input pulse signal falls in the case of a level is selected as a fall timing of the first output pulse signal;
The timing at which the first input pulse signal falls when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the second output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of two levels, the timing when the first input pulse signal rises is selected as the fall timing of the second output pulse signal,
The timing at which the second input pulse signal rises when the first input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the third output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the third output pulse signal,
The timing when the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the fourth output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. The timing at which the second input pulse signal rises in the case of two levels may be selected as the fall timing of the fourth output pulse signal.

この態様では、第1スイッチのオン時間を動的に設定する制御方式を採用する駆動装置の制御に適した第1〜第4出力パルス信号を生成できる。   In this aspect, it is possible to generate the first to fourth output pulse signals suitable for the control of the driving device that employs the control method that dynamically sets the ON time of the first switch.

(5)上記態様において、
前記第2スイッチは、前記スイッチング素子をターンオンさせる際、前記第1スイッチがオフする前にオンされ、前記スイッチング素子から出力される信号のレベルに応じてオン時間が調整され、
前記出力パルス生成部は、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択してもよい。
(5) In the above aspect,
The second switch is turned on before the first switch is turned off when the switching element is turned on, and an on time is adjusted according to a level of a signal output from the switching element,
The output pulse generator is
The timing at which the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the first output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. Selecting the timing at which the second input pulse signal rises in the case of 1 level as the fall timing of the first output pulse signal;
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the second output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the second output pulse signal,
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the third output pulse signal, and the second input pulse signal is the second level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the third output pulse signal,
The timing at which the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the fourth output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. The timing at which the second input pulse signal rises in the case of two levels may be selected as the fall timing of the fourth output pulse signal.

この態様では、第1スイッチがオフする前に第2スイッチをオンする制御方式(後述のクランプ前倒し方式)を採用する駆動装置に適した出力パルス信号を生成できる。   In this aspect, it is possible to generate an output pulse signal suitable for a drive device that employs a control method (clamp advance method described later) in which the second switch is turned on before the first switch is turned off.

(6)上記態様において、
前記第4スイッチは、前記スイッチング素子をターンオンさせる際、前記第1スイッチがオンされた後にオフされ、前記スイッチング素子から出力される信号のレベルに応じてオン時間が調整され、
前記出力パルス生成部は、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択してもよい。
(6) In the above aspect,
The fourth switch is turned off after the first switch is turned on when the switching element is turned on, and an on time is adjusted according to a level of a signal output from the switching element,
The output pulse generator is
The timing at which the second input pulse signal rises when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the first output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. A timing at which the second input pulse signal falls in the case of a level is selected as a fall timing of the first output pulse signal;
The timing when the first input pulse signal falls when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the second output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. Selecting the timing at which the second input pulse signal rises in the case of 1 level as the falling timing of the second output pulse signal;
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the third output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the third output pulse signal,
The timing at which the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the fourth output pulse signal, and the second input pulse signal is the second level. The timing at which the first input pulse signal rises in the case of 1 level may be selected as the fall timing of the fourth output pulse signal.

この態様では、前記第1スイッチがオンされた後に第4スイッチをオフする制御方式(後述のプリチャージ方式)を採用する駆動装置に適した出力パルス信号を生成できる。   In this aspect, it is possible to generate an output pulse signal suitable for a drive device that employs a control method (precharge method described later) in which the fourth switch is turned off after the first switch is turned on.

(実施の形態)
図1は、本開示における信号生成装置500が適用された駆動システム100の構成例を示す図である。駆動システム100は、4つのスイッチング素子(図略)がフルブリッジで接続された単相インバータを制御する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a drive system 100 to which a signal generation device 500 according to the present disclosure is applied. The drive system 100 controls a single-phase inverter in which four switching elements (not shown) are connected by a full bridge.

駆動システム100は、入力パルス生成部200、4つの駆動装置300、及び4つの信号生成装置500を備える。   The drive system 100 includes an input pulse generation unit 200, four drive devices 300, and four signal generation devices 500.

駆動装置300は、単相インバータの4つのスイッチング素子のそれぞれに対応して4つ設けられ、対応するスイッチング素子を制御する。   Four driving devices 300 are provided corresponding to the four switching elements of the single-phase inverter, and control the corresponding switching elements.

駆動装置300は、4つのスイッチSW1〜SW4、及びコイルL1を備えている。駆動装置300の詳細は後述する。   The driving device 300 includes four switches SW1 to SW4 and a coil L1. Details of the driving device 300 will be described later.

信号生成装置500は、4つの駆動装置300に対応して4つ設けられている。信号生成装置500は2つのアイソレータIS及び出力パルス生成部510を備える。ここで、信号生成装置500は4つあるので、アイソレータISの合計個数は8つである。   Four signal generation devices 500 are provided corresponding to the four drive devices 300. The signal generation device 500 includes two isolators IS and an output pulse generation unit 510. Here, since there are four signal generators 500, the total number of isolators IS is eight.

入力パルス生成部200は、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)或いはCPLD(Complex Programmable Logic Device)で構成され、2つの入力パルス信号(第1、第2入力パルス信号)を生成する。第1,第2入力パルス信号は、H(ハイレベル)及びL(ローレベル)で電圧レベルが切り替わる信号である。   The input pulse generation unit 200 includes, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array) or CPLD (Complex Programmable Logic Device), and generates two input pulse signals (first and second input pulse signals). The first and second input pulse signals are signals whose voltage level is switched between H (high level) and L (low level).

入力パルス生成部200は、アイソレータISのそれぞれと信号線Ln1を介して接続されている。信号生成装置500に設けられた2つのアイソレータISのうち、一方のアイソレータISは第1入力パルス信号を入力し、他方のアイソレータISは第2入力パルス信号を入力する。   The input pulse generator 200 is connected to each of the isolators IS through a signal line Ln1. Of the two isolators IS provided in the signal generating device 500, one isolator IS receives a first input pulse signal, and the other isolator IS receives a second input pulse signal.

出力パルス生成部510は、例えば、論理回路で構成され、第1,第2入力パルス信号をアイソレータISを介して入力する。そして、信号生成装置500は、入力した第1,第2入力パルス信号に対して所定の論理演算を行い、4つの出力パルス信号(第1〜第4出力パルス信号)を生成し、対応する駆動装置300のスイッチSW1〜SW4に出力する。第1〜第4出力パルス信号は、それぞれ、H及びLで電圧レベルが切り替わる信号である。   The output pulse generator 510 is composed of, for example, a logic circuit, and inputs the first and second input pulse signals via the isolator IS. The signal generation device 500 performs a predetermined logical operation on the input first and second input pulse signals to generate four output pulse signals (first to fourth output pulse signals), and corresponding driving. Output to the switches SW1 to SW4 of the apparatus 300. The first to fourth output pulse signals are signals whose voltage levels are switched between H and L, respectively.

第1〜第4出力パルス信号は、それぞれ、スイッチSW1〜SW4の制御端子に入力され、スイッチSW1〜SW4のオンオフを制御する。信号生成装置500が第1〜第4出力パルス信号を生成する処理の詳細は後述する。   The first to fourth output pulse signals are input to the control terminals of the switches SW1 to SW4, respectively, and control the on / off of the switches SW1 to SW4. Details of the process in which the signal generation device 500 generates the first to fourth output pulse signals will be described later.

図15は、比較例における駆動システム100xの構成例を示す図である。駆動システム100xは、4つのスイッチング素子がフルブリッジで接続された単相インバータを制御対象とする。駆動システム100xは、4つのスイッチング素子に対応する4つの駆動装置300を備える。   FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a drive system 100x in a comparative example. The drive system 100x controls a single-phase inverter in which four switching elements are connected by a full bridge. The drive system 100x includes four drive devices 300 corresponding to the four switching elements.

駆動装置300が備える4つのスイッチSW1〜SW4の制御端子の前段には4つのアイソレータISが設けられている。   Four isolators IS are provided in front of the control terminals of the four switches SW1 to SW4 provided in the driving device 300.

入力パルス生成部200は、駆動装置300のスイッチSW1〜SW4のオンオフを制御するための入力パルス信号を生成する。ここでは、合計16個のスイッチがあるため、入力パルス生成部200は、合計16個の入力パルス信号を生成する。   The input pulse generator 200 generates an input pulse signal for controlling on / off of the switches SW <b> 1 to SW <b> 4 of the driving device 300. Here, since there are a total of 16 switches, the input pulse generator 200 generates a total of 16 input pulse signals.

このように、比較例の駆動システム100xでは、インバータを構成する1つのスイッチング素子に対して4種の入力パルス信号が必要なので、入力パルス生成部200とアイソレータISとを繋ぐ信号線Ln1が16本必要となる。また、スイッチSW1〜SW4毎にアイソレータISが設けられているので、アイソレータISが合計16個必要となる。よって、比較例の駆動システム100xでは、信号線Ln1及びアイソレータISの個数が増大するという問題がある。   As described above, in the drive system 100x of the comparative example, four types of input pulse signals are necessary for one switching element constituting the inverter, and thus there are 16 signal lines Ln1 that connect the input pulse generator 200 and the isolator IS. Necessary. Further, since an isolator IS is provided for each of the switches SW1 to SW4, a total of 16 isolators IS are required. Therefore, the drive system 100x of the comparative example has a problem that the number of signal lines Ln1 and isolators IS increases.

一方、図1の駆動システム100は、2つの入力パルス信号から4つの出力パルス信号を生成する出力パルス生成部510を備えている。そのため、入力パルス生成部200は、2つの入力パルス信号を生成すれば済む。その結果、1つの信号生成装置500が備えるアイソレータISの個数は2個で済み、且つ、1つの信号生成装置500に対して入力パルス信号を供給する信号線Ln1の本数は2本で済む。つまり、駆動システム100は、アイソレータISの合計個数が2×4=8個、信号線Ln1の合計本数が2×4=8個で済む。そのため、駆動システム100は、配線数を削減できる。   On the other hand, the drive system 100 of FIG. 1 includes an output pulse generation unit 510 that generates four output pulse signals from two input pulse signals. Therefore, the input pulse generator 200 only needs to generate two input pulse signals. As a result, the number of isolators IS included in one signal generation device 500 is two, and the number of signal lines Ln1 that supply an input pulse signal to one signal generation device 500 is two. That is, in the drive system 100, the total number of isolators IS is 2 × 4 = 8, and the total number of signal lines Ln1 is 2 × 4 = 8. Therefore, the drive system 100 can reduce the number of wirings.

次に、図1の駆動システム100がDC−DCコンバータを制御する場合を例に挙げて説明する。   Next, the case where the drive system 100 in FIG. 1 controls the DC-DC converter will be described as an example.

図2は、本開示の駆動装置300によって制御されるDC−DCコンバータ400の構成例を示す図である。なお、図2のDC−DCコンバータ400は、スイッチング素子Q11,Q12の個数が2つであるため、駆動システム100を構成する駆動装置300の個数は2つとなる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the DC-DC converter 400 controlled by the drive device 300 of the present disclosure. In the DC-DC converter 400 of FIG. 2, the number of switching elements Q11 and Q12 is two, and thus the number of drive devices 300 that constitute the drive system 100 is two.

DC−DCコンバータ400は、リアクトルL11、入力用の平滑コンデンサC11、ロー側のスイッチング素子Q11、ハイ側のスイッチング素子Q12、及び出力用の平滑コンデンサC12を備える。スイッチング素子Q11,Q12は、それぞれ、駆動装置300,300により駆動される。   The DC-DC converter 400 includes a reactor L11, an input smoothing capacitor C11, a low-side switching element Q11, a high-side switching element Q12, and an output smoothing capacitor C12. Switching elements Q11 and Q12 are driven by driving devices 300 and 300, respectively.

まず、昇圧動作について説明する。駆動装置300がロー側のスイッチング素子Q11をオンオフ制御することにより、入力電源E11のエネルギーは、リアクトルL11を介して、平滑コンデンサC12に移動する。平滑コンデンサC12の電圧は、入力電源E11の電圧に対して昇圧されている。この昇圧された電圧は、インバータ30で交流電圧に変換され、その交流電圧でモータ40が駆動される。   First, the boosting operation will be described. When the driving device 300 performs on / off control of the low-side switching element Q11, the energy of the input power supply E11 moves to the smoothing capacitor C12 via the reactor L11. The voltage of the smoothing capacitor C12 is boosted with respect to the voltage of the input power supply E11. The boosted voltage is converted into an AC voltage by the inverter 30 and the motor 40 is driven by the AC voltage.

次に、降圧動作について説明する。モータ40で発電された交流電力は、インバータ30で直流電力に変換され、直流電力が平滑コンデンサC12に蓄えられる。駆動装置300がハイ側のスイッチング素子Q12をオンオフ制御することにより、平滑コンデンサC12に蓄えられたエネルギーが、リアクトルL11を介して入力電源E11に移動する。入力電源E11の電圧は、平滑コンデンサC12の電圧に対して降圧されている。   Next, the step-down operation will be described. The AC power generated by the motor 40 is converted into DC power by the inverter 30, and the DC power is stored in the smoothing capacitor C12. When the driving device 300 performs on / off control of the high-side switching element Q12, the energy stored in the smoothing capacitor C12 moves to the input power source E11 via the reactor L11. The voltage of the input power supply E11 is stepped down with respect to the voltage of the smoothing capacitor C12.

駆動装置300,300は、スイッチング素子Q11,Q12のゲートに駆動信号を供給する。スイッチング素子Q11,Q12は、例えばPWM制御によって、ターンオン及びターンオフされる。   The driving devices 300 and 300 supply driving signals to the gates of the switching elements Q11 and Q12. The switching elements Q11 and Q12 are turned on and off by, for example, PWM control.

図3は、図2に示すスイッチング素子Q11,Q12を制御する駆動装置300の構成例を示す図である。図3では、駆動装置300は、図2のスイッチング素子Q11を制御する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the driving device 300 that controls the switching elements Q11 and Q12 illustrated in FIG. In FIG. 3, the driving device 300 controls the switching element Q11 of FIG.

駆動装置300と信号生成装置500とは、同一の基板に実装されてもよいし、別々の基板に実装されてもよい。   The driving device 300 and the signal generation device 500 may be mounted on the same substrate or may be mounted on separate substrates.

駆動装置300は、電源E1、共振回路部310及びクランプ部320を有する。共振回路部310は、コイルL1及び回収部を有する。回収部は、スイッチSW1(第1スイッチの一例)、スイッチSW2(第3スイッチの一例)、ダイオードD1、及びダイオードD2を含む。クランプ部320は、スイッチSW3(第2スイッチの一例)、スイッチSW4(第4スイッチの一例)、ダイオードD3、ダイオードD4、抵抗R1、及び抵抗R2を含む。   The driving device 300 includes a power source E1, a resonance circuit unit 310, and a clamp unit 320. The resonant circuit unit 310 includes a coil L1 and a recovery unit. The recovery unit includes a switch SW1 (an example of a first switch), a switch SW2 (an example of a third switch), a diode D1, and a diode D2. The clamp unit 320 includes a switch SW3 (an example of a second switch), a switch SW4 (an example of a fourth switch), a diode D3, a diode D4, a resistor R1, and a resistor R2.

電源E1の正極には、第1電位線W1が接続されている。第1電位線W1は、第1電位Vccを与える。電源E1の負極には、第2電位線W2が接続されている。第2電位線W2は、第2電位Vssを与える。第1電位Vccは、第2電位Vssよりも高い。   A first potential line W1 is connected to the positive electrode of the power source E1. The first potential line W1 applies the first potential Vcc. The second potential line W2 is connected to the negative electrode of the power source E1. The second potential line W2 provides the second potential Vss. The first potential Vcc is higher than the second potential Vss.

共振回路部310のコイルL1の入力側端子Lt1(第1端子の一例)は、スイッチSW1を介して第1電位線W1と接続されている。コイルL1の入力側端子Lt1は、スイッチSW2を介して第2電位線W2と接続されている。   An input terminal Lt1 (an example of a first terminal) of the coil L1 of the resonance circuit unit 310 is connected to the first potential line W1 via the switch SW1. The input terminal Lt1 of the coil L1 is connected to the second potential line W2 via the switch SW2.

コイルL1の出力側端子Lt2(第2端子の一例)は、スイッチング素子Q11のゲート(制御端子の一例)に接続されている。スイッチング素子Q11のソースは、第2電位線W2により電源E1の負極に接続されている。したがって、第2電位Vssと、スイッチング素子Q11のソースの電位とは共通する。このような接続により、コイルL1と、スイッチング素子Q11のゲート−ソース間の容量Cissとは、LC直列共振回路を構成する。   The output side terminal Lt2 (an example of the second terminal) of the coil L1 is connected to the gate (an example of the control terminal) of the switching element Q11. The source of the switching element Q11 is connected to the negative electrode of the power source E1 by the second potential line W2. Therefore, the second potential Vss and the source potential of the switching element Q11 are common. With this connection, the coil L1 and the gate-source capacitance Ciss of the switching element Q11 constitute an LC series resonance circuit.

本開示において、第1電位線W1は、第1電位Vccを有する電流経路であればよく、配線でなくてもよい。同様に、第2電位線W2は、第2電位Vssを有する電流経路であればよく、配線でなくてもよい。例えば、配線でない電流経路は、回路素子の端子同士を接続することによって形成される電流経路であってもよい。   In the present disclosure, the first potential line W1 may be a current path having the first potential Vcc, and may not be a wiring. Similarly, the second potential line W2 may be a current path having the second potential Vss, and may not be a wiring. For example, the current path that is not a wiring may be a current path formed by connecting the terminals of the circuit elements.

電源E1は、スイッチング素子Q11のゲートに第1電位Vccまたは第2電位Vssを印加する。例えば、電源E1は、スイッチング素子Q11がオン状態のとき、スイッチング素子Q11のゲート電位を第1電位Vccと同電位に固定する。また、電源E1は、スイッチング素子Q11がオフ状態のとき、スイッチング素子Q11のゲート電位を第2電位Vssと同電位に固定する。換言すると、電源E1は、スイッチング素子Q11のスイッチングが完了した後の安定した状態において、スイッチング素子Q11のゲート−ソース間に、固定電圧を印加する。   The power supply E1 applies the first potential Vcc or the second potential Vss to the gate of the switching element Q11. For example, the power supply E1 fixes the gate potential of the switching element Q11 to the same potential as the first potential Vcc when the switching element Q11 is in the on state. Further, the power source E1 fixes the gate potential of the switching element Q11 to the same potential as the second potential Vss when the switching element Q11 is in the OFF state. In other words, the power source E1 applies a fixed voltage between the gate and the source of the switching element Q11 in a stable state after the switching of the switching element Q11 is completed.

図3に示される例では、第2電位Vssとスイッチング素子Q11のソースとが同電位である。そのため、スイッチング素子Q11のゲート電位が第1電位Vccに固定されるとき、スイッチング素子Q11のソースを基準とするゲートの電圧(Vgs11)は、Vcc−Vss、すなわち電源E1の電圧と等しい。スイッチング素子Q11のゲート電位が第2電位Vssに固定されるとき、スイッチング素子Q11のソースを基準とするゲートの電圧(Vgs11)は、0Vである。   In the example shown in FIG. 3, the second potential Vss and the source of the switching element Q11 are at the same potential. Therefore, when the gate potential of the switching element Q11 is fixed at the first potential Vcc, the gate voltage (Vgs11) with the source of the switching element Q11 as a reference is equal to Vcc−Vss, that is, the voltage of the power supply E1. When the gate potential of the switching element Q11 is fixed to the second potential Vss, the gate voltage (Vgs11) based on the source of the switching element Q11 is 0V.

なお、本開示において、「AとBが同じ電位である」、「Aの電位がBの電位に到達する」とは、Aの電位とBの電位との間に、例えば配線抵抗、トランジスタのオン抵抗、及び電気回路素子の寄生抵抗に由来する微小な電位差が生じる場合をも含む。なお、電源E1は、駆動装置300の外部に配置されてもよい。   Note that in this disclosure, “A and B are the same potential” and “A potential reaches B potential” means that, for example, between the potential of A and the potential of B This includes the case where a small potential difference derived from the on-resistance and the parasitic resistance of the electric circuit element occurs. The power source E1 may be arranged outside the driving device 300.

スイッチSW1は、第1電位線W1とコイルL1の入力側端子Lt1との間に設けられる。スイッチSW2は、第2電位線W2とコイルL1の入力側端子Lt1との間に設けられる。図3の例では、スイッチSW1は、Pチャネル型MOSFETであり、スイッチSW2は、Nチャネル型MOSFETである。Pチャネル型MOSFETには、ドレインからソースに向かう方向を順方向とする寄生ダイオードが形成される。Nチャネル型MOSFETには、ソースからドレインに向かう方向を順方向とする寄生ダイオードが形成される。なお、スイッチSW1,SW2は、例えば、バイポーラトランジスタ、リレー等の他のスイッチング素子であってもよい。   The switch SW1 is provided between the first potential line W1 and the input side terminal Lt1 of the coil L1. The switch SW2 is provided between the second potential line W2 and the input side terminal Lt1 of the coil L1. In the example of FIG. 3, the switch SW1 is a P-channel type MOSFET, and the switch SW2 is an N-channel type MOSFET. A parasitic diode having a forward direction from the drain to the source is formed in the P-channel MOSFET. A parasitic diode having a forward direction from the source to the drain is formed in the N-channel MOSFET. Note that the switches SW1 and SW2 may be other switching elements such as bipolar transistors and relays, for example.

ダイオードD1は、第1電位線W1とコイルL1の入力側端子Lt1との間に逆方向に設けられる。逆方向とは、第1電位Vcc側から第2電位Vss側に向かって電流が流れている状態で、電位が高い側にカソードが接続され、電位が低い側にアノードが接続される方向である。すなわち、ダイオードD1は、第1電位VccとコイルL1の入力側端子Lt1との間に逆バイアスで接続される。   The diode D1 is provided in the reverse direction between the first potential line W1 and the input side terminal Lt1 of the coil L1. The reverse direction is a direction in which current flows from the first potential Vcc side toward the second potential Vss side, with the cathode connected to the higher potential side and the anode connected to the lower potential side. . That is, the diode D1 is connected with a reverse bias between the first potential Vcc and the input side terminal Lt1 of the coil L1.

ダイオードD2は、第2電位線W2とコイルL1の入力側端子Lt1との間に逆方向に設けられる。すなわち、ダイオードD2は、第2電位VssとコイルL1の入力側端子Lt1との間に逆バイアスで接続される。ダイオードD1のカソードは、第1電位線W1に接続されている。ダイオードD2のアノードは、第2電位線W2に接続されている。ダイオードD1及びダイオードD2は、例えば、ショットキーバリアダイオードであってもよい。   The diode D2 is provided in the reverse direction between the second potential line W2 and the input side terminal Lt1 of the coil L1. That is, the diode D2 is connected with a reverse bias between the second potential Vss and the input side terminal Lt1 of the coil L1. The cathode of the diode D1 is connected to the first potential line W1. The anode of the diode D2 is connected to the second potential line W2. The diode D1 and the diode D2 may be, for example, a Schottky barrier diode.

スイッチSW3及び抵抗R1の直列回路は、第1電位線W1とコイルL1の出力側端子Lt2との間に設けられる。スイッチSW4及び抵抗R2の直列回路は、第2電位線W2とコイルL1の出力側端子Lt2との間に設けられる。図1の例では、スイッチSW3は、Pチャネル型MOSFETであり、スイッチSW4は、Nチャネル型MOSFETである。   A series circuit of the switch SW3 and the resistor R1 is provided between the first potential line W1 and the output side terminal Lt2 of the coil L1. A series circuit of the switch SW4 and the resistor R2 is provided between the second potential line W2 and the output side terminal Lt2 of the coil L1. In the example of FIG. 1, the switch SW3 is a P-channel type MOSFET, and the switch SW4 is an N-channel type MOSFET.

ダイオードD3は、第1電位線W1とコイルL1の出力側端子Lt2との間に逆方向に設けられる。すなわち、ダイオードD3は、第1電位VccとコイルL1の出力側端子Lt2との間に逆バイアスで接続される。ダイオードD4は、第2電位線W2とコイルL1の出力側端子Lt2との間に逆方向に設けられる。すなわち、ダイオードD4は、第2電位VssとコイルL1の出力側端子Lt2との間に逆バイアスで接続される。ダイオードD3及びダイオードD4は、例えば、ショットキーバリアダイオードであってもよい。   The diode D3 is provided in the reverse direction between the first potential line W1 and the output side terminal Lt2 of the coil L1. That is, the diode D3 is connected with a reverse bias between the first potential Vcc and the output side terminal Lt2 of the coil L1. The diode D4 is provided in the reverse direction between the second potential line W2 and the output side terminal Lt2 of the coil L1. That is, the diode D4 is connected with the reverse bias between the second potential Vss and the output side terminal Lt2 of the coil L1. The diode D3 and the diode D4 may be, for example, a Schottky barrier diode.

駆動装置300は、コイルL1、4つのスイッチSW1〜SW4、及び4つのダイオードD1〜D4を含むブリッジ回路を有する。スイッチSW3及びダイオードD3は並列接続される。スイッチSW3がオン状態のとき、スイッチング素子Q11のゲート電位が第1電位Vccより高くなると、ダイオードD3を介してスイッチング素子Q11のゲートから電流が引き抜かれる。スイッチング素子Q11のゲート電位が第1電位Vccより低くなると、スイッチSW3を介してスイッチング素子Q11のゲートに電流が供給される。このように、スイッチSW3がオン状態のとき、スイッチング素子Q11のゲート電位は第1電位Vccにクランプされる。   The driving device 300 includes a bridge circuit including a coil L1, four switches SW1 to SW4, and four diodes D1 to D4. The switch SW3 and the diode D3 are connected in parallel. When the switch SW3 is in the ON state, when the gate potential of the switching element Q11 becomes higher than the first potential Vcc, current is drawn from the gate of the switching element Q11 through the diode D3. When the gate potential of the switching element Q11 becomes lower than the first potential Vcc, a current is supplied to the gate of the switching element Q11 via the switch SW3. Thus, when the switch SW3 is in the ON state, the gate potential of the switching element Q11 is clamped to the first potential Vcc.

スイッチSW4及びダイオードD4は並列接続される。スイッチSW4がオン状態のとき、スイッチング素子Q11のゲート電位が第2電位Vssより高くなると、スイッチSW4を介してスイッチング素子Q11のゲートから電流が引き抜かれる。スイッチング素子Q11のゲート電位が第2電位Vssより低くなると、ダイオードD4を介してスイッチング素子Q11のゲートに電流が供給される。このように、スイッチSW4がオン状態のとき、スイッチング素子Q11のゲート電位は第2電位Vssにクランプされる。   The switch SW4 and the diode D4 are connected in parallel. When the gate potential of the switching element Q11 becomes higher than the second potential Vss when the switch SW4 is in an on state, current is drawn from the gate of the switching element Q11 via the switch SW4. When the gate potential of the switching element Q11 becomes lower than the second potential Vss, a current is supplied to the gate of the switching element Q11 via the diode D4. Thus, when the switch SW4 is in the ON state, the gate potential of the switching element Q11 is clamped to the second potential Vss.

信号生成装置500は、スイッチSW1、スイッチSW2、スイッチSW3、及びスイッチSW4を制御する。具体的には、信号生成装置500は、各スイッチSW1〜SW4の制御端子(図1ではゲート)に第1〜第4出力パルス信号を入力して、各スイッチSW1〜SW4をターンオン及びターンオフする。これにより、ゲート−ソース間電圧Vgs11が上昇し、ゲート電流Ig11が発生してスイッチング素子Q11のゲートに供給される。   The signal generation device 500 controls the switch SW1, the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4. Specifically, the signal generation device 500 inputs the first to fourth output pulse signals to the control terminals (gates in FIG. 1) of the switches SW1 to SW4, and turns on and off the switches SW1 to SW4. As a result, the gate-source voltage Vgs11 rises, and a gate current Ig11 is generated and supplied to the gate of the switching element Q11.

スイッチング素子Q11をターンオンする際には、まず、信号生成装置500は、スイッチSW1をターンオンする。その結果、第1電位Vccを与える第1電位線W1から供給される電流により、スイッチング素子Q11のゲート(制御端子)とソース(基準端子)との間の容量Cissが充電され始め、コイルL1にエネルギーが蓄積される。その後、信号生成装置500は、スイッチSW1をターンオフする。すると、コイルL1、スイッチング素子Q11の容量Ciss及びダイオードD2により閉ループが形成される。そして、コイルL1に蓄積されたエネルギーによって、スイッチング素子Q11の容量Cissがさらに充電される。   When the switching element Q11 is turned on, first, the signal generating device 500 turns on the switch SW1. As a result, the capacitor Ciss between the gate (control terminal) and the source (reference terminal) of the switching element Q11 starts to be charged by the current supplied from the first potential line W1 that applies the first potential Vcc, and the coil L1 is charged. Energy is stored. Thereafter, the signal generation device 500 turns off the switch SW1. Then, a closed loop is formed by the coil L1, the capacitance Ciss of the switching element Q11, and the diode D2. And the capacity | capacitance Ciss of the switching element Q11 is further charged with the energy accumulate | stored in the coil L1.

一方、スイッチング素子Q11をターンオフする際には、信号生成装置500は、まず、スイッチSW2をターンオンする。その結果、スイッチング素子Q11の容量Cissが放電され始め、放電されたエネルギーがコイルL1に蓄積される。その後、信号生成装置500は、スイッチSW2をターンオフする。すると、コイルL1とスイッチング素子Q11の容量Cissに残っているエネルギーが、ダイオードD1を介して電源E1に回生される。   On the other hand, when turning off the switching element Q11, the signal generating device 500 first turns on the switch SW2. As a result, the capacitance Ciss of the switching element Q11 starts to be discharged, and the discharged energy is accumulated in the coil L1. Thereafter, the signal generation device 500 turns off the switch SW2. Then, the energy remaining in the coil C1 and the capacitance Ciss of the switching element Q11 is regenerated to the power source E1 via the diode D1.

図2に示されるような、スイッチング素子Q11,Q12を駆動する駆動装置300では、スイッチング素子Q11,Q12におけるスイッチング損失を低減することが望まれている。スイッチング素子Q11,Q12としては、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)又は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)等の電圧制御型のスイッチング素子が用いられる。   In the driving device 300 for driving the switching elements Q11 and Q12 as shown in FIG. 2, it is desired to reduce the switching loss in the switching elements Q11 and Q12. As the switching elements Q11 and Q12, for example, a voltage control type switching element such as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used.

スイッチング素子Q11,Q12は、制御端子と、第一導通端子と、第二導通端子とを備える。例えば、スイッチング素子Q11,Q12がMOSFETである場合、制御端子はゲートであり、第一導通端子及び第二導通端子の一方はソースであり、他方はドレインである。例えば、スイッチング素子Q11,Q12がIGBTである場合、制御端子はゲートであり、第一導通端子及び第二導通端子の一方はコレクタであり、他方はエミッタである。   Switching elements Q11 and Q12 include a control terminal, a first conduction terminal, and a second conduction terminal. For example, when the switching elements Q11 and Q12 are MOSFETs, the control terminal is a gate, one of the first conduction terminal and the second conduction terminal is a source, and the other is a drain. For example, when the switching elements Q11 and Q12 are IGBTs, the control terminal is a gate, one of the first conduction terminal and the second conduction terminal is a collector, and the other is an emitter.

また、第一導通端子及び第二導通端子の一方は、制御端子の電圧の基準となる基準端子となる。電圧制御型のスイッチング素子は、制御端子と基準端子との間に等価的に形成される容量を有する。   One of the first conduction terminal and the second conduction terminal serves as a reference terminal serving as a reference for the voltage of the control terminal. The voltage-controlled switching element has a capacitance formed equivalently between the control terminal and the reference terminal.

以下では、スイッチング素子Q11,Q12がMOSFETであり、制御端子はゲートであり、第一導通端子がソースであり、第二導通端子がドレインであり、ソースが基準端子であり、ゲートとソースとの間に容量Cissを有する例について説明する。但し、上述のように、スイッチング素子Q11,Q12としてIGBTを用いることもできる。   In the following description, the switching elements Q11 and Q12 are MOSFETs, the control terminal is a gate, the first conduction terminal is a source, the second conduction terminal is a drain, the source is a reference terminal, An example having a capacitor Ciss in between will be described. However, as described above, IGBTs can also be used as the switching elements Q11 and Q12.

次に、図3に示す駆動装置300が図2に示すDC−DCコンバータ400を制御する際の動作について説明する。   Next, the operation when the driving apparatus 300 shown in FIG. 3 controls the DC-DC converter 400 shown in FIG. 2 will be described.

図4は、スイッチング素子Q11をターンオンさせる際の駆動装置300のシミュレーション結果を概略的に示すタイミングチャートである。図4において、セクション(a)は、DC−DCコンバータ400のタイミングチャートであり、縦軸は電圧、電流、及び電力を示し、横軸は時間を示している。セクション(b)は、駆動装置300のタイミングチャートであり、縦軸は電圧及び電流を示し、横軸は時間を示している。なお、図4では、充電時間TAは65nsに設定されている。   FIG. 4 is a timing chart schematically showing a simulation result of the driving device 300 when the switching element Q11 is turned on. In FIG. 4, section (a) is a timing chart of the DC-DC converter 400, where the vertical axis indicates voltage, current, and power, and the horizontal axis indicates time. Section (b) is a timing chart of the driving apparatus 300, where the vertical axis indicates voltage and current, and the horizontal axis indicates time. In FIG. 4, the charging time TA is set to 65 ns.

時刻tm1から時刻tm2までの充電時間TAにおいて、スイッチSW1がオンされている。これにより、第1電位線W1からスイッチング素子Q11のゲートにゲート電流Ig11が供給され、スイッチング素子Q11のゲート−ソース間の電圧Vgs11が徐々に増大し、容量Cissが充電される。また、これにより、スイッチング素子Q11のドレイン−ソース間の電流Ids11が上昇し始め、且つ、スイッチング素子Q11のドレイン−ソース間の電圧Vds11が低下し始める。   During a charging time TA from time tm1 to time tm2, the switch SW1 is turned on. As a result, the gate current Ig11 is supplied from the first potential line W1 to the gate of the switching element Q11, the gate-source voltage Vgs11 of the switching element Q11 gradually increases, and the capacitor Ciss is charged. As a result, the drain-source current Ids11 of the switching element Q11 begins to increase, and the drain-source voltage Vds11 of the switching element Q11 begins to decrease.

時刻tm3では、電圧Vgs11が閾値を超えている。これにより、スイッチング素子Q12のドレイン−ソース間の電圧Vds12(図2)が上昇し始める。   At time tm3, the voltage Vgs11 exceeds the threshold value. Thereby, the drain-source voltage Vds12 (FIG. 2) of the switching element Q12 starts to rise.

時刻tm4では、電圧Vds11は完全に立ち下がり、電圧Vds12は完全に立ち上がり、電流Ids11は完全に立ち上がっている。   At time tm4, the voltage Vds11 completely falls, the voltage Vds12 completely rises, and the current Ids11 completely rises.

時刻tm4以降の電圧Vds12の波形は本来的には平坦に推移するべきであるが、セクション(a)に示すように、電圧Vdsの波形にはうねりが発生している。この波形のうねりがリンギングであり、その大きさを示すリンギング電圧Vds(H).maxは、電圧Vds12のピーク値で規定される。   The waveform of the voltage Vds12 after the time tm4 should be essentially flat, but as shown in the section (a), the waveform of the voltage Vds has a wave. The undulation of this waveform is ringing, and the ringing voltage Vds (H). max is defined by the peak value of the voltage Vds12.

Eon11は、スイッチング素子Q11のスイッチング損失を示し、時刻tm3の少し手前で上昇し始め、時刻tm3でピークに到達し、時刻tm4には立ち下がっている。   Eon11 indicates a switching loss of the switching element Q11, starts to increase slightly before time tm3, reaches a peak at time tm3, and falls at time tm4.

時刻tm5では、スイッチSW3がターンオンされている。これにより、スイッチング素子Q11の電圧Vgsが第1電位Vccでクランプされる。   At time tm5, the switch SW3 is turned on. As a result, the voltage Vgs of the switching element Q11 is clamped at the first potential Vcc.

図5は、図4よりも充電時間TAを長く設定した場合において、スイッチング素子Q11をターンオンさせる際の駆動装置300のシミュレーション結果を概略的に示すタイミングチャートである。図5のセクション(a)は、DC−DCコンバータ400のタイミングチャートであり、縦軸は電圧、電流、及び電力を示し、横軸は時間を示している。セクション(b)は、駆動装置300のタイミングチャートであり、縦軸は電圧及び電流を示し、横軸は時間を示している。なお、図4では、充電時間TAは80nsに設定されている。   FIG. 5 is a timing chart schematically showing a simulation result of the driving device 300 when turning on the switching element Q11 when the charging time TA is set longer than that in FIG. The section (a) of FIG. 5 is a timing chart of the DC-DC converter 400, where the vertical axis indicates voltage, current, and power, and the horizontal axis indicates time. Section (b) is a timing chart of the driving apparatus 300, where the vertical axis indicates voltage and current, and the horizontal axis indicates time. In FIG. 4, the charging time TA is set to 80 ns.

図5のタイミングチャートにおける制御の概要は図4と同じあるが、図5では、充電時間TAが図4よりも長く設定されており、SW速度が速くなっている。そのため、図5では、スイッチング損失Eon11の波形の幅が狭くなっており、スイッチング損失Eon11が減少している。また、図5では、SW速度の増大に伴い、図4に比べて、リンギング電圧Vds(H).maxが若干高くなっている。また、図5では、SW速度の増大に伴い、図4に比べて、電圧Vds12,Vds11のの電圧変化率が高くなっている。   The outline of the control in the timing chart of FIG. 5 is the same as FIG. 4, but in FIG. 5, the charging time TA is set longer than that in FIG. 4, and the SW speed is high. Therefore, in FIG. 5, the width of the waveform of the switching loss Eon11 is narrowed, and the switching loss Eon11 is reduced. In FIG. 5, the ringing voltage Vds (H). max is slightly higher. Further, in FIG. 5, with the increase in SW speed, the voltage change rates of the voltages Vds12 and Vds11 are higher than in FIG.

図2に参照を戻し、DC−DCコンバータ400とインバータ30との負側の接続ラインW11及び正側の接続ラインW12には、それぞれ、寄生インダクタンスLp1,Lp2が発生する。また、スイッチング素子Q11,Q12のドレイン−ソース間には、それぞれ、寄生キャパシタンスCp1,Cp2が発生する。   Returning to FIG. 2, parasitic inductances Lp1 and Lp2 are generated in the negative connection line W11 and the positive connection line W12 between the DC-DC converter 400 and the inverter 30, respectively. Further, parasitic capacitances Cp1 and Cp2 are generated between the drain and source of the switching elements Q11 and Q12, respectively.

スイッチング素子Q11,Q12のSW速度を高め、スイッチング素子Q11,Q12のドレイン−ソース間の電圧の応答速度を高くすれば、スイッチング損失を低減させることができる。   If the SW speed of the switching elements Q11 and Q12 is increased and the response speed of the voltage between the drain and source of the switching elements Q11 and Q12 is increased, the switching loss can be reduced.

しかしながら、スイッチング素子Q11,Q12のSW速度を速くすると、以下のような問題が生じる。例えば、スイッチング素子Q11をターンオンさせる場合を考える。この場合には、スイッチング素子Q11がオンで、スイッチング素子Q12がオフになっている。したがって、スイッチング素子Q11、寄生インダクタンスLp1、インバータ30、寄生インダクタンスLp2、寄生キャパシタンスCp2の共振ループが形成される。   However, when the SW speed of the switching elements Q11 and Q12 is increased, the following problem occurs. For example, consider the case where the switching element Q11 is turned on. In this case, the switching element Q11 is on and the switching element Q12 is off. Therefore, a resonance loop of the switching element Q11, the parasitic inductance Lp1, the inverter 30, the parasitic inductance Lp2, and the parasitic capacitance Cp2 is formed.

これにより、オフになっているスイッチング素子Q12の寄生キャパシタンスCp2の両端にリンギング電圧Vds(H).max(Vds12のピーク電圧)が発生する。リンギング電圧Vds(H).maxが大きくなると、スイッチング素子Q11,Q12の耐圧を増大させる必要が生じ、スイッチング素子Q11,Q12の大型化及びコスト上昇を招く。   As a result, the ringing voltage Vds (H) .H is applied across the parasitic capacitance Cp2 of the switching element Q12 that is turned off. max (the peak voltage of Vds12) is generated. Ringing voltage Vds (H). When max is increased, it is necessary to increase the breakdown voltage of the switching elements Q11 and Q12, leading to an increase in size and cost of the switching elements Q11 and Q12.

また、本開示はアイソレータISを備えているため、スイッチング素子Q11,Q12のドレイン−ソース間の電圧変化率は、アイソレータISの同相除去電圧が規定する電圧変化率以下にする必要がある。   In addition, since the present disclosure includes the isolator IS, the voltage change rate between the drain and the source of the switching elements Q11 and Q12 needs to be equal to or less than the voltage change rate specified by the common mode rejection voltage of the isolator IS.

したがって、リンギング電圧を所定値以下にするという条件、ドレイン−ソース間の電圧変化率をアイソレータISの同相除去電圧が規定する電圧変化率以下にするという条件及びスイッチング損失を所定損失以下にするという条件を全て満足するSW速度のうち、最速のSW速度を設定することでスイッチング損失を最適化できる。   Therefore, a condition that the ringing voltage is set to a predetermined value or less, a condition that the voltage change rate between the drain and the source is set to a voltage change rate that is defined by the common mode rejection voltage of the isolator IS, and a condition that the switching loss is set to a predetermined loss or less. The switching loss can be optimized by setting the fastest SW speed among the SW speeds satisfying all of the above.

しかしながら、リンギング電圧、ドレイン−ソース間の電圧変化率、及びスイッチング損失は、スイッチング素子Q11,Q12に入出力される電流及び電圧等の負荷状態によって変化する。   However, the ringing voltage, the drain-source voltage change rate, and the switching loss vary depending on load conditions such as current and voltage input to and output from the switching elements Q11 and Q12.

そこで、本開示では、リンギング電圧の条件、電圧変化率の条件、及びスイッチング損失の条件を満足する負荷状態に応じたSW速度のうち、最速のSW速度を予め求めておき、設定テーブル(図略)に記憶させておく。そして、本開示では、負荷状態をモニタし、モニタした負荷状態に対応するSW速度を設定テーブルから読み出して、1パルス毎にSW速度を変更する制御を行う。   Therefore, in the present disclosure, the fastest SW speed among SW speeds corresponding to a load state that satisfies the ringing voltage condition, the voltage change rate condition, and the switching loss condition is obtained in advance, and a setting table (not shown) is obtained. ). In the present disclosure, the load state is monitored, the SW speed corresponding to the monitored load state is read from the setting table, and the SW speed is changed for each pulse.

ここで、SW速度は充電時間TAが増大するにつれて増大するため、SW速度としては充電時間TAが採用できる。また、負荷状態としては、DC−DCコンバータ400への入力電流Iin、DC−DCコンバータ400からの出力電流Iout、或いは、DC−DCコンバータ400からの出力電圧Voutが採用できる。入力電流IinはリアクトルL11と直列に電流センサを接続することでモニタできる。また、出力電流Ioutは、接続ラインW12に電流センサを設けることでモニタできる。出力電圧Voutは、平滑コンデンサC12と並列に電圧センサを設けることでモニタできる。   Here, since the SW speed increases as the charging time TA increases, the charging time TA can be adopted as the SW speed. As the load state, an input current Iin to the DC-DC converter 400, an output current Iout from the DC-DC converter 400, or an output voltage Vout from the DC-DC converter 400 can be adopted. The input current Iin can be monitored by connecting a current sensor in series with the reactor L11. Further, the output current Iout can be monitored by providing a current sensor in the connection line W12. The output voltage Vout can be monitored by providing a voltage sensor in parallel with the smoothing capacitor C12.

例えば、負荷状態として、入力電流Iinを採用した場合、設定テーブルには、複数の入力電流Iinと、各入力電流Iinにおいて、リンギング電圧の条件、電圧変化率の条件、及びスイッチング損失の条件を全て満足するSW速度のうち、最速のSW速度を実現する充電時間TAとが対応付けて格納される。なお、設定テーブルは、図1に示す入力パルス生成部200に記憶されており、負荷状態に応じてSW速度を変更する制御は、入力パルス生成部200で行われる。   For example, when the input current Iin is adopted as the load state, the setting table includes all of the input current Iin and the ringing voltage condition, voltage change rate condition, and switching loss condition for each input current Iin. Among the satisfied SW speeds, the charging time TA for realizing the fastest SW speed is stored in association with each other. The setting table is stored in the input pulse generation unit 200 shown in FIG. 1, and control for changing the SW speed according to the load state is performed by the input pulse generation unit 200.

図1に参照を戻し、本開示ではアイソレータISが設けられているため、第1、第2入力パルス信号はアイソレータISが規定する最小パルス幅以上のパルス幅にしなければならない。   Returning to FIG. 1, since an isolator IS is provided in the present disclosure, the first and second input pulse signals must have a pulse width greater than or equal to the minimum pulse width defined by the isolator IS.

したがって、スイッチSW1〜SW4に印加する出力パルス信号のパルス幅をアイソレータISが規定する最小パルス幅以下にすることはできない。そのため、上述のように、負荷状態に応じて充電時間TAを変動させる制御を採用した場合、充電時間TAをアイソレータISが規定する最小パルス幅以下にすることができなくなってしまう。これでは、充電時間TAの調整の自由度が低下し、負荷状態に応じて最適な充電時間TAを設定できなくなる虞がある。   Therefore, the pulse width of the output pulse signal applied to the switches SW1 to SW4 cannot be less than the minimum pulse width defined by the isolator IS. Therefore, as described above, when the control for changing the charging time TA according to the load state is adopted, the charging time TA cannot be made equal to or less than the minimum pulse width defined by the isolator IS. In this case, the degree of freedom in adjusting the charging time TA is lowered, and there is a possibility that the optimum charging time TA cannot be set according to the load state.

そこで、本開示の駆動システム100では、出力パルス信号のパルス幅をアイソレータISが規定する最小パルス幅以下にするために、信号生成装置500が設けられている。   Therefore, in the drive system 100 of the present disclosure, the signal generation device 500 is provided in order to make the pulse width of the output pulse signal equal to or less than the minimum pulse width defined by the isolator IS.

(信号生成装置500の構成)
以下、信号生成装置500の詳細について説明する。図6は、信号生成装置500の構成例を示す図である。
(Configuration of signal generation device 500)
Details of the signal generation device 500 will be described below. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the signal generation device 500.

また、図6では、図2に示すスイッチング素子Q11に対応する駆動装置300の信号生成装置500が示されている。したがって、図6の信号生成装置500は、図3に示す駆動装置300のスイッチSW1〜SW4をオンオフ制御するための第1〜第4出力パルス信号を生成する。   FIG. 6 shows a signal generation device 500 of the drive device 300 corresponding to the switching element Q11 shown in FIG. 6 generates first to fourth output pulse signals for on / off control of the switches SW1 to SW4 of the driving device 300 shown in FIG.

以下の説明では、第1入力パルス信号を入力パルス信号INA、第2入力パルス信号を入力パルス信号INBとして説明する。また、スイッチSW1に出力される第1出力パルス信号を出力パルス信号SH、スイッチSW3に出力される第3出力パルス信号を出力パルス信号MH、スイッチSW2に出力される第2出力パルス信号を出力パルス信号SL、及びスイッチSW4に出力される第4出力パルス信号を出力パルス信号MLとして説明する。   In the following description, the first input pulse signal is described as the input pulse signal INA, and the second input pulse signal is described as the input pulse signal INB. The first output pulse signal output to the switch SW1 is output pulse signal SH, the third output pulse signal output to the switch SW3 is output pulse signal MH, and the second output pulse signal output to the switch SW2 is output pulse. The signal SL and the fourth output pulse signal output to the switch SW4 will be described as the output pulse signal ML.

信号生成装置500は、入力パルス信号INA,INBが入力されるアイソレータIS1,IS2と、出力パルス生成部510とを備える。   The signal generation device 500 includes isolators IS1 and IS2 to which input pulse signals INA and INB are input, and an output pulse generation unit 510.

出力パルス生成部510は、アイソレータIS1,IS2から出力された入力パルス信号INA,INBのうち、一方の入力パルス信号のレベルと他方の入力パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりタイミングとの組み合わせから8つのタイミングを検知する。そして、出力パルス生成部510は、検知した8つのタイミングの中から、2つずつタイミングを選択して、出力パルス信号SH,MH,SL,MLのトグルタイミングに割り当て、出力パルス信号SH,MH,SL,MLを生成する。   The output pulse generator 510 has eight timings based on the combination of the level of one input pulse signal and the rising and falling timings of the other input pulse signal among the input pulse signals INA and INB output from the isolators IS1 and IS2. Is detected. Then, the output pulse generator 510 selects two timings from the detected eight timings and assigns them to the toggle timings of the output pulse signals SH, MH, SL, ML, and outputs the output pulse signals SH, MH, SL and ML are generated.

出力パルス生成部510は、入力パルス信号INA,INBに対応する2個の微分器(DIV)521,522と、微分器521の出力側に設けられた論理回路530と、論理回路530の出力側に設けられ、出力パルス信号SH,MH,SL,MLに対応する4つのフリップフロップ541,542,543,544と、発振器550とを備える。以下、アイソレータIS1,IS2を区別しない場合は、アイソレータISと表し、微分器521,522を区別しない場合は微分器520と表し、フリップフロップ541〜544を区別しない場合は、フリップフロップ540と表す。   The output pulse generator 510 includes two differentiators (DIVs) 521 and 522 corresponding to the input pulse signals INA and INB, a logic circuit 530 provided on the output side of the differentiator 521, and an output side of the logic circuit 530. And four flip-flops 541, 542, 543, and 544 corresponding to the output pulse signals SH, MH, SL, and ML, and an oscillator 550. Hereinafter, when the isolators IS1 and IS2 are not distinguished from each other, the isolators IS are represented as isolators IS. When the differentiators 521 and 522 are not distinguished from each other, the differentiators 520 are represented.

アイソレータISは、例えば、フォトカプラで構成され、入力パルス生成部200と駆動装置300及びDC−DCコンバータ400とを電気的に絶縁させ、且つ、入力パルス信号INA,INBの信号成分のみを取り出す。これにより、入力パルス信号INA,INBの電圧レベルがDC−DCコンバータの電圧レベルに合わせられる。   The isolator IS is composed of, for example, a photocoupler, electrically isolates the input pulse generation unit 200 from the driving device 300 and the DC-DC converter 400, and extracts only the signal components of the input pulse signals INA and INB. Thereby, the voltage levels of the input pulse signals INA and INB are adjusted to the voltage level of the DC-DC converter.

アイソレータIS1は、入力パルス信号INAを微分器521に出力し、且つ、論理回路530に出力する。アイソレータIS2は、入力パルス信号INBを微分器522に出力し、且つ、論理回路530に出力する。   The isolator IS1 outputs the input pulse signal INA to the differentiator 521 and also outputs it to the logic circuit 530. The isolator IS2 outputs the input pulse signal INB to the differentiator 522 and outputs it to the logic circuit 530.

微分器521,522は、入力パルス信号INA,INBの立ち上がり又は立ち下がりタイミングを示すエッジを検知する。   Differentiators 521 and 522 detect edges indicating the rising or falling timing of the input pulse signals INA and INB.

具体的には、微分器521は、入力パルス信号INAの立ち上がりを示すエッジを検知し、エッジパルス(以下、「PED_A」と記述する。)を論理回路530に出力し、且つ、入力パルス信号INAの立ち下がりを示すエッジを検知し、エッジパルス(以下、「NED_A」と記述する。)を論理回路530に出力する。微分器522も微分器521と同様、入力パルス信号INBの立ち上がりを示すエッジパルス(以下、「PED_B」と記述する。)及び入力パルス信号INBの立ち下がりを示すエッジパルス(以下、「NED_B」と記述する。)を論理回路530に出力する。   Specifically, the differentiator 521 detects an edge indicating the rising edge of the input pulse signal INA, outputs an edge pulse (hereinafter referred to as “PED_A”) to the logic circuit 530, and the input pulse signal INA. , And an edge pulse (hereinafter referred to as “NED_A”) is output to the logic circuit 530. Similarly to the differentiator 521, the differentiator 522 also has an edge pulse indicating the rising edge of the input pulse signal INB (hereinafter referred to as “PED_B”) and an edge pulse indicating the falling edge of the input pulse signal INB (hereinafter referred to as “NED_B”). Output to the logic circuit 530.

論理回路530は、入力パルス信号INA,INBのうち一方の入力パルス信号のレベルと他方の入力パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりタイミングとに基づいて、出力パルス信号SH〜MLのトグルタイミングを示すトグルパルスを生成し、フリップフロップ540に出力する。   The logic circuit 530 generates a toggle pulse indicating the toggle timing of the output pulse signals SH to ML based on the level of one input pulse signal of the input pulse signals INA and INB and the rising and falling timings of the other input pulse signal. Generated and output to the flip-flop 540.

ここで、フリップフロップ541のJ,K端子に入力されるトグルパルスをSH_J,SH_Kと表し、フリップフロップ542のJ,K端子に入力されるトグルパルスをMH_J,MH_Kと表し、フリップフロップ543のJ,K端子に入力されるトグルパルスをSL_J,SL_Kと表し、フリップフロップ544のJ,K端子に入力されるトグルパルスをML_J,ML_Kと表す。   Here, toggle pulses input to the J and K terminals of the flip-flop 541 are represented as SH_J and SH_K, toggle pulses input to the J and K terminals of the flip-flop 542 are represented as MH_J and MH_K, and J and K of the flip-flop 543 are represented. Toggle pulses input to the terminals are denoted as SL_J and SL_K, and toggle pulses input to the J and K terminals of the flip-flop 544 are denoted as ML_J and ML_K.

論理回路530は、出力パルス信号SHを立ち上げる場合、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをH,Lにし、出力パルス信号SHを立ち下げる場合、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをL,Hにする。   The logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to H and L when the output pulse signal SH is raised, and sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to L and H when the output pulse signal SH is lowered.

また、論理回路530は、出力パルス信号MHを立ち上げる場合、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをH,Lにし、出力パルス信号MHを立ち下げる場合、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをL,Hにする。   The logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to H and L when the output pulse signal MH is raised, and sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to L and H when the output pulse signal MH is lowered.

また、論理回路530は、出力パルス信号SLを立ち上げる場合、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをH,Lにし、出力パルス信号SLを立ち下げる場合、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをL,Hにする。   The logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to H and L when the output pulse signal SL is raised, and sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to L and H when the output pulse signal SL is lowered.

また、論理回路530は、出力パルス信号MLを立ち上げる場合、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをH,Lにし、出力パルス信号MLを立ち下げる場合、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをL,Hにする。   The logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to H and L when the output pulse signal ML is raised, and sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to L and H when the output pulse signal ML is lowered.

フリップフロップ541,542,543,544は、出力パルス信号SH,MH,SL,MLを出力する。   The flip-flops 541, 542, 543, and 544 output output pulse signals SH, MH, SL, and ML.

ここで、フリップフロップ540は、J,K端子のレベルがH,Lの場合においてクロックCLKが立ち下げられると、出力パルス信号を立ち上げ、J,K端子のレベルがL,Hの場合においてクロックCLKが立ち下げられると、出力パルス信号を立ち下げる。なお、フリップフロップ540はクロックCLKの立ち下がりではなく立ち上がりに同期して、出力パルス信号の立ち上げ及び立ち下げを行ってもよい。   Here, the flip-flop 540 raises the output pulse signal when the clock CLK falls when the levels of the J and K terminals are H and L, and the clock when the level of the J and K terminals is L and H. When CLK falls, the output pulse signal falls. Note that the flip-flop 540 may raise and lower the output pulse signal in synchronization with the rise of the clock CLK instead of the fall.

発振器550は、フリップフロップ540に対してクロックCLKを出力する。ここで、クロックCLKの周期は、PED_A〜PED_Bのパルス幅よりも大幅に小さいものとする。   The oscillator 550 outputs a clock CLK to the flip-flop 540. Here, it is assumed that the cycle of the clock CLK is significantly smaller than the pulse width of PED_A to PED_B.

図7は、出力パルス生成部510の処理を示すタイミングチャートである。図7において、セクション(a)は、入力パルス信号INA,INBの波形を示し、セクション(b)はPED_A〜NED_Bの波形を示し、セクション(c)は論理回路530が出力する出力パルス信号SHのトグルタイミングを定めるトグルパルスSH_J,SH_Kを示し、セクション(d)は出力パルス信号SHの波形を示す。   FIG. 7 is a timing chart showing processing of the output pulse generator 510. In FIG. 7, section (a) shows the waveforms of input pulse signals INA and INB, section (b) shows the waveforms of PED_A to NED_B, and section (c) shows the output pulse signal SH output from logic circuit 530. Toggle pulses SH_J and SH_K for determining the toggle timing are shown, and section (d) shows the waveform of the output pulse signal SH.

図7に示すいずれの波形も、ハイレベル(以下、「H」と記述する。)及びローレベル(以下、「L」と記述する。)の2つのレベルで変動する。   Each waveform shown in FIG. 7 fluctuates at two levels: a high level (hereinafter described as “H”) and a low level (hereinafter described as “L”).

以下、PED_A〜NED_Bが生成されるとは、PED_A〜NED_BのレベルがHにされることを意味する。また、トグルパルスSH_J,SH_Kが生成されるとは、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルがHにされることを意味する。   Hereinafter, the generation of PED_A to NED_B means that the levels of PED_A to NED_B are set to H. The generation of the toggle pulses SH_J and SH_K means that the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K are set to H.

セクション(a)を参照して、入力パルス信号INAはパルスPS1,PS2が繰り返される周期信号であり、入力パルス信号INBはパルスPS3,PS4が繰り返される周期信号である。この例では、パルスPS3の立ち上がりタイミング(時刻t1)は、パルスPS1の立ち上がりタイミング(時刻t2)よりも速く、パルスPS3の立ち下がりタイミングは(時刻t3)、パルスPS1の立ち下がりタイミング(時刻t4)よりも速く設定されている。また、この例では、パルスPS2の立ち上がりタイミング(時刻t5)は、パルスPS4の立ち上がりタイミング(時刻t6)よりも速く、パルスPS2の立ち下がりタイミングは(時刻t7)、パルスPS4の立ち下がりタイミング(時刻t8)よりも速く設定されている。また、この例では、パルスPS1〜PS4のパルス幅は同じ値に設定されている。   Referring to section (a), input pulse signal INA is a periodic signal in which pulses PS1 and PS2 are repeated, and input pulse signal INB is a periodic signal in which pulses PS3 and PS4 are repeated. In this example, the rise timing (time t1) of the pulse PS3 is earlier than the rise timing (time t2) of the pulse PS1, the fall timing of the pulse PS3 (time t3), and the fall timing of the pulse PS1 (time t4). Is set faster than. In this example, the rising timing (time t5) of the pulse PS2 is earlier than the rising timing (time t6) of the pulse PS4, the falling timing of the pulse PS2 (time t7), and the falling timing (time of the pulse PS4) It is set faster than t8). In this example, the pulse widths of the pulses PS1 to PS4 are set to the same value.

セクション(b)を参照し、時刻t1では、微分器522は、入力パルス信号INBの立ち上がりを検知し、PED_Bを論理回路530に出力する。   Referring to section (b), at time t1, differentiator 522 detects the rising edge of input pulse signal INB and outputs PED_B to logic circuit 530.

時刻t2では、微分器521は、入力パルス信号INAの立ち上がりを検知し、PED_Aを論理回路530に出力する。   At time t2, the differentiator 521 detects the rising edge of the input pulse signal INA and outputs PED_A to the logic circuit 530.

時刻t3では、微分器522は、入力パルス信号INBの立ち下がりを検知し、NED_Bを論理回路530に出力する。   At time t3, the differentiator 522 detects the falling edge of the input pulse signal INB and outputs NED_B to the logic circuit 530.

時刻t4では、微分器521は、入力パルス信号INAの立ち下がりを検知し、NED_Aを論理回路530に出力する。   At time t4, the differentiator 521 detects the falling edge of the input pulse signal INA and outputs NED_A to the logic circuit 530.

以後、時刻t5〜t8に示すように、入力パルス信号INA,INBの立ち上がりに応じてPED_A,PED_Bが論理回路530に出力され、入力パルス信号INA,INBの立ち下がりに応じてNED_A,NED_Bが論理回路530に出力される。   Thereafter, as shown at times t5 to t8, PED_A and PED_B are output to the logic circuit 530 in response to rising of the input pulse signals INA and INB, and NED_A and NED_B are in logic in response to the falling of the input pulse signals INA and INB. It is output to the circuit 530.

セクション(c)を参照して、時刻t2では、論理回路530は、PED_A=H、INB=Hであり、両信号の論理積がHなので、トグルパルスSH_JのレベルをHにし、フリップフロップ541のJ端子に入力する。このとき、NED_B=Lなので、フリップフロップ541のK端子にはレベルがLのトグルパルスSH_Kが入力されている。この状態で、発振器550からのクロックCLKが立ち下げられると、フリップフロップ541は、J端子のレベルがH、K端子のレベルがLなので、出力パルス信号SHを立ち上げる。   Referring to section (c), at time t2, logic circuit 530 sets PED_A = H, INB = H, and the logical product of both signals to H, so that the level of toggle pulse SH_J is set to H, and J of flip-flop 541 Input to the terminal. At this time, since NED_B = L, the toggle pulse SH_K having the level L is input to the K terminal of the flip-flop 541. In this state, when the clock CLK from the oscillator 550 falls, the flip-flop 541 raises the output pulse signal SH because the level of the J terminal is H and the level of the K terminal is L.

時刻t3では、論理回路530は、NED_B=H、INA=Hであり、両信号の論理積がHなので、トグルパルスSH_KのレベルをHにし、フリップフロップ541のK端子に入力する。このとき、PED_A=Lなので、フリップフロップ541のJ端子にはレベルがLのトグルパルスSH_Jが入力されている。この状態で、発振器550からクロックCLKが立ち下げられると、フリップフロップ541は、J端子のレベルがL、K端子のレベルがHなので、出力パルス信号SHを立ち下げる。   At time t3, the logic circuit 530 sets NED_B = H, INA = H, and the logical product of both signals to H, so that the level of the toggle pulse SH_K is set to H and input to the K terminal of the flip-flop 541. At this time, since PED_A = L, the toggle pulse SH_J having the level L is input to the J terminal of the flip-flop 541. When the clock CLK is lowered from the oscillator 550 in this state, the flip-flop 541 causes the output pulse signal SH to fall because the level of the J terminal is L and the level of the K terminal is H.

これにより、時刻t2で立ち上がり、時刻t3で立ち下がるパルス幅を持つ出力パルス信号SHが生成される(セクション(d))。   As a result, an output pulse signal SH having a pulse width that rises at time t2 and falls at time t3 is generated (section (d)).

ここで、出力パルス信号SHは、入力パルス信号INAが立ち上がるタイミング(時刻t2)で立ち上がり、入力パルス信号INBが立ち下がるタイミング(時刻t3)で立ち下がっている。そのため、出力パルス信号SHのパルス幅SH_Wは、INA,INBのパルス幅INA_W,INB_Wよりも短くできる。これにより、アイソレータISが規定する最小パルス幅以下のパルス幅を持つ出力パルス信号SHを生成できる。   Here, the output pulse signal SH rises at the timing when the input pulse signal INA rises (time t2), and falls at the timing when the input pulse signal INB falls (time t3). Therefore, the pulse width SH_W of the output pulse signal SH can be made shorter than the pulse widths INA_W and INB_W of INA and INB. Thereby, an output pulse signal SH having a pulse width equal to or smaller than the minimum pulse width defined by the isolator IS can be generated.

このように、本開示では、入力パルス信号INA,INBの位相がずれているため、入力パルス信号INA,INBの立ち上がり又は立ち下がりタイミングは4通りになる。また、入力パルス信号INA,INBはH,Lの2つのレベルを持つ。よって、一方の入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミング(4通り)に対して、他方の入力パルス信号のレベル(2通り)を組み合わせることで、4×2=8通りのトグルタイミングを検知できる。   As described above, in the present disclosure, the input pulse signals INA and INB are out of phase, and therefore the input pulse signals INA and INB have four rising or falling timings. The input pulse signals INA and INB have two levels of H and L. Therefore, 4 × 2 = 8 kinds of toggle timings can be detected by combining the rising or falling timing (4 kinds) of one input pulse signal with the level (2 kinds) of the other input pulse signal.

そして、8通りのトグルタイミングのうち、任意の2つのトグルタイミングを組み合わせることで、最大、8×7=56通りの出力パルス信号を生成できる。   A maximum of 8 × 7 = 56 output pulse signals can be generated by combining any two of the eight toggle timings.

そこで、本開示では、56通りの出力パルス信号のうち所望する4つの出力パルス信号を予め選んでおく。そして、一方の入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングと、他方の入力パルス信号のレベルとから予め選んでおいた4つの出力パルス信号が得られるようなロジックを予め組んでおき、論理回路530に実装させる。これにより、所望のパルス幅を持つ出力パルス信号が得られる。   Therefore, in the present disclosure, desired four output pulse signals are selected in advance from 56 output pulse signals. Then, a logic that can obtain four output pulse signals selected in advance from the rising or falling timing of one input pulse signal and the level of the other input pulse signal is assembled in advance in the logic circuit 530. Let it be implemented. Thereby, an output pulse signal having a desired pulse width is obtained.

また、本開示は、クロックCLKの立ち下がりタイミングで、出力パルス信号のレベルが反転されている。そのため、例えば、図7のセクション(a)において、入力パルス信号INAの立ち上がりタイミングと入力パルス信号INBの立ち下がりタイミングとのずれを、クロックCLKの周期と同等に設定し、且つ、クロックCLKのデューティー比を50%とすれば、出力パルス信号の最小パルス幅をクロックCLKの周期と同等までに設定できる。よって、本開示は、特許文献1に比べて出力パルス信号の最小パルス幅を大幅に短くできる。   In the present disclosure, the level of the output pulse signal is inverted at the falling timing of the clock CLK. Therefore, for example, in the section (a) of FIG. 7, the difference between the rising timing of the input pulse signal INA and the falling timing of the input pulse signal INB is set to be equal to the cycle of the clock CLK, and the duty of the clock CLK is set. If the ratio is 50%, the minimum pulse width of the output pulse signal can be set to be equal to the cycle of the clock CLK. Therefore, the present disclosure can significantly reduce the minimum pulse width of the output pulse signal as compared with Patent Document 1.

更に、本開示は、一方の入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングと他方の入力パルス信号のレベルとの組み合わせで出力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングが決定されている。そのため、一方の入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングで、複数の出力パルス信号が立ち上がる又は立ち下がる事態を防止できる。   Furthermore, in the present disclosure, the rising or falling timing of the output pulse signal is determined by a combination of the rising or falling timing of one input pulse signal and the level of the other input pulse signal. For this reason, it is possible to prevent a plurality of output pulse signals from rising or falling at the rising or falling timing of one input pulse signal.

(充電方式)
次に、出力パルス生成部510が出力パルス信号SH〜MLを生成する処理の具体例について説明する。図8は、駆動装置300が充電方式でスイッチング素子Q11を制御する態様を採用した場合において、出力パルス生成部510が入力パルス信号INA,INBから出力パルス信号SH〜MLを生成する処理を示すタイミングチャートである。充電方式は、充電時間TAを調整してSW速度を調整する方式である。
(Charging method)
Next, a specific example of processing in which the output pulse generation unit 510 generates the output pulse signals SH to ML will be described. FIG. 8 shows timing when the output pulse generator 510 generates the output pulse signals SH to ML from the input pulse signals INA and INB when the driving device 300 adopts a mode in which the switching device Q11 is controlled by the charging method. It is a chart. The charging method is a method of adjusting the SW speed by adjusting the charging time TA.

図8の例では、入力パルス信号INAはパルスPS81,PS82が繰り返される周期信号であり、入力パルス信号INBはパルスPS83,PS84が繰り返される周期信号である。この例では、パルスPS83の立ち上がりタイミング(時刻t1)は、パルスPS81の立ち上がりタイミング(時刻t2)よりも速く、パルスPS83の立ち下がりタイミング(時刻t3)は、パルスPS81の立ち下がりタイミング(時刻t4)よりも速く設定されている。また、この例では、パルスPS82の立ち上がりタイミング(時刻t5)は、パルスPS84の立ち上がりタイミング(時刻t6)よりも速く、パルスPS82の立ち下がりタイミング(時刻t7)は、パルスPS84の立ち下がりタイミング(時刻t8)よりも速く設定されている。   In the example of FIG. 8, the input pulse signal INA is a periodic signal in which pulses PS81 and PS82 are repeated, and the input pulse signal INB is a periodic signal in which pulses PS83 and PS84 are repeated. In this example, the rising timing (time t1) of the pulse PS83 is earlier than the rising timing (time t2) of the pulse PS81, and the falling timing (time t3) of the pulse PS83 is the falling timing (time t4) of the pulse PS81. Is set faster than. Further, in this example, the rising timing (time t5) of the pulse PS82 is earlier than the rising timing (time t6) of the pulse PS84, and the falling timing (time t7) of the pulse PS82 is the falling timing (time) of the pulse PS84. It is set faster than t8).

(出力パルス信号SHの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがHの場合に入力パルス信号INAが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t2)、このタイミングを出力パルス信号SHの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号SHが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal SH)
When the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INA when the level of the input pulse signal INB is H (time t2), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal SH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to H and L. As a result, the output pulse signal SH rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがHの場合に入力パルス信号INBが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t3)、このタイミングを出力パルス信号SHの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号SHが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INB falls when the level of the input pulse signal INA is H (time t3), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal SH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to L and H. As a result, the output pulse signal SH falls.

(出力パルス信号MHの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがLの場合に入力パルス信号INAが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t4)、このタイミングを出力パルス信号MHの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号MHが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal MH)
When the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INA falls when the level of the input pulse signal INB is L (time t4), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal MH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to H and L. As a result, the output pulse signal MH rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがLの場合に入力パルス信号INAが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t5)、このタイミングを出力パルス信号MHの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号MHが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INA when the level of the input pulse signal INB is L (time t5), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal MH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to L and H. As a result, the output pulse signal MH falls.

(出力パルス信号SLの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがHの場合に入力パルス信号INBが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t6)、このタイミングを出力パルス信号SLの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号SLが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal SL)
When the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INB when the level of the input pulse signal INA is H (time t6), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal SL. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to H and L. Thereby, the output pulse signal SL rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがHの場合に入力パルス信号INAが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t7)、このタイミングを出力パルス信号SLの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号SLが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INA falls when the level of the input pulse signal INB is H (time t7), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal SL. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to L and H. As a result, the output pulse signal SL falls.

(出力パルス信号MLの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがLの場合に入力パルス信号INBが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t8)、このタイミングを出力パルス信号MLの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号MLが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal ML)
When the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INB falls when the level of the input pulse signal INA is L (time t8), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal ML. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to H and L. Thereby, the output pulse signal ML rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがLの場合に入力パルス信号INBが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t1)、このタイミングを出力パルス信号MLの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号MLが立ち下がる。   In addition, when the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INB when the level of the input pulse signal INA is L (time t1), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal ML. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to L and H. As a result, the output pulse signal ML falls.

出力パルス信号SHは、立ち上がりタイミングが、入力パルス信号INAの立ち上がりタイミングに設定されているが、立ち下がりタイミングが入力パルス信号INBの立ち下がりタイミングに設定されている。   The output pulse signal SH has the rising timing set to the rising timing of the input pulse signal INA, but the falling timing is set to the falling timing of the input pulse signal INB.

同様に、出力パルス信号SLは、立ち上がりタイミングが、入力パルス信号INBの立ち上がりタイミングに設定されているが、立ち下がりタイミングが入力パルス信号INAの立ち下がりタイミングに設定されている。   Similarly, the rising timing of the output pulse signal SL is set to the rising timing of the input pulse signal INB, but the falling timing is set to the falling timing of the input pulse signal INA.

そのため、出力パルス信号SH,SLのパルス幅を入力パルス信号INA,INBのパルス幅以下にすることができる。これにより、アイソレータISが規定する最小パルス幅以下のパルス幅で充電時間TAを設定できる。   Therefore, the pulse widths of the output pulse signals SH and SL can be made equal to or smaller than the pulse widths of the input pulse signals INA and INB. Thereby, the charging time TA can be set with a pulse width equal to or smaller than the minimum pulse width defined by the isolator IS.

次に、図3を適宜参照しつつ、図8のタイミングチャートを用いて充電方式を採用した場合の駆動装置300の動作を簡単に説明する。初期状態で、スイッチング素子Q11はオフされている。時刻t1では、出力パルス信号MLが立ち下げられ、スイッチSW4がオフされ、スイッチング素子Q11のゲートを第2電位VSSでクランプする処理が終了される。   Next, the operation of the driving apparatus 300 when the charging method is adopted will be briefly described with reference to FIG. 3 as appropriate and using the timing chart of FIG. In the initial state, the switching element Q11 is turned off. At time t1, the output pulse signal ML falls, the switch SW4 is turned off, and the process of clamping the gate of the switching element Q11 at the second potential VSS is completed.

時刻t2では、スイッチング素子Q11をオンするために、出力パルス信号SHが立ち上げられ、スイッチSW1がオンされ、ゲート−ソース間の容量Cissへの充電が開始される。   At time t2, in order to turn on the switching element Q11, the output pulse signal SH is raised, the switch SW1 is turned on, and charging of the gate-source capacitor Ciss is started.

時刻t3では、出力パルス信号SHが立ち下げられ、スイッチSW1がオフされ、容量Cissへの充電が終了される。時刻t2から時刻t3までの充電時間TAが調整されることで、SW速度が調整される。   At time t3, the output pulse signal SH falls, the switch SW1 is turned off, and charging of the capacitor Ciss is completed. The SW speed is adjusted by adjusting the charging time TA from time t2 to time t3.

時刻t4では、出力パルス信号MHが立ち上げられ、スイッチSW3がオンされ、スイッチング素子Q11のゲートを第1電位Vccでクランプする処理が開始される。   At time t4, the output pulse signal MH is raised, the switch SW3 is turned on, and the process of clamping the gate of the switching element Q11 at the first potential Vcc is started.

時刻t5では、出力パルス信号MHが立ち下げられ、スイッチSW3がオフされ、スイッチング素子Q11のゲートを第1電位Vccでクランプする処理が終了される。   At time t5, the output pulse signal MH falls, the switch SW3 is turned off, and the process of clamping the gate of the switching element Q11 at the first potential Vcc is completed.

時刻t6では、スイッチング素子Q11をオフするために、出力パルス信号SLが立ち上げられ、スイッチSW2がオンされ、容量Cissの放電が開始される。   At time t6, in order to turn off the switching element Q11, the output pulse signal SL is raised, the switch SW2 is turned on, and the discharge of the capacitor Ciss is started.

時刻t7では、出力パルス信号SLが立ち下げられ、スイッチSW2がオフされ、容量Cissの放電が終了される。ここで、時刻t6〜t7の期間が放電時間である。放電時間では、スイッチSW2がオンされ、容量Cissから電荷が引き抜かれる。   At time t7, the output pulse signal SL falls, the switch SW2 is turned off, and the discharge of the capacitor Ciss is completed. Here, the period from time t6 to t7 is the discharge time. During the discharge time, the switch SW2 is turned on, and charges are extracted from the capacitor Ciss.

時刻t8では、出力パルス信号MLが立ち上げられ、スイッチング素子Q11のゲートを第2電位Vssでクランプする処理が開始される。   At time t8, the output pulse signal ML is raised, and the process of clamping the gate of the switching element Q11 at the second potential Vss is started.

以上の動作が繰り返され、スイッチング素子Q11はオンオフ制御される。充電方式では、充電時間TA、放電時間を調整して、SW速度を調整できる。   The above operation is repeated, and the switching element Q11 is on / off controlled. In the charging method, the SW speed can be adjusted by adjusting the charging time TA and the discharging time.

なお、図9では、所望の充電時間TA及び放電時間が得られるように、入力パルス信号INA,INBの位相差及びパルス幅が予め定められている。   In FIG. 9, the phase difference and the pulse width of the input pulse signals INA and INB are determined in advance so that the desired charging time TA and discharging time can be obtained.

駆動装置300は充電方式以外の他の方式を用いてスイッチング素子Q11のSW速度を調整してもよい。他の方式としては、クランプ前倒し方式、プリチャージ方式がある。   The driving device 300 may adjust the SW speed of the switching element Q11 using a method other than the charging method. As other methods, there are a clamp advance method and a precharge method.

(クランプ前倒し方式)
クランプ前倒し方式は、スイッチング素子Q11をターンオンさせる際に、スイッチSW1がオフする前にスイッチSW3をオンさせる方式である。そして、クランプ前倒し方式はスイッチSW1,SW3がオンしている前倒し時間を調整することで、SW速度を調整する。
(Clamp advance method)
The clamp forward method is a method in which the switch SW3 is turned on before the switch SW1 is turned off when the switching element Q11 is turned on. In the clamp forward method, the SW speed is adjusted by adjusting the forward time during which the switches SW1 and SW3 are on.

図9の例では、入力パルス信号INAはパルスPS91,PS92が繰り返される周期信号であり、入力パルス信号INBはパルスPS93,PS94が繰り返される周期信号である。この例では、パルスPS93の立ち上がり及び立ち下がりタイミング(時刻t1,t2)は、パルスPS91の立ち上がりタイミング(時刻t3)よりも速く設定されている。また、パルスPS91の立ち下がりタイミング(時刻t5)は、パルスPS94の立ち上がりタイミング(時刻t4)よりも遅く設定されている。また、この例では、パルスPS92の立ち上がりタイミング(時刻t6)は、パルスPS94の立ち下がりタイミング(時刻t7)よりも速く設定されている。   In the example of FIG. 9, the input pulse signal INA is a periodic signal in which pulses PS91 and PS92 are repeated, and the input pulse signal INB is a periodic signal in which pulses PS93 and PS94 are repeated. In this example, the rising and falling timings (time t1, t2) of the pulse PS93 are set faster than the rising timing (time t3) of the pulse PS91. The falling timing (time t5) of the pulse PS91 is set later than the rising timing (time t4) of the pulse PS94. In this example, the rising timing (time t6) of the pulse PS92 is set faster than the falling timing (time t7) of the pulse PS94.

図9は、駆動装置300がクランプ前倒し方式でスイッチング素子Q11を制御する態様を採用した場合において、出力パルス生成部510が入力パルス信号INA,INBから出力パルス信号SH〜MLを生成する処理を示すタイミングチャートである。   FIG. 9 shows a process in which the output pulse generator 510 generates the output pulse signals SH to ML from the input pulse signals INA and INB when the driving device 300 adopts a mode in which the switching element Q11 is controlled by the clamp advance method. It is a timing chart.

(出力パルス信号SHの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがLの場合に入力パルス信号INBが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t2)、このタイミングを出力パルス信号SHの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号SHが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal SH)
When the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INB falls when the level of the input pulse signal INA is L (time t2), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal SH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to H and L. As a result, the output pulse signal SH rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがHの場合に入力パルス信号INBが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t4)、このタイミングを出力パルス信号SHの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号SHが立ち下がる。   In addition, when the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INB when the level of the input pulse signal INA is H (time t4), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal SH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to L and H. As a result, the output pulse signal SH falls.

(出力パルス信号MHの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがLの場合に入力パルス信号INAが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t3)、このタイミングを出力パルス信号MHの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号MHが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal MH)
When the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INA when the level of the input pulse signal INB is L (time t3), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal MH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to H and L. As a result, the output pulse signal MH rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがHの場合に入力パルス信号INAが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t5)、このタイミングを出力パルス信号MHの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号MHが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INA falls when the level of the input pulse signal INB is H (time t5), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal MH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to L and H. As a result, the output pulse signal MH falls.

(出力パルス信号SLの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがHの場合に入力パルス信号INAが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t6)、このタイミングを出力パルス信号SLの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号SLが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal SL)
When the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INA when the level of the input pulse signal INB is H (time t6), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal SL. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to H and L. Thereby, the output pulse signal SL rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがLの場合に入力パルス信号INAが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t8)、このタイミングを出力パルス信号SLの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号SLが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INA falls when the level of the input pulse signal INB is L (time t8), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal SL. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to L and H. As a result, the output pulse signal SL falls.

(出力パルス信号MLの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがHの場合に入力パルス信号INBが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t7)、このタイミングを出力パルス信号MLの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号MLが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal ML)
When the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INB falls when the level of the input pulse signal INA is H (time t7), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal ML. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to H and L. Thereby, the output pulse signal ML rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがLの場合に入力パルス信号INBが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t1)、このタイミングを出力パルス信号MLの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号MLが立ち下がる。   In addition, when the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INB when the level of the input pulse signal INA is L (time t1), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal ML. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to L and H. As a result, the output pulse signal ML falls.

図9の例では、出力パルス信号SH〜MLは、立ち上がり及び立ち下がりタイミングが、同じ入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングに設定されている。   In the example of FIG. 9, the output pulse signals SH to ML are set to rise or fall timings of the same input pulse signal.

そのため、出力パルス信号SH〜MLの最小パルス幅を、入力パルス信号INA,INBの最小パルス幅より短くすることはできない。しかしながら、入力パルス信号INA,INBが特許文献1の第1の制御信号C1に相当すると考えた場合、特許文献1では、第1の制御信号C1が1順する期間が出力パルス信号(スイッチ切替信号Si)の最小パルス幅となる。一方、本開示では、入力パルス信号INA,INBの最小パルス幅をそのまま、出力パルス信号SH〜MLの最小パルス幅に設定できる。そのため、特許文献1に比べて出力パルス信号SH〜MLの最小パルス幅を短くできる。   Therefore, the minimum pulse width of the output pulse signals SH to ML cannot be made shorter than the minimum pulse width of the input pulse signals INA and INB. However, when it is considered that the input pulse signals INA and INB correspond to the first control signal C1 of Patent Document 1, in Patent Document 1, the period in which the first control signal C1 is one order is an output pulse signal (switch switching signal). Si) is the minimum pulse width. On the other hand, in the present disclosure, the minimum pulse width of the input pulse signals INA and INB can be set to the minimum pulse width of the output pulse signals SH to ML as they are. Therefore, the minimum pulse width of the output pulse signals SH to ML can be shortened compared to Patent Document 1.

次に、図3を適宜参照しつつ、図9のタイミングチャートを用いて、クランプ前倒し方式を採用した場合の駆動装置300の動作を簡単に説明する。図8との相違点は、図8では、出力パルス信号SHが立ち下げられた後で、出力パルス信号MHが立ち上げられているが(時刻t3〜t4)、図9では、出力パルス信号SHが立ち下げられる前に出力パルス信号MHが立ち上げられている(時刻t3〜t4)。ここで、時刻t3〜t4の期間を前倒し時間TBと記述する。   Next, with reference to FIG. 3 as appropriate, the operation of the driving device 300 in the case of adopting the forward clamping method will be briefly described with reference to the timing chart of FIG. The difference from FIG. 8 is that in FIG. 8, the output pulse signal MH is raised after the output pulse signal SH is lowered (time t3 to t4), but in FIG. 9, the output pulse signal SH is The output pulse signal MH is raised before the signal is lowered (time t3 to t4). Here, the period from time t3 to t4 is described as forward time TB.

また、図8では、出力パルス信号SLが立ち下げられた後で、出力パルス信号MLが立ち上げられているが(時刻t7〜t8)、図9では、出力パルス信号SLが立ち下げられる前に出力パルス信号MLが立ち上げられている(時刻t7〜t8)。ここで、時刻t7〜t8の期間も前倒し時間に該当する。   In FIG. 8, the output pulse signal ML is raised after the output pulse signal SL is lowered (time t7 to t8). In FIG. 9, before the output pulse signal SL is lowered. The output pulse signal ML is raised (time t7 to t8). Here, the period from time t7 to t8 also corresponds to the advance time.

前倒し時間TBでは、スイッチSW1,SW3がオンされているので、ゲートの容量Cissへの充電速度が速くなり、それに応じてSW速度が増大される。また、時刻t7〜t8の前倒し時間では、スイッチSW2,SW4がオンしているので、ゲートの容量Cissからの電荷の放電速度が速くなり、それに応じてSW速度が増大される。   In the advance time TB, since the switches SW1 and SW3 are turned on, the charging speed of the gate capacitance Ciss is increased, and the SW speed is increased accordingly. Further, since the switches SW2 and SW4 are on during the advance time from time t7 to time t8, the charge discharging rate from the gate capacitance Ciss is increased, and the SW rate is increased accordingly.

なお、図9では、所望の前倒し時間TBが得られるように、入力パルス信号INA,INBの位相差及びパルス幅が予め定められている。   In FIG. 9, the phase difference and pulse width of the input pulse signals INA and INB are determined in advance so that a desired advance time TB can be obtained.

さらに図8の構成と同様にSHのみがオンとなっている期間(t2〜t3)も制御することでさらに多様にSW速度を制御することができる。   Further, similarly to the configuration of FIG. 8, the SW speed can be controlled more variously by controlling the period (t2 to t3) in which only SH is on.

(プリチャージ方式)
プリチャージ方式は、スイッチング素子Q11をターンオンさせる際に、スイッチSW1オンした後に、スイッチSW4をオフする方式である。そして、プリチャージ方式は、スイッチSW1,SW4がオンしているプリチャージ時間を調整することで、SW速度を調整する。
(Precharge method)
The precharge method is a method in which the switch SW4 is turned off after the switch SW1 is turned on when the switching element Q11 is turned on. In the precharge method, the SW speed is adjusted by adjusting the precharge time in which the switches SW1 and SW4 are on.

図10は、駆動装置300がプリチャージ方式でスイッチング素子Q11を制御する態様を採用した場合において、出力パルス生成部510が入力パルス信号INA,INBから出力パルス信号SH〜MLを生成する処理を示すタイミングチャートである。   FIG. 10 shows a process in which the output pulse generator 510 generates the output pulse signals SH to ML from the input pulse signals INA and INB when the driving device 300 adopts a mode in which the switching element Q11 is controlled by the precharge method. It is a timing chart.

図10の例では、入力パルス信号INAはパルスPS101,PS102が繰り返される周期信号であり、入力パルス信号INBはパルスPS103,PS104が繰り返される周期信号である。この例では、パルスPS103の立ち上がりタイミング(時刻t1)は、パルスPS101の立ち上がりタイミング(時刻t2)よりも速く、パルスPS103の立ち下がりタイミング(時刻t3)は、パルスPS101の立ち下がりタイミング(時刻t4)よりも速く設定されている。また、この例では、パルスPS102の立ち上がりタイミング(時刻t5)は、パルスPS104の立ち上がりタイミング(時刻t6)よりも速く、パルスPS102の立ち下がりタイミング(時刻t7)は、パルスPS104の立ち下がりタイミング(時刻t8)よりも速く設定されている。   In the example of FIG. 10, the input pulse signal INA is a periodic signal in which pulses PS101 and PS102 are repeated, and the input pulse signal INB is a periodic signal in which pulses PS103 and PS104 are repeated. In this example, the rising timing (time t1) of the pulse PS103 is earlier than the rising timing (time t2) of the pulse PS101, and the falling timing (time t3) of the pulse PS103 is the falling timing (time t4) of the pulse PS101. Is set faster than. In this example, the rise timing (time t5) of the pulse PS102 is earlier than the rise timing (time t6) of the pulse PS104, and the fall timing (time t7) of the pulse PS102 is the fall timing (time t7) of the pulse PS104. It is set faster than t8).

(出力パルス信号SHの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがLの場合に入力パルス信号INBが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t1)、このタイミングを出力パルス信号SHの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号SHが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal SH)
When the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INB when the level of the input pulse signal INA is L (time t1), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal SH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to H and L. As a result, the output pulse signal SH rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがHの場合に入力パルス信号INBが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t3)、このタイミングを出力パルス信号SHの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSH_J,SH_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号SHが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INB falls when the level of the input pulse signal INA is H (time t3), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal SH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SH_J and SH_K to L and H. As a result, the output pulse signal SH falls.

(出力パルス信号MHの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがLの場合に入力パルス信号INAが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t4)、このタイミングを出力パルス信号MHの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号MHが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal MH)
When the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INA falls when the level of the input pulse signal INB is L (time t4), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal MH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to H and L. As a result, the output pulse signal MH rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがHの場合に入力パルス信号INBが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t6)、このタイミングを出力パルス信号MHの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスMH_J,MH_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号MHが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INB rises when the level of the input pulse signal INA is H (time t6), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal MH. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses MH_J and MH_K to L and H. As a result, the output pulse signal MH falls.

(出力パルス信号SLの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがLの場合に入力パルス信号INAが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t5)、このタイミングを出力パルス信号SLの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号SLが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal SL)
When the logic circuit 530 detects the rising timing of the input pulse signal INA when the level of the input pulse signal INB is L (time t5), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal SL. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to H and L. Thereby, the output pulse signal SL rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがHの場合に入力パルス信号INAが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t7)、このタイミングを出力パルス信号SLの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスSL_J,SL_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号SLが立ち下がる。   Further, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INA falls when the level of the input pulse signal INB is H (time t7), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal SL. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses SL_J and SL_K to L and H. As a result, the output pulse signal SL falls.

(出力パルス信号MLの生成)
論理回路530は、入力パルス信号INAのレベルがLの場合に入力パルス信号INBが立ち下がったタイミングを検知すると(時刻t8)、このタイミングを出力パルス信号MLの立ち上がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをH,Lにする。これにより、出力パルス信号MLが立ち上がる。
(Generation of output pulse signal ML)
When the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INB falls when the level of the input pulse signal INA is L (time t8), the logic circuit 530 selects this timing as the rising timing of the output pulse signal ML. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to H and L. Thereby, the output pulse signal ML rises.

また、論理回路530は、入力パルス信号INBのレベルがHの場合に入力パルス信号INAが立ち上がったタイミングを検知すると(時刻t2)、このタイミングを出力パルス信号MLの立ち下がりタイミングとして選択する。そして、論理回路530は、トグルパルスML_J,ML_KのレベルをL,Hにする。これにより、出力パルス信号MLが立ち下がる。   In addition, when the logic circuit 530 detects the timing when the input pulse signal INA rises when the level of the input pulse signal INB is H (time t2), the logic circuit 530 selects this timing as the falling timing of the output pulse signal ML. Then, the logic circuit 530 sets the levels of the toggle pulses ML_J and ML_K to L and H. As a result, the output pulse signal ML falls.

図10の例では、パルス幅が短い方の出力パルス信号SH,SLは、立ち上がり及び立ち下がりタイミングが、同じ入力パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりタイミングに設定されている。   In the example of FIG. 10, the output pulse signals SH and SL with shorter pulse widths are set to rise and fall timings of the same input pulse signal.

そのため、図10では、出力パルス信号SH〜MLの最小パルス幅を、入力パルス信号INA,INBの最小パルス幅より短くにすることはできないが、図9と同じ理由により、特許文献1に比べて出力パルス信号SH〜MLの最小パルス幅を短くできる。   Therefore, in FIG. 10, the minimum pulse width of the output pulse signals SH to ML cannot be made shorter than the minimum pulse width of the input pulse signals INA and INB. However, for the same reason as in FIG. The minimum pulse width of the output pulse signals SH to ML can be shortened.

次に、図3を適宜参照しつつ、図10のタイミングチャートを用いて、プリチャージ方式を採用した場合の駆動装置300の動作を簡単に説明する。図8との相違点は、図8では、出力パルス信号MLが立ち下げられた後で、出力パルス信号SHが立ち上げられているが(時刻t1〜t2)、図10では、出力パルス信号SHが立ち上げられた後に出力パルス信号MLが立ち下げられている(時刻t1〜t2)。ここで、時刻t1〜t2の期間をプリチャージ時間TCと記述する。   Next, the operation of the driving device 300 when the precharge method is adopted will be briefly described with reference to FIG. 3 as appropriate and using the timing chart of FIG. 8 is different from FIG. 8 in that the output pulse signal SH is raised after the output pulse signal ML is lowered (time t1 to t2), but in FIG. 10, the output pulse signal SH is different from that in FIG. Is raised, the output pulse signal ML is lowered (time t1 to t2). Here, the period from time t1 to t2 is described as precharge time TC.

また、図8では、出力パルス信号MHが立ち下げられた後で、出力パルス信号SLが立ち上げられているが(時刻t5〜t6)、図10では、出力パルス信号SLが立ち上げられた後に出力パルス信号MHが立ち下げられている(時刻t5〜t6)。   In FIG. 8, the output pulse signal SL is raised after the output pulse signal MH is lowered (time t5 to t6). In FIG. 10, after the output pulse signal SL is raised. The output pulse signal MH is lowered (time t5 to t6).

プリチャージ時間TCでは、スイッチSW1,SW4がオンされているので、コイルL1にエネルギーがチャージされた状態でスイッチSW1はオンすることができ、ゲートの容量Cissの充電速度が速くなり、それに応じてSW速度が増大される。   In the precharge time TC, since the switches SW1 and SW4 are turned on, the switch SW1 can be turned on while the energy is charged in the coil L1, and the charging speed of the gate capacitance Ciss is increased accordingly. SW speed is increased.

なお、図10では、所望のプリチャージ時間TCが得られるように、入力パルス信号INA,INBの位相差及びパルス幅が予め定められている。   In FIG. 10, the phase difference and pulse width of the input pulse signals INA and INB are determined in advance so that a desired precharge time TC is obtained.

さらに、図8、9の構成と同様にSHのみがオンとなっている期間(t2〜t3)、全てのスイッチがオフになっている期間(t3〜t4)の時間も制御することでさらに多様にSW速度を制御することができる。   Further, as in the configuration of FIGS. 8 and 9, the time during which only SH is on (t2 to t3) and the time during which all switches are off (t3 to t4) are also controlled. SW speed can be controlled.

次に、負荷状態に応じたスイッチング素子の最適駆動について説明する。   Next, the optimum driving of the switching element according to the load state will be described.

図11は、負荷状態に応じて最適な充電時間を求めるために行った実験結果を示すグラフである。図11の例では、負荷状態として、DC−DCコンバータ400から出力される入力電流Iin或いは出力電流Iout(以下、電流IDと記述する。)が採用されている。図11では、図2及び図3に示すDC−DCコンバータ400及び駆動装置300を用いた場合の実験結果が示されている。また、図11では、駆動装置300は充電方式で駆動させた。したがって、充電時間はスイッチSW1のオン時間を指す。   FIG. 11 is a graph showing a result of an experiment performed for obtaining an optimum charging time according to a load state. In the example of FIG. 11, an input current Iin or an output current Iout (hereinafter referred to as current ID) output from the DC-DC converter 400 is adopted as the load state. FIG. 11 shows experimental results when the DC-DC converter 400 and the driving device 300 shown in FIGS. 2 and 3 are used. In FIG. 11, the driving device 300 is driven by a charging method. Therefore, the charging time indicates the on time of the switch SW1.

図11において左列のグラフは、充電時間を65ns,70ns,75ns,80ns,85nsのそれぞれに設定した場合における実験結果を示している。   The graph in the left column in FIG. 11 shows the experimental results when the charging time is set to 65 ns, 70 ns, 75 ns, 80 ns, and 85 ns.

また、図11において右列のグラフは、充電時間を65nsに設定した場合と、充電時間を最適値に設定した場合の実験結果を示している。なお、図11の右列のグラフでは、各電流IDにおいて、最適値の実験結果が三角形のマークでプロットされ、65nsの実験結果がひし形のマークでプロットされている。ここで、最適値は、スイッチング素子Q12のドレイン−ソース間のピークの電圧(Vds(H).max:リンギング電圧)を330V以下にすることができる充電時間であって、最大の充電時間が採用される。   Moreover, the graph of the right column in FIG. 11 has shown the experimental result when a charging time is set to 65 ns and a charging time is set to the optimal value. In the graph in the right column of FIG. 11, the experiment result of the optimum value is plotted with a triangle mark and the experiment result of 65 ns is plotted with a diamond mark for each current ID. Here, the optimum value is a charging time in which the peak voltage (Vds (H) .max: ringing voltage) between the drain and source of the switching element Q12 can be set to 330 V or less, and the maximum charging time is adopted. Is done.

図11において、セクション(a)は、充電時間に応じた、リンギング電圧(Vds(H).max)と電流IDとの関係を示すグラフであり、縦軸はリンギング電圧を示し、横軸は電流IDを示している。   In FIG. 11, section (a) is a graph showing the relationship between the ringing voltage (Vds (H) .max) and the current ID according to the charging time, the vertical axis shows the ringing voltage, and the horizontal axis shows the current. ID is shown.

セクション(b)は、充電時間に応じた、スイッチング損失(Eon)と電流IDとの関係を示すグラフであり、縦軸は損失を示し、横軸は電流IDを示している。   Section (b) is a graph showing the relationship between the switching loss (Eon) and the current ID according to the charging time, the vertical axis shows the loss, and the horizontal axis shows the current ID.

セクション(c)は、充電時間に応じた、スイッチング素子Q11のドレイン−ソース間の電圧V(L)の電圧変化率(dV(L)/dt)と電流IDとの関係を示すグラフであり、縦軸は電圧変化率を示し、横軸は電流IDを示している。   Section (c) is a graph showing the relationship between the voltage change rate (dV (L) / dt) of the drain-source voltage V (L) of the switching element Q11 and the current ID according to the charging time, The vertical axis represents the voltage change rate, and the horizontal axis represents the current ID.

セクション(d)は、充電時間に応じた、スイッチング素子Q12のドレイン−ソース間の電圧V(H)の電圧変化率(dV(H)/dt)と電流IDとの関係を示すグラフであり、縦軸は電圧変化率を示し、横軸は電流IDを示している。   Section (d) is a graph showing the relationship between the voltage ID (dV (H) / dt) of the voltage V (H) between the drain and source of the switching element Q12 and the current ID according to the charging time. The vertical axis represents the voltage change rate, and the horizontal axis represents the current ID.

セクション(a)の左列に示すように、リンギング電圧(Vds(H).max)は、充電時間が増大するにつれて増大していることが分かる。そのため、セクション(a)の左列のグラフでは、各電流IDにおいて、電圧が低い側から順に、65ns,70ns,75ns,80ns,85nsの実験結果がひし形のマークでプロットされている。   As shown in the left column of section (a), it can be seen that the ringing voltage (Vds (H) .max) increases as the charging time increases. Therefore, in the graph in the left column of section (a), in each current ID, the experimental results of 65 ns, 70 ns, 75 ns, 80 ns, and 85 ns are plotted with rhombus marks in order from the lowest voltage side.

ここでは、リンギング電圧(Vds(H).max)を330V以下にするという条件が課せられており、全電流IDにおいてリンギング電圧を330V以下にできる充電時間は65nsであった。そのため、負荷状態に応じて充電時間を変動させない構成を採用する手法(以下、「比較例の手法」と記述する。)では、充電時間として65nsが設定される。これでは、電流IDに応じて最適な充電時間を設定できない。例えば、電流IDが20Aの場合、充電時間を80nsに設定してもリンギング電圧(Vds(H).max)は330V以下になるにも拘わらず、比較例の手法では充電時間が65nsに設定されるため、最適値が設定されていない。   Here, the condition that the ringing voltage (Vds (H) .max) is set to 330 V or less is imposed, and the charging time for which the ringing voltage can be set to 330 V or less is 65 ns in all current IDs. Therefore, in a method that employs a configuration that does not change the charging time according to the load state (hereinafter referred to as “method of comparative example”), 65 ns is set as the charging time. This makes it impossible to set an optimal charging time according to the current ID. For example, when the current ID is 20 A, the charging time is set to 65 ns in the method of the comparative example even though the ringing voltage (Vds (H) .max) is 330 V or less even if the charging time is set to 80 ns. Therefore, the optimum value is not set.

そこで、本実施の形態の手法(以下、「提案手法」と記述する。)では、セクション(a)の右列に示すように、各電流IDにおいて、リンギング電圧(Vds(H).max)を330V以下にできる充電時間のうち、最大の充電時間を設定する。これにより、充電時間の最適化が図られている。   Therefore, in the method of the present embodiment (hereinafter referred to as “proposed method”), as shown in the right column of section (a), the ringing voltage (Vds (H) .max) is set for each current ID. The maximum charging time is set out of the charging time that can be 330V or less. As a result, the charging time is optimized.

セクション(b)の左列に示すように、スイッチング損失は、充電時間が減少するにつれて、増大していることが分かる。そのため、セクション(b)の左列のグラフでは、各電流IDにおいて、スイッチング損失が低い側から順に、85ns,80ns,75ns,70ns,65nsの実験結果がひし形のマークでプロットされている。   As shown in the left column of section (b), it can be seen that the switching loss increases as the charging time decreases. Therefore, in the graph in the left column of section (b), the experimental results of 85 ns, 80 ns, 75 ns, 70 ns, and 65 ns are plotted with rhombus marks in order from the lowest switching loss in each current ID.

セクション(b)の右列では、セクション(a)で設定された充電時間の最適値を採用した場合の各電流IDに対するスイッチング損失が三角形のマークでプロットされている。この場合、全電流IDにおいて、提案手法の方が比較例よりもスイッチング損失が低く、電流IDが20Aにおいてはスイッチング損失が18%向上していた。   In the right column of section (b), the switching loss for each current ID when the optimum value of the charging time set in section (a) is adopted is plotted with a triangular mark. In this case, the switching loss of the proposed method is lower than that of the comparative example in the total current ID, and the switching loss is improved by 18% when the current ID is 20A.

セクション(c)の左列に示すように、電圧変化率(dV(L)/dt)は、リンギング電圧(Vds(H).max)と同様、充電時間が増大するにつれて、増大していることが分かる。そのため、セクション(c)の左列のグラフでは、各電流IDにおいて、電圧変化率(dV(L)/dt)は、低い側から順に、65ns,70ns,75ns,80ns,85nsの実験結果がひし形のマークでプロットされている。   As shown in the left column of section (c), the voltage change rate (dV (L) / dt) increases as the charging time increases, as does the ringing voltage (Vds (H) .max). I understand. Therefore, in the graph in the left column of section (c), in each current ID, the voltage change rate (dV (L) / dt) has a diamond shape of the experimental results of 65 ns, 70 ns, 75 ns, 80 ns, and 85 ns in order from the lowest. It is plotted with the mark.

セクション(c)の右列では、セクション(a)で設定された充電時間の最適値を採用した場合の各電流IDに対する電圧変化率(dV(L)/dt)が三角形のマークでプロットされている。この場合、全電流IDにおいて、提案手法の方が比較例よりも電圧変化率(dV(L)/dt)が高くなっている。   In the right column of section (c), the voltage change rate (dV (L) / dt) for each current ID when the optimum value of the charging time set in section (a) is adopted is plotted with a triangle mark. Yes. In this case, the voltage change rate (dV (L) / dt) is higher in the proposed method than in the comparative example in all current IDs.

セクション(d)の左列に示すように、電圧変化率(dV(H)/dt)は、リンギング電圧(Vds(H).max)と同様、充電時間が増大するにつれて、増大していることが分かる。そのため、セクション(d)の左列のグラフでは、各電流IDにおいて、電圧変化率(dV(H)/dt)は、低い側から順に、65ns,70ns,75ns,80ns,85nsの実験結果がひし形のマークでプロットされている。   As shown in the left column of section (d), the voltage change rate (dV (H) / dt) increases as the charging time increases, as does the ringing voltage (Vds (H) .max). I understand. Therefore, in the graph in the left column of section (d), the voltage change rate (dV (H) / dt) for each current ID has a diamond shape of the experimental results of 65 ns, 70 ns, 75 ns, 80 ns, and 85 ns in order from the lowest. It is plotted with the mark.

セクション(d)の右列では、セクション(a)で設定された充電時間の最適値を採用した場合の各電流IDに対する電圧変化率(dV(H)/dt)が三角形のマークでプロットされている。この場合、全電流IDにおいて、提案手法の方が比較例よりも電圧変化率(dV(L)/dt)が高くなっている。   In the right column of section (d), the voltage change rate (dV (H) / dt) for each current ID when the optimum value of the charging time set in section (a) is adopted is plotted with a triangle mark. Yes. In this case, the voltage change rate (dV (L) / dt) is higher in the proposed method than in the comparative example in all current IDs.

図12において、セクション(a)はリンギング電圧(Vds(H).max)と充電時間との関係を示したグラフであり、セクション(b)は電圧変化率(dV(L)/dt)と充電時間との関係を示したグラフであり、セクション(c)はスイッチング損失(Eon)と充電時間との関係を示したグラフであり、セクション(d)は電圧変化率(dV(H)/dt)と充電時間との関係を示したグラフである。   In FIG. 12, section (a) is a graph showing the relationship between ringing voltage (Vds (H) .max) and charging time, and section (b) shows voltage change rate (dV (L) / dt) and charging. It is the graph which showed the relationship with time, the section (c) is the graph which showed the relationship between switching loss (Eon) and charging time, and the section (d) is a voltage change rate (dV (H) / dt). It is the graph which showed the relationship between charging time.

セクション(a)、(b)、(d)に示すように、リンギング電圧(Vds(H).max)、電圧変化率(dV(L)/dt)、及び電圧変化率(dV(H)/dt)は充電時間が増大するにつれて増大しているが、セクション(c)に示すようにスイッチング損失(Eon)は充電時間が増大するにつれて減少している。これは、リンギング電圧(Vds(H).max)、電圧変化率(dV(L)/dt)、及び電圧変化率(dV(H)/dt)はSW速度が増大するにつれて増大する特性を持つが、スイッチング損失(Eon)はSW速度が増大するにつれて減少する特性を持つからである。   As shown in sections (a), (b), (d), the ringing voltage (Vds (H) .max), the voltage change rate (dV (L) / dt), and the voltage change rate (dV (H) / While dt) increases with increasing charging time, switching loss (Eon) decreases with increasing charging time, as shown in section (c). This is because the ringing voltage (Vds (H) .max), voltage change rate (dV (L) / dt), and voltage change rate (dV (H) / dt) increase as the SW speed increases. However, the switching loss (Eon) has a characteristic of decreasing as the SW speed increases.

本開示では、図11のセクション(b)の三角形のマークで示されるように、各電流IDに対して、リンギング電圧(Vds(H).max)を330V以下にするという条件を満足する充電時間のうち、最大の充電時間を予め求めておき、設定テーブルに記憶させておく。   In the present disclosure, as indicated by the triangular mark in section (b) of FIG. 11, the charging time that satisfies the condition that the ringing voltage (Vds (H) .max) is 330 V or less for each current ID. Among these, the maximum charging time is obtained in advance and stored in the setting table.

この場合、入力パルス生成部200は、電流IDをモニタし、モニタした電流IDの電流値に対応する充電時間を設定テーブルから読み出す。また、入力パルス生成部200は、充電時間に応じた入力パルス信号INA,INBの波形データを予め記憶している。したがって、入力パルス生成部200は、図11のセクション(a)の右列の例では、モニタした電流IDの電流値が20Aであれば、充電時間として80nsを設定し、80nsに対応する入力パルス信号INA,INBを駆動装置300に出力する。   In this case, the input pulse generation unit 200 monitors the current ID, and reads the charging time corresponding to the current value of the monitored current ID from the setting table. The input pulse generation unit 200 stores waveform data of the input pulse signals INA and INB corresponding to the charging time in advance. Therefore, in the example of the right column in section (a) of FIG. 11, the input pulse generation unit 200 sets 80 ns as the charging time if the current value of the monitored current ID is 20 A, and the input pulse corresponding to 80 ns. The signals INA and INB are output to the driving device 300.

ここでは、リンギング電圧(Vds(H).max)を330V以下にするという条件の下、各電流IDにおける最適な充電時間を設定したが、本開示はこれに限定されない。例えば、リンギング電圧(Vds(H).max)を所定電圧以下にする、スイッチング損失を所定損失以下にする、電圧変化率(dV(L)/dt)を所定変化率以下にする、電圧変化率(dV(H)/dt)を所定変化率にするという条件のうち少なくとも1つ以上の条件を満足させることができる充電時間のうち、電流ID毎の最大の充電時間を設定テーブルに記憶させておいてもよい。   Here, the optimal charging time for each current ID is set under the condition that the ringing voltage (Vds (H) .max) is set to 330 V or less, but the present disclosure is not limited to this. For example, the ringing voltage (Vds (H) .max) is set to a predetermined voltage or less, the switching loss is set to a predetermined loss or less, the voltage change rate (dV (L) / dt) is set to a predetermined change rate or less, and the voltage change rate Among the charging times that can satisfy at least one of the conditions of setting (dV (H) / dt) to a predetermined rate of change, the maximum charging time for each current ID is stored in the setting table. It may be left.

また、上記説明では、設定テーブルには各電流IDに応じて最適な充電時間が記憶されているとしたが、駆動装置300がクランプ前倒し方式を採用するのであれば、充電時間に代えて、上記の4つの条件のうち少なくとも1つ以上の条件を満足させることのできる前倒し時間(図9のTB)であって、電流ID毎の最大の前倒し時間を設定テーブルに記憶させてもよい。もしくは、電流ID毎の充電時間と前倒し時間の両方を設定テーブルに記憶させてもよい。   In the above description, the optimal charging time is stored in the setting table in accordance with each current ID. However, if the driving device 300 adopts the clamp advance method, the charging time is replaced with the above charging time. The advance time (TB in FIG. 9) that can satisfy at least one of the four conditions, and the maximum advance time for each current ID may be stored in the setting table. Alternatively, both the charging time and the advance time for each current ID may be stored in the setting table.

また、駆動装置300がプリチャージ方式を採用するのであれば、上記の4つの条件のうち少なくとも1つ以上の条件を満足させることのできるプリチャージ時間(図10のTC)であって、電流ID毎の最大のプリチャージ時間を設定テーブルに記憶させてもよい。もしくは、電流ID毎のプリチャージ時間と充電時間と前倒し時間全てを設定テーブルに記憶させてもよい。   Further, if the driving device 300 adopts a precharge method, it is a precharge time (TC in FIG. 10) that can satisfy at least one of the above four conditions, and a current ID. The maximum precharge time for each may be stored in the setting table. Alternatively, the precharge time, the charge time, and the advance time for each current ID may be stored in the setting table.

本開示は、DC−DCコンバータといったパワーデバイスの技術分野にとって有用である。   The present disclosure is useful for the technical field of power devices such as DC-DC converters.

INA,INB 入力パルス信号
IS,IS1,IS2 アイソレータ
L1 コイル
Q11,Q12 スイッチング素子
SH,MH,SL,ML 出力パルス信号
100 駆動システム
200 入力パルス生成部
300 駆動装置
500 信号生成装置
510 出力パルス生成部
520,521,522 微分器
530 論理回路
540,541,542,543,544 フリップフロップ
550 発振器
INA, INB Input pulse signal IS, IS1, IS2 Isolator L1 Coil Q11, Q12 Switching element SH, MH, SL, ML Output pulse signal 100 Drive system 200 Input pulse generator 300 Driver 500 Signal generator 510 Output pulse generator 520 , 521, 522 Differentiator 530 Logic circuit 540, 541, 542, 543, 544 Flip-flop 550 Oscillator

Claims (5)

第1レベルと、前記第1レベルとは異なる第2レベルとの間で切り替わる第1、第2入力パルス信号を用いて、制御対象装置が備える第1〜第4スイッチを制御するための第1〜第4出力パルス信号を生成する信号生成装置であって、
前記第1、第2入力パルス信号は、アイソレータが規定する最小パルス幅以上のパルス幅を持ち、
前記第1、第2入力パルス信号が入力されるアイソレータと、
前記アイソレータから出力された前記第1、第2入力パルス信号のうち、一方の入力パルス信号のレベルと他方の入力パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりタイミングとの組み合わせから8つのタイミングを検知し、前記検知した8つのタイミングの中から、任意に2つずつタイミングを選択して、前記第1〜第4出力パルス信号のトグルタイミングに割り当て、前記第1〜第4出力パルス信号を生成する出力パルス生成部とを備え、
前記制御対象装置は、制御端子を備えるスイッチング素子を駆動する駆動装置であり、
前記駆動装置は、第1端子と第2端子とを備え、前記第2端子が前記制御端子に接続されたコイルを備え、
前記第1スイッチは、第1電位を与える第1電位線と前記第1端子との間に接続され、前記スイッチング素子をターンオンさせるためにオンされ、
前記第2スイッチは、前記第1電位線と前記第2端子との間に接続され、前記ターンオンされた前記スイッチング素子の前記制御端子を前記第1電位でクランプするためにオンされ、
前記第3スイッチは、前記第1電位より低い第2電位を与える第2電位線と前記第1端子との間に接続され、前記スイッチング素子をターンオフさせるためにオンされ、
前記第4スイッチは、前記第2電位線と前記第2端子との間に接続され、前記ターンオフされた前記スイッチング素子の前記制御端子を前記第2電位でクランプするためにオンされる信号生成装置。
A first for controlling the first to fourth switches of the device to be controlled using the first and second input pulse signals that are switched between the first level and a second level different from the first level. A signal generation device for generating a fourth output pulse signal,
The first and second input pulse signals have a pulse width equal to or greater than a minimum pulse width defined by an isolator,
An isolator to which the first and second input pulse signals are input;
Of the first and second input pulse signals output from the isolator, eight timings are detected from a combination of the level of one input pulse signal and the rising and falling timings of the other input pulse signal, and the detection An output pulse generator that selects any two of the eight timings and assigns them to the toggle timing of the first to fourth output pulse signals to generate the first to fourth output pulse signals for example Bei the door,
The device to be controlled is a drive device that drives a switching element including a control terminal,
The driving device includes a first terminal and a second terminal, and the second terminal includes a coil connected to the control terminal,
The first switch is connected between a first potential line for applying a first potential and the first terminal, and is turned on to turn on the switching element.
The second switch is connected between the first potential line and the second terminal, and is turned on to clamp the control terminal of the turned-on switching element at the first potential,
The third switch is connected between a second potential line that applies a second potential lower than the first potential and the first terminal, and is turned on to turn off the switching element.
The fourth switch is connected between the second potential line and the second terminal, and is turned on to clamp the control terminal of the turned-off switching element at the second potential. .
前記第1スイッチは、前記スイッチング素子の負荷状態に応じてオン時間が調整され、
前記出力パルス生成部は、前記第1、第2入力パルス信号のうち、一方の入力パルス信号の立ち上がりタイミングを、第1〜第4出力パルス信号のうちの1つの出力パルス信号の一方のトグルタイミングとして選択した場合、他方の入力パルス信号の立ち下がりタイミングを前記1つの出力パルス信号の他方のトグルタイミングとして選択する請求項に記載の信号生成装置。
The first switch has an on-time adjusted according to a load state of the switching element,
The output pulse generation unit determines a rising timing of one input pulse signal of the first and second input pulse signals, and toggles one of the output pulse signals of the first to fourth output pulse signals. 2. The signal generation device according to claim 1 , wherein, when selected as, the falling timing of the other input pulse signal is selected as the other toggle timing of the one output pulse signal.
前記出力パルス生成部は、
前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択する請求項記載の信号生成装置。
The output pulse generator is
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the first output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. A timing at which the second input pulse signal falls in the case of a level is selected as a fall timing of the first output pulse signal;
The timing at which the first input pulse signal falls when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the second output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of two levels, the timing when the first input pulse signal rises is selected as the fall timing of the second output pulse signal,
The timing at which the second input pulse signal rises when the first input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the third output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the third output pulse signal,
The timing when the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the fourth output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. 3. The signal generation device according to claim 2 , wherein a timing at which the second input pulse signal rises when the level is two is selected as a fall timing of the fourth output pulse signal.
前記第2スイッチは、前記スイッチング素子をターンオンさせる際、前記第1スイッチがオフする前にオンされ、前記スイッチング素子から出力される信号のレベルに応じてオン時間が調整され、
前記出力パルス生成部は、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択する請求項記載の信号生成装置。
The second switch is turned on before the first switch is turned off when the switching element is turned on, and an on time is adjusted according to a level of a signal output from the switching element,
The output pulse generator is
The timing at which the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the first output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. Selecting the timing at which the second input pulse signal rises in the case of 1 level as the fall timing of the first output pulse signal;
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the second output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the second output pulse signal,
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the third output pulse signal, and the second input pulse signal is the second level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the third output pulse signal,
The timing at which the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the first level is selected as the rise timing of the fourth output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. 2-level signal generating device according to claim 1, wherein said second timing input pulse signal rises selected as the fall timing of the fourth output pulse signal when the.
前記第4スイッチは、前記スイッチング素子をターンオンさせる際、前記第1スイッチがオンされた後にオフされ、前記スイッチング素子から出力される信号のレベルに応じてオン時間が調整され、
前記出力パルス生成部は、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第1出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第1入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第2出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第2入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第3出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択し、
前記第1入力パルス信号が前記第2レベルの場合に前記第2入力パルス信号が立ち下がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち上がりタイミングとして選択し、且つ、前記第2入力パルス信号が前記第1レベルの場合に前記第1入力パルス信号が立ち上がったタイミングを前記第4出力パルス信号の立ち下がりタイミングとして選択する請求項記載の信号生成装置。
The fourth switch is turned off after the first switch is turned on when the switching element is turned on, and an on time is adjusted according to a level of a signal output from the switching element,
The output pulse generator is
The timing at which the second input pulse signal rises when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the first output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. A timing at which the second input pulse signal falls in the case of a level is selected as a fall timing of the first output pulse signal;
The timing when the first input pulse signal falls when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the second output pulse signal, and the first input pulse signal is the first level. Selecting the timing at which the second input pulse signal rises in the case of 1 level as the falling timing of the second output pulse signal;
The timing at which the first input pulse signal rises when the second input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the third output pulse signal, and the second input pulse signal is the first level. In the case of level, the timing at which the first input pulse signal falls is selected as the fall timing of the third output pulse signal,
The timing at which the second input pulse signal falls when the first input pulse signal is at the second level is selected as the rise timing of the fourth output pulse signal, and the second input pulse signal is the second level. 1 level signal generating apparatus according to claim 1, wherein the timing of said first input pulse signal rises selected as the fall timing of the fourth output pulse signal when the.
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