JP6544316B2 - Transistor drive circuit and motor drive control device - Google Patents
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Description
本発明は、バイポーラ型トランジスタと、このバイポーラ型トランジスタよりも素子サイズが小さいMOSFETとを並列に接続したものを駆動対象とする駆動回路,及びその駆動回路によりモータを駆動するモータ駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a drive circuit in which a bipolar transistor and a MOSFET in which the element size is smaller than the bipolar transistor are connected in parallel are to be driven, and a motor drive control device for driving a motor by the drive circuit.
バイポーラ型トランジスタの一種であるRC−IGBT(Reverse Conducting-Insulated Gate Bipolar Transistor)は高耐圧のパワー素子であるが、オン抵抗が高いという問題がある。そこで従来より、例えばSiC等のワイドギャップ半導体を用いた低損失のMOSFETをRC−IGBTに対して並列に接続し、これらを同時にオンすることで損失の低減を図ることが行われている。尚、以下では、IGBT及びFETを同時にオンする動作を「DCアシスト」と称する場合がある。 Although RC-IGBT (Reverse Conducting-Insulated Gate Bipolar Transistor) which is 1 type of a bipolar type | mold transistor is a high voltage | pressure-resistant power element, there exists a problem that ON resistance is high. Therefore, conventionally, a low loss MOSFET using, for example, a wide gap semiconductor such as SiC is connected in parallel to the RC-IGBT, and the loss is reduced by simultaneously turning them on. Hereinafter, the operation of simultaneously turning on the IGBT and the FET may be referred to as “DC assist”.
上記の構成を採用する場合、一般に、並列に接続されるMOSFETは、RC−IGBTよりも小さいチップサイズの素子が使用される。そのため、負荷への通電量が多くなるとFETが過熱状態となり、損失の低減に寄与できなくなるおそれがある。 In the case of employing the above configuration, generally, MOSFETs connected in parallel use devices of a smaller chip size than RC-IGBTs. Therefore, if the amount of energization to the load increases, the FET may be overheated, which may not contribute to the reduction of the loss.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列駆動する際に、トランジスタの発熱状態を考慮して損失の低減を図ることができるトランジスタ駆動回路,及びその駆動回路によりモータを駆動するモータ駆動制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a transistor drive circuit capable of reducing a loss in consideration of a heat generation state of a transistor when driving a bipolar transistor and a MOSFET in parallel. And a motor drive control device for driving a motor by its drive circuit.
請求項1記載のトランジスタ駆動回路によれば、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を温度検出素子により検出し、その温度が閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、前記温度が閾値を超えるとバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。このように構成すれば、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度が上昇して閾値を超えた際には、並列駆動を行わずバイポーラ型トランジスタのみをオンさせるので、MOSFETが過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
According to the transistor drive circuit of
請求項4記載のトランジスタ駆動回路によれば、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を電流検出素子により検出し、その電流が閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、前記電流が閾値を超えるとバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。このように構成すれば、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流が閾値を超えることでMOSFETの温度が上昇していると推察される際には、並列駆動を行わずバイポーラ型トランジスタのみをオンさせるので、MOSFETが過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
According to the transistor drive circuit according to
請求項6記載のトランジスタ駆動回路によれば、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を電流検出素子により検出し、(1)その電流が一方の極性における第1閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせる。また、(2)前記電流が他方の極性において、第1閾値相当値よりも高く設定される第2閾値以下であればバイポーラ型トランジスタ及びMOSFETを同時にオンさせ、(3)前記電流が第2閾値を超えるとバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。また、電流が一方の極性の場合に第1閾値を超えればバイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。
According to the transistor drive circuit according to
すなわち、バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流量が上記(1)〜(3)のように異なるケースに対応して、(1)並列駆動,(2)電流が一方の極性を示す場合のみ並列駆動,(3)バイポーラ型トランジスタの単独駆動,というように段階的に切り替える。これにより、MOSFETが過熱状態に至ることを回避できる。 In other words, (1) parallel drive, (2) parallel drive only when the current exhibits one polarity, corresponding to the cases where the amount of current flowing through the bipolar transistor differs as in (1) to (3) above. , (3) Single drive of bipolar transistors, etc. This can prevent the MOSFET from reaching an overheat state.
請求項8記載のトランジスタ駆動回路によれば、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度及び当該トランジスタを介して流れる電流を、それぞれ温度検出素子,電流検出素子により検出する。そして、前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であればMOSFETとバイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、前記2次元座標値が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせる。 According to the transistor drive circuit of the eighth aspect, the temperature of the bipolar transistor or the MOSFET and the current flowing through the transistor are detected by the temperature detection element and the current detection element, respectively. Then, if the two-dimensional coordinate value determined based on the temperature and the current is equal to or less than the threshold value set on the coordinate, both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on, and the two-dimensional coordinate value is Turns on only the bipolar transistor when the threshold value is exceeded.
このように構成すれば、MOSFETの発熱状態を、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度及び電流の2つのパラメータにより評価し、これらにより決まる2次元座標値が閾値を超えた際には、並列駆動を行わずバイポーラ型トランジスタのみをオンさせるので、MOSFETが過熱状態に至ることを確実に回避して損失を低減できる。 According to this configuration, the heat generation state of the MOSFET is evaluated by two parameters of the temperature and current of the bipolar transistor or the MOSFET, and parallel driving is performed when the two-dimensional coordinate value determined by these exceeds the threshold. Since only the bipolar transistor is turned on, it is possible to reliably avoid the overheat of the MOSFET and reduce the loss.
請求項11記載のトランジスタ駆動回路によれば、請求項8と同様にして、MOSFETの発熱状態を、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度及び電流の2つのパラメータにより評価する。そして、これらにより決まる2次元座標値が閾値を超えた際には、並列駆動するMOSFETのゲートに与える駆動電圧を低下させてオンさせる。このように構成すれば、MOSFETの温度の上昇レベルに応じて当該FETのゲート駆動電圧を低下させ、発熱を抑制できる。
According to the transistor drive circuit of
請求項16記載のモータ駆動制御装置によれば、モータ駆動回路は、バイポーラ型トランジスタとMOSFETとを並列に接続したものを1つのアームとして構成される。そして、バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を温度検出素子により検出し、モータに流れる電流を電流検出素子により検出すると、制御回路は、前記温度の高低及び前記電流の大小に応じて、バイポーラ型トランジスタ及びMOSFETの駆動状態を決定すると、バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETを駆動対象とするトランジスタ駆動回路に駆動制御信号を出力する。このように構成すれば、制御回路がバイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度とモータに流れる電流とに基づき前記2つの素子の駆動状態を決定することで、MOSFETが過熱状態に至ることを回避できる。
また、請求項16記載のモータ駆動制御装置によれば、トランジスタ駆動回路は、バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路と、駆動制御信号のレベル変化に応じてバイポーラ駆動回路に駆動信号を出力するバイポーラプリドライバと、MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与すると共にターンオンレベル電圧が可変であるMOS駆動回路と、駆動制御信号のレベル変化に応じてMOS駆動回路に駆動信号を出力すると共に、制御回路により入力される駆動電圧制御信号に応じて、MOS駆動回路が出力するターンオンレベル電圧を決定するMOSプリドライバ(56)とを備える。
制御回路は、温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出すると共に、電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出すると、前記温度及び前記電流のピーク値が格納されるレジスタと、駆動制御信号としてのPWM信号を生成するタイマ(60)とを備え、温度のピーク値と、電流のピーク値とで決定される2次元座標値と座標上に設定されている閾値とを比較してMOSFETのゲートに与えるターンオンレベル電圧を決定し、駆動電圧制御信号をMOSプリドライバに出力する。
According to the motor drive control device of
Further, according to the motor drive control device of the sixteenth aspect, the transistor drive circuit is configured to apply the turn-on level voltage and the turn-off level voltage to the gate of the bipolar transistor, and to the level change of the drive control signal. And a MOS drive circuit that applies a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the MOSFET, and changes the level of the drive control signal. Accordingly, a drive signal is output to the MOS drive circuit, and a MOS predriver (56) is provided that determines the turn-on level voltage output by the MOS drive circuit according to the drive voltage control signal input by the control circuit.
The control circuit detects a peak value of the temperature detected by the temperature detection element, and when the peak value of the current detected by the current detection element is detected, a register in which the temperature and the peak value of the current are stored; And a timer (60) for generating a PWM signal as a signal, and comparing a two-dimensional coordinate value determined by the peak value of temperature and the peak value of current with a threshold value set on the coordinate Determine a turn-on level voltage to be applied to the gate of the MOS transistor and output a drive voltage control signal to the MOS predriver.
(第1実施形態)
図1に示すように、RC−IGBT1のコレクタ及びエミッタと、SiC−MOSFET2のドレイン及びソースとは、それぞれ共通に接続されている。IGBT1のコレクタ及びFET2のドレインは、例えば同様に並列接続された素子で構成されている図示しない上アーム側の素子に接続されており、同エミッタ及びソースはグランドに接続されている。
First Embodiment
As shown in FIG. 1, the collector and the emitter of the RC-
IGBT1には、コレクタ電流を分流して検出するための検出素子が設けられているが、図中では、そのエミッタ端子4Eのみを示している。エミッタ端子4Eは抵抗5を介してグランドに接続されている。また、FET2のドレイン,ソース間には、逆方向の寄生ダイオード2Dが接続されている。
The
駆動IC6には、図示しない制御回路からIGBT1を駆動制御する信号が入力される。その入力信号は、ターンオフディレイ回路7を介してIGBT駆動回路8に入力されている。ターンオフディレイ回路7は、入力信号のレベルがハイからターンオフレベルであるローに変化した際に、一定の遅延時間が経過した時点でIGBT駆動回路8に出力する信号をローレベルに変化させる。
A signal for driving and controlling the
IGBT駆動回路8は、例えば2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として15V,ローレベル駆動電圧として0VをIGBT1のゲートに出力する。尚、説明の都合上、IGBT駆動回路8は、入力信号がローレベルであればローレベル駆動電圧を出力し、入力信号がハイレベルであればハイレベル駆動電圧を出力するものとする。
The
また、前記駆動制御信号は、立下り検出回路9に入力されている。立下り検出回路9の出力信号は、MOS駆動回路10のオフ指令として入力される。MOS駆動回路10も同様に2つのMOSFETの直列回路で構成され、例えばハイレベル駆動電圧として20V,ローレベル駆動電圧として−5VをFET2のゲートに出力する。
The drive control signal is also input to the
IGBTゲート立上り判定回路11の入力端子は、IGBT1のゲートに接続されている。立上り判定回路11は、コンパレータ12及びワンショットパルス生成回路13で構成されている。コンパレータ12は、IGBT1のゲート電圧が閾値電圧を超えるとワンショットパルス生成回路13にトリガ信号を出力する。ワンショットパルス生成回路13は、前記トリガ信号が入力されるとワンショットパルス信号をDCアシストON/OFF判断回路14に出力する。
The input terminal of the IGBT gate
駆動IC6には、FET2と同様にSiCで構成される感温ダイオード15が接続されており、この感温ダイオード15はFET2の近傍の温度を検出する。温度検出部16は、感温ダイオード15の順方向電圧を検出し、その電圧に応じて、レベルがリニアに変化する温度検出電圧をピークホールド回路17に出力する。ピークホールド回路17は、温度検出部16が出力する検出電圧のピーク値を保持し、コンパレータ18の非反転入力端子に入力する。コンパレータ18の反転入力端子には温度閾値が与えられており、コンパレータ18の出力信号は、ON/OFF判断回路14に入力されている。
Connected to the
ON/OFF判断回路14は、MOS駆動回路10にオン指令信号を与える共に、ピークホールド回路17にリセット指令をワンショットパルスで出力する。MOS駆動回路10は、ON/OFF判断回路14よりオン指令信号が与えられるとFET2のゲートをハイレベルにして、立上り検出回路9よりオフ指令信号が与えられるまでその状態を維持する。そして、上記オフ指令信号が与えられるとFET2のゲートをローレベルにする。
The ON /
次に、本実施形態の作用について説明する。図2に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化すると、IGBT1のゲート電圧が上昇を開始する。前記ゲート電圧が時点(2)で閾値電圧を超えると、立上り判定回路11はワンショットパルスを出力する。時点(2)の直前までピークホールド回路17が保持しているレベルが、コンパレータ18の温度閾値を下回っていると、ON/OFF判断回路14は、MOS駆動回路10にオン指令を出力する。これにより、FET2のゲート電圧が上昇を開始し、FET2がIGBT1と同時にONになり「DCアシスト」が実行される。
Next, the operation of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, when the input signal changes to the high level at time (1), the gate voltage of the
時点(2)でピークホールド回路17の保持レベルがリセットされた後、FET2がターンオンすることで感温ダイオード15が検出する温度が上昇する。そして、時点(3)で閾値温度を超えると、コンパレータ18の出力信号がハイレベルに変化する。その後、時点(4)で入力信号がローレベルになると、その立下りでMOS駆動回路10にオフ指令が入力されてFET2がターンオフを開始する。そして、このとき感温ダイオード15により検出されていた温度に対応する電圧レベルがピークホールド回路17により保持される。また、IGBT1のターンオフは、時点(4)からターンオフディレイ回路7により付与される遅延時間の経過後に開始される。
After the hold level of the peak hold circuit 17 is reset at time (2), the
時点(5)では、次周期のIGBT1のオン動作が開始され、IGBT1のゲート電圧が上昇する。前記ゲート電圧が時点(6)で閾値電圧を超えるが、その直前までピークホールド回路17が保持しているレベルは、コンパレータ18の温度閾値を超えている。この場合、立上り判定回路11がワンショットパルスを出力しても、ON/OFF判断回路14はオン指令を出力しない。したがって、FET2のゲート電圧は0Vのままであり「DCアシスト」は実行されない。
At time (5), the on operation of the IGBT1 of the next cycle is started, and the gate voltage of the IGBT1 rises. Although the gate voltage exceeds the threshold voltage at time (6), the level held by the peak hold circuit 17 until just before that exceeds the temperature threshold of the
ここで、例えばIGBT1及びFET2の並列素子が1つのアームを構成するインバータ回路により、モータをPWM制御して駆動することを想定する。図3に示すように、モータに正弦波状の電流が通電される場合、PWM周期毎にDCアシストが実行されると、PWMデューティが高い値を示す期間にFET2の温度が上昇し、破線で示すように限界値を超えるおそれがある。
これに対して、本実施形態のように駆動IC6が動作することで、FET2の温度が実力値としての限界に近付いた際にDCアシストは実行されなくなるので、FET2の温度上昇を抑制できる。
Here, for example, it is assumed that the motor is driven by PWM control by an inverter circuit in which parallel elements of
On the other hand, as the driving
以上のように本実施形態によれば、FET2の温度をダイオード15により検出し、その温度が閾値以下であればFET2とIGBT1との双方をオンさせてDCアシストを行い、前記温度が閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。具体的には、IGBT駆動回路8は、ターンオフディレイ回路8を介して入力される信号のレベル変化に応じて、IGBT1のゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与する。MOS駆動回路10は、FET2のゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与する。
As described above, according to the present embodiment, the temperature of the
ダイオード15が検出した温度に応じて温度検出部16が出力する電圧信号のピーク値をピークホールド回路17によりホールドすると、そのピーク値をコンパレータ18により閾値と比較する。そして、IGBT1がターンオンする期間において、IGBT1のゲート駆動電圧が閾値電圧を超えると、IGBTゲート立上り判定回路11がトリガ信号を出力する。
When the peak hold circuit 17 holds the peak value of the voltage signal output from the
DCアシストON/OFF判断回路14は、前記トリガ信号が入力された際に、コンパレータ18の比較結果に応じてFET2をターンオンさせるか否かを決定する。立下り検出回路9は、入力信号の立下りエッジを検出して、MOS駆動回路10によりFET2をターンオフさせるためのオフ指令を出力する。すなわち、FET2の温度が上昇して閾値を超えた際には、並列駆動を行わずIGBT1のみをオンさせて、FET2が過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
The DC assist ON /
(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図4に示すように、第2実施形態の駆動IC21は、FET2の温度を検出するための構成である感温ダイオード15〜ピークホールド回路17が削除されている。そして、コンパレータ22及び23と、ON/OFF判断回路14に替わるON/OFF判断回路24とを備えている。
Second Embodiment
Hereinafter, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and different parts will be described. As shown in FIG. 4, in the
コンパレータ22及び23の非反転入力端子は、IGBT1が備える電流検出素子のエミッタ端子4Eに接続されており、コンパレータ22,23の反転入力端子には、電流閾値(上限),電流閾値(下限)がそれぞれ与えられている。そして、コンパレータ22,23の出力信号は、何れもON/OFF判断回路24に入力されている。
The non-inverted input terminals of the
次に、第2実施形態の作用について説明する。図5に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化してIGBT1のゲート電圧が上昇を開始し、前記ゲート電圧が時点(2)でミラー電圧に達すると、IGBT1にコレクタ電流が流れ始める。これにより、コンパレータ18に入力される抵抗5の端子電圧が上昇する。時点(3)においてゲート電圧が閾値電圧を超えて立上り判定回路11がワンショットパルスを出力した際に、抵抗5の端子電圧が電流閾値に達していなければ、ON/OFF判断回路24はMOS駆動回路10にオン指令を出力する。これにより、FET2がIGBT1と同時にONになり「DCアシスト」が実行される。
Next, the operation of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 5, when the input signal changes to high level at time point (1) and the gate voltage of
その後、時点(4)で駆動IC21の入力信号がローレベルになると、MOS駆動回路10の入力信号がローレベルになる。これにより、IGBT1のターンオフが開始された後、そのゲート電圧が時点(5)でミラー電圧に達すると、コレクタ電流の通電が停止される。
Thereafter, when the input signal of the
時点(6)では、次周期のIGBT1のターンオン動作が開始されてゲート電圧が再度上昇し、前記ゲート電圧が時点(7)でミラー電圧に達するとコレクタ電流が流れ始める。時点(8)において、立上り判定回路11がワンショットパルスを出力した際に、抵抗5の端子電圧が電流閾値を超えていると、ON/OFF判断回路24はMOS駆動回路10にオン指令を出力しない。したがって、「DCアシスト」は実行されない。
At time point (6), the turn-on operation of the
図6に示すように、第1実施形態と同様にモータに正弦波状の電流が通電される場合において、第2実施形態のように駆動IC21が動作することで、IGBT1に流れるコレクタ電流が、FET2の温度限界に対応する電流換算値を超えるとDCアシストは実行されなくなるので、FET2の温度上昇を抑制できる。そして、第2実施形態では、コンパレータ22,23にそれぞれ、電流閾値(上限),電流閾値(下限)を設定することで、ON/OFF判断回路24、はコレクタ電流の極性が正負の何れを示す場合についても同じようにDCアシストの実行可否を決定する。
As shown in FIG. 6, in the case where a sinusoidal current is supplied to the motor as in the first embodiment, the collector IC flowing in the
以上のように第2実施形態によれば、IGBT1を介して流れる電流を抵抗5により検出し、その電流が閾値以下であればFET2とIGBT1との双方をオンさせ、前記電流が閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。具体的には、抵抗5の端子電圧を閾値と比較するコンパレータ22及び23と、IGBT1がターンオンする期間にゲート駆動電圧が閾値電圧を超えるとトリガ信号を出力する立上り判定回路11と、前記トリガ信号が入力された際に、コンパレータ22及び23の比較結果に応じてFET2をターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路24とを備える。このように構成すれば、IGBT1を介して流れる電流が閾値を超えることでFET2の温度が上昇していると推察される際には、DCアシストを行わずIGBT1のみをオンさせて、FET2が過熱状態に至ることを回避して損失を低減できる。
As described above, according to the second embodiment, the current flowing through the
(第3実施形態)
図7に示すように、第3実施形態の駆動IC25は、基本的に第2実施形態の駆動IC21と同じ構成であるが、コンパレータ22,23の反転入力端子に与えられる電流閾値が第2実施形態と異なっている。コンパレータ22の反転入力端子には電流閾値(+)が、コンパレータ23の反転入力端子には電流閾値(−)がそれぞれ付与されている。
Third Embodiment
As shown in FIG. 7, the
電流閾値(+)は、検出電流の極性が正を示す際に対応する閾値であり、第2実施形態の電流閾値(上限)に相当する値である。一方、電流閾値(−)は、検出電流の極性が負を示す際に対応する閾値であり、両閾値の絶対値を比較すると、
|電流閾値(+)|<|電流閾値(−)|
となっている。この場合、電流閾値(+)が第1閾値に相当し、電流閾値(−)が第2閾値に相当する。
The current threshold (+) is a threshold corresponding to when the polarity of the detected current is positive, and is a value corresponding to the current threshold (upper limit) of the second embodiment. On the other hand, the current threshold (-) is a threshold corresponding to when the polarity of the detected current is negative, and when the absolute values of both thresholds are compared,
| Current threshold (+) | <| Current threshold (-) |
It has become. In this case, the current threshold (+) corresponds to the first threshold, and the current threshold (-) corresponds to the second threshold.
次に、第3実施形態の作用について説明する。第2実施形態では、図6に示したように正側に対応する電流閾値(上限),負側に対応する電流閾値(下限)の絶対値が同じであった。これに対して第3実施形態では、電流閾値(+)と電流閾値(−)とで絶対値に差を設けたことで、電流極性に応じた作用が非対称になる。 Next, the operation of the third embodiment will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the absolute values of the current threshold (upper limit) corresponding to the positive side and the current threshold (lower limit) corresponding to the negative side are the same. On the other hand, in the third embodiment, the difference between the absolute values of the current threshold (+) and the current threshold (-) makes the operation according to the current polarity asymmetric.
すなわち、図8に示すように、電流の極性が負を示す場合は、極性が正を示す場合よりも電流値が高い領域まで「DCアシスト」を行うことになる。つまり、電流の極性が負を示す場合は、両者の絶対値の差分{|電流閾値(−)|−|電流閾値(+)|}だけ、「DCアシスト」を行う機会が多くなる。 That is, as shown in FIG. 8, when the polarity of the current indicates negative, “DC assist” is performed to a region where the current value is higher than that in the case where the polarity indicates positive. That is, when the polarity of the current is negative, the opportunity to perform “DC assist” increases by the difference between the absolute values of both of each other {| current threshold (−) | − | current threshold (+) |}.
以上のように第3実施形態によれば、IGBT1を介して流れる電流を抵抗5により検出し、(1)その電流が一方の極性における第1閾値以下であればMOSFETとIGBT1との双方をオンさせ、(2)前記電流が他方の極性において、第1閾値相当値よりも高く設定される第2閾値以下であればIGBT1及びFET2を同時にオンさせ、(3)前記電流が第2閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。また、電流が一方の極性を示す場合に第1閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。
As described above, according to the third embodiment, the current flowing through the
すなわち、IGBT1を介して流れる電流量が上記(1)〜(3)のように異なるケースに対応して、(1)並列駆動,(2)電流が一方の極性を示す場合のみ並列駆動,(3)IGBT1の単独駆動,というように段階的に切り替える。これにより、FET2が過熱状態に至ることを回避できる。尚、2つの閾値の絶対値の関係を逆にすることで、
|電流閾値(+)|>|電流閾値(−)|
電流閾値(−)を第1閾値に、電流閾値(+)を第2閾値に対応させても良い。
That is, (1) parallel drive, (2) parallel drive only when the current exhibits one polarity, corresponding to the cases where the amount of current flowing through the
| Current threshold (+) |> | Current threshold (-) |
The current threshold (-) may correspond to the first threshold, and the current threshold (+) may correspond to the second threshold.
(第4実施形態)
図9に示すように、第4実施形態の駆動IC31は、第1実施形態で用いた感温ダイオード15,温度検出部16及びピークホールド回路17を備えると共に、DCアシストタイミング検出回路32及び電流ピーク検出回路33を備えている。但し、第4実施形態では、感温ダイオード15によりIGBT1の温度を検出する。また、感温ダイオード15,温度検出部16及びピークホールド回路17は、温度ピーク検出回路34を構成している。
Fourth Embodiment
As shown in FIG. 9, the
DCアシストタイミング検出回路32は、立上り検出回路35,タイマ36及びワンショットパルス生成回路37を有しており、立上り検出回路35には、外部からの入力信号が入力されている。DCアシストタイミング検出回路32では、立上り検出回路35が入力信号の立上りを検出するとタイマ36が計時を開始し、タイマ36が一定時間を計時するとワンショットパルス生成回路37にトリガ信号を入力する。すると、ワンショットパルス生成回路37は、ワンショットパルス信号をDCアシストON/OFF判断回路38に入力する。
The DC assist
電流ピーク検出回路33は、電流検出部39及びピークホールド回路40を有しており、電流検出部39の入力端子はエミッタ端子4Eに接続されている。電流検出部39は、IGBT1のコレクタ電流値が反映されている抵抗5の端子電圧を検出し、ピークホールド回路40に入力する。ピークホールド回路40は、入力される電圧レベルのピーク値を保持し、保持している値をDCアシストON/OFF判断回路38に入力する。温度ピーク検出回路34におけるピークホールド回路17により保持された電圧レベルのピーク値も同様に、DCアシストON/OFF判断回路38に入力される。
The current
立下り検出回路41は、ターンオフディレイ回路7を介して入力される入力信号の立下りエッジを検出すると、ピークホールド回路17及び40に対してピーク値をホールドさせるためのトリガ信号を入力する。そして、ワンショットパルス生成回路37より出力されるワンショットパルス信号は、ピークホールド回路17及び40にリセット信号として入力される。
When the falling
DCアシストON/OFF判断回路38は、MOS駆動回路10に対してオン指令を出力するか否かを判断するため、図10に示す判断マップを保持している。この判断マップは、温度を横軸,電流を縦軸とする2次元座標上において、DCアシストを行うか否かを判断するための閾値を例えば1次関数で設定したものである。ON/OFF判断回路38は、電流ピーク検出回路33及び温度ピーク検出回路34より入力される電流及び温度のピーク値で定まる2次元座標値が、直線状の閾値以下の範囲にあればオン指令を出力してDCアシストを行い、前記閾値を超えていればDCアシストを行わないように判断する。
The DC assist ON /
次に、第4実施形態の作用について説明する。図11に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化してIGBT1のターンオンが開始されると、DCアシストタイミング検出回路32のタイマ36が計時を開始する。IGBT1のターンオンが完了した後、一定時間が計時された時点(2)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、DCアシストON/OFF判断回路38は、この時点で入力されている,つまり既にホールドされている電流値及び温度値に応じてDCアシストを行うか否かを、上述したマップに基づいて決定する。また、ピークホールド17及び40はリセットされる。このケースでは、電流値及び温度値が何れも小さく2次元座標値が閾値を下回っているので、時点(3)でFET2をターンオンさせてDCアシストを行っている。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. As shown in FIG. 11, when the input signal changes to high level at time (1) and turn on of the
IGBT1のターンオンが完了してコレクタ電流が流れることで、電流ピーク値検出回路33,温度ピーク値検出回路34で検出される電流,温度は上昇する。その後、時点(4)で入力信号がローレベルになると、その立下りでMOS駆動回路10にオフ指令が入力される。次の時点(5)でIGBT1のターンオフが開始されると、そのゲート信号の立下りで電流ピーク値検出回路33,温度ピーク値検出回路34のピークホールド回路40,17はピークホールドを行う(時点(6))。
When the turn-on of the
時点(7)では、次周期のIGBT1のターンオンが開始され、そのターンオンが完了した後、一定時間が計時された時点(8)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、DCアシストON/OFF判断回路38は、この時点で入力されている電流値及び温度値に応じてDCアシストを行うか否かを決定する。このケースでは、電流値及び温度値が何れも大きく2次元座標値が閾値を超えているので、時点(9)ではDCアシストを行わない。
At time point (7), the turn-on of the IGBT1 of the next cycle is started, and after the turn-on is completed, the one-shot
以上のように第4実施形態によれば、IGBT1の温度を感温ダイオード15により検出し、IGBT1を介して流れるコレクタ電流に相当する電流を抵抗5より検出する。そして、前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であればFET2とIGBT1との双方をオンさせ、2次元座標値が前記閾値を超えるとIGBT1のみをオンさせる。
As described above, according to the fourth embodiment, the
具体的には、立下り検出回路41が、ターンオフディレイ回路7を介して入力される信号の立下りを検出すると、温度ピーク検出回路34は、感温ダイオード15が検出した温度のピーク値を検出し、電流ピーク検出回路33は、抵抗5が検出した電流のピーク値を検出する。DCアシストタイミング検出回路32において、立上り検出回路35が入力信号の立上りを検出してトリガ信号を出力するとタイマ36が一定時間の計時を開始し、一定時間が計時されるとワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。そして、DCアシストON/OFF判断回路38は、前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度及び電流のピーク値で決まる2次元座標値と前記閾値とを比較してFET2をターンオンさせるか否かを決定する。このように構成すれば、IGBT1の温度,電流の2つのパラメータに基づいて、DCアシストを行うか否かをより精密に決定できる。
Specifically, when the falling
(第5実施形態)
図12に示すように、第5実施形態の駆動IC42では、第4実施形態の駆動IC31が備えるDCアシストON/OFF判断回路38をMOS駆動電圧判断回路43に置き換えている。そして、MOS駆動回路10へのハイレベル駆動電圧は、駆動電圧生成回路44により供給される。また、MOS駆動回路10へのオン/オフ指令は、立上り検出回路9に替わるターンオンディレイ回路45を介した入力信号によって与えられる。
Fifth Embodiment
As shown in FIG. 12, in the
駆動電圧生成回路44は、MOS駆動回路10に供給するハイレベル駆動電圧を変更可能に構成されている。MOS駆動電圧判断回路43は、MOS駆動回路10に供給するハイレベル駆動電圧を決定するため、図13に示す判断マップを保持している。この判断マップは、第4実施形態のマップと同様に、温度を横軸,電流を縦軸とする2次元座標上において、駆動電圧レベルを例えば2Vに段階的に変化させるための閾値を設定している。温度及び電流が最低の領域に対応する最高電圧が20Vであり、そこから、温度,電流が上昇するのに応じて、駆動電圧を18V,16V,14,…といったように段階的に低下させる。
The drive
次に、第5実施形態の作用について説明する。第5実施形態では、図14に示すように、時点(1)で入力信号がハイレベルに変化してIGBT1のターンオンが開始され、そのターンオンが完了した後、第4実施形態と同様に時点(2)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、MOS駆動電圧判断回路43は、この時点で入力されている電流値及び温度値に応じて、図13に示すマップに従いFET2のゲート駆動電圧を決定する。また、ピークホールド17及び40はリセットされる。そして、時点(3)でFET2をターンオンさせて、決定したゲート駆動電圧によりDCアシストを行う。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, as shown in FIG. 14, the input signal changes to high level at time point (1) to start the turn on of the
IGBT1のターンオンが完了してコレクタ電流が流れることで、電流ピーク値検出回路33,温度ピーク値検出回路34で検出される電流,温度は上昇する。時点(4)〜(6)に対応する動作は、第4実施形態と同様である。
When the turn-on of the
時点(7)で、次周期のIGBT1のターンオンが開始され、そのターンオンが完了した後の時点(8)において、ワンショットパルス生成回路37がワンショットパルス信号を出力する。すると、MOS駆動電圧判断回路43は、この時点で入力されている電流値及び温度値に応じてFET2のゲート駆動電圧を決定する。このケースでは、前回の通電により電流値及び温度値が上昇したことに伴い、時点(9)以降に行われるDCアシストでのゲート駆動電圧は、前回よりも低下している。
At time point (7), the turn-on of the
以上のように第5実施形態によれば、温度と電流との2次元座標のマップ上に、閾値を複数設定し、MOS駆動電圧判断回路43は、IGBT1について検出される温度のピーク値と電流のピーク値とに基づいて決定される2次元座標値が超える閾値が高くなるのに応じて、FET2のゲートに与える駆動電圧を段階的に低下させてDCアシストを行う。このように構成すれば、IGBT1の温度,電流の2つのパラメータに基づいて、DCアシストを行う際のFET2のオン状態を精密に制御できる。
As described above, according to the fifth embodiment, a plurality of threshold values are set on the map of two-dimensional coordinates of temperature and current, and the MOS drive
(第6実施形態)
図15に示す第6実施形態では、IGBT1及びFET2を並列に接続したもので1つのアーム51を構成し、正側アーム51pと負側アーム51nとを直列に接続して各相アーム51U,51V,51Wを構成する。そして、各相アーム51U,51V,51Wを並列に接続してインバータ回路52を構成している。インバータ回路52の各相出力端子はそれぞれ、3相モータ53の図示しない各相固定子巻線に接続されている。インバータ回路52はモータ駆動回路に相当する。
Sixth Embodiment
In the sixth embodiment shown in FIG. 15, one arm 51 is formed by connecting the
各アーム51は、それぞれに対応する駆動IC54により駆動されるが、図15では、U相アーム51Uに対応する駆動IC54Up及び54Unのみ示している。駆動IC54は、IGBT駆動回路8及びIGBTプリドライバ55と、MOS駆動回路10及びMOSプリドライバ56とを備えている。各駆動IC54には、制御回路であるマイクロコンピュータ57によって、例えばPWM信号などの駆動制御信号が入力される。
Each arm 51 is driven by the corresponding drive IC 54, but FIG. 15 shows only the drive ICs 54Up and 54Un corresponding to the U-phase arm 51U. The drive IC 54 includes an
各アーム51には、第1実施形態等と同様に感温ダイオード15が配置されており、感温ダイオード15より出力される温度信号はマイコン57に入力される。尚、図15では、感温ダイオード15は1つのみ示している。また、インバータ回路52の各相出力端子の1つとモータ53の対応する固定子巻線との間には、例えばホール式の電流センサ58が介挿されており、電流センサ58より出力される電流信号もマイコン57に入力されている。
A temperature
マイコン57は、ソフトウェアによって実現される各機能部と、レジスタ59と、PWM信号を生成するためのハードウェアタイマ60p,60nとを備えている。そして、マイコン57は、第4,第5実施形態において駆動IC31,42が行った処理をソフトウェアによって行う。また、マイコン57は、PWM制御におけるキャリア周期よりも速い間隔で感温ダイオード15,電流センサ58より出力される信号をA/D変換しており、それぞれについて、図示しないソフトウェアの機能により常時ピーク値検出を行っている。そして、随時更新されているピーク値は、レジスタ59に格納されている。
The
次に第6実施形態の作用について説明する。図15に示すように、マイコン57は、DCアシストタイミング検出回路32の機能を実行し(S1)、レジスタ59より電流,温度のピーク値データを取得する(S2)。そして、DCアシストON/OFF判断回路38,MOS駆動電圧判断回路43の機能を実行し、その判断結果である駆動電圧制御信号を駆動IC54に出力すると(S3,S4)、レジスタ59に格納されているピーク値データをリセットする(S5)。
Next, the operation of the sixth embodiment will be described. As shown in FIG. 15, the
マイコン57と、駆動IC54との間の信号伝送は、例えばフォトカプラ等を介した絶縁通信で行われている。そして、上記の判断結果を受信した駆動IC54のMOSプリドライバ56はその結果に従いDCアシストを行うか否かを決定し、行う際にはFET2のゲート駆動電圧レベルを第5実施形態のように可変設定する。
Signal transmission between the
以上のように第6実施形態によれば、マイコン57は、IGBT1について検出される温度と電流とに基づいて決定される2次元座標値によりDCアシストを行うか否かを決定し、DCアシストを行う際には、前記2次元座標値が超える閾値が高くなるのに応じて、FET2のゲートに与える駆動電圧を段階的に低下させる。したがって、第4及び第5実施形態の作用の一部を、マイコン57のソフトウェアによって実現できる。
As described above, according to the sixth embodiment, the
(その他の実施形態)
第1実施形態において、感温ダイオード15によりIGBT1の温度を検出しても良い。
IGBT1やFET2の駆動電圧については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
バイポーラ型トランジスタは、RC−IGBTに限ることはない。また、MOSFETもSiC−MOSFETに限ることはない。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the
The drive voltages of the
The bipolar transistor is not limited to the RC-IGBT. Also, the MOSFET is not limited to the SiC-MOSFET.
第4,第5実施形態において、感温ダイオード15によりFET2の温度を検出しても良い。
第5実施形態では、DCアシストを行う際のゲート駆動電圧を2段階以上変化させれば良い。また、ゲート電圧を低下させる幅値についても、適宜変更すれば良い。更に、負デート電圧の最低値は0Vにしても良いし、0Vにしなくても良い。
第6実施形態において、第4,第5実施形態の何れか一方の機能のみを実行しても良い。また、電流センサ58に替えて、マイコン57が抵抗5の端子電圧を読み込むことで電流を検出しても良い。
In the fourth and fifth embodiments, the
In the fifth embodiment, the gate drive voltage when performing DC assist may be changed in two or more steps. Further, the width value for reducing the gate voltage may be changed as appropriate. Furthermore, the minimum value of the negative date voltage may be 0 V or may not be 0 V.
In the sixth embodiment, only one of the functions of the fourth and fifth embodiments may be performed. Further, instead of the
第6実施形態におけるモータ駆動回路は3相のインバータ回路52に限ることなく、ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路であっても良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
The motor drive circuit in the sixth embodiment is not limited to the three-
Although the present disclosure has been described based on the examples, it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various modifications and variations within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, and further, other combinations and forms including only one element, or more or less than these elements are also within the scope and the scope of the present disclosure.
1 RC−IGBT、2 SiC−MOSFET、5 抵抗、6 駆動IC、8 IGBT駆動回路、10 MOS駆動回路、11 IGBTゲート立上り判定回路、14 ON/OFF判断回路、15 ダイオード、18 コンパレータ。 1 RC-IGBT, 2 SiC-MOSFET, 5 resistance, 6 drive IC, 8 IGBT drive circuit, 10 MOS drive circuit, 11 IGBT gate rise judgment circuit, 14 ON / OFF judgment circuit, 15 diode, 18 comparator.
Claims (16)
前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)を備え、
前記温度が閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記温度が閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 The driving target is one in which a bipolar transistor (1) and a MOSFET (2) are connected in parallel,
A temperature detection element (15) for detecting the temperature of the bipolar transistor or MOSFET;
If the temperature is below a threshold, both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on.
A transistor drive circuit which turns on only the bipolar transistor when the temperature exceeds a threshold.
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
前記温度検出素子が検出した温度に応じた電圧信号を出力する温度検出部(16)と、
前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(17)と、
前記ピーク値を閾値と比較する比較器(18)と、
前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
前記トリガ信号が入力された際に、前記比較器の比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(14)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項1又は2記載のトランジスタ駆動回路。 A turn-off delay circuit (7) for delaying the falling timing of the input signal;
A bipolar drive circuit (8) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the bipolar transistor in accordance with a level change of a signal input through the turn-off delay circuit;
A MOS drive circuit (10) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the MOSFET;
A temperature detection unit (16) for outputting a voltage signal according to the temperature detected by the temperature detection element;
A peak hold circuit (17) for holding the peak value of the voltage signal;
A comparator (18) that compares the peak value to a threshold value;
A rise determination circuit (11) for outputting a trigger signal when a drive voltage of the transistor exceeds a predetermined voltage in a period in which the bipolar transistor is turned on;
An ON / OFF determination circuit (14) which determines whether or not the MOSFET is turned on by the MOS drive circuit according to the comparison result of the comparator when the trigger signal is input;
3. The transistor drive circuit according to claim 1, further comprising: a fall detection circuit (9) for detecting a falling edge of an input signal and outputting an off command for turning off said MOSFET by said MOS drive circuit.
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)を備え、
前記電流が閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記電流が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 The driving target is one in which a bipolar transistor (1) and a MOSFET (2) are connected in parallel,
A current detection element (5) for detecting a current flowing through the bipolar transistor;
Turning on both the MOSFET and the bipolar transistor if the current is below a threshold,
A transistor drive circuit which turns on only the bipolar transistor when the current exceeds the threshold.
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
前記電流検出素子が検出した電流に応じて出力する電圧信号を閾値と比較する比較器(22,23)と、
前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
前記トリガ信号が入力された際に、前記比較器の比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(24)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項4記載のトランジスタ駆動回路。 A turn-off delay circuit (7) for delaying the falling timing of the input signal;
A bipolar drive circuit (8) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the bipolar transistor in accordance with a level change of a signal input through the turn-off delay circuit;
A MOS drive circuit (10) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the MOSFET in response to a level change of the input signal;
A comparator (22, 23) that compares a voltage signal output according to the current detected by the current detection element with a threshold;
A rise determination circuit (11) for outputting a trigger signal when a drive voltage of the transistor exceeds a predetermined voltage in a period in which the bipolar transistor is turned on;
An ON / OFF determination circuit (24) which determines whether or not the MOSFET is turned on by the MOS drive circuit according to the comparison result of the comparator when the trigger signal is input;
5. The transistor drive circuit according to claim 4, further comprising: a fall detection circuit (9) detecting a falling edge of the input signal and outputting an off command for turning off said MOSFET by said MOS drive circuit.
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)を備え、
前記電流が一方の極性における第1閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせて、前記電流が前記第1閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせ、
前記電流が他方の極性において、前記第1閾値相当値よりも高く設定される第2閾値以下であれば前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETを同時にオンさせ、前記電流が前記第2閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 The driving target is one in which a bipolar transistor (1) and a MOSFET (2) are connected in parallel,
A current detection element (5) for detecting a current flowing through the bipolar transistor;
Both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on if the current is below a first threshold in one polarity, and only the bipolar transistor is turned on if the current exceeds the first threshold,
The bipolar transistor and the MOSFET are simultaneously turned on if the current is equal to or less than a second threshold set higher than the first threshold equivalent value in the other polarity, and the current exceeds the second threshold. Transistor drive circuit that turns on only bipolar transistors.
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
前記バイポーラ型トランジスタがターンオンする期間において、前記トランジスタの駆動電圧が所定電圧を超えると、トリガ信号を出力する立上り判定回路(11)と、
前記電流検出素子が検出した電流を、前記第1閾値と比較する第1コンパレータ(22)と、
前記電流検出素子が検出した電流を、前記第2閾値と比較する第2コンパレータ(23)と、
前記第1,第2コンパレータの比較結果に応じて、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(24)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項6記載のトランジスタ駆動回路。 A turn-off delay circuit (7) for delaying the falling timing of the input signal;
A bipolar drive circuit (8) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the bipolar transistor in accordance with a level change of a signal input through the turn-off delay circuit;
A MOS drive circuit (10) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the MOSFET in response to a level change of the input signal;
A rise determination circuit (11) for outputting a trigger signal when a drive voltage of the transistor exceeds a predetermined voltage in a period in which the bipolar transistor is turned on;
A first comparator (22) comparing the current detected by the current detection element with the first threshold;
A second comparator (23) comparing the current detected by the current detection element with the second threshold;
An ON / OFF determination circuit (24) for determining whether or not the MOSFET is to be turned on by the MOS drive circuit according to the comparison result of the first and second comparators;
The transistor drive circuit according to claim 6, further comprising: a fall detection circuit (9) detecting a falling edge of an input signal and outputting an off command for turning off said MOSFET by said MOS drive circuit.
前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)とを備え、
前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記2次元座標値が前記閾値を超えると前記バイポーラ型トランジスタのみをオンさせるトランジスタ駆動回路。 The driving target is one in which a bipolar transistor (1) and a MOSFET (2) are connected in parallel,
A temperature detection element (15) for detecting the temperature of the bipolar transistor or MOSFET;
And a current detection element (5) for detecting a current flowing through the bipolar transistor.
If the two-dimensional coordinate value determined based on the temperature and the current is equal to or less than a threshold value set on the coordinate, both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on.
A transistor drive circuit which turns on only the bipolar transistor when the two-dimensional coordinate value exceeds the threshold.
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記ターンオフディレイ回路を介して入力される信号の立下りを検出する立下り検出回路(41)と、
前記立下りが検出された時点で、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出する温度ピーク検出回路(34)と、
前記立下りが検出された時点で、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出する電流ピーク検出回路(33)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
外部より与えられる入力信号の立上りを検出すると、一定時間の経過後にワンショットパルス信号を出力するタイミング検出回路(32)と、
前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度ピーク検出回路により検出されている温度のピーク値と、前記電流ピーク検出回路により検出されている電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記閾値とを比較して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオンさせるか否かを決定するON/OFF判断回路(38)と、
入力信号の立下りエッジを検出して、前記MOS駆動回路により前記MOSFETをターンオフさせるためのオフ指令を出力する立下り検出回路(9)とを備える請求項8又は9記載のトランジスタ駆動回路。 A turn-off delay circuit (7) for delaying the falling timing of the input signal;
A bipolar drive circuit (8) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the bipolar transistor in accordance with a level change of a signal input through the turn-off delay circuit;
A fall detection circuit (41) for detecting the fall of a signal input through the turn-off delay circuit;
A temperature peak detection circuit (34) for detecting a peak value of the temperature detected by the temperature detection element when the falling is detected;
A current peak detection circuit (33) for detecting a peak value of the current detected by the current detection element when the falling is detected;
A MOS drive circuit (10) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the MOSFET in response to a level change of the input signal;
A timing detection circuit (32) which outputs a one-shot pulse signal after an elapse of a predetermined time when a rising of an input signal supplied from the outside is detected;
A two-dimensional coordinate determined by the peak value of the temperature detected by the temperature peak detection circuit and the peak value of the current detected by the current peak detection circuit when the one-shot pulse signal is input An ON / OFF determination circuit (38) which determines whether to turn on the MOSFET by the MOS drive circuit by comparing a value with the threshold value;
10. The transistor drive circuit according to claim 8, further comprising: a fall detection circuit (9) for detecting a falling edge of an input signal and outputting an off command for turning off said MOSFET by said MOS drive circuit.
前記バイポーラ型トランジスタ又はMOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
前記バイポーラ型トランジスタを介して流れる電流を検出する電流検出素子(5)とを備え、
前記温度と前記電流とに基づいて決定される2次元座標値が、前記座標上に設定されている閾値以下であれば前記MOSFETと前記バイポーラ型トランジスタとの双方をオンさせ、
前記2次元座標値が前記閾値を超えると、前記MOSFETを、そのゲートに与える駆動電圧を低下させてオンさせると共に前記バイポーラ型トランジスタをオンさせるトランジスタ駆動回路。 The driving target is one in which a bipolar transistor (1) and a MOSFET (2) are connected in parallel,
A temperature detection element (15) for detecting the temperature of the bipolar transistor or MOSFET;
And a current detection element (5) for detecting a current flowing through the bipolar transistor.
If the two-dimensional coordinate value determined based on the temperature and the current is equal to or less than a threshold value set on the coordinate, both the MOSFET and the bipolar transistor are turned on.
A transistor drive circuit for turning on the MOSFET and turning on the bipolar transistor by decreasing a drive voltage applied to the gate when the two-dimensional coordinate value exceeds the threshold.
このターンオフディレイ回路を介して入力される信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記入力信号のレベル変化に応じて、前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するMOS駆動回路(10)と、
外部より与えられる入力信号の立上りを検出すると、一定時間の経過後にワンショットパルス信号を出力するタイミング検出回路(32)と、
前記立下りが検出された時点で、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出する温度ピーク検出回路(34)と、
前記立下りが検出された時点で、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出する電流ピーク検出回路(33)と、
前記ターンオフディレイ回路を介して入力される信号の立下りを検出する立下り検出回路(41)と、
前記MOSFETのゲートに与える駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路(44)と、
前記ワンショットパルス信号が入力された際に、前記温度ピーク検出回路により検出されている温度のピーク値と、前記電流ピーク検出回路により検出されている電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記閾値とを比較して、前記MOSFETのゲートに与えるターンオンレベル電圧を決定する駆動電圧判断回路(43)とを備える請求項11から13の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。 A turn-off delay circuit (7) for delaying the falling timing of the input signal;
A bipolar drive circuit (8) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the bipolar transistor in accordance with a level change of a signal input through the turn-off delay circuit;
A MOS drive circuit (10) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the MOSFET in response to a level change of the input signal;
A timing detection circuit (32) which outputs a one-shot pulse signal after an elapse of a predetermined time when a rising of an input signal supplied from the outside is detected;
A temperature peak detection circuit (34) for detecting a peak value of the temperature detected by the temperature detection element when the falling is detected;
A current peak detection circuit (33) for detecting a peak value of the current detected by the current detection element when the falling is detected;
A fall detection circuit (41) for detecting the fall of a signal input through the turn-off delay circuit;
A drive voltage generation circuit (44) for generating a drive voltage to be applied to the gate of the MOSFET;
A two-dimensional coordinate determined by the peak value of the temperature detected by the temperature peak detection circuit and the peak value of the current detected by the current peak detection circuit when the one-shot pulse signal is input The transistor drive circuit according to any one of claims 11 to 13, further comprising: a drive voltage determination circuit (43) for comparing a value and the threshold value to determine a turn-on level voltage to be applied to the gate of the MOSFET.
前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(17)とを備え、
前記電流ピーク検出回路は、前記電流検出素子が検出した電流に応じた電圧信号を出力する電流検出部(39)と、
前記電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路(40)とを備え、
前記タイミング検出回路は、外部より与えられる入力信号の立上りを検出するとトリガ信号を出力する立上り検出回路(35)と、
前記トリガ信号が入力されると一定時間の計時を開始するタイマ(36)と、
このタイマにより前記一定時間が計時されるとワンショットパルス信号を出力するワンショットパルス生成回路(37)とを備える請求項10又は14記載のトランジスタ駆動回路。 The temperature peak detection circuit outputs a voltage signal according to the temperature detected by the temperature detection element;
And a peak hold circuit (17) for holding the peak value of the voltage signal,
The current peak detection circuit outputs a voltage signal according to the current detected by the current detection element;
And a peak hold circuit (40) for holding the peak value of the voltage signal,
The timing detection circuit is a rise detection circuit (35) that outputs a trigger signal when it detects a rise of an input signal supplied from the outside;
A timer (36) which starts counting a fixed time when the trigger signal is input;
15. The transistor drive circuit according to claim 10, further comprising: a one-shot pulse generation circuit (37) for outputting a one-shot pulse signal when said fixed time is counted by said timer.
前記バイポーラ型トランジスタ又は前記MOSFETの温度を検出する温度検出素子(15)と、
モータ(53)に流れる電流を検出する電流検出素子(58)と、
前記温度の高低及び前記電流の大小に応じて、前記バイポーラ型トランジスタ及び前記MOSFETの駆動状態を決定し、前記トランジスタ駆動回路に駆動制御信号を出力する制御回路(57)とを備え、
前記トランジスタ駆動回路は、前記バイポーラ型トランジスタのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与するバイポーラ駆動回路(8)と、
前記駆動制御信号のレベル変化に応じて、前記バイポーラ駆動回路に駆動信号を出力するバイポーラプリドライバ(55)と、
前記MOSFETのゲートにターンオンレベル電圧とターンオフレベル電圧とを付与すると共に、前記ターンオンレベル電圧が可変であるMOS駆動回路(10)と、
前記駆動制御信号のレベル変化に応じて前記MOS駆動回路に駆動信号を出力すると共に、前記制御回路により入力される駆動電圧制御信号に応じて、前記MOS駆動回路が出力するターンオンレベル電圧を決定するMOSプリドライバ(56)とを備え、
前記制御回路は、前記温度検出素子が検出した温度のピーク値を検出すると共に、前記電流検出素子が検出した電流のピーク値を検出すると、前記温度及び前記電流のピーク値が格納されるレジスタ(59)と、
前記駆動制御信号としてのPWM信号を生成するタイマ(60)とを備え、
前記温度のピーク値と、前記電流のピーク値とで決定される2次元座標値と前記座標上に設定されている閾値とを比較して、前記MOSFETのゲートに与えるターンオンレベル電圧を決定し、前記駆動電圧制御信号を前記MOSプリドライバに出力するモータ駆動制御装置。 A transistor for driving the bipolar transistor and the MOSFET in a motor drive circuit (52) configured as one arm (51) in which a bipolar transistor (1) and a MOSFET (2) are connected in parallel Drive circuit (54),
A temperature detection element (15) for detecting the temperature of the bipolar transistor or the MOSFET;
A current detection element (58) for detecting the current flowing to the motor (53);
A control circuit (57) for determining driving states of the bipolar transistor and the MOSFET according to the level of the temperature and the magnitude of the current, and outputting a driving control signal to the transistor driving circuit ;
The transistor drive circuit is a bipolar drive circuit (8) for applying a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of the bipolar transistor;
A bipolar predriver (55) for outputting a drive signal to the bipolar drive circuit in accordance with a level change of the drive control signal;
A MOS drive circuit (10) which applies a turn-on level voltage and a turn-off level voltage to the gate of said MOSFET, and wherein said turn-on level voltage is variable;
A drive signal is output to the MOS drive circuit according to a level change of the drive control signal, and a turn-on level voltage output by the MOS drive circuit is determined according to a drive voltage control signal input by the control circuit. And a MOS predriver (56),
The control circuit detects a peak value of the temperature detected by the temperature detection element, and a register in which the temperature and the peak value of the current are stored when the peak value of the current detected by the current detection element is detected. 59) and
A timer (60) for generating a PWM signal as the drive control signal;
The turn-on level voltage to be applied to the gate of the MOSFET is determined by comparing the two-dimensional coordinate value determined by the peak value of the temperature, the peak value of the current, and the threshold value set on the coordinate; The motor drive control apparatus which outputs the said drive voltage control signal to the said MOS predriver .
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Cited By (2)
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