JP6628564B2 - Control circuit of semiconductor relay module - Google Patents
Control circuit of semiconductor relay module Download PDFInfo
- Publication number
- JP6628564B2 JP6628564B2 JP2015220094A JP2015220094A JP6628564B2 JP 6628564 B2 JP6628564 B2 JP 6628564B2 JP 2015220094 A JP2015220094 A JP 2015220094A JP 2015220094 A JP2015220094 A JP 2015220094A JP 6628564 B2 JP6628564 B2 JP 6628564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor relay
- bias signal
- relay switch
- switch
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Description
本発明は、半導体リレーモジュールを制御する制御回路に関するものである。 The present invention relates to a control circuit for controlling a semiconductor relay module.
バッテリから供給される電力によりモータを駆動する回路においては、通常、バッテリ部、リレー部、インバータ部及びモータ部により構成される。上記リレー部には、従来、機械式のリレースイッチが用いられてきたが、機械式のリレースイッチは、チャタリングによるサージノイズや接点の劣化といった課題だけでなく、小型化及び低コスト化が困難であるといった課題があり、近年では、機械式のリレースイッチを半導体スイッチに置換させたいといった要求が増えてきている。 A circuit that drives a motor with electric power supplied from a battery usually includes a battery unit, a relay unit, an inverter unit, and a motor unit. Conventionally, a mechanical relay switch has been used for the relay unit. However, the mechanical relay switch has problems such as surge noise and deterioration of contacts due to chattering, and it is difficult to reduce the size and cost. In recent years, there has been an increasing demand for replacing a mechanical relay switch with a semiconductor switch.
半導体スイッチを用いてリレー部を構成する場合においては、例えば、図4に示すような構成がある。この回路2においては、2つの半導体スイッチQ510,Q520が互いのソース端子S510,S520で接続されており、半導体スイッチQ510及びQ520においてゲート電位がソース電位よりも高い電位のバイアス電圧が印加されるように、半導体スイッチQ510及びQ520の駆動回路をバッテリ部に対して電気的にフローティングとなるように構成される。 When a relay unit is configured using a semiconductor switch, for example, there is a configuration as shown in FIG. In this circuit 2, two semiconductor switches Q510 and Q520 are connected to each other at source terminals S510 and S520, and a bias voltage having a gate potential higher than the source potential is applied to the semiconductor switches Q510 and Q520. The drive circuit for the semiconductor switches Q510 and Q520 is configured to be electrically floating with respect to the battery unit.
このような構成に用いられる半導体リレーとしては、例えば、特許文献1の図1に開示されているようなものを用いることも可能である。
As the semiconductor relay used in such a configuration, for example, the one disclosed in FIG. 1 of
しかしながら、数十〜数百Aの大電流を流すモータ等の用途における半導体リレーでは光信号駆動だけでは駆動能力が不足するため、確実な駆動が困難となる。そのため、数十〜数百Aの大電流を流すモータ等の用途においては、絶縁トランス及びバッファ回路を付加した駆動回路が必要となり、回路全体が大型化してしまうといった課題があった。 However, in a semiconductor relay for an application such as a motor that flows a large current of several tens to several hundreds of amps, the driving ability is insufficient only by driving an optical signal, so that reliable driving is difficult. Therefore, in an application such as a motor for flowing a large current of several tens to several hundreds of A, a drive circuit having an insulating transformer and a buffer circuit is required, and there has been a problem that the entire circuit becomes large.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、数十〜数百Aの大電流を流すモータ等の用途においても、絶縁トランス等を用いずに確実に半導体リレーの駆動が可能となり、かつ、半導体リレーを含む回路全体を小型化できる半導体リレーモジュールを制御する制御回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even in applications such as a motor that flows a large current of several tens to several hundreds of A, it is possible to reliably drive a semiconductor relay without using an insulating transformer or the like, It is another object of the present invention to provide a control circuit for controlling a semiconductor relay module capable of reducing the size of an entire circuit including a semiconductor relay.
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。 The present invention proposes the following items in order to solve the above problems.
第1ドレイン端子、第1ゲート端子及び第1ソース端子を有する第1半導体リレースイッチと、第2ドレイン端子、第2ゲート端子及び第2ソース端子を有する第2半導体リレースイッチと、を備え、入力直流電源と出力負荷との間を導通又は開放する半導体リレーモジュールの制御回路であって、半導体リレーモジュールは、第1ドレイン端子と第2ドレイン端子とが互いに接続され、第1ゲート端子と第2ゲート端子とが互いに接続され、第1ソース端子と入力直流電源の正極とが互いに接続され、第2ソース端子と出力負荷とが互いに接続された構成であり、入力直流電源を昇圧させて第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチを導通駆動させる駆動バイアス信号を生成し、第1ゲート端子及び第2ゲート端子に、駆動バイアス信号を供給する駆動バイアス信号供給部を備えていることを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路を提案している。 A first semiconductor relay switch having a first drain terminal, a first gate terminal, and a first source terminal; and a second semiconductor relay switch having a second drain terminal, a second gate terminal, and a second source terminal. A control circuit for a semiconductor relay module that conducts or opens between a DC power supply and an output load, the semiconductor relay module having a first drain terminal and a second drain terminal connected to each other, a first gate terminal and a second gate terminal. The gate terminal is connected to each other, the first source terminal and the positive electrode of the input DC power supply are connected to each other, and the second source terminal and the output load are connected to each other. A drive bias signal for driving the semiconductor switch and the second semiconductor switch to be conductive is generated, and a drive bias signal is supplied to the first gate terminal and the second gate terminal. Have proposed a control circuit of the semiconductor relay module, characterized in that it comprises a drive bias signal supply unit supplies.
第1ソース端子と第2ソース端子との間の電圧を検出し、入力直流電源と出力負荷との間の電圧差を入出力電圧差値として検出する入出力電圧検出部を備え、駆動バイアス信号供給部は、入出力電圧検出部が検出する入出力電圧検出値に基づいて、駆動バイアス信号を生成することを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路を提案している。 An input / output voltage detector for detecting a voltage between the first source terminal and the second source terminal and detecting a voltage difference between an input DC power supply and an output load as an input / output voltage difference value; The supply unit proposes a control circuit for a semiconductor relay module, which generates a drive bias signal based on an input / output voltage detection value detected by the input / output voltage detection unit.
駆動バイアス信号の電圧値は入出力電圧差値に反比例する値となるよう制御することを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路を提案している。 A control circuit for a semiconductor relay module has been proposed in which the voltage value of the drive bias signal is controlled to be a value inversely proportional to the input / output voltage difference value.
第1半導体リレースイッチ及び/又は第2半導体リレースイッチの導通抵抗により、第1半導体リレースイッチ及び/又は第2半導体リレースイッチが導通した際に流れる導通電流値を検出する導通電流検出部を備え、駆動バイアス信号供給部は、導通電流値に基づいて、駆動バイアス信号を生成することを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路を提案している。 A conduction current detection unit that detects a conduction current value that flows when the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch is conducted by the conduction resistance of the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch; The drive bias signal supply unit proposes a control circuit for a semiconductor relay module, which generates a drive bias signal based on a conduction current value.
導通電流検出部が予め設定された所定の第1導通電流値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部は、駆動バイアス信号の生成を停止することを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路を提案している。 When the conduction current detection unit detects a predetermined first conduction current value, the drive bias signal supply unit stops generating the drive bias signal, and controls the control circuit of the semiconductor relay module. is suggesting.
第1半導体リレースイッチ及び/又は第2半導体リレースイッチの温度検出を行うスイッチ温度検出部を備え、スイッチ温度検出部が予め設定された所定の第1温度値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部は、駆動バイアス信号の生成を停止することを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路を提案している。 A switch temperature detecting section for detecting a temperature of the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch, and when the switch temperature detecting section detects a predetermined first temperature value, a drive bias signal is generated. The supply unit proposes a control circuit for the semiconductor relay module, which stops generating the drive bias signal.
駆動バイアス信号供給部は、チャージポンプ回路又はチョッパ回路であることを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路を提案している。 The drive bias signal supply unit is a charge pump circuit or a chopper circuit, and proposes a control circuit for a semiconductor relay module.
本発明に係る半導体リレーモジュールの制御回路によれば、駆動バイアス信号供給部は、入力直流電源を昇圧させて第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチを導通駆動させる駆動バイアス信号を生成し、第1ゲート端子及び第2ゲート端子に、駆動バイアス信号を供給する。 According to the control circuit of the semiconductor relay module according to the present invention, the drive bias signal supply unit generates a drive bias signal for boosting the input DC power supply to drive the first semiconductor switch and the second semiconductor switch to conduct. A drive bias signal is supplied to the gate terminal and the second gate terminal.
そのため、数十〜数百Aの大電流を流すモータ等の用途においても、絶縁トランス等を用いずに確実に半導体リレーの駆動が可能となり、かつ、半導体リレーを含む回路全体を小型化できる。 Therefore, even in applications such as a motor that flows a large current of several tens to several hundreds of amps, the semiconductor relay can be reliably driven without using an insulating transformer or the like, and the entire circuit including the semiconductor relay can be downsized.
本発明に係る半導体リレーモジュールの制御回路によれば、入出力電圧検出部は、第1ソース端子と第2ソース端子との間の電圧を検出し、入力直流電源と出力負荷との間の電圧差を入出力電圧差値として検出し、駆動バイアス信号供給部は、入出力電圧検出部が検出する入出力電圧検出値に基づいて、前記駆動バイアス信号を生成する。 According to the control circuit of the semiconductor relay module according to the present invention, the input / output voltage detector detects the voltage between the first source terminal and the second source terminal, and detects the voltage between the input DC power supply and the output load. The difference is detected as an input / output voltage difference value, and the drive bias signal supply unit generates the drive bias signal based on the input / output voltage detection value detected by the input / output voltage detection unit.
そのため、入出力電圧に対応して第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチの導通抵抗を制御することができる。例えば、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチが開放から導通への切替わる過渡的なタイミングで入出力電圧が大きい場合には、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチに過大な突入電流が流れることを抑制でき、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 Therefore, the conduction resistance of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch can be controlled according to the input / output voltage. For example, when the input / output voltage is large at the transient timing when the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are switched from open to conduction, an excessive rush current flows through the first semiconductor switch and the second semiconductor switch. Can be suppressed, and the safety of the circuit including the semiconductor relay can be improved.
本発明に係る半導体リレーモジュールの制御回路によれば、駆動バイアス信号の電圧値は入出力電圧差値に反比例する値となるよう制御する。 According to the control circuit for a semiconductor relay module of the present invention, the voltage value of the drive bias signal is controlled to be a value that is inversely proportional to the input / output voltage difference value.
そのため、入出力電圧に対応して第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチの導通抵抗を確実に制御することができる。 Therefore, the conduction resistance of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch can be reliably controlled according to the input / output voltage.
本発明に係る半導体リレーモジュールの制御回路によれば、導通電流検出部は、第1半導体リレースイッチ及び/又は第2半導体リレースイッチの導通抵抗により、第1半導体リレースイッチ及び/又は第2半導体リレースイッチが導通した際に流れる導通電流値を検出し、駆動バイアス信号供給部は、導通電流値に基づいて、駆動バイアス信号を生成する。 According to the control circuit of the semiconductor relay module according to the present invention, the conduction current detection unit is configured to control the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay by the conduction resistance of the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch. The drive bias signal supply unit detects a conduction current value flowing when the switch is turned on, and generates a drive bias signal based on the conduction current value.
そのため、別個の抵抗部品を設けることなく、導通電流値に対応して第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチの導通抵抗を制御することができ、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチが開放から導通への切替わり時に第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチに過大な突入電流が流れることを抑制でき、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 Therefore, the conduction resistance of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch can be controlled in accordance with the conduction current value without providing a separate resistance component, so that the first semiconductor switch and the second semiconductor switch become conductive from the open state. It is possible to suppress an excessive rush current from flowing through the first semiconductor switch and the second semiconductor switch when switching to, and to enhance the safety of a circuit including the semiconductor relay.
本発明に係る半導体リレーモジュールの制御回路によれば、導通電流検出部が予め設定された所定の第1導通電流値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部は、駆動バイアス信号の生成を停止し、駆動バイアス信号の供給を停止し、駆動バイアス信号の供給を停止する。 According to the control circuit of the semiconductor relay module according to the present invention, when the conduction current detection unit detects the predetermined first conduction current value, the drive bias signal supply unit generates the drive bias signal. Then, the supply of the drive bias signal is stopped, and the supply of the drive bias signal is stopped.
これにより、第1半導体リレースイッチ及び第2半導体リレースイッチが開放状態となり、過大な導通電流が流れることを防止し、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 Thereby, the first semiconductor relay switch and the second semiconductor relay switch are opened, and it is possible to prevent an excessive conduction current from flowing, and to enhance the safety of a circuit including the semiconductor relay.
本発明に係る半導体リレーモジュールの制御回路によれば、スイッチ温度検出部は、第1半導体リレースイッチ及び/又は第2半導体リレースイッチの温度検出を行い、スイッチ温度検出部が予め設定された所定の第1温度値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部は、駆動バイアス信号の生成を停止し、駆動バイアス信号の供給を停止する。 According to the control circuit of the semiconductor relay module according to the present invention, the switch temperature detector detects the temperature of the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch, and the switch temperature detector detects a predetermined temperature. When detecting the first temperature value, the drive bias signal supply unit stops generating the drive bias signal and stops supplying the drive bias signal.
これにより、第1半導体リレースイッチ及び第2半導体リレースイッチが開放状態となり、第1半導体リレースイッチ及び/又は第2半導体リレースイッチが過熱状態になることを防止し、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 This prevents the first semiconductor relay switch and the second semiconductor relay switch from being opened, prevents the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch from being overheated, and secures the circuit including the semiconductor relay. Can be increased.
本発明に係る半導体リレーモジュールの制御回路によれば、駆動バイアス信号供給部は、チャージポンプ回路又はチョッパ回路であるため、駆動バイアス信号の電圧を安定化させることができ、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 According to the control circuit of the semiconductor relay module according to the present invention, since the drive bias signal supply unit is a charge pump circuit or a chopper circuit, the voltage of the drive bias signal can be stabilized, and a circuit including the semiconductor relay is provided. Safety can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せをする様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the components in the present embodiment can be appropriately replaced with existing components and the like, and various variations can be made in combination with other existing components. Therefore, the description of the present embodiment does not limit the contents of the invention described in the claims.
図1は、本発明の実施形態に係る制御回路200と半導体リレーモジュール100とを用いて構成した回路1の回路図である。図2は、本発明の実施形態に係る制御回路200の駆動バイアス信号供給部210の第1の回路構成例である。図3は、本発明の実施形態に係る制御回路200の駆動バイアス信号供給部210の第2の回路構成例である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a
回路1は、入力直流電源5と、出力負荷10と、半導体リレーモジュール100と、制御回路200と、CPU(Central Processing Unit)300と、を備えている。半導体リレーモジュール100は、入力直流電源5と出力負荷10との間に設けられ、入力直流電源5と出力負荷10との間を導通又は開放する。
The
半導体リレーモジュール100の導通又は開放の動作は、制御回路200により制御される。制御回路200の制御は、例えばCPU300からの指令信号を受けて動作する。なお、本実施形態では、CPU300は入力直流電源5から電力供給を受ける構成例としている。
The operation of turning on or off the
半導体リレーリレーモジュール100は、端子101と、端子102と、端子103と、端子104と、を備えている。更に、半導体リレー素子100は、半導体リレースイッチQ110と、第2半導体リレースイッチQ120と、を備えている。
The
半導体リレースイッチQ110は、第1ドレイン端子D110、第1ゲート端子G110、及び第1ソース端子S110を有する。第2半導体リレースイッチQ120は、第2ドレイン端子D120、第2ゲート端子G120、及び第2ソース端子S120を有する。 The semiconductor relay switch Q110 has a first drain terminal D110, a first gate terminal G110, and a first source terminal S110. The second semiconductor relay switch Q120 has a second drain terminal D120, a second gate terminal G120, and a second source terminal S120.
第1ドレイン端子D110及び第2ドレイン端子D120は、接続点150で互いに電気的接続がなされている。第1ソース端子S110は、端子101に電気的接続がなされている。第2ソース端子S120は、端子102に電気的接続がなされている。 The first drain terminal D110 and the second drain terminal D120 are electrically connected to each other at a connection point 150. The first source terminal S110 is electrically connected to the terminal 101. The second source terminal S120 is electrically connected to the terminal 102.
また、半導体リレーモジュール100においては、第1ゲート端子G110及び第2ゲート端子G120は互いに電気的接続がなされている。
In the
制御回路200は、半導体リレーモジュール100の導通又は開放の動作を制御する。この制御回路200は、駆動バイアス信号供給部210と、入出力電圧検出部220と、導通電流検出部230と、端子201と、端子202と、端子203と、端子204と、端子205と、端子206と、図示しないスイッチ温度検出部と、を備えている。出力負荷10は、端子11と、端子12と、を備えている。
The
入力直流電源5の正極、端子101及び端子201は、電気的に接続される。端子11、端子102及び端子202、電気的に接続される。入力直流電源5の負極、端子12、端子205及び接地GNDは、電気的に接続される。端子103と端子203は、電気的に接続される。端子104と接続点150と端子204は、電気的に接続される。
The positive electrode of input DC power supply 5,
駆動バイアス信号供給部210は、端子201、端子203、端子205及び端子206に接続されている。入出力電圧検出部220は、駆動バイアス信号供給部210、端子201及び端子202に接続されている。導通電流検出部230は、端子201、端子202、端子204、駆動バイアス信号供給部210及び入出力電圧検出部220に接続されている。
The drive bias
駆動バイアス信号供給部210は、端子206を介してCPU300に接続されており、CPU300からの指令信号(導通指令信号)を受け、入力直流電源5を昇圧させて第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120を導通駆動させる駆動バイアス信号DBSを生成する。
The drive bias
また、駆動バイアス信号供給部210は、上記駆動バイアス信号DBSを、第1ゲート端子G110及び第2ゲート端子G120に、端子203及び端子103を介して供給する。
Further, the drive bias
入出力電圧検出部220は、第1ソース端子S110と第2ソース端子S120との間の電圧を検出し、入力直流電源5と出力負荷10との間の電圧を入出力電圧差値として検出する。
The input /
ところで、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120が開放から導通への切替わる過渡的なタイミングでは、導通状態に比べて入出力電圧が大きい。そのため、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120が開放から導通への切替わる過渡的なタイミングにおいては、過大な突入電流が半導体リレーモジュール100に流れ、第1半導体スイッチQ110及び/又は第2半導体スイッチQ120が破壊する可能性が懸念される。
By the way, at the transitional timing when the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 are switched from the open state to the conductive state, the input / output voltage is higher than the conductive state. Therefore, at a transitional timing when the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 are switched from open to conduction, an excessive rush current flows through the
そこで、制御回路200においては、駆動バイアス信号供給部210は、入出力電圧検出部220が検出する入出力電圧検出値に基づいて、駆動バイアス信号DBSを生成するようにする。この場合、駆動バイアス信号DBSの電圧値は、入出力電圧差値に対して反比例する値となるよう制御すると好適である。
Therefore, in the
このように制御すると、入出力電圧に対応して第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120の導通抵抗を制御することができる。駆動バイアス信号DBSの電圧値を、入出力電圧差値に対して反比例する値となるよう制御することで、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120が開放から導通への切替わる過渡的なタイミングにおいて、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120の導通抵抗を、導通状態に比べて高くすることができる。 With this control, the conduction resistance of the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 can be controlled according to the input / output voltage. By controlling the voltage value of the drive bias signal DBS to be a value that is inversely proportional to the input / output voltage difference value, the transient state in which the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 are switched from open to conduction. At the timing, the conduction resistance of the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 can be increased as compared with the conduction state.
これにより、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120が開放から導通への切替わる過渡的なタイミングにおいて、過大な突入電流が半導体リレーモジュール100に流れることを抑制でき、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。
Thereby, at the transient timing when the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 are switched from open to conduction, an excessive rush current can be suppressed from flowing through the
なお、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120として、MOSFETやIGBTのような電圧駆動型スイッチを用いる場合、ミラー効果等の影響により、実動作上は駆動バイアス信号DBSの電圧値を入出力電圧に対応して完全な反比例する値となるよう制御することはできないが、駆動バイアス信号DBSの電圧値を入出力電圧に対応して反比例する値となる期間が一部に含まれるような制御であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の実施となる。 When a voltage-driven switch such as a MOSFET or an IGBT is used as the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120, the voltage value of the drive bias signal DBS is actually input / output due to the effect of the mirror effect and the like. Although it is not possible to control the voltage value to be completely inversely proportional to the voltage, the control is performed such that the period in which the voltage value of the drive bias signal DBS is inversely proportional to the input / output voltage is partially included Then, the implementation is within the scope of the present invention.
これにより、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120が開放から導通への切替わる過渡的なタイミングにおいて、過大な突入電流が半導体リレーモジュール100に流れることを抑制でき、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。
Thereby, at the transient timing when the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 are switched from open to conduction, an excessive rush current can be suppressed from flowing through the
導通電流検出部230は、第1半導体リレースイッチQ110及び/又は第2半導体リレースイッチQ120の導通抵抗により、第1半導体リレースイッチQ110及び/又は第2半導体リレースイッチQ120が導通した際に流れる導通電流値を検出する。
The conduction
なお、図1においては、導通電流検出部230は、半導体リレースイッチQ110の導通抵抗を検出するように構成しているが、第2半導体リレースイッチQ120の導通抵抗を検出できるように構成してもよく、半導体リレースイッチQ110及び第2半導体リレースイッチQ120、両方の導通抵抗を検出できるように構成してもよい。
In FIG. 1, the conduction
駆動バイアス信号供給部210は、導通電流値に基づいて、駆動バイアス信号DBSを生成する。
The drive bias
導通電流検出部230が予め設定された所定の第1導通電流値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部210は、駆動バイアス信号DBSの生成を停止し、駆動バイアス信号DBSの供給を停止する。
When the conduction
これにより、第1半導体リレースイッチQ110及び第2半導体リレースイッチQ120が開放状態となり、過大な導通電流が流れることを防止し、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 As a result, the first semiconductor relay switch Q110 and the second semiconductor relay switch Q120 are opened, preventing an excessive conduction current from flowing, and increasing the safety of the circuit including the semiconductor relay.
スイッチ温度検出部は、第1半導体リレースイッチQ110及び/又は第2半導体リレースイッチQ120の温度検出を行う。スイッチ温度検出部が予め設定された所定の第1温度値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部210は、駆動バイアス信号DBSの生成を停止する。
The switch temperature detector detects the temperature of the first semiconductor relay switch Q110 and / or the second semiconductor relay switch Q120. When the switch temperature detection unit detects the predetermined first temperature value set in advance, the drive bias
これにより、駆動バイアス信号供給部210は、駆動バイアス信号DBSの供給を停止し、第1半導体リレースイッチQ110及び第2半導体リレースイッチQ120は、開放状態となる。
Accordingly, the drive bias
回路1においては、入力直流電源5の電源供給により、端子101、端子12の間に第1電圧V1が印加される。端子101及び端子102の間は、半導体リレースイッチQ110及び第2半導体リレースイッチQ120が導通又は開放することにより、入力直流電源5と出力負荷10とを導通又は開放するようになっている。
In the
制御回路200は、例えばCPU300からの指令信号(導通指令信号又は開放指令信号)を受けて動作し、端子103と回路1の接地GNDとの間の電圧を制御することにより、半導体リレーモジュール100を導通状態又は開放状態とする。
The
半導体リレーモジュール100を導通状態とする場合には、CPU300からの指令信号(導通指令信号)を受けた制御回路200の駆動バイアス信号供給部210は、入力直流電源5の電圧を昇圧させて第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120を導通駆動させる駆動バイアス信号DBSを生成し、第1ゲート端子G110及び第2ゲート端子G120に、駆動バイアス信号DBSを供給する。
When the
一方、半導体リレーモジュール100を開放状態とする場合には、CPU300からの指令信号(開放指令信号)を受けた制御回路200の駆動バイアス信号供給部210は、駆動バイアス信号DBSの生成を停止し、第1ゲート端子G110及び第2ゲート端子G120に、駆動バイアス信号DBSの供給を停止する。
On the other hand, when the
駆動バイアス信号DBSの電圧レベルは、例えば、第1電圧V1と、半導体リレースイッチQ110及び第2半導体リレースイッチQ120のゲート閾値電圧Vth以上の電圧とを、加えた第2電圧V2に制御する。 The voltage level of the drive bias signal DBS is controlled to, for example, a second voltage V2 obtained by adding the first voltage V1 and a voltage equal to or higher than the gate threshold voltage Vth of the semiconductor relay switch Q110 and the second semiconductor relay switch Q120.
駆動バイアス信号供給部210は、チャージポンプ回路又はチョッパ回路であると好適である。
The drive bias
駆動バイアス信号供給部210をチャージポンプ回路で構成する場合(第1の回路構成例)、図2に示すような構成例とする。
When the drive bias
第1の回路構成例では、駆動バイアス信号供給部210は、スイッチ211a、スイッチ211b、駆動回路部212、コンデンサ213、コンパレータ214、リファレンス電源215、抵抗216a、抵抗216b、ダイオード217a、ダイオード217b及びコンデンサ218を有している。
In the first circuit configuration example, the drive bias
駆動回路部212は、CPU300からの指令信号(導通指令信号)を受け、スイッチ211aをドライブし、抵抗216aと抵抗216bとで分圧した電圧とリファレンス電源215の電圧とを比較して出力されるコンパレータ214の出力情報に基づいてスイッチ211bをオン又はオフさせる。
Drive
これにより、制御回路200は、入力直流電源5を昇圧させて第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120を導通駆動させる駆動バイアス信号DBSを生成する。また、駆動バイアス信号供給部210は、第1ゲート端子G110及び第2ゲート端子G120に、端子203及び端子103を介して駆動バイアス信号DBSを供給する。
As a result, the
駆動バイアス信号供給部210をチョッパ回路で構成する場合(第2の回路構成例)、図3に示すような構成例とする。
When the drive bias
第2の回路構成例では、駆動バイアス信号供給部210は、スイッチ221、駆動回路部222、ダイオード223、コンパレータ224、リファレンス電源225、抵抗226a、抵抗226b及びコンデンサ228を有している。
In the second circuit configuration example, the drive bias
駆動回路部222は、CPU300からの指令信号(導通指令信号)を受け、スイッチ221をドライブし、抵抗226aと抵抗226bとで分圧した電圧とリファレンス電源225の電圧とを比較して出力されるコンパレータ224の出力情報に基づいて駆動回路部222がスイッチ221をオン又はオフさせる。
Drive
これにより、制御回路200は、入力直流電源5を昇圧させて第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120を導通駆動させる駆動バイアス信号DBSを生成する。また、駆動バイアス信号供給部210は、第1ゲート端子G110及び第2ゲート端子G120に、端子203及び端子103を介して駆動バイアス信号DBSを供給する。
As a result, the
以上のように、制御回路200によれば、駆動バイアス信号供給部210は、入力直流電源5の電圧を昇圧させて第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120を導通駆動させる駆動バイアス信号DBSを生成し、第1ゲート端子G110及び第2ゲート端子G120に、駆動バイアス信号DBSを供給する。
As described above, according to the
そのため、数十〜数百Aの大電流を流すモータ等の用途においても、絶縁トランス等を用いずに確実に半導体リレーの駆動が可能となり、かつ、半導体リレーを含む回路全体を小型化できる。 Therefore, even in applications such as a motor that flows a large current of several tens to several hundreds of amps, the semiconductor relay can be reliably driven without using an insulating transformer or the like, and the entire circuit including the semiconductor relay can be downsized.
制御回路200によれば、入出力電圧検出部220は、第1ソース端子S110と第2ソース端子S120との間の電圧を検出し、入力直流電源5と出力負荷10との間の電圧を入出力電圧差値として検出し、駆動バイアス信号供給部210は、入出力電圧検出部220が検出する入出力電圧検出値に基づいて、駆動バイアス信号DBSを生成する。
According to the
そのため、入出力電圧に対応して第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120の導通抵抗を制御することができる。例えば、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120が開放から導通への切替わる過渡的なタイミングで入出力電圧が大きい場合には、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120に過大な突入電流が流れることを抑制でき、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 Therefore, the conduction resistance of the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 can be controlled according to the input / output voltage. For example, when the input / output voltage is large at the transient timing when the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 are switched from open to conduction, an excessive rush into the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120. The current can be suppressed from flowing, and the safety of the circuit including the semiconductor relay can be improved.
制御回路200によれば、駆動バイアス信号の電圧値は入出力電圧差値に反比例する値となるよう制御する。そのため、入出力電圧に対応して第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120の導通抵抗を確実に制御することができる。
According to the
制御回路200によれば、導通電流検出部230は、第1半導体リレースイッチQ110及び/又は第2半導体リレースイッチQ120の導通抵抗により、第1半導体リレースイッチQ110及び/又は第2半導体リレースイッチQ120が導通した際に流れる導通電流値を検出し、駆動バイアス信号供給部210は、導通電流値に基づいて、駆動バイアス信号DBSを生成する。
According to the
そのため、別個の抵抗部品を設けることなく、導通電流値に対応して第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120の導通抵抗を制御することができ、第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120が開放から導通への切替わり時に第1半導体スイッチQ110及び第2半導体スイッチQ120に過大な突入電流が流れることを抑制でき、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 Therefore, the conduction resistance of the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 can be controlled according to the conduction current value without providing a separate resistance component, and the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 can be controlled. Can suppress an excessive rush current from flowing through the first semiconductor switch Q110 and the second semiconductor switch Q120 when switching from the open state to the conductive state, and can enhance the safety of the circuit including the semiconductor relay.
制御回路200によれば、導通電流検出部230が予め設定された所定の第1導通電流値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部210は、駆動バイアス信号DBSの生成を停止するため、第1導通電流値を超える導通電流が流れることを防止し、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。
According to the
制御回路200によれば、図示しないスイッチ温度検出部は、第1半導体リレースイッチQ110及び/又は第2半導体リレースイッチQ120の温度検出を行い、スイッチ温度検出部が予め設定された所定の第1温度値を検出した場合には、駆動バイアス信号供給部210は、駆動バイアス信号DBSの生成を停止する。
According to the
そのため、第1半導体リレースイッチQ110及び/又は第2半導体リレースイッチQ120が過熱状態になることを防止し、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。 Therefore, it is possible to prevent the first semiconductor relay switch Q110 and / or the second semiconductor relay switch Q120 from being overheated, and to enhance the safety of a circuit including the semiconductor relay.
制御回路200によれば、駆動バイアス信号供給部210は、チャージポンプ回路又はチョッパ回路であるため、駆動バイアス信号DBSの電圧を安定化させることができ、半導体リレーを含む回路の安全性を高めることができる。
According to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1:回路
5:直流電源
10:負荷
100:半導体リレーモジュール
Q110:第1半導体スイッチ
Q120:第2半導体スイッチ
D110:第1ドレイン端子
G110:第1ゲート端子
S110:第1ソース端子
D120:第2ドレイン端子
G120:第2ゲート端子
S120:第2ソース端子
100:半導体リレーモジュール
200:制御回路
210:駆動バイアス信号供給部
220:入出力電圧検出部
230:導通電流検出部
1: Circuit 5: DC power supply 10: Load 100: Semiconductor relay module Q110: First semiconductor switch Q120: Second semiconductor switch D110: First drain terminal G110: First gate terminal S110: First source terminal D120: Second drain Terminal G120: Second gate terminal S120: Second source terminal 100: Semiconductor relay module 200: Control circuit 210: Drive bias signal supply unit 220: Input / output voltage detection unit 230: Conduction current detection unit
Claims (6)
前記半導体リレーモジュールは、前記第1ドレイン端子と前記第2ドレイン端子とが互いに接続され、前記第1ゲート端子と前記第2ゲート端子とが互いに接続され、前記第1ソース端子と前記入力直流電源の正極とが互いに接続され、前記第2ソース端子と前記出力負荷とが互いに接続された構成であり、
前記入力直流電源を昇圧させて前記第1半導体リレースイッチ及び前記第2半導体リレースイッチを導通駆動させる駆動バイアス信号を生成し、前記第1ゲート端子及び前記第2ゲート端子に、前記駆動バイアス信号を供給する駆動バイアス信号供給部と、
前記第1ソース端子と前記第2ソース端子との間の電圧を検出し、前記入力直流電源と前記出力負荷との間の電圧差を入出力電圧差値として検出する入出力電圧検出部とを備え、
前記駆動バイアス信号供給部は、前記入出力電圧検出部が検出する前記入出力電圧差値に基づいて、前記駆動バイアス信号を生成し、
前記駆動バイアス信号は、前記第1半導体リレースイッチ及び前記第2半導体リレースイッチが開放から導通へ切替わる過渡的なタイミング、並びに、前記第1半導体リレースイッチ及び前記第2半導体リレースイッチの導通状態時において、前記第1半導体リレースイッチ及び前記第2半導体リレースイッチの導通抵抗を制御するものであることを特徴とする半導体リレーモジュールの制御回路。 A first semiconductor relay switch having a first drain terminal, a first gate terminal, and a first source terminal; and a second semiconductor relay switch having a second drain terminal, a second gate terminal, and a second source terminal. A control circuit of a semiconductor relay module that conducts or opens between a DC power supply and an output load,
In the semiconductor relay module, the first drain terminal and the second drain terminal are connected to each other, the first gate terminal and the second gate terminal are connected to each other, the first source terminal and the input DC power supply. Are connected to each other, and the second source terminal and the output load are connected to each other;
The input DC power supply is stepped up to generate a drive bias signal for driving the first semiconductor relay switch and the second semiconductor relay switch to conduct, and the drive bias signal is applied to the first gate terminal and the second gate terminal. A drive bias signal supply unit for supplying ;
An input / output voltage detection unit that detects a voltage between the first source terminal and the second source terminal and detects a voltage difference between the input DC power supply and the output load as an input / output voltage difference value. Prepare,
The drive bias signal supply unit generates the drive bias signal based on the input / output voltage difference value detected by the input / output voltage detection unit,
The drive bias signal is a transitional timing at which the first semiconductor relay switch and the second semiconductor relay switch are switched from open to conductive, and when the first semiconductor relay switch and the second semiconductor relay switch are conductive. 3. The control circuit for a semiconductor relay module according to claim 1, wherein the control circuit controls a conduction resistance of the first semiconductor relay switch and the second semiconductor relay switch .
前記駆動バイアス信号供給部は、前記導通電流値に基づいて、前記駆動バイアス信号を生成することを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の半導体リレーモジュールの制御回路。 The first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch are connected to the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch, and are connected to the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch. (2) a conduction current detection unit that detects a conduction current value flowing when the semiconductor relay switch is conducted,
3. The control circuit according to claim 1, wherein the drive bias signal supply unit generates the drive bias signal based on the conduction current value. 4.
前記スイッチ温度検出部が予め設定された所定の第1温度値を検出した場合には、前記駆動バイアス信号供給部は、前記駆動バイアス信号の生成を停止することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体リレーモジュールの制御回路。 A switch temperature detector for detecting a temperature of the first semiconductor relay switch and / or the second semiconductor relay switch;
When the switching temperature detection unit detects a preset predetermined first temperature value, the driving bias signal supply unit according to claim 1 to 4, characterized in that stops generating the said drive bias signal The control circuit of a semiconductor relay module according to any one of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015220094A JP6628564B2 (en) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Control circuit of semiconductor relay module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015220094A JP6628564B2 (en) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Control circuit of semiconductor relay module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017092695A JP2017092695A (en) | 2017-05-25 |
JP6628564B2 true JP6628564B2 (en) | 2020-01-08 |
Family
ID=58771709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015220094A Active JP6628564B2 (en) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Control circuit of semiconductor relay module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6628564B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110784201A (en) | 2019-11-04 | 2020-02-11 | 深圳市华思旭科技有限公司 | NMOS switch drive circuit and power supply device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004236405A (en) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | Overcurrent protective circuit |
JP4800772B2 (en) * | 2006-01-04 | 2011-10-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Overcurrent detection circuit |
JP5090849B2 (en) * | 2007-10-23 | 2012-12-05 | ローム株式会社 | Overvoltage protection circuit and electronic device using the same |
JP5627856B2 (en) * | 2009-01-26 | 2014-11-19 | スパンション エルエルシー | Power supply control circuit, power supply control method, and electronic device |
JP5451563B2 (en) * | 2010-09-14 | 2014-03-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Motor control device |
JP5999987B2 (en) * | 2012-06-05 | 2016-09-28 | ローム株式会社 | Power path circuit |
JP6195489B2 (en) * | 2013-08-22 | 2017-09-13 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device, battery pack, and portable terminal |
-
2015
- 2015-11-10 JP JP2015220094A patent/JP6628564B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017092695A (en) | 2017-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI483533B (en) | A system and method for adjusting a power conversion system | |
JP6170119B2 (en) | System and method for driving a power switch | |
US8547676B2 (en) | Overcurrent protection device and overcurrent protection system | |
JP5590031B2 (en) | Power supply protection circuit and motor drive device including the same | |
JP6877338B2 (en) | Power control device and its method | |
JP5708817B2 (en) | Load drive circuit | |
JP5744144B2 (en) | Inductive load power supply control device | |
US9640978B2 (en) | Protection circuit for an inverter as well as inverter system | |
JP6708003B2 (en) | Power supply control device | |
WO2015030069A1 (en) | Inrush current-limiting circuit | |
US9917573B2 (en) | Voltage detection circuit | |
US20140362478A1 (en) | Power system and short-circuit protection circuit thereof | |
US7535123B2 (en) | Apparatus and method for selectively coupling system with a first power supply or a second power supply | |
JP6229604B2 (en) | Semiconductor switching element control circuit | |
JP4263685B2 (en) | Protection circuit | |
JP5730454B1 (en) | Inrush current suppression circuit | |
JP2017017688A (en) | Power semiconductor circuit having field effect transistor | |
JP6628564B2 (en) | Control circuit of semiconductor relay module | |
CN107078501B (en) | Output discharge technique for load switch | |
JP2012070045A (en) | Load driving device | |
US10910830B2 (en) | Electrical protective circuit | |
JP2005236731A (en) | Overcurrent protection circuit and semiconductor device | |
JP2018093638A (en) | Protection circuit, and motor unit | |
US10224832B2 (en) | Power conversion device | |
JP6149647B2 (en) | Inrush current suppression circuit and power supply device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180508 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181009 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190416 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190617 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20190617 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191119 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6628564 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |