JP6930361B2 - スイッチの駆動回路 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る駆動回路を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
以下の各実施形態では、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下の各実施形態において、第1実施形態で説明した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付しているものもある。
第2電流閾値Ith2に加えて、第1電流閾値Ith1が変更されてもよい。詳しくは、第1設定部53aは、図9に示すように、時刻t1よりも後であってかつ時刻t3よりも前の時刻tAにおいて、第1電流閾値Ith1をオフ時閾値IMから第1小電流側閾値I1Lに増加させてもよい。なお、第1電流閾値Ith1が第1小電流側閾値I1Lに増加させられるタイミングは、時刻t2よりも後に限らず、例えば、時刻t1〜t2の間であってもよい。
先の図5では、第1,第2スイッチSW1,SW2のうち第2スイッチSW2のみのオン駆動期間全てに渡って、第2電流閾値Ith2が第2大電流側閾値I2Hに設定された。この設定に代えて、第2スイッチSW2のみのオン駆動期間の一部の期間に渡って、第2電流閾値Ith2が第2大電流側閾値I2Hに設定されてもよい。この場合において、第2電流閾値Ith2が第2大電流側閾値I2Hから第2小電流側閾値I2Lに切り替えるタイミングは、例えば、図5の時刻t2、又は時刻t1〜t2の間のタイミングが挙げられる。この設定は、例えば、図5の時刻t1において第2スイッチSW2がオン状態に切り替えられた直後の一時的な期間(例えば数μsec)において第2スイッチSW2に流れる電流が跳ね上がる可能性があることに鑑みた設定である。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、第1,第2駆動部51a,51bは、DCアシスト処理に代えて、ターンオフ時のACアシスト処理を行う。このアシスト処理では、第1,第2スイッチSW1,SW2がオン駆動されている状態において、先行オフスイッチに相当する第2スイッチSW2を最初にオフ駆動に切り替えてから、後続オフスイッチに相当する第1スイッチSW1をオフ駆動に切り替える。
先の図11では、第1,第2スイッチSW1,SW2のうち第1スイッチSW1のみのオン駆動期間全てに渡って、第1電流閾値Ith1が第1大電流側閾値I1Hに設定された。この設定に代えて、第1スイッチSW1のみのオン駆動期間の一部の期間に渡って、第1電流閾値Ith1が第1大電流側閾値I1Hに設定されてもよい。
第1電流閾値Ith1に加えて、図12に示すように、第2電流閾値Ith2が変更されてもよい。図12(a)〜(c)は、先の図11(a)〜(c)に対応している。
以下、第3実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、第1設定部53aは、第2スイッチSW2のオフ状態への切り替えタイミングで第1電流閾値Ith1を増加させる。
先の図14では、第1,第2スイッチSW1,SW2のうち第1スイッチSW1のみのオン駆動期間全てに渡って、第1電流閾値Ith1が第1大電流側閾値I1Hに設定された。この設定に代えて、第1スイッチSW1のみのオン駆動期間の一部の期間に渡って、第1電流閾値Ith1が第1大電流側閾値I1Hに設定されてもよい。
第1電流閾値Ith1に加えて、図15に示すように、先の図12と同様に第2電流閾値Ith2が変更されてもよい。図15(a)〜(c)は、先の図14(a)〜(c)に対応している。
以下、第4実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図10のステップS41の処理に代えて、図16のステップS60に示すように、第1電流閾値Ith1が、第1センス電圧Vs1の最大値として想定される値よりも大きい値まで増加させられる。具体的には例えば、第1電流閾値Ith1が、制御部50に入力可能な第1センス電圧Vs1の最大値よりも大きい値まで増加させられる。なお、図16において、先の図10に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
第1電流閾値Ith1に加えて、先の図12と同様に第2電流閾値Ith2が変更されてもよい。また、第1電流閾値Ith1について、第1小電流側閾値I1Lがオフ時閾値IMに設定されてもよい。
以下、第5実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、第1,第2駆動部51a,51bは、ターンオフ時のACアシスト処理に代えて、ターンオン時のACアシスト処理を行う。このアシスト処理では、第1,第2スイッチSW1,SW2がオフ駆動されている状態において、先行オンスイッチに相当する第1スイッチSW1を最初にオン駆動に切り替えてから、後続オンスイッチに相当する第2スイッチSW2をオン駆動に切り替える。
先の図19では、第1,第2スイッチSW1,SW2のうち第1スイッチSW1のみのオン駆動期間全てに渡って、第1電流閾値Ith1が第1大電流側閾値I1Hに設定された。この設定に代えて、第1スイッチSW1のみのオン駆動期間の一部の期間に渡って、第1電流閾値Ith1が第1大電流側閾値I1Hに設定されてもよい。この場合において、第1電流閾値Ith1が第1大電流側閾値I1Hから第1小電流側閾値I1Lに切り替えるタイミングは、例えば、図19において、第1センス電圧Vs1が0から上昇し始めるタイミングから第1センス電圧Vs1が合計電圧Vtotalに到達するタイミングまでの期間の途中、又は第1センス電圧Vs1が合計電圧Vtotalに到達するタイミングが挙げられる。
第1電流閾値Ith1に加えて、図20に示すように、第2電流閾値Ith2が変更されてもよい。図20(a)〜(c)は、先の図19(a)〜(c)に対応している。
以下、第6実施形態について、第5実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、第1設定部53aは、第2スイッチSW2のオン状態への切り替えタイミングで第1電流閾値Ith1を減少させる。
第1電流閾値Ith1に加えて、先の図20と同様に第2電流閾値Ith2が変更されてもよい。また、第1電流閾値Ith1について、第1小電流側閾値I1Lがオフ時閾値IMに設定されてもよい。
以下、第7実施形態について、第5実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図18のステップS41の処理に代えて、図23のステップS76に示すように、第1電流閾値Ith1が、第1センス電圧Vs1の最大値として想定される値よりも大きい値まで増加させられる。図23において、先の図18に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
第1電流閾値Ith1に加えて、先の図20と同様に第2電流閾値Ith2が変更されてもよい。また、第1電流閾値Ith1について、第1小電流側閾値I1Lがオフ時閾値IMに設定されてもよい。
以下、第8実施形態について、第5実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第1,第2スイッチSW1,SW2のうち、切替完了スイッチのみのオン駆動期間において設定した対象閾値を、その後徐々に減少させる。具体的には、図25に示すように、第1設定部53aは、第2スイッチSW2がオン駆動に切り替えられる時刻t1から、第1,第2スイッチSW1,SW2がオン状態に切り替えられた後の時刻t2までの期間において、第1電流閾値Ith1を、第1大電流側閾値I1Hから第1小電流側閾値I1Lに段階的に減少させる。図25に示す例では、第1設定部53aは、2段階で減少させている。なお、時刻t3において、第1スイッチSW1がオフ状態に切り替えられ、時刻t4において、第2スイッチSW2がオフ状態に切り替えられる。なお、2段階に限らず、3段階以上で第1電流閾値Ith1を減少させてもよい。
以下、第9実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、スイッチが過電流状態となる場合に代えて、スイッチが過熱状態となる場合にスイッチを強制的にオフ状態に切り替える。スイッチの温度は、スイッチに流れる電流と正の相関がある物理量である。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (20)
- 互いに並列接続された複数のスイッチ(SW1,SW2)を駆動するスイッチの駆動回路(Dr)において、
複数の前記スイッチのうち少なくとも1つのスイッチに流れる電流と相関のある物理量を検出する検出部(St1,St2,54,64,56,66)の検出値が閾値を超えたことを判定する判定部と、
複数の前記スイッチのうち少なくとも1つの電流の流通を許容する状態、及び複数の前記スイッチ全ての電流の流通を阻止する状態のうち、一方の状態から他方の状態への切り替えを完了するために駆動される前記スイッチを切替完了スイッチとし、前記切替完了スイッチに流れる電流と相関のある物理量と比較される前記閾値を対象閾値とする場合、複数の前記スイッチのうち前記切替完了スイッチのみのオン駆動期間の少なくとも一部の期間における前記対象閾値を、複数の前記スイッチ全てのオン駆動期間の少なくとも一部の期間における前記対象閾値よりも大きく設定する設定部(53a,53b)と、を備えるスイッチの駆動回路。 - 複数の前記スイッチのうち、所定電流(Iα)よりも小さい小電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチを第1スイッチ(SW1)とし、前記所定電流以上の大電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチを第2スイッチ(SW2)とする場合、前記切替完了スイッチである前記第2スイッチを最初にオン駆動に切り替えてから、前記第1スイッチをオン駆動に切り替えるDCオン駆動部と、
前記DCオン駆動部により前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの双方がオン駆動されている状態において、前記第1スイッチを最初にオフ駆動に切り替えてから、前記第2スイッチをオフ駆動に切り替えるDCオフ駆動部と、を備える請求項1に記載のスイッチの駆動回路。 - 前記設定部は、前記第1スイッチに対応する前記検出部の検出値と比較される前記閾値(Ith1)を変化させない請求項2に記載のスイッチの駆動回路。
- 前記設定部は、前記第1スイッチに対応する前記検出部の検出値と比較される前記閾値(Ith1)を、前記DCオン駆動部により前記第2スイッチのゲート電圧がその閾値電圧以上となって前記第2スイッチがオン状態に切り替えられた後に増加させ、前記DCオフ駆動部により前記第1スイッチのゲート電圧がその閾値電圧を下回って前記第1スイッチがオフ状態に切り替えられた後に減少させる請求項2に記載のスイッチの駆動回路。
- 複数の前記スイッチのうち、前記切替完了スイッチである後続オフスイッチ(SW1)のスイッチング速度が、それ以外のスイッチである先行オフスイッチ(SW2)のスイッチング速度よりも高くされており、
複数の前記スイッチ全てがオン駆動されている状態において、前記先行オフスイッチを最初にオフ駆動に切り替えてから、前記後続オフスイッチをオフ駆動に切り替えるACオフ駆動部を備える請求項1に記載のスイッチの駆動回路。 - 前記設定部は、前記ACオフ駆動部により前記先行オフスイッチがオフ駆動に切り替えられた後、前記先行オフスイッチのゲート電圧がその閾値電圧を下回って前記先行オフスイッチがオフ状態に切り替えられる前に前記対象閾値(Ith1)を増加させる請求項5に記載のスイッチの駆動回路。
- 前記設定部は、前記検出部の検出値の最大値として想定される値よりも大きい値まで前記対象閾値を増加させる請求項6に記載のスイッチの駆動回路。
- 前記設定部は、前記ACオフ駆動部により前記先行オフスイッチがオフ状態に切り替えられるタイミングで前記対象閾値(Ith1)を増加させ、
複数の前記スイッチの中で前記後続オフスイッチのみがオン駆動される期間のうち、前記先行オフスイッチがオフ駆動に切り替えられるタイミングからの所定期間において、前記検出部の検出値が前記判定部で用いられないようにするフィルタ部を備える請求項5に記載のスイッチの駆動回路。 - 前記設定部は、前記先行オフスイッチに対応する前記検出部の検出値と比較される前記閾値(Ith2)を変化させない請求項5〜8のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
- 前記設定部は、前記先行オフスイッチに対応する前記検出部の検出値と比較される前記閾値(Ith2)を、前記先行オフスイッチのゲート電圧がその閾値電圧を下回って前記先行オフスイッチがオフ状態に切り替えられた後に減少させる請求項5〜8のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
- 複数の前記スイッチのうち、所定電流(Iα)よりも小さい小電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチが前記後続オフスイッチであり、前記所定電流以上の大電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチが前記先行オフスイッチであり、
前記先行オフスイッチの定格電流が前記所定電流よりも大きい請求項10に記載のスイッチの駆動回路。 - 複数の前記スイッチのうち、前記切替完了スイッチである先行オンスイッチ(SW1)のスイッチング速度が、それ以外のスイッチである後続オンスイッチ(SW2)のスイッチング速度よりも高くされており、
複数の前記スイッチ全てがオフ駆動されている状態において、前記先行オンスイッチを最初にオン駆動に切り替えてから、前記後続オンスイッチをオン駆動に切り替えるACオン駆動部を備える請求項5〜11のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。 - 前記設定部は、前記ACオン駆動部により前記後続オンスイッチがオン駆動に切り替えられた後、前記後続オンスイッチのゲート電圧がその閾値電圧以上となって前記後続オンスイッチがオン状態に切り替えられた後に前記対象閾値(Ith1)を減少させる請求項12に記載のスイッチの駆動回路。
- 前記設定部は、前記先行オンスイッチがオン駆動に切り替えられてから、前記後続オンスイッチのゲート電圧がその閾値電圧以上となって前記後続オンスイッチがオン状態に切り替えられるまでの期間において、前記検出部の検出値の最大値として想定される値よりも大きい値まで前記対象閾値を増加させる請求項13に記載のスイッチの駆動回路。
- 前記設定部は、前記ACオン駆動部により前記後続オンスイッチがオン状態に切り替えられるタイミングで前記対象閾値(Ith1)を減少させ、
複数の前記スイッチ全てがオン駆動される期間のうち、前記後続オンスイッチがオン駆動に切り替えられるタイミングからの所定期間において、前記検出部の検出値が前記判定部で用いられないようにするフィルタ部を備える請求項12に記載のスイッチの駆動回路。 - 前記設定部は、前記後続オンスイッチに対応する前記検出部の検出値と比較される前記閾値(Ith2)を変化させない請求項12〜15のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
- 前記設定部は、前記後続オンスイッチに対応する前記検出部の検出値と比較される前記閾値(Ith2)を、前記後続オンスイッチのゲート電圧がその閾値電圧以上となって前記後続オンスイッチがオン状態に切り替えられる前に増加させる請求項12〜15のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
- 複数の前記スイッチのうち、所定電流(Iα)よりも小さい小電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチが前記先行オンスイッチであり、前記所定電流以上の大電流領域においてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチが前記後続オンスイッチであり、
前記後続オンスイッチの定格電流が前記所定電流よりも大きい請求項17に記載のスイッチの駆動回路。 - 前記スイッチは、3つ以上互いに並列接続されており、
前記各スイッチがオフ駆動されている状態から、前記各スイッチを順次オン駆動に切り替えるオン駆動部を備え、
前記設定部は、前記オン駆動部によりオン駆動される前記スイッチの数が増えるに連れて、前記対象閾値を低下させる請求項1に記載のスイッチの駆動回路。 - 前記判定部により前記閾値を超えたと判定されたことを条件として、前記スイッチを強制的にオフ状態に切り替える強制オフ部を備える請求項1〜19のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
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