JP7388009B2 - スイッチの駆動回路 - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換器を構成するスイッチの駆動回路に関する。
この種の駆動回路としては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。
特許第4284575号公報
スイッチの駆動状態を切り替える場合に発生するサージ電圧及びスイッチング損失それぞれを低減することを目的として、スイッチの駆動状態を切り替える場合におけるスイッチのゲート電荷の移動速度を変更する構成(いわゆるアクティブゲート)が駆動回路に備えられる。
ここで、アクティブゲートの実施に、スイッチの端子間電圧が用いられる。この端子間電圧は、スイッチの駆動状態に応じて、0V近傍の値から、電力変換器の電源電圧近傍の値までの範囲で変化し得る。この変化に対応しようとする場合、端子間電圧を検出する電圧検出部の耐圧を大きくする必要がある。しかし、この場合、電圧検出部内に設定される絶縁距離が長くなってしまう。その結果、電圧検出部が大型化し、ひいては駆動回路が大型化する懸念がある。
本発明は、小型化を図ることができるスイッチの駆動回路を提供することを主たる目的とする。
本発明は、電力変換器を構成するスイッチを駆動するスイッチの駆動回路において、
前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部と、
前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部と、を備え、
前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する比較部と、
前記比較部の出力信号に基づいて、オフ状態及びオン状態のうち一方の状態から他方の状態へと前記スイッチの駆動状態を切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の移動速度を設定するゲート制御部と、を備える。
本発明では、差動回路部から出力されるアナログ電圧と閾値との比較結果に応じた2値信号が比較部から出力され、その出力信号に基づいて、スイッチの駆動状態を切り替える場合におけるスイッチのゲート電荷の移動速度が設定される。
ここで、本発明は、スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部を備えている。分圧部によれば、差動回路部の入力電圧を低下させることができる。また、差動回路部は、分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有するため、差動回路部によれば、スイッチの端子間電圧を、スイッチの両端のうち一端に対する他端の電位差に応じた値として検出できる。このため、分圧部及び差動回路部によれば、差動回路部の耐圧を小さくでき、差動回路部の小型化を図ることができる。
また、本発明の差動回路部は、リセットが解除された場合における第1入力端子及び第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、この基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力する。この構成によれば、スイッチの端子間電圧の変化分を、基準電圧からの変化分として検出できる。このため、差動回路部の入力電圧を低下させることができ、差動回路部の小型化を図ることができる。
以上説明した本発明によれば、差動回路部の小型化を図ることができ、ひいては駆動回路の小型化を図ることができる。
第1実施形態に係る制御システムの全体構成図。 ドライブICの構成を示す図。 検出回路の構成を示す図。 リセットの実施態様を示すタイムチャート。 アクティブゲート処理の手順を示すフローチャート。 アクティブゲート処理の手順を示すフローチャート。 アクティブゲート処理態様を示すタイムチャート。 第2実施形態に係るアクティブゲート処理の手順を示すフローチャート。 アクティブゲート処理態様を示すタイムチャート。 第3実施形態に係るアクティブゲート処理の手順を示すフローチャート。 アクティブゲート処理態様を示すタイムチャート。 第3実施形態の変形例1に係るアクティブゲート処理の手順を示すフローチャート。 第3実施形態の変形例2に係るドライブICの一部の構成を示す図。 サージ電圧の推定態様を示すタイムチャート。 第4実施形態に係るドライブICの構成を示す図。 アクティブゲート処理態様を示すタイムチャート。 第5実施形態に係るドライブICの構成を示す図。 アクティブゲート処理の手順を示すフローチャート。 第6実施形態に係るアクティブゲート処理の手順を示すフローチャート。 アクティブゲート処理態様を示すタイムチャート。 第7実施形態に係るアクティブゲート処理態様を示すタイムチャート。 その他の実施形態に係る検出回路の構成を示す図。 その他の実施形態に係る駆動制御部の処理内容を示す図。 その他の実施形態に係る駆動制御部の処理内容を示すタイムチャート。
<第1実施形態>
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。
図1に示すように、制御システムは、回転電機10及びインバータ20を備えている。回転電機10は、ブラシレスの同期機であり、本実施形態では永久磁石同期機である。回転電機10は、3相の巻線11を備えている。なお、回転電機10は、例えば、ファン又はポンプを備える駆動装置を構成し、ロータの回転によってファン又はポンプを駆動する。ファンは、例えば、ラジエータファン又は車室内空調用のファンである。ポンプは、例えば、オイルポンプ又はウォータポンプである。
回転電機10は、インバータ20を介して直流電源としてのバッテリ30に接続されている。インバータ20は、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとの直列接続体を相数分備えている。各相において、上,下アームスイッチSWH,SWLの接続点には、巻線11の第1端が接続されている。各相の巻線11の第2端は、中性点で接続されている。本実施形態において、誘導性負荷である各相の巻線11は、電気角で互いに120°ずれている。
本実施形態では、インバータ20を構成する上,下アームスイッチSWH,SWLとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的には、NチャネルMOSFETが用いられている。このため、スイッチの高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。上,下アームスイッチSWH,SWLには、ボディダイオードとしての上,下アームダイオードDH,DLが内蔵されている。
インバータ20は、その入力側に、インバータ20の入力電圧を平滑化するコンデンサ21を備えている。コンデンサ21の高電位側端子は、バッテリ30の正極端子と、上アームスイッチSWHのドレインとを接続する電気経路に接続されている。コンデンサ21の低電位側端子は、バッテリ30の負極端子と、下アームスイッチSWLのソースとを接続する電気経路に接続されている。
制御システムは、制御装置40を備えている。制御装置40は、マイコンを主体として構成され、回転電機10の制御量をその指令値にフィードバック制御すべく、インバータ20の各スイッチSWH,SWLをスイッチング操作する。本実施形態において、制御量は電気角速度(回転速度)であり、その指令値は指令角速度ω*である。
インバータ20は、図2に示すように、各上アームスイッチSWHに対応して個別に設けられた上アームドライブIC50Hと、各下アームスイッチSWLに対応して個別に設けられた下アームドライブIC50L(駆動回路に相当)とを備えている。制御装置40は、上アームゲート信号GmHを上アームドライブIC50Hに対して出力し、下アームゲート信号GmLを下アームドライブIC50Lに対して出力する。各ゲート信号GmH,GmLは、スイッチのオン指令及びスイッチのオフ指令のいずれかとなる。上アームゲート信号GmHと下アームゲート信号GmLとは、双方が同時にオン状態とならないように交互にオン指令となる。
なお、制御装置40が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。
本実施形態では、上アームドライブIC50Hと下アームドライブIC50Lとは、基本的には同様の構成である。このため、以下では、下アームドライブIC50Lを例にして説明する。
下アームドライブIC50Lは、電源51、充電スイッチ52、充電抵抗体53、放電抵抗体54及び放電スイッチ55を備えている。本実施形態において、充電スイッチ52はPチャネルMOSFETであり、放電スイッチ55はNチャネルMOSFETである。図2において、Vomは電源51の出力電圧を示し、Rchaは充電抵抗体53の充電抵抗値を示し、Rdisは放電抵抗体54の放電抵抗値を示す。
電源51には、充電スイッチ52を介して充電抵抗体53の第1端が接続されている。充電抵抗体53の第2端には、下アームスイッチSWLのゲートが接続されている。下アームスイッチSWLのゲートには、放電抵抗体54の第1端が接続されている。放電抵抗体54の第2端には、放電スイッチ55を介して下アームスイッチSWLのソースが接続されている。このソースは、下アームスイッチSWLのゲート電荷の放電先となるグランド部として機能する。
下アームドライブIC50Lは、検出回路60(差動回路部に相当)と、コンパレータ70(放電側比較部に相当)と、閾値生成用電源71とを備えている。検出回路60は、図3に示すように、全差動増幅回路63、第1,第2入力コンデンサ61a,61b、第1,第2保持コンデンサ62a,62b及び第1,第2リセットスイッチ64a,64bを備えている。
第1入力コンデンサ61aの第1端には、全差動増幅回路63の正側入力端子(第1入力端子に相当)と、第1保持コンデンサ62aの第1端とが接続されている。第1入力コンデンサ62aの第2端には、下アームスイッチSWLのドレインが接続されている。第1保持コンデンサ62aの第2端には、全差動増幅回路63の負側出力端子(第1出力端子に相当)が接続されている。第1保持コンデンサ62aには、第1リセットスイッチ64aが並列接続されている。
第2入力コンデンサ61bの第1端には、全差動増幅回路63の負側入力端子(第2入力端子に相当)と、第2保持コンデンサ62bの第1端とが接続されている。第2入力コンデンサ61bの第2端には、下アームスイッチSWLのソースが接続されている。第2保持コンデンサ62bの第2端には、全差動増幅回路63の正側出力端子(第2出力端子に相当)が接続されている。第2保持コンデンサ62bには、第2リセットスイッチ64bが並列接続されている。
本実施形態では、第1,第2入力コンデンサ61a,61bの静電容量が同じ値C1とされ、第1,第2保持コンデンサ62a,62bの静電容量が同じ値C2とされている。この場合、差動増幅回路63の負側入力端子の入力電圧ViLと正側入力端子の入力電圧ViHとの差(ViH-ViL)、差動増幅回路63の正側出力端子の出力電圧Vo、及び差動増幅回路63の増幅率C1/C2の関係は、「Vo=C1/C2×(ViH-ViL)」となる。以下、便宜上、上記増幅率C1/C2を1とする。
各リセットスイッチ64a,64bがオン状態にされると、差動増幅回路63の正側出力端子の出力電圧Voが0になる。以下、各リセットスイッチ64a,64bがオン状態にされることを、検出回路60のリセットの実施と称すこととする。リセットが実施されると、その後、各リセットスイッチ64a,64bがオフ状態にされる。以下、各リセットスイッチ64a,64bがオフ状態にされることを、検出回路60のリセットの解除と称すこととする。検出回路60は、リセットが解除されたタイミングにおける「ViH-ViL」(つまり、下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧)を基準電圧として、その基準電圧からの変化分に上記増幅率を乗算した値を出力電圧Voとして出力する。
図4を用いて、本実施形態におけるリセットの実施及び解除についてさらに説明する。図4(a)は、下アームゲート信号GmLの推移を示し、図4(b)は、下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧VdsLの推移を示し、図4(c)は、検出回路60のリセットの実施,解除の推移を示す。
本実施形態では、下アームスイッチSWLがオン状態とされ、かつ、ドレイン及びソース間電圧VdsLのサージ電圧及びリンギングが収束した期間TR0において、リセットの実施及びリセットの解除を行う。特に本実施形態では、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられるタイミングでリセットの実施及び解除を行う。この場合、検出回路60は、0Vを基準電圧とし、その基準電圧からの変化分を出力する。
差動増幅回路63の正側出力端子には、コンパレータ70の非反転入力端子が接続されている。コンパレータ70の反転入力端子には、閾値生成用電源71の正極端子が接続されている。閾値生成用電源71の負極端子には、下アームスイッチSWLのソースが接続されている。本実施形態では、閾値生成用電源71の出力電圧を放電側閾値Vαと称すこととする。放電側閾値Vαは、0よりも大きくて、かつ、バッテリ30の出力電圧である電源電圧VDCが下アームスイッチSWLに印加される場合に検出回路60から出力されるアナログ電圧近傍の値に設定されている。つまり、放電側閾値Vαは、下アームスイッチSWLがオフ状態とされ、かつ、上アームスイッチSWHがオン状態とされている場合の上記アナログ電圧近傍の値である。放電側閾値Vαは、電源電圧VDCよりもやや低い値又はやや高い値に設定されている。本実施形態では、電源電圧VDCが12Vとされ、放電側閾値Vαが12Vよりやや低い値(例えば、11V<Vα<12V)に設定されている。
コンパレータ70の出力信号である放電側信号Sgsoffは、下アームドライブIC50Lの備える駆動制御部56に入力される。駆動制御部56は、制御装置40から出力された下アームゲート信号GmLを取得し、取得した下アームゲート信号GmLがオン指令であると判定した場合、充電スイッチ52をオン状態にし、放電スイッチ55をオフ状態にする。これにより、下アームスイッチSWLのゲートに充電電流が供給され、下アームスイッチSWLがオン状態にされる。一方、駆動制御部56は、取得した下アームゲート信号GmLがオフ指令であると判定した場合、充電スイッチ52をオフ状態にし、放電スイッチ55をオン状態にする。これにより、下アームスイッチSWLのゲートから放電電流を流し、下アームスイッチSWLがオフ状態にされる。
本実施形態では、オフ時のアクティブゲートを実施するために、放電抵抗体54の放電抵抗値Rdisが可変とされる。放電抵抗値Rdisは、駆動制御部56により変更される。以下、図5及び図6を用いて、駆動制御部56により行われるアクティブゲート処理について説明する。
まず、図5について説明する。
ステップS20では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミングから、コンパレータ70から出力される放電側信号Sgsoffの論理がHに反転するまでの期間Tmir(n)を検出する。放電側信号Sgsoffの論理がHに反転するタイミングは、下アームスイッチSWLのミラー期間の終了タイミングと同等のタイミングである。ステップS20の処理がタイミング検出部を含む。
ステップS21では、前回のスイッチング周期Tsw(n-1)において検出した期間Tmir(n-1)に対して、今回のスイッチング周期Tsw(n)において検出した期間Tmir(n)が変化したか否かを判定する。ステップS21の処理は、下アームスイッチSWLに流れるドレイン電流Id等が変化すると、放電抵抗値Rdisを変更する適切なタイミングが変化することに鑑みて行われるものである。
ステップS21において変化したと判定した場合には、ステップS22に進み、今回のスイッチング周期Tsw(n)において検出した期間Tmir(n)が、その初期値Tiniと同等か否かを判定する。例えば、Δti(>0)を微小な値とする場合、「Tini-Δti≦Tmir(n)≦Tini+Δti」を満たすと判定した場合、期間Tmir(n)が初期値Tiniと同等であると判定してもよい。
ステップS22において同等であると判定した場合には、ステップS23に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミングを、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミングから初期値Tini経過したタイミングに設定する。
ステップS22において同等でないと判定した場合には、ステップS24に進み、今回のスイッチング周期Tsw(n)において検出した期間Tmir(n)が初期値Tiniよりも短いか否かを判定する。例えば、「Tmir(n)<Tini-Δti」を満たすと判定した場合、期間Tmir(n)が初期値Tiniよりも短いと判定してもよい。
ステップS24において短いと判定した場合には、ステップS25に進み、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミングから期間Tmir(n)経過したタイミングを放電抵抗値Rdisの増加タイミングにするために、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミングを、ステップS23で設定したタイミングに対して早める。
ステップS24において否定判定した場合には、今回のスイッチング周期Tsw(n)において検出した期間Tmir(n)が初期値Tiniよりも長いと判定し、ステップS26に進む。ステップS26では、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミングから期間Tmir(n)経過したタイミングを放電抵抗値Rdisの増加タイミングにするために、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミングを、ステップS23で設定したタイミングに対して遅らせる。
ステップS21において否定判定した場合には、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミングが、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電抵抗値Rdisの増加タイミングと同じタイミングとされる。
続いて、図6について説明する。
ステップS30では、下アームゲート信号GmLのオフ指令がなされる期間のうち、放電側信号Sgsoffの論理がHになる期間であるオフサージ発生期間Toffsrを検出する。
ステップS31では、検出したオフサージ発生期間Toffsrと、スイッチ(例えば下アームスイッチSWL)に流れる電流(負荷電流)の検出値とに基づいて、下アームスイッチSWLがオフ状態に切り替える場合に発生するサージ電圧に対応する検出回路60のアナログ出力電圧(以下、オフサージ電圧Voffsr)を推定する。例えば、サージ発生期間Toffsrが短いほど、オフサージ電圧Voffsrが高くなるように推定すればよい。ステップS31の処理がオフ時推定部に相当する。なお、負荷電流は、電流センサ31によって検出される。電流センサ31は、例えば、下アームスイッチSWLのソース側に接続されるシャント抵抗等の電流センサ、上アームスイッチSWHのドレイン側に接続される電流センサ、又は上,下アームスイッチSWH,SWLの接続点と巻線11とを接続する電気経路に設けられる電流センサである。電流センサ31の検出値は、駆動制御部56に入力される。
ステップS32では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において推定したオフサージ電圧Voffsrが、耐圧閾値Vlimと同等か否かを判定する。耐圧閾値Vlimは、下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧がその許容上限値となる場合に検出回路60から出力されるアナログ電圧である。例えば、Δvi(>0)を微小な値とする場合、「Vlim-Δvi≦Voffsr≦Vlim+Δvi」を満たすと判定した場合、オフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimと同等であると判定してもよい。
ステップS32において同等であると判定した場合には、ステップS33に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電抵抗値Rdisと同じ値に維持する。
ステップS32において否定判定した場合には、ステップS34に進み、オフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimよりも小さいか否かを判定する。例えば、「Voffsr<Vlim-Δvi」を満たすと判定した場合、オフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimよりも小さいと判定してもよい。
ステップS34において小さいと判定した場合には、ステップS35に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisよりも低くする。放電抵抗値Rdisを低くすることにより、下アームスイッチSWLのゲート電荷の放電速度が高くなる。
なお、推定したオフサージ電圧Voffsrと耐圧閾値Vlimとの差、及び下アームスイッチSWLに流れるドレイン電流の検出値に基づいて、今回のスイッチング周期Tsw(n)の放電抵抗値Rdisに対する低下補正量(>0)を算出すればよい。今回のスイッチング周期Tsw(n)の放電抵抗値Rdisから、算出した低下補正量を減算することにより、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)の放電抵抗値Rdisを算出する。
ステップS34において否定判定した場合には、オフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimよりも大きいと判定し、ステップS36に進む。ステップS36では、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisよりも増加させる。放電抵抗値Rdisを増加させることにより、下アームスイッチSWLのゲート電荷の放電速度が低くなる。
なお、推定したオフサージ電圧Voffsrと耐圧閾値Vlimとの差、及び下アームスイッチSWLに流れるドレイン電流の検出値に基づいて、今回のスイッチング周期Tsw(n)の放電抵抗値Rdisに対する増加補正量(>0)を算出すればよい。今回のスイッチング周期Tsw(n)の放電抵抗値Rdisに、算出した増加補正量を加算することにより、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)の放電抵抗値Rdisを算出する。
図7を用いて、オフ時のアクティブゲート処理の一例について説明する。図7(a)は、下アームゲート信号GmLの推移を示し、図7(b)は、放電抵抗値Rdisの推移を示し、図7(c)は、下アームスイッチSWLのゲート電圧VgsLの推移を示し、図7(d)は、下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧VdsL(検出回路60から出力されるアナログ電圧)の推移を示す。図7(e)は、ミラー期間の終了タイミングを検出するための検出フラグSgmの推移を示し、図7(f)は、放電側信号Sgsoffの推移を示す。
時刻t1は、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミングである。時刻t1において、放電抵抗値Rdisが、その最大値Rdmaxからその最小値Rdminまで低下させられる。
下アームスイッチSWLのゲート電圧VgsLが低下し始め、時刻t2において、ゲート電圧VgsLがミラー電圧となる。そして、ドレイン及びソース間電圧VdsLが上昇し始める。
その後、時刻t1~t3の期間が期間Tmirとして検出され、この検出期間Tmirと初期値Tiniとの比較に基づいて、次回のスイッチング周期Tswにおける放電抵抗値Rdisの増加タイミングが設定される。図7に示す例では、次回のスイッチング周期Tswにおける放電抵抗値Rdisの増加タイミングが、初期値Tini経過するタイミングに対して早められる。
時刻t3~t4において、放電側信号Sgsoffが論理Hになる。ただし、図7に示す例では、時刻t1から始まるスイッチング周期Tswにおいて、図6の処理は実施されないこととする。
その後、時刻t1から初期値Tiniが経過したタイミングにおいて、放電抵抗値Rdisがその最小値Rdminから最大値Rdmaxまで増加する。その後、時刻t5において、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替わり、ゲート電圧VgsLが上昇し始める。なお、時刻t6は、ミラー期間の終了タイミングである。
時刻t7において、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられ、放電抵抗値Rdisがその最大値Rdmaxから最小値Rdminまで低下させられる。時刻t7~t9の期間が期間Tmirとして検出され、今回のスイッチング周期Tswにおいて検出された期間Tmirが、前回のスイッチング周期Tswにおける時刻t1~t3の期間と同等であると判定される。時刻t9において、放電抵抗値Rdisがその最大値Rdmaxまで増加させられる。
時刻t9~t10において、放電側信号Sgsoffの論理がHとされ、この論理Hとされる期間がオフサージ発生期間Toffsrとして検出される。そして、検出されたオフサージ発生期間Toffsrと、負荷電流とに基づいて、今回のスイッチング周期Tswにおけるオフサージ電圧Voffsrが推定される。推定されたオフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimよりも小さい。このため、次回のスイッチング周期Tswにおける放電抵抗値Rdisを低下させる。なお、時刻t11において、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替えられる。
時刻t12は、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミングである。時刻t12において、放電抵抗値Rdisが、その最大値Rdmaxからその最小値Rdminまで低下させられる。
時刻t12~t13の期間が期間Tmirとして検出され、この検出期間Tmirと初期値Tiniとの比較に基づいて、次回のスイッチング周期Tswにおける放電抵抗値Rdisの増加タイミングが設定される。
時刻t13において、放電抵抗値Rdisがその最小値Rdminから、最小値Rdmin及び最大値Rdmaxの中間値Rdmidまで増加する。また、時刻t13~t14において放電側信号Sgsoffの論理がHとされる。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得られるようになる。
検出回路60から出力されるアナログ電圧と放電側閾値Vαとが比較されることにより、比較結果に応じた放電側信号Sgsoffがコンパレータ70から出力される。そして、放電側信号Sgsoffに基づいて、ミラー期間の終了タイミングが検出される。この構成によれば、検出回路60から出力されるアナログ電圧を、AD変換器を用いることなく時間情報に変換することができる。これにより、アクティブゲートを実施するためのドライブIC50H,50Lの構成を簡素にでき、ひいてはドライブIC50H,50Lのコストの増加を抑制できる。
放電側信号Sgsoffに基づいて、オフサージ発生期間Toffsrが検出され、検出されたオフサージ発生期間Toffsrに基づいて、オフサージ電圧Voffsrが推定される。そして、推定されたオフサージ電圧Voffsrに基づいて、ミラー期間の終了タイミング以降の放電抵抗値Rdisが変更される。この構成によれば、サージ電圧及びスイッチング損失の抑制効果を得るための適切な放電抵抗値Rdisを、AD変換器を用いることなく簡素な構成で設定することができる。
<第1実施形態の変形例1>
図5及び図6に示した処理のうち、いずれか一方のみが実行されてもよい。ここで、図6に示した処理のみが実行される場合、放電抵抗値Rdisの増加タイミングは、例えば、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミングから初期値Tini経過したタイミングとすればよい。
<第1実施形態の変形例2>
ステップS30におけるオフサージ発生期間Toffsrの検出に用いる放電側閾値Vαを耐圧閾値Vlimと同じ値にしてもよい。
<第2実施形態>
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。本実施形態では、オフ時のアクティブゲートを変更する。詳しくは、下アームゲート信号GmLのオフ指令がなされている期間のうち、放電側信号Sgsoffの論理がHになっている期間における放電抵抗値Rdisを、それ以外の期間における放電抵抗値Rdisよりも大きくする。
図8に、駆動制御部56により行われるアクティブゲート処理の手順を示す。
ステップS40では、下アームゲート信号GmLのオフ指令がなされている期間において、放電側信号Sgsoffの論理がLであるか否かを判定する。
ステップS40において論理がLであると判定した場合には、ステップS41に進み、放電抵抗値Rdisを高速側抵抗値RdLに設定する。ステップS40において論理がHであると判定した場合には、ステップS42に進み、放電抵抗値Rdisを、高速側抵抗値RdLよりも大きい低速側抵抗値RdHに設定する。
図9を用いて、オフ時のアクティブゲート処理の一例について説明する。図9(a)~(e)は、先の図7(a)~(d),(f)に対応している。
時刻t1において、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられる。その後、時刻t2~t3において、放電側信号Sgsoffの論理がHになる。このため、時刻t2~t3において、放電抵抗値Rdisが低速側抵抗値RdHにされる。
以上説明した本実施形態によれば、第1実施形態の効果に準じた効果を得ることができる。
<第2実施形態の変形例>
放電側閾値Vαを耐圧閾値Vlimと同じ値にしてもよい。この場合、検出回路60から出力されるアナログ電圧が耐圧閾値Vlimを超える期間において、放電側信号Sgsoffの論理がHとされる。
<第3実施形態>
以下、第3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、オフ時のアクティブゲートを変更する。詳しくは、1つの放電側閾値Vαの値がスイッチング周期Tsw毎に切り替え可能とされ、その放電側閾値Vαに基づいてアクティブゲートが実施される。
図10に、駆動制御部56により行われるアクティブゲート処理の手順を示す。なお、本実施形態において、放電側閾値Vαの初期値は、第1実施形態で説明した値とされている。また、本実施形態では、駆動制御部56が放電閾値変更部を含む。
ステップS50では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において下アームゲート信号GmLがオフ指令とされている期間中に、放電側信号Sgsoffの論理がHになったか否かを判定する。
ステップS50において肯定判定した場合には、ステップS51に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電側閾値Vα(n+1)を、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電側閾値Vα(n)に所定値Xだけ加算した値に設定する。ただし、放電側閾値Vαの上限値は、耐圧閾値Vlimとする。ステップS51の完了後、次のスイッチング周期におけるステップS50の処理に移行する。なお、ステップS51の処理が放電閾値変更部に相当する。
ステップS50において否定判定した場合には、ステップS52に進み、今回のスイッチング周期Tsw(n)で発生したオフサージ電圧Voffsrが、今回のスイッチング周期Tswの放電側閾値Vα(n)よりも小さくて、かつ、前回のスイッチング周期Tsw(n-1)の放電側閾値Vα(n-1)よりも大きい値であると推定する。なお、ステップS52の処理がオフ時推定部に相当する。
続くステップS53では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において推定したオフサージ電圧Voffsrが、耐圧閾値Vlimと同等か否かを判定する。
ステップS53において同等であると判定した場合には、ステップS54に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電抵抗値Rdisと同じ値に維持する。
ステップS53において否定判定した場合には、ステップS55に進み、オフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimよりも小さいか否かを判定する。
ステップS55において小さいと判定した場合には、ステップS56に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisよりも低くする。
ステップS57では、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電側閾値Vα(n+1)を、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電側閾値Vα(n)に所定値Xだけ加算した値に設定する。ただし、放電側閾値Vαの上限値は、耐圧閾値Vlimとする。
ステップS55において否定判定した場合には、オフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimよりも大きいと判定し、ステップS58に進む。ステップS58では、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisよりも増加させる。
本実施形態では、ステップS53~S58の処理により、オフサージ電圧Voffsrが耐圧閾値Vlimとなるように、放電抵抗値Rdisの増加タイミング以降の放電抵抗値Rdisが変更される。
図11を用いて、オフ時のアクティブゲート処理の一例について説明する。図11(a)~(e)は、先の図7(a)~(e)に対応しており、図11(f)は、放電抵抗値Rdisの変更に用いるフラグFdの推移を示す。
時刻t1において、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられる。この場合、放電抵抗値Rdisはその最小値Rdminに設定されている。
その後、時刻t2において、放電抵抗値Rdisが、最小値Rdminから最大値Rdmaxまで増加させられる。なお、例えば、時刻t2は、下アームゲート信号GmLのオフ指令の開始タイミング(時刻t1)から初期値Tiniが経過したタイミングとすればよい。また、例えば、放電側閾値Vαがその初期値とされる場合において時刻t1から放電側信号Sgsoffの論理がHに反転するまでの期間Tmirを記憶し、時刻t1から、記憶した期間Tmirだけ経過したタイミングを時刻t2とすればよい。
その後、時刻t3~t4において、放電側信号Sgsoffの論理がHになる。このため、その後のスイッチング周期Tswの時刻t5において、放電側閾値Vαが所定値Xだけ増加させられる。時刻t5からのスイッチング周期Tswでは、放電側信号Sgsoffの論理がHに反転しない。このため、前回のスイッチング周期Tswにおける放電側信号Sgsoffを用いた判定結果と、今回のスイッチング周期Tswにおける放電側信号Sgsoffを用いた判定結果とが異なる。したがって、オフサージ電圧Voffsrが、今回のスイッチング周期Tswの放電側閾値Vα(n)よりも小さくて、かつ、前回のスイッチング周期Tswの放電側閾値Vα(n-1)よりも大きい値であると推定される。そして、推定されたオフサージ電圧Voffsrに基づいて、時刻t6以降のスイッチング周期Tsw内の時刻t7からの放電抵抗値Rdisが、その最大値Rdmaxから中間値Rdmidまで低下させられる。
また、時刻t5からのスイッチング周期Tswでは、放電側信号Sgsoffの論理がHに反転しないものの、放電側閾値Vαが耐圧閾値Vlimよりも小さい。このため、図11に示す例では、時刻t6からのスイッチング周期Tswにおける放電側閾値Vαは、増加させられることにより、耐圧閾値Vlimと同じ値に設定されている。
以上説明した本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
<第3実施形態の変形例1>
オフサージ電圧Voffsrの推定方法を変更してもよい。以下、この方法について図12を用いて説明する。図12には、先の図10に示した処理のうち、オフサージ電圧Voffsrの推定に関する処理を示す。なお、図12の説明において、所定値Xを第1所定値Xと称すこととする。
ステップS50において否定判定した場合には、ステップS60に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における放電側閾値Vα(n+1)を、今回のスイッチング周期Tsw(n)における放電側閾値Vα(n)から、第2所定値Yだけ減算した値に設定する。ここで、第2所定値Yは、第1所定値Xよりも小さい値である。
ステップS60の完了後、次のスイッチング周期におけるステップS61の処理に移行する。ステップS61では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において下アームゲート信号GmLがオフ指令とされている期間中に、放電側信号Sgsoffの論理がLに維持されているか否かを判定する。
ステップS61において肯定判定した場合には、ステップS60に移行する。一方、ステップS61において否定判定した場合には、ステップS52に移行する。
以上説明した本実施形態によれば、オフサージ電圧Voffsrを迅速に推定することができる。
<第3実施形態の変形例2>
オフサージ電圧Voffsrの推定方法を、以下に説明するように変更してもよい。この方法について図13及び図14を用いて説明する。
図13には、下アームドライブIC50Lの一部の構成を示す。下アームドライブIC50Lは、第1コンパレータ80a、第2コンパレータ80b、第3コンパレータ80c、第1電源81a、第2電源81b及び第3電源81cを備えている。第1電源81aの出力電圧である第1放電側閾値Vα1は、第1実施形態で説明した放電側閾値Vαと同様に、電源電圧VDC近傍の値に設定されている。また、第2電源81bの出力電圧である第2放電側閾値Vα2は、第1放電側閾値Vα1よりも大きい値に設定され、第3電源81cの出力電圧である第3放電側閾値Vα3は、第2放電側閾値Vα2よりも大きい値に設定されている。第2放電側閾値Vα2及び第2放電側閾値Vα2は、耐圧閾値Vlimよりも小さい値に設定されている。
各コンパレータ80a~80cの非反転入力端子には、検出回路60から出力されるアナログ電圧が入力される。各コンパレータ80a~80cの反転入力端子には、各電源81a~81cから各放電側閾値Vα1~Vα3が入力される。
第1コンパレータ80aの出力信号である第1放電側信号Sgsof1、第2コンパレータ80bの出力信号である第2放電側信号Sgsof2、及び第3コンパレータ80cの出力信号である第3放電側信号Sgsof3は、駆動制御部56に入力される。
図14を用いて、オフサージ電圧Voffsrの推定方法について説明する。図14(a)~(d)は、先の図7(a)~(d)に対応し、図14(e)~(g)は、第1~第3放電側信号Sgsof1~Sgsof3の推移を示す。
下アームゲート信号GmLがオフ指令とされている期間において、各放電側信号Sgsof1~Sgsof3のうち、第1,第2放電側信号Sgsof1,Sgsof2のみが論理Hに反転する。このため、駆動制御部56は、オフサージ電圧Voffsrが、第2放電側閾値Vα2と第3放電側閾値Vα3との中間値であると推定する。
<第4実施形態>
以下、第4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、オフ時のアクティブゲートを変更する。そのために、図15に示すように、ドライブICの構成を変更する。図15において、先の図2に示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。
下アームドライブIC50Lは、第1コンパレータ90a(第1放電側比較部に相当)、第2コンパレータ90b(第2放電側比較部に相当)、第1電源91a及び第2電源91bを備えている。第1電源91aの出力電圧である第1放電側閾値Vβ1は、0よりもやや大きい値(例えば、0V<Vβ1<1V)に設定されている。第2電源91bの出力電圧である第2放電側閾値Vβ2は、第1実施形態で説明した放電側閾値Vαと同様に、電源電圧VDC近傍の値に設定されている。
各コンパレータ90a,90bの非反転入力端子には、検出回路60から出力されるアナログ電圧が入力される。各コンパレータ90a,90bの反転入力端子には、各電源91a,91bから各放電側閾値Vβ1,Vβ2が入力される。
第1コンパレータ90aの出力信号である第1放電側信号Sgs1、及び第2コンパレータ90bの出力信号である第2放電側信号Sgs2は、駆動制御部56に入力される。
図16を用いて、駆動制御部56が行うアクティブゲート処理について説明する。図16(a)~(d)は、先の図7(a)~(d)に対応し、図16(e),(f)は、第1,第2放電側信号Sgs1,Sgs2の推移を示す。図16(g)は、下アームスイッチSWLがオフ状態に切り替えられる場合におけるドレイン及びソース間電圧VdsLの上昇速度dV/dtを示す。なお、本実施形態では、駆動制御部56がオフ時速度算出部を含む。
時刻t1において、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられる。このため、時刻t2において、第1放電側信号Sgs1の論理がHに反転し、時刻t3において、第2放電側信号Sgs2の論理がHに反転する。第1放電側信号Sgs1の論理がHに反転するタイミングは、ミラー期間の開始タイミングと同等のタイミングであり、第2放電側信号Sgs2の論理がHに反転するタイミングは、ミラー期間の終了タイミングと同等のタイミングであると判定できる。
駆動制御部56は、時刻t2~t3の期間TMと、第1放電側閾値Vβ1及び第2放電側閾値Vβ2の差とに基づいて、下式(eq1)のように上昇速度dV/dtを算出する。
dV/dt=(Vβ2-Vβ1)/TM … (eq1)
その後、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替わる時刻t4において、駆動制御部56は、算出した上昇速度dV/dtがその速度閾値Sthよりも大きいと判定する。このため、駆動制御部56は、時刻t7からの次回のスイッチング周期Tswにおける放電抵抗値Rdisを増加させる。
時刻t5において、第2放電側信号Sgs2の論理がLに反転し、時刻t6において、第1放電側信号Sgs1の論理がLに反転する。
時刻t7において、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられる。このため、時刻t8において、第1放電側信号Sgs1の論理がHに反転し、時刻t9において、第2放電側信号Sgs2の論理がHに反転する。駆動制御部56は、時刻t8~t9の期間TMと、第1放電側閾値Vβ1及び第2放電側閾値Vβ2の差とに基づいて、上昇速度dV/dtを算出する。
下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替わる時刻t10において、駆動制御部56は、算出した上昇速度dV/dtが速度閾値Sthと同等であると判定する。このため、駆動制御部56は、時刻t11からの次回のスイッチング周期Tswにおける放電抵抗値Rdisを、今回のスイッチング周期Tswにおける放電抵抗値Rdisに維持する。
以上説明した本実施形態によれば、ミラー期間における上昇速度dV/dtが過度に高くなることを抑制できる。その結果、下アームスイッチSWLのオフ状態への切り替えに伴って発生するノイズを低減でき、EMC特性の低下を抑制することができる。
<第4実施形態の変形例>
下アームゲート信号GmLがオフ指令とされる全ての期間における放電抵抗値Rdisを変更する構成に代えて、下アームゲート信号GmLがオフ指令とされる期間のうち、ミラー期間の開始タイミング以降の放電抵抗値Rdisを変更する構成であってもよい。また、下アームゲート信号GmLがオフ指令とされる期間のうち、ミラー期間中のみ放電抵抗値Rdisを変更する構成であってもよい。
<第5実施形態>
以下、第5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、下アームスイッチSWL(自アームスイッチに相当)がオン状態に切り替えられる場合のアクティブゲート処理を行う。
図17に、各ドライブIC50H,50Lの構成を示す。図17において、先の図2に示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。
上アームドライブIC50Hは、検出回路100(差動回路部に相当)と、コンパレータ110(充電側比較部に相当)と、閾値生成用電源111とを備えている。検出回路100は、下アーム側の検出回路60と同様の構成である。このため、検出回路100の詳細な説明を省略する。
本実施形態では、対向アームスイッチとしての上アームスイッチSWHがオン状態とされ、かつ、上アームスイッチSWHのドレイン及びソース間電圧VdsHのサージ電圧及びリンギングが収束した期間において、リセットの実施及びリセットの解除を行う。
コンパレータ110の反転入力端子には、閾値生成用電源111の正極端子が接続されている。閾値生成用電源111の負極端子には、上アームスイッチSWHのソースが接続されている。本実施形態では、閾値生成用電源111の出力電圧を充電側閾値Vγと称すこととする。充電側閾値Vγは、0よりも大きくて、かつ、バッテリ30の出力電圧である電源電圧VDCが下アームスイッチSWLに印加される場合に検出回路60から出力されるアナログ電圧近傍の値に設定されている。本実施形態では、充電側閾値Vγは、放電側閾値Vαと同じ値に設定されている。
コンパレータ110の出力信号である充電側信号Sgsonは、下アームドライブIC50Lの備える駆動制御部56に入力される。本実施形態では、オン時のアクティブゲートを実施するために、充電抵抗体53の充電抵抗値Rchaが可変とされる。充電抵抗値Rchaは、駆動制御部56により変更される。以下、図18を用いて、駆動制御部56により行われるアクティブゲート処理について説明する。
ステップS70では、下アームゲート信号GmLのオン指令がなされる期間のうち、充電側信号Sgsonの論理がHになる期間であるオンサージ発生期間Tonsrを検出する。
ステップS71では、検出したオンサージ発生期間Tonsrと、負荷電流の検出値とに基づいて、下アームスイッチSWLがオン状態に切り替える場合に発生するサージ電圧に対応する検出回路100のアナログ出力電圧(以下、オンサージ電圧Vonsr)を推定する。このサージ電圧は、上アームダイオードDHのリカバリに起因して発生するものである。ステップS71では、例えば、オンサージ発生期間Tonsrが短いほど、オンサージ電圧Vonsrが高くなるように推定すればよい。ステップS71の処理がオン時推定部に相当する。
ステップS72では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において推定したオンサージ電圧Vonsrが、耐圧閾値Vlimと同等か否かを判定する。
ステップS72において同等であると判定した場合には、ステップS73に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における下アームゲート信号GmLのオン指令がなされる期間の充電抵抗値Rchaを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電抵抗値Rchaと同じ値に維持する。
ステップS72において否定判定した場合には、ステップS74に進み、オンサージ電圧Vonsrが耐圧閾値Vlimよりも小さいか否かを判定する。
ステップS74において小さいと判定した場合には、ステップS75に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における下アームゲート信号GmLのオン指令がなされる期間の充電抵抗値Rchaを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電抵抗値Rchaよりも低くする。充電抵抗値Rchaを低くすることにより、下アームスイッチSWLのゲート電荷の充電速度が高くなる。
ステップS74において否定判定した場合には、オンサージ電圧Vonsrが耐圧閾値Vlimよりも大きいと判定し、ステップS76に進む。ステップS76では、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における下アームゲート信号GmLのオン指令がなされる期間の充電抵抗値Rchaを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電抵抗値Rchaよりも増加させる。充電抵抗値Rchaを増加させることにより、下アームスイッチSWLのゲート電荷の充電速度が低くなる。
以上説明した本実施形態によれば、下アームスイッチSWLがオン状態に切り替えられる場合にも、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上アームスイッチSWHがオン状態に切り替えられる場合においても、下アームスイッチSWLと同様に、アクティブゲートを適用することができる。
<第5実施形態の変形例>
ステップS70におけるオンサージ発生期間Tonsrの検出に用いる充電側閾値Vγを耐圧閾値Vlimと同じ値にしてもよい。
<第6実施形態>
以下、第6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、オン時のアクティブゲートを変更する。詳しくは、1つの充電側閾値Vγの値がスイッチング周期Tsw毎に切り替え可能とされ、その充電側閾値Vγに基づいてアクティブゲートが実施される。
図19に、駆動制御部56により行われるアクティブゲート処理の手順を示す。なお、本実施形態において、充電側閾値Vγの初期値は、第1実施形態で説明した放電側閾値Vαと同じ値とされている。また、本実施形態では、駆動制御部56が充電閾値変更部を含む。
ステップS90では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において下アームゲート信号GmLがオン指令とされている期間中に、充電側信号Sgsonの論理がHになったか否かを判定する。
ステップS90において肯定判定した場合には、ステップS91に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における充電側閾値Vγ(n+1)を、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電側閾値Vγ(n)に所定値Xだけ加算した値に設定する。ただし、充電側閾値Vγの上限値は、耐圧閾値Vlimとする。ステップS91の完了後、次のスイッチング周期におけるステップS90の処理に移行する。なお、ステップS91の処理が充電閾値変更部に相当する。
ステップS90において否定判定した場合には、ステップS92に進み、今回のスイッチング周期Tsw(n)で発生したオンサージ電圧Vonsrが、今回のスイッチング周期Tswの充電側閾値Vγ(n)よりも小さくて、かつ、前回のスイッチング周期Tsw(n-1)の充電側閾値Vγ(n-1)よりも大きい値であると推定する。なお、ステップS92の処理がオン時推定部に相当する。
続くステップS93では、今回のスイッチング周期Tsw(n)において推定したオンサージ電圧Vonsrが、耐圧閾値Vlimと同等か否かを判定する。
ステップS93において同等であると判定した場合には、ステップS94に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における充電抵抗値Rchaを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電抵抗値Rchaと同じ値に維持する。
ステップS93において否定判定した場合には、ステップS95に進み、オンサージ電圧Vonsrが耐圧閾値Vlimよりも小さいか否かを判定する。
ステップS95において小さいと判定した場合には、ステップS96に進み、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における充電抵抗値Rchaを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電抵抗値Rchaよりも低くする。
ステップS97では、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における充電側閾値Vγ(n+1)を、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電側閾値Vγ(n)に所定値Xだけ加算した値に設定する。ただし、充電側閾値Vγの上限値は、耐圧閾値Vlimとする。
ステップS95において否定判定した場合には、オンサージ電圧Vonsrが耐圧閾値Vlimよりも大きいと判定し、ステップS98に進む。ステップS98では、次回のスイッチング周期Tsw(n+1)における充電抵抗値Rchaを、今回のスイッチング周期Tsw(n)における充電抵抗値Rchaよりも増加させる。
本実施形態では、ステップS93~S98の処理により、オンサージ電圧Vonsrが耐圧閾値Vlimとなるように、充電抵抗値Rchaが変更される。
図20を用いて、オン時のアクティブゲート処理の一例について説明する。図20(a)~(c)は、先の図7(a)~(c)に対応しており、図20(d)は、上アームスイッチSWHのドレイン及びソース間電圧VdsHの推移を示す。図20(e)は、充電側信号Sgsonの推移を示し、図20(f)は、充電抵抗値Rchaの変更に用いるフラグFcの推移を示す。
時刻t1において、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替えられる。その後、時刻t2~t3において、充電側信号Sgsonの論理がHになる。このため、その後のスイッチング周期Tswの時刻t5において、充電側閾値Vγが所定値Xだけ増加させられる。時刻t5からのスイッチング周期Tswでは、充電側信号Sgsonの論理がHに反転しない。このため、前回のスイッチング周期Tswにおける充電側信号Sgsonを用いた判定結果と、今回のスイッチング周期Tswにおける充電側信号Sgsonを用いた判定結果とが異なる。したがって、オンサージ電圧Vonsrが、今回のスイッチング周期Tswの充電側閾値Vγ(n)よりも小さくて、かつ、前回のスイッチング周期Tswの充電側閾値Vγ(n-1)よりも大きい値であると推定される。そして、推定されたオンサージ電圧Vonsrに基づいて、時刻t6以降における充電抵抗値Rchaが低下させられる。
また、時刻t5からのスイッチング周期Tswでは、充電側信号Sgsonの論理がHに反転しないものの、充電側閾値Vγが耐圧閾値Vlimよりも小さい。このため、図21に示す例では、時刻t6からのスイッチング周期Tswにおける充電側閾値Vγは、増加させられることにより、耐圧閾値Vlimと同じ値に設定されている。
以上説明した本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
<第6実施形態の変形例>
第6実施形態のオンサージ電圧Vonsrを推定するための構成として、第3実施形態の変形例1と同様の構成が用いられてもよい。
また、第6実施形態のオンサージ電圧Vonsrを推定するための構成として、第3実施形態の変形例2と同様の構成が用いられてもよい。この場合、例えば、図13及び図14を参照して、充電側閾値として、互いに異なる第1~第3充電側閾値Vγ1~Vγ3が設定されればよい。
<第7実施形態>
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、オン時のアクティブゲートを変更する。そのために、下アームドライブIC50Lは、先の図15に示した第1コンパレータ90a、第2コンパレータ90b、第1電源91a及び第2電源91bを備えている。ただし、本実施形態では、第1コンパレータ90aの非反転入力端子に第1電源91aから第1放電側閾値Vα1が入力され、第2コンパレータ90bの非反転入力端子に第2電源91bから第2放電側閾値Vα2が入力される。また、第1,第2コンパレータ90a,90bの反転入力端子に検出回路60から出力されるアナログ電圧が入力される。
図21を用いて、下アームドライブIC50Lの駆動制御部56が行うアクティブゲート処理について説明する。図21(a)~(c)は、先の図20(a)~(c)に対応し、図21(d)は、下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧VdsLの推移を示す。図21(e),(f)は、第1,第2放電側信号Sgs1,Sgs2の推移を示し、図21(g)は、下アームスイッチSWLがオン状態に切り替えられる場合における下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧VdsLの低下速度dV/dtを示す。なお、本実施形態では、駆動制御部56がオン時速度算出部を含む。
時刻t1において、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替えられる。このため、時刻t2において、第1放電側信号Sgs1の論理がHに反転し、時刻t3において、第2放電側信号Sgs2の論理がHに反転する。第1放電側信号Sgs1の論理がHに反転するタイミングは、下アームスイッチSWLがオン状態に切り替えられる場合に出現するミラー期間の開始タイミングと同等のタイミングであり、第2放電側信号Sgs2の論理がHに反転するタイミングは、ミラー期間の終了タイミングと同等のタイミングであると判定できる。
駆動制御部56は、時刻t2~t3の期間TMと、第1放電側閾値Vβ1及び第2放電側閾値Vβ2の差とに基づいて、上式(eq1)と同様に、低下速度dV/dtを算出する。
その後、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替わる時刻t4において、駆動制御部56は、算出した低下速度dV/dtがその速度閾値Sthよりも大きいと判定する。このため、駆動制御部56は、時刻t7からの次回のスイッチング周期Tswにおける充電抵抗値Rchaを増加させる。
時刻t5において、第2放電側信号Sgs2の論理がLに反転し、時刻t6において、第1放電側信号Sgs1の論理がLに反転する。
時刻t7において、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替えられる。このため、時刻t8において、第1放電側信号Sgs1の論理がHに反転し、時刻t9において、第2放電側信号Sgs2の論理がHに反転する。駆動制御部56は、時刻t8~t9の期間TMと、第1放電側閾値Vβ1及び第2放電側閾値Vβ2の差とに基づいて、低下速度dV/dtを算出する。
下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替わる時刻t10において、駆動制御部56は、算出した低下速度dV/dtが速度閾値Sthと同等であると判定する。このため、駆動制御部56は、時刻t11からの次回のスイッチング周期Tswにおける充電抵抗値Rchaを、今回のスイッチング周期Tswにおける充電抵抗値Rchaに維持する。
以上説明した本実施形態によれば、ミラー期間における低下速度dV/dtが過度に高くなることを抑制できる。その結果、下アームスイッチSWLのオン状態への切り替えに伴って発生するノイズを低減でき、EMC特性の低下を抑制することができる。
<その他の実施形態>
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。
・図3の全差動増幅回路63の正側出力端子に代えて、負側出力端子の出力電圧が、例えば、図2のコンパレータ70非反転入力端子に入力される構成であってもよい。負側出力端子の出力電圧が正側出力端子の出力電圧とは異なる場合、その相違に応じて後段の回路構成を変更すればよい。
・検出回路としては、全差動増幅回路を備えるものに限らず、差動増幅回路を備えるものであってもよい。以下、この回路構成を例示する。
図22に示すように、検出回路60は、入力コンデンサ131、保持コンデンサ132、差動増幅回路133及びリセットスイッチ134を備えている。入力コンデンサ131は、下アームスイッチSWLのドレインと差動増幅回路133の反転入力端子(第1入力端子に相当)とを接続している。反転入力端子には、保持コンデンサ132の第1端が接続され、保持コンデンサ132の第2端には、差動増幅回路133の出力端子が接続されている。差動増幅回路133の非反転入力端子(第2入力端子に相当)には、下アームスイッチSWLのソースが接続されている。
保持コンデンサ132には、リセットスイッチ134が並列されている。リセットスイッチ134がオン状態に切り替えられることによりリセットが実施され、その後、リセットスイッチ134がオフ状態に切り替えられることによりリセットが解除される。
・図3及び図22に示す構成において、各差動増幅回路を、非反転増幅回路ではなく、反転増幅回路として構成してもよい。この場合、その変更に応じて後段の回路構成を変更すればよい。
・電力変換器としてはインバータに限らず、例えば上,下アームスイッチの直列接続体を2組備えるフルブリッジ回路であってもよい。
・図4(d)に示すように、下アームスイッチSWLがオフ状態とされ、かつ、ドレイン及びソース間電圧VdsLのサージ電圧及びリンギングが収束した期間TR12において、リセットの実施及びリセットの解除を行ってもよい。この場合、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替えられるタイミングでリセットの実施及び解除を行ってもよい。
・図23に示すように、第1~第4実施形態において、駆動制御部56は、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられた後、下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧が変化(上昇)し始めてから、その変化が収束してドレイン及びソース間電圧が電源電圧VDCとなるまでの電圧遷移期間よりも、下アームゲート信号GmLがオフ指令とされる期間が短いと判定した場合、下アームスイッチSWLのミラー期間において検出回路60から出力されるアナログ電圧が、アクティブゲート処理において用いられないようにマスク処理を行ってもよい。また、駆動制御部56は、下アームゲート信号GmLがオフ指令に切り替えられてから、下アームスイッチSWLのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧が収束するまでの期間よりも、下アームゲート信号GmLがオフ指令とされる期間が短いと判定した場合、該サージ電圧の発生期間において検出回路60から出力されるアナログ電圧が、アクティブゲート処理において用いられないようにマスク処理を行ってもよい。なお、この際、リセットの実施及び解除を禁止してもよい。
また、第5~第8実施形態において、駆動制御部56は、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替えられた後、下アームスイッチSWLのドレイン及びソース間電圧が変化(低下)し始めてから、その変化が収束してドレイン及びソース間電圧が0になるまでの期間よりも、下アームゲート信号GmLがオン指令とさされる期間が短いと判定した場合、下アームスイッチSWLのミラー期間において検出回路100から出力されるアナログ電圧が、アクティブゲート処理において用いられないようにマスク処理を行ってもよい。また、駆動制御部56は、下アームゲート信号GmLがオン指令に切り替えられてから、下アームスイッチSWLのオン状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧が収束するまでの期間よりも、下アームゲート信号GmLがオン指令とされる期間が短いと判定した場合、該サージ電圧の発生期間において検出回路100から出力されるアナログ電圧が、アクティブゲート処理において用いられないようにマスク処理を行ってもよい。なお、この際、リセットの実施及び解除を禁止してもよい。
以上の構成によれば、駆動制御部56における誤検出を防止できる。
・図24に示すように、駆動制御部56は、オフ指令がなされている期間において、検出回路60から出力されるアナログ電圧が放電側閾値Vαを3回以上跨ぐと判定した場合、アナログ電圧が放電側閾値Vαを3回目に跨いだタイミング以降の放電側信号がアクティブゲート処理において用いられないようにしてもよい。
・ゲート電荷の放電速度及び充電速度を変更する構成としては、抵抗体の抵抗値を変更するものに限らない。例えば、図2の構成を例に説明すると、電源51の出力電圧を高くすることにより放電速度を高くしたり、放電スイッチ55のソース側に接続されるグランド部の電位を低くすることにより放電速度を高くしたりしてもよい。また、出力電流値が異なる複数の電流源、又は出力電流値を可変とする電流源がドライブICに備えられる場合、その出力電流値を変更することにより、ゲート電荷の充電速度を変更してもよい。また、引き込む電流値が異なる複数の電流源、又は引き込む電流値を可変とする電流源がドライブICに備えられる場合、その出力電流値を変更することにより、ゲート電荷の放電速度を変更してもよい。
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
20…インバータ、50…ドライブIC、56…駆動制御部、60…検出回路、SWH,SWL…スイッチ。

Claims (26)

  1. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と放電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する放電側比較部(70,80a~80c,90a,90b)と、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の放電速度を設定する放電制御部(56)と、を備え
    前記放電側閾値は、
    0近傍の正数である第1放電側閾値と、
    前記第1放電側閾値よりも大きくて、かつ、前記電力変換器の電源電圧が前記スイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値である第2放電側閾値と、であり、
    前記放電側比較部は、
    前記第1放電側閾値と、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号である第1放電側信号を出力する第1放電側比較部(90a)と、
    前記第2放電側閾値と、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号である第2放電側信号を出力する第2放電側比較部(90b)と、を有し、
    前記第1放電側比較部から出力される第1放電側信号と、前記第2放電側比較部から出力される第2放電側信号とに基づいて、前記スイッチがオフ状態に切り替えられる場合に出現する前記スイッチのミラー期間を検出する期間検出部を備え、
    前記放電制御部は、検出された前記ミラー期間の終了タイミング以降における前記放電速度を、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングから、検出された前記ミラー期間の開始タイミングまでの期間における前記放電速度よりも低く設定するスイッチの駆動回路。
  2. 前記放電制御部は、検出された前記ミラー期間中における前記放電速度を、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングから、検出された前記ミラー期間の開始タイミングまでの期間における前記放電速度よりも低く設定する請求項に記載のスイッチの駆動回路。
  3. 前記放電制御部は、検出された前記ミラー期間中における前記放電速度を、検出された前記ミラー期間の終了タイミング以降における前記放電速度よりも高く設定する請求項1又は2に記載のスイッチの駆動回路。
  4. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と放電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する放電側比較部(70,80a~80c,90a,90b)と、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の放電速度を設定する放電制御部(56)と、を備え、
    前記放電側閾値は、0よりも大きくて、かつ、前記電力変換器の電源電圧が前記スイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値であり、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチがオフ状態に切り替えられる場合に出現する前記スイッチのミラー期間の終了タイミングを検出するタイミング検出部を備え、
    前記放電制御部は、前記タイミング検出部により検出された終了タイミング以降における前記放電速度を、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングから、前記タイミング検出部により検出された終了タイミングまでの期間における前記放電速度よりも低く設定するスイッチの駆動回路。
  5. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と放電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する放電側比較部(70,80a~80c,90a,90b)と、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の放電速度を設定する放電制御部(56)と、を備え、
    前記放電側閾値は、0よりも大きくて、かつ、前記電力変換器の電源電圧(VDC)が前記スイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値、又は前記スイッチの端子間電圧がその許容上限値とされる場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧であり、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチがオフ状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧を推定するオフ時推定部を備え、
    前記放電制御部は、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングから、前記放電側比較部の出力信号の論理が反転するタイミングまでの期間における前記放電速度を、該反転するタイミング以降における前記放電速度よりも高く設定し、また、前記オフ時推定部により推定されたサージ電圧に基づいて、該反転するタイミング以降における前記放電速度を変更するスイッチの駆動回路。
  6. 前記オフ時推定部は、前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧が前記放電側閾値を超える期間を検出し、検出した期間と、前記スイッチに流れる電流とに基づいて、前記スイッチがオフ状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧を推定する請求項5に記載のスイッチの駆動回路。
  7. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と放電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する放電側比較部(70,80a~80c,90a,90b)と、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の放電速度を設定する放電制御部(56)と、を備え、
    前記放電側閾値は、0よりも大きくて、かつ、前記電力変換器の電源電圧が前記スイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値、又は前記スイッチの端子間電圧がその許容上限値とされる場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧であり、
    前記放電制御部は、前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧が前記放電側閾値を超える期間を検出し、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングから前記スイッチがオフ状態に切り替えられるまでの期間のうち、検出した該期間における前記放電速度を、それ以外の期間における前記放電速度よりも低く設定するスイッチの駆動回路。
  8. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と放電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する放電側比較部(70,80a~80c,90a,90b)と、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の放電速度を設定する放電制御部(56)と、を備え、
    前記放電制御部は、前記スイッチのミラー期間の終了タイミング以降における前記放電速度を、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングから、前記ミラー期間の開始タイミングまでの期間における前記放電速度よりも低く設定し、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、今回のスイッチング周期において前記差動回路部から出力されたアナログ電圧が前記放電側閾値を超えたと判定した場合、次回のスイッチング周期における前記放電側閾値を、今回のスイッチング周期における前記放電側閾値よりも大きくする放電閾値変更部と、
    前回のスイッチング周期において前記差動回路部から出力されたアナログ電圧が前記放電側閾値を超えたか否かの判定結果と、今回のスイッチング周期において前記差動回路部から出力されたアナログ電圧が前記放電側閾値を超えたか否かの判定結果とが異なる場合、前記スイッチがオフ状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧として、前回のスイッチング周期における前記放電側閾値と今回のスイッチング周期における前記放電側閾値との中間値に対応するサージ電圧が今回のスイッチング周期において発生したと推定するオフ時推定部と、を備え、
    前記放電制御部は、前記オフ時推定部により推定されたサージ電圧に基づいて、前記ミラー期間の終了タイミング以降における前記放電速度を変更するスイッチの駆動回路。
  9. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と放電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する放電側比較部(70,80a~80c,90a,90b)と、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の放電速度を設定する放電制御部(56)と、を備え、
    前記放電制御部は、前記スイッチのミラー期間の終了タイミング以降における前記放電速度を、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングから、前記ミラー期間の開始タイミングまでの期間における前記放電速度よりも低く設定し、
    前記放電側閾値は、前記電力変換器の電源電圧が前記スイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値を含み、かつ、互いに異なる複数の放電側閾値であり、
    前記放電側比較部(80a~80c)は、複数の前記放電側閾値それぞれについて、該放電側閾値と前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号を出力し、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチがオフ状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧として、前記アナログ電圧を挟む一対の前記放電側閾値の中間値に対応するサージ電圧が今回のスイッチング周期において発生したと推定するオフ時推定部を備え、
    前記放電制御部は、前記オフ時推定部により推定されたサージ電圧に基づいて、前記ミラー期間の終了タイミング以降における前記放電速度を変更するスイッチの駆動回路。
  10. 前記スイッチの端子間電圧がその許容上限値となる場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧を耐圧閾値(Vlim)とする場合、前記放電制御部は、前記オフ時推定部により推定されたサージ電圧が前記耐圧閾値となるように、前記ミラー期間の終了タイミング以降における前記放電速度を変更する請求項8又は9に記載のスイッチの駆動回路。
  11. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と放電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する放電側比較部(70,80a~80c,90a,90b)と、
    前記放電側比較部の出力信号に基づいて、前記スイッチをオフ状態に切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の放電速度を設定する放電制御部(56)と、を備え、
    前記放電側閾値は、
    0近傍の正数である第1放電側閾値と、
    前記第1放電側閾値よりも大きくて、かつ、前記電力変換器の電源電圧が前記スイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値である第2放電側閾値と、であり、
    前記放電側比較部は、
    前記第1放電側閾値と、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号である第1放電側信号を出力する第1放電側比較部(90a)と、
    前記第2放電側閾値と、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号である第2放電側信号を出力する第2放電側比較部(90b)と、を有し、
    前記第1放電側比較部から出力される第1放電側信号と、前記第2放電側比較部から出力される第2放電側信号とに基づいて、前記スイッチがオフ状態に切り替えられる場合における前記スイッチの端子間電圧の上昇速度を算出するオフ時速度算出部を備え、
    前記放電制御部は、前記オフ時速度算出部により算出された上昇速度に基づいて、前記放電速度を変更するスイッチの駆動回路。
  12. 前記オフ時速度算出部は、前記第1放電側比較部から出力される第1放電側信号と、前記第2放電側比較部から出力される第2放電側信号とに基づいて、前記スイッチのオフ指令の開始タイミングの後、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧が前記第1放電側閾値を超えてから前記第2放電側閾値を超えるまでの期間を検出し、検出した該期間と、前記第1放電側閾値及び前記第2放電側閾値の差とに基づいて、前記上昇速度を算出する請求項11に記載のスイッチの駆動回路。
  13. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と充電側閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する充電側比較部(110)を備え、
    前記スイッチは、直列接続され、かつ、交互にオン状態にされる上アームスイッチ(SWH)及び下アームスイッチ(SWL)であり、
    前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれには、ダイオード(DH,DL)が逆並列に接続され、
    前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、オン状態に切り替えられようとしているスイッチを自アームスイッチとし、残りのスイッチを対向アームスイッチとする場合、前記分圧部は、前記対向アームスイッチの端子間電圧を分圧し、
    記充電側比較部の出力信号に基づいて、前記自アームスイッチをオン状態に切り替える場合における前記自アームスイッチのゲート電荷の充電速度を設定する充電制御部(56)を備えるスイッチの駆動回路。
  14. 前記充電側閾値は、0よりも大きくて、かつ、前記電力変換器の電源電圧が前記対向アームスイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値、又は前記対向アームスイッチの端子間電圧がその許容上限値とされる場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧であり、
    前記充電側比較部の出力信号に基づいて、前記自アームスイッチがオン状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧を推定するオン時推定部を備え、
    前記充電制御部は、前記オン時推定部により推定されたサージ電圧に基づいて、前記充電速度を変更する請求項13に記載のスイッチの駆動回路。
  15. 前記オン時推定部は、前記充電側比較部の出力信号に基づいて、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧が前記充電側閾値を超える期間を検出し、検出した期間と、前記スイッチに流れる電流とに基づいて、前記自アームスイッチがオン状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧を推定する請求項14に記載のスイッチの駆動回路。
  16. 前記充電側比較部の出力信号に基づいて、今回のスイッチング周期において前記差動回路部から出力されたアナログ電圧が前記充電側閾値を超えたと判定した場合、次回のスイッチング周期における前記充電側閾値を、今回のスイッチング周期における前記充電側閾値よりも大きくする充電閾値変更部と、
    前回のスイッチング周期において前記差動回路部から出力されたアナログ電圧が前記充電側閾値を超えたか否かの判定結果と、今回のスイッチング周期において前記差動回路部から出力されたアナログ電圧が前記充電側閾値を超えたか否かの判定結果とが異なる場合、前記自アームスイッチがオン状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧として、前回のスイッチング周期における前記充電側閾値と今回のスイッチング周期における前記充電側閾値との中間値に対応するサージ電圧が今回のスイッチング周期において発生したと推定するオン時推定部と、を備え、
    前記充電制御部は、前記オン時推定部により推定されたサージ電圧に基づいて、前記充電速度を変更する請求項13に記載のスイッチの駆動回路。
  17. 前記充電側閾値は、前記電力変換器の電源電圧が前記対向アームスイッチに印加される場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値を含み、かつ、互いに異なる複数の充電側閾値であり、
    前記充電側比較部は、複数の前記充電側閾値それぞれについて、該充電側閾値と前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号を出力し、
    前記充電側比較部の出力信号に基づいて、前記自アームスイッチがオン状態に切り替えられる場合に発生するサージ電圧として、前記アナログ電圧を挟む一対の前記充電側閾値の中間値に対応するサージ電圧が今回のスイッチング周期において発生したと推定するオン時推定部を備え、
    前記充電制御部は、前記オン時推定部により推定されたサージ電圧に基づいて、前記充電速度を変更する請求項13に記載のスイッチの駆動回路。
  18. 前記対向アームスイッチの端子間電圧がその許容上限値となる場合に前記差動回路部から出力されるアナログ電圧を耐圧閾値(Vlim)とする場合、前記充電制御部は、前記オン時推定部により推定されたサージ電圧が前記耐圧閾値となるように、前記充電速度を変更する請求項16又は17に記載のスイッチの駆動回路。
  19. 近傍の正数である第1放電側閾値と、
    前記第1放電側閾値よりも大きくて、かつ、前記電力変換器の電源電圧が前記スイッチに印加される場合に前記自アームスイッチに対応する前記差動回路部から出力されるアナログ電圧近傍の値である第2放電側閾値と、が設定され、
    記第1放電側閾値と、前記自アームスイッチに対応する前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号である第1放電側信号を出力する第1放電側比較部(90a)と、
    前記第2放電側閾値と、前記自アームスイッチに対応する前記差動回路部から出力されるアナログ電圧との比較結果に応じた2値信号である第2放電側信号を出力する第2放電側比較部(90b)と
    前記第1放電側比較部から出力される第1放電側信号と、前記第2放電側比較部から出力される第2放電側信号とに基づいて、前記自アームスイッチがオン状態に切り替えられる場合における前記自アームスイッチの端子間電圧の低下速度を算出するオン時速度算出部と、を備え、
    前記充電制御部は、前記オン時速度算出部により算出された低下速度に基づいて、前記充電速度を変更する請求項13に記載のスイッチの駆動回路。
  20. 前記オン時速度算出部は、前記第1放電側比較部から出力される第1放電側信号と、前記第2放電側比較部から出力される第2放電側信号とに基づいて、前記自アームスイッチのオン指令の開始タイミングの後、前記自アームスイッチに対応する前記差動回路部から出力されるアナログ電圧が前記第2放電側閾値を下回ってから前記第1放電側閾値を下回るまでの期間を検出し、検出した該期間と、前記第1放電側閾値及び前記第2放電側閾値の差とに基づいて、前記低下速度を算出する請求項19に記載のスイッチの駆動回路。
  21. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する比較部(70,80a~80c,90a,90b,110)と、
    前記比較部の出力信号に基づいて、オフ状態及びオン状態のうち一方の状態から他方の状態へと前記スイッチの駆動状態を切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の移動速度を設定するゲート制御部(56)と、を備え、
    前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って前記スイッチの端子間電圧が変化し始めてからその変化が完了するまでの期間よりも、前記スイッチのオフ指令がなされる期間又はオン指令がなされる期間が短いと判定した場合、前記スイッチのミラー期間において前記差動回路部から出力されるアナログ電圧を、前記ゲート制御部において用いられなくするスイッチの駆動回路。
  22. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する比較部(70,80a~80c,90a,90b,110)と、
    前記比較部の出力信号に基づいて、オフ状態及びオン状態のうち一方の状態から他方の状態へと前記スイッチの駆動状態を切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の移動速度を設定するゲート制御部(56)と、を備え、
    前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が収束する期間よりも、前記スイッチのオフ指令がなされる期間又はオン指令がなされる期間が短いと判定した場合、前記サージ電圧の発生期間において前記差動回路部から出力されるアナログ電圧を、前記ゲート制御部において用いられなくするスイッチの駆動回路。
  23. 電力変換器(20)を構成するスイッチ(SWH,SWL)を駆動するスイッチの駆動回路(50H,50L)において、
    前記スイッチの端子間電圧を分圧する分圧部(61a,61b,62a,62b,131,132)と、
    前記分圧部により分圧された端子間電圧が入力される第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差に応じたアナログ電圧を出力する差動回路部(60,100)と、を備え、
    前記差動回路部は、その出力電圧のリセットを実施する機能を有し、前記リセットが実施された後、前記リセットが解除された場合における前記第1入力端子及び前記第2入力端子間の電圧差を基準電圧として、該基準電圧からの変化分に増幅率を乗算したアナログ電圧を出力し、
    前記差動回路部から出力されるアナログ電圧と閾値との比較結果に応じた2値信号を出力する比較部(70,80a~80c,90a,90b,110)と、
    前記比較部の出力信号に基づいて、オフ状態及びオン状態のうち一方の状態から他方の状態へと前記スイッチの駆動状態を切り替える場合における前記スイッチのゲート電荷の移動速度を設定するゲート制御部(56)と、を備え、
    前記スイッチの1スイッチング周期において、前記差動回路部から出力されるアナログ電圧が前記閾値を3回以上跨ぐと判定した場合、前記アナログ電圧が前記閾値を3回目に跨いだタイミング以降の前記比較部の出力信号が前記ゲート制御部において用いられなくするスイッチの駆動回路。
  24. 前記スイッチがオン状態とされている期間であって、かつ、前記スイッチのオン状態への切り替えに伴って生じる前記アナログ電圧のサージ及びリンギングが収束した後の期間、又は前記スイッチがオフ状態とされている期間であって、かつ、前記スイッチのオフ状態への切り替えに伴って生じる前記アナログ電圧のサージ及びリンギングが収束した後の期間において、前記リセットの実施及び前記リセットの解除を行う請求項1~23のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
  25. 前記分圧部は、
    前記スイッチの高電位側端子と前記第1入力端子とを接続する第1入力コンデンサ(61a)と、
    前記スイッチの低電位側端子と前記第2入力端子とを接続する第2入力コンデンサ(61b)と、
    前記第1入力端子に第1端が接続された第1保持コンデンサ(62a)と、
    前記第2入力端子に第1端が接続された第2保持コンデンサ(62b)と、を有し、
    前記差動回路部は、
    前記第1保持コンデンサの第2端が接続された第1出力端子、及び前記第2保持コンデンサの第2端が接続された第2出力端子を有する全差動増幅回路(63)と、
    前記第1保持コンデンサに並列された第1リセットスイッチ(64a)と、
    前記第2保持コンデンサに並列された第2リセットスイッチ(64b)と、を有し、
    前記第1リセットスイッチ及び前記第2リセットスイッチそれぞれがオン状態に切り替えられることにより前記リセットが実施され、その後前記第1リセットスイッチ及び前記第2リセットスイッチそれぞれがオフ状態に切り替えられることにより前記リセットが解除される請求項1~24のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
  26. 前記分圧部は、
    前記スイッチの高電位側端子と前記第1入力端子とを接続する入力コンデンサ(131)と、
    前記第1入力端子に第1端が接続された保持コンデンサ(132)と、を有し、
    前記差動回路部は、
    前記保持コンデンサの第2端が接続された出力端子を有する差動増幅回路(133)と、
    前記保持コンデンサに並列されたリセットスイッチ(134)と、を有し、
    前記リセットスイッチがオン状態に切り替えられることにより前記リセットが実施され、その後前記リセットスイッチがオフ状態に切り替えられることにより前記リセットが解除される請求項1~24のいずれか1項に記載のスイッチの駆動回路。
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