TWI555331B - Drive device and switching circuit control method - Google Patents

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TWI555331B
TWI555331B TW103110294A TW103110294A TWI555331B TW I555331 B TWI555331 B TW I555331B TW 103110294 A TW103110294 A TW 103110294A TW 103110294 A TW103110294 A TW 103110294A TW I555331 B TWI555331 B TW I555331B
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Ken Toshiyuki
Tokuro Tsutsui
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Toyota Motor Co Ltd
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Description

驅動裝置及切換電路之控制方法
本發明係關於具備有切換電路的驅動裝置、及該切換電路之控制方法，該切換電路設有具備有逆導元件之切換元件。
以往已知一種具備有逆導連接有二極體元件的IGBT元件的半導體裝置(參照例如專利文獻1)。該半導體裝置係具備有反饋電路，該反饋電路係藉由與二極體感測元件相連接的感測電阻，檢測二極體元件的通電，若在二極體元件正在流通電流時，即停止IGBT元件的驅動。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2012-19550號公報
但是，流至感測電阻的電流及感測電阻的電阻值小，且由感測電阻所得之電壓值小，因此與IGBT元件作逆導連接的二極體元件的通電的檢測精度容易降低。本發明之目的在提供一種逆導元件的通電的檢測精度不易降低之驅動裝置及切換電路之控制方法。
為達成上述目的，本發明係提供一種驅動裝置，其係具備有：切換電路，其係在高側與低側設有具備有：第1電極、第2電極、及被設在前述第1電極與前述第2電極之間的逆導元件的切換元件；及判定部，其係藉由在前述切換元件係兩側均呈斷開的期間檢測前述第1電極與前述第2電極之間的電壓後的結果，來判定前述切換元件的接通的許可與否。
此外，為達成上述目的，本發明係提供一種切換電路之控制方法，其係在高側與低側設有具備有：第1電極、第2電極、及被設在前述第1電極與前述第2電極之間的逆導元件的切換元件之切換電路之控制方法，其特徵為：藉由在前述切換元件係兩側均呈斷開的期間檢測前述第1電極與前述第2電極之間的電壓後的結果，來判定前述切換元件的接通的許可與否。
藉由本發明，逆導元件的通電的檢測精度不易降低。
1、2‧‧‧驅動裝置
10‧‧‧上臂
11、12、21、22‧‧‧二極體
13、23‧‧‧電阻
20‧‧‧下臂
30、40‧‧‧驅動控制電路
31、41‧‧‧比較器
32、42‧‧‧臨限值電壓生成部
33、43‧‧‧D型正反器
34、44‧‧‧驅動電路
35、45‧‧‧AND電路
50‧‧‧臂電路
51‧‧‧中間節點
52、53‧‧‧連接節點
54、55‧‧‧準位移位電路
61、62‧‧‧電源電位部
63、64‧‧‧基準電壓源
70‧‧‧負載
C‧‧‧集極電極
E‧‧‧射極電極
G‧‧‧閘極電極
GND‧‧‧接地
VH‧‧‧電源電壓
Vge1、Vge2‧‧‧閘極電壓
Vth1、Vth2‧‧‧臨限值電壓
Vce1、Vce2‧‧‧電壓
VF1、VF2‧‧‧順向電壓
S1、S2‧‧‧指令訊號
S5、S6‧‧‧電壓檢測訊號
S7、S8‧‧‧許可與否判定訊號
S9、S10‧‧‧控制訊號
圖1係顯示第1實施形態之驅動裝置的構成圖。
圖2A係顯示在切換元件係兩側均呈斷開的期間所流通的電流的圖。
圖2B係顯示在切換元件係兩側均呈斷開的期間所流通的電流的圖。
圖3係切換元件的接通被許可時的時間圖。
圖4係切換元件的接通被禁止時的時間圖。
圖5係顯示第2實施形態之驅動裝置的構成圖。
圖1係顯示第1實施形態之驅動裝置1的構成圖。驅動裝置1係藉由將上臂10及下臂20進行接通斷開(ON/OFF)驅動，驅動感應性負載70(例如馬達、電抗器等)的半導體電路。驅動裝置1係具備有臂電路50作為上臂10及下臂20透過中間節點51作串聯連接的切換電路。負載70的一端係被連接在中間節點51。
驅動裝置1係具備有：上臂10、控制上臂10之驅動的第1驅動控制電路30、下臂20、及控制下臂20 之驅動的第2驅動控制電路40。上臂10係可為與驅動控制電路30為共通的基板上的半導體元件，亦可為有別於驅動控制電路30的其他基板上的半導體元件。關於下臂20亦同。此外，上臂10係可為與下臂20為共通的基板上的半導體元件，亦可為有別於下臂20的其他基板上的半導體元件。
驅動裝置1係藉由積體電路所構成的半導體元件，亦可為藉由個別組件所構成的半導體元件。
以驅動裝置1的使用例而言，列舉有換流器、電源裝置等。例如，換流器係可具備有複數驅動裝置1，若具備有3個驅動裝置1時，係作為三相換流器來發揮功能。
上臂10係相對中間節點51被設在第1電源電位部61側之高側的切換元件，下臂20係相對中間節點51被設在第2電源電位部62側之低側的切換元件。上臂10與下臂20係在電源電位部61與電源電位部62之間作串聯連接。
電源電位部61係例如與電池或轉換器等電源的正極端子作導電性連接的高電位部。比電源電位部61更為低電位的電源電位部62係例如與電池或轉換器等電源的負極端子或車體地線部作導電性連接的低電位部(所謂接地GND)。電源電位部61與電源電位部62之間的電壓相當於上臂10及下臂20的電源電壓VH，電源電壓VH被施加至上臂10與下臂20作串聯連接的臂電路50的 兩端。
上臂10及下臂20係絕緣閘極型電壓控制半導體元件，為進行接通斷開動作的元件。上臂10及下臂20係分別具有：控制電極、第1主電極、及第2主電極的元件，以其具體例而言，列舉有IGBT、MOSFET等功率電晶體元件。在圖1中係圖示IGBT作為上臂10及下臂20之一例。
以下，為方便說明，設為上臂10及下臂20為IGBT來作說明。若為MOSFET的情形，則將「集極」改讀為「汲極」、「射極」改讀為「源極」即可。
上臂10的閘極電極G係例如透過與閘極電極G作串聯連接之未圖示的閘極電阻，與驅動控制電路30相連接的控制電極。上臂10的集極電極C係與電源電位部61相連接的第1主電極。上臂10的射極電極E係透過中間節點51及下臂20而與電源電位部62相連接的第2主電極。
下臂20的閘極電極G係例如透過與閘極電極G作串聯連接之未圖示的閘極電阻，與驅動控制電路40相連接的控制電極。下臂20的集極電極C係透過中間節點51及上臂10而與電源電位部61相連接的第1主電極。下臂20的射極電極E係與電源電位部62相連接的第2主電極。
上臂10係具備有逆導用的二極體11，作為被設在集極電極C與射極電極E之間的逆導元件。二極體 11係與上臂10作逆導連接的元件，具有：與上臂10的集極電極C相連接的陰極、及與上臂10的射極電極E相連接的陽極。
下臂20係具備有逆導用的二極體21，作為被設在集極電極C與射極電極E之間的逆導元件。二極體21係與下臂20作逆導連接的元件，具有：與下臂20的集極電極C相連接的陰極、及與下臂20的射極電極E相連接的陽極。
上臂10及下臂20係例如內置二極體型IGBT。此時，上臂10係內置二極體11的IGBT，下臂20係內置二極體21的IGBT。
內置二極體型IGBT係指IGBT元件與二極體元件被設在共通的半導體基板的逆導IGBT(RC(Reverse Conducting)-IGBT)。內置二極體型IGBT係具有將二極體元件的陽極電極與IGBT元件的射極電極作為共通電極，且將二極體元件的陰極電極與IGBT元件的集極電極作為共通電極的構造。
其中，二極體11可為與上臂10作並聯追加連接的二極體，亦可為被形成在集極電極C與射極電極E之間的寄生元件亦即內接二極體(body diode)。關於二極體21亦同。
驅動控制電路30係具備有驅動電路34，該驅動電路34係按照由外部被供給的指令訊號S1，透過未圖示的閘極電阻，輸出將上臂10的閘極電極G的閘極電壓 Vge1控制為使上臂10作接通或斷開的電壓值的控制訊號S9。驅動控制電路30係例如具備有驅動電路34的驅動IC。閘極電壓Vge1係被施加至上臂10的閘極電極G與射極電極E之間的控制電壓。上臂10係按照閘極電壓Vge1的電壓值作接通(ON)或斷開(OFF)。
驅動控制電路40係具備有驅動電路44，該驅動電路44係例如按照由外部被供給的指令訊號S2，透過未圖示的閘極電阻，輸出將下臂20的閘極電極G的閘極電壓Vge2控制為使下臂20作接通或斷開的電壓值的控制訊號S10。驅動控制電路40係例如具備有驅動電路44的驅動IC。閘極電壓Vge2係被施加至下臂20的閘極電極G與射極電極E之間的控制電壓。下臂20係按照閘極電壓Vge2的電壓值作接通或斷開。
驅動電路34係按照指令訊號S1，使上臂10作周期性接通斷開的驅動部。驅動電路34係以例如上臂10作周期性接通斷開的方式，按照經脈衝調變的指令訊號S1，輸出使上臂10以脈衝調變方式反覆接通斷開的控制訊號S9。以脈衝調變之具體例而言，列舉有脈寬調變(PWM)、脈頻調變(PFM)等。關於驅動電路44亦同。
指令訊號S1、S2係例如由具備CPU等的微電腦所被供給的訊號。其中，驅動控制電路30、40本身亦可為微電腦。
驅動控制電路30係監視二極體11的通電狀 態，若未被檢測出二極體11的通電時，即許可上臂10進行接通，若被檢測出二極體11的通電時，則禁止上臂10進行接通。藉由該控制，即使在預定電流值以上的電流流至二極體11的期間，要求上臂10接通的指令訊號S1被輸入至驅動電路34，亦可防止驅動電路34將上臂10的狀態由斷開切換成接通。
同樣地，驅動控制電路40係監視二極體21的通電狀態，若未被檢測出二極體21的通電時，即許可下臂20進行接通，若被檢測出二極體21的通電時，則禁止下臂20進行接通。藉由該控制，即使在預定電流值以上的電流流至二極體21的期間，要求下臂20接通的指令訊號S2被輸入至驅動電路44，亦可防止驅動電路44將下臂20的狀態由斷開切換成接通。
圖2A、2B係顯示藉由指令訊號S1、S2，在上臂10與下臂20之兩臂均呈斷開的期間(死區時間(dead time))，流至臂電路50的電流的圖。在死區時間係發生流至二極體11的飛輪電流(free-wheel current)I1、及流至二極體21的飛輪電流I2的任一者。Vce1係表示上臂10的集極電極C與射極電極E之間的電壓，Vce2係表示下臂20的集極電極C與射極電極E之間的電壓。VF1係表示二極體11的順向電壓，VF2係表示二極體21的順向電壓。
死區時間中，二極體11通電時的電壓Vce1係(參照圖2A)因流通飛輪電流I1，變得與順向電壓 VF1(若將上臂10的射極電極E設為基準電位零時，為-VF1)相等。另一方面，死區時間中，二極體11非通電時的電壓Vce1係(參照圖2B)因流通飛輪電流I2，變得與電源電壓VH相等。其中，二極體11非通電時的電壓Vce1嚴謹而言為由電源電壓VH減去順向電壓VF2後的電壓，但是由於電源電壓VH充分大於順向電壓VF2，因此設為與電源電壓VH相等。
如上所示，二極體11通電時的電壓Vce1與二極體11非通電時的電壓Vce1的電壓差大。接著，無關於流至二極體11的電流的電流值的大小，若二極體11通電，死區時間中的電壓Vce1係等於-VF1，若二極體11未通電，死區時間中的電壓Vce1等於VH。
著眼在該等情形，驅動控制電路30係藉由檢測死區時間中的電壓Vce1比預定值為更高、或更低，檢測二極體11有無通電，判定驅動電路34接通上臂10的許可與否。
即使飛輪電流I1、I2的電流值相較小，二極體11通電時與非通電時的電壓Vce1的電壓差係如上所述為大。因此，藉由檢測死區時間中的電壓Vce1來檢測二極體11有無通電，藉此二極體11的通電有無的檢測精度不易降低。結果，上臂10接通的許可與否的判定精度提升，例如無關於二極體11呈通電，可防止誤許可上臂10接通。
尤其，若上臂10為內置二極體型IGBT時， 若上臂10在二極體11流通電流的期間接通時，二極體11的順向電壓VF1會增加，且二極體11的順向損失會增大。但是，驅動控制電路30係監視死區時間中的電壓Vce1，若被檢測到二極體11的通電時，禁止上臂10接通。因此，無關於飛輪電流I1、I2的電流值的大小，即使在飛輪電流I1、I2的電流值為相較小之時，亦可抑制二極體11的順向損失增大。結果，可減低例如具備驅動裝置1的電子控制裝置的消耗電力，進而有助於裝載該電子控制裝置的車輛的燃料效率提升。
同樣地，死區時間中，二極體21通電時的電壓Vce2係(參照圖2B)因流通飛輪電流I2，變得與順向電壓VF2(若將下臂20的射極電極E設為基準電位零時為-VF2)相等。另一方面，死區時間中，二極體21非通電時的電壓Vce2係(參照圖2A)因流通飛輪電流I1，變得與電源電壓VH相等。其中，二極體21非通電時的電壓Vce2嚴謹而言為由電源電壓VH減去順向電壓VF1後的電壓，但是由於電源電壓VH充分大於順向電壓VF1，因此設為與電源電壓VH相等。
如上所示，二極體21通電時的電壓Vce2與二極體21非通電時的電壓Vce2的電壓差大。接著，無關於流至二極體21的電流的電流值的大小，若二極體21通電，死區時間中的電壓Vce2係等於-VF2，若二極體21未通電，則死區時間中的電壓Vce2等於VH。
著眼在該等情形，驅動控制電路40係藉由檢 測死區時間中的電壓Vce2比預定值為更高、或更低，檢測二極體21有無通電，判定驅動電路44接通下臂20的許可與否。
即使飛輪電流I1、I2的電流值相較小，二極體21通電時與非通電時的電壓Vce2的電壓差係如上所述為大。因此，藉由檢測死區時間中的電壓Vce2來檢測二極體21有無通電，藉此二極體21有無通電的檢測精度不易降低。結果，下臂20接通的許可與否的判定精度提升，例如無關於二極體21呈通電，可防止誤許可下臂20接通。
尤其，若下臂20為內置二極體型IGBT時，若下臂20在二極體21流通電流的期間接通時，二極體21的順向電壓VF2會增加，且二極體21的順向損失會增大。但是，驅動控制電路40係監視死區時間中的電壓Vce2，若被檢測到二極體21的通電時，禁止下臂20接通。因此，無關於飛輪電流I1、I2的電流值的大小，即使在飛輪電流I1、I2的電流值為相較小之時，亦可抑制二極體21的順向損失增大。結果，可減低例如具備驅動裝置1的電子控制裝置的消耗電力，進而有助於裝載該電子控制裝置的車輛的燃料效率提升。
電晶體的集極-射極間的電壓Vce若未限於死區時間，則在二極體通電時，係成為-VF(例如-1V)，在二極體非通電時則成為電晶體的接通電壓Von(例如1V)或電源電壓VH(例如600V)。亦即，電壓Vce係 變化成3種電壓值。尤其，-VF與Von的電壓差微小，因此並不容易正確地檢測兩者。但是，在本發明之實施形態中，藉由將電壓Vce的監視期間限定在死區時間，電壓Vce係二極體通電時的-VF與二極體非通電時的VH的任一者，因此可以較大的電壓變化的檢測來判定二極體的通電狀態。
在圖1中，驅動控制電路30係具備有比較器31，作為檢測上臂10的集極電極C與射極電極E之間的電壓Vce1的電壓檢測部。比較器31係常時監視上臂10的電壓Vce1的監視電路，輸出因應電壓Vce1的大小而改變的電壓檢測訊號S5。比較器31係具有：與上臂10的集極電極C相連接的非反轉輸入部、及透過臨限值電壓生成部32而與上臂10的射極電極E相連接的反轉輸入部。臨限值電壓生成部32係生成一定的臨限值電壓Vth1而施加至比較器31的反轉輸入部的電路。臨限值電壓生成部32係例如藉由電阻分壓電路而生成臨限值電壓Vth1。臨限值電壓Vth1係被設定為「-VF1<Vth1<VH」的電壓範圍內的電壓值。
比較器31係當電壓Vce1小於臨限值電壓Vth1時，即輸出低準位的電壓檢測訊號S5。尤其，比較器31係當在死區時間中二極體11通電時，電壓Vce1係等於比臨限值電壓Vth1為更小的-VF1，因此輸出低準位的電壓檢測訊號S5。相反地，比較器31係當電壓Vce1大於臨限值電壓Vth1時，即輸出高準位的電壓檢測訊號 S5。尤其，比較器31係當在死區時間中二極體11未通電時，電壓Vce1係等於比臨限值電壓Vth1為更大的VH，因此輸出高準位的電壓檢測訊號S5。
同樣地，驅動控制電路40係具備有比較器41，作為檢測下臂20的集極電極C與射極電極E之間的電壓Vce2的電壓檢測部。比較器41係常時監視下臂20的電壓Vce2的監視電路，輸出因應電壓Vce2的大小而改變的電壓檢測訊號S6。比較器41係具有：與下臂20的集極電極C相連接的非反轉輸入部、及透過臨限值電壓生成部42而與下臂20的射極電極E相連接的反轉輸入部。臨限值電壓生成部42係生成一定的臨限值電壓Vth2而施加至比較器41之反轉輸入部的電路。臨限值電壓生成部42係例如藉由電阻分壓電路而生成臨限值電壓Vth2。臨限值電壓Vth2係被設定為「-VF2<Vth2<VH」的電壓範圍內的電壓值。
比較器41係當電壓Vce2小於臨限值電壓Vth2時，即輸出低準位的電壓檢測訊號S6。尤其，比較器41係當在死區時間中二極體21通電時，電壓Vce2係等於比臨限值電壓Vth2為更小的-VF2，因此輸出低準位的電壓檢測訊號S6。相反地，比較器41係當電壓Vce2大於臨限值電壓Vth2時，即輸出高準位的電壓檢測訊號S6。尤其，比較器41係當在死區時間中二極體21未通電時，電壓Vce2係等於比臨限值電壓Vth2為更大的VH，因此輸出高準位的電壓檢測訊號S6。
驅動控制電路30係具備有D型正反器33及AND電路35，作為藉由在死區時間檢測電壓Vce1後的結果來判定上臂10接通的許可與否的判定部。D型正反器33及AND電路35係根據要求上臂10接通的指令訊號S1，判定上臂10接通的許可與否的邏輯電路。D型正反器33係與要求上臂10接通的指令訊號S1的輸入時序同步來將由比較器31被輸出的電壓檢測訊號S5進行閂鎖，藉此可取得在死區時間中藉由比較器31所被檢測到的電壓Vce1。D型正反器33係藉由該取得結果，判定上臂10接通的許可與否，維持該許可與否判定結果至有要求上臂10接通的指令訊號S1的下一個輸入為止。
D型正反器33係根據在死區時間中所被檢測到的電壓Vce1與預定值相比較後的結果，判定上臂10接通的許可與否。
D型正反器33係若被檢測到在死區時間所被檢測到的電壓Vce1等於臨限值電壓Vth1以上的電源電壓VH時，判定二極體11未通電，輸出許可上臂10接通的高準位的許可與否判定訊號S7。
另一方面，D型正反器33係若被檢測到在死區時間所被檢測到的電壓Vce1等於未達臨限值電壓Vth1的順向電壓VF1時，判定二極體11通電，輸出禁止上臂10接通的低準位的許可與否判定訊號S7。藉此，即使驅動電路34按照要求上臂10接通的指令訊號S1，輸出使上臂10接通的高準位的控制訊號S9，上臂10接通亦藉 由AND電路35而被禁止。禁止上臂10接通的低準位的許可與否判定訊號S7由D型正反器33被輸出的期間，使上臂10斷開的低準位的閘極電壓Vge1藉由AND電路35而由驅動控制電路30被輸出。藉此，即使被輸入要求上臂10接通的指令訊號S1，上臂10亦未接通地維持斷開狀態。
驅動控制電路40所構成之D型正反器43及AND電路45亦與上述D型正反器33及AND電路35相同。
圖3係在死區時間中的電流未流至二極體21的圖2A的情形下，藉由D型正反器43及AND電路45許可下臂20接通時的時間圖。期間t2-t4及期間t6-t8為死區時間。參照圖1及圖2A，說明圖3。
從要求上臂10斷開的指令訊號S1被輸入至驅動電路34起，至上臂10實際斷開為止，存在時間滯後t1-t2。同樣地，從要求下臂20接通的指令訊號S2被輸入至驅動電路44起，至下臂20實際接通為止，存在時間滯後t3-t4。因此，上臂10與下臂20雙方均斷開的死區時間係相當於期間t2-t4。
要求下臂20接通的指令訊號S2被輸入至驅動電路44的時序t3係存在於死區時間t2-t4內。利用該點，D型正反器43係以要求下臂20接通的指令訊號S2的上升輸入邊緣為觸發器(trigger)來檢測電壓Vce2，藉此可確實地檢測在死區時間t2-t4內的時序t3的電壓 Vce2。
在時序t2，上臂10由接通切換成斷開，但是若如圖2A所示飛輪電流I1開始流至二極體11時，電壓Vce2係在時序t2的前後，保持電源電壓VH的原樣，幾乎沒有改變。接著，即使為死區時間t2-t4，電壓Vce2由於飛輪電流I1持續流至二極體11，因此等於電源電壓VH。
因此，D型正反器43係將由比較器41所被輸出的高準位的電壓檢測訊號S6在時序t3進行閂鎖，輸出許可下臂20接通的高準位的許可與否判定訊號S8。D型正反器43係至少持續性輸出許可下臂20接通的高準位的許可與否判定訊號S8至要求下臂20接通的指令訊號S2的下個周期的上升輸入邊緣為止。在下臂20接通被許可的期間，如指令訊號S2的要求，下臂20係進行接通或斷開。
圖4係在死區時間中的電流流至二極體21的圖2B的情形下，下臂20接通被D型正反器43及AND電路45禁止時的時間圖。期間t2-t4及期間t6-t8為死區時間。參照圖1及圖2B，說明圖4。
在時序t2，上臂10由接通切換成斷開，但是若如圖2B所示飛輪電流I2開始流至二極體21時，電壓Vce2係在時序t2，由VH變化成-VF2。接著，即使為死區時間t2-t4，電壓Vce2由於飛輪電流I2持續流至二極體21，因此等於-VF2。
因此，D型正反器43係將由比較器41所被輸出的低準位的電壓檢測訊號S6在時序t3進行閂鎖，輸出禁止下臂20接通的低準位的許可與否判定訊號S8。D型正反器43係至少持續性輸出禁止下臂20接通的低準位的許可與否判定訊號S8至要求下臂20接通的指令訊號S2的下個周期的上升輸入邊緣為止。在下臂20接通被禁止的期間，即使被輸入指令訊號S2，閘極電壓Vge2係藉由AND電路45而被固定為低準位，下臂20係未接通地在斷開狀態下被固定。
關於D型正反器33及AND電路35判定上臂10接通的許可與否的情形，亦與上述相同。
例如，在圖3中，從要求下臂20斷開的指令訊號S2被輸入至驅動電路44起，至下臂20實際斷開為止，存在時間滯後t5-t6。同樣地，從要求上臂10接通的指令訊號S1被輸入至驅動電路34起，至上臂10實際接通為止，存在時間滯後t7-t8。因此，上臂10與下臂20雙方均斷開的死區時間係相當於期間t6-t8。
要求上臂10接通的指令訊號S1被輸入至驅動電路34的時序t7係存在於死區時間t6-t8內。利用該點，D型正反器33係以要求上臂10接通的指令訊號S1的上升輸入邊緣為觸發器(trigger)來檢測電壓Vce1，藉此可確實地檢測在死區時間t6-t8內的時序t7的電壓Vce1。
在時序t6，下臂20由接通切換成斷開，但是 若如圖2A所示飛輪電流I1開始流至二極體11時，電壓Vce1係在時序t6，由VH變化成-VF1。接著，即使為死區時間t6-t8，電壓Vce1由於飛輪電流I1持續流至二極體11，因此等於-VF1。
因此，D型正反器33係將由比較器31所被輸出的低準位的電壓檢測訊號S5在時序t7進行閂鎖，輸出禁止上臂10接通的低準位的許可與否判定訊號S7。D型正反器33係至少持續性輸出禁止上臂10接通的低準位的許可與否判定訊號S7，至要求上臂10接通的指令訊號S1的下個周期的上升輸入邊緣為止。在上臂10接通被禁止的期間，即使被輸入指令訊號S1，閘極電壓Vge1係藉由AND電路35而被固定為低準位，上臂10係未接通地在斷開狀態下被固定。
另一方面，在時序t6，下臂20由接通切換成斷開，但是若如圖2B所示飛輪電流I2開始流至二極體12時，電壓Vce1係在時序t6的前後，保持電源電壓VH的原樣，幾乎沒有改變。接著，即使為死區時間t6-t8，電壓Vce1由於飛輪電流I2持續流至二極體21，因此等於電源電壓VH。
因此，D型正反器33係將由比較器31所被輸出的高準位的電壓檢測訊號S5在時序t7進行閂鎖，輸出許可上臂10接通的高準位的許可與否判定訊號S7。D型正反器33係至少持續性輸出許可上臂10接通的高準位的許可與否判定訊號S7，至要求上臂10接通的指令訊號 S1的下個周期的上升輸入邊緣為止。在上臂10接通被許可的期間，如指令訊號S1的要求，上臂10係進行接通或斷開。
其中，指令訊號S1、S2的頻率係充分高於流至感應性負載70的正弦波電流的頻率。因此，如本發明之實施形態所示，按每個死區時間判定二極體的通電狀態，即使將上臂或下臂斷開，亦幾乎不會有對流至負載70的正弦波電流造成的影響的情形。
圖5係顯示第2實施形態之驅動裝置2的構成圖。省略或簡化有關與上述實施形態為相同的構成及效果的說明。在驅動裝置2中係在圖1的驅動裝置1的構成追加準位移位電路54、55。驅動裝置2係具備有準位移位電路54作為將電壓Vce1的準位進行移位的準位移位部，具備有準位移位電路55作為將電壓Vce2的準位進行移位的準位移位部。
準位移位電路54係具備有被連接在上臂10的集極電極C與基準電壓源63之間的二極體12。基準電壓源63係輸出比電源電壓VH為更低的基準電壓VB1。基準電壓源63的接地為驅動控制電路30的比較器31的接地，例如為上臂10的射極電極E或中間節點51。
基準電壓VB1係被設定為例如比較器31之可檢測電壓範圍內的電壓(例如12V)。若基準電壓源63為例如可調整基準電壓VB1的浮動電源時，可調整為比較器31之可檢測電壓範圍內的任意電壓。
二極體12的陰極係與上臂10的集極電極C相連接，其連接點係以集極電極C的最接近為佳。二極體12的陽極係透過電阻13而與基準電壓源63作上拉連接。二極體12的陽極與電阻13的連接節點52係與比較器31的非反轉輸入部相連接。串聯連接二極體12的個數可為一個，亦可為複數個。
準位移位電路55係具備有被連接在下臂20之集極電極C與基準電壓源64之間的二極體22。基準電壓源64係輸出比電源電壓VH為更低的基準電壓VB2。基準電壓源64的接地係驅動控制電路40的比較器41的接地，例如為下臂20的射極電極E或電源電位部62。
基準電壓VB2係被設定為例如比較器41之可檢測電壓範圍內的電壓(例如12V)。若基準電壓源64例如為可調整基準電壓VB2的浮動電源時，可調整為比較器41之可檢測電壓範圍內的任意電壓。基準電壓VB2的電壓值可與基準電壓VB1相同，亦可為不同。
二極體22的陰極係與下臂20的集極電極C相連接，其連接點係以集極電極C的最接近為佳。二極體22的陽極係透過電阻23而與基準電壓源64作上拉連接。二極體22的陽極與電阻23的連接節點53係與比較器41的非反轉輸入部相連接。串聯連接二極體22的個數可為一個，亦可為複數個。
死區時間中，二極體11未通電而二極體21通電時，電壓Vce1係等於VH。因此，由於VB1<VH的 關係成立，因此二極體12係進行斷開。結果，比較器31的非反轉輸入部側的輸入電壓係成為VB1，因此可以比較器31之可檢測電壓範圍內的電壓來檢測二極體11的非通電狀態。
另一方面，死區時間中，二極體21未通電而二極體11通電時，電壓Vce1係等於-VF1。因此，由於VB1>-VF1的關係成立，因此二極體12係進行接通。結果，二極體12的順向電壓與二極體11的順向電壓被相抵，因此比較器31的非反轉輸入部側的輸入電壓並不會成為負電壓而成為0V。因此，可以比較器31之可檢測電壓範圍內的電壓檢測二極體11的通電狀態。
死區時間中的準位移位電路55與比較器41的關係亦與上述相同。
藉由具備準位移位電路54、55，可降低驅動控制電路30、40的耐壓。尤其，藉由二極體12、22的順向電壓，可將在逆導用的二極體11、21所發生的負電壓(-VF)相抵，因此可簡化比較器31、41的電路構成。
以上藉由實施形態例說明驅動裝置及切換電路之控制方法，惟本發明並非限定於上述實施形態例。與其他實施形態例的一部分或全部的組合或置換等各種變形及改良可在本發明之範圍內中進行。
例如，切換元件可為N通道型MOSFET，亦可為P通道型MOSFET，而非侷限於IGBT。
本國際申請案係根據2013年4月26日申請 之日本專利申請案第2013-094312號而主張優先權，將日本專利申請案第2013-094312號的所有內容沿用在本國際申請案中。
1‧‧‧驅動裝置
10‧‧‧上臂
11、21‧‧‧二極體
20‧‧‧下臂
30、40‧‧‧驅動控制電路
31、41‧‧‧比較器
32、42‧‧‧臨限值電壓生成部
33、43‧‧‧D型正反器
34、44‧‧‧驅動電路
35、45‧‧‧AND電路
50‧‧‧臂電路
51‧‧‧中間節點
61、62‧‧‧電源電位部
70‧‧‧負載
C‧‧‧集極電極
E‧‧‧射極電極
G‧‧‧閘極電極
GND‧‧‧接地
VH‧‧‧電源電壓
Vge1、Vge2‧‧‧閘極電壓
Vth1、Vth2‧‧‧臨限值電壓
Vce1、Vce2‧‧‧電壓
S1、S2‧‧‧指令訊號
S5、S6‧‧‧電壓檢測訊號
S7、S8‧‧‧許可與否判定訊號
S9、S10‧‧‧控制訊號

Claims (13)

  1. 一種驅動裝置，其係具備有：切換電路，其係在高側與低側設有具備有：第1電極、第2電極、及被設在前述第1電極與前述第2電極之間的逆導元件的切換元件；及判定部，其係藉由在前述切換元件係兩側均呈斷開的期間檢測前述第1電極與前述第2電極之間的電壓後的結果，來判定前述切換元件的接通的許可與否，前述判定部係根據要求前述切換元件接通的指令訊號，判定前述許可與否，且維持前述許可與否的判定結果至有前述指令訊號的下一個輸入為止。
  2. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，前述判定部係根據在前述期間所被檢測出的前述電壓與預定值相比較的結果，來判定前述切換元件的接通的許可與否。
  3. 如申請專利範圍第2項之驅動裝置，其中，前述判定部係若在前述期間所被檢測到的前述電壓為未達前述預定值時，禁止前述切換元件接通。
  4. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，前述判定部係若被檢測到在前述期間所被檢測到的前述電壓等於前述逆導元件的順向電壓時，則禁止前述切換元件接通。
  5. 如申請專利範圍第2項之驅動裝置，其中，前述判定部係若在前述期間所被檢測到的前述電壓為前述預定值以上時，即許可前述切換元件接通。
  6. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，前述判 定部係若被檢測到在前述期間所被檢測到的前述電壓與前述切換元件的電源電壓相等時，即許可前述切換元件接通。
  7. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，前述電壓係與前述指令訊號同步被檢測。
  8. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，前述判定部係即使有要求前述切換元件接通的指令訊號，若前述切換元件接通被禁止時，使前述切換元件不接通。
  9. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，具備有：按照要求前述切換元件接通的指令訊號，將前述切換元件接通的驅動部，前述判定部係判定前述驅動部接通前述切換元件的許可與否。
  10. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，具備有：準位移位部，其係將前述電壓的準位移位；及電壓檢測部，其係被輸入前述準位移位部的輸出電壓，前述準位移位部係具備有二極體，該二極體係被連接在前述第1電極與前述第2電極之中為高電位側的電極、與輸出比前述切換元件的電源電壓為更低的基準電壓的基準電壓源之間。
  11. 如申請專利範圍第10項之驅動裝置，其中，前述電壓檢測部係比較器。
  12. 如申請專利範圍第1項之驅動裝置，其中，前述切換元件係內置二極體型IBGT。
  13. 一種切換電路之控制方法，其係在高側與低側設有具備有：第1電極、第2電極、及被設在前述第1電極與前述第2電極之間的逆導元件的切換元件之切換電路之控制方法，其特徵為：根據要求前述切換元件接通的指令訊號，藉由在前述切換元件係兩側均呈斷開的期間檢測前述第1電極與前述第2電極之間的電壓後的結果，來判定前述切換元件的接通的許可與否，且維持前述許可與否的判定結果至有前述指令訊號的下一個輸入為止。
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