WO2023286464A1 - 制御装置およびスイッチング装置 - Google Patents

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WO2023286464A1
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switching element
main switching
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protection operation
protection
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直樹 清水
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富士電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to control devices and switching devices.
  • Patent Document 1 JP-A-2011-259233
  • Patent Document 2 JP-A-11-4150
  • the first aspect of the present invention provides a control device.
  • the control device may include a protection unit that performs a protection operation to limit current flowing through the main switching element in response to a short circuit occurring in the main switching element.
  • the control device may include a protection operation control section that causes the protection section to continue the protection operation until power supply to the drive control section that drives and controls the main switching element according to the drive signal is stopped.
  • the protective operation control unit When a short circuit occurs, the protective operation control unit retains information indicating that the protective operation should be executed until a first canceling condition including that the short circuit is eliminated and that the power supply is stopped is satisfied. You may have the 1st holding
  • the protection operation control unit continues the protection operation until a first release condition is satisfied, including that the short circuit is eliminated and that a reference operation for restarting power supply is performed. It may have a first holding unit that holds information to the effect that it should be executed.
  • the protection operation control section may have a reset section that resets the first holding section in response to the satisfaction of the first release condition.
  • the first release condition may further include that a drive signal for turning on the main switching element is not supplied, and that a reference time or longer has elapsed since the start of the protection operation.
  • the protection unit detects that the temperature of the main switching element has risen above the reference temperature, that a current greater than the reference current has flowed through the main switching element, and that the supply voltage from the power supply has dropped below the reference voltage. Protective action may also be taken in response to the occurrence of at least one anomaly.
  • the protection operation control unit detects that the abnormality has been resolved, that the drive signal for turning on the main switching element is not supplied, and that the reference time has passed since the start of the protection operation.
  • a second holding unit that holds information indicating that the protection operation should be executed until a second release condition that includes that the above has passed and that does not include that the power supply is stopped is satisfied; You can
  • the protection operation control unit may receive power from a power source separate from the drive control unit.
  • the protective operation control unit may have a third holding unit that holds information as to whether or not to continue the protective operation in response to receiving power supply from a power source shared with the drive control unit.
  • the control device may include a measurement unit that measures a parameter according to the current flowing through the main switching element.
  • the control device may comprise a detector for detecting that a short circuit has occurred in the main switching element according to the measured parameter.
  • the control device may further include an output unit that outputs an alarm signal when the protection operation is performed.
  • the control device may further include a drive control section.
  • a switching device is also provided in a second aspect of the present invention.
  • the switching device may comprise the control device of the first aspect.
  • the switching device may comprise a main switching element.
  • 1 shows a switching device 1 according to a first embodiment
  • 1A shows a switching device 1A according to a second embodiment
  • 1B shows a switching device 1B according to a third embodiment
  • 1C shows a switching device 1C according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 shows a switching device 1 according to this embodiment.
  • the switching device 1 may be a device used for driving a motor or supplying power. It may be a power conversion device such as an inverter device that Also, the switching device 1 may be an IPM (intelligent power module) that automatically performs a protective operation in the event of an abnormality.
  • the switching device 1 may comprise positive and negative main switching elements 2,3 and positive and negative control devices 4,5. Note that the negative terminal 102 may be connected to the ground as an example.
  • the switching device 1 is provided with an input terminal 103 to which the drive signal Vin is input, an alarm terminal 104 for outputting the alarm signal ALM, and the like. good.
  • Main switching elements 2, 3 The main switching elements 2 and 3 are sequentially connected in series between a positive terminal 101 and a negative terminal 102 .
  • the main switching elements 2 and 3 each have a collector terminal connected to the positive terminal 101 side and an emitter terminal connected to the negative terminal 102 side.
  • the main switching elements 2 and 3 may constitute an upper arm and a lower arm in the switching device, and a power supply output terminal 105 may be connected to the middle point of the main switching elements 2 and 3 .
  • the main switching elements 2,3 may have sense emitter terminals that are connected to corresponding control devices 4,5.
  • Thermal diodes 20 for detecting overheating of the main switching elements 2 and 3 are provided in the vicinity of the main switching elements 2 and 3 (in the same chip as the main switching elements 2 and 3 as an example in this embodiment). 30 may be arranged, and the anode and cathode terminals of the thermal diodes 20, 30, respectively, may also be connected to the controllers 4, 5.
  • the main switching elements 2 and 3 are IGBTs, and may have a parasitic diode (not shown) whose cathode is on the positive terminal 101 side. Additionally or alternatively, a freewheeling diode (not shown) may be connected in anti-parallel to each of the main switching elements 2 and 3 so that the positive terminal 101 side serves as a cathode.
  • the main switching elements 2 and 3 may be semiconductor elements of other structures such as MOSFETs or bipolar transistors.
  • Controllers 4 and 5 control main switching elements 2 and 3 .
  • the control device 4 on the positive side may control the main switching element 2 and the control device 5 on the negative side may control the main switching element 3 . Since the controllers 4 and 5 have the same configuration, the controller 5 on the negative side will be described in this embodiment, and the description of the controller 4 on the positive side will be omitted.
  • the control device 5 controls the main switching element 3.
  • the control device 5 has a drive control section 50 , an abnormality detection section 6 , a protection operation control section 56 , an alarm output section 57 and a protection section 58 .
  • the drive control unit 50 and the protection operation control unit 56 may be supplied with power from separate power sources. may be powered by a power source.
  • the drive control unit 50 may be supplied with a voltage (also referred to as a control voltage) Vcc(1) from one power supply, and other components in the control device 5 may receive a voltage (control voltage) from another power supply. may be powered by Vcc(2) (also referred to as voltage).
  • Voltage Vcc(1) and voltage Vcc(2) may be the same voltage or different voltages.
  • the drive control unit 50 drives and controls the main switching element 3 according to the drive signal Vin input to the input terminal 103 .
  • the drive signal Vin may be input from the outside, and may include a signal to turn on the main switching element 3 and a signal to turn off the main switching element 3 .
  • the drive signal Vin may cause the main switching elements 2 and 3 to switch in a synchronous rectification manner. may be set to be in the connected state alternatively (alternately as an example).
  • the drive signal Vin instructs to turn on the main switching element 3 when it is at low level, and instructs to turn off the main switching element 3 when it is at high level.
  • the drive control unit 50 has a current source 500 , a Zener diode 501 , an inverting Schmitt trigger circuit 502 , a NOT gate 503 , a switching element 504 and a switching element 505 .
  • the current source 500 maintains the potential of the input terminal 103 at a high level when the drive signal Vin for turning on the main switching element 3 is not input to the input terminal 103 .
  • the Zener diode 501 is connected between the input terminal 103 and the ground with the cathode terminal directed toward the input terminal 103 to prevent overvoltage from being applied to the control device 5 from the input terminal 103 .
  • the inverting Schmitt trigger circuit 502 is connected to the input terminal 103 and inverts the high level/low level of the driving signal Vin with hysteresis.
  • the inverting Schmitt trigger circuit 502 may supply the inverted drive signal Vin to the NOT gate 503 and the switching element 505 via AND gates 581 and 582 in the protection section 58, which will be described later.
  • the NOT gate 503 is provided between the AND gate 581 of the protection section 58 and the switching element 504 .
  • NOT gate 503 may further invert the output signal from AND gate 581 and supply it to switching element 504 .
  • the switching element 504 is connected between the power supply of the control voltage Vcc(1) and the gate of the main switching element 3.
  • the switching element 504 is a switching element for turn-on, and turns on the main switching element 3 by conducting between the power source of the control voltage Vcc(1) and the gate of the main switching element 3 .
  • Switching element 504 may be turned on when the signal supplied from NOT gate 503 is at a low level.
  • the switching element 504 is a P-type MOSFET, but it may be a semiconductor element with another structure.
  • a switching element 505 is connected between the gate of the main switching element 3 and the negative terminal 102 .
  • the switching element 505 is a switching element for turning off, and turns off the main switching element 3 by establishing conduction between the gate of the main switching element 3 and the negative terminal 102 .
  • Switching element 505 may be turned on when the signal provided by AND gate 582 is at a high level.
  • the switching element 505 is an N-type MOSFET, but it may be a semiconductor element with another structure.
  • abnormality detection unit 6 detects an anomaly for which protective action should be taken.
  • abnormalities include short circuit of the main switching element 3, overheating of the main switching element 3, overcurrent of the main switching element 3, and control voltage drop. Overheating of the main switching element 3 may mean that the temperature of the main switching element 3 becomes higher than the reference temperature.
  • the overcurrent of the main switching element 3 may be a current larger than the reference current flowing through the main switching element 3 .
  • the control voltage drop may be a drop in the supply voltage Vcc(1) due to power supply to the drive control unit 50 below the reference voltage.
  • the abnormality detection unit 6 has an overheat detection unit 61 , a measurement unit 62 , an overcurrent detection unit 63 , a short circuit detection unit 64 and a control voltage drop detection unit 65 .
  • the overheat detector 61 detects overheating of the main switching element 3 .
  • the overheat detector 61 has a current source 610 , a comparator 611 , a low pass filter 612 and a hysteresis buffer 613 .
  • the current source 610 is connected between the anode terminal of the thermal diode 30 and the inverting input terminal of the comparator 611, and causes forward current to flow through the thermal diode 30.
  • the forward voltage of the thermal diode 30 may be lower when the temperature of the thermal diode 30 is higher than the reference temperature than when the thermal diode 30 is at the reference temperature.
  • a reference potential is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 611 .
  • the reference potential of the comparator 611 may be equal to the potential of the inverting input terminal when the main switching element 3 is at the reference temperature.
  • the comparator 611 may supply an output signal to the protection operation control section 56 via the low pass filter 612 and the hysteresis buffer 613 .
  • the low-pass filter 612 may remove high frequency components contained in the output signal from the comparator 611 .
  • the hysteresis buffer 613 may buffer the output signal from the comparator 611 with hysteresis to prevent the output signal from fluttering.
  • the measurement unit 62 measures parameters according to the current flowing through the main switching element 3 .
  • the current flowing through the main switching element 3 may be the instantaneous value of the current flowing through the switching element 3 .
  • the measuring section 62 may have two resistors 620 and 621 connected in series between the sense emitter terminal of the main switching element 3 and the ground.
  • the measuring unit 62 supplies the overcurrent detecting unit 63 with a voltage detected according to the sense emitter current flowing through both the resistors 620 and 621, and according to the sense emitter current flowing through the resistor 621 on the ground side.
  • the detected voltage may be supplied to the short circuit detector 64 .
  • the overcurrent detector 63 detects overcurrent in the main switching element 3 .
  • the overcurrent detection section 63 may detect that an overcurrent has flowed through the main switching element 3 according to the parameters measured by the measurement section 62 .
  • the overcurrent may be a current larger than a reference current (for example, the rated current of the main switching element 3) or a current smaller than the current that flows when the main switching element 3 is short-circuited.
  • the overcurrent detector 63 has a comparator 630 and a low-pass filter 631 .
  • the non-inverting input terminal of the comparator 630 is connected to the connection point between the resistor 620 of the measuring section 62 and the sense emitter terminal of the main switching element 3, and the inverting input terminal of the comparator 630 is connected to the reference potential.
  • the reference potential of the comparator 630 may be equal to the potential of the non-inverting input terminal when the current flowing through the main switching element 3 is the reference current described above. As a result, the output signal of the comparator 630 becomes high level in response to the overcurrent state of the main switching element 3 .
  • the comparator 630 may supply the output signal to the protection operation control section 56 via the low pass filter 631 .
  • a low-pass filter 631 may remove high frequency components contained in the output signal from the comparator 630 .
  • a short-circuit detection unit 64 detects a short-circuit of the main switching element 3 .
  • the short circuit detection section 64 may detect that a short circuit has occurred in the main switching element 3 according to the parameters measured by the measurement section 62 .
  • the short-circuit detector 64 has a comparator 640 and a low-pass filter 641 .
  • the non-inverting input terminal of the comparator 640 is connected to the connection point between the resistors 620 and 621 of the measuring section 62, and the inverting input terminal of the comparator 640 is connected to the reference potential.
  • the reference potential of the comparator 640 may be higher than the potential of the non-inverting input terminal when the main switching element 3 is not short-circuited. It may be lower than the electric potential. As a result, the output signal of the comparator 640 becomes high level in response to the main switching element 3 being short-circuited.
  • the comparator 640 may supply the output signal to the protection operation control section 56 via the low-pass filter 641 .
  • a low-pass filter 641 may remove high frequency components contained in the output signal from the comparator 640 .
  • Control voltage drop detector 65 detects a control voltage drop. In this embodiment, as an example, the control voltage drop detector 65 may detect that the control voltage Vcc(1) has dropped.
  • the control voltage drop detector 65 has resistors 655 and 656 , a comparator 651 , a low pass filter 652 and a hysteresis buffer 653 .
  • the resistors 655, 656 are connected in series between the control voltage Vcc(1) and ground.
  • a connection point between the resistors 655 and 656 may be connected to an inverting input terminal of the comparator 651, and a non-inverting input terminal of the comparator 651 may be connected to a reference potential.
  • the reference potential of the comparator 651 may be equal to the potential of the inverting input terminal when the control voltage Vcc(1) is the reference voltage.
  • the reference voltage may be the minimum voltage of the control voltage Vcc(1) at which the drive control section 50 operates normally.
  • the output signal of the comparator 651 goes high in response to the control voltage Vcc(1) falling below the reference voltage.
  • the comparator 651 may supply an output signal to the protection operation control section 56 via the low pass filter 652 and the hysteresis buffer 653 .
  • the low-pass filter 652 and hysteresis buffer 653 may be similar to the low-pass filter 612 and hysteresis buffer 613 of the overheat detection section 61 .
  • the protection operation control unit 56 operates the protection unit in response to occurrence of any abnormality among short-circuiting of the main switching element 3, overheating of the main switching element 3, overcurrent of the main switching element 3, and drop in control voltage. 58 to perform a protection operation.
  • the protection operation control section 56 may cause the protection operation to be performed by setting the protection control signal SG supplied to the protection section 58 to a high level.
  • the protection operation control unit 56 includes an OR gate 560, an SR flip-flop 561, a delay circuit 562, an AND gate 563, an SR flip-flop 564, a delay circuit 565, an AND gate 566, and an OR gate 569.
  • OR gate 560 is connected to the output terminals of overheat detector 61 , overcurrent detector 63 and control voltage drop detector 65 .
  • OR gate 560 may take the logical sum of the output signals from overheat detector 61 , overcurrent detector 63 and control voltage drop detector 65 .
  • the OR gate 560 may supply the operation result to the SR type flip-flop 561 .
  • SR type flip-flop 561 is connected to the output terminal of OR gate 560 .
  • the SR type flip-flop 561 is an example of a second holding unit, and when at least one of the overheating of the main switching element 3, the overcurrent of the main switching element 3, and the drop in the control voltage occurs, The information indicating that the protective operation should be executed is retained until the second release condition is satisfied.
  • the SR-type flip-flop 561 may retain information indicating that the protection operation should be performed by being set, and may reset the information by being reset.
  • the output terminal of the OR gate 560 may be connected to the set terminal of the SR flip-flop 561, and the SR flip-flop 561 may be set in response to the signal from the OR gate 560 becoming high level.
  • the SR type flip-flop 561 is set when at least one of the overheating of the main switching element 3, the overcurrent of the main switching element 3, and the drop in the control voltage occurs.
  • the reset terminal of the SR flip-flop 561 may be connected to the output terminal of an AND gate 563, which will be described later, and the SR flip-flop 561 may be reset in response to the output signal from the AND gate 563 becoming high level. .
  • the SR type flip-flop 561 may output a high level signal in the set state and output a low level signal in the reset state. SR flip-flop 561 may provide an output signal to OR gate 569 and delay circuit 562 .
  • the delay circuit 562 is connected to the output terminal of the SR flip-flop 561 .
  • the delay circuit 562 may output a high-level signal when a reference time or longer has elapsed since the SR flip-flop 561 started outputting a high-level signal.
  • the delay circuit 562 may output a high level signal when the high level output signal from the SR flip-flop 561 continues for a reference time or longer. and a signal obtained by delaying the output signal of the SR type flip-flop 561 by the reference time.
  • Delay circuit 562 may provide an output signal to AND gate 563 .
  • the reference time may be a time arbitrarily set for the delay circuit 562 .
  • the reference time may be the minimum time during which the alarm output unit 57 should output the alarm signal ALM.
  • AND gate 563 is provided between OR gate 560 , delay circuit 562 , inverting Schmitt trigger circuit 502 and the reset terminal of SR flip-flop 561 . AND gate 563 resets SR type flip-flop 561 in response to satisfaction of the second release condition.
  • the second release condition is that any of the overheating of the main switching element 3, the overcurrent of the main switching element 3, and the drop in the control voltage has been resolved, and the driving signal Vin that turns on the main switching element 3 is It includes not being supplied, and the fact that more than the reference time has passed since the start of the protection operation.
  • the second release condition does not include the condition that the power supply to the drive control unit 50 is stopped.
  • the resolution of the abnormality may be a state in which the abnormality has not occurred.
  • the fact that the drive signal Vin that turns on the main switching element 3 is not supplied may mean that the supply of the drive signal Vin is stopped, or that the drive signal Vin that turns off the main switching element 3 is It may be supplied.
  • the AND gate 563 outputs the output signal from the OR gate 560 (in this embodiment, as an example, the logic of the output signals from the overheat detector 61, overcurrent detector 63, and control voltage drop detector 65). sum), the inverted signal of the output signal from the inverted Schmitt trigger circuit 502 (in this embodiment, the inverted drive signal Vin as an example), and the output signal from the delay circuit 562. , it may be detected whether or not the second release condition is satisfied.
  • the AND gate 563 may supply the operation result to the reset terminal of the SR flip-flop 561 .
  • the SR type flip-flop 564 is connected to the output terminal of the short circuit detection section 64 .
  • the SR-type flip-flop 564 is an example of a first holding unit, and holds information indicating that a protection operation should be performed until a first release condition, which will be described later, is satisfied when a short circuit occurs.
  • the SR-type flip-flop 564 may retain information indicating that the protection operation should be performed by being set, and reset the information by being reset.
  • the set terminal of the SR type flip-flop 564 may be connected to the output terminal of the short circuit detection section 64, and the SR type flip-flop 564 may be set in response to the signal from the short circuit detection section 64 becoming high level. As a result, the SR type flip-flop 564 is set by short-circuiting the main switching element 3 .
  • the reset terminal of the SR flip-flop 564 may be connected to the output terminal of an AND gate 566, which will be described later, and the SR flip-flop 564 is reset when the output signal from the AND gate 566 becomes high level. good.
  • the SR type flip-flop 564 may output a high level signal in the set state and output a low level signal in the reset state. SR flip-flop 564 may provide an output signal to OR gate 569 and delay circuit 565 .
  • Delay circuit 565 is connected to the output terminal of SR flip-flop 564 .
  • the delay circuit 565 may output a high-level signal when a reference time or longer has elapsed since the SR flip-flop 564 started outputting a high-level signal.
  • the delay circuit 565 may output a high level signal when the high level output signal from the SR flip-flop 564 continues for a reference time or longer. and a signal obtained by delaying the output signal of the SR type flip-flop 564 by the reference time.
  • Delay circuit 565 may provide an output signal to AND gate 566 .
  • the reference time may be a time arbitrarily set for the delay circuit 565 .
  • the reference time may be the minimum time during which the alarm output unit 57 should output the alarm signal ALM.
  • AND gate 566 is provided between short circuit detector 64 , control voltage drop detector 65 , delay circuit 565 , inverting Schmitt trigger circuit 502 and the reset terminal of SR flip-flop 564 .
  • the AND gate 566 is an example of a reset section, and resets the SR flip-flop 564 in response to the satisfaction of the first release condition.
  • the first release condition includes that the short circuit has been resolved and that the power supply to the drive control unit 50 has been stopped. As a result, when a short circuit occurs, the protection operation of the protection section 58 continues until the power supply to the drive control section 50 is stopped. Resolving the short circuit may mean that there is no short circuit. The fact that the power supply has been stopped may mean that the power supply is in a stopped state, or that the power supply has been temporarily stopped.
  • the first release condition may further include that the drive signal Vin that turns on the main switching element 3 is not supplied, and that a reference time or longer has elapsed since the start of the protection operation.
  • the AND gate 566 outputs an inverted signal of the output signal from the short circuit detection unit 64, an inverted signal of the voltage signal detected by the resistors 655 and 656 of the control voltage drop detection unit 65, and an inverted Schmidt
  • the AND of the inverted signal of the output signal from the trigger circuit 502 (in this embodiment, the inverted drive signal Vin as an example) and the output signal from the delay circuit 565 may be obtained.
  • the voltage signals detected by the resistors 655 and 656 of the control voltage drop detection unit 65 may be at high level unless the power supply to the drive control unit 50 is stopped. May be low level.
  • AND gate 566 may supply the operation result to the reset terminal of SR type flip-flop 564 .
  • OR gate 569 is connected to the output terminals of SR type flip-flops 561 and 564 . OR gate 569 may take the logical sum of the output signals of SR type flip-flops 561 and 564 . The OR gate 569 may supply the signal of the calculation result to the protection section 58 and the alarm output section 57 as the protection control signal SG.
  • the alarm output unit 57 is an example of an output unit, and outputs an alarm signal ALM from the alarm terminal 104 when the protection operation is executed.
  • the alarm signal ALM may be at high level when the protective operation is not being executed, and may be at low level when the protective operation is being executed to warn the operator.
  • a resistor 571 may be connected to the alarm terminal 104 .
  • the alarm output unit 57 has a current source 572 , a switching element 573 and an inverting Schmitt trigger circuit 574 .
  • the current source 572 is connected to the alarm terminal 104, and externally flows a current from the alarm terminal 104 via the resistor 571 to maintain the alarm signal ALM output from the alarm terminal 104 at a high level.
  • the switching element 573 is connected between the connection point between the current source 572 and the alarm terminal 104 and the ground.
  • the switching element 573 is normally off, and is turned on in response to the protection control signal SG from the protection operation control unit 56 becoming high level when executing the protection operation, and the current from the current source 572 is grounded. flush. As a result, the alarm signal ALM output from the alarm terminal 104 becomes low level.
  • the switching element 573 may be an N-type MOSFET as an example.
  • the inverting Schmitt trigger circuit 574 is connected to the alarm terminal 104 and inverts the high level/low level of the alarm signal ALM with hysteresis.
  • the first threshold when the alarm signal ALM switches from low level to high level may be higher than the second threshold when it switches from high level to low level.
  • the inverting Schmitt trigger circuit continues to operate until the alarm signal ALM exceeds the second threshold value and reliably becomes high level.
  • the output of 574 remains high.
  • Inverting Schmitt trigger circuit 574 may provide an inverted alarm signal ALM to protector 58 .
  • the protection unit 58 performs a protection operation to limit the current flowing through the main switching element 3 in response to detection of an abnormality such as overheating, overcurrent, short circuit, control voltage drop, or the like.
  • the protection unit 58 may perform a protection operation in response to detection of an abnormality by the overheat detection unit 61, the overcurrent detection unit 63, the short circuit detection unit 64, or the control voltage drop detection unit 65.
  • the protection unit 58 has an OR gate 580 , AND gates 581 and 582 , a NOT gate 583 and a switching element 584 .
  • the OR gate 580 is connected to output terminals of the protection operation control section 56 and the alarm output section 57 .
  • the OR gate 580 may take the logical sum of the protection control signal SG from the protection operation control section 56 and the inverted signal of the alarm signal ALM from the inverting Schmidt trigger circuit 574 of the alarm output section 57 .
  • OR gate 580 may provide the result of the operation to AND gate 582 and NOT gate 583 .
  • the AND gate 581 is connected to the output terminals of the inverting Schmidt trigger circuit 502 of the drive control section 50, the protection operation control section 56 and the alarm output section 57.
  • An AND gate 581 receives the drive signal Vin inverted by the inverting Schmitt trigger circuit 502 of the drive control unit 50 , the inverted signal of the protection control signal SG from the protection operation control unit 56 , and the inverted Schmidt trigger signal of the alarm output unit 57 .
  • a logical product of the inverted signal of the alarm signal ALM generated by the trigger circuit 574 and a further inverted signal may be obtained.
  • the output of the AND gate 581 is the inverting Schmitt trigger circuit 502. becomes low level regardless of the output signal of , and thus the drive signal Vin. Further, when execution of the protection operation is not instructed by the protection control signal SG and no warning is given by the alarm signal ALM, the output of the AND gate 581 is the same as the output of the inverting Schmitt trigger circuit 502. match.
  • AND gate 581 may provide an output signal to switching element 504 for turning on main switching element 3 via NOT gate 503 . Accordingly, when execution of the protection operation is instructed by the protection control signal SG and/or when an alarm is issued by the alarm signal ALM, the switching element 504 is turned off regardless of the drive signal Vin. maintained at Further, when execution of the protection operation is not instructed by the protection control signal SG and no warning is issued by the alarm signal ALM, the switching element 504 is controlled according to the drive signal Vin. AND gate 581 may also provide an output signal to AND gate 582 .
  • the AND gate 582 is connected to the output terminals of the AND gate 581 and the OR gate 580 .
  • AND gate 582 may AND the inverted signal of the output signal of AND gate 581 and the inverted signal of the output signal of OR gate 580 .
  • the output of the AND gate 582 becomes the output signal of the AND gate 581. , and eventually becomes low level regardless of the output signal of the inverting Schmitt trigger circuit 502 and the driving signal Vin.
  • the output of the AND gate 582 is the inverted signal of the output signal of the AND gate 581. , and eventually match the inverted signal of the output of the inverting Schmitt trigger circuit 502 and the drive signal Vin.
  • the AND gate 582 may supply an output signal to the switching element 505 for turning off the main switching element 3 . Accordingly, when execution of the protection operation is instructed by the protection control signal SG and/or when an alarm is given by the alarm signal ALM, the switching element 505 is turned off regardless of the drive signal Vin. maintained at Further, when execution of the protection operation is not instructed by the protection control signal SG and no warning is issued by the alarm signal ALM, the switching element 505 is controlled according to the drive signal Vin.
  • the NOT gate 583 is connected to the output terminal of the OR gate 580 and inverts the output signal of the OR gate 580 .
  • NOT gate 583 may provide an output signal to switching element 584 .
  • the switching element 584 is connected in parallel with the switching element 505 between the gate of the main switching element 3 and the negative terminal 102 .
  • the switching element 584 is a switching element for softly shutting down the main switching element 3 , and turns off the main switching element 3 by establishing conduction between the gate of the main switching element 3 and the negative terminal 102 .
  • the switching speed of switching element 584 may be lower than the switching speed of switching element 505 .
  • Switching element 505 may be turned on when the signal supplied from NOT gate 583 is at a low level.
  • the switching element 505 is a P-type MOSFET, but it may be a semiconductor element with another structure.
  • the protection operation that is performed when a short circuit occurs continues until the power supply to the drive control unit 50 is stopped. Therefore, it is possible to prevent the protective operation from being canceled without removing the cause of the short circuit, and prevent secondary destruction of the element due to the cancellation of the protective operation.
  • the SR type flip-flop 564 stores information to the effect that the protection operation should be executed until the first release condition including that the short circuit is eliminated and that the power supply is stopped is satisfied. is held to Therefore, it is possible to reliably prevent the protective operation from being canceled without removing the cause of the short circuit.
  • the SR type flip-flop 564 is reset in response to the satisfaction of the first release condition, it is possible to release the protection operation and resume normal operation when the first release condition is met. can.
  • the protection operation is canceled while the main switching element 3 is turned off. You can resume driving.
  • the first release condition includes that the reference time or longer has elapsed since the start of the protection operation, it is possible to prevent short-circuits from continuously occurring within the reference time.
  • the protection operation is not canceled until at least the reference time elapses, the alarm signal ALM can be continuously output over the reference time.
  • the protection operation should be performed until the second release condition is satisfied.
  • the second release condition is that the abnormality has been resolved, that the drive signal Vin for turning on the main switching element 3 is not supplied, and that a reference time or longer has elapsed since the start of the protection operation. Not included on the condition that the power supply is stopped. Therefore, in the protective operation due to overheating or overcurrent of the main switching element 3 or a decrease in the control voltage Vcc(1), the protective operation is quickly released without the condition of stopping the power supply, and the operation is resumed in the normal state. can do.
  • the alarm signal ALM is output when the protection operation is executed, it is possible to notify the abnormality and prompt removal of the cause of the abnormality and stop of the power supply.
  • protection operation control unit 56 receives power supply from a power supply different from that of the drive control unit 50, control can be continued even when the power supply to the drive control unit 50 is stopped.
  • FIG. 2 shows a switching device 1A according to the second embodiment.
  • a control device 5A of the switching device 1A includes an abnormality detection section 6A and a protection operation control section 56A. Note that the main switching element 2 and its control device are not shown in FIG. 2 and FIGS. 3 and 4, which will be described later.
  • the same reference numerals are assigned to substantially the same components as those of the switching device 1 shown in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.
  • the abnormality detection unit 6A has an OR gate 66A connected to the output terminals of the overcurrent detection unit 63 and the short circuit detection unit 64.
  • the OR gate 66A may take the logical sum of the output signals of the overcurrent detection section 63 and the short circuit detection section 64 and supply the operation result to the protection operation control section 56A.
  • the protection operation control section 56A may have an OR gate 560A, an SR flip-flop 564A, an AND gate 563A and an SR flip-flop 561A.
  • the OR gate 560A is connected to the output terminals of the overheat detection section 61, the OR gate 66A and the control voltage drop detection section 65.
  • OR gate 560A may take the logical sum of the output signals from overheat detector 61, OR gate 66A and control voltage drop detector 65.
  • FIG. The OR gate 560A may supply the operation result to the set terminal of the SR flip-flop 561A. As a result, the logical sum of the output signals from the overheat detection unit 61, the overcurrent detection unit 63, the short circuit detection unit 64, and the control voltage drop detection unit 65 is taken, and when any of the output signals becomes high level, SR type flip-flop 561A is set.
  • the SR type flip-flop 564A is connected to the output terminals of the short-circuit detector 64 and the AND gate 566.
  • the SR flip-flop 564A is set in response to the signal from the short-circuit detector 64 becoming high level, and the output signal from the AND gate 566 is set to It may be reset in response to going high.
  • the SR type flip-flop 564A may supply a high level signal in the set state and a low level signal in the reset state to the delay circuit 565 and the AND gate 563A.
  • the AND gate 563A is provided between the OR gate 560, the delay circuit 562, the inverting Schmitt trigger circuit 502, the SR flip-flop 564A, and the reset terminal of the SR flip-flop 561A.
  • AND gate 563A resets SR type flip-flop 561A in response to satisfaction of the third release condition.
  • the third release condition does not include that the power supply to the drive control unit 50 is stopped, and in addition to the above-described second release condition, the output of the SR flip-flop 564A is at low level. Including. As a result, the output signal of the SR type flip-flop 564A is at a low level when no short-circuit has occurred so far, so the AND gate 563A determines that the remaining condition of the third release condition, that is, the second release condition is SR type flip-flop 561A is reset accordingly. On the other hand, once a short circuit occurs, the output signal of SR flip-flop 564A is at a high level until the first release condition is satisfied. That is, the SR flip-flop 561A is not reset regardless of whether the second release condition is satisfied.
  • the output signal of the SR flip-flop 564A is at a low level, so the AND gate 563A will apply the remaining condition of the third release condition, i.e. the second release condition.
  • the SR type flip-flop 561A is reset according to the satisfaction of the condition.
  • the AND gate 563A includes an inverted signal of the output signal from the OR gate 560A, an inverted signal of the output signal from the inverted Schmitt trigger circuit 502, an output signal from the delay circuit 562, and an SR type Whether or not the third release condition is satisfied may be detected by taking the AND of the output signal of the flip-flop 564A and the inverted signal.
  • the AND gate 563A may supply the operation result to the reset terminal of the SR flip-flop 561A.
  • the SR type flip-flop 561A is connected to output terminals of the OR gate 560A and the AND gate 562A.
  • the SR type flip-flop 561A is set in response to the signal from the OR gate 560A going high, and the output signal from the AND gate 566A goes high, similar to the SR type flip-flop 561 in the first embodiment. It may be reset depending on the level.
  • the SR flip-flop 561A may supply the delay circuit 562 and the drive control section 50 with a high level signal in the set state and a low level signal in the reset state.
  • FIG. 3 shows a switching device 1B according to a third embodiment.
  • the switching device 1B includes an operation detection terminal 108 and a control device 5B.
  • the operation detection terminal 108 detects the input of the reference operation when the power supply is restarted.
  • the reference operation includes an operation instructing the start of power supply to the drive control unit 50 (for example, an operation on a power button), an operation instructing initialization to be executed after the switching device 1B and the control device 5B are activated, and the like. you can When the reference operation is performed, a high level signal may be supplied from the operation detection terminal 108 to the control device 5B.
  • the control device 5B has an SR type flip-flop 564B and an AND gate 566B.
  • the SR type flip-flop 564B is connected to the output terminal of the short-circuit detector 64.
  • FIG. The SR flip-flop 564B retains information indicating that the protection operation should be performed until the first release condition according to the present embodiment is satisfied.
  • the first cancellation condition in this embodiment includes that the short circuit is eliminated when the short circuit occurs, and that the reference operation is performed when the power supply is restarted. As a result, when a short circuit occurs, the protection operation of the protection unit 58 is continued until the reference operation for restarting the power supply is performed.
  • the first release condition may further include that the drive signal Vin that turns on the main switching element 3 is not supplied, and that a reference time or longer has elapsed since the start of the protection operation.
  • An AND gate 566B may be connected to the reset terminal of the SR flip-flop 564B, and the SR flip-flop 564B may be reset in response to the output signal from the AND gate 566B becoming high level.
  • SR flip-flop 564 B may provide an output signal to delay circuit 565 and OR gate 569 .
  • the AND gate 566B is provided between the short-circuit detection section 64, the operation detection terminal 108, the delay circuit 565, the inverted Schmitt trigger circuit 502, and the reset terminal of the SR flip-flop 564B.
  • AND gate 566B resets SR type flip-flop 564B in response to satisfaction of the first release condition.
  • the AND gate 566B outputs an inverted signal of the output signal from the short-circuit detection unit 64, a signal from the operation detection terminal 108, and an output signal from the inverted Schmitt trigger circuit 502 (an example in this embodiment).
  • the AND of the inverted signal of the inverted drive signal Vin) and the output signal from the delay circuit 565 may be obtained.
  • the AND gate 566 may supply the operation result to the reset terminal of the SR flip-flop 564B.
  • the switching device 1B described above when a short circuit occurs, until the first release condition is satisfied, including that the short circuit is eliminated and that the reference operation for restarting the power supply is performed. Information to the effect that the protection operation should be executed is held in the SR type flip-flop 564B. Therefore, it is possible to reliably prevent the protective operation from being canceled without removing the cause of the short circuit.
  • the SR type flip-flop 564B is reset according to the satisfaction of the first release condition, it is possible to release the protection operation and restart the operation in the normal state when the first release condition is met. can.
  • the SR flip-flop 564B is described as supplying an output signal to the OR gate 569, but the output signal is supplied to the AND gate 563 in the same manner as the SR flip-flop 564A in the second embodiment. You may
  • FIG. 4 shows a switching device 1C according to a fourth embodiment.
  • a protective operation control section 56C of the control device 5C in the switching device 1C receives power supply from the power source common to the drive control section 50.
  • each component in control device 5C may receive power supply of voltage Vcc from a common power supply.
  • the protection operation control unit 56C has an OR gate 568C, an SR flip-flop 561C, and an AND gate 563C.
  • the OR gate 568C is provided between the short circuit detection section 64 and the AND gate 563C, and latches a high level output signal when the short circuit detection section 64 detects a short circuit.
  • the OR gate 568C may take the logical sum of the output signal of the short circuit detector 64 and the output signal of the OR gate 568C itself. As a result, once the output signal from the short circuit detector 64 becomes high level, the output signal of the OR gate 568C is maintained at high level. OR gate 568C may provide an output signal to AND gate 563C.
  • the SR type flip-flop 561C is connected to the output terminals of the OR gate 560 and the AND gate 563C.
  • the SR-type flip-flop 561C is an example of a third holding unit, and information as to whether or not to continue the protection operation in response to power supply to the protection operation control unit 56C from a power supply shared with the drive control unit 50. hold.
  • the SR-type flip-flop 561C may retain information indicating that the protection operation should be performed by being set, and reset the information by being reset.
  • the SR type flip-flop 561C is set in response to the signal from the OR gate 560 going high, and the output signal from the AND gate 563C goes high, similar to the SR type flip-flop 561 in the first embodiment. It may be reset depending on the level. SR type flip-flop 561C may provide an output signal to OR gate 569 and delay circuit 562 .
  • the AND gate 563C is provided between the OR gate 560, the delay circuit 562, the inverting Schmitt trigger circuit 502, the OR gate 568C, and the reset terminal of the SR flip-flop 561C.
  • AND gate 563C resets SR type flip-flop 561C in response to satisfaction of the fourth release condition.
  • the fourth release condition includes, in addition to the second release condition described above, that the output of the OR gate 568C is at low level. As a result, when no short-circuit has occurred so far, the output signal of the OR gate 568C is at the low level, so the AND gate 563C satisfies the remaining condition of the fourth release condition, that is, the second release condition. SR type flip-flop 561C is reset accordingly. On the other hand, once a short circuit has occurred, the output signal of OR gate 568C is maintained at a high level, so AND gate 563C determines whether the remaining condition of the fourth release condition, that is, the second release condition is met. Regardless, the SR type flip-flop 561C is not reset. Therefore, once a short circuit occurs, the SR flip-flop 561C remains set as long as the power supply is maintained, and is reset when the power supply is stopped.
  • the AND gate 563C outputs the inverted signal of the output signal from the OR gate 560, the inverted signal of the output signal from the inverted Schmitt trigger circuit 502, the output signal from the delay circuit 562, and the OR gate 563C. Whether or not the fourth release condition is satisfied may be detected by taking the AND of the output signal from the 568C and the inverted signal.
  • the AND gate 563C may supply the operation result to the reset terminal of the SR flip-flop 561C.
  • the SR type flip-flop 561C receives information as to whether or not to continue the protection operation. retained. Therefore, the protective operation can be reliably continued by the protective unit 58 until the power supply to the drive control unit 50 is stopped. Moreover, since the information is reset when the power supply is stopped, the protection operation can be canceled and the operation can be resumed in a normal state.
  • control device 5 has the drive control section 50 and the alarm output section 57, but at least one of them may not be provided. Further, although the abnormality detection unit 6 has been described as having the overheat detection unit 61, the overcurrent detection unit 63, and the control voltage drop detection unit 65, at least one of these may be omitted.
  • the voltage detected according to the sense emitter current of the main switching element 3 flowing through the resistors 620 and 621 is used as a parameter corresponding to the current flowing through the main switching element 3.
  • Other parameters may be used, such as the voltage sensed as a function of emitter current flowing through a resistor.
  • the protection unit 58 has been described as softly shutting down the main switching element 3 when an abnormality such as a short circuit or overcurrent occurs. may also be lowered to a lower reference voltage and maintained.

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Abstract

【課題】短絡の解消に応じて単純に保護動作を解除すると、改めて短絡が生じて素子破壊を引き起こす虞がある。 【解決手段】　主スイッチング素子に短絡が生じたことに応じて、当該主スイッチング素子に流れる電流を制限する保護動作を行う保護部と、駆動信号に応じて主スイッチング素子を駆動制御する駆動制御部への電源供給が停止されるまで保護部に保護動作を継続させる保護動作制御部と、を備え、保護動作制御部は、短絡が生じた場合に、短絡が解消したこと、および、電源供給が停止されたことを含む第１解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報を保持する第１保持部を有する制御装置が提供される。

Description

制御装置およびスイッチング装置
　本発明は、制御装置およびスイッチング装置に関する。
　従来、主スイッチング素子に短絡が生じた場合には、主スイッチング素子のゲート電圧を制限するなどの保護動作が行われており、短絡の解消に応じて保護動作を解除している（例えば、特許文献１，２参照）。
　特許文献１　特開２０１１－２５９２３３号公報
　特許文献２　特開平１１－４１５０号公報
解決しようとする課題
　しかしながら、短絡の解消に応じて単純に保護動作を解除すると、改めて短絡が生じて素子破壊を引き起こす虞がある。
一般的開示
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、制御装置が提供される。制御装置は、主スイッチング素子に短絡が生じたことに応じて、当該主スイッチング素子に流れる電流を制限する保護動作を行う保護部を備えてよい。制御装置は、駆動信号に応じて主スイッチング素子を駆動制御する駆動制御部への電源供給が停止されるまで保護部に保護動作を継続させる保護動作制御部を備えてよい。
　保護動作制御部は、短絡が生じた場合に、短絡が解消したこと、および、電源供給が停止されたことを含む第１解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報を保持する第１保持部を有してよい。
　保護動作制御部は、短絡が生じた場合に、短絡が解消したこと、および、電源供給が再開される場合の基準操作が行われたことを含む第１解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報を保持する第１保持部を有してよい。
　保護動作制御部は、第１解除条件が満たされることに応じて第１保持部をリセットするリセット部を有してよい。
　第１解除条件は、主スイッチング素子をオン状態とする駆動信号が供給されていないこと、および、保護動作の開始から基準時間以上が経過していることをさらに含んでよい。
　保護部は、主スイッチング素子が基準温度よりも高温になったこと、主スイッチング素子に基準電流よりも大きい電流が流れたこと、および、電源供給による供給電圧が基準電圧よりも低下したこと、の少なくとも１つの異常が生じたことに応じても保護動作を行ってよい。保護動作制御部は、少なくとも１つの異常が生じた場合に、生じた異常が解消したこと、主スイッチング素子をオン状態とする駆動信号が供給されていないこと、および、保護動作の開始から基準時間以上が経過していることを含み、電源供給が停止されていることを条件に含まない第２解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報を保持する第２保持部を有してよい。
　保護動作制御部は、駆動制御部とは別の電源から電源供給を受けてよい。
　保護動作制御部は、駆動制御部と共通の電源から電源供給を受けることに応じて、保護動作を継続させるか否かの情報を保持する第３保持部を有してよい。
　制御装置は、主スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定する測定部を備えてよい。制御装置は、測定されたパラメータに応じて主スイッチング素子に短絡が生じたことを検知する検知部を備えてよい。
　制御装置は、保護動作が実行される場合にアラーム信号を出力する出力部をさらに備えてよい。
　制御装置は、駆動制御部をさらに備えてよい。
　また、本発明の第２の態様においては、スイッチング装置が提供される。スイッチング装置は、第１の態様の制御装置を備えてよい。スイッチング装置は、主スイッチング素子とを備えてよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
第１実施形態に係るスイッチング装置１を示す。 第２実施形態に係るスイッチング装置１Ａを示す。 第３実施形態に係るスイッチング装置１Ｂを示す。 第４実施形態に係るスイッチング装置１Ｃを示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　［１．第１実施形態］
　［１．１．スイッチング装置］
　図１は、本実施形態に係るスイッチング装置１を示す。スイッチング装置１は、モータ駆動用または電力供給用に用いられる装置であってよく、例えば正側端子１０１および負側端子１０２から供給される直流電力を交流電力に変換して電源出力端子１０５から出力するインバータ装置などの電力変換装置であってよい。また、スイッチング装置１は、異常時に自動で保護動作を行うＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）であってよい。スイッチング装置１は、正側および負側の主スイッチング素子２，３と、正側および負側の制御装置４，５とを備えてよい。なお、負側端子１０２は一例としてグランドに接続されてよい。スイッチング装置１には、正側端子１０１や負側端子１０２、電源出力端子１０５に加えて、駆動信号Ｖｉｎが入力される入力端子１０３や、アラーム信号ＡＬＭを出力するアラーム端子１０４などが設けられてよい。
　［１．１．１．主スイッチング素子２，３］
　主スイッチング素子２，３は、正側端子１０１および負側端子１０２の間に直列に順次接続されている。例えば、主スイッチング素子２，３は、それぞれ正側端子１０１の側にコレクタ端子が接続され、負側端子１０２の側にエミッタ端子が接続される。主スイッチング素子２，３は、スイッチング装置における上アームおよび下アームを構成してよく、主スイッチング素子２および主スイッチング素子３の中点には電源出力端子１０５が接続されてよい。
　主スイッチング素子２，３は、対応する制御装置４，５に接続されるセンスエミッタ端子を有してよい。また、主スイッチング素子２，３の近傍（本実施形態では一例として、主スイッチング素子２，３と同一のチップ内）には、主スイッチング素子２，３の過熱を検知するためのサーマルダイオード２０，３０が配置されてよく、サーマルダイオード２０，３０それぞれのアノード端子およびカソード端子とも制御装置４，５に接続されてよい。
　なお、本実施形態では一例として、主スイッチング素子２，３はＩＧＢＴであり、正側端子１０１の側がカソードである寄生ダイオード（図示せず）を有してよい。これに加えて、または、これに代えて、主スイッチング素子２，３のそれぞれには、正側端子１０１の側がカソードとなるよう還流ダイオード（図示せず）が逆並列に接続されてよい。主スイッチング素子２，３はＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタなど、他構造の半導体素子でもよい。
　［１．１．２．制御装置４，５］
　制御装置４，５は、主スイッチング素子２，３を制御する。正側の制御装置４は主スイッチング素子２を制御対象とし、負側の制御装置５は主スイッチング素子３を制御対象としてよい。なお、制御装置４，５は同様の構成であるため、本実施形態では負側の制御装置５について説明を行い、正側の制御装置４については説明を省略する。
　制御装置５は、主スイッチング素子３を制御する。制御装置５は、駆動制御部５０と、異常検知部６と、保護動作制御部５６と、アラーム出力部５７と、保護部５８とを有する。なお、駆動制御部５０と、保護動作制御部５６とは、別々の電源から電源供給を受けてよく、例えば制御装置５における各構成のうち、駆動制御部５０と、他の構成とは、別々の電源から電源供給を受けてよい。本実施形態では一例として、駆動制御部５０は一の電源から電圧（制御電圧とも称する）Ｖｃｃ（１）の電源供給を受けてよく、制御装置５における他の構成は他の電源から電圧（制御電圧とも称する）Ｖｃｃ（２）の電源供給を受けてよい。なお、電圧Ｖｃｃ（１）と電圧Ｖｃｃ（２）は、同じ電圧であってもよいし、異なる電圧であってもよい。
　［１．１．２（１）．駆動制御部５０］
　駆動制御部５０は、入力端子１０３に入力される駆動信号Ｖｉｎに応じて主スイッチング素子３を駆動制御する。駆動信号Ｖｉｎは外部から入力されてよく、主スイッチング素子３をオン状態とする信号、および、オフ状態とする信号を含んでよい。例えば、駆動信号Ｖｉｎは、主スイッチング素子２，３に同期整流方式でスイッチングを行わせてよく、一例として主スイッチング素子２，３の両方がオフとなるデッドタイムを挟んで主スイッチング素子２，３を択一的に（一例として交互に）接続状態とするよう設定されてよい。なお、本実施形態では一例として、駆動信号Ｖｉｎはローレベルの場合に主スイッチング素子３をオンにすることを指示し、ハイレベルの場合に主スイッチング素子３をオフにすることを指示する。
　駆動制御部５０は、電流源５００と、ツェナーダイオード５０１と、反転型シュミットトリガ回路５０２と、ＮＯＴゲート５０３と、スイッチング素子５０４と、スイッチング素子５０５とを有する。
　電流源５００は、主スイッチング素子３をオン状態とする駆動信号Ｖｉｎが入力端子１０３に入力されていない場合に入力端子１０３の電位をハイレベルに維持する。ツェナーダイオード５０１は、入力端子１０３の側にカソード端子を向けて、入力端子１０３とグランドとの間に接続され、入力端子１０３から制御装置５に対して過電圧が加わるのを防止する。反転型シュミットトリガ回路５０２は、入力端子１０３に接続されており、ヒステリシスをもって駆動信号Ｖｉｎのハイレベル／ローレベルを反転させる。反転型シュミットトリガ回路５０２は、反転した駆動信号Ｖｉｎを、後述の保護部５８におけるＡＮＤゲート５８１，５８２などを介してＮＯＴゲート５０３、スイッチング素子５０５に供給してよい。
　ＮＯＴゲート５０３は、保護部５８のＡＮＤゲート５８１と、スイッチング素子５０４との間に設けられる。ＮＯＴゲート５０３は、ＡＮＤゲート５８１からの出力信号をさらに反転してスイッチング素子５０４に供給してよい。
　スイッチング素子５０４は制御電圧Ｖｃｃ（１）の電源と主スイッチング素子３のゲートとの間に接続されている。スイッチング素子５０４は、ターンオン用のスイッチング素子であり、制御電圧Ｖｃｃ（１）の電源と主スイッチング素子３のゲートとの間を導通させることで主スイッチング素子３をターンオンする。スイッチング素子５０４は、ＮＯＴゲート５０３から供給される信号がローレベルの場合にターンオンされてよい。なお、本実施形態では一例として、スイッチング素子５０４は、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴであるが、他構造の半導体素子でもよい。
　スイッチング素子５０５は主スイッチング素子３のゲートと負側端子１０２との間に接続されている。スイッチング素子５０５は、ターンオフ用のスイッチング素子であり、主スイッチング素子３のゲートと負側端子１０２との間を導通させることで主スイッチング素子３をターンオフする。スイッチング素子５０５は、ＡＮＤゲート５８２から供給される信号がハイレベルの場合にターンオンされてよい。なお、本実施形態では一例として、スイッチング素子５０５は、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴであるが、他構造の半導体素子でもよい。
　［１．１．２（２）．異常検知部６］
　異常検知部６は、保護動作を行うべき異常を検知する。本実施形態では一例として、異常には、主スイッチング素子３の短絡、主スイッチング素子３の過熱、主スイッチング素子３の過電流、および、制御電圧低下が含まれる。主スイッチング素子３の過熱とは、主スイッチング素子３が基準温度よりも高温になることであってよい。主スイッチング素子３の過電流とは、主スイッチング素子３に基準電流よりも大きい電流が流れることであってよい。制御電圧低下とは、駆動制御部５０への電源供給による供給電圧Ｖｃｃ（１）が基準電圧よりも低下することであってよい。異常検知部６は、過熱検知部６１と、測定部６２と、過電流検知部６３と、短絡検知部６４と、制御電圧低下検知部６５とを有する。
　［１．１．２（２－１）．過熱検知部６１］
　過熱検知部６１は、主スイッチング素子３の過熱を検知する。過熱検知部６１は、電流源６１０と、コンパレータ６１１と、ローパスフィルタ６１２と、ヒステリシスバッファ６１３とを有する。
　電流源６１０は、サーマルダイオード３０のアノード端子と、コンパレータ６１１の反転入力端子との間に接続されており、サーマルダイオード３０に順方向の電流を流す。サーマルダイオード３０の順方向電圧は、サーマルダイオード３０が基準温度よりも高温の場合には、サーマルダイオード３０が基準温度の場合よりも低くてよい。これにより、主スイッチング素子３が過熱状態である場合には、非過熱状態である場合よりも低い電圧がコンパレータ６１１の反転入力端子に印加される。コンパレータ６１１の非反転入力端子には、基準電位が接続される。コンパレータ６１１の基準電位は、主スイッチング素子３が基準温度の場合の反転入力端子の電位と等しくてよい。これにより、主スイッチング素子３が過熱状態となることに応じてコンパレータ６１１の出力信号がハイレベルとなる。コンパレータ６１１は、ローパスフィルタ６１２およびヒステリシスバッファ６１３を介して出力信号を保護動作制御部５６に供給してよい。
　ローパスフィルタ６１２はコンパレータ６１１からの出力信号に含まれる高周波成分を除去してよい。ヒステリシスバッファ６１３は、ヒステリシスをもってコンパレータ６１１からの出力信号をバッファリングし、出力信号のばたつきを防止してよい。
　［１．１．２（２－２）．測定部６２］
　測定部６２は、主スイッチング素子３に流れる電流に応じたパラメータを測定する。主スイッチング素子３に流れる電流は、スイッチング素子３に流れる電流の瞬時値であってよい。本実施形態においては一例として、測定部６２は、主スイッチング素子３のセンスエミッタ端子とグランドとの間に直列に接続された２つの抵抗６２０，６２１を有してよい。測定部６２は、センスエミッタ電流が抵抗６２０，６２１の両方を流れることに応じて検出される電圧を過電流検知部６３に供給し、センスエミッタ電流がグランド側の抵抗６２１を流れることに応じて検出される電圧を短絡検知部６４に供給してよい。
　［１．１．２（２－３）．過電流検知部６３］
　過電流検知部６３は、主スイッチング素子３の過電流を検知する。過電流検知部６３は、測定部６２により測定されたパラメータに応じて主スイッチング素子３に過電流が流れたことを検知してよい。過電流とは、基準電流（一例として主スイッチング素子３の定格電流）より大きい電流であってよく、主スイッチング素子３が短絡した場合に流れる電流よりも小さい電流であってよい。過電流検知部６３は、コンパレータ６３０と、ローパスフィルタ６３１とを有する。
　コンパレータ６３０の非反転入力端子には測定部６２の抵抗６２０と、主スイッチング素子３のセンスエミッタ端子との間の接続点が接続され、コンパレータ６３０の反転入力端子には基準電位が接続される。コンパレータ６３０の基準電位は、主スイッチング素子３に流れる電流が上述の基準電流である場合の非反転入力端子の電位と等しくてよい。これにより、主スイッチング素子３が過電流状態となることに応じてコンパレータ６３０の出力信号がハイレベルとなる。コンパレータ６３０は、ローパスフィルタ６３１を介して出力信号を保護動作制御部５６に供給してよい。ローパスフィルタ６３１はコンパレータ６３０からの出力信号に含まれる高周波成分を除去してよい。
　［１．１．２（２－４）．短絡検知部６４］
　短絡検知部６４は、主スイッチング素子３の短絡を検知する。短絡検知部６４は、測定部６２により測定されたパラメータに応じて主スイッチング素子３に短絡が生じたことを検知してよい。短絡検知部６４は、コンパレータ６４０と、ローパスフィルタ６４１とを有する。
　コンパレータ６４０の非反転入力端子には測定部６２の抵抗６２０，６２１の間の接続点が接続され、コンパレータ６４０の反転入力端子には基準電位が接続される。コンパレータ６４０の基準電位は、主スイッチング素子３が短絡状態となっていない場合での非反転入力端子の電位より高くてよく、主スイッチング素子３が短絡状態となった場合での非反転入力端子の電位よりも低くてよい。これにより、主スイッチング素子３が短絡状態となることに応じてコンパレータ６４０の出力信号がハイレベルとなる。コンパレータ６４０は、ローパスフィルタ６４１を介して出力信号を保護動作制御部５６に供給してよい。ローパスフィルタ６４１はコンパレータ６４０からの出力信号に含まれる高周波成分を除去してよい。
　［１．１．２（２－５）．制御電圧低下検知部６５］
　制御電圧低下検知部６５は、制御電圧低下を検知する。本実施形態では一例として、制御電圧低下検知部６５は、制御電圧Ｖｃｃ（１）が低下したこと検知してよい。制御電圧低下検知部６５は、抵抗６５５，６５６と、コンパレータ６５１と、ローパスフィルタ６５２と、ヒステリシスバッファ６５３とを有する。
　抵抗６５５，６５６は、制御電圧Ｖｃｃ（１）とグランドとの間に直列に接続される。抵抗６５５，６５６の間の接続点はコンパレータ６５１の反転入力端子に接続されてよく、コンパレータ６５１の非反転入力端子には基準電位が接続されてよい。コンパレータ６５１の基準電位は、制御電圧Ｖｃｃ（１）が基準電圧である場合の反転入力端子の電位と等しくてよい。基準電圧は一例として、駆動制御部５０が正常に動作する制御電圧Ｖｃｃ（１）の最小電圧であってよい。これにより、制御電圧Ｖｃｃ（１）が基準電圧よりも低下することに応じてコンパレータ６５１の出力信号がハイレベルとなる。コンパレータ６５１は、ローパスフィルタ６５２およびヒステリシスバッファ６５３を介して出力信号を保護動作制御部５６に供給してよい。
　ローパスフィルタ６５２およびヒステリシスバッファ６５３は、過熱検知部６１のローパスフィルタ６１２およびヒステリシスバッファ６１３と同様のものであってよい。
　［１．１．２（３）．保護動作制御部５６］
　保護動作制御部５６は、主スイッチング素子３の短絡、主スイッチング素子３の過熱、主スイッチング素子３の過電流、および、制御電圧低下のうちの何れかの異常が生じたことに応じて保護部５８に保護動作を行わせる。保護動作制御部５６は、保護部５８に供給する保護制御信号ＳＧをハイレベルにすることで保護動作を行わせて良い。保護動作制御部５６は、ＯＲゲート５６０と、ＳＲ型フリップフロップ５６１と、遅延回路５６２と、ＡＮＤゲート５６３と、ＳＲ型フリップフロップ５６４と、遅延回路５６５と、ＡＮＤゲート５６６と、ＯＲゲート５６９とを有する。
　［１．１．２（３－１）．ＯＲゲート５６０］
　ＯＲゲート５６０は、過熱検知部６１、過電流検知部６３および制御電圧低下検知部６５の出力端子に接続される。ＯＲゲート５６０は、過熱検知部６１、過電流検知部６３および制御電圧低下検知部６５からの出力信号の論理和をとってよい。ＯＲゲート５６０は、演算結果をＳＲ型フリップフロップ５６１に供給してよい。
　［１．１．２（３－２）．ＳＲ型フリップフロップ５６１］
　ＳＲ型フリップフロップ５６１は、ＯＲゲート５６０の出力端子に接続される。ＳＲ型フリップフロップ５６１は、第２保持部の一例であり、主スイッチング素子３の過熱、主スイッチング素子３の過電流、および、制御電圧低下のうち少なくとも１つの異常が生じた場合に、後述の第２解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報を保持する。ＳＲ型フリップフロップ５６１は、セット状態となることによって、保護動作を実行すべき旨の情報の保持を行い、リセットされることで、当該情報をリセットしてよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６１のセット端子にはＯＲゲート５６０の出力端子が接続されてよく、ＳＲ型フリップフロップ５６１はＯＲゲート５６０からの信号がハイレベルとなることに応じてセットされてよい。これにより、主スイッチング素子３の過熱、主スイッチング素子３の過電流、および、制御電圧低下のうち少なくとも１つの異常が生じることによりＳＲ型フリップフロップ５６１がセットされる。
　ＳＲ型フリップフロップ５６１のリセット端子には後述のＡＮＤゲート５６３の出力端子が接続されてよく、ＳＲ型フリップフロップ５６１はＡＮＤゲート５６３からの出力信号がハイレベルとなることに応じてリセットされてよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６１は、セット状態でハイレベルの信号を出力し、リセット状態でローレベルの信号を出力してよい。ＳＲ型フリップフロップ５６１は、ＯＲゲート５６９および遅延回路５６２に出力信号を供給してよい。
　［１．１．２（３－３）．遅延回路５６２］
　遅延回路５６２は、ＳＲ型フリップフロップ５６１の出力端子に接続される。遅延回路５６２は、ＳＲ型フリップフロップ５６１によるハイレベルの信号出力の開始から基準時間以上が経過している場合にハイレベルとなる信号を出力してよい。本実施形態では一例として遅延回路５６２は、ＳＲ型フリップフロップ５６１によるハイレベルの出力信号が基準時間以上に継続する場合にハイレベルとなる信号を出力してよく、ＳＲ型フリップフロップ５６１の出力信号と、ＳＲ型フリップフロップ５６１の出力信号を基準時間だけ遅延させた信号との論理積をとる。遅延回路５６２は、出力信号をＡＮＤゲート５６３に供給してよい。基準時間は、遅延回路５６２に対して任意に設定される時間であってよい。一例として、基準時間は、アラーム出力部５７がアラーム信号ＡＬＭを出力するべき最小の時間であってよい。
　［１．１．２（３－４）．ＡＮＤゲート５６３］
　ＡＮＤゲート５６３は、ＯＲゲート５６０、遅延回路５６２および反転型シュミットトリガ回路５０２と、ＳＲ型フリップフロップ５６１のリセット端子との間に設けられる。ＡＮＤゲート５６３は、第２解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６１をリセットする。
　第２解除条件は、主スイッチング素子３の過熱、主スイッチング素子３の過電流、および、制御電圧低下のうち、生じた異常が解消したこと、主スイッチング素子３をオン状態とする駆動信号Ｖｉｎが供給されていないこと、および、保護動作の開始から基準時間以上が経過していることを含む。ここで、第２解除条件では、後述の第１解除条件と異なり、駆動制御部５０への電源供給が停止されていることが条件に含まれない。異常が解消したことは、異常が生じていない状態にあることであってよい。主スイッチング素子３をオン状態とする駆動信号Ｖｉｎが供給されていないとは、駆動信号Ｖｉｎの供給が停止されることであってもよいし、主スイッチング素子３をオフ状態とする駆動信号Ｖｉｎが供給されていることであってもよい。
　本実施形態では一例として、ＡＮＤゲート５６３は、ＯＲゲート５６０からの出力信号（本実施形態では一例として、過熱検知部６１、過電流検知部６３および制御電圧低下検知部６５からの出力信号の論理和）の反転信号と、反転型シュミットトリガ回路５０２からの出力信号（本実施形態では一例として、反転した駆動信号Ｖｉｎ）の反転信号と、遅延回路５６２からの出力信号との論理積をとることで、第２解除条件が満たされるか否かを検知してよい。ＡＮＤゲート５６３は、演算結果をＳＲ型フリップフロップ５６１のリセット端子に供給してよい。
　［１．１．２（３－５）．ＳＲ型フリップフロップ５６４］
　ＳＲ型フリップフロップ５６４は、短絡検知部６４の出力端子に接続される。ＳＲ型フリップフロップ５６４は、第１保持部の一例であり、短絡が生じた場合に、後述の第１解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報を保持する。ＳＲ型フリップフロップ５６４は、セット状態となることによって、保護動作を実行すべき旨の情報の保持を行い、リセットされることで、当該情報をリセットしてよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６４のセット端子には短絡検知部６４の出力端子が接続されてよく、ＳＲ型フリップフロップ５６４は短絡検知部６４からの信号がハイレベルとなることに応じてセットされてよい。これにより、主スイッチング素子３の短絡が生じることによりＳＲ型フリップフロップ５６４がセットされる。
　ＳＲ型フリップフロップ５６４のリセット端子には後述のＡＮＤゲート５６６の出力端子が接続されてよく、ＳＲ型フリップフロップ５６４は、ＡＮＤゲート５６６からの出力信号がハイレベルとなることに応じてリセットされてよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６４は、セット状態でハイレベルの信号を出力し、リセット状態でローレベルの信号を出力してよい。ＳＲ型フリップフロップ５６４は、ＯＲゲート５６９および遅延回路５６５に出力信号を供給してよい。
　［１．１．２（３－６）．遅延回路５６５］
　遅延回路５６５は、ＳＲ型フリップフロップ５６４の出力端子に接続される。遅延回路５６５は、ＳＲ型フリップフロップ５６４によるハイレベルの信号出力の開始から基準時間以上が経過している場合にハイレベルとなる信号を出力してよい。本実施形態では一例として遅延回路５６５は、ＳＲ型フリップフロップ５６４によるハイレベルの出力信号が基準時間以上に継続する場合にハイレベルとなる信号を出力してよく、ＳＲ型フリップフロップ５６４の出力信号と、ＳＲ型フリップフロップ５６４の出力信号を基準時間だけ遅延させた信号との論理積をとる。遅延回路５６５は、出力信号をＡＮＤゲート５６６に供給してよい。基準時間は、遅延回路５６５に対して任意に設定される時間であってよい。一例として、基準時間は、アラーム出力部５７がアラーム信号ＡＬＭを出力するべき最小の時間であってよい。
　［１．１．２（３－７）．ＡＮＤゲート５６６］
　ＡＮＤゲート５６６は、短絡検知部６４、制御電圧低下検知部６５、遅延回路５６５および反転型シュミットトリガ回路５０２と、ＳＲ型フリップフロップ５６４のリセット端子との間に設けられる。ＡＮＤゲート５６６は、リセット部の一例であり、第１解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６４をリセットする。
　第１解除条件は、短絡が解消したこと、および、駆動制御部５０への電源供給が停止されたことを含む。これにより、短絡が生じた場合には、駆動制御部５０への電源供給が停止されるまで保護部５８の保護動作が継続される。短絡が解消したとは、短絡が生じていない状態にあることであってよい。電源供給が停止されたことは、電源供給が停止された状態にあることであってもよいし、電源供給が一旦停止されたことであってもよい。第１解除条件は、主スイッチング素子３をオン状態とする駆動信号Ｖｉｎが供給されていないこと、および、保護動作の開始から基準時間以上が経過していることをさらに含んでよい。
　本実施形態では一例として、ＡＮＤゲート５６６は、短絡検知部６４からの出力信号の反転信号と、制御電圧低下検知部６５の抵抗６５５，６５６によって検出される電圧信号の反転信号と、反転型シュミットトリガ回路５０２からの出力信号（本実施形態では一例として、反転した駆動信号Ｖｉｎ）の反転信号と、遅延回路５６５からの出力信号との論理積をとってよい。ここで、制御電圧低下検知部６５の抵抗６５５，６５６によって検出される電圧信号は、駆動制御部５０への電源供給が停止されない限りハイレベルであってよく、電源供給が停止される場合にはローレベルであってよい。ＡＮＤゲート５６６は、演算結果をＳＲ型フリップフロップ５６４のリセット端子に供給してよい。
　［１．１．２（３－８）．ＯＲゲート５６９］
　ＯＲゲート５６９は、ＳＲ型フリップフロップ５６１，５６４の出力端子に接続される。ＯＲゲート５６９は、ＳＲ型フリップフロップ５６１，５６４の出力信号の論理和をとってよい。ＯＲゲート５６９は、演算結果の信号を保護制御信号ＳＧとして保護部５８と、アラーム出力部５７とに供給してよい。
　［１．１．２（４）．アラーム出力部５７］
　アラーム出力部５７は、出力部の一例であり、保護動作が実行される場合にアラーム端子１０４からアラーム信号ＡＬＭを出力する。アラーム信号ＡＬＭは、保護動作が実行されていない場合にはハイレベルであってよく、保護動作が実行されている場合にローレベルとなることでオペレータに警報を行ってよい。アラーム端子１０４には抵抗５７１が接続されてよい。アラーム出力部５７は、電流源５７２と、スイッチング素子５７３と、反転型シュミットトリガ回路５７４とを有する。
　電流源５７２は、アラーム端子１０４と接続されており、抵抗５７１を介してアラーム端子１０４から外部に電流を流すことで、アラーム端子１０４から出力されるアラーム信号ＡＬＭをハイレベルに維持する。スイッチング素子５７３は、電流源５７２およびアラーム端子１０４の間の接続点と、グランドとの間に接続されている。スイッチング素子５７３は、ノーマリーオフであり、保護動作を実行させる場合に保護動作制御部５６からの保護制御信号ＳＧがハイレベルとなることに応じてターンオンされ、電流源５７２からの電流をグランドに流す。これにより、アラーム端子１０４から出力されるアラーム信号ＡＬＭがローレベルになる。スイッチング素子５７３は、一例としてＮ型のＭＯＳＦＥＴであってよい。反転型シュミットトリガ回路５７４は、アラーム端子１０４に接続されており、ヒステリシスをもってアラーム信号ＡＬＭのハイレベル／ローレベルを反転させる。アラーム信号ＡＬＭがローレベルからハイレベルに切り替わる場合の第１の閾値は、ハイレベルからローレベルに切り替わる場合の第２の閾値よりも高くてよい。これにより、保護動作制御部５６からの保護制御信号ＳＧがハイレベルからローレベルに切り替わった場合でも、アラーム信号ＡＬＭが第２の閾値を超えて確実にハイレベルとなるまでは反転型シュミットトリガ回路５７４の出力はハイレベルに維持される。反転型シュミットトリガ回路５７４は、反転したアラーム信号ＡＬＭを保護部５８に供給してよい。
　［１．１．２（５）．保護部５８］
　保護部５８は、過熱や過電流、短絡、制御電圧低下などの異常が検知されたことに応じて、主スイッチング素子３に流れる電流を制限する保護動作を行う。保護部５８は、過熱検知部６１や過電流検知部６３、短絡検知部６４、制御電圧低下検知部６５により異常が検知されたことに応じて保護動作を行ってよい。保護部５８は、ＯＲゲート５８０と、ＡＮＤゲート５８１，５８２と、ＮＯＴゲート５８３と、スイッチング素子５８４とを有する。
　ＯＲゲート５８０は、保護動作制御部５６およびアラーム出力部５７の出力端子に接続される。ＯＲゲート５８０は、保護動作制御部５６からの保護制御信号ＳＧと、アラーム出力部５７の反転型シュミットトリガ回路５７４によるアラーム信号ＡＬＭの反転信号との論理和をとってよい。ＯＲゲート５８０は、演算結果をＡＮＤゲート５８２およびＮＯＴゲート５８３に供給してよい。
　ＡＮＤゲート５８１は、駆動制御部５０の反転型シュミットトリガ回路５０２、保護動作制御部５６およびアラーム出力部５７の出力端子に接続される。ＡＮＤゲート５８１は、駆動制御部５０の反転型シュミットトリガ回路５０２により反転された駆動信号Ｖｉｎと、保護動作制御部５６からの保護制御信号ＳＧを反転した信号と、アラーム出力部５７の反転型シュミットトリガ回路５７４によるアラーム信号ＡＬＭの反転信号をさらに反転した信号との論理積をとってよい。
　これにより、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されている場合、および／または、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われている場合には、ＡＮＤゲート５８１の出力は、反転型シュミットトリガ回路５０２の出力信号、ひいては駆動信号Ｖｉｎに関わらずローレベルとなる。また、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されておらず、かつ、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われていない場合には、ＡＮＤゲート５８１の出力は、反転型シュミットトリガ回路５０２の出力と一致する。
　ＡＮＤゲート５８１は、ＮＯＴゲート５０３を介して、主スイッチング素子３のターンオン用のスイッチング素子５０４に出力信号を供給してよい。これにより、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されている場合、および／または、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われている場合には、駆動信号Ｖｉｎに関わらず、スイッチング素子５０４がオフ状態に維持される。また、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されておらず、かつ、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われていない場合には、駆動信号Ｖｉｎに応じてスイッチング素子５０４が制御される。
　ＡＮＤゲート５８１は、出力信号をＡＮＤゲート５８２にも供給してよい。
　ＡＮＤゲート５８２は、ＡＮＤゲート５８１およびＯＲゲート５８０の出力端子に接続される。ＡＮＤゲート５８２は、ＡＮＤゲート５８１の出力信号の反転信号と、ＯＲゲート５８０の出力信号の反転信号との論理積をとってよい。
　これにより、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されている場合、および／または、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われている場合には、ＡＮＤゲート５８２の出力は、ＡＮＤゲート５８１の出力信号、ひいては反転型シュミットトリガ回路５０２の出力信号や駆動信号Ｖｉｎに関わらずローレベルとなる。また、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されておらず、かつ、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われていない場合には、ＡＮＤゲート５８２の出力は、ＡＮＤゲート５８１の出力信号の反転信号、ひいては反転型シュミットトリガ回路５０２の出力の反転信号や駆動信号Ｖｉｎと一致する。
　ＡＮＤゲート５８２は、主スイッチング素子３のターンオフ用のスイッチング素子５０５に出力信号を供給してよい。これにより、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されている場合、および／または、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われている場合には、駆動信号Ｖｉｎに関わらず、スイッチング素子５０５がオフ状態に維持される。また、保護制御信号ＳＧにより保護動作の実行が指示されておらず、かつ、アラーム信号ＡＬＭにより警報が行われていない場合には、駆動信号Ｖｉｎに応じてスイッチング素子５０５が制御される。
　ＮＯＴゲート５８３は、ＯＲゲート５８０の出力端子に接続されており、ＯＲゲート５８０の出力信号を反転する。ＮＯＴゲート５８３は、スイッチング素子５８４に出力信号を供給してよい。
　スイッチング素子５８４は、主スイッチング素子３のゲートと負側端子１０２との間に、スイッチング素子５０５と並列に接続されている。スイッチング素子５８４は、主スイッチング素子３をソフトシャットダウンするためのスイッチング素子であり、主スイッチング素子３のゲートと負側端子１０２との間を導通させることで主スイッチング素子３をターンオフする。スイッチング素子５８４のスイッチング速度は、スイッチング素子５０５のスイッチング速度よりも低くてよい。スイッチング素子５０５は、ＮＯＴゲート５８３から供給される信号がローレベルの場合にターンオンされてよい。なお、本実施形態では一例として、スイッチング素子５０５は、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴであるが、他構造の半導体素子でもよい。
　以上のスイッチング装置１によれば、短絡が生じたことより行われる保護動作は、駆動制御部５０への電源供給が停止されるまで継続される。従って、短絡の原因が除去されずに保護動作が解除されてしまうのを防止し、保護動作の解除による素子の二次的な破壊を防止することができる。
　また、短絡が生じた場合に、短絡が解消したこと、および、電源供給が停止されたことを含む第１解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報がＳＲ型フリップフロップ５６４に保持される。従って、短絡の原因が除去されずに保護動作が解除されてしまうのを確実に防止することができる。
　また、第１解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６４がリセットされるので、第１解除条件が満たされた場合に保護動作を解除して正常状態での運転を再開することができる。
　また、第１解除条件には、主スイッチング素子３をオン状態とする駆動信号Ｖｉｎが供給されていないことがさらに含まれるので、主スイッチング素子３がオフである状態で保護動作を解除して、運転を再開することができる。また、第１解除条件には、保護動作の開始から基準時間以上が経過していることが含まれるので、基準時間内で連続して短絡が生じてしまうのを防止することができる。また、少なくとも基準時間が経過するまでは保護動作が解除されないため、アラーム信号ＡＬＭを基準時間に亘って継続して出力させることができる。
　また、主スイッチング素子３の過熱、主スイッチング素子３の過電流、および、制御電圧低下の少なくとも１つの異常が生じた場合には、第２解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報がＳＲ型フリップフロップ５６１に保持される。そして、第２解除条件は、異常が解消したこと、主スイッチング素子３をオン状態とする駆動信号Ｖｉｎが供給されていないこと、および、保護動作の開始から基準時間以上が経過していることを含み、電源供給が停止されていることを条件に含まない。従って、主スイッチング素子３の過熱や過電流、制御電圧Ｖｃｃ（１）の低下による保護動作では、電源供給の停止を条件とせずに速やかに保護動作を解除して、正常状態での運転を再開することができる。
　また、保護動作が実行される場合にアラーム信号ＡＬＭが出力されるので、異常を報知して異常要因の除去や電源供給の停止を促すことができる。
　また、保護動作制御部５６は駆動制御部５０とは別の電源から電源供給を受けるので、駆動制御部５０への電源供給が停止した場合にも制御を継続することができる。
　［２．第２実施形態］
　図２は、第２実施形態に係るスイッチング装置１Ａを示す。スイッチング装置１Ａの制御装置５Ａは、異常検知部６Ａと、保護動作制御部５６Ａとを備える。なお、図２や、後述の図３，図４では、主スイッチング素子２や、その制御装置の図示を省略している。また、本実施形態や、後述の他の実施形態において、図１に示されたスイッチング装置１と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
　異常検知部６Ａは、過電流検知部６３および短絡検知部６４の出力端子に接続されたＯＲゲート６６Ａを有する。ＯＲゲート６６Ａは、過電流検知部６３および短絡検知部６４の出力信号の論理和をとって、演算結果を保護動作制御部５６Ａに供給してよい。
　保護動作制御部５６Ａは、ＯＲゲート５６０Ａ、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａ、ＡＮＤゲート５６３ＡおよびＳＲ型フリップフロップ５６１Ａを有してよい。
　ＯＲゲート５６０Ａは、過熱検知部６１、ＯＲゲート６６Ａおよび制御電圧低下検知部６５の出力端子に接続される。ＯＲゲート５６０Ａは、過熱検知部６１、ＯＲゲート６６Ａおよび制御電圧低下検知部６５からの出力信号の論理和をとってよい。ＯＲゲート５６０Ａは、演算結果をＳＲ型フリップフロップ５６１Ａのセット端子に供給してよい。これにより、過熱検知部６１、過電流検知部６３、短絡検知部６４および制御電圧低下検知部６５からの出力信号の論理和がとられ、何れかの出力信号がハイレベルとなることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６１Ａがセットされる。
　ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａは、短絡検知部６４およびＡＮＤゲート５６６の出力端子に接続される。ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａは、上述の第１実施形態におけるＳＲ型フリップフロップ５６４と同様に、短絡検知部６４からの信号がハイレベルとなることに応じてセットされ、ＡＮＤゲート５６６からの出力信号がハイレベルとなることに応じてリセットされてよい。ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａは、セット状態でハイレベルの信号を、リセット状態でローレベルの信号を、遅延回路５６５およびＡＮＤゲート５６３Ａに供給してよい。
　ＡＮＤゲート５６３Ａは、ＯＲゲート５６０、遅延回路５６２、反転型シュミットトリガ回路５０２およびＳＲ型フリップフロップ５６４Ａと、ＳＲ型フリップフロップ５６１Ａのリセット端子との間に設けられる。ＡＮＤゲート５６３Ａは、第３解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６１Ａをリセットする。
　第３解除条件は、駆動制御部５０への電源供給が停止されていることを条件に含まず、上述の第２解除条件に加えて、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａの出力がローレベルになっていることを含む。これにより、これまでに短絡が生じていない場合には、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａの出力信号がローレベルであるため、ＡＮＤゲート５６３Ａは、第３解除条件の残りの条件、つまり第２解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６１Ａをリセットする。一方、短絡がいったん生じた場合には、第１解除条件が満たされるまでは、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａの出力信号がハイレベルであるため、ＡＮＤゲート５６３Ａは、第３解除条件の残りの条件、つまり第２解除条件が満たされるか否かに関わらず、ＳＲ型フリップフロップ５６１Ａのリセットを行わない。短絡がいったん生じ、第１解除条件が満たされた場合には、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａの出力信号がローレベルであるため、ＡＮＤゲート５６３Ａは、第３解除条件の残りの条件、つまり第２解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６１Ａをリセットする。
　本実施形態では一例として、ＡＮＤゲート５６３Ａは、ＯＲゲート５６０Ａからの出力信号の反転信号と、反転型シュミットトリガ回路５０２からの出力信号の反転信号と、遅延回路５６２からの出力信号と、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ａの出力信号の反転信号との論理積をとることで、第３解除条件が満たされるか否かを検知してよい。ＡＮＤゲート５６３Ａは、演算結果をＳＲ型フリップフロップ５６１Ａのリセット端子に供給してよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６１Ａは、ＯＲゲート５６０ＡおよびＡＮＤゲート５６２Ａの出力端子に接続される。ＳＲ型フリップフロップ５６１Ａは、上述の第１実施形態におけるＳＲ型フリップフロップ５６１と同様に、ＯＲゲート５６０Ａからの信号がハイレベルとなることに応じてセットされ、ＡＮＤゲート５６６Ａからの出力信号がハイレベルとなることに応じてリセットされてよい。ＳＲ型フリップフロップ５６１Ａは、セット状態でハイレベルの信号を、リセット状態でローレベルの信号を、遅延回路５６２および駆動制御部５０に供給してよい。
　以上のスイッチング装置１Ａによっても、上記第１実施形態におけるスイッチング装置１と同様の効果を得ることができる。
　［３．第３実施形態］
　図３は、第３実施形態に係るスイッチング装置１Ｂを示す。スイッチング装置１Ｂは、操作検出端子１０８と、制御装置５Ｂとを備える。
　操作検出端子１０８は、電源供給が再開される場合の基準操作の入力を検出する。基準操作は、駆動制御部５０に対する電源供給の開始を指示する操作（一例として電源ボタンに対する操作）や、スイッチング装置１Ｂや制御装置５Ｂの起動後に実行されるべき初期化を指示する操作などであってよい。基準操作が行われた場合には、ハイレベルの信号が操作検出端子１０８から制御装置５Ｂに供給されてよい。
　制御装置５Ｂは、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂと、ＡＮＤゲート５６６Ｂとを有する。
　ＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂは、短絡検知部６４の出力端子に接続される。ＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂは、本実施形態に係る第１解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報を保持する。
　ここで、本実施形態における第１解除条件は、短絡が生じた場合に、短絡が解消したこと、および、電源供給が再開される場合の基準操作が行われたことを含む。これにより、短絡が生じた場合には、電源供給が再開される場合の基準操作が行われるまで保護部５８の保護動作が継続される。第１解除条件は、主スイッチング素子３をオン状態とする駆動信号Ｖｉｎが供給されていないこと、および、保護動作の開始から基準時間以上が経過していることをさらに含んでよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂのリセット端子にはＡＮＤゲート５６６Ｂが接続されてよく、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂは、ＡＮＤゲート５６６Ｂからの出力信号がハイレベルとなることに応じてリセットされてよい。ＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂは、出力信号を遅延回路５６５およびＯＲゲート５６９に供給してよい。
　ＡＮＤゲート５６６Ｂは、短絡検知部６４、操作検出端子１０８、遅延回路５６５および反転型シュミットトリガ回路５０２と、ＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂのリセット端子との間に設けられる。ＡＮＤゲート５６６Ｂは、第１解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂをリセットする。本実施形態では一例として、ＡＮＤゲート５６６Ｂは、短絡検知部６４からの出力信号の反転信号と、操作検出端子１０８からの信号と、反転型シュミットトリガ回路５０２からの出力信号（本実施形態では一例として、反転した駆動信号Ｖｉｎ）の反転信号と、遅延回路５６５からの出力信号との論理積をとってよい。ＡＮＤゲート５６６は、演算結果をＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂのリセット端子に供給してよい。
　以上のスイッチング装置１Ｂによれば、短絡が生じた場合に、短絡が解消したこと、および、電源供給が再開される場合の基準操作が行われたことを含む第１解除条件が満たされるまで、保護動作を実行すべき旨の情報がＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂに保持される。従って、短絡の原因が除去されずに保護動作が解除されてしまうのを確実に防止することができる。
　また、第１解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂがリセットされるので、第１解除条件が満たされた場合に保護動作を解除して正常状態での運転を再開することができる。
　なお、本実施形態においてＳＲ型フリップフロップ５６４Ｂは出力信号をＯＲゲート５６９に供給することとして説明したが、第２実施形態におけるＳＲ型フリップフロップ５６４Ａと同様にして、出力信号をＡＮＤゲート５６３に供給してもよい。
　［４．第４実施形態］
　図４は、第４実施形態に係るスイッチング装置１Ｃを示す。
　スイッチング装置１Ｃにおける制御装置５Ｃの保護動作制御部５６Ｃは、駆動制御部５０と共通の電源から電源供給を受ける。例えば制御装置５Ｃにおける各構成は、共通の電源から電圧Ｖｃｃの電源供給を受けてよい。保護動作制御部５６Ｃは、ＯＲゲート５６８Ｃと、ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃと、ＡＮＤゲート５６３Ｃとを有する。
　ＯＲゲート５６８Ｃは、短絡検知部６４とＡＮＤゲート５６３Ｃとの間に設けられ、短絡検知部６４により短絡が検知される場合のハイレベルの出力信号をラッチする。ＯＲゲート５６８Ｃは、短絡検知部６４の出力信号と、ＯＲゲート５６８Ｃ自身の出力信号との論理和をとってよい。これにより、短絡検知部６４からの出力信号が一旦ハイレベルになると、ＯＲゲート５６８Ｃの出力信号はハイレベルに維持される。ＯＲゲート５６８Ｃは、出力信号をＡＮＤゲート５６３Ｃに供給してよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃは、ＯＲゲート５６０およびＡＮＤゲート５６３Ｃの出力端子に接続される。ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃは、第３保持部の一例であり、保護動作制御部５６Ｃが駆動制御部５０と共通の電源から電源供給を受けることに応じて、保護動作を継続させるか否かの情報を保持する。ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃは、セット状態となることによって、保護動作を実行すべき旨の情報の保持を行い、リセットされることで、当該情報をリセットしてよい。
　ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃは、上述の第１実施形態におけるＳＲ型フリップフロップ５６１と同様に、ＯＲゲート５６０からの信号がハイレベルとなることに応じてセットされ、ＡＮＤゲート５６３Ｃからの出力信号がハイレベルとなることに応じてリセットされてよい。ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃは、ＯＲゲート５６９および遅延回路５６２に出力信号を供給してよい。
　ＡＮＤゲート５６３Ｃは、ＯＲゲート５６０、遅延回路５６２、反転型シュミットトリガ回路５０２およびＯＲゲート５６８Ｃと、ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃのリセット端子との間に設けられる。ＡＮＤゲート５６３Ｃは、第４解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃをリセットする。
　第４解除条件は、上述の第２解除条件に加えて、ＯＲゲート５６８Ｃの出力がローレベルになっていることを含む。これにより、これまでに短絡が生じていない場合には、ＯＲゲート５６８Ｃの出力信号がローレベルであるため、ＡＮＤゲート５６３Ｃは、第４解除条件の残りの条件、つまり第２解除条件が満たされることに応じてＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃをリセットする。一方、短絡がいったん生じた場合には、ＯＲゲート５６８Ｃの出力信号がハイレベルに維持されるため、ＡＮＤゲート５６３Ｃは、第４解除条件の残りの条件、つまり第２解除条件が満たされるか否かに関わらず、ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃのリセットを行わない。従って、短絡がいったん生じた場合には、ＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃは、電源供給が維持される限りセット状態に維持され、電源供給が停止されることに応じてリセットされる。
　本実施形態では一例として、ＡＮＤゲート５６３Ｃは、ＯＲゲート５６０からの出力信号の反転信号と、反転型シュミットトリガ回路５０２からの出力信号の反転信号と、遅延回路５６２からの出力信号と、ＯＲゲート５６８Ｃからの出力信号の反転信号との論理積をとることで、第４解除条件が満たされるか否かを検知してよい。ＡＮＤゲート５６３Ｃは、演算結果をＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃのリセット端子に供給してよい。
　以上のスイッチング装置１Ｃによれば、保護動作制御部５６Ｃが駆動制御部５０と共通の電源から電源供給を受けることに応じて、保護動作を継続させるか否かの情報がＳＲ型フリップフロップ５６１Ｃに保持される。従って、駆動制御部５０への電源供給が停止されるまで確実に保護部５８に保護動作を継続させることができる。また、電源供給が停止された場合に情報がリセットされるため、保護動作を解除し、正常状態での運転を再開することができる。
　［５．変形例］
　なお、上記の実施形態においては、制御装置５は駆動制御部５０およびアラーム出力部５７を有することとして説明したが、これらの少なくとも１つを有しなくてもよい。また、異常検知部６は過熱検知部６１と、過電流検知部６３と、制御電圧低下検知部６５とを有することとして説明したが、これらの少なくとも１つを有しなくてもよい。
　また、主スイッチング素子３に流れる電流に応じたパラメータとして、主スイッチング素子３のセンスエミッタ電流が抵抗６２０，６２１に流れることに応じて検出される電圧を用いることとして説明したが、主スイッチング素子３のエミッタ電流が抵抗に流れることに応じて検出される電圧など、他のパラメータを用いてもよい。
　また、保護部５８は、短絡や過電流などの異常が生じた場合に主スイッチング素子３をソフトシャットダウンすることとして説明したが、主スイッチング素子３のゲート電圧を、定常オン状態でのゲート電圧よりも低い基準電圧に低下させて維持してもよい。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
　１　スイッチング装置
　２　主スイッチング素子
　３　主スイッチング素子
　４　制御装置
　５　制御装置
　６　異常検知部
　２０　サーマルダイオード
　３０　サーマルダイオード
　５０　駆動制御部
　５６　保護動作制御部
　５７　アラーム出力部
　５８　保護部
　６１　過熱検知部
　６２　測定部
　６３　過電流検知部
　６４　短絡検知部
　６５　制御電圧低下検知部
　６６　ＯＲゲート
　１０１　正側端子
　１０２　負側端子
　１０３　入力端子
　１０４　アラーム端子
　１０５　電源出力端子
　１０８　操作検出端子
　５００　電流源
　５０１　ツェナーダイオード
　５０２　反転型シュミットトリガ回路
　５０３　ＮＯＴゲート
　５０４　スイッチング素子
　５０５　スイッチング素子
　５６０　ＯＲゲート
　５６１　ＳＲ型フリップフロップ
　５６２　遅延回路
　５６３　ＡＮＤゲート
　５６４　ＳＲ型フリップフロップ
　５６５　遅延回路
　５６６　ＡＮＤゲート
　５６８　ＯＲゲート
　５６９　ＯＲゲート
　５７１　抵抗
　５７２　電流源
　５７３　スイッチング素子
　５７４　反転型シュミットトリガ回路
　５８０　ＯＲゲート
　５８１　ＡＮＤゲート
　５８２　ＡＮＤゲート
　５８３　ＮＯＴゲート
　５８４　スイッチング素子
　６１０　電流源
　６１１　コンパレータ
　６１２　ローパスフィルタ
　６１３　ヒステリシスバッファ
　６２０　抵抗
　６２１　抵抗
　６３０　コンパレータ
　６３１　ローパスフィルタ
　６４０　コンパレータ
　６４１　ローパスフィルタ
　６５１　コンパレータ
　６５２　ローパスフィルタ
　６５３　ヒステリシスバッファ
　６５５　抵抗

Claims (12)

  1. 　主スイッチング素子に短絡が生じたことに応じて、当該主スイッチング素子に流れる電流を制限する保護動作を行う保護部と、
    　駆動信号に応じて前記主スイッチング素子を駆動制御する駆動制御部への電源供給が停止されるまで前記保護部に保護動作を継続させる保護動作制御部と、
    　を備える制御装置。
  2. 　前記保護動作制御部は、
    　前記短絡が生じた場合に、前記短絡が解消したこと、および、前記電源供給が停止されたことを含む第１解除条件が満たされるまで、前記保護動作を実行すべき旨の情報を保持する第１保持部を有する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記保護動作制御部は、
    　前記短絡が生じた場合に、前記短絡が解消したこと、および、前記電源供給が再開される場合の基準操作が行われたことを含む第１解除条件が満たされるまで、前記保護動作を実行すべき旨の情報を保持する第１保持部を有する、請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記保護動作制御部は、前記第１解除条件が満たされることに応じて前記第１保持部をリセットするリセット部を有する、請求項２または３に記載の制御装置。
  5. 　前記第１解除条件は、前記主スイッチング素子をオン状態とする前記駆動信号が供給されていないこと、および、前記保護動作の開始から基準時間以上が経過していることをさらに含む、請求項２～４の何れか一項に記載の制御装置。
  6. 　前記保護部は、前記主スイッチング素子が基準温度よりも高温になったこと、前記主スイッチング素子に基準電流よりも大きい電流が流れたこと、および、前記電源供給による供給電圧が基準電圧よりも低下したこと、の少なくとも１つの異常が生じたことに応じても前記保護動作を行い、
    　前記保護動作制御部は、前記少なくとも１つの異常が生じた場合に、生じた異常が解消したこと、前記主スイッチング素子をオン状態とする前記駆動信号が供給されていないこと、および、前記保護動作の開始から基準時間以上が経過していることを含み、前記電源供給が停止されていることを条件に含まない第２解除条件が満たされるまで、前記保護動作を実行すべき旨の情報を保持する第２保持部を有する、請求項２～５の何れか一項に記載の制御装置。
  7. 　前記保護動作制御部は、前記駆動制御部とは別の電源から電源供給を受ける、請求項２～６の何れか一項に記載の制御装置。
  8. 　前記保護動作制御部は、前記駆動制御部と共通の電源から電源供給を受けることに応じて、前記保護動作を継続させるか否かの情報を保持する第３保持部を有する、請求項１に記載の制御装置。
  9. 　前記主スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定する測定部と、
    　測定されたパラメータに応じて前記主スイッチング素子に短絡が生じたことを検知する検知部と、
    　をさらに備える、請求項１から８の何れか一項に記載の制御装置。
  10. 　前記保護動作が実行される場合にアラーム信号を出力する出力部をさらに備える、請求項１～９の何れか一項に記載の制御装置。
  11. 　前記駆動制御部をさらに備える、請求項１から１０の何れか一項に記載の制御装置。
  12. 　請求項１１に記載の制御装置と、前記主スイッチング素子とを備えるスイッチング装置。
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