JP7716360B2 - Switching Circuit - Google Patents
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Description
本明細書に開示の技術は、スイッチング回路に関する。 The technology disclosed in this specification relates to switching circuits.
特許文献1に開示のインバータ回路は、高電位配線と低電位配線の間に直列に接続された2つのスイッチング素子を有している。また、2つのスイッチング素子の接続点に、出力配線が接続されている。また、インバータ回路は、スイッチング素子ごとにゲート制御回路を有している。各ゲート制御回路は、対応するスイッチング素子のゲート電位を制御する。ゲート制御回路は、ゲート電位をゲートオン電位とゲートオフ電位に切り換えることで、スイッチング素子をスイッチングさせる。また、ゲート制御回路は、ゲートオフ電位として、0V以上の第1ゲートオフ電位と0V未満の第2ゲートオフ電位を印加することができる。直列に接続されたうちの一方のスイッチング素子がターンオンするタイミングにおいて、容量結合によって、他方のスイッチング素子のゲート電位が瞬間的に上昇する場合がある。これに対し、各ゲート制御回路は、自身が接続されたスイッチング素子(以下、対象スイッチング素子という)がオフ状態にあり、対象スイッチング素子に対して直列に接続されたスイッチング素子(以下、対向スイッチング素子という)がオンするタイミングにおいて、対象スイッチング素子のゲートに第2ゲートオフ電位(すなわち、負電位)を印加する。これによって、対象スイッチング素子のゲート電位が容量結合によって上昇した場合でも、対象スイッチング素子が誤ってオンすること(以下、誤点弧という)が抑制される。また、スイッチング素子のゲートに負電位が印加されると、スイッチング素子が劣化し易い。これに対し、各ゲート制御回路は、対向スイッチング素子がターンオンするタイミング以外のオフ期間では、対象スイッチング素子のゲートに第1ゲートオフ電位を印加する。これによって、対象スイッチング素子の劣化が抑制される。 The inverter circuit disclosed in Patent Document 1 has two switching elements connected in series between a high-potential wiring and a low-potential wiring. An output wiring is connected to the junction of the two switching elements. The inverter circuit also has a gate control circuit for each switching element. Each gate control circuit controls the gate potential of the corresponding switching element. The gate control circuit switches the switching element by switching the gate potential between a gate-on potential and a gate-off potential. The gate control circuit can apply a first gate-off potential equal to or greater than 0 V and a second gate-off potential less than 0 V as the gate-off potential. When one of the series-connected switching elements turns on, the gate potential of the other switching element may momentarily rise due to capacitive coupling. In response to this, each gate control circuit applies a second gate-off potential (i.e., a negative potential) to the gate of the target switching element when the switching element connected to it (hereinafter referred to as the target switching element) is in the off state and the switching element connected in series to the target switching element (hereinafter referred to as the opposing switching element) turns on. This prevents the target switching element from being accidentally turned on (hereinafter referred to as "false ignition") even if the gate potential of the target switching element rises due to capacitive coupling. Furthermore, applying a negative potential to the gate of a switching element can easily cause the switching element to deteriorate. In response, each gate control circuit applies a first gate-off potential to the gate of the target switching element during off periods other than when the opposing switching element turns on. This prevents deterioration of the target switching element.
本明細書では、対象スイッチング素子の誤点弧を抑制できるとともに、対象スイッチング素子のゲートに負電位が印加される期間をより短くすることが可能な技術を提案する。 This specification proposes technology that can suppress erroneous firing of the target switching element and shorten the period during which a negative potential is applied to the gate of the target switching element.
特許文献1の技術では、対向スイッチング素子がターンオンするタイミングにおいて、常に、対象スイッチング素子のゲートに負電位を印加する。しかしながら、対向スイッチング素子に並列接続されたダイオードに順電流が流れている状態で対向スイッチング素子がターンオンしても、容量結合による対象スイッチング素子のゲート電位の上昇は生じず、対象スイッチング素子の誤点弧は生じない。したがって、本明細書が開示するスイッチング回路は、以下の構成を有する。 In the technology of Patent Document 1, a negative potential is always applied to the gate of the target switching element when the opposing switching element is turned on. However, even if the opposing switching element is turned on while a forward current is flowing through the diode connected in parallel to the opposing switching element, the gate potential of the target switching element does not rise due to capacitive coupling, and false firing of the target switching element does not occur. Therefore, the switching circuit disclosed in this specification has the following configuration.
本明細書が開示するスイッチング回路は、高電位配線と、出力配線と、低電位配線と、前記高電位配線に接続された高電位主端子と前記出力配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第1スイッチング素子と、前記出力配線に接続された高電位主端子と前記低電位配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第1スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第1ダイオードと、前記第2スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第2スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第2ダイオードと、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子のうちの一方を対象スイッチング素子とするとともに他方を対向スイッチング素子としたときに前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位とゲートオフ電位の間で変更する対象ゲート制御回路と、前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位とゲートオフ電位の間で変更する対向ゲート制御回路、を有する。前記対象ゲート制御回路と前記対向ゲート制御回路が、前記対象スイッチング素子と前記対向スイッチング素子が交互にオンするように前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位と前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位を制御する。前記対象ゲート制御回路が、前記ゲートオフ電位として、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位以上である第1ゲートオフ電位と、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位よりも低い第2ゲートオフ電位を前記対象スイッチング素子の前記ゲートに印加可能である。前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対象スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対象ダイオードである。前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対向スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対向ダイオードである。前記対象ゲート制御回路が、前記対向ダイオードに順電流が流れている状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第1タイミングでは前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第1ゲートオフ電位を印加し、前記対向ダイオードに順電流が流れていない状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第2タイミングでは前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第2ゲートオフ電位を印加する。 The switching circuit disclosed in this specification comprises a high-potential wiring, an output wiring, a low-potential wiring, a first switching element having a gate and a high-potential main terminal connected to the high-potential wiring and a low-potential main terminal connected to the output wiring, a second switching element having a gate and a high-potential main terminal connected to the output wiring and a low-potential main terminal connected to the low-potential wiring, a first diode having a cathode connected to the high-potential main terminal of the first switching element and an anode connected to the low-potential main terminal of the first switching element, a second diode having a cathode connected to the high-potential main terminal of the second switching element and an anode connected to the high-potential main terminal of the second switching element and the low-potential main terminal of the second switching element, a target gate control circuit that changes the potential of the gate of the target switching element between a gate-on potential and a gate-off potential when one of the first switching element and the second switching element is a target switching element and the other is an opposing switching element, and an opposing gate control circuit that changes the potential of the gate of the opposing switching element between a gate-on potential and a gate-off potential. The target gate control circuit and the opposing gate control circuit control the gate potential of the target switching element and the gate potential of the opposing switching element so that the target switching element and the opposing switching element are alternately turned on. The target gate control circuit is capable of applying, as the gate-off potential, a first gate-off potential that is equal to or greater than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element and a second gate-off potential that is lower than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element to the gate of the target switching element. The first diode and the second diode, which are connected in parallel to the target switching element, are the target diode. The first diode and the second diode, which are connected in parallel to the opposing switching element are the opposing diode. The target gate control circuit applies the first gate-off potential to the gate of the target switching element at a first timing when the opposing switching element turns on while a forward current is flowing through the opposing diode, and applies the second gate-off potential to the gate of the target switching element at a second timing when the opposing switching element turns on while no forward current is flowing through the opposing diode.
なお、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子は、FET(field effect transistor)であってもよいし、IGBT(insulated gate bipolar transistor)であってもよい。また、第1ダイオードは、第1スイッチング素子とは別に設けられたダイオードであってもよい。また、第1スイッチング素子がFETである場合には、第1ダイオードは第1スイッチング素子のボディダイオードであってもよい。また、第2ダイオードは、第2スイッチング素子とは別に設けられたダイオードであってもよい。また、第2スイッチング素子がFETである場合には、第2ダイオードは第2スイッチング素子のボディダイオードであってもよい。また、本明細書において、ゲートオン電位は、スイッチング素子をオンさせるのに必要なゲート電位を意味する。すなわち、ゲートオン電位は、スイッチング素子のゲート閾値以上の電位を意味する。また、本明細書において、ゲートオフ電位は、スイッチング素子をオフさせるのに必要なゲート電位を意味する。すなわち、ゲートオフ電位は、スイッチング素子のゲート閾値未満の電位を意味する。また、本明細書において、順電流は、ダイオードの内部をアノードからカソードに向かって流れる電流を意味する。 The first switching element and the second switching element may be field effect transistors (FETs) or insulated gate bipolar transistors (IGBTs). The first diode may be a diode provided separately from the first switching element. If the first switching element is a FET, the first diode may be the body diode of the first switching element. The second diode may be a diode provided separately from the second switching element. If the second switching element is a FET, the second diode may be the body diode of the second switching element. In this specification, the term "gate-on potential" refers to the gate potential required to turn on a switching element. In other words, the gate-on potential refers to a potential equal to or greater than the gate threshold of the switching element. In this specification, the term "gate-off potential" refers to the gate potential required to turn off a switching element. In other words, the gate-off potential refers to a potential less than the gate threshold of the switching element. In this specification, the term "forward current" refers to a current flowing through a diode from the anode to the cathode.
このスイッチング回路では、対象ゲート制御回路が、対向ダイオードに順電流が流れている状態で対向スイッチング素子がターンオンする第1タイミングでは、対象スイッチング素子のゲートに第1ゲートオフ電位(すなわち、0V以上の電位)を印加する。第1タイミングでは、対向スイッチング素子がターンオンしても、容量結合による対象スイッチング素子のゲート電位の上昇は生じない。したがって、第1タイミングにおいて対象スイッチング素子のゲートに負電位を印加しなくても、誤点弧は生じない。また、第1タイミングにおいて対象スイッチング素子のゲートに0V以上の第1ゲートオフ電位を印加することで、対象スイッチング素子のゲートに負電位が印加される期間を短くすることができる。これによって、対象スイッチング素子の劣化を抑制できる。また、このスイッチング回路では、対象ゲート制御回路が、対向ダイオードに順電流が流れていない状態で対向スイッチング素子がターンオンする第2タイミングでは、対象スイッチング素子のゲートに第2ゲートオフ電位(すなわち、負電位)を印加する。第2タイミングでは、対向スイッチング素子がターンオンすることによって、容量結合による対象スイッチング素子のゲート電位の上昇が生じる場合がある。したがって、第2タイミングにおいて対象スイッチング素子のゲートに負電位を印加することで、誤点弧を抑制できる。以上に説明したように、このスイッチング回路によれば、対象スイッチング素子の誤点弧を抑制できるとともに、対象スイッチング素子のゲートに負電位が印加される期間を従来よりも短くすることができる。 In this switching circuit, the target gate control circuit applies a first gate-off potential (i.e., a potential of 0 V or higher) to the gate of the target switching element at a first timing when the opposing switching element turns on while a forward current is flowing through the opposing diode. Even if the opposing switching element turns on at the first timing, the gate potential of the target switching element does not rise due to capacitive coupling. Therefore, even if a negative potential is not applied to the gate of the target switching element at the first timing, false firing does not occur. Furthermore, by applying a first gate-off potential of 0 V or higher to the gate of the target switching element at the first timing, the period during which a negative potential is applied to the gate of the target switching element can be shortened, thereby suppressing deterioration of the target switching element. Furthermore, in this switching circuit, the target gate control circuit applies a second gate-off potential (i.e., a negative potential) to the gate of the target switching element at a second timing when the opposing switching element turns on while a forward current is not flowing through the opposing diode. At the second timing, the gate potential of the target switching element may rise due to capacitive coupling when the opposing switching element turns on. Therefore, applying a negative potential to the gate of the target switching element at the second timing can suppress erroneous firing. As described above, this switching circuit can suppress erroneous firing of the target switching element and shorten the period during which a negative potential is applied to the gate of the target switching element compared to conventional techniques.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路では、前記対象ゲート制御回路が、前記出力配線に流れる電流の向きに基づいて前記対向ダイオードに順電流が流れているか否かを判定してもよい。 In one example switching circuit disclosed herein, the target gate control circuit may determine whether a forward current is flowing through the opposing diode based on the direction of the current flowing through the output wiring.
出力配線に直列回路(すなわち、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の直列回路)から流出する方向に電流が流れている場合には、第1スイッチング素子がオフしているときに第2ダイオードに順電流が流れる。また、出力配線に直列回路に流入する方向に電流が流れている場合には、第2スイッチング素子がオフしているときに第1ダイオードに順電流が流れる。したがって、出力配線に流れる電流の向きに基づいて対向ダイオードに順電流が流れているか否かを適切に判定することができる。 When current flows in the output wiring in the direction outgoing from the series circuit (i.e., the series circuit of the first switching element and the second switching element), a forward current flows through the second diode when the first switching element is off. Also, when current flows in the output wiring in the direction into the series circuit, a forward current flows through the first diode when the second switching element is off. Therefore, it is possible to appropriately determine whether a forward current is flowing through the opposing diode based on the direction of the current flowing in the output wiring.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路では、前記対象ゲート制御回路が、前記対向スイッチング素子と前記対向ダイオードの並列回路に流れる電流の向きに基づいて前記対向ダイオードに順電流が流れているか否かを判定してもよい。 In one example switching circuit disclosed herein, the target gate control circuit may determine whether a forward current is flowing through the opposing diode based on the direction of current flowing through a parallel circuit of the opposing switching element and the opposing diode.
対向スイッチング素子と対向ダイオードの並列回路に対向ダイオードのアノードからカソードに向かう向きに電流が流れていれば、対向ダイオードに順電流が流れている。したがって、当該並列回路に流れる電流の向きに基づいて対向ダイオードに順電流が流れているか否かを適切に判定することができる。 If current flows in the parallel circuit of the opposing switching element and opposing diode from the anode to the cathode of the opposing diode, a forward current is flowing in the opposing diode. Therefore, it is possible to appropriately determine whether a forward current is flowing in the opposing diode based on the direction of the current flowing in the parallel circuit.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路では、前記対象ゲート制御回路と前記対向ゲート制御回路に、前記対向スイッチング素子のターンオン指令とターンオフ指令を含む対向指令信号が入力されてもよい。前記対向ゲート制御回路が、前記対向指令信号に基づいて前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位を制御してもよい。前記対象ゲート制御回路が、前記対向ダイオードに順電流が流れている状態で前記ターンオン指令を受信すると、前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位を前記第1ゲートオフ電位から前記第2ゲートオフ電位に低下させ、その後、前記対向スイッチング素子のターンオンが完了するまで前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位を前記第2ゲートオフ電位に維持してもよい。 In one example switching circuit disclosed herein, an opposing command signal including a turn-on command and a turn-off command for the opposing switching element may be input to the target gate control circuit and the opposing gate control circuit. The opposing gate control circuit may control the potential of the gate of the opposing switching element based on the opposing command signal. When the target gate control circuit receives the turn-on command while a forward current is flowing through the opposing diode, it may lower the potential of the gate of the target switching element from the first gate-off potential to the second gate-off potential, and then maintain the potential of the gate of the target switching element at the second gate-off potential until the turn-on of the opposing switching element is complete.
この構成によれば、対象スイッチング素子のゲートに第2ゲートオフ電位(すなわち、負電位)が印加される期間をより短くすることができる。 This configuration makes it possible to shorten the period during which the second gate-off potential (i.e., negative potential) is applied to the gate of the target switching element.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路では、前記対象ゲート制御回路が、前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位に基づいて前記対向スイッチング素子のターンオンが完了したか否かを判定してもよい。 In one example switching circuit disclosed herein, the target gate control circuit may determine whether turn-on of the opposing switching element is complete based on the potential of the gate of the opposing switching element.
この構成によれば、対向スイッチング素子のターンオンが完了したか否かを好適に判定することができる。 This configuration makes it possible to effectively determine whether the opposing switching element has been turned on.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路では、前記対象ゲート制御回路が、前記対象スイッチング素子の前記高電位主端子と前記低電位主端子の間の電圧に基づいて前記対向スイッチング素子のターンオンが完了したか否かを判定してもよい。 In one example switching circuit disclosed in this specification, the target gate control circuit may determine whether turn-on of the opposing switching element is complete based on the voltage between the high-potential main terminal and the low-potential main terminal of the target switching element.
この構成によれば、対向スイッチング素子のターンオンが完了したか否かを好適に判定することができる。 This configuration makes it possible to effectively determine whether the opposing switching element has been turned on.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路は、前記対象ゲート制御回路が、前記第2タイミングにおける前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位の上昇量を検出する上昇量検出回路と、前記上昇量検出回路で検出される前記上昇量が高いほど前記第2ゲートオフ電位を低くする上昇量-第2ゲートオフ電位補正回路、を有していてもよい。 In one example of a switching circuit disclosed in this specification, the target gate control circuit may include a rise detection circuit that detects the amount of rise in the gate potential of the target switching element at the second timing, and a rise-amount-second gate-off potential correction circuit that lowers the second gate-off potential as the rise detected by the rise detection circuit increases.
この構成によれば、対象スイッチング素子の劣化を効果的に抑制できる。 This configuration effectively suppresses deterioration of the target switching element.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路では、前記上昇量検出回路が、前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位のピーク値をホールドするピーク値ホールド回路と、前記ピーク値がホールドされてから次の前記第2タイミングが到来するまでに前記ピーク値をリセットするリセット回路と、を有していてもよい。 In one example of a switching circuit disclosed in this specification, the increase amount detection circuit may include a peak value hold circuit that holds the peak value of the potential of the gate of the target switching element, and a reset circuit that resets the peak value after the peak value is held and before the next second timing arrives.
この構成によれば、第2タイミングにおける対象スイッチング素子のゲートの電位の上昇量を好適に検出できる。 This configuration makes it possible to effectively detect the increase in gate potential of the target switching element at the second timing.
本明細書が開示する一例のスイッチング回路は、温度センサと、前記温度センサで検出される温度が高いほど前記第2ゲートオフ電位を低くする温度-第2ゲートオフ電位補正回路、をさらに有していてもよい。 An example switching circuit disclosed in this specification may further include a temperature sensor and a temperature-second gate-off potential correction circuit that lowers the second gate-off potential as the temperature detected by the temperature sensor increases.
この構成によれば、対象スイッチング素子の劣化を効果的に抑制できる。 This configuration effectively suppresses deterioration of the target switching element.
図1に示すインバータ10は、車両に搭載されている。また、車両には、バッテリ80とモータ82が搭載されている。モータ82は、三相モータである。モータ82は、車両の駆動輪を駆動させて、車両を走行させる。インバータ10は、高電位配線12、低電位配線14、及び、3つの出力配線16a~16cを有している。高電位配線12は、バッテリ80の正極に接続されている。低電位配線14は、バッテリ80の負極に接続されている。したがって、高電位配線12と低電位配線14の間にバッテリ80の出力電圧(すなわち、直流電圧)が印加される。出力配線16a~16cは、モータ82に接続されている。インバータ10は、バッテリ80によって高電位配線12と低電位配線14の間に供給される直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を出力配線16a~16cに出力する。インバータ10によって出力された三相交流電力は、出力配線16a~16cを介してモータ82に供給される。 The inverter 10 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle. The vehicle is also equipped with a battery 80 and a motor 82. The motor 82 is a three-phase motor. The motor 82 drives the vehicle's drive wheels to propel the vehicle. The inverter 10 has a high-potential wiring 12, a low-potential wiring 14, and three output wirings 16a to 16c. The high-potential wiring 12 is connected to the positive electrode of the battery 80. The low-potential wiring 14 is connected to the negative electrode of the battery 80. Therefore, the output voltage (i.e., DC voltage) of the battery 80 is applied between the high-potential wiring 12 and the low-potential wiring 14. The output wirings 16a to 16c are connected to the motor 82. The inverter 10 converts the DC power supplied by the battery 80 between the high-potential wiring 12 and the low-potential wiring 14 into three-phase AC power and outputs the three-phase AC power to the output wirings 16a to 16c. The three-phase AC power output by the inverter 10 is supplied to the motor 82 via output wiring 16a-16c.
インバータ10は、3つのスイッチング回路20を有する。各スイッチング回路20は、スイッチング素子21とスイッチング素子22を有している。スイッチング素子21、22は、FET(すなわち、field effect transistor)である。但し、スイッチング素子21、22が、IGBT(すなわち、insulated gate bipolar transistor)であってもよい。スイッチング素子21のドレインは、高電位配線12に接続されている。スイッチング素子21のソースは、スイッチング素子22のドレインに接続されている。スイッチング素子22のソースは、低電位配線14に接続されている。各スイッチング回路20は、ゲート制御回路25、26を有している。ゲート制御回路25は、スイッチング素子21のゲートG21に接続されている。ゲート制御回路25は、スイッチング素子21のゲート電位Vg21を制御することで、スイッチング素子21をスイッチングさせる。ゲート制御回路26は、スイッチング素子22のゲートG22に接続されている。ゲート制御回路26は、スイッチング素子22のゲート電位Vg22を制御することで、スイッチング素子22をスイッチングさせる。各スイッチング回路20は、ダイオード23、24を有している。ダイオード23、24は、スイッチング素子21、22のボディダイオードであってもよいし、ダイオード23、24とは別に設けられたダイオードであってもよい。ダイオード23は、スイッチング素子21に対して並列に接続されている。ダイオード23のアノードはスイッチング素子21のソースに接続されている。ダイオード23のカソードはスイッチング素子21のドレインに接続されている。ダイオード24は、スイッチング素子22に対して並列に接続されている。ダイオード24のアノードはスイッチング素子22のソースに接続されている。ダイオード24のカソードはスイッチング素子22のドレインに接続されている。3つのスイッチング回路20のそれぞれは、対応する出力配線16に接続されている。すなわち、3つのスイッチング回路20のうちのスイッチング回路20aに、出力配線16aが接続されている。3つのスイッチング回路20のうちのスイッチング回路20bに、出力配線16bが接続されている。3つのスイッチング回路20のうちのスイッチング回路20cに、出力配線16cが接続されている。3つのスイッチング回路20のそれぞれにおいて、スイッチング素子21のソースとスイッチング素子22のドレインとの接続点に、出力配線16が接続されている。各スイッチング回路20の各スイッチング素子21、22がスイッチングすることで、出力配線16a~16cに三相交流電力が出力される。 The inverter 10 has three switching circuits 20. Each switching circuit 20 has a switching element 21 and a switching element 22. The switching elements 21 and 22 are FETs (i.e., field effect transistors). However, the switching elements 21 and 22 may also be IGBTs (i.e., insulated gate bipolar transistors). The drain of the switching element 21 is connected to the high-potential wiring 12. The source of the switching element 21 is connected to the drain of the switching element 22. The source of the switching element 22 is connected to the low-potential wiring 14. Each switching circuit 20 has a gate control circuit 25 and 26. The gate control circuit 25 is connected to the gate G21 of the switching element 21. The gate control circuit 25 switches the switching element 21 by controlling the gate potential Vg21 of the switching element 21. The gate control circuit 26 is connected to the gate G22 of the switching element 22. The gate control circuit 26 switches the switching element 22 by controlling the gate potential Vg22 of the switching element 22. Each switching circuit 20 has diodes 23 and 24. The diodes 23 and 24 may be body diodes of the switching elements 21 and 22, or may be diodes provided separately from the diodes 23 and 24. The diode 23 is connected in parallel to the switching element 21. The anode of the diode 23 is connected to the source of the switching element 21. The cathode of the diode 23 is connected to the drain of the switching element 21. The diode 24 is connected in parallel to the switching element 22. The anode of the diode 24 is connected to the source of the switching element 22. The cathode of the diode 24 is connected to the drain of the switching element 22. Each of the three switching circuits 20 is connected to a corresponding output wiring 16. That is, the output wiring 16a is connected to the switching circuit 20a of the three switching circuits 20. The output wiring 16b is connected to the switching circuit 20b of the three switching circuits 20. The output wiring 16c is connected to the switching circuit 20c of the three switching circuits 20. In each of the three switching circuits 20, an output wiring 16 is connected to the connection point between the source of the switching element 21 and the drain of the switching element 22. When each switching element 21, 22 of each switching circuit 20 switches, three-phase AC power is output to the output wiring 16a to 16c.
インバータ10は、電流センサ31~33を有している。電流センサ31は、出力配線16aの電流Iout1を検出する。電流センサ32は、出力配線16bの電流Iout2を検出する。電流センサ33は、出力配線16cの電流Iout3を検出する。 The inverter 10 has current sensors 31 to 33. Current sensor 31 detects the current Iout1 in output wiring 16a. Current sensor 32 detects the current Iout2 in output wiring 16b. Current sensor 33 detects the current Iout3 in output wiring 16c.
インバータ10は、制御装置30を有している。制御装置30には、外部から、モータ82に対する制御目標値が入力される。また、制御装置30には、電流センサ31~33で検出された電流Iout1~Iout3の検出値が入力される。制御装置30は、モータ82対する制御目標値、電流Iout1~Iout3等に基づいて、3つのスイッチング回路20に対する信号SG1、SG2を算出する。信号SG1はスイッチング素子21のスイッチングタイミングを指令する値であり、信号SG2はスイッチング素子22のスイッチングタイミングを指令する値である。制御装置30は、スイッチング回路20毎に異なる信号SG1、SG2を算出する。制御装置30は、信号SG1、SG2を対応するスイッチング回路20に送信する。また、制御装置30は、電流Iout1~Iout3に基づいて、信号CPを算出する。信号CPは、電流Iout1~Iout3の向きを示す信号である。すなわち、信号CPは、電流Ioutが、スイッチング回路20からモータ82に向かう向き(以下、流出方向という)に流れているか、モータ82からスイッチング回路20に向かう向き(以下、流入方向という)に流れているかを示す信号である。制御装置30は、電流Iout1の向きを示す信号CPをスイッチング回路20aに送信し、電流Iout2の向きを示す信号CPをスイッチング回路20bに送信し、電流Iout3の向きを示す信号CPをスイッチング回路20cに送信する。 The inverter 10 has a control device 30. A control target value for the motor 82 is input to the control device 30 from an external device. The control device 30 also receives the detected values of currents Iout1 to Iout3 detected by current sensors 31 to 33. The control device 30 calculates signals SG1 and SG2 for the three switching circuits 20 based on the control target value for the motor 82, the currents Iout1 to Iout3, etc. The signal SG1 is a value that commands the switching timing of the switching element 21, and the signal SG2 is a value that commands the switching timing of the switching element 22. The control device 30 calculates different signals SG1 and SG2 for each switching circuit 20. The control device 30 transmits the signals SG1 and SG2 to the corresponding switching circuits 20. The control device 30 also calculates a signal CP based on the currents Iout1 to Iout3. The signal CP indicates the direction of the currents Iout1 to Iout3. That is, signal CP indicates whether current Iout is flowing in a direction from switching circuit 20 toward motor 82 (hereinafter referred to as the outflow direction) or in a direction from motor 82 toward switching circuit 20 (hereinafter referred to as the inflow direction). Control device 30 transmits signal CP indicating the direction of current Iout1 to switching circuit 20a, transmits signal CP indicating the direction of current Iout2 to switching circuit 20b, and transmits signal CP indicating the direction of current Iout3 to switching circuit 20c.
次に、スイッチング回路20の詳細について説明する。なお、スイッチング回路20a~20cの構成は等しいので、以下では、スイッチング回路20aについて説明する。図2は、スイッチング回路20aが有するゲート制御回路25、26の詳細を示している。なお、以下の説明において、ゲート制御回路25内の各電位はスイッチング素子21のソースの電位を基準とする電位を意味し、ゲート制御回路25内の各電位はスイッチング素子22のソースの電位を基準とする電位を意味する。 Next, the switching circuit 20 will be described in detail. Since switching circuits 20a to 20c have the same configuration, only switching circuit 20a will be described below. Figure 2 shows the details of the gate control circuits 25 and 26 of switching circuit 20a. In the following description, each potential within gate control circuit 25 refers to a potential based on the potential of the source of switching element 21, and each potential within gate control circuit 25 refers to a potential based on the potential of the source of switching element 22.
ゲート制御回路25は、スイッチング素子21のゲート電位Vg21を変化させることで、スイッチング素子21をスイッチングさせる。ゲート制御回路25は、VCC配線43と、ソース配線48と、直流電源46を有している。VCC配線43には、電位VCCが印加されている。ソース配線48は、スイッチング素子21のソースに接続されている。すなわち、ソース配線48の電位は、0V(すなわち、スイッチング素子21のソースと同電位)である。また、直流電源46は、0Vよりも低い負電位-VNGを出力する。ゲート制御回路25は、ゲート電位Vg21を、電位VCC、0V、及び、負電位-VNGの間で変化させる。スイッチング素子21のゲート閾値(すなわち、スイッチング素子21をオンさせるのに必要な最低限のゲート電位Vg21)は、電位VCCよりも低く、0Vよりも高い。したがって、電位VCCはスイッチング素子21をオンさせるゲートオン電位であり、0Vと負電位-VNGはスイッチング素子21をオフさせるゲートオフ電位である。ゲート制御回路25は、ゲートオンスイッチ40、ゲートオフスイッチ41、ゲートオフスイッチ42、ゲートオン抵抗44、ゲートオフ抵抗45、及び、制御IC47を有している。 The gate control circuit 25 switches the switching element 21 by changing the gate potential Vg21 of the switching element 21. The gate control circuit 25 has a VCC line 43, a source line 48, and a DC power supply 46. The VCC line 43 is applied with a potential VCC. The source line 48 is connected to the source of the switching element 21. That is, the potential of the source line 48 is 0V (i.e., the same potential as the source of the switching element 21). The DC power supply 46 outputs a negative potential -VNG lower than 0V. The gate control circuit 25 changes the gate potential Vg21 between potentials VCC, 0V, and the negative potential -VNG. The gate threshold of the switching element 21 (i.e., the minimum gate potential Vg21 required to turn on the switching element 21) is lower than potential VCC and higher than 0V. Therefore, the potential VCC is the gate-on potential that turns on the switching element 21, and 0V and the negative potential -VNG are the gate-off potentials that turn off the switching element 21. The gate control circuit 25 has a gate-on switch 40, a gate-off switch 41, a gate-off switch 42, a gate-on resistor 44, a gate-off resistor 45, and a control IC 47.
ゲートオンスイッチ40とゲートオン抵抗44は、VCC配線43とゲートG21の間に直列に接続されている。ゲートオンスイッチ40は、FET等のスイッチング素子によって構成されている。ゲートオンスイッチ40は、制御IC47によって制御される。ゲートオンスイッチ40がオンすると、VCC配線43からゲートオンスイッチ40とゲートオン抵抗44を通ってゲートG21へゲート電流が流れ、ゲートG21が充電される。これによって、ゲート電位Vg21を電位VCCまで上昇させることができる。 The gate-on switch 40 and gate-on resistor 44 are connected in series between the VCC wiring 43 and gate G21. The gate-on switch 40 is composed of a switching element such as an FET. The gate-on switch 40 is controlled by a control IC 47. When the gate-on switch 40 is turned on, a gate current flows from the VCC wiring 43 through the gate-on switch 40 and gate-on resistor 44 to gate G21, charging the gate G21. This allows the gate potential Vg21 to rise to the potential VCC.
ゲートオフ抵抗45とゲートオフスイッチ41は、ゲートG21とソース配線48の間に直列に接続されている。ゲートオフスイッチ41は、FET等のスイッチング素子によって構成されている。ゲートオフスイッチ41は、制御IC47によって制御される。ゲートオフスイッチ41がオンすると、ゲートG21からゲートオフ抵抗45とゲートオフスイッチ41とを通ってソース配線48へゲート電流が流れ、ゲートG21が放電される。これによって、ゲート電位Vg21を0Vまで低下させることができる。 The gate-off resistor 45 and gate-off switch 41 are connected in series between the gate G21 and the source wiring 48. The gate-off switch 41 is composed of a switching element such as an FET. The gate-off switch 41 is controlled by a control IC 47. When the gate-off switch 41 is turned on, a gate current flows from the gate G21 through the gate-off resistor 45 and gate-off switch 41 to the source wiring 48, discharging the gate G21. This allows the gate potential Vg21 to drop to 0V.
直流電源46は、正極と負極の間に電圧VNGを印加する。直流電源46の正極は、ソース配線48に接続されている。したがって、直流電源46の負極の電位は、負電位-VNG(すなわち、スイッチング素子21のソースよりも低い電位)である。直流電源46の負極は、ゲートオフスイッチ42を介してゲートG21に接続されている。ゲートオフスイッチ42は、FET等のスイッチング素子によって構成されている。ゲートオフスイッチ42は、制御IC47によって制御される。ゲートオフスイッチ42がオンすると、ゲートG21に負電位-VNGが印加される。なお、負電位-VNGは、-VNG=Vgth-Vin・Ciss/Crssを満たす値に設定することができる。なお、Vgthはスイッチング素子21のゲート閾値であり、Vinは高電位配線12と低電位配線14の間の電圧であり、Cissはスイッチング素子21の入力容量であり、Crssはスイッチング素子21の帰還容量である。 The DC power supply 46 applies a voltage VNG between its positive and negative electrodes. The positive electrode of the DC power supply 46 is connected to the source wiring 48. Therefore, the potential of the negative electrode of the DC power supply 46 is a negative potential -VNG (i.e., a potential lower than the source of the switching element 21). The negative electrode of the DC power supply 46 is connected to the gate G21 via the gate-off switch 42. The gate-off switch 42 is composed of a switching element such as an FET. The gate-off switch 42 is controlled by the control IC 47. When the gate-off switch 42 is turned on, a negative potential -VNG is applied to the gate G21. The negative potential -VNG can be set to a value that satisfies the equation -VNG = Vgth - Vin Ciss/Crss. Note that Vgth is the gate threshold of the switching element 21, Vin is the voltage between the high-potential wiring 12 and the low-potential wiring 14, Ciss is the input capacitance of the switching element 21, and Crss is the feedback capacitance of the switching element 21.
上述したように、制御IC47は、ゲートオンスイッチ40、ゲートオフスイッチ41、及び、ゲートオフスイッチ42を制御する。制御IC47がこれらを制御することで、ゲート電位Vg21が制御される。また、制御IC47は、ゲート電位検出配線49によってゲートG21に接続されており、ゲート電位Vg21を検出することができる。制御IC47には、信号CP、SG1、SG2、Son1、Son2が入出力される。これらの信号の制御IC47に対する入出力は、絶縁素子38を介して行われる。上述したように、信号CP、SG1、SG2は、制御装置30から送信される信号であり、制御IC47に入力される。信号Son1は、スイッチング素子21がオンしているかオフしているかを示す信号であり、制御IC47から後述する制御IC57へ送信される。制御IC47は、ゲート電位検出配線49を介してゲート電位Vg21を検出し、検出したゲート電位Vg21に基づいてスイッチング素子21がオンしているかオフしているかを判定し、判定結果を信号Son1として制御IC57へ送信する。信号Son2は、スイッチング素子22がオンしているかオフしているかを示す信号であり、制御IC57から制御IC47へ送信される。 As described above, the control IC 47 controls the gate-on switch 40, the gate-off switch 41, and the gate-off switch 42. The control IC 47 controls these switches to control the gate potential Vg21. The control IC 47 is also connected to the gate G21 via the gate potential detection wiring 49, allowing it to detect the gate potential Vg21. Signals CP, SG1, SG2, Son1, and Son2 are input and output to and from the control IC 47. These signals are input and output to and from the control IC 47 via the insulating element 38. As described above, the signals CP, SG1, and SG2 are transmitted from the control device 30 and input to the control IC 47. The signal Son1 indicates whether the switching element 21 is on or off, and is transmitted from the control IC 47 to the control IC 57, described below. Control IC 47 detects gate potential Vg21 via gate potential detection wiring 49, determines whether switching element 21 is on or off based on the detected gate potential Vg21, and transmits the determination result as signal Son1 to control IC 57. Signal Son2 is a signal indicating whether switching element 22 is on or off, and is transmitted from control IC 57 to control IC 47.
ゲート制御回路26は、スイッチング素子22のゲート電位Vg22を変化させることで、スイッチング素子22をスイッチングさせる。ゲート制御回路26は、VCC配線53と、ソース配線58と、直流電源56を有している。VCC配線53には、電位VCCが印加されている。ソース配線58は、スイッチング素子22のソースに接続されている。すなわち、ソース配線58の電位は、0V(すなわち、スイッチング素子22のソースと同電位)である。また、直流電源56は、0Vよりも低い負電位-VNGを出力する。ゲート制御回路26は、ゲート電位Vg22を、電位VCC、0V、及び、負電位-VNGの間で変化させる。スイッチング素子22のゲート閾値(すなわち、スイッチング素子22をオンさせるのに必要な最低限のゲート電位Vg22)は、電位VCCよりも低く、0Vよりも高い。したがって、電位VCCはスイッチング素子22をオンさせるゲートオン電位であり、0Vと負電位-VNGはスイッチング素子22をオフさせるゲートオフ電位である。ゲート制御回路26は、ゲートオンスイッチ50、ゲートオフスイッチ51、ゲートオフスイッチ52、ゲートオン抵抗54、ゲートオフ抵抗55、及び、制御IC57を有している。 The gate control circuit 26 switches the switching element 22 by changing the gate potential Vg22 of the switching element 22. The gate control circuit 26 has a VCC line 53, a source line 58, and a DC power supply 56. The VCC line 53 is applied with a potential VCC. The source line 58 is connected to the source of the switching element 22. That is, the potential of the source line 58 is 0V (i.e., the same potential as the source of the switching element 22). The DC power supply 56 outputs a negative potential -VNG lower than 0V. The gate control circuit 26 changes the gate potential Vg22 between the potential VCC, 0V, and the negative potential -VNG. The gate threshold of the switching element 22 (i.e., the minimum gate potential Vg22 required to turn on the switching element 22) is lower than the potential VCC and higher than 0V. Therefore, the potential VCC is the gate-on potential that turns on the switching element 22, and 0V and the negative potential -VNG are the gate-off potentials that turn off the switching element 22. The gate control circuit 26 has a gate-on switch 50, a gate-off switch 51, a gate-off switch 52, a gate-on resistor 54, a gate-off resistor 55, and a control IC 57.
ゲートオンスイッチ50とゲートオン抵抗54は、VCC配線53とゲートG22の間に直列に接続されている。ゲートオンスイッチ50は、FET等のスイッチング素子によって構成されている。ゲートオンスイッチ50は、制御IC57によって制御される。ゲートオンスイッチ50がオンすると、VCC配線53からゲートオンスイッチ50とゲートオン抵抗54を通ってゲートG22へゲート電流が流れ、ゲートG22が充電される。これによって、ゲート電位Vg22を電位VCCまで上昇させることができる。 The gate-on switch 50 and gate-on resistor 54 are connected in series between the VCC wiring 53 and gate G22. The gate-on switch 50 is composed of a switching element such as an FET. The gate-on switch 50 is controlled by a control IC 57. When the gate-on switch 50 is turned on, a gate current flows from the VCC wiring 53 through the gate-on switch 50 and gate-on resistor 54 to gate G22, charging gate G22. This allows the gate potential Vg22 to rise to the potential VCC.
ゲートオフ抵抗55とゲートオフスイッチ51は、ゲートG22とソース配線58の間に直列に接続されている。ゲートオフスイッチ51は、FET等のスイッチング素子によって構成されている。ゲートオフスイッチ51は、制御IC57によって制御される。ゲートオフスイッチ51がオンすると、ゲートG22からゲートオフ抵抗55とゲートオフスイッチ51とを通ってソース配線58へゲート電流が流れ、ゲートG22が放電される。これによって、ゲート電位Vg22を0Vまで低下させることができる。 The gate-off resistor 55 and gate-off switch 51 are connected in series between the gate G22 and the source wiring 58. The gate-off switch 51 is composed of a switching element such as an FET. The gate-off switch 51 is controlled by a control IC 57. When the gate-off switch 51 is turned on, a gate current flows from the gate G22 through the gate-off resistor 55 and gate-off switch 51 to the source wiring 58, discharging the gate G22. This allows the gate potential Vg22 to drop to 0V.
直流電源56は、正極と負極の間に電圧VNGを印加する。直流電源56の正極は、ソース配線58に接続されている。したがって、直流電源56の負極の電位は、負電位-VNG(すなわち、スイッチング素子22のソースよりも低い電位)である。直流電源56の負極は、ゲートオフスイッチ52を介してゲートG22に接続されている。ゲートオフスイッチ52は、FET等のスイッチング素子によって構成されている。ゲートオフスイッチ52は、制御IC57によって制御される。ゲートオフスイッチ52がオンすると、ゲートG22に負電位-VNGが印加される。なお、負電位-VNGは、-VNG=Vgth-Vin・Ciss/Crssを満たす値に設定することができる。なお、Vgthはスイッチング素子22のゲート閾値であり、Vinは高電位配線12と低電位配線14の間の電圧であり、Cissはスイッチング素子22の入力容量であり、Crssはスイッチング素子22の帰還容量である。 The DC power supply 56 applies a voltage VNG between its positive and negative electrodes. The positive electrode of the DC power supply 56 is connected to the source wiring 58. Therefore, the potential of the negative electrode of the DC power supply 56 is a negative potential -VNG (i.e., a potential lower than the source of the switching element 22). The negative electrode of the DC power supply 56 is connected to the gate G22 via the gate-off switch 52. The gate-off switch 52 is composed of a switching element such as an FET. The gate-off switch 52 is controlled by the control IC 57. When the gate-off switch 52 is turned on, a negative potential -VNG is applied to the gate G22. The negative potential -VNG can be set to a value that satisfies the equation -VNG = Vgth - Vin Ciss/Crss. Note that Vgth is the gate threshold of the switching element 22, Vin is the voltage between the high-potential wiring 12 and the low-potential wiring 14, Ciss is the input capacitance of the switching element 22, and Crss is the feedback capacitance of the switching element 22.
上述したように、制御IC57は、ゲートオンスイッチ50、ゲートオフスイッチ51、及び、ゲートオフスイッチ52を制御する。制御IC57がこれらを制御することで、ゲート電位Vg22が制御される。また、制御IC57は、ゲート電位検出配線59によってゲートG22に接続されており、ゲート電位Vg22を検出することができる。制御IC57には、信号CP、SG1、SG2、Son1、Son2が入出力される。これらの信号の制御IC57に対する入出力は、絶縁素子38を介して行われる。上述したように、信号CP、SG1、SG2は、制御装置30から送信される信号であり、制御IC57に入力される。信号Son2は、スイッチング素子22がオンしているかオフしているかを示す信号であり、制御IC57から制御IC47へ送信される。制御IC57は、ゲート電位検出配線59を介してゲート電位Vg22を検出し、検出したゲート電位Vg22に基づいてスイッチング素子22がオンしているかオフしているかを判定し、判定結果を信号Son2として制御IC47へ送信する。信号Son1は、スイッチング素子21がオンしているかオフしているかを示す信号であり、上述したように制御IC47から制御IC57へ送信される。 As described above, the control IC 57 controls the gate-on switch 50, the gate-off switch 51, and the gate-off switch 52. The control IC 57 controls these switches to control the gate potential Vg22. The control IC 57 is also connected to the gate G22 via the gate potential detection wiring 59, allowing it to detect the gate potential Vg22. Signals CP, SG1, SG2, Son1, and Son2 are input and output to and from the control IC 57. These signals are input and output to and from the control IC 57 via the insulating element 38. As described above, the signals CP, SG1, and SG2 are transmitted from the control device 30 and input to the control IC 57. The signal Son2 is a signal indicating whether the switching element 22 is on or off, and is transmitted from the control IC 57 to the control IC 47. Control IC 57 detects gate potential Vg22 via gate potential detection wiring 59, determines whether switching element 22 is on or off based on the detected gate potential Vg22, and transmits the determination result as signal Son2 to control IC 47. Signal Son1 is a signal indicating whether switching element 21 is on or off, and is transmitted from control IC 47 to control IC 57 as described above.
次に、スイッチング回路20a内を流れる電流の経路について説明する。制御IC47、57は、デッドタイムを挟んでスイッチング素子21とスイッチング素子22が交互にオンするようにこれらを制御する。すなわち、制御IC47、57は、スイッチング素子21がオンしているとともにスイッチング素子22がオフしている第1オンタイム、スイッチング素子21、22が共にオフしている第1デッドタイム、スイッチング素子22がオンしているとともにスイッチング素子21がオフしている第2オンタイム、及び、スイッチング素子21、22が共にオフしている第2デッドタイムがこの順序で繰り返されるように、スイッチング素子21、22を制御する。スイッチング回路20a内の電流経路は、スイッチング素子21、22の状態に応じて変化する。また、スイッチング回路20a内の電流経路の変化態様は、出力配線16aに流れる電流Iout1の向きに応じて異なる。 Next, the path of the current flowing within the switching circuit 20a will be described. The control ICs 47 and 57 control the switching elements 21 and 22 so that they alternately turn on with dead times sandwiched between them. That is, the control ICs 47 and 57 control the switching elements 21 and 22 so that a first on-time in which the switching element 21 is on and the switching element 22 is off, a first dead time in which both the switching elements 21 and 22 are off, a second on-time in which the switching element 22 is on and the switching element 21 is off, and a second dead time in which both the switching elements 21 and 22 are off are repeated in this order. The current path within the switching circuit 20a changes depending on the state of the switching elements 21 and 22. Furthermore, the manner in which the current path within the switching circuit 20a changes differs depending on the direction of the current Iout1 flowing through the output wiring 16a.
図3は、図1に示す電流Iout1の向きが流出方向である場合の電流経路の変化態様を示している。図3(a)が第1オンタイム、図3(b)が第1デッドタイム、図3(c)が第2オンタイム、図3(d)が第2デッドタイムを示している。図3(a)に示すように、第1オンタイムでは、スイッチング素子21がオンしているとともにスイッチング素子22がオフしているので、スイッチング素子21を通って高電位配線12から出力配線16aへ電流Iが流れる。この状態では、出力配線16aの電位は高電位配線12の電位と略等しい。次に、第1デッドタイム(すなわち、図3(b))でスイッチング素子21がオフする。すると、スイッチング素子21で電流が停止する。すると、モータ82のインダクタンスLによって生じる誘導電圧によって出力配線16aの電位が低下し、ダイオード24がオンする。このため、ダイオード24を通って低電位配線14から出力配線16aへ電流が流れる。すなわち、ダイオード24に順電流が流れる。この状態では、出力配線16aの電位は低電位配線14の電位と略等しい。次に、第2オンタイム(すなわち、図3(c))でスイッチング素子22がオンする。すると、ダイオード24とスイッチング素子22の並列回路を通って低電位配線14から出力配線16aへ電流Iが流れるようになる。すなわち、スイッチング素子22がオンすると、電流Iの流れる経路がダイオード24とスイッチング素子22に分岐する。言い換えると、スイッチング素子22がオンしても、電流Iが低電位配線14から出力配線16aへ流れる状態は変化せず、出力配線16aの電位はほとんど変化しない。したがって、スイッチング素子21に印加される電圧はほとんど変化しない。このため、ダイオード24に順電流が流れている状態でスイッチング素子22がオンしても、スイッチング素子21が誤点弧するおそれはない。次に、第2デッドタイム(すなわち、図3(d))でスイッチング素子22がオフする。すると、スイッチング素子22で電流が停止する。この状態では、ダイオード24を通って低電位配線14から出力配線16aへ電流Iが流れる。次に、再び第1オンタイム(すなわち、図3(a))となり、スイッチング素子21がオンする。すると、上述したように、スイッチング素子21を通って高電位配線12から出力配線16aへ電流Iが流れ、出力配線16aの電位が高電位配線12の電位と略等しくなる。すなわち、スイッチング素子21がオンすると、出力配線16aの電位が、低電位配線14と略同電位から高電位配線12と略同電位まで急上昇する。このように出力配線16aの電位が急上昇するので、スイッチング素子22のドレインの電位が急上昇する。すると、スイッチング素子22のドレインとゲートG22の間の容量結合によって、ゲート電位Vg22が瞬間的に上昇する。ゲート電位Vg22の瞬間的な上昇によって、スイッチング素子22が誤点弧するおそれがある。すなわち、ダイオード23に順電流が流れていない状態でスイッチング素子21がオンすると、スイッチング素子22が誤点弧するおそれがある。以上に説明したように、電流Iout1の向きが流出方向である場合には、スイッチング素子21がオンするときにスイッチング素子22が誤点弧するおそれがある一方で、スイッチング素子22がオンするときにはスイッチング素子21が誤点弧するおそれはない。 Figure 3 shows how the current path changes when the direction of current Iout1 shown in Figure 1 is the outflow direction. Figure 3(a) shows the first on-time, Figure 3(b) shows the first dead time, Figure 3(c) shows the second on-time, and Figure 3(d) shows the second dead time. As shown in Figure 3(a), during the first on-time, switching element 21 is on and switching element 22 is off, so current I flows from high-potential wiring 12 to output wiring 16a through switching element 21. In this state, the potential of output wiring 16a is approximately equal to the potential of high-potential wiring 12. Next, during the first dead time (i.e., Figure 3(b)), switching element 21 turns off. This stops the current through switching element 21. The potential of output wiring 16a drops due to an induced voltage generated by the inductance L of motor 82, turning diode 24 on. As a result, current flows from low-potential wiring 14 to output wiring 16a through diode 24. That is, a forward current flows through the diode 24. In this state, the potential of the output wiring 16a is approximately equal to the potential of the low-potential wiring 14. Next, the switching element 22 is turned on during the second on-time (i.e., FIG. 3(c)). Then, current I flows from the low-potential wiring 14 to the output wiring 16a through the parallel circuit of the diode 24 and the switching element 22. That is, when the switching element 22 is turned on, the path through which current I flows branches to the diode 24 and the switching element 22. In other words, even when the switching element 22 is turned on, the state in which current I flows from the low-potential wiring 14 to the output wiring 16a does not change, and the potential of the output wiring 16a hardly changes. Therefore, the voltage applied to the switching element 21 hardly changes. Therefore, even if the switching element 22 is turned on while a forward current is flowing through the diode 24, there is no risk of erroneous firing of the switching element 21. Next, the switching element 22 is turned off during the second dead time (i.e., FIG. 3(d)). As a result, the current stops flowing through the switching element 22. In this state, current I flows from the low-potential wiring 14 to the output wiring 16a through the diode 24. Next, the first on-time (i.e., FIG. 3A) occurs again, and the switching element 21 turns on. As described above, current I flows from the high-potential wiring 12 to the output wiring 16a through the switching element 21, and the potential of the output wiring 16a becomes approximately equal to the potential of the high-potential wiring 12. That is, when the switching element 21 turns on, the potential of the output wiring 16a suddenly rises from approximately the same potential as the low-potential wiring 14 to approximately the same potential as the high-potential wiring 12. This sudden rise in the potential of the output wiring 16a causes a sudden rise in the potential of the drain of the switching element 22. Then, due to capacitive coupling between the drain and gate G22 of the switching element 22, the gate potential Vg22 momentarily rises. This momentary rise in the gate potential Vg22 may cause the switching element 22 to erroneously fire. In other words, if switching element 21 is turned on when no forward current is flowing through diode 23, there is a risk of erroneous firing of switching element 22. As explained above, if the direction of current Iout1 is the outflow direction, there is a risk of erroneous firing of switching element 22 when switching element 21 is turned on, but there is no risk of erroneous firing of switching element 21 when switching element 22 is turned on.
図4は、図1に示す電流Iout1の向きが流入方向である場合の電流経路の変化態様を示している。図4(a)が第1オンタイム、図4(b)が第1デッドタイム、図4(c)が第2オンタイム、図4(d)が第2デッドタイムを示している。図4(c)に示すように、第2オンタイムでは、スイッチング素子22がオンしているとともにスイッチング素子21がオフしているので、スイッチング素子22を通って出力配線16aから低電位配線14へ電流Iが流れる。この状態では、出力配線16aの電位は低電位配線14の電位と略等しい。次に、第2デッドタイム(すなわち、図4(d))でスイッチング素子22がオフする。すると、スイッチング素子22で電流が停止する。すると、モータ82のインダクタンスLによって生じる誘導電圧によって出力配線16aの電位が上昇し、ダイオード23がオンする。このため、ダイオード23を通って出力配線16aから高電位配線12へ電流Iが流れる。すなわち、ダイオード23に順電流が流れる。この状態では、出力配線16aの電位は高電位配線12の電位と略等しい。次に、第1オンタイム(すなわち、図4(a))でスイッチング素子21がオンする。すると、ダイオード23とスイッチング素子21の並列回路を通って出力配線16aから高電位配線12へ電流Iが流れるようになる。すなわち、スイッチング素子21がオンすると、電流Iの流れる経路がダイオード23とスイッチング素子21に分岐する。言い換えると、スイッチング素子21がオンしても、電流Iが出力配線16aから高電位配線12へ流れる状態は変化せず、出力配線16aの電位はほとんど変化しない。したがって、スイッチング素子22に印加される電圧はほとんど変化しない。このため、ダイオード23に順電流が流れている状態でスイッチング素子21がオンしても、スイッチング素子22が誤点弧するおそれはない。次に、第1デッドタイム(すなわち、図4(b))でスイッチング素子21がオフする。すると、スイッチング素子21で電流が停止する。この状態では、ダイオード23を通って出力配線16から高電位配線12へ電流Iが流れる。次に、再び第2オンタイム(すなわち、図4(c))となり、スイッチング素子22がオンする。すると、上述したように、スイッチング素子22を通って出力配線16aから低電位配線14へ電流Iが流れ、出力配線16aの電位が低電位配線14の電位と略等しくなる。すなわち、スイッチング素子22がオンすると、出力配線16aの電位が、高電位配線12と略同電位から低電位配線14と略同電位まで急低下する。このように出力配線16aの電位が急低下するので、スイッチング素子21のドレインのソースに対する電位が急上昇する。すると、スイッチング素子21のドレインとゲートG21の間の容量結合によって、ゲート電位Vg21が瞬間的に上昇する。ゲート電位Vg21の瞬間的な上昇によって、スイッチング素子21が誤点弧するおそれがある。すなわち、ダイオード24に順電流が流れていない状態でスイッチング素子22がオンすると、スイッチング素子21が誤点弧するおそれがある。以上に説明したように、電流Iout1の向きが流入方向である場合には、スイッチング素子22がオンするときにスイッチング素子21が誤点弧するおそれがある一方で、スイッチング素子21がオンするときにはスイッチング素子22が誤点弧するおそれはない。 Figure 4 shows how the current path changes when the direction of current Iout1 shown in Figure 1 is the inflow direction. Figure 4(a) shows the first on-time, Figure 4(b) shows the first dead time, Figure 4(c) shows the second on-time, and Figure 4(d) shows the second dead time. As shown in Figure 4(c), during the second on-time, switching element 22 is on and switching element 21 is off, so current I flows from output wiring 16a to low-potential wiring 14 through switching element 22. In this state, the potential of output wiring 16a is approximately equal to the potential of low-potential wiring 14. Next, during the second dead time (i.e., Figure 4(d)), switching element 22 turns off. This stops the current through switching element 22. The potential of output wiring 16a rises due to an induced voltage generated by the inductance L of motor 82, turning diode 23 on. As a result, current I flows from output wiring 16a to high-potential wiring 12 through diode 23. That is, a forward current flows through the diode 23. In this state, the potential of the output wiring 16a is approximately equal to the potential of the high-potential wiring 12. Next, the switching element 21 is turned on during the first on-time (i.e., FIG. 4A). Then, a current I flows from the output wiring 16a to the high-potential wiring 12 through the parallel circuit of the diode 23 and the switching element 21. That is, when the switching element 21 is turned on, the path through which the current I flows branches to the diode 23 and the switching element 21. In other words, even when the switching element 21 is turned on, the state in which the current I flows from the output wiring 16a to the high-potential wiring 12 remains unchanged, and the potential of the output wiring 16a changes very little. Therefore, the voltage applied to the switching element 22 changes very little. Therefore, even if the switching element 21 is turned on while a forward current is flowing through the diode 23, there is no risk of the switching element 22 erroneously igniting. Next, the switching element 21 is turned off during the first dead time (i.e., FIG. 4B). As a result, the current stops flowing through the switching element 21. In this state, current I flows from the output wiring 16 to the high-potential wiring 12 through the diode 23. Next, the second on-time (i.e., FIG. 4(c)) occurs again, and the switching element 22 turns on. As a result, as described above, current I flows from the output wiring 16a to the low-potential wiring 14 through the switching element 22, and the potential of the output wiring 16a becomes approximately equal to the potential of the low-potential wiring 14. That is, when the switching element 22 turns on, the potential of the output wiring 16a suddenly drops from approximately the same potential as the high-potential wiring 12 to approximately the same potential as the low-potential wiring 14. Because the potential of the output wiring 16a suddenly drops in this way, the potential of the drain of the switching element 21 relative to the source suddenly rises. Then, due to capacitive coupling between the drain and gate G21 of the switching element 21, the gate potential Vg21 momentarily rises. This momentary rise in the gate potential Vg21 may cause the switching element 21 to erroneously fire. In other words, if switching element 22 is turned on when no forward current is flowing through diode 24, there is a risk of erroneous firing of switching element 21. As explained above, if the direction of current Iout1 is the inflow direction, there is a risk of erroneous firing of switching element 21 when switching element 22 is turned on, but there is no risk of erroneous firing of switching element 22 when switching element 22 is turned on.
次に、スイッチング回路20によるゲート電位Vg21、Vg22の制御方法について説明する。図5は、制御IC47が実行する処理を示している。また、図6は、制御IC57が実行する処理を示している。制御IC47、57は、インバータ10の動作中に図5、6の処理を繰り返し実行する。 Next, we will explain how the switching circuit 20 controls the gate potentials Vg21 and Vg22. Figure 5 shows the processing performed by the control IC 47. Figure 6 shows the processing performed by the control IC 57. The control ICs 47 and 57 repeatedly perform the processing shown in Figures 5 and 6 while the inverter 10 is operating.
まず、電流Iout1の向きが流出方向である場合について説明する。電流Iout1の向きが流出方向の場合には、制御装置30は、信号CPをHIGHに制御する。図7は、電流Iout1の向きが流出方向である場合の各値の変化を示している。図7において、期間Ton1は第1オンタイムであり、期間Td1は第1デッドタイムであり、期間Ton2は第2オンタイムであり、期間Td2は第2デッドタイムである。また、上述したように、信号SG1はスイッチング素子21のオン-オフを指令する値であり、信号SG2はスイッチング素子22のオン-オフを指令する値である。 First, we will explain the case where the direction of current Iout1 is the outflow direction. When the direction of current Iout1 is the outflow direction, control device 30 controls signal CP to be HIGH. Figure 7 shows the changes in each value when the direction of current Iout1 is the outflow direction. In Figure 7, period Ton1 is the first on-time, period Td1 is the first dead time, period Ton2 is the second on-time, and period Td2 is the second dead time. Also, as described above, signal SG1 is a value that commands the on-off of switching element 21, and signal SG2 is a value that commands the on-off of switching element 22.
図7に示すように、第2オンタイムTon2では、信号SG1がOFFであり、信号SG2がONである。信号SG1がOFFであるので、制御IC47は、図5のステップS2でYESと判定し、ステップS4を実行する。制御IC47は、信号CPがHIGHであるので、ステップS4でYESと判定し、ステップS12を実行する。ステップS12では、制御IC47は、ゲートオンスイッチ40をオフ、ゲートオフスイッチ41をオン、ゲートオフスイッチ42をオフに制御することで、ゲート電位Vg21を0Vに制御する。また、第2オンタイムTon2では、信号SG2がONであるので、制御IC57は、図6のステップS52でNOと判定し、ステップS64を実行する。ステップS64では、制御IC57は、ゲートオンスイッチ50をオン、ゲートオフスイッチ51、52をオフに制御することで、ゲート電位Vg22を電位VCCに制御する。したがって、図7に示すように、第2オンタイムTon2では、ゲート電位Vg21が0Vに制御され、ゲート電位Vg22が電位VCCに制御される。このため、第2オンタイムTon2では、スイッチング素子21がオフしており、スイッチング素子22がオンしている。その結果、図3(c)に示す電流経路で電流Iが流れる。この状態では、出力配線16aの電位が低電位配線14の電位と略等しいので、スイッチング素子21のドレイン-ソース間の電圧Vds21は高く、スイッチング素子22のドレイン-ソース間の電圧Vds22は低い。 As shown in FIG. 7, during the second on-time Ton2, signal SG1 is OFF and signal SG2 is ON. Because signal SG1 is OFF, control IC 47 determines YES in step S2 of FIG. 5 and executes step S4. Because signal CP is HIGH, control IC 47 determines YES in step S4 and executes step S12. In step S12, control IC 47 controls gate potential Vg21 to 0 V by turning gate on switch 40 OFF, gate off switch 41 ON, and gate off switch 42 OFF. Furthermore, because signal SG2 is ON during the second on-time Ton2, control IC 57 determines NO in step S52 of FIG. 6 and executes step S64. In step S64, the control IC 57 controls the gate potential Vg22 to potential VCC by turning on the gate-on switch 50 and turning off the gate-off switches 51 and 52. Therefore, as shown in FIG. 7, during the second on-time Ton2, the gate potential Vg21 is controlled to 0 V and the gate potential Vg22 is controlled to potential VCC. Therefore, during the second on-time Ton2, the switching element 21 is off and the switching element 22 is on. As a result, the current I flows through the current path shown in FIG. 3(c). In this state, the potential of the output wiring 16a is approximately equal to the potential of the low-potential wiring 14, so the drain-source voltage Vds21 of the switching element 21 is high and the drain-source voltage Vds22 of the switching element 22 is low.
その後、タイミングt1において、信号SG2がONからOFFに切り替わる。タイミングt1において、信号SG1はOFFに維持される。タイミングt1の後の期間は、信号SG1と信号SG2が共にOFFである第2デッドタイムTd2である。信号SG2がONからOFFに切り替わると、制御IC57が、図6のステップS52でYESと判定し、ステップS54を実行する。制御IC57は、信号CPがHIGHであるので、ステップS54でYESと判定し、ステップS56を実行する。制御IC57は、信号SG1がOFFであるので、ステップS56でNOと判定し、ステップS62を実行する。ステップS62では、制御IC57は、ゲートオンスイッチ50をオフ、ゲートオフスイッチ51をオン、ゲートオフスイッチ52をオフに制御する。このため、ゲートオフ抵抗55とゲートオフスイッチ52を介してゲートG22が放電される。したがって、タイミングt1の後に、ゲート電位Vg22が0Vまで低下し、スイッチング素子22がオフする。制御IC57は、第2デッドタイムTd2の間にステップS52、S54、S56、S62を繰り返すことでゲート電位Vg22を0Vに維持する。また、制御IC47は、第2デッドタイムTd2中に第2オンタイムTon2と同様にして、ゲート電位Vg21を0Vに維持し、スイッチング素子21をオフに維持する。したがって、第2デッドタイムTd2では、図3(d)に示す電流経路で電流Iが流れる。第2デッドタイムTd2では、第2オンタイムTon2から電圧Vds21、Vds22はほとんど変化しない。 After that, at timing t1, signal SG2 switches from ON to OFF. At timing t1, signal SG1 is maintained OFF. The period following timing t1 is a second dead time Td2 during which signals SG1 and SG2 are both OFF. When signal SG2 switches from ON to OFF, control IC 57 determines YES in step S52 of FIG. 6 and executes step S54. Because signal CP is HIGH, control IC 57 determines YES in step S54 and executes step S56. Because signal SG1 is OFF, control IC 57 determines NO in step S56 and executes step S62. In step S62, control IC 57 controls gate-on switch 50 to OFF, gate-off switch 51 to ON, and gate-off switch 52 to OFF. As a result, gate G22 is discharged via gate-off resistor 55 and gate-off switch 52. Therefore, after timing t1, gate potential Vg22 drops to 0 V, turning off switching element 22. Control IC 57 maintains gate potential Vg22 at 0 V by repeating steps S52, S54, S56, and S62 during second dead time Td2. Furthermore, control IC 47 maintains gate potential Vg21 at 0 V during second dead time Td2, similar to second on time Ton2, to keep switching element 21 off. Therefore, during second dead time Td2, current I flows through the current path shown in FIG. 3(d). During second dead time Td2, voltages Vds21 and Vds22 change little from second on time Ton2.
その後、タイミングt2において、信号SG1がOFFからONに切り替わる。タイミングt2において、信号SG2はOFFに維持される。すなわち、タイミングt2の後の期間は、信号SG1がONで信号SG2がOFFである第1オンタイムTon1である。 After that, at timing t2, signal SG1 switches from OFF to ON. At timing t2, signal SG2 remains OFF. That is, the period after timing t2 is the first on-time Ton1, during which signal SG1 is ON and signal SG2 is OFF.
タイミングt2において信号SG1がOFFからONに切り替わると、制御IC47が、図5のステップS2でNOと判定し、ステップS14を実行する。ステップS14では、制御IC47は、ゲートオンスイッチ40をオン、ゲートオフスイッチ41、42をオフに制御する。このため、ゲートオン抵抗44とゲートオンスイッチ40を介してゲートG21が充電される。したがって、タイミングt2の後に、ゲート電位Vg21が上昇する。ゲート電位Vg21は、タイミングt2から所定時間経過後に電位VCCまで達する。制御IC47は、ゲート電位検出配線49を介してゲート電位Vg21をモニタしている。タイミングt2の後に、制御IC47は、ゲート電位Vg21に基づいてスイッチング素子21のターンオンが完了したか否かを判定する。制御IC47は、ゲート電位Vg21が基準値(例えば、電位VCCに近い値)まで上昇したときにスイッチング素子21のターンオンが完了したと判定することができる。また、他の例では、制御IC47は、ゲート電位Vg21の上昇速度が基準値以下まで低下したとき(すなわち、ゲート電位Vg21が安定したとき)にスイッチング素子21のターンオンが完了したと判定することができる。制御IC47は、スイッチング素子21のターンオンが完了していない場合には信号Son1としてLOWを出力し、スイッチング素子21のターンオンが完了した場合には信号Son1としてHIGHを出力する。図7では、制御IC47は、タイミングt3において信号Son1をLOWからHIGHに切り換える。 When signal SG1 switches from OFF to ON at timing t2, control IC 47 determines NO in step S2 of FIG. 5 and executes step S14. In step S14, control IC 47 controls gate-on switch 40 to ON and gate-off switches 41 and 42 to OFF. As a result, gate G21 is charged via gate-on resistor 44 and gate-on switch 40. Therefore, after timing t2, gate potential Vg21 rises. Gate potential Vg21 reaches potential VCC a predetermined time after timing t2. Control IC 47 monitors gate potential Vg21 via gate potential detection wiring 49. After timing t2, control IC 47 determines whether turn-on of switching element 21 is complete based on gate potential Vg21. Control IC 47 can determine that turn-on of switching element 21 is complete when gate potential Vg21 rises to a reference value (e.g., a value close to potential VCC). In another example, the control IC 47 can determine that the turning on of the switching element 21 is complete when the rate of increase of the gate potential Vg21 drops below a reference value (i.e., when the gate potential Vg21 stabilizes). The control IC 47 outputs a LOW signal Son1 if the turning on of the switching element 21 is not complete, and outputs a HIGH signal Son1 if the turning on of the switching element 21 is complete. In FIG. 7, the control IC 47 switches the signal Son1 from LOW to HIGH at timing t3.
また、タイミングt2において信号SG1がOFFからONに切り替わると、制御IC57が、ステップS56でYESと判定し、ステップS58を実行する。ステップS58では、制御IC57は、信号Son1に基づいて、スイッチング素子21のターンオンが完了したか否かを判定する。タイミングt2の直後の期間Ta(すなわち、タイミングt2からタイミングt3の間の期間Ta)では、スイッチング素子21のターンオンが完了しておらず、信号Son1はLOWである。したがって、制御IC57は、ステップS58でNOと判定し、ステップS60を実行する。ステップS60では、制御IC57は、ゲートオンスイッチ50をオフ、ゲートオフスイッチ51をオフ、ゲートオフスイッチ52をオンに制御することで、ゲート電位Vg22を負電位-VNGに制御する。期間Taでは、制御IC57は、ステップS58、S60を繰り返してゲート電位Vg22を負電位-VNGに維持する。その後、タイミングt3で信号Son1がLOWからHIGHに切り替わると、制御IC57は、ステップS58でYESと判定し、ステップS62を実行する。上述したように、ステップS62では、制御IC57は、ゲート電位Vg22を0Vに制御する。タイミングt3以降の第1オンタイムTon1では、制御IC57は、ステップS52、S54、S56、S58、S62を繰り返すことで、ゲート電位Vg22を0Vに維持する。このように、第1オンタイムTon1では、制御IC57は、タイミングt2からタイミングt3の間の期間Taでゲート電位Vg22を負電位-VNGに制御し、タイミングt3以降にゲート電位Vg22を0Vに制御する。 Also, when signal SG1 switches from OFF to ON at timing t2, control IC 57 determines YES in step S56 and executes step S58. In step S58, control IC 57 determines whether or not turning on of switching element 21 is complete based on signal Son1. During period Ta immediately after timing t2 (i.e., period Ta from timing t2 to timing t3), turning on of switching element 21 is not complete, and signal Son1 is LOW. Therefore, control IC 57 determines NO in step S58 and executes step S60. In step S60, control IC 57 controls gate potential Vg22 to the negative potential -VNG by turning gate-on switch 50 OFF, gate-off switch 51 OFF, and gate-off switch 52 ON. During period Ta, control IC 57 repeats steps S58 and S60 to maintain gate potential Vg22 at the negative potential -VNG. Thereafter, when signal Son1 switches from LOW to HIGH at timing t3, control IC 57 determines YES in step S58 and executes step S62. As described above, in step S62, control IC 57 controls gate potential Vg22 to 0 V. During the first on-time Ton1 from timing t3 onwards, control IC 57 repeats steps S52, S54, S56, S58, and S62 to maintain gate potential Vg22 at 0 V. In this way, during the first on-time Ton1, control IC 57 controls gate potential Vg22 to the negative potential -VNG during period Ta from timing t2 to timing t3, and controls gate potential Vg22 to 0 V from timing t3 onwards.
タイミングt2において信号SG1がOFFからONに切り替わると、期間Taにおいてスイッチング素子21がターンオンする。その結果、上述したように、図3(d)の状態から図3(a)の状態へ電流経路が変化し、出力配線16aの電位が急上昇する。このため、期間Ta内に、電圧Vds21が急低下し、電圧Vds22が急上昇する。電圧Vds22が急上昇した結果、スイッチング素子22のドレインとゲートG22の間の容量結合によって、ゲートG22の電位が瞬間的に上昇する場合がある。すなわち、図7に示すように、期間Taにおいてゲート電位Vg22の瞬間的な上昇84が生じる場合がある。本実施例では、期間Taにおいて制御IC57がゲート電位Vg22を負電位-VNGに制御しているので、上昇84が生じても、ゲート電位Vg22がゲート閾値を超え難い。これによって、スイッチング素子22の誤点弧が抑制される。 When signal SG1 switches from OFF to ON at timing t2, switching element 21 turns on during period Ta. As a result, as described above, the current path changes from the state shown in FIG. 3(d) to the state shown in FIG. 3(a), causing a sudden rise in the potential of output wiring 16a. Therefore, during period Ta, voltage Vds21 suddenly drops and voltage Vds22 suddenly rises. As a result of the sudden rise in voltage Vds22, capacitive coupling between the drain and gate G22 of switching element 22 can cause a momentary rise in the potential of gate G22. That is, as shown in FIG. 7, a momentary rise 84 in gate potential Vg22 can occur during period Ta. In this embodiment, because control IC 57 controls gate potential Vg22 to a negative potential -VNG during period Ta, even if rise 84 occurs, gate potential Vg22 is unlikely to exceed the gate threshold. This prevents erroneous firing of switching element 22.
その後、タイミングt4において信号SG1がONからOFFに切り替わる。タイミングt4において、信号SG2はOFFに維持される。すなわち、タイミングt4の後の期間は、信号SG1と信号SG2が共にOFFである第1デッドタイムTd1である。信号SG1がONからOFFに切り替わると、制御IC47が、図5のステップS2でYESと判定し、ステップS4を実行する。制御IC47は、信号CPがHIGHであるので、ステップS4でYESと判定し、ステップS12を実行する。上述したように、ステップS12では、制御IC47は、ゲート電位Vg21を0Vに制御する。したがって、スイッチング素子21がターンオフする。また、信号SG1がONからOFFに切り替わると、制御IC57が、図6のステップS56でNOと判定し、ステップS62を実行する。上述したように、ステップS62では、制御IC57は、ゲート電位Vg22を0Vに制御する。したがって、スイッチング素子22がオフに維持される。したがって、タイミングt4において、図3(a)に示す状態から図3(b)に示す状態へ電流経路が切り替わる。このとき、出力配線16aの電位が急低下するので、電圧Vds21が急上昇し、電圧Vds22が急低下する。 After that, at timing t4, signal SG1 switches from ON to OFF. At timing t4, signal SG2 remains OFF. That is, the period following timing t4 is the first dead time Td1 during which both signals SG1 and SG2 are OFF. When signal SG1 switches from ON to OFF, control IC 47 determines YES in step S2 of FIG. 5 and executes step S4. Because signal CP is HIGH, control IC 47 determines YES in step S4 and executes step S12. As described above, in step S12, control IC 47 controls gate potential Vg21 to 0 V. Therefore, switching element 21 is turned off. Furthermore, when signal SG1 switches from ON to OFF, control IC 57 determines NO in step S56 of FIG. 6 and executes step S62. As described above, in step S62, the control IC 57 controls the gate potential Vg22 to 0 V. Therefore, the switching element 22 is maintained off. Therefore, at timing t4, the current path switches from the state shown in FIG. 3(a) to the state shown in FIG. 3(b). At this time, the potential of the output wiring 16a drops suddenly, causing the voltage Vds21 to rise suddenly and the voltage Vds22 to fall suddenly.
その後、タイミングt5において信号SG2がOFFからONに切り替わる。タイミングt5において、信号SG1はOFFに維持される。すなわち、タイミングt5の後の期間は、信号SG2がONで信号SG1がOFFである第2オンタイムTon2である。信号SG2がOFFからONに切り替わると、制御IC57が、図6のステップS52でNOと判定し、ステップS64を実行する。上述したように、ステップS64では、制御IC57は、ゲート電位Vg22を電位VCCに制御する。したがって、スイッチング素子22がターンオンする。また、タイミングt5において信号SG2がOFFからONに切り替わっても、制御IC47は動作を変更しない。すなわち、制御IC47は、第1デッドタイムTd1から第2オンタイムTon2にかけて、ステップS2、S4、S12を繰り返し実行し、ゲート電位Vg21を0Vに制御する。すなわち、制御IC47は、スイッチング素子21をオフ状態に維持する。したがって、タイミングt5において、図3(b)に示す状態から図3(c)に示す状態に電流経路が切り替わる。上述したように、図3(b)に示す電流経路から図3(c)に示す電流経路に切り替わるときに、出力配線16aの電位はほとんど変化しない。したがって、タイミングt5において、ゲート電位Vg21の瞬間的な上昇は生じない。このため、タイミングt5においてゲート電位Vg21を負電位に制御しなくても、スイッチング素子21の誤点弧は生じない。 After that, at timing t5, signal SG2 switches from OFF to ON. At timing t5, signal SG1 remains OFF. That is, the period after timing t5 is the second on-time Ton2, during which signal SG2 is ON and signal SG1 is OFF. When signal SG2 switches from OFF to ON, control IC 57 determines NO in step S52 of FIG. 6 and executes step S64. As described above, in step S64, control IC 57 controls gate potential Vg22 to potential VCC. Therefore, switching element 22 is turned on. Furthermore, even when signal SG2 switches from OFF to ON at timing t5, control IC 47 does not change its operation. That is, the control IC 47 repeatedly executes steps S2, S4, and S12 from the first dead time Td1 to the second on time Ton2, controlling the gate potential Vg21 to 0 V. That is, the control IC 47 maintains the switching element 21 in the off state. Therefore, at timing t5, the current path switches from the state shown in FIG. 3(b) to the state shown in FIG. 3(c). As described above, when the current path switches from the state shown in FIG. 3(b) to the state shown in FIG. 3(c), the potential of the output wiring 16a changes very little. Therefore, no instantaneous rise in the gate potential Vg21 occurs at timing t5. Therefore, even if the gate potential Vg21 is not controlled to a negative potential at timing t5, erroneous firing of the switching element 21 does not occur.
次に、電流Iout1の向きが流入方向である場合について説明する。電流Iout1の向きが流入方向の場合には、制御装置30は、信号CPをLOWに制御する。図8は、電流Iout1の向きが流入方向である場合の各値の変化を示している。 Next, we will explain the case where the direction of current Iout1 is the inflow direction. When the direction of current Iout1 is the inflow direction, control device 30 controls signal CP to LOW. Figure 8 shows the changes in each value when the direction of current Iout1 is the inflow direction.
図8に示すように、第1オンタイムTon1では、信号SG1がONであり、信号SG2がOFFである。信号SG1がONであるので、制御IC47は、図5のステップS2でNOと判定し、ステップS14を実行する。上述したように、制御IC47、ステップS14でゲート電位Vg21を電位VCCに制御する。また、信号SG2がOFFであるので、制御IC57は、図6のステップS52でYESと判定し、ステップS54を実行する。信号CPがLOWであるので、制御IC57は、ステップS54でNOと判定し、ステップS62を実行する。上述したように、制御IC57は、ステップS62でゲート電位Vg22を0Vに制御する。このため、第1オンタイムTon1では、スイッチング素子21がオンしており、スイッチング素子22がオフしている。その結果、図4(a)に示す電流経路で電流Iが流れる。この状態では、出力配線16aの電位が高電位配線12の電位と略等しいので、電圧Vds21は低く、電圧Vds22は高い。 As shown in FIG. 8, during the first on-time Ton1, signal SG1 is ON and signal SG2 is OFF. Because signal SG1 is ON, control IC 47 determines NO in step S2 of FIG. 5 and executes step S14. As described above, control IC 47 controls gate potential Vg21 to potential VCC in step S14. Also, because signal SG2 is OFF, control IC 57 determines YES in step S52 of FIG. 6 and executes step S54. Because signal CP is LOW, control IC 57 determines NO in step S54 and executes step S62. As described above, control IC 57 controls gate potential Vg22 to 0 V in step S62. Therefore, during the first on-time Ton1, switching element 21 is ON and switching element 22 is OFF. As a result, current I flows through the current path shown in FIG. 4(a). In this state, the potential of the output wiring 16a is approximately equal to the potential of the high-potential wiring 12, so the voltage Vds21 is low and the voltage Vds22 is high.
その後、タイミングt11において、信号SG1がONからOFFに切り替わる。タイミングt11において、信号SG2はOFFに維持される。タイミングt11の後の期間は、信号SG1と信号SG2が共にOFFである第1デッドタイムTd1である。信号SG1がONからOFFに切り替わると、制御IC47が、図5のステップS2でYESと判定し、ステップS4を実行する。制御IC47は、信号CPがLOWであるので、ステップS4でNOと判定し、ステップS6を実行する。制御IC47は、信号SG2がOFFであるので、ステップS6でNOと判定し、ステップS12を実行する。上述したように、ステップS12では、制御IC47は、ゲート電位Vg22を0Vに制御する。また、制御IC57は、第1デッドタイムTd1中に第1オンタイムTon1と同様にして、ゲート電位Vg22を0Vに維持する。したがって、第1デッドタイムTd1では、図4(b)に示す電流経路で電流Iが流れる。第1デッドタイムTd1では、第1オンタイムTon1から電圧Vds21、Vds22はほとんど変化しない。 After that, at timing t11, signal SG1 switches from ON to OFF. At timing t11, signal SG2 is maintained OFF. The period after timing t11 is the first dead time Td1, during which signals SG1 and SG2 are both OFF. When signal SG1 switches from ON to OFF, control IC 47 determines YES in step S2 of FIG. 5 and executes step S4. Because signal CP is LOW, control IC 47 determines NO in step S4 and executes step S6. Because signal SG2 is OFF, control IC 47 determines NO in step S6 and executes step S12. As described above, in step S12, control IC 47 controls gate potential Vg22 to 0 V. Furthermore, the control IC 57 maintains the gate potential Vg22 at 0 V during the first dead time Td1, just as it did during the first on-time Ton1. Therefore, during the first dead time Td1, the current I flows through the current path shown in FIG. 4(b). During the first dead time Td1, the voltages Vds21 and Vds22 change very little from the first on-time Ton1.
その後、タイミングt12において、信号SG2がOFFからONに切り替わる。タイミングt12において、信号SG1はOFFに維持される。すなわち、タイミングt12の後の期間は、信号SG2がONで信号SG1がOFFである第2オンタイムTon2である。 After that, at timing t12, signal SG2 switches from OFF to ON. At timing t12, signal SG1 remains OFF. That is, the period after timing t12 is the second on-time Ton2, during which signal SG2 is ON and signal SG1 is OFF.
タイミングt12において信号SG2がOFFからONに切り替わると、制御IC57が、図6のステップS52でNOと判定し、ステップS64を実行する。ステップS64では、制御IC57は、ゲートオンスイッチ50をオン、ゲートオフスイッチ51、52をオフに制御する。このため、ゲートオン抵抗54とゲートオンスイッチ50を介してゲートG22が充電される。したがって、タイミングt12の後に、ゲート電位Vg22が上昇する。ゲート電位Vg22は、タイミングt12から所定時間経過後に電位VCCまで達する。制御IC57は、ゲート電位検出配線59を介してゲート電位Vg22をモニタしている。タイミングt12の後に、制御IC57は、ゲート電位Vg22に基づいてスイッチング素子22のターンオンが完了したか否かを判定する。制御IC57は、ゲート電位Vg22が基準値(例えば、電位VCCに近い値)まで上昇したときにスイッチング素子22のターンオンが完了したと判定することができる。また、他の例では、制御IC57は、ゲート電位Vg22の上昇速度が基準値以下まで低下したとき(すなわち、ゲート電位Vg22が安定したとき)にスイッチング素子22のターンオンが完了したと判定することができる。制御IC57は、スイッチング素子22のターンオンが完了していない場合には信号Son2としてLOWを出力し、スイッチング素子22のターンオンが完了した場合には信号Son2としてHIGHを出力する。図8では、制御IC57は、タイミングt13において信号Son2をLOWからHIGHに切り換える。 When signal SG2 switches from OFF to ON at timing t12, control IC 57 determines NO in step S52 of FIG. 6 and executes step S64. In step S64, control IC 57 controls gate-on switch 50 to ON and gate-off switches 51 and 52 to OFF. As a result, gate G22 is charged via gate-on resistor 54 and gate-on switch 50. Therefore, after timing t12, gate potential Vg22 rises. Gate potential Vg22 reaches potential VCC a predetermined time after timing t12. Control IC 57 monitors gate potential Vg22 via gate potential detection wiring 59. After timing t12, control IC 57 determines whether turn-on of switching element 22 has been completed based on gate potential Vg22. The control IC 57 can determine that the turn-on of the switching element 22 is complete when the gate potential Vg22 rises to a reference value (e.g., a value close to the potential VCC). In another example, the control IC 57 can determine that the turn-on of the switching element 22 is complete when the rate of rise of the gate potential Vg22 drops below the reference value (i.e., when the gate potential Vg22 stabilizes). The control IC 57 outputs a LOW signal Son2 if the turn-on of the switching element 22 is not complete, and outputs a HIGH signal Son2 if the turn-on of the switching element 22 is complete. In FIG. 8 , the control IC 57 switches the signal Son2 from LOW to HIGH at timing t13.
また、タイミングt12において信号SG2がOFFからONに切り替わると、制御IC47が、ステップS6でYESと判定し、ステップS8を実行する。ステップS8では、制御IC47は、信号Son2に基づいて、スイッチング素子22のターンオンが完了したか否かを判定する。タイミングt12の直後の期間Tb(すなわち、タイミングt12からタイミングt13の間の期間Tb)では、スイッチング素子22のターンオンが完了しておらず、信号Son2はLOWである。したがって、制御IC47は、ステップS8でNOと判定し、ステップS10を実行する。ステップS10では、制御IC47は、ゲートオンスイッチ50をオフ、ゲートオフスイッチ51をオフ、ゲートオフスイッチ52をオンに制御することで、ゲート電位Vg21を負電位-VNGに制御する。期間Tbでは、信号Son2がLOWに維持されるので、制御IC47はステップS8、S10を繰り返してゲート電位Vg21を負電位-VNGに維持する。その後、タイミングt13で信号Son2がLOWからHIGHに切り替わると、制御IC47は、ステップS8でYESと判定し、ステップS12を実行する。上述したように、ステップS12では、制御IC47は、ゲート電位Vg22を0Vに制御する。タイミングt13以降の第2オンタイムTon2では、制御IC47は、ステップS2、S4、S6、S8、S12を繰り返すことで、ゲート電位Vg21を0Vに維持する。このように、第2オンタイムTon2では、制御IC47は、タイミングt12からタイミングt13の間の期間Tbでゲート電位Vg21を負電位-VNGに制御し、タイミングt13以降にゲート電位Vg21を0Vに制御する。 Furthermore, when signal SG2 switches from OFF to ON at timing t12, control IC 47 determines YES in step S6 and executes step S8. In step S8, control IC 47 determines whether or not turning on of switching element 22 is complete based on signal Son2. During period Tb immediately after timing t12 (i.e., period Tb from timing t12 to timing t13), turning on of switching element 22 is not complete, and signal Son2 is LOW. Therefore, control IC 47 determines NO in step S8 and executes step S10. In step S10, control IC 47 controls gate potential Vg21 to negative potential -VNG by turning gate-on switch 50 OFF, gate-off switch 51 OFF, and gate-off switch 52 ON. During the period Tb, the signal Son2 is maintained at LOW, so the control IC 47 repeats steps S8 and S10 to maintain the gate potential Vg21 at the negative potential −VNG. Thereafter, when the signal Son2 switches from LOW to HIGH at timing t13, the control IC 47 determines YES in step S8 and executes step S12. As described above, in step S12, the control IC 47 controls the gate potential Vg22 to 0 V. During the second on-time Ton2 after timing t13, the control IC 47 repeats steps S2, S4, S6, S8, and S12 to maintain the gate potential Vg21 at 0 V. Thus, during the second on-time Ton2, the control IC 47 controls the gate potential Vg21 to the negative potential -VNG during the period Tb between timing t12 and timing t13, and controls the gate potential Vg21 to 0 V after timing t13.
タイミングt12において信号SG2がOFFからONに切り替わると、期間Tbにおいてスイッチング素子22がターンオンする。その結果、上述したように、図4(b)の状態から図4(c)の状態へ電流経路が変化し、出力配線16aの電位が急低下する。このため、期間Tb内に、電圧Vds21が急上昇し、電圧Vds22が急低下する。電圧Vds21が急上昇した結果、スイッチング素子21のドレインとゲートG21の間の容量結合によって、ゲート電位Vg21が瞬間的に上昇する場合がある。すなわち、図8に示すように、期間Tbにおいてゲート電位Vg21の瞬間的な上昇86が生じる場合がある。本実施例では、期間Tbにおいて制御IC47がゲート電位Vg21を負電位-VNGに制御しているので、上昇86が生じても、ゲート電位Vg21がゲート閾値を超え難い。これによって、スイッチング素子21の誤点弧が抑制される。 When signal SG2 switches from OFF to ON at timing t12, switching element 22 turns on during period Tb. As a result, as described above, the current path changes from the state shown in FIG. 4(b) to the state shown in FIG. 4(c), causing a sudden drop in the potential of output wiring 16a. Therefore, during period Tb, voltage Vds21 rises suddenly, and voltage Vds22 falls suddenly. As a result of this sudden rise in voltage Vds21, capacitive coupling between the drain and gate G21 of switching element 21 can cause gate potential Vg21 to momentarily rise. That is, as shown in FIG. 8, a momentary rise 86 in gate potential Vg21 can occur during period Tb. In this embodiment, because control IC 47 controls gate potential Vg21 to a negative potential -VNG during period Tb, even if rise 86 occurs, gate potential Vg21 is unlikely to exceed the gate threshold. This prevents erroneous firing of switching element 21.
その後、タイミングt14において信号SG2がONからOFFに切り替わる。タイミングt14において、信号SG1はOFFに維持される。すなわち、タイミングt14の後の期間は、信号SG1と信号SG2が共にOFFである第2デッドタイムTd2である。信号SG2がONからOFFに切り替わると、制御IC57が、図6のステップS52でYESと判定し、ステップS54を実行する。制御IC57は、信号CPがLOWであるので、ステップS54でNOと判定し、ステップS62を実行する。上述したように、ステップS62では、制御IC57は、ゲート電位Vg22を0Vに制御する。また、信号SG2がONからOFFに切り替わると、制御IC47が、図5のステップS6でNOと判定し、ステップS12を実行する。上述したように、ステップS12では、制御IC47は、ゲート電位Vg21を0Vに制御する。したがって、タイミングt14において、図4(c)に示す状態から図4(d)に示す状態へ電流経路が切り替わる。このとき、出力配線16aの電位が急上昇するので、電圧Vds21が急低下し、電圧Vds22が急上昇する。 Thereafter, at timing t14, signal SG2 switches from ON to OFF. At timing t14, signal SG1 remains OFF. That is, the period following timing t14 is the second dead time Td2, during which both signals SG1 and SG2 are OFF. When signal SG2 switches from ON to OFF, control IC 57 determines YES in step S52 of FIG. 6 and executes step S54. Because signal CP is LOW, control IC 57 determines NO in step S54 and executes step S62. As described above, in step S62, control IC 57 controls gate potential Vg22 to 0 V. Furthermore, when signal SG2 switches from ON to OFF, control IC 57 determines NO in step S6 of FIG. 5 and executes step S12. As described above, in step S12, the control IC 47 controls the gate potential Vg21 to 0 V. Therefore, at timing t14, the current path switches from the state shown in FIG. 4(c) to the state shown in FIG. 4(d). At this time, the potential of the output wiring 16a rises sharply, causing the voltage Vds21 to drop sharply and the voltage Vds22 to rise sharply.
その後、タイミングt15において信号SG1がOFFからONに切り替わる。タイミングt15において、信号SG2はOFFに維持される。すなわち、タイミングt15の後の期間は、信号SG1がONで信号SG2がOFFである第1オンタイムTon1である。信号SG1がOFFからONに切り替わると、制御IC47が、図5のステップS2でNOと判定し、ステップS14を実行する。上述したように、ステップS14では、制御IC47は、ゲート電位Vg21を電位VCCに制御する。また、タイミングt5において信号SG1がOFFからONに切り替わっても、制御IC57は動作を変更しない。すなわち、制御IC57は、第2デッドタイムTd2から第1オンタイムTon1にかけて、ステップS52、S54、S62を繰り返し実行し、ゲート電位Vg22を0Vに制御する。したがって、タイミングt15において、図4(d)に示す状態から図4(a)に示す状態に電流経路が切り替わる。上述したように、図4(d)に示す電流経路から図4(a)に示す電流経路に切り替わるときに、出力配線16aの電位はほとんど変化しない。したがって、タイミングt15において、ゲート電位Vg22の瞬間的な上昇は生じない。このため、タイミングt15においてゲート電位Vg22を負電位に制御しなくても、スイッチング素子22の誤点弧は生じない。 After that, at timing t15, signal SG1 switches from OFF to ON. At timing t15, signal SG2 remains OFF. That is, the period following timing t15 is the first on-time Ton1, during which signal SG1 is ON and signal SG2 is OFF. When signal SG1 switches from OFF to ON, control IC 47 determines NO in step S2 of FIG. 5 and executes step S14. As described above, in step S14, control IC 47 controls gate potential Vg21 to potential VCC. Furthermore, even when signal SG1 switches from OFF to ON at timing t5, control IC 57 does not change its operation. That is, control IC 57 repeatedly executes steps S52, S54, and S62 from the second dead time Td2 through the first on-time Ton1, controlling gate potential Vg22 to 0 V. Therefore, at timing t15, the current path switches from the state shown in FIG. 4(d) to the state shown in FIG. 4(a). As described above, when the current path switches from the state shown in FIG. 4(d) to the state shown in FIG. 4(a), the potential of the output wiring 16a changes very little. Therefore, at timing t15, there is no momentary rise in the gate potential Vg22. For this reason, even if the gate potential Vg22 is not controlled to a negative potential at timing t15, erroneous firing of the switching element 22 does not occur.
以上に説明したように、ゲート制御回路25は、ダイオード24に順電流が流れていない状態でスイッチング素子22がターンオンするタイミング(すなわち、図8の期間Tb)ではゲートG21に負電位-VNGを印加することで、スイッチング素子21の誤点弧を抑制する。また、ゲート制御回路25は、ダイオード24に順電流が流れている状態でスイッチング素子22がターンオンするタイミング(すなわち、図7のタイミングt5)ではゲートG21に0Vを印加する。タイミングt5においてゲートG21に負電位を印加しなくても、誤点弧は生じない。また、タイミングt5において負電位を印加しないことで、スイッチング素子21に与えるストレスを軽減することができる。また、ゲート制御回路26は、ダイオード23に順電流が流れていない状態でスイッチング素子21がターンオンするタイミング(すなわち、図7の期間Ta)ではゲートG22に負電位-VNGを印加することで、スイッチング素子22の誤点弧を抑制する。また、ゲート制御回路26は、ダイオード23に順電流が流れている状態でスイッチング素子21がターンオンするタイミング(すなわち、図8のタイミングt15)ではゲートG22に0Vを印加する。タイミングt15においてゲートG22に負電位を印加しなくても、誤点弧は生じない。また、タイミングt15において負電位を印加しないことで、スイッチング素子22に与えるストレスを軽減することができる。 As described above, the gate control circuit 25 applies a negative potential -VNG to the gate G21 when the switching element 22 turns on while no forward current is flowing through the diode 24 (i.e., during the period Tb in FIG. 8), thereby suppressing erroneous firing of the switching element 21. Furthermore, the gate control circuit 25 applies 0V to the gate G21 when the switching element 22 turns on while a forward current is flowing through the diode 24 (i.e., during the period t5 in FIG. 7). Even if a negative potential is not applied to the gate G21 at the time t5, erroneous firing does not occur. Furthermore, not applying a negative potential at the time t5 reduces stress on the switching element 21. Furthermore, the gate control circuit 26 applies a negative potential -VNG to the gate G22 when the switching element 21 turns on while no forward current is flowing through the diode 23 (i.e., during the period Ta in FIG. 7), thereby suppressing erroneous firing of the switching element 22. Furthermore, the gate control circuit 26 applies 0V to the gate G22 at the timing when the switching element 21 turns on while a forward current is flowing through the diode 23 (i.e., timing t15 in FIG. 8). Even if a negative potential is not applied to the gate G22 at timing t15, false ignition does not occur. Furthermore, by not applying a negative potential at timing t15, stress on the switching element 22 can be reduced.
また、ゲート制御回路25は、図8に示すように、信号SG1がONからOFFに切り替わるタイミングt11の後ではゲート電位Vg21を0Vに低下させ、信号SG2がOFFからONに切り替わるタイミングt12以降にゲート電位Vg21を負電位-VNGに制御する。このように、タイミングt11からタイミングt12の間の期間ではゲートG21に負電位-VNGを印加しないことで、スイッチング素子21に与えるストレスを軽減することができる。また、ゲート制御回路25は、スイッチング素子22のターンオンが完了したタイミングt13以降にゲート電位Vg21を負電位-VNGから0Vに上昇させる。これによって、ゲートG21に負電位-VNGが印加される期間をより短縮することができ、スイッチング素子21に与えるストレスを軽減することができる。また、ゲート制御回路26は、図7に示すように、信号SG2がONからOFFに切り替わるタイミングt1の後ではゲート電位Vg22を0Vに低下させ、信号SG1がOFFからONに切り替わるタイミングt2以降にゲート電位Vg22を負電位-VNGに制御する。このように、タイミングt1からタイミングt2の間の期間ではゲートG22に負電位-VNGを印加しないことで、スイッチング素子22に与えるストレスを軽減することができる。また、ゲート制御回路26は、スイッチング素子21のターンオンが完了したタイミングt3以降にゲート電位Vg22を負電位-VNGから0Vに上昇させる。これによって、ゲートG22に負電位-VNGが印加される期間をより短縮することができ、スイッチング素子22に与えるストレスを軽減することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 8, the gate control circuit 25 lowers the gate potential Vg21 to 0V after timing t11 when the signal SG1 switches from ON to OFF, and controls the gate potential Vg21 to the negative potential -VNG after timing t12 when the signal SG2 switches from OFF to ON. In this way, by not applying the negative potential -VNG to the gate G21 during the period from timing t11 to timing t12, stress on the switching element 21 can be reduced. Furthermore, the gate control circuit 25 raises the gate potential Vg21 from the negative potential -VNG to 0V after timing t13 when the switching element 22 has completed turning on. This further shortens the period during which the negative potential -VNG is applied to the gate G21, thereby reducing stress on the switching element 21. As shown in FIG. 7, the gate control circuit 26 reduces the gate potential Vg22 to 0V after timing t1 when the signal SG2 switches from ON to OFF, and controls the gate potential Vg22 to the negative potential -VNG after timing t2 when the signal SG1 switches from OFF to ON. By not applying the negative potential -VNG to the gate G22 between timing t1 and timing t2, stress on the switching element 22 can be reduced. Furthermore, the gate control circuit 26 increases the gate potential Vg22 from the negative potential -VNG to 0V after timing t3 when the switching element 21 has completely turned on. This further shortens the period during which the negative potential -VNG is applied to the gate G22, reducing stress on the switching element 22.
なお、上述したように、電流Iout1の向きが流出方向である状態でスイッチング素子22がターンオンする場合には、ダイオード24に順方向に電流が流れている。したがって、図5のステップS4、S6の判定は、ダイオード24に順方向に電流が流れているか否かを判定しているのに等しい。また、上述したように、電流Iout1の向きが流入方向である状態でスイッチング素子21がターンオンする場合には、ダイオード23に順方向に電流が流れている。したがって、図6のステップS54、S56の判定は、ダイオード23に順方向に電流が流れているか否かを判定しているのに等しい。このように、実施例1では、ゲート制御回路25、26は、出力配線16aに流れる電流Iout1の向きに基づいて、ダイオード23、24に順方向に電流が流れているか否かを判定する。 As described above, when switching element 22 is turned on with current Iout1 flowing in the outflow direction, a forward current flows through diode 24. Therefore, the determinations in steps S4 and S6 in FIG. 5 are equivalent to determining whether a forward current flows through diode 24. Also, as described above, when switching element 21 is turned on with current Iout1 flowing in the inflow direction, a forward current flows through diode 23. Therefore, the determinations in steps S54 and S56 in FIG. 6 are equivalent to determining whether a forward current flows through diode 23. In this way, in Example 1, gate control circuits 25 and 26 determine whether a forward current flows through diodes 23 and 24 based on the direction of current Iout1 flowing through output wiring 16a.
また、実施例1のスイッチング回路20aによれば、スイッチング回路20aの起動時における誤点弧を抑制できる。図9は、起動時における各値の変化を示している。図9において、タイミングt0はスイッチング回路20aの起動タイミングであり、タイミングtxは起動後に最初に信号SG2がOFFからONに切り替わるタイミングである。従来の制御では、スイッチング素子のターンオフをトリガとしてスイッチング素子のゲートに負電位を印加するので、起動後に最初にスイッチング素子22がターンオンするタイミングtxに応じてスイッチング素子21のゲート電位Vg21を負電位に制御することができない。これに対して、実施例1のスイッチング回路20aでは、制御IC47が、タイミングtxにおいて、ステップS2でNOと判定し、ステップS4でNOと判定し、ステップS6でYESと判定し、ステップS8でNOと判定する。したがって、ステップS10で、ゲート電位Vg21を負電位-VNGに制御する。このため、図9に示すように、タイミングtxの直後の期間Tcにゲート電位Vg21が負電位-VNGに制御される。このため、起動時にスイッチング素子21の誤点弧を防止できる。 Furthermore, the switching circuit 20a of Example 1 can suppress erroneous ignition during startup of the switching circuit 20a. Figure 9 shows the changes in various values during startup. In Figure 9, timing t0 is the startup timing of the switching circuit 20a, and timing tx is the timing at which the signal SG2 first switches from OFF to ON after startup. In conventional control, turning off the switching element triggers application of a negative potential to the gate of the switching element, making it impossible to control the gate potential Vg21 of the switching element 21 to a negative potential in accordance with timing tx at which the switching element 22 first turns on after startup. In contrast, in the switching circuit 20a of Example 1, the control IC 47 determines NO in step S2, NO in step S4, YES in step S6, and NO in step S8 at timing tx. Therefore, in step S10, the gate potential Vg21 is controlled to a negative potential -VNG. Therefore, as shown in Figure 9, during the period Tc immediately after timing tx, the gate potential Vg21 is controlled to the negative potential -VNG. This prevents erroneous firing of the switching element 21 during startup.
実施例1の電位VCCは、ゲートオン電位の一例である。実施例1の0Vは、第1ゲートオフ電位の一例である。実施例1の負電位-VNGは、第2ゲートオフ電位の一例である。なお、実施例1及び以下に説明する実施例2~5において、第1ゲートオフ電位として、0V以上かつゲート閾値未満の任意の値を採用してもよい。 The potential VCC in Example 1 is an example of a gate-on potential. 0 V in Example 1 is an example of a first gate-off potential. The negative potential -VNG in Example 1 is an example of a second gate-off potential. Note that in Example 1 and Examples 2 to 5 described below, any value equal to or greater than 0 V and less than the gate threshold may be used as the first gate-off potential.
実施例1のゲート制御回路25は対象ゲート制御回路の一例であり、実施例1のゲート制御回路26は対向ゲート制御回路の一例である。この場合、スイッチング素子21が対象スイッチング素子の一例である。また、スイッチング素子21のドレインが対象スイッチング素子の高電位主端子の一例である。また、スイッチング素子21のソースが対象スイッチング素子の低電位主端子の一例である。また、スイッチング素子22が対向スイッチング素子の一例である。また、スイッチング素子22のドレインが対向スイッチング素子の高電位主端子の一例である。また、スイッチング素子22のソースが対向スイッチング素子の低電位主端子の一例である。また、ダイオード23が対象ダイオードの一例である。また、ダイオード24が対向ダイオードの一例である。また、タイミングt5が第1タイミングの一例である。また、期間Tbが第2タイミングの一例である。また、信号SG2が対向指令信号の一例である。また、信号SG2がOFFからONに切り替わることが、ターンオン指令の一例である。また、信号SG2がONからOFFに切り替わることが、ターンオフ指令の一例である。以下に説明する実施例2~5でも、同様に対応付けることができる。 The gate control circuit 25 of Example 1 is an example of a target gate control circuit, and the gate control circuit 26 of Example 1 is an example of an opposing gate control circuit. In this case, the switching element 21 is an example of a target switching element. The drain of the switching element 21 is an example of a high-potential main terminal of the target switching element. The source of the switching element 21 is an example of a low-potential main terminal of the target switching element. The switching element 22 is an example of an opposing switching element. The drain of the switching element 22 is an example of a high-potential main terminal of the opposing switching element. The source of the switching element 22 is an example of a low-potential main terminal of the opposing switching element. The diode 23 is an example of a target diode. The diode 24 is an example of an opposing diode. The timing t5 is an example of a first timing. The period Tb is an example of a second timing. The signal SG2 is an example of an opposing command signal. The switching of the signal SG2 from OFF to ON is an example of a turn-on command. The switching of the signal SG2 from ON to OFF is an example of a turn-off command. Similar correspondence can be achieved in Examples 2 to 5 described below.
また、実施例1のゲート制御回路26は対象ゲート制御回路の一例であり、実施例1のゲート制御回路25は対向ゲート制御回路の一例であると見ることもできる。この場合、スイッチング素子22が対象スイッチング素子の一例である。また、スイッチング素子22のドレインが対象スイッチング素子の高電位主端子の一例である。また、スイッチング素子22のソースが対象スイッチング素子の低電位主端子の一例である。また、スイッチング素子21が対向スイッチング素子の一例である。また、スイッチング素子21のドレインが対向スイッチング素子の高電位主端子の一例である。また、スイッチング素子21のソースが対向スイッチング素子の低電位主端子の一例である。また、ダイオード24が対象ダイオードの一例である。また、ダイオード23が対向ダイオードの一例である。また、タイミングt15が第1タイミングの一例である。また、期間Taが第2タイミングの一例である。また、信号SG1が対向指令信号の一例である。また、信号SG1がOFFからONに切り替わることが、ターンオン指令の一例である。また、信号SG1がONからOFFに切り替わることが、ターンオフ指令の一例である。以下に説明する実施例2~5でも、同様に対応付けることができる。 Furthermore, gate control circuit 26 in Example 1 can be considered an example of a target gate control circuit, and gate control circuit 25 in Example 1 can be considered an example of an opposing gate control circuit. In this case, switching element 22 is an example of a target switching element. The drain of switching element 22 is an example of a high-potential main terminal of a target switching element. The source of switching element 22 is an example of a low-potential main terminal of a target switching element. Further, switching element 21 is an example of an opposing switching element. The drain of switching element 21 is an example of a high-potential main terminal of an opposing switching element. The source of switching element 21 is an example of a low-potential main terminal of an opposing switching element. Further, diode 24 is an example of a target diode. Further, diode 23 is an example of an opposing diode. Further, timing t15 is an example of a first timing. Further, period Ta is an example of a second timing. Further, signal SG1 is an example of an opposing command signal. Further, switching of signal SG1 from OFF to ON is an example of a turn-on command. Additionally, switching signal SG1 from ON to OFF is an example of a turn-off command. This same correspondence can be applied to Examples 2 to 5 described below.
なお、実施例1では、制御IC47、57がゲート電位Vg21、Vg22に基づいてスイッチング素子21、22のターンオンが完了したか否かを判定した。しかしながら、実施例1の変形例では、図10に示すように、スイッチング回路20aが、ゲート電位判定回路49x、59xを有していてもよい。ゲート電位判定回路49xは、コンパレータ49yによってゲート電位Vg21を参照電位Vref21と比較し、比較結果を信号Son1として制御IC57へ送信する。なお、参照電位Vref21は、スイッチング素子21のターンオンが完了したときのゲート電位Vg21に設定されている。ゲート電位判定回路59xは、コンパレータ59yによってゲート電位Vg22を参照電位Vref22と比較し、比較結果を信号Son2として制御IC47へ送信する。なお、参照電位Vref22は、スイッチング素子22のターンオンが完了したときのゲート電位Vg22に設定されている。この構成でも、スイッチング素子21、22のターンオンが完了したか否かを示す信号Son1、Son2を、制御IC47、57に適切に送信することができる。 In Example 1, the control ICs 47 and 57 determine whether the turn-on of the switching elements 21 and 22 is complete based on the gate potentials Vg21 and Vg22. However, in a modified example of Example 1, as shown in FIG. 10, the switching circuit 20a may include gate potential determination circuits 49x and 59x. The gate potential determination circuit 49x compares the gate potential Vg21 with the reference potential Vref21 using a comparator 49y and transmits the comparison result as a signal Son1 to the control IC 57. The reference potential Vref21 is set to the gate potential Vg21 when the turn-on of the switching element 21 is complete. The gate potential determination circuit 59x compares the gate potential Vg22 with the reference potential Vref22 using a comparator 59y and transmits the comparison result as a signal Son2 to the control IC 47. The reference potential Vref22 is set to the gate potential Vg22 when the turn-on of the switching element 22 is complete. Even with this configuration, signals Son1 and Son2 indicating whether or not the switching elements 21 and 22 have been turned on can be appropriately sent to the control ICs 47 and 57.
図11に示す実施例2のスイッチング回路20a2は、実施例1のスイッチング回路20aとは異なる方法で、スイッチング素子21、22のターンオンの完了を検出する。実施例2のスイッチング回路20a2は、ゲート電位検出配線49に代えて、ドレイン電位検出回路49aを有している。また、実施例2のスイッチング回路20a2は、ゲート電位検出配線59に代えて、ドレイン電位検出回路59aを有している。また、実施例2のスイッチング回路20a2では、制御IC47と制御IC57の間で信号Son1、Son2の送受信が行われない。実施例2のスイッチング回路20a2のその他の構成は、実施例1のスイッチング回路20aと等しい。 The switching circuit 20a2 of Example 2 shown in FIG. 11 detects the completion of turn-on of the switching elements 21 and 22 using a method different from that of the switching circuit 20a of Example 1. The switching circuit 20a2 of Example 2 has a drain potential detection circuit 49a instead of the gate potential detection wiring 49. The switching circuit 20a2 of Example 2 also has a drain potential detection circuit 59a instead of the gate potential detection wiring 59. In addition, in the switching circuit 20a2 of Example 2, signals Son1 and Son2 are not transmitted or received between the control IC 47 and the control IC 57. The other configuration of the switching circuit 20a2 of Example 2 is the same as that of the switching circuit 20a of Example 1.
実施例2のスイッチング回路20a2では、ドレイン電位検出回路49aが、スイッチング素子21のソース-ドレイン間の電圧Vds21を検出する。さらに、ドレイン電位検出回路49aは、電圧Vds21に基づいてスイッチング素子22がオンしているか否かを判定する。すなわち、タイミングt13でスイッチング素子22がオンすると、電圧Vds22が低電圧となり、その結果、電圧Vds21が高電圧となる。したがって、ドレイン電位検出回路49aは、電圧Vds21が所定値以上であるか否かによって、スイッチング素子22がオンしているか否かを判定することができる。ドレイン電位検出回路49aによる判定結果(すなわち、スイッチング素子22がオンしているか否かを示す判定結果)は、信号Son2として制御IC47に入力される。従って、制御IC47は、ステップS8において、ドレイン電位検出回路49aから入力される信号Son2に基づいてスイッチング素子22のターンオンが完了したか否かを判定することができる。 In the switching circuit 20a2 of Example 2, the drain potential detection circuit 49a detects the voltage Vds21 between the source and drain of the switching element 21. Furthermore, the drain potential detection circuit 49a determines whether the switching element 22 is on or not based on the voltage Vds21. That is, when the switching element 22 is turned on at timing t13, the voltage Vds22 becomes low, and as a result, the voltage Vds21 becomes high. Therefore, the drain potential detection circuit 49a can determine whether the switching element 22 is on or not based on whether the voltage Vds21 is equal to or higher than a predetermined value. The determination result by the drain potential detection circuit 49a (i.e., the determination result indicating whether the switching element 22 is on or not) is input to the control IC 47 as the signal Son2. Therefore, in step S8, the control IC 47 can determine whether the turning on of the switching element 22 has been completed based on the signal Son2 input from the drain potential detection circuit 49a.
また、実施例2のスイッチング回路20a2では、ドレイン電位検出回路59aが、スイッチング素子22のソース-ドレイン間の電圧Vds22を検出する。さらに、ドレイン電位検出回路59aは、電圧Vds22に基づいてスイッチング素子21がオンしているか否かを判定する。すなわち、タイミングt3でスイッチング素子21がオンすると、電圧Vds21が低電圧となり、その結果、電圧Vds22が高電圧となる。したがって、ドレイン電位検出回路59aは、電圧Vds22が所定値以上であるか否かによって、スイッチング素子21がオンしているか否かを判定することができる。ドレイン電位検出回路59aによる判定結果(すなわち、スイッチング素子21がオンしているか否かを示す判定結果)は、信号Son1として制御IC57に入力される。従って、制御IC57は、ステップS58において、ドレイン電位検出回路59aから入力される信号Son1に基づいてスイッチング素子21のターンオンが完了したか否かを判定することができる。 In the switching circuit 20a2 of Example 2, the drain potential detection circuit 59a detects the voltage Vds22 between the source and drain of the switching element 22. Furthermore, the drain potential detection circuit 59a determines whether the switching element 21 is on or not based on the voltage Vds22. That is, when the switching element 21 is turned on at timing t3, the voltage Vds21 becomes low, and as a result, the voltage Vds22 becomes high. Therefore, the drain potential detection circuit 59a can determine whether the switching element 21 is on or not based on whether the voltage Vds22 is equal to or greater than a predetermined value. The determination result by the drain potential detection circuit 59a (i.e., the determination result indicating whether the switching element 21 is on or not) is input to the control IC 57 as the signal Son1. Therefore, in step S58, the control IC 57 can determine whether the turning on of the switching element 21 has been completed based on the signal Son1 input from the drain potential detection circuit 59a.
実施例2の構成によれば、制御IC47、57の間での信号Son1、Son2の送受信が不要となるので、ゲート制御回路25、26の構成を簡略化することができる。 The configuration of Example 2 eliminates the need to send and receive signals Son1 and Son2 between control ICs 47 and 57, thereby simplifying the configuration of gate control circuits 25 and 26.
なお、ドレイン電位検出回路49aは、図12または13に示す構成を有していてもよい。図12では、電圧Vds21が一定値を超えると、ダイオード49a-1がオフする。すると、電流源49a-2の出力電位V49a-2(すなわち、コンパレータ49a-3のプラス端子の電位)が参照電位V49a-4(すなわち、コンパレータ49a-3のマイナス端子の電位)を超え、コンパレータ49a-3の出力信号が変化する。したがって、コンパレータ49a-3の出力信号を信号Son2として制御IC47に入力することで、制御IC47は電圧Vds21が所定値以上であるか否か(すなわち、スイッチング素子22のターンオンが完了したか否か)を判定することができる。図13では、コンデンサ49a-11、49a-12によって電圧Vds21を分圧した電圧Vds21-2がコンパレータ49a-13のプラス端子に印加される。電圧Vds21が一定値まで上昇すると、電圧Vds21-2が参照電位V49a-14(すなわち、コンパレータ49a-13のマイナス端子の電位)を超え、コンパレータ49a-13の出力信号が変化する。したがって、コンパレータ49a-13の出力信号を信号Son2として制御IC47に入力することで、制御IC47は電圧Vds21が所定値以上であるか否か(すなわち、スイッチング素子22のターンオンが完了したか否か)を判定することができる。また、図12、13の回路を、ドレイン電位検出回路59aに適用してもよい。 The drain potential detection circuit 49a may have the configuration shown in FIG. 12 or 13. In FIG. 12, when voltage Vds21 exceeds a certain value, diode 49a-1 turns off. Then, the output potential V49a-2 of current source 49a-2 (i.e., the potential at the positive terminal of comparator 49a-3) exceeds reference potential V49a-4 (i.e., the potential at the negative terminal of comparator 49a-3), causing the output signal of comparator 49a-3 to change. Therefore, by inputting the output signal of comparator 49a-3 as signal Son2 to control IC 47, control IC 47 can determine whether voltage Vds21 is equal to or greater than a predetermined value (i.e., whether turning on of switching element 22 is complete). In FIG. 13, voltage Vds21-2, obtained by dividing voltage Vds21 by capacitors 49a-11 and 49a-12, is applied to the positive terminal of comparator 49a-13. When voltage Vds21 rises to a certain value, voltage Vds21-2 exceeds reference potential V49a-14 (i.e., the potential at the negative terminal of comparator 49a-13), causing the output signal of comparator 49a-13 to change. Therefore, by inputting the output signal of comparator 49a-13 as signal Son2 to control IC 47, control IC 47 can determine whether voltage Vds21 is equal to or greater than a predetermined value (i.e., whether turning on of switching element 22 has been completed). The circuits of Figures 12 and 13 may also be applied to drain potential detection circuit 59a.
また、実施例2の変形例では、ドレイン電位検出回路49aが、電圧Vds21の上昇速度が所定値以下まで低下したとき(すなわち、電圧Vds21が安定したとき)にスイッチング素子22のターンオンが完了したと判定することができる。また、ドレイン電位検出回路59aが、電圧Vds22の上昇速度が所定値以下まで低下したとき(すなわち、電圧Vds22が安定したとき)にスイッチング素子21のターンオンが完了したと判定することができる。 Furthermore, in a modified example of Example 2, the drain potential detection circuit 49a can determine that turn-on of the switching element 22 is complete when the rate of increase of the voltage Vds21 drops to a predetermined value or less (i.e., when the voltage Vds21 stabilizes). Furthermore, the drain potential detection circuit 59a can determine that turn-on of the switching element 21 is complete when the rate of increase of the voltage Vds22 drops to a predetermined value or less (i.e., when the voltage Vds22 stabilizes).
図14に示す実施例3のスイッチング回路20a3は、実施例1のスイッチング回路20aとは異なる方法で、ダイオード23、24に順電流が流れているか否かを判定する。すなわち、実施例1では、制御装置30が、出力配線16aに流れる電流Iout1の向きを判定し、その判定結果を信号CPとして制御IC47、57に送信した。これに対し、実施例3では、スイッチング回路20が、電流検出回路27s、28sを有している。電流検出回路27sは、スイッチング素子21とダイオード23との並列回路と高電位配線12の間を接続する配線27に流れる電流を検出し、その電流の向きを示す信号CP1を出力する。すなわち、電流検出回路27sは、スイッチング素子21とダイオード23との並列回路に流れる電流を検出し、その電流の向きを示す信号CP1を出力する。信号CP1は、制御IC57へ送信される。したがって、制御IC57は、ステップS54において、信号CP1に基づいてダイオード23に順電流が流れているか否かを判定することができる。この場合、制御IC57は、ダイオード23に順電流が流れている場合にステップS54でYESと判定(すなわち、ステップS56を実行)し、ダイオード23に順電流が流れていない場合にステップS54でNOと判定する。また、電流検出回路28sは、スイッチング素子22とダイオード24との並列回路と出力配線16aの間を接続する配線28に流れる電流を検出し、その電流の向きを示す信号CP2を出力する。すなわち、電流検出回路28sは、スイッチング素子22とダイオード24との並列回路に流れる電流を検出し、その電流の向きを示す信号CP2を出力する。信号CP2は、制御IC47へ送信される。したがって、制御IC47は、ステップS4において、信号CP2に基づいてダイオード24に順電流が流れているか否かを判定することができる。この場合、制御IC47は、ダイオード24に順電流が流れている場合にステップS4でNOと判定(すなわち、ステップS6を実行)し、ダイオード24に順電流が流れていない場合にステップS4でNOとYESする。 The switching circuit 20a3 of Example 3 shown in FIG. 14 determines whether a forward current is flowing through the diodes 23 and 24 using a method different from that of the switching circuit 20a of Example 1. That is, in Example 1, the control device 30 determines the direction of the current Iout1 flowing through the output wiring 16a and transmits the determination result as a signal CP to the control ICs 47 and 57. In contrast, in Example 3, the switching circuit 20 includes current detection circuits 27s and 28s. The current detection circuit 27s detects the current flowing through the wiring 27 connecting the parallel circuit of the switching element 21 and the diode 23 to the high-potential wiring 12, and outputs a signal CP1 indicating the direction of that current. That is, the current detection circuit 27s detects the current flowing through the parallel circuit of the switching element 21 and the diode 23, and outputs a signal CP1 indicating the direction of that current. The signal CP1 is transmitted to the control IC 57. Therefore, in step S54, the control IC 57 can determine whether a forward current is flowing through the diode 23 based on the signal CP1. In this case, the control IC 57 determines YES in step S54 (i.e., executes step S56) if a forward current is flowing through the diode 23, and determines NO in step S54 if a forward current is not flowing through the diode 23. In addition, the current detection circuit 28s detects a current flowing through the wiring 28 connecting the parallel circuit of the switching element 22 and the diode 24 to the output wiring 16a, and outputs a signal CP2 indicating the direction of that current. That is, the current detection circuit 28s detects a current flowing through the parallel circuit of the switching element 22 and the diode 24, and outputs a signal CP2 indicating the direction of that current. The signal CP2 is transmitted to the control IC 47. Therefore, in step S4, the control IC 47 can determine whether a forward current is flowing through the diode 24 based on the signal CP2. In this case, the control IC 47 determines NO in step S4 (i.e., executes step S6) if a forward current is flowing through the diode 24, and determines NO and YES in step S4 if a forward current is not flowing through the diode 24.
なお、ダイオード23、24に順電流が流れているか否かの判定は、実施例1、3とは異なる方法によって実施してもよい。例えば、ダイオード23、24に流れる電流を直接検出してもよいし、その他の位置の電流、電圧等に基づいて判定してもよい。 Note that the determination of whether a forward current is flowing through diodes 23 and 24 may be performed using a method different from that used in Examples 1 and 3. For example, the current flowing through diodes 23 and 24 may be detected directly, or the determination may be made based on the current, voltage, etc. at other positions.
実施例1では、直流電源46の出力電位が負電位-VNGに固定されていた。これに対し、図15に示す実施例4のスイッチング回路20a4では、直流電源46の出力電位V46が変更可能とされている。出力電位V46は、負電位と正電位の範囲で変更可能とされている。すなわち、実施例4では、図8の期間Tbにおいてスイッチング素子21のゲートG21に印加されるゲートオフ電位が、負電位と正電位の範囲で変更可能とされている。また、実施例4では、ゲート制御回路25が、電位上昇量検出回路46aと電源電位補正回路46bを有している。 In Example 1, the output potential of the DC power supply 46 was fixed to a negative potential -VNG. In contrast, in Example 4 shown in FIG. 15, the switching circuit 20a4 of Example 4 allows the output potential V46 of the DC power supply 46 to be changed. The output potential V46 is changeable within a range between negative and positive potentials. That is, in Example 4, the gate-off potential applied to the gate G21 of the switching element 21 during period Tb in FIG. 8 is changeable within a range between negative and positive potentials. Also, in Example 4, the gate control circuit 25 includes a potential increase detection circuit 46a and a power supply potential correction circuit 46b.
上述したように、図8の期間Tbでは、スイッチング素子22のターンオンに伴ってゲート電位Vg21の瞬間的な上昇86が発生する。電位上昇量検出回路46aは、期間Tbにおいて、ゲート電位Vg21の上昇量ΔVを検出する。例えば、期間Tbにおいて図16に示すようにゲート電位Vg21が変化した場合には、電位上昇量検出回路46aは、ゲート電位Vg21の最大値と電位V46の差を上昇量ΔVとして検出する。例えば、電位上昇量検出回路46aは、図17に示すピークホールド回路であってもよい。ピークホールド回路は、ダイオード46a-1、オペアンプ46a-2、ダイオード46a-3、抵抗46a-4、オペアンプ46a-5、コンデンサ46a-6及びスイッチ46a-7を有している。オペアンプ46a-2のプラス端子にはゲート電位Vg21が入力される。ダイオード46a-1のアノードは、オペアンプ46a-2のマイナス端子に接続されている。ダイオード46a-1のカソードは、オペアンプ46a-2の出力端子に接続されている。ダイオード46a-3のアノードは、オペアンプ46a-2の出力端子に接続されている。ダイオード46a-3のカソードは、オペアンプ46a-5のプラス端子に接続されている。抵抗46a-4の一端は、オペアンプ46a-2のマイナス端子に接続されている。抵抗46a-4の他端は、オペアンプ46a-5のマイナス端子と出力端子に接続されている。コンデンサ46a-6は、オペアンプ46a-5のプラス端子と電位V46(すなわち、直流電源56の負極)の間に接続されている。スイッチ46a-7は、オペアンプ46a-5のプラス端子と電位V46の間に接続されている。スイッチ46a-7は、制御IC47等によって制御される。ピークホールド回路は、ゲート電位Vg21をモニタしながらその最大値と電位V46の差を上昇量ΔVとして出力する。ピークホールド回路の出力値は、スイッチ46a-7をオンすることでリセット可能である。制御IC47は、期間Tbの終了後であって次の期間Tbが到来する前に、スイッチ46a-7をオンしてピークホールド回路の出力値をリセットする。したがって、ピークホールド回路は、期間Tbごとに上昇量ΔVを検出する。ピークホールド回路の出力値(すなわち、上昇量ΔV)は、電源電位補正回路46bに入力される。 As described above, during period Tb in FIG. 8, a momentary rise 86 in gate potential Vg21 occurs when switching element 22 is turned on. The potential rise detection circuit 46a detects the rise ΔV in gate potential Vg21 during period Tb. For example, if gate potential Vg21 changes during period Tb as shown in FIG. 16, the potential rise detection circuit 46a detects the difference between the maximum value of gate potential Vg21 and potential V46 as the rise ΔV. For example, potential rise detection circuit 46a may be a peak hold circuit as shown in FIG. 17. The peak hold circuit includes diode 46a-1, operational amplifier 46a-2, diode 46a-3, resistor 46a-4, operational amplifier 46a-5, capacitor 46a-6, and switch 46a-7. The gate potential Vg21 is input to the positive terminal of operational amplifier 46a-2. The anode of the diode 46a-1 is connected to the negative terminal of the operational amplifier 46a-2. The cathode of the diode 46a-1 is connected to the output terminal of the operational amplifier 46a-2. The anode of the diode 46a-3 is connected to the output terminal of the operational amplifier 46a-2. The cathode of the diode 46a-3 is connected to the positive terminal of the operational amplifier 46a-5. One end of the resistor 46a-4 is connected to the negative terminal of the operational amplifier 46a-2. The other end of the resistor 46a-4 is connected to the negative terminal and output terminal of the operational amplifier 46a-5. The capacitor 46a-6 is connected between the positive terminal of the operational amplifier 46a-5 and a potential V46 (i.e., the negative pole of the DC power supply 56). The switch 46a-7 is connected between the positive terminal of the operational amplifier 46a-5 and the potential V46. The switch 46a-7 is controlled by the control IC 47, etc. The peak hold circuit monitors the gate potential Vg21 and outputs the difference between its maximum value and the potential V46 as the increase amount ΔV. The output value of the peak hold circuit can be reset by turning on switch 46a-7. After the end of period Tb and before the next period Tb arrives, control IC 47 turns on switch 46a-7 to reset the output value of the peak hold circuit. Therefore, the peak hold circuit detects the increase amount ΔV for each period Tb. The output value of the peak hold circuit (i.e., the increase amount ΔV) is input to power supply potential correction circuit 46b.
電源電位補正回路46bには、電位上昇量検出回路46aから上昇量ΔVが入力される。また、電源電位補正回路46bには、スイッチング素子21が内蔵する図示しない温度センサから、スイッチング素子21の温度T21が入力される。電源電位補正回路46bは、上昇量ΔVと温度T21に基づいて、期間Tbにおける適切なゲートオフ電位Voffを算出し、算出したゲートオフ電位Voffが出力されるように直流電源46を制御する。以下に、電源電位補正回路46bの動作の詳細について説明する。電源電位補正回路46bは、過去の期間Tbにおける上昇量ΔV基づいて、次回の期間Tbにおけるゲート電位Vg21の上昇量ΔVの予測値ΔVpを算出する。予測値ΔVpは、前回の期間Tbにおける上昇量ΔVと同じ出会ってもよいし、過去数回の期間Tbにおける上昇量ΔVの平均値であってもよいし、他のアルゴリズムによって算出される値であってもよい。また、電源電位補正回路46bは、図18に示すように、スイッチング素子21のゲート閾値Vgthの温度特性C1を記憶している。図18に示されるように、一般に、スイッチング素子の温度T21が高いほどゲート閾値Vgthは低くなる。電源電位補正回路46bは、ゲート電位Vg21の上昇量ΔVの予測値ΔVpを算出すると、図18に示す温度特性C1から予測値ΔVpを減算することで、グラフC2を算出する。次に、電源電位補正回路46bは、温度T21とグラフC2から最適なゲートオフ電位Voffを算出する。このようにゲートオフ電位Voffを算出する場合、予測値ΔVpが高いほどゲートオフ電位Voffが低くなり、温度T21が高いほどゲートオフ電位Voffが低くなる。電源電位補正回路46bは、ゲートオフ電位Voffを算出すると、直流電源46の出力電位V46をゲートオフ電位Voffと一致させる。したがって、次の期間Tbにおいては、ゲート電位Vg21がゲートオフ電位Voffに制御される。なお、図18のグラフC2に示されるように、ゲートオフ電位Voffは、負電位となる場合もあるし、正電位となる場合もある。このように期間Tbのゲート電位Vg21がゲートオフ電位Voffに制御されると、予測値ΔVpと同じ上昇量でゲート電位Vg21が上昇しても、ゲート電位Vg21がゲート閾値Vgthを超えない。したがって、スイッチング素子21の誤点弧を防止できる。また、このようにゲート電位Vg21を制御することで、ゲートG21に印加される負電位を必要最小限の大きさとすることができる。これによって、スイッチング素子21に対するストレスを軽減できる。なお、ゲートオフ電位Voffを、グラフC2に対して所定のマージンを設けて算出してもよい。 The power supply potential correction circuit 46b receives the increase ΔV from the potential increase detection circuit 46a. The power supply potential correction circuit 46b also receives the temperature T21 of the switching element 21 from a temperature sensor (not shown) built into the switching element 21. The power supply potential correction circuit 46b calculates an appropriate gate-off potential Voff for the period Tb based on the increase ΔV and the temperature T21, and controls the DC power supply 46 so that the calculated gate-off potential Voff is output. The operation of the power supply potential correction circuit 46b is described in detail below. The power supply potential correction circuit 46b calculates a predicted value ΔVp of the increase ΔV of the gate potential Vg21 for the next period Tb based on the increase ΔV for the previous period Tb. The predicted value ΔVp may be the same as the increase ΔV for the previous period Tb, the average value of the increase ΔV for the past several periods Tb, or a value calculated using another algorithm. The power supply potential correction circuit 46b also stores a temperature characteristic C1 of the gate threshold Vgth of the switching element 21, as shown in FIG. 18 . As shown in FIG. 18 , the higher the temperature T21 of the switching element, the lower the gate threshold Vgth. After calculating a predicted value ΔVp of the increase amount ΔV of the gate potential Vg21, the power supply potential correction circuit 46b subtracts the predicted value ΔVp from the temperature characteristic C1 shown in FIG. 18 to calculate graph C2. Next, the power supply potential correction circuit 46b calculates an optimal gate-off potential Voff based on the temperature T21 and graph C2. When calculating the gate-off potential Voff in this manner, the higher the predicted value ΔVp, the lower the gate-off potential Voff, and the higher the temperature T21, the lower the gate-off potential Voff. After calculating the gate-off potential Voff, the power supply potential correction circuit 46b adjusts the output potential V46 of the DC power supply 46 to match the gate-off potential Voff. Therefore, during the next period Tb, the gate potential Vg21 is controlled to the gate-off potential Voff. As shown in graph C2 of FIG. 18, the gate-off potential Voff can be either a negative or positive potential. When the gate potential Vg21 during period Tb is controlled to the gate-off potential Voff in this manner, even if the gate potential Vg21 increases by the same amount as the predicted value ΔVp, the gate potential Vg21 does not exceed the gate threshold Vgth. This prevents erroneous firing of the switching element 21. Furthermore, by controlling the gate potential Vg21 in this manner, the negative potential applied to the gate G21 can be minimized, thereby reducing stress on the switching element 21. The gate-off potential Voff may be calculated with a predetermined margin relative to graph C2.
また、実施例4のスイッチング回路20a4では、ゲート制御回路26が、電位上昇量検出回路56aと電源電位補正回路56bを有している。電位上昇量検出回路56aと電源電位補正回路56bは、電位上昇量検出回路46aと電源電位補正回路46bと略同様に動作する。電位上昇量検出回路56aと電源電位補正回路56bによって、直流電源56の出力電位V56(すなわち、期間Taにおけるゲート電位Vg22)が最適化される。 Furthermore, in the switching circuit 20a4 of Example 4, the gate control circuit 26 has a potential rise detection circuit 56a and a power supply potential correction circuit 56b. The potential rise detection circuit 56a and the power supply potential correction circuit 56b operate in substantially the same manner as the potential rise detection circuit 46a and the power supply potential correction circuit 46b. The potential rise detection circuit 56a and the power supply potential correction circuit 56b optimize the output potential V56 of the DC power supply 56 (i.e., the gate potential Vg22 during the period Ta).
なお、実施例4では、予測値ΔVpと温度T21の両方に基づいて電位V46を調整した。しかしながら、実施例4の変形例では、予測値ΔVpと温度T21のいずれか一方のみに基づいて電位V46を調整してもよい。 In Example 4, the potential V46 was adjusted based on both the predicted value ΔVp and the temperature T21. However, in a modified example of Example 4, the potential V46 may be adjusted based on only one of the predicted value ΔVp and the temperature T21.
図19に示すように、実施例5のスイッチング回路20a5では、直流電源46の出力電位V46と直流電源56の出力電位V56とが可変とされている。実施例5では、実施例4とは異なり、出力電位V46として0Vと負電位-VNGのいずれかが出力され、出力電位V56として0Vと負電位-VNGのいずれかが出力される。出力電位V46は制御IC47によって制御され、出力電位V56は制御IC57によって制御される。実施例5では、図8のタイミングt11で、制御IC47は、ゲートオフスイッチ41をオンする。その後、ゲート電位Vg21が0Vまで低下したら、制御IC47は、出力電位V46を0Vに設定した状態で、ゲートオフスイッチ42をオンし、ゲートオフスイッチ41をオフする。その後、タイミングt12において、制御IC47は、出力電位V46を負電位-VNGに設定することで、ゲート電位Vg21を負電位-VNGに低下させる。その後、タイミングt13において、制御IC47は、出力電位V46を0Vに設定することで、ゲート電位Vg21を0Vに上昇させる。このように、実施例5では、制御IC47が、直流電源46の出力電位V46を変更することでゲート電位Vg21を0Vと負電位-VNGの間で変化させる。また、制御IC57も、制御IC47と同様にして、直流電源56の出力電位V56を変更することでゲート電位Vg22を0Vと負電位-VNGの間で変化させる。 As shown in FIG. 19, in the switching circuit 20a5 of Example 5, the output potential V46 of the DC power supply 46 and the output potential V56 of the DC power supply 56 are variable. Unlike Example 4, Example 5 outputs either 0V or a negative potential -VNG as the output potential V46, and either 0V or a negative potential -VNG as the output potential V56. The output potential V46 is controlled by the control IC 47, and the output potential V56 is controlled by the control IC 57. In Example 5, at timing t11 in FIG. 8, the control IC 47 turns on the gate-off switch 41. Thereafter, when the gate potential Vg21 drops to 0V, the control IC 47 turns on the gate-off switch 42 and turns off the gate-off switch 41, with the output potential V46 set to 0V. Then, at timing t12, the control IC 47 sets the output potential V46 to the negative potential -VNG, thereby lowering the gate potential Vg21 to the negative potential -VNG. Then, at timing t13, the control IC 47 sets the output potential V46 to 0V, thereby raising the gate potential Vg21 to 0V. In this way, in Example 5, the control IC 47 changes the output potential V46 of the DC power supply 46 to change the gate potential Vg21 between 0V and the negative potential -VNG. Similarly to the control IC 47, the control IC 57 also changes the output potential V56 of the DC power supply 56 to change the gate potential Vg22 between 0V and the negative potential -VNG.
図20は、実施例5の変形例である。図20では、直流電源46に代えて電位変換回路46xが設けられている。電位変換回路46xは、バッファ回路46x-1、コンデンサ46x-2及びダイオード46x-3を有している。ダイオード46x-3のアノードがゲートオフスイッチ42に接続されており、ダイオード46x-3のカソードがソース配線48に接続されている。バッファ回路46x-1の出力端子は、コンデンサ46x-2を介してダイオード46x-3のアノードに接続されている。バッファ回路46x-1の出力電位は、制御IC47によって制御され、負電位と正電位の間で変更される。ゲートオフスイッチ42がオンしている状態において、バッファ回路46x-1の出力電位が負電位に制御されるとゲート電位Vg21が負電位となり、バッファ回路46x-1の出力電位が正電位に制御されるとゲート電位Vg21がゲート閾値よりも低い正電位(すなわち、ダイオード46x-3の順方向電圧)となる。また、図20では、直流電源56に代えて電位変換回路56xが設けられている。電位変換回路56xは、バッファ回路56x-1、コンデンサ56x-2及びダイオード56x-3を有している。電位変換回路56xは、電位変換回路46xと同様に動作する。 Figure 20 shows a modified example of Example 5. In Figure 20, a potential conversion circuit 46x is provided instead of the DC power supply 46. The potential conversion circuit 46x includes a buffer circuit 46x-1, a capacitor 46x-2, and a diode 46x-3. The anode of the diode 46x-3 is connected to the gate-off switch 42, and the cathode of the diode 46x-3 is connected to the source wiring 48. The output terminal of the buffer circuit 46x-1 is connected to the anode of the diode 46x-3 via the capacitor 46x-2. The output potential of the buffer circuit 46x-1 is controlled by the control IC 47 and is varied between negative and positive potentials. When the gate-off switch 42 is on, if the output potential of the buffer circuit 46x-1 is controlled to a negative potential, the gate potential Vg21 becomes negative, and if the output potential of the buffer circuit 46x-1 is controlled to a positive potential, the gate potential Vg21 becomes a positive potential lower than the gate threshold (i.e., the forward voltage of the diode 46x-3). Also, in FIG. 20, a potential conversion circuit 56x is provided instead of the DC power supply 56. The potential conversion circuit 56x includes a buffer circuit 56x-1, a capacitor 56x-2, and a diode 56x-3. The potential conversion circuit 56x operates in the same manner as the potential conversion circuit 46x.
なお、上述した実施例1~5またはそれらの変形例の複数を組み合わせてもよい。 Note that multiple combinations of the above-described Examples 1 to 5 or their variations may be used.
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples exemplified above. The technical elements described in this specification or drawings demonstrate technical utility either alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings simultaneously achieves multiple objectives, and achieving one of those objectives itself has technical utility.
12:高電位配線、14:低電位配線、16:出力配線、20:スイッチング回路、21:スイッチング素子、22:スイッチング素子、23:ダイオード、24:ダイオード、25:ゲート制御回路、26:ゲート制御回路 12: High-potential wiring, 14: Low-potential wiring, 16: Output wiring, 20: Switching circuit, 21: Switching element, 22: Switching element, 23: Diode, 24: Diode, 25: Gate control circuit, 26: Gate control circuit
Claims (6)
高電位配線(12)と、
出力配線(16a)と、
低電位配線(14)と、
前記高電位配線に接続された高電位主端子と前記出力配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第1スイッチング素子(21)と、
前記出力配線に接続された高電位主端子と前記低電位配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第2スイッチング素子(22)と、
前記第1スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第1スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第1ダイオード(23)と、
前記第2スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第2スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第2ダイオード(24)と、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子のうちの一方を対象スイッチング素子とするとともに他方を対向スイッチング素子としたときに、前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位とゲートオフ電位の間で変更する対象ゲート制御回路(25)と、
前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位(VCC)とゲートオフ電位の間で変更する対向ゲート制御回路(26)、
を有し、
前記対象ゲート制御回路と前記対向ゲート制御回路が、前記対象スイッチング素子と前記対向スイッチング素子が交互にオンするように前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位と前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位を制御し、
前記対象ゲート制御回路が、前記ゲートオフ電位として、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位以上である第1ゲートオフ電位と、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位よりも低い第2ゲートオフ電位(-VNG)を前記対象スイッチング素子の前記ゲートに印加可能であり、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対象スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対象ダイオードであり、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対向スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対向ダイオードであり、
前記対象ゲート制御回路が、前記対向ダイオードに順電流が流れている状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第1タイミング(t5)では前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第1ゲートオフ電位を印加し、前記対向ダイオードに順電流が流れていない状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第2タイミング(Tb)では前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第2ゲートオフ電位を印加し、
前記対象ゲート制御回路が、前記対向スイッチング素子と前記対向ダイオードの並列回路に流れる電流の向きに基づいて前記対向ダイオードに順電流が流れているか否かを判定する、
スイッチング回路。 A switching circuit (20a) comprising:
A high potential wiring (12),
An output wiring (16a);
A low potential wiring (14);
a first switching element (21) having a high potential main terminal connected to the high potential wiring, a low potential main terminal connected to the output wiring, and a gate;
a second switching element (22) having a high potential main terminal connected to the output wiring, a low potential main terminal connected to the low potential wiring, and a gate;
a first diode (23) having a cathode connected to the high potential main terminal of the first switching element and an anode connected to the low potential main terminal of the first switching element;
a second diode (24) having a cathode connected to the high potential main terminal of the second switching element and an anode connected to the low potential main terminal of the second switching element;
a target gate control circuit (25) that, when one of the first switching element and the second switching element is a target switching element and the other is an opposing switching element, changes the potential of the gate of the target switching element between a gate-on potential and a gate-off potential;
an opposing gate control circuit (26) that changes the potential of the gate of the opposing switching element between a gate-on potential (VCC) and a gate-off potential;
and
the target gate control circuit and the opposing gate control circuit control the potential of the gate of the target switching element and the potential of the gate of the opposing switching element so that the target switching element and the opposing switching element are alternately turned on;
the target gate control circuit is capable of applying, as the gate-off potential, a first gate-off potential that is equal to or higher than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element, and a second gate-off potential (-VNG) that is lower than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element, to the gate of the target switching element;
one of the first diode and the second diode that is connected in parallel to the target switching element is a target diode,
one of the first diode and the second diode that is connected in parallel to the opposing switching element is an opposing diode,
the target gate control circuit applies the first gate-off potential to the gate of the target switching element at a first timing (t5) when the opposing switching element is turned on in a state where a forward current is flowing through the opposing diode, and applies the second gate-off potential to the gate of the target switching element at a second timing (Tb) when the opposing switching element is turned on in a state where a forward current is not flowing through the opposing diode;
the target gate control circuit determines whether or not a forward current is flowing through the opposing diode based on a direction of a current flowing through a parallel circuit of the opposing switching element and the opposing diode;
Switching circuit.
高電位配線(12)と、
出力配線(16a)と、
低電位配線(14)と、
前記高電位配線に接続された高電位主端子と前記出力配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第1スイッチング素子(21)と、
前記出力配線に接続された高電位主端子と前記低電位配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第2スイッチング素子(22)と、
前記第1スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第1スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第1ダイオード(23)と、
前記第2スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第2スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第2ダイオード(24)と、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子のうちの一方を対象スイッチング素子とするとともに他方を対向スイッチング素子としたときに、前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位とゲートオフ電位の間で変更する対象ゲート制御回路(25)と、
前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位(VCC)とゲートオフ電位の間で変更する対向ゲート制御回路(26)、
を有し、
前記対象ゲート制御回路と前記対向ゲート制御回路が、前記対象スイッチング素子と前記対向スイッチング素子が交互にオンするように前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位と前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位を制御し、
前記対象ゲート制御回路が、前記ゲートオフ電位として、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位以上である第1ゲートオフ電位と、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位よりも低い第2ゲートオフ電位(-VNG)を前記対象スイッチング素子の前記ゲートに印加可能であり、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対象スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対象ダイオードであり、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対向スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対向ダイオードであり、
前記対象ゲート制御回路が、前記対向ダイオードに順電流が流れている状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第1タイミング(t5)では前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第1ゲートオフ電位を印加し、前記対向ダイオードに順電流が流れていない状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第2タイミング(Tb)では前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第2ゲートオフ電位を印加し、
前記対象ゲート制御回路と前記対向ゲート制御回路に、前記対向スイッチング素子のターンオン指令とターンオフ指令を含む対向指令信号(SG2)が入力され、
前記対向ゲート制御回路が、前記対向指令信号に基づいて前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位を制御し、
前記対象ゲート制御回路が、前記対向ダイオードに順電流が流れている状態で前記ターンオン指令を受信すると、前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位を前記第1ゲートオフ電位から前記第2ゲートオフ電位に低下させ、その後、前記対向スイッチング素子のターンオンが完了するまで前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位を前記第2ゲートオフ電位に維持する、
スイッチング回路。 A switching circuit (20a) comprising:
A high potential wiring (12),
An output wiring (16a);
A low potential wiring (14);
a first switching element (21) having a high potential main terminal connected to the high potential wiring, a low potential main terminal connected to the output wiring, and a gate;
a second switching element (22) having a high potential main terminal connected to the output wiring, a low potential main terminal connected to the low potential wiring, and a gate;
a first diode (23) having a cathode connected to the high potential main terminal of the first switching element and an anode connected to the low potential main terminal of the first switching element;
a second diode (24) having a cathode connected to the high potential main terminal of the second switching element and an anode connected to the low potential main terminal of the second switching element;
a target gate control circuit (25) that, when one of the first switching element and the second switching element is a target switching element and the other is an opposing switching element, changes the potential of the gate of the target switching element between a gate-on potential and a gate-off potential;
an opposing gate control circuit (26) that changes the potential of the gate of the opposing switching element between a gate-on potential (VCC) and a gate-off potential;
and
the target gate control circuit and the opposing gate control circuit control the potential of the gate of the target switching element and the potential of the gate of the opposing switching element so that the target switching element and the opposing switching element are alternately turned on;
the target gate control circuit is capable of applying, as the gate-off potential, a first gate-off potential that is equal to or higher than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element, and a second gate-off potential (-VNG) that is lower than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element, to the gate of the target switching element;
one of the first diode and the second diode that is connected in parallel to the target switching element is a target diode,
one of the first diode and the second diode that is connected in parallel to the opposing switching element is an opposing diode,
the target gate control circuit applies the first gate-off potential to the gate of the target switching element at a first timing (t5) when the opposing switching element is turned on in a state where a forward current is flowing through the opposing diode, and applies the second gate-off potential to the gate of the target switching element at a second timing (Tb) when the opposing switching element is turned on in a state where a forward current is not flowing through the opposing diode;
an opposing command signal (SG2) including a turn-on command and a turn-off command for the opposing switching element is input to the target gate control circuit and the opposing gate control circuit;
the opposing gate control circuit controls the potential of the gate of the opposing switching element based on the opposing command signal;
when the target gate control circuit receives the turn-on command while a forward current is flowing through the opposing diode, it reduces the potential of the gate of the target switching element from the first gate-off potential to the second gate-off potential, and thereafter maintains the potential of the gate of the target switching element at the second gate-off potential until turn-on of the opposing switching element is completed;
Switching circuit.
高電位配線(12)と、
出力配線(16a)と、
低電位配線(14)と、
前記高電位配線に接続された高電位主端子と前記出力配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第1スイッチング素子(21)と、
前記出力配線に接続された高電位主端子と前記低電位配線に接続された低電位主端子とゲートを有する第2スイッチング素子(22)と、
前記第1スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第1スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第1ダイオード(23)と、
前記第2スイッチング素子の前記高電位主端子に接続されたカソードと前記第2スイッチング素子の前記低電位主端子に接続されたアノードを有する第2ダイオード(24)と、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子のうちの一方を対象スイッチング素子とするとともに他方を対向スイッチング素子としたときに、前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位とゲートオフ電位の間で変更する対象ゲート制御回路(25)と、
前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位をゲートオン電位(VCC)とゲートオフ電位の間で変更する対向ゲート制御回路(26)、
を有し、
前記対象ゲート制御回路と前記対向ゲート制御回路が、前記対象スイッチング素子と前記対向スイッチング素子が交互にオンするように前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位と前記対向スイッチング素子の前記ゲートの電位を制御し、
前記対象ゲート制御回路が、前記ゲートオフ電位として、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位以上である第1ゲートオフ電位と、前記対象スイッチング素子の前記低電位主端子の電位よりも低い第2ゲートオフ電位(-VNG)を前記対象スイッチング素子の前記ゲートに印加可能であり、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対象スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対象ダイオードであり、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードのうちの前記対向スイッチング素子に対して並列に接続されている方が対向ダイオードであり、
前記対象ゲート制御回路が、前記対向ダイオードに順電流が流れている状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第1タイミング(t5)では前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第1ゲートオフ電位を印加し、前記対向ダイオードに順電流が流れていない状態で前記対向スイッチング素子がターンオンする第2タイミング(Tb)では前記対象スイッチング素子の前記ゲートに前記第2ゲートオフ電位を印加し、
前記対象ゲート制御回路が、
前記第2タイミングにおける前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位の上昇量を検出する上昇量検出回路(46a)と、
前記上昇量検出回路で検出される前記上昇量が高いほど、前記第2ゲートオフ電位を低くする上昇量-第2ゲートオフ電位補正回路(46b)、
を有する、
スイッチング回路。 A switching circuit (20a) comprising:
A high potential wiring (12),
An output wiring (16a);
A low potential wiring (14);
a first switching element (21) having a high potential main terminal connected to the high potential wiring, a low potential main terminal connected to the output wiring, and a gate;
a second switching element (22) having a high potential main terminal connected to the output wiring, a low potential main terminal connected to the low potential wiring, and a gate;
a first diode (23) having a cathode connected to the high potential main terminal of the first switching element and an anode connected to the low potential main terminal of the first switching element;
a second diode (24) having a cathode connected to the high potential main terminal of the second switching element and an anode connected to the low potential main terminal of the second switching element;
a target gate control circuit (25) that, when one of the first switching element and the second switching element is a target switching element and the other is an opposing switching element, changes the potential of the gate of the target switching element between a gate-on potential and a gate-off potential;
an opposing gate control circuit (26) that changes the potential of the gate of the opposing switching element between a gate-on potential (VCC) and a gate-off potential;
and
the target gate control circuit and the opposing gate control circuit control the potential of the gate of the target switching element and the potential of the gate of the opposing switching element so that the target switching element and the opposing switching element are alternately turned on;
the target gate control circuit is capable of applying, as the gate-off potential, a first gate-off potential that is equal to or higher than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element, and a second gate-off potential (-VNG) that is lower than the potential of the low-potential main terminal of the target switching element, to the gate of the target switching element;
one of the first diode and the second diode that is connected in parallel to the target switching element is a target diode,
one of the first diode and the second diode that is connected in parallel to the opposing switching element is an opposing diode,
the target gate control circuit applies the first gate-off potential to the gate of the target switching element at a first timing (t5) when the opposing switching element is turned on in a state where a forward current is flowing through the opposing diode, and applies the second gate-off potential to the gate of the target switching element at a second timing (Tb) when the opposing switching element is turned on in a state where a forward current is not flowing through the opposing diode;
The target gate control circuit is
an increase amount detection circuit (46a) that detects an increase amount of the potential of the gate of the target switching element at the second timing;
an increase amount-second gate-off potential correction circuit (46b) that lowers the second gate-off potential as the increase amount detected by the increase amount detection circuit increases;
having
Switching circuit.
前記対象スイッチング素子の前記ゲートの電位のピーク値をホールドするピーク値ホールド回路と、
前記ピーク値がホールドされてから次の前記第2タイミングが到来するまでに前記ピーク値をリセットするリセット回路(46b-7)と、
を有する、請求項5に記載のスイッチング回路。 The increase amount detection circuit
a peak value hold circuit that holds a peak value of the potential of the gate of the target switching element;
a reset circuit (46b-7) that resets the peak value after the peak value is held and before the next second timing arrives;
6. The switching circuit of claim 5 , wherein:
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