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公開番号2025096870
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023212835
出願日2023-12-18
発明の名称スイッチング素子制御装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 1/00 20070101AFI20250623BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】過電流保護機能を有するスイッチング素子制御装置において、スイッチング素子の信頼性の向上および過電流の検知精度の向上を図る。
【解決手段】スイッチング素子制御装置は、駆動制御信号(Vin)に応じてスイッチング素子(1)を駆動する駆動回路(2)と、第1基準電圧を出力する第1基準電源(4)と、基準電圧設定信号(Vs)に応じて第1基準電源(4)を制御することで、第1基準電圧を調整する基準電圧制御部(5)と、スイッチング素子(1)のオン電圧が第1基準電圧以上になると第1遮断信号(Hoff)を出力する過電流検知回路(3)とを備える。駆動回路(2)は、第1遮断信号(Hoff)に応じてスイッチング素子(1)のハード遮断を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
駆動制御信号に応じてスイッチング素子を駆動する駆動回路と、
第１基準電圧を出力する第１基準電源と、
基準電圧設定信号に応じて前記第１基準電源を制御することで、前記第１基準電圧を調整する基準電圧制御部と、
前記スイッチング素子のオン電圧が前記第１基準電圧以上になると第１遮断信号を出力する過電流検知回路と、
を備え、
前記駆動回路は、前記第１遮断信号に応じて前記スイッチング素子のハード遮断を行う、
スイッチング素子制御装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記スイッチング素子は、炭化ケイ素で構成されている、
請求項１に記載のスイッチング素子制御装置。
【請求項３】
第２基準電圧を出力する第２基準電源と、
前記スイッチング素子の前記オン電圧が前記第２基準電圧以上になると第２遮断信号を出力する短絡検知回路と、
前記第２遮断信号に応じて前記スイッチング素子のソフト遮断を行うソフト遮断回路と、
前記第１遮断信号および前記第２遮断信号を受け、前記第１遮断信号のみが入力された場合は前記駆動回路に前記第１遮断信号を入力して前記スイッチング素子の前記ハード遮断を行わせ、前記第２遮断信号のみまたは前記第１遮断信号および前記第２遮断信号の両方が入力された場合は前記ソフト遮断回路に前記第２遮断信号を入力して前記スイッチング素子の前記ソフト遮断を行わせる遮断方法選択回路と、
をさらに備える、
請求項１に記載のスイッチング素子制御装置。
【請求項４】
前記第１基準電圧は、前記第２基準電圧よりも低い値に設定される、
請求項３に記載のスイッチング素子制御装置。
【請求項５】
前記短絡検知回路から前記第２遮断信号が出力されるときにフォルト信号を出力する、
請求項３または請求項４に記載のスイッチング素子制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、スイッチング素子の制御装置に関し、特に、スイッチング素子の過電流保護機能に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子を過電流から保護する過電流保護機能を有するスイッチング素子制御装置が知られている。例えば、下記の特許文献１には、スイッチング素子のオン電圧からスイッチング素子が非飽和状態か否かを判定し、非飽和状態のスイッチング素子は過電流状態（例えば短絡）であると判断してスイッチング素子を遮断させるスイッチング素子制御装置が開示されている。特許文献１の過電流保護機能は、負荷の短絡等に起因する大電流からスイッチング素子を保護するものであり、大電流を遮断するときのｄｉ／ｄｔと寄生インダクタンスＬとによって過大なサージ電圧が発生することを抑制するために、スイッチング素子を通常動作よりもゆっくりターンオフさせる「ソフト遮断」を行う。これに対し、スイッチング素子を高速に（例えば、通常動作と同等の速度で）ターンオフさせることを「ハード遮断」という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－８４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチング素子のソフト遮断は、ハード遮断に比べて、過電流が流れる時間が長くなる分、電流による熱的ストレスは大きくなる。そのため、スイッチング素子のソフト遮断には、スイッチング素子の信頼性低下という問題がある。
【０００５】
また、スイッチング素子の特性には、製品ごとの仕様の差異や個体ごとのばらつきがある。そのため、スイッチング素子のオン電圧から過電流（非飽和状態）を検知する方法においては、非飽和状態の誤検知を防止するために、非飽和状態か否かを判定するため閾値を定格のオン電圧の３倍程度（約１０Ｖ）以上に設定される。このことは、スイッチング素子に定格以上の過電流が流れても、その値が定格の３倍に満たなければ、過電流として検知されないことを意味し、過電流の検知精度は低いものとなる。その結果、定格の３倍に満たない過電流に対しては、過電流保護機能が働かず、スイッチング素子にストレスがかかり、場合によってはスイッチング素子の破壊に至ることもある。このような過電流は、例えば、一時的に負荷が増加した場合など、短絡以外の要因で発生することがある。
【０００６】
本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、過電流保護機能を有するスイッチング素子制御装置において、スイッチング素子の信頼性の向上および過電流の検知精度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係るスイッチング素子制御装置は、駆動制御信号に応じてスイッチング素子を駆動する駆動回路と、第１基準電圧を出力する第１基準電源と、基準電圧設定信号に応じて前記第１基準電源を制御することで、前記第１基準電圧を調整する基準電圧制御部と、前記スイッチング素子のオン電圧が前記第１基準電圧以上になると第１遮断信号を出力する過電流検知回路と、を備え、前記駆動回路は、前記第１遮断信号に応じて前記スイッチング素子のハード遮断を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るスイッチング素子制御装置によれば、スイッチング素子の信頼性の向上および過電流の検知精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係るスイッチング素子制御装置の構成を示す図である。
実施の形態２に係るスイッチング素子制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るスイッチング素子制御装置の構成を示す図である。図１のように、スイッチング素子制御装置は、スイッチング素子１の動作を制御し、駆動回路２、過電流検知回路３、第１基準電源４および基準電圧制御部５を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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