(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチング素子に流れる電流が大きく変動する場合にターンオフの開始からサージ電圧発生までのタイミングが変化しても、サージ電圧を低減する。【解決手段】スイッチング装置１００において、スイッチング素子１、２のゲートを駆動するゲート駆動装置５、６と、スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定部６２１を有し、パラメータに基づいて、スイッチング素子がオン状態の間に当該スイッチング素子に流れた電流と、基準値との乖離を検知する乖離検知部６２と、乖離が検知されない場合にスイッチング素子の次のターンオフ期間中におけるスイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングでスイッチング素子のゲート電圧の変化速度を切り替え、乖離が検知された場合にスイッチング素子の次のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を維持する制御部６３と、を備える。【選択図】図１
2020202667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のゲートを駆動するゲート駆動部と、
前記スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定部と、
前記パラメータに基づいて、前記スイッチング素子がオン状態の間に当該スイッチング素子に流れた電流と、基準値との乖離を検知する乖離検知部と、
前記乖離が検知されない場合に前記スイッチング素子の次のターンオフ期間中における前記スイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで前記スイッチング素子のゲート電圧の変化速度を切り替え、前記乖離が検知された場合に前記スイッチング素子の次のターンオフ期間中に前記ゲート電圧の変化速度を維持する制御部と、
を備える、ゲート駆動装置。
【請求項２】
前記基準値は、前記スイッチング素子が前回オン状態であった間に前記パラメータ測定部により測定された前記パラメータである、請求項１に記載のゲート駆動装置。
【請求項３】
前記基準値は、固定値である、請求項１に記載のゲート駆動装置。
【請求項４】
前記基準時間は、前回の前記スイッチング素子のターンオフ開始から、遅くとも当該スイッチング素子の主端子間に生じる電圧がピークとなるタイミングまでの時間である、請求項１から３のいずれか一項に記載のゲート駆動装置。
【請求項５】
前記基準時間は、前回の前記スイッチング素子のターンオフ開始から、ゲート電圧のミラー期間が終了するタイミングまでの時間である、請求項１から３のいずれか一項に記載のゲート駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記乖離が検知されない場合には、前記スイッチング素子の次のターンオフ期間中に前記ゲート電圧の変化速度をターンオフ開始から前記基準時間の経過タイミングで速度Ｓ１から速度Ｓ２（但しＳ１＞Ｓ２）に切り替え、
前記乖離が検知された場合には、前記スイッチング素子の次のターンオフ期間中に前記ゲート電圧の変化速度を速度Ｓ３（但しＳ１＞Ｓ３）に維持する、請求項１から５のいずれか一項に記載のゲート駆動装置。
【請求項７】
前回の前記スイッチング素子のターンオフ開始から前記経過タイミングまでの前記ゲート電圧の変化速度が前記速度Ｓ３の場合に、前記スイッチング素子の次のターンオフ期間で用いる前記基準時間を補正する補正部をさらに備える、請求項６に記載のゲート駆動装置。
【請求項８】
スイッチング素子のゲートを駆動するゲート駆動部と、
前記スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定部と、
前記パラメータに基づいて、前記スイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでの前記スイッチング素子のゲート電圧の変化速度を複数の速度の何れかに設定する制御部と、
前回の前記スイッチング素子のターンオフ開始から前記経過タイミングまでの前記ゲート電圧の変化速度に基づいて、前記スイッチング素子の次のターンオフ期間で用いる前記基準時間を補正する補正部と、
を備える、ゲート駆動装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記パラメータに基づいて、前記スイッチング素子のターンオフ期間中に前記ゲート電圧の変化速度を、ターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替えるか、速度Ｓ３に維持する、請求項８に記載のゲート駆動装置。
【請求項１０】
前記速度Ｓ１は前記速度Ｓ２および前記速度Ｓ３のそれぞれより大きい、請求項９に記載のゲート駆動装置。
【請求項１１】
前記補正部は、前回の前記スイッチング素子のターンオフ開始から前記経過タイミングまでの前記ゲート電圧の変化速度が前記速度Ｓ３の場合に、前記基準時間を補正する、請求項９または１０に記載のゲート駆動装置。
【請求項１２】
各スイッチング周期において前記スイッチング素子のターンオフ開始から基準事象が生じるタイミングまでの経過時間を測定する経過時間測定部をさらに備え、
前記制御部は、前回のスイッチング周期における前記経過時間を前記基準時間として用い、
前記補正部は、前記ゲート電圧の変化速度が前記速度Ｓ３の場合の前回のスイッチング周期での前記経過時間を前記速度Ｓ１の場合の前記経過時間に変換する、請求項７または１１に記載のゲート駆動装置。
【請求項１３】
前記補正部は、前記速度Ｓ３と前記速度Ｓ１との比に応じたカウント速度で前記経過時間をカウントダウンすることにより、前記速度Ｓ３の場合の前記経過時間を前記速度Ｓ１の場合の前記経過時間に変換する、請求項１２に記載のゲート駆動装置。
【請求項１４】
前記基準事象は、前記スイッチング素子の主端子間に生じる電圧が基準電圧となることである、請求項１２または１３に記載のゲート駆動装置。
【請求項１５】
前記基準事象は、前記スイッチング素子のゲート電圧のミラー期間の終了である、請求項１２または１３に記載のゲート駆動装置。
【請求項１６】
前記パラメータは、前記スイッチング素子のオン期間の長さである、請求項１から１５のいずれか一項に記載のゲート駆動装置。
【請求項１７】
前記パラメータは、前記スイッチング素子がオン状態の場合に当該スイッチング素子に流れる電流である、請求項１から１５のいずれか一項に記載のゲート駆動装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項に記載のゲート駆動装置と、
前記ゲート駆動装置によってゲートが駆動される前記スイッチング素子と、
を備えるスイッチング装置。
【請求項１９】
前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体素子である請求項１８に記載のスイッチング装置。
【請求項２０】
スイッチング素子のゲートを駆動する場合に前記スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定段階と、
前記パラメータに基づいて、前記スイッチング素子がオン状態の間に当該スイッチング素子に流れた電流と、基準値との乖離を検知する乖離検知段階と、
前記乖離が検知されない場合に前記スイッチング素子の次のターンオフ期間中における前記スイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで前記スイッチング素子のゲート電圧の変化速度を切り替え、前記乖離が検知された場合に前記スイッチング素子の次のターンオフ期間中に前記ゲート電圧の変化速度を維持する制御段階と、
を備える、ゲート駆動方法。
【請求項２１】
スイッチング素子のゲートを駆動する場合に前記スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定段階と、
前記パラメータに基づいて、前記スイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでの前記スイッチング素子のゲート電圧の変化速度を複数の速度の何れかに設定する制御段階と、
前回の前記スイッチング素子のターンオフ開始から前記経過タイミングまでの前記ゲート電圧の変化速度に基づいて、前記スイッチング素子の次のターンオフ期間で用いる前記基準時間を補正する補正段階と、
を備える、ゲート駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲート駆動装置、スイッチング装置、および、ゲート駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子のゲートを駆動するゲート駆動装置では、直前のスイッチング周期で測定されたパラメータ等に基づいてターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を高速から低速に切り替えるアクティブ駆動を行うことで、ターンオフ時のサージ電圧を低減し、スイッチング損失を低減している（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特許第４９３５２６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スイッチング素子に流れる電流が大きく変動する場合には、ターンオフの開始からサージ電圧発生までのタイミングが変化するため、サージ電圧を低減できない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、ゲート駆動装置が提供される。ゲート駆動装置は、スイッチング素子のゲートを駆動するゲート駆動部を備えてよい。ゲート駆動装置は、スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定部を備えてよい。ゲート駆動装置は、パラメータに基づいて、スイッチング素子がオン状態の間に当該スイッチング素子に流れた電流と、基準値との乖離を検知する乖離検知部を備えてよい。ゲート駆動装置は、乖離が検知されない場合にスイッチング素子の次のターンオフ期間中におけるスイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングでスイッチング素子のゲート電圧の変化速度を切り替え、乖離が検知された場合にスイッチング素子の次のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を維持する制御部を備えてよい。
【０００５】
基準値は、スイッチング素子が前回オン状態であった間にパラメータ測定部により測定されたパラメータであってよい。
基準値は、固定値であってよい。
【０００６】
基準時間は、前回のスイッチング素子のターンオフ開始から、遅くとも当該スイッチング素子の主端子間に生じる電圧がピークとなるタイミングまでの時間であってよい。
【０００７】
基準時間は、前回のスイッチング素子のターンオフ開始から、ゲート電圧のミラー期間が終了するタイミングまでの時間であってよい。
【０００８】
制御部は、乖離が検知されない場合には、スイッチング素子の次のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度をターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで速度Ｓ１から速度Ｓ２（但しＳ１＞Ｓ２）に切り替えてよい。制御部は、乖離が検知された場合には、スイッチング素子の次のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を速度Ｓ３（但しＳ１＞Ｓ３）に維持してよい。
【０００９】
ゲート駆動装置は、前回のスイッチング素子のターンオフ開始から経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３の場合に、スイッチング素子の次のターンオフ期間で用いる基準時間を補正する補正部をさらに備えてよい。
【００１０】
本発明の第２の態様においては、ゲート駆動装置が提供される。ゲート駆動装置は、スイッチング素子のゲートを駆動するゲート駆動部を備えてよい。ゲート駆動装置は、スイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定部を備えてよい。ゲート駆動装置は、パラメータに基づいて、スイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのスイッチング素子のゲート電圧の変化速度を複数の速度の何れかに設定する制御部を備えてよい。ゲート駆動装置は、前回のスイッチング素子のターンオフ開始から経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度に基づいて、スイッチング素子の次のターンオフ期間で用いる基準時間を補正する補正部を備えてよい。
【００１１】
制御部は、パラメータに基づいて、スイッチング素子のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を、ターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替えるか、速度Ｓ３に維持してよい。
【００１２】
速度Ｓ１は速度Ｓ２および速度Ｓ３のそれぞれより大きくてよい。
【００１３】
補正部は、前回のスイッチング素子のターンオフ開始から経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３の場合に、基準時間を補正してよい。
【００１４】
ゲート駆動装置は、各スイッチング周期においてスイッチング素子のターンオフ開始から基準事象が生じるタイミングまでの経過時間を測定する経過時間測定部をさらに備えてよい。制御部は、前回のスイッチング周期における経過時間を基準時間として用いてよい。補正部は、ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３の場合の前回のスイッチング周期での経過時間を速度Ｓ１の場合の経過時間に変換してよい。
【００１５】
補正部は、速度Ｓ３と速度Ｓ１との比に応じたカウント速度で経過時間をカウントダウンすることにより、速度Ｓ３の場合の経過時間を速度Ｓ１の場合の経過時間に変換してよい。
【００１６】
基準事象は、スイッチング素子の主端子間に生じる電圧が基準電圧となることであってよい。
基準事象は、スイッチング素子のゲート電圧のミラー期間の終了であってよい。
【００１７】
パラメータは、スイッチング素子のオン期間の長さであってよい。
パラメータは、スイッチング素子がオン状態の場合に当該スイッチング素子に流れる電流であってよい。
【００１８】
本発明の第３の態様においては、スイッチング装置が提供される。スイッチング装置は、第１の態様または第２の態様のゲート駆動装置を備えてよい。スイッチング装置は、ゲート駆動装置によってゲートが駆動されるスイッチング素子を備えてよい。
【００１９】
スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体素子であってよい。
【００２０】
本発明の第４の態様においては、ゲート駆動方法が提供される。ゲート駆動方法は、スイッチング素子のゲートを駆動する場合にスイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定段階を備えてよい。ゲート駆動方法は、パラメータに基づいて、スイッチング素子がオン状態の間に当該スイッチング素子に流れた電流と、基準値との乖離を検知する乖離検知段階を備えてよい。ゲート駆動方法は、乖離が検知されない場合にスイッチング素子の次のターンオフ期間中におけるスイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングでスイッチング素子のゲート電圧の変化速度を切り替え、乖離が検知された場合にスイッチング素子の次のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を維持する制御段階を備えてよい。
【００２１】
本発明の第５の態様においては、ゲート駆動方法が提供される。ゲート駆動方法は、スイッチング素子のゲートを駆動する場合にスイッチング素子に流れる電流に応じたパラメータを測定するパラメータ測定段階を備えてよい。ゲート駆動方法は、パラメータに基づいて、スイッチング素子のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのスイッチング素子のゲート電圧の変化速度を複数の速度の何れかに設定する制御段階を備えてよい。ゲート駆動方法は、前回のスイッチング素子のターンオフ開始から経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度に基づいて、スイッチング素子の次のターンオフ期間で用いる基準時間を補正する補正段階を備えてよい。
【００２２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るスイッチング装置１００を示す。
【図２】ゲート駆動装置６の動作を示す。
【図３】ゲート駆動装置６によるゲート駆動時の動作波形を示す。
【図４】変形例に係るスイッチング装置１００Ａを示す。
【図５】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２５】
［１．スイッチング装置１００の構成］
図１は、本実施形態に係るスイッチング装置１００を示す。なお、図中、白抜きの矢印記号は電圧を示す。
【００２６】
スイッチング装置１００は、一例としてモータ駆動用または電力供給用に用いられる電力変換装置の１相分を示したものであり、正側電源線１０１および負側電源線１０２と、電源出力端子１０５との接続を切り換えて電源出力端子１０５から変換した電圧を出力する。
【００２７】
ここで、正側電源線１０１および負側電源線１０２の間には例えば６００〜８００Ｖの直流電圧Ｅｄが印加され、負側電源線１０２はスイッチング装置１００の全体の基準電位（一例としてグランド電位）に接続される。電源出力端子１０５には誘導負荷１０６が接続されてよい。スイッチング装置１００は、正側のスイッチング素子１および負側のスイッチング素子２と、スイッチング素子１、２に逆並列に接続された還流ダイオード３、４と、正側のゲート駆動装置５および負側のゲート駆動装置６とを備える。
【００２８】
［１−１．スイッチング素子１，２］
スイッチング素子１、２は、ドレイン端子およびソース端子の間を電気的に接続または切断する。例えば、スイッチング素子１、２は、後述のゲート駆動装置５、６によってオン（接続とも称する）／オフ（切断とも称する）を切り換える。ここで、本実施形態では一例として、スイッチング素子１、２は負側電源線１０２および正側電源線１０１の間に直列に順次接続され、電力変換装置における上アームおよび下アームを構成している。スイッチング素子１、２の中点には電源出力端子１０５が接続される。
【００２９】
スイッチング素子１、２は、シリコンを基材としたシリコン半導体素子である。これに代えて、スイッチング素子１、２の少なくとも一方はワイドバンドギャップ半導体素子であってもよい。ワイドバンドギャップ半導体素子とは、シリコン半導体素子よりもバンドギャップが大きい半導体素子であり、例えばＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンド、窒化ガリウム系材料、酸化ガリウム系材料、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、または、ＺｎＯなどを含む半導体素子である。ワイドバンドギャップ半導体素子は、シリコン半導体素子よりもスイッチング速度を向上させることが可能である。なお、本実施例ではスイッチング素子１、２はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、正側電源線１０１の側がカソードである寄生ダイオード（図示せず）を有してよい。
【００３０】
［１−２．還流ダイオード３，４］
還流ダイオード３、４は、スイッチング素子１、２に逆並列に接続される。還流ダイオード３、４は、ショットキーバリアダイオードでもよいし、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードでもよい。還流ダイオード３、４は、シリコン半導体素子でもよいし、ワイドバンドギャップ半導体素子でもよい。
【００３１】
［１−３．ゲート駆動装置５，６］
ゲート駆動装置５、６は、外部から入力される入力信号に基づいて、対応するスイッチング素子１、２のゲートを駆動する。入力信号は、ＰＷＭ制御によりスイッチング素子１、２を制御して、電源出力端子１０５から概ね正弦波の交流電流を出力させてよい。入力信号はスイッチング素子１と、スイッチング素子２とに対して別々に入力されてよい。なお、本実施形態では一例として、入力信号はハイ（オン指令信号）の場合にスイッチング素子２をオン状態にすることを指示し、ロー（オフ指令信号）の場合にスイッチング素子２をオフ状態にすることを指示する。
【００３２】
正側のゲート駆動装置５はスイッチング素子１のゲートを駆動し、負側のゲート駆動装置６はスイッチング素子２のゲートを駆動する。なお、ゲート駆動装置５、６は同様の構成であるため、本実施形態では負側のゲート駆動装置６について説明を行い、正側のゲート駆動装置５については説明を省略する。
【００３３】
ゲート駆動装置６は、ゲート駆動部６０と、経過時間測定部６１と、乖離検知部６２と、制御部６３と、補正部６５と、を有する。本実施形態においては一例として、ゲート駆動装置６の各部をアナログ回路として説明する。
【００３４】
［１−３−１．ゲート駆動部６０］
ゲート駆動部６０は、外部からの入力信号に含まれるターンオン信号およびターンオフ信号に基づいて、スイッチング素子２のゲートを駆動する。ゲート駆動部６０は、スイッチング素子２のゲート端子にオン／オフを指示するゲート駆動信号（オン指令信号／オフ指令信号）を供給する。ゲート駆動部６０は、制御部６３を介してゲート駆動信号をスイッチング素子２に供給してよい。ゲート駆動部６０は、スイッチング素子２のソース端子に接続され、ソース端子の電位をゲート駆動信号の基準電位として用いてよい。
【００３５】
［１−３−２．経過時間測定部６１］
経過時間測定部６１は、各スイッチング周期においてスイッチング素子２のターンオフ開始から基準事象が生じるタイミングまでの経過時間を測定する。前回のスイッチング周期において測定された経過時間（前回経過時間とも称する）は、次のターンオフ期間においてゲート電圧の変化速度を切り替える場合の切替タイミングを決定する基準時間として用いられる。
【００３６】
基準事象は、一例として、スイッチング素子２の主端子間に生じる電圧（本実施形態では一例としてソース端子およびドレイン端子の間に加わる電圧Ｖｄｓ）が基準電圧Ｖｒｅｆとなることであってよく、基準電圧Ｖｒｅｆはサージ電圧のピーク電圧よりも低くてよい。これにより、前回経過時間、つまり、次のターンオフ期間においてゲート電圧の変化速度を切り替えるために用いる基準時間は、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から、遅くとも当該スイッチング素子２の主端子間に生じる電圧Ｖｄｓがピークとなるタイミングまでの時間となる。経過時間測定部６１は、電圧検出回路６１０と、コンパレータ６１１と、経過時間記憶部６１３とを有する。
【００３７】
［１−３−２−１．電圧検出回路６１０］
電圧検出回路６１０は、ソース端子およびドレイン端子の間に加わる電圧Ｖｄｓを検出する。例えば、電圧検出回路６１０は、電圧Ｖｄｓを分圧する抵抗６１０１、６１０２を有する。抵抗６１０１、６１０２の中点はコンパレータ６１１に接続されており、検出される電圧Ｖｄｓをコンパレータ６１１に供給する。なお、本実施形態では、検出電圧はソース端子側よりもドレイン端子側の電位が高い場合の電圧を正電圧とする。
【００３８】
［１−３−２−２．コンパレータ６１１］
コンパレータ６１１は、電圧検出回路６１０により検出された電圧Ｖｄｓと、基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。例えば、コンパレータ６１１の非反転入力端子には電圧Ｖｄｓが入力され、反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力されてよい。コンパレータ６１１は、電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きくなったことに応じて経過時間記憶部６１３および補正部６５にトリガ信号を供給する。
【００３９】
［１−３−２−３．経過時間記憶部６１３］
経過時間記憶部６１３は、スイッチング素子２のターンオフ期間ごとにスイッチング素子２のターンオフ開始から基準事象が生じるタイミングまでの経過時間を測定して記憶する。例えば、経過時間記憶部６１３は、ゲート駆動部６０への入力信号に含まれるオフ指令信号の受信タイミングをスイッチング素子２のターンオフの開始タイミングとして検出し、検出した開始タイミングからトリガ信号を受信するまでの経過時間を測定してよい。
【００４０】
経過時間記憶部６１３は、各スイッチング周期のターンオフ期間において、ゲート駆動部６０への入力信号に含まれるオン指令信号の受信タイミングから前回経過時間が経過するタイミングで切り替わるタイミング信号を出力し、補正部６５を介して制御部６３に供給する。本実施形態では一例として、タイミング信号は、オン指令信号の受信タイミングでローからハイに立ち上がり、当該受信タイミングから前回経過時間が経過するタイミングでハイからローに立ち下がってよい。経過時間記憶部６１３は、オフ指令信号を受信する毎にリセットされてよい。
【００４１】
［１−３−３．乖離検知部６２］
乖離検知部６２は、スイッチング素子２がオン状態の間に当該スイッチング素子２に流れた電流と、基準値との乖離を検知する。ここで、電流と基準値との乖離とは、電流と基準値との差が予め定められたマージンよりも大きくなることであってよい。乖離検知部６２は、スイッチング素子２に流れる電流に応じたパラメータに基づいて電流の乖離を検知し、乖離の有無を示す乖離信号を出力してよい。乖離検知部６２は、パラメータ測定部６２１と、コンパレータ６２２とを有する。
【００４２】
パラメータ測定部６２１は、スイッチング素子２に流れる電流（例えばドレイン端子に流れる電流Ｉｄ）に応じたパラメータを測定する。ここで、スイッチング素子２に流れる電流は、オン状態のスイッチング素子２に流れる電流の瞬時値でよく、オン期間が長くなるほど、大きくなる。そのため、本実施形態では一例として、スイッチング素子２のオン期間の長さがパラメータとして用いられる。
【００４３】
パラメータ測定部６２１は、ゲート駆動部６０への入力信号に含まれるオン指令信号の受信タイミングをスイッチング素子２のオン期間の開始タイミングとして検出してよい。パラメータ測定部６２１は、ゲート駆動部６０への入力信号に含まれるオフ指令信号の受信タイミングをスイッチング素子２のオン期間の終了タイミングとして検出してよい。パラメータ測定部６２１は、測定したオン期間の長さに応じた電圧をコンパレータ６２２に供給する。なお、本実施形態ではパラメータ測定部６２１は、オン指令信号を受信する毎にリセットされることとして説明するが、オフ指令信号を受信する毎にリセットされてもよい。
【００４４】
コンパレータ６２２は、パラメータ測定部６２１から供給されるパラメータに基づいて、スイッチング素子２に流れる電流が基準値から乖離したかを判定する。例えば、コンパレータ６２２の非反転入力端子には、測定されたオン期間の長さに応じた電圧、つまりスイッチング素子２に流れる電流に応じた電圧が入力され、反転入力端子には、パラメータの基準値にマージンを加えた閾値に応じた電圧が入力されてよい。ここで、基準値は固定値であってよく、本実施形態では一例としてオン状態のスイッチング素子２に流れる電流であって、スイッチング素子２が直後にターンオフされることで生じるサージ電圧が素子耐圧未満となるような電流値である。但し、基準値は変動値であってもよく、例えばスイッチング素子２が前回オン状態であった間にパラメータ測定部６２１により測定されたオン期間の長さであってもよい。マージンは任意の値であってよい。コンパレータ６２２は、測定されたオン期間の長さが閾値より大きいことに応じ、電流が基準値から乖離したことを示す乖離信号（本実施形態では一例としてハイとなる乖離信号）を補正部６５および制御部６３に供給する。
【００４５】
［１−３−４．制御部６３］
制御部６３は、スイッチング素子２のターンオフ期間中における当該スイッチング素子２のゲート電圧の変化速度を制御する。制御部６３は、パラメータ測定部６２１により測定されたパラメータ（本実施形態では一例としてスイッチング素子２のオン期間の長さ）に基づいて、スイッチング素子２のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのスイッチング素子２のゲート電圧の変化速度を複数の速度の何れかに設定してよい。また、制御部６３は、測定されたパラメータに基づいて、スイッチング素子２の次のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を、ターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替えるか、速度Ｓ３に維持してよい。
【００４６】
本実施形態では一例として、制御部６３は、オン期間の長さに基づき乖離検知部６２により乖離が検知されない場合に次のターンオフ期間中におけるターンオフ開始から基準時間の経過タイミングでスイッチング素子２のゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替え、乖離が検知された場合にスイッチング素子２の次のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度を速度Ｓ３に維持する。制御部６３は、前回経過時間を基準時間として用いてよい。
【００４７】
速度Ｓ１は速度Ｓ２および速度Ｓ３のそれぞれより大きくてよい。速度Ｓ２および速度Ｓ３は同じであってもよいし、互いに異なってもよく、本実施形態では一例として速度Ｓ２は速度Ｓ３より大きい。
【００４８】
制御部６３は、ゲート抵抗６３０と、接続切替部６３１と、切替判定部６３２とを有する。
【００４９】
［１−３−４−１．ゲート抵抗６３０］
ゲート抵抗６３０は、互いに抵抗値の異なる３つの抵抗６３０１〜６３０３を有する。抵抗６３０１は、ターンオフ期間中のスイッチング素子２のゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１とする抵抗値Ｒ１を有する。同様に、抵抗６３０２は、ターンオフ期間中のスイッチング素子２のゲート電圧の変化速度を速度Ｓ２とする抵抗値Ｒ２を有する。また、抵抗６３０３は、ターンオフ期間中のスイッチング素子２のゲート電圧の変化速度を速度Ｓ３とする抵抗値Ｒ３を有する。抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ１＜Ｒ３を満たしてよく、本実施形態では一例としてＲ１＜Ｒ２＜Ｒ３を満たす。但し、抵抗値Ｒ３はターンオフ期間にわたってスイッチング素子２のゲートに接続される場合に生じるサージ電圧が素子耐圧を超えない限りにおいて、抵抗値Ｒ２と等しくてもよいし、抵抗値Ｒ２より小さくてもよい。抵抗６３０１〜６３０３は、それぞれ一端がスイッチング素子２のゲートに接続され、他端がゲート駆動部６０に接続されている。なお、ゲート抵抗６３０は、スイッチング素子２のターンオフ期間中に抵抗値を変更できる限りにおいて他の構成でもよい。
【００５０】
［１−３−４−２．接続切替部６３１］
接続切替部６３１は、ゲート抵抗６３０の抵抗値を切り替える。これにより、ゲート電圧の変化速度が切り換えられる。本実施形態では一例として接続切替部６３１は、３つの抵抗６３０１〜６３０３の何れかを択一的にゲートに接続する。接続切替部６３１は、抵抗６３０１〜６３０３と、ゲートとの間にそれぞれ設けられた３つのスイッチ６３１１〜６３１３を有してよく、切替判定部６３２からの指示信号に従って抵抗６３０１〜６３０３の何れかをゲートに接続してよい。
【００５１】
［１−３−４−３．切替判定部６３２］
切替判定部６３２は、経過時間測定部６１および乖離検知部６２から供給される信号に基づいてゲート電圧の変化速度を切り替えるか否かを判定する。切替判定部６３２は、スイッチ６３１２に出力端子が接続されたＮＯＲゲート６３２１を有してよく、経過時間測定部６１からのタイミング信号をスイッチ６３１１およびＮＯＲゲート６３２１に供給し、乖離検知部６２からの検知信号をスイッチ６３１３およびＮＯＲゲート６３２１に供給してよい。
【００５２】
これにより、乖離信号がローの場合、つまりオン状態のスイッチング素子２に流れた電流が基準値から乖離していない場合には、スイッチング素子２のターンオフ期間のうち、タイミング信号がハイの期間にはスイッチ６３１１がオンとなって抵抗６３０１が接続され、タイミング信号がローの期間にはスイッチ６３１２がオンとなって抵抗６３０２が接続される。また、乖離信号がハイの場合、つまりオン状態のスイッチング素子２に流れた電流が基準値から乖離した場合には、スイッチング素子２のターンオフ期間中にスイッチ６３１３がオンとなって抵抗６３０３が接続される。
【００５３】
［１−３−５．補正部６５］
補正部６５は、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度に基づいて、スイッチング素子２の次のターンオフ期間で用いる基準時間を補正する。補正部６５は、経過時間測定部６１と制御部６３との間に介在し、経過時間測定部６１から制御部６３へ供給されるタイミング信号の切替タイミングを補正してよい。
【００５４】
補正部６５は、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３の場合（本実施形態では一例として抵抗６３０３がゲートに接続された場合）に、スイッチング素子２の次のターンオフ期間で用いる基準時間を補正してよい。補正部６５は、次のターンオフ期間で用いる基準時間を、元の基準時間（本実施形態では一例として前回経過時間）よりも短くなるように補正してよい。補正部６５は、経過時間測定部６１からのタイミング信号の立下りタイミングを前倒しすることで基準時間を補正し、制御部６３に供給してよい。
【００５５】
ここで、前回のターンオフ期間においてサージ電圧を抑えるべくゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３（但しＳ３＜Ｓ１）である場合には、変化速度が速度Ｓ１である場合と比較して前回経過時間が長くなる。このような前回経過時間をそのまま基準時間として用い、ターンオフ開始から基準時間の経過タイミングでゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替えると、切替タイミングよりも前にサージ電圧がピークとなって素子耐圧を超えてしまい、素子が破壊される虞がある。このような場合に基準時間が補正されることにより、切替タイミングをサージ電圧のピークよりも前にすることができる。
【００５６】
なお、補正部６５は、前回のターンオフ期間でのスイッチング素子２のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度が速度Ｓ１の場合（本実施形態では一例として抵抗６３０１が接続された場合）には、次のターンオフ期間において基準時間を補正しなくてよい。補正部６５は、経過時間測定部６１からのタイミング信号をそのまま制御部６３に供給してよい。
【００５７】
また、補正部６５は、乖離検知部６２により乖離が検知された場合には、タイミング信号を制御部６３に供給しなくてもよいし、経過時間測定部６１からのタイミング信号をそのまま制御部６３に供給してもよい。
【００５８】
以上のスイッチング装置１００によれば、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度が複数の速度の何れに設定されたかに基づいてスイッチング素子２の次のターンオフで用いる基準時間、ひいてはゲート電圧の変化速度の切替タイミングが補正部６５により補正される。従って、前回のターンオフ期間でのゲート電圧の変化速度に応じて、次のターンオフ期間においてサージ電圧のピークタイミングよりも前にゲート電圧の変化速度の切替タイミングを設定することができる。よって、ゲート電圧の変化速度をサージ電圧のピークタイミングより前に確実に切り替えて、サージ電圧を低減し、素子破壊を防止することができる。
【００５９】
また、測定されるパラメータに基づいてスイッチング素子２のターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度がターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替えられるか、速度Ｓ３に維持される。従って、基準時間を補正することで、ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替えられる場合での素子破壊を防止することができる。
【００６０】
また、スイッチング素子２がオン状態の間にスイッチング素子２に流れた電流と基準値との乖離が検知されない場合にはスイッチング素子２の次のターンオフ期間中におけるターンオフ開始から基準時間の経過タイミングでゲート電圧の変化速度が切り替えられるので、経過タイミングまでの変化速度を早く、経過タイミング以降の変化速度を遅くすることで、スイッチング損失を低減するとともに、サージ電圧を低減することができる。また、乖離が検知された場合にスイッチング素子２の次のターンオフ期間中に変化速度が維持される。従って、オン状態のスイッチング素子２に流れる電流が大きくなり、次のターンオフ期間においてターンオフ開始から基準時間以降でのゲート電圧の変化速度が切り替えられることでサージ電圧が大きくなり過ぎる（一例として素子耐圧を超える）場合には、切り替えを行わずにサージ電圧を抑えることができる。
【００６１】
また、基準時間はスイッチング素子２のターンオフ開始から遅くともスイッチング素子２の主端子間に生じる電圧Ｖｄｓがピークとなるタイミングまでの時間であるので、スイッチング素子２の主端子間に生じるピーク電圧を低減し、スイッチング装置１００内で生じるサージ電圧を確実に抑えることができる。
【００６２】
また、スイッチング素子２のターンオフ期間中におけるスイッチング素子２のターンオフ開始から基準時間までのゲート電圧の速度Ｓ１よりも、基準時間以降でのゲート電圧の速度Ｓ２が小さくなるので、電流の乖離が検知されない場合には、基準時間以降でのゲート電圧の変化速度を小さくしてサージ電圧を抑えることができる。また、電流の乖離が検知された場合には、ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ１よりも小さい速度Ｓ３に維持されるので、速度Ｓ１で維持される場合と比較してサージ電圧を抑えることができる。さらに、速度Ｓ３は速度Ｓ２より小さいので、電流の乖離が検知された場合のサージ電圧を確実に抑えることができる。
【００６３】
また、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３の場合に、スイッチング素子２の次のターンオフ期間で用いる基準時間を補正するので、ターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度が速度Ｓ１である状態が継続するとサージ電圧が素子耐圧を超えてしまう場合に、当該変化速度をサージ電圧のピークタイミングより前に切り替えて、素子破壊を防止することができる。
【００６４】
また、パラメータはスイッチング素子２のオン期間の長さであるので、スイッチング素子２に流れる電流の乖離を確実に検知することができる。
【００６５】
［２．動作］
図２は、ゲート駆動装置６の動作を示す。ゲート駆動装置６は、ステップＳ１０１〜Ｓ１３５の処理を行うことによりスイッチング素子２のゲートを駆動する。
【００６６】
ステップＳ１０１においてゲート駆動部６０は、外部からの入力信号に含まれるオン指令信号を受信し、スイッチング素子２をターンオンする。
【００６７】
ステップＳ１０３において乖離検知部６２のパラメータ測定部６２１は、ゲート駆動部６０への入力信号に含まれるオン指令信号を受信し、スイッチング素子２に流れる電流に応じたパラメータ（本実施形態においては一例としてオン期間の長さ）を測定する。
【００６８】
ステップＳ１０５において乖離検知部６２のコンパレータ６２２は、パラメータ測定部６２１から供給されるパラメータ（測定されたオン期間の長さ）に基づいて、スイッチング素子２に流れる電流が基準値から乖離したかを判定する。例えば、コンパレータ６２２は、測定されたパラメータが閾値、つまり基準値にマージンを加えた値より大きいことに応じて、電流が基準値から乖離したと判定してよい。電流が基準値から乖離したと判定された場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）にはゲート駆動装置６はステップＳ１２１に処理を移行し、乖離しないと判定した場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）にはステップＳ１０７に処理を移行する。
【００６９】
ステップＳ１２１において制御部６３は、ターンオフ期間におけるゲート電圧の変化速度を速度Ｓ３に設定する。本実施形態では一例として、制御部６３は、スイッチング素子２のゲートに抵抗６３０３を接続する。
【００７０】
ステップＳ１２３においてゲート駆動部６０は、外部からの入力信号に含まれるオフ指令信号を受信し、ターンオフを指示するゲート駆動信号を出力してスイッチング素子２のターンオフを開始する。また、経過時間測定部６１の経過時間記憶部６１３は、基準事象（本実施形態では一例としてスイッチング素子２の主端子間に生じる電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆに達すること）が生じるタイミングまでの経過時間の測定を開始する。次に、ゲート駆動装置６はステップＳ１３３に処理を移行する。
【００７１】
ステップＳ１０７においてゲート駆動装置６は、外部からの入力信号に含まれるオフ指令信号を受信したか否かを判定する。オフ指令信号を受信しないと判定した場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）にはゲート駆動装置６はステップＳ１０３に処理を移行する。オフ指令信号を受信したと判定した場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）にはゲート駆動装置６はステップＳ１０９に処理を移行する。
【００７２】
ステップＳ１０９において制御部６３は、ターンオフ期間におけるゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１に設定する。本実施形態では一例として、制御部６３は、スイッチング素子２のゲートに抵抗６３０１を接続する。
【００７３】
ステップＳ１１１においてゲート駆動部６０は、ターンオフを指示するゲート駆動信号を出力してスイッチング素子２のターンオフを開始する。また、経過時間測定部６１の経過時間記憶部６１３は、基準事象（本実施形態では一例としてスイッチング素子２の主端子間に生じる電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆに達すること）が生じるタイミングまでの経過時間の測定を開始する。
【００７４】
ステップＳ１１３において補正部６５は、前回のターンオフ期間にゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３であったか否かを判定する。本実施形態においては一例として、補正部６５は、前回のターンオフ期間の直前にスイッチング素子２がオンの間に乖離検知部６２により乖離が検知されたことに応じて、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から基準時間の経過タイミングまでのゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３であったと判定する。ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３であった場合（ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）にはゲート駆動装置６はステップＳ１１５に処理を移行し、ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３でなかった場合（ステップＳ１１３；Ｎｏ）にはステップＳ１３１に処理を移行する。
【００７５】
ステップＳ１１５において補正部６５は、基準時間を補正する。補正部６５は、ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３の場合の前回経過時間を、速度Ｓ１の場合の経過時間に変換して基準時間とする。ここで、速度Ｓ３の場合の前回経過時間とは、ゲート電圧の変化速度を速度Ｓ３に設定した前回のターンオフ期間においてスイッチング素子２のターンオフ開始から電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆに達するまでの経過時間である。速度Ｓ１の場合の経過時間とは、ゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１に設定した場合にスイッチング素子２のターンオフ開始から電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆに達するまでの経過時間である。
【００７６】
例えば、補正部６５は、速度Ｓ３と速度Ｓ１との比に応じたカウント速度で前回経過時間をカウントダウンすることにより、速度Ｓ３の場合の経過時間を速度Ｓ１の場合の経過時間に変換してよい。速度Ｓ１と速度Ｓ３との比に応じたカウント速度とは、基準のカウント速度に対してＳ３／Ｓ１（またはＳ３／Ｓ１に対して係数の加減算や乗算などを行った値）を乗じたカウント速度であってよい。一例として、基準のカウント速度は、速度Ｓ３に応じた速度であってよく、ゲート電圧の変化速度を速度Ｓ３とした場合にドレイン電流の大きさと、経過時間測定部６１により測定される経過時間の長さとの関係を線形関数に近似した場合の傾きに基づいて設定されてよい。これに対し、速度Ｓ３と速度Ｓ１との比に応じたカウント速度は、速度Ｓ１に応じた速度であってよく、ゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１とした場合にドレイン電流の大きさと、経過時間測定部６１により測定される経過時間の長さとの関係を線形関数に近似した場合の傾きに基づいて設定されてよい。
【００７７】
本実施形態では一例として、補正部６５はアナログ回路であってよい。補正部６５は、図示は省略するものの、直列に接続されたソース型の電流源、コンデンサ、および、シンク型の電流源を有してよい。ソース型の電流源は、乖離信号がハイの場合にゲート駆動部６０への入力信号に含まれるオフ指令信号の受信タイミングから、コンパレータ６１１により出力されるトリガ信号の受信タイミングまでの間にイネーブルされてコンデンサを充電してよい。シンク型の電流源は、乖離信号がローの場合にゲート駆動部６０への入力信号に含まれるオフ指令信号の受信タイミングからイネーブルされてコンデンサを放電してよい。ここで、ソース型の電流源から流される電流と、シンク型の電流源に流れる電流の大きさとは、速度Ｓ１と速度Ｓ３との比に応じて決定されてよい。これにより、速度Ｓ３と速度Ｓ１との比に応じたカウント速度で経過時間がカウントダウンされて、速度Ｓ３の場合の経過時間が速度Ｓ１の場合の経過時間に変換される。
【００７８】
ステップＳ１３１において制御部６３は、ターンオフ開始から基準時間の経過タイミングで、ゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替える。本実施形態では一例として、制御部６３は、スイッチング素子２のゲートに抵抗６３０２を接続する。
【００７９】
ステップＳ１３３において経過時間測定部６１は、電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きくなったことに応じて、経過時間の測定を完了する。経過時間測定部６１の経過時間記憶部６１３は測定した経過時間を前回経過時間として記憶してよい。
【００８０】
ステップＳ１３５においてスイッチング素子２のターンオフが完了する。そして、ゲート駆動装置６はステップＳ１０１に処理を移行する。
【００８１】
以上の動作によれば、ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３の場合の前回経過時間が速度Ｓ１の場合の経過時間に変換されるので、ターンオフ期間中にゲート電圧の変化速度が速度Ｓ１に維持されるとサージ電圧が素子耐圧を超えてしまう場合に、確実に素子破壊を防止することができる。
【００８２】
また、速度Ｓ３と速度Ｓ１との比に応じたカウント速度で経過時間をカウントダウンすることにより、速度Ｓ３の場合の前回経過時間が速度Ｓ１の場合の経過時間に変換されるので、演算による変換を行う場合と比較して構成を簡略化することができる。
【００８３】
［３．動作波形］
図３は、ゲート駆動装置６によるゲート駆動時の動作波形を示す。なお、本動作例ではスイッチング装置１００は二相変調方式で変調を行っており、図中の第ｎ＋２回目のスイッチング周期内の休止区間（時点ｔ２１〜ｔ２３）においてゲート駆動装置６はスイッチングを休止してスイッチング素子２をオン状態に維持している。また、スイッチング周期を入力信号がハイ（オン指令）になってから、次にハイになるまでの期間としている。但し、スイッチング周期は入力信号がロー（オフ指令）になってから、次にローになるまでの期間としてもよい。
【００８４】
第ｎ回目のスイッチング周期における時点ｔ１０においてスイッチング素子２に対する入力信号がロー（オフ指令）からハイ（オン指令）に切り替わると、スイッチング素子２がターンオンされ、乖離検知部６２のパラメータ測定部６２１によりパラメータ（本実施形態では一例としてオン期間の長さ）の測定が開始される。
【００８５】
時点ｔ１１においてスイッチング素子２に対する入力信号がハイ（オン指令）からロー（オフ指令）に切り替わると、パラメータの測定が完了してターンオフが開始し、経過時間測定部６１によって電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆとなるまでの経過時間ΔＴｎ（本動作例では時点ｔ１１〜ｔ１２の期間）が測定される。
【００８６】
ここで、本動作例では、測定されたパラメータが閾値（基準値にマージンを加えた値）を超えていないため、スイッチング素子２に流れる電流が基準値から乖離していない。そのため、入力信号がローに切り替わると、スイッチ６３１１に対してオン信号が入力されて抵抗６３０１がゲートに接続される。これにより、ゲート電圧の変化速度は速度Ｓ１に設定される。
【００８７】
時点ｔ１２において時点ｔ１１から基準時間（ここでは前回経過時間ΔＴｎ−１）が経過すると、スイッチ６３１１の代わりにスイッチ６３１２に対してオン信号が入力されて抵抗６３０２がゲートに接続される。これにより、ゲート電圧の変化速度は速度Ｓ２に切り替えられる。そして、スイッチング素子２のターンオフが完了する。
【００８８】
同様に、第ｎ＋１回目のスイッチング周期における時点ｔ１３においてスイッチング素子２に対する入力信号がローからハイに切り替わると、スイッチング素子２がターンオンされ、乖離検知部６２のパラメータ測定部６２１によりパラメータの測定が開始される。
【００８９】
時点ｔ１４においてスイッチング素子２に対する入力信号がハイからローに切り替わると、パラメータの測定が完了してターンオフが開始し、経過時間測定部６１によって電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆとなるまでの経過時間ΔＴｎ＋１（本動作例では時点ｔ１４〜ｔ１５の期間）が測定される。
【００９０】
本動作例では、測定されたパラメータが閾値を超えていないため、スイッチング素子２に流れる電流が基準値から乖離していない。そのため、入力信号がローに切り替わると、スイッチ６３１１に対してオン信号が入力されて抵抗６３０１がゲートに接続される。これにより、ゲート電圧の変化速度は速度Ｓ１に設定される。
【００９１】
時点ｔ１５において時点ｔ１４から基準時間（ここでは前回経過時間ΔＴｎ）が経過すると、スイッチ６３１１の代わりにスイッチ６３１２に対してオン信号が入力されて抵抗６３０２がゲートに接続される。これにより、ゲート電圧の変化速度は速度Ｓ２に切り替えられる。そして、スイッチング素子２のターンオフが完了する。なお、本動作例では一例として経過時間ΔＴｎ−１と経過時間ΔＴｎとが等しいが、異なっていてもよい。
【００９２】
次に、第ｎ＋２回目のスイッチング周期における時点ｔ２１においてスイッチング素子２に対する入力信号がローからハイに切り替わると、スイッチング素子２がターンオンされ、乖離検知部６２のパラメータ測定部６２１によりパラメータの測定が開始される。本動作例においてはゲート駆動装置６は時点ｔ２１から時点ｔ２３まではスイッチングの休止区間に設定され、スイッチング素子２に対する入力信号がハイに維持される。これにより、スイッチング素子２に流れる電流に応じたパラメータ（本実施形態では一例としてオン期間の長さ）が増加し続ける。
【００９３】
時点ｔ２２でパラメータが閾値を超えると、スイッチング素子２に流れる電流が基準値から乖離したと判定されて、乖離検知部６２からの乖離信号がハイとなる。これにより、スイッチ６３１３に対してオン信号が入力されて抵抗６３０３がゲートに接続され、ゲート電圧の変化速度が速度Ｓ３に設定される。
【００９４】
時点ｔ２３においてスイッチング素子２に対する入力信号がハイからローに切り替わると、パラメータの測定が完了してターンオフが開始し、経過時間測定部６１によって電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆとなるまでの経過時間ΔＴｎ＋２（本動作例では時点ｔ２３〜ｔ２５の期間）が測定され、スイッチング素子２のターンオフが完了する。
【００９５】
次に、第ｎ＋３回目のスイッチング周期における時点ｔ３１においてスイッチング素子２に対する入力信号がローからハイに切り替わると、スイッチング素子２がターンオンされ、乖離検知部６２のパラメータ測定部６２１によりパラメータの測定が開始される。
【００９６】
時点ｔ３２においてスイッチング素子２に対する入力信号がハイからローに切り替わると、パラメータの測定が完了してターンオフが開始し、経過時間測定部６１によって電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆとなるまでの経過時間ΔＴｎ＋３（本動作例では時点ｔ３２〜ｔ３４の期間）が測定される。
【００９７】
本動作例では、測定されたパラメータが閾値を超えていないため、スイッチング素子２に流れる電流が基準値から乖離していない。そのため、入力信号がローに切り替わると、スイッチ６３１１に対してオン信号が入力されて抵抗６３０１がゲートに接続される。これにより、ゲート電圧の変化速度は速度Ｓ１に設定される。
【００９８】
また、本動作例では、スイッチング素子２が前回のオン状態であった間、つまり時点ｔ２１〜ｔ２３において乖離が検知されたため、基準時間（ここでは前回経過時間ΔＴｎ＋２）が補正される。本動作例では一例として、乖離信号がハイの場合には前回経過時間ΔＴｎ＋２の計測期間に補正部６５によって速度Ｓ３に応じたカウント速度でカウントアップが行われ、スイッチング素子２に対する入力信号がハイからローに切り替わると、補正部６５によって速度Ｓ１に応じたカウント速度で前回経過時間ΔＴｎ＋２のカウントダウンが行われる。これにより、カウントダウンの完了までの期間が補正後の経過時間ΔＴ'ｎ＋２となる。
【００９９】
時点ｔ３３において時点ｔ３２から基準時間（ここでは経過時間ΔＴ'ｎ＋２）が経過すると、スイッチ６３１１の代わりにスイッチ６３１２に対してオン信号が入力されて抵抗Ｒ２がゲートに接続される。これにより、ゲート電圧の変化速度は速度Ｓ２に切り替えられる。そして、スイッチング素子２のターンオフが完了する。なお、本動作例では一例として経過時間ΔＴ'ｎ＋２と経過時間ΔＴｎ＋３とが等しいが、異なっていてもよい。
【０１００】
［４．変形例］
図４は、変形例に係るスイッチング装置１００Ａを示す。なお、本変形例において、図１に示された構成と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１０１】
スイッチング装置１００Ａのゲート駆動装置６Ａは、乖離検知部６２Ａを有する。乖離検知部６２Ａは、パラメータ測定部６２１Ａ、記憶部６２４およびコンパレータ６２２Ａを有する。
【０１０２】
パラメータ測定部６２１Ａは、スイッチング素子２に流れる電流に応じたパラメータとして、スイッチング素子２がオン状態の場合に当該スイッチング素子２に流れる電流を測定する。例えば、パラメータ測定部６２１Ａは、ドレイン端子に流れる電流Ｉｄを測定してよい。パラメータ測定部６２１Ａは電流センサでよい。パラメータ測定部６２１Ａは、測定したパラメータを記憶部６２４およびコンパレータ６２２Ａに供給する。
【０１０３】
記憶部６２４は、オン状態のスイッチング素子に流れる電流の基準値を記憶する。例えば、記憶部６２４は、パラメータ測定部６２１Ａによって測定されたパラメータを、スイッチング周期ごとに記憶してよい。記憶部６２４は、スイッチング素子２が前回オン状態であった間にパラメータ測定部６２１により測定されたパラメータ（本変形例ではオン状態での電流Ｉｄ）を、基準値としてコンパレータ６２２Ａに供給してよい。
【０１０４】
コンパレータ６２２Ａは、パラメータ測定部６２１から供給されるパラメータに基づいて、スイッチング素子２に流れる電流が基準値から乖離したかを判定する。コンパレータ６２２の非反転入力端子には、スイッチング素子２がオン状態の間にパラメータ測定部６２１により測定されたパラメータ（本変形例ではオン状態での電流Ｉｄ）が入力され、反転入力端子には、記憶部６２４からの基準値（本変形例ではスイッチング素子２が前回オン状態であった間に測定されたパラメータ）が入力される。
【０１０５】
コンパレータ６２２Ａはヒステリシス特性を有してよい。コンパレータ６２２Ａは、予め設定されたヒステリシス（マージン）分だけ、非反転入力端子への入力が反転入力端子への入力よりも大きいことに応じ、電流が基準値から乖離したことを示す乖離信号（本実施形態では一例としてハイとなる乖離信号）を出力してよい。
【０１０６】
以上のゲート駆動装置６Ａによれば、スイッチング素子２に流れる電流に応じたパラメータとして、スイッチング素子２がオン状態の場合に当該スイッチング素子２に流れる電流そのものを測定するので、電流の乖離を確実に検知することができる。
【０１０７】
また、オン状態のスイッチング素子に流れる電流の基準値として、スイッチング素子２が前回オン状態であった間にパラメータ測定部６２１により測定されたパラメータ（本変形例ではオン状態での電流Ｉｄ）を用いるので、前回オン状態であった間の電流と、今回のオン状態での電流との乖離を検知することができる。
【０１０８】
［４．その他の変形例］
なお、上記の実施形態および変形例においては、スイッチング素子２に流れる電流に応じたパラメータを、電流Ｉｄそのものや、オン期間の長さとして説明したが、他の値としてもよい。
【０１０９】
例えば、パラメータは、スイッチング素子２のターンオフ開始からスイッチング素子２の主端子間に加わる電圧（本実施形態では一例としてソース端子およびドレイン端子の間に加わる電圧Ｖｄｓ）が基準電圧Ｖｒｅｆとなるまでの時間であってもよい。スイッチング素子２に流れる電流Ｉｄが大きくなると当該時間は短くなる。基準電圧Ｖｒｅｆは、直流電圧Ｅｄと、スイッチング素子２のターンオフ期間におけるソースドレイン電圧Ｖｄｓのピーク電圧との間で予め定められた電圧であってよい。
【０１１０】
また、パラメータは、主スイッチング素子２のターンオフ開始から第２基準時間後においてスイッチング素子２に加わる電圧であってもよい。第２基準時間は、ターンオフ開始からターンオフ完了までの時間以下の長さであってよい。スイッチング素子２に流れる電流Ｉｄが大きくなると当該電圧は大きくなる。
【０１１１】
また、パラメータは、スイッチング素子２をターンオフした場合に生じるサージ電圧であってもよい。サージ電圧は一例として電圧検出回路６１０により検出されてよい。スイッチング素子２に流れる電流Ｉｄが大きくなると当該サージ電圧は大きくなる。
【０１１２】
また、上記の実施形態および変形例においては、制御部６３はゲート抵抗６３０の抵抗値を切り替えることでゲート電圧の変化速度を切り替えることとして説明したが、他の手法によって切り換えを行ってもよい。例えば、制御部６３は、ゲート駆動信号の電流を小さくしてもよい。ゲート駆動信号の電流を小さくするには、例えば、ゲートに向かうゲート駆動信号の内部経路を分岐させて分流すればよい。
【０１１３】
また、ゲート電圧の変化速度を速度Ｓ１から速度Ｓ２に切り替えるための基準時間を、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から基準事象が生じるタイミングまでの経過時間とし、基準事象を電圧Ｖｄｓが基準電圧Ｖｒｅｆに達することとして説明したが、他の時間や他の事象を用いてもよい。例えば、基準事象は、スイッチング素子２のゲート電圧のミラー期間が終了することであってもよい。また、基準時間は、前回のスイッチング素子２のターンオフ開始から、ゲート電圧のミラー期間が終了するタイミングまでの時間であってもよい。この場合にも、スイッチング素子２の主端子間に生じるピーク電圧、ひいてはサージ電圧を低減することができるため、サージ電圧による素子破壊を確実に防止することができる。
【０１１４】
また、スイッチング装置１００、１００Ａは正側の主スイッチング素子１およびゲート駆動装置５の組と、負側の主スイッチング素子２およびゲート駆動装置６の組とを備えることとして説明したが、何れか一方の組のみを備えることとしてもよい。
【０１１５】
また、ゲート駆動装置６，６Ａの各部をアナログ回路として説明したが、経過時間測定部６１、乖離検知部６２，６２Ａ、制御部６３、補正部６５の少なくとも１つがデジタル回路を含んでもよい。乖離検知部６２，６２Ａがデジタル回路の場合には、乖離検知部６２，６２Ａは、測定したパラメータのうち閾値（基準値にマージンを加えた値）を超えるパラメータのみを抽出するフィルタ部を有してもよい。補正部６５がデジタル回路の場合には、補正部６５は、速度Ｓ３と速度Ｓ１との比に応じたカウント速度で前回経過時間をカウントダウンすることにより速度Ｓ３の場合の経過時間を速度Ｓ１の場合の経過時間に変換してよい。また、補正部６５は、速度Ｓ３の場合の経過時間と、速度Ｓ１の場合の経過時間との対応を示すテーブルを用いて、速度Ｓ３の場合の経過時間を、速度Ｓ１の場合の経過時間に変換してもよい。
【０１１６】
また、本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
【０１１７】
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
【０１１８】
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
【０１１９】
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
【０１２０】
図５は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
【０１２１】
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
【０１２２】
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
【０１２３】
通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
【０１２４】
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
【０１２５】
プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【０１２６】
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
【０１２７】
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
【０１２８】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【０１２９】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
【０１３０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１３１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１３２】
１  スイッチング素子、２  スイッチング素子、３  還流ダイオード、４  還流ダイオード、５  ゲート駆動装置、６  ゲート駆動装置、６０  ゲート駆動部、６１  経過時間測定部、６２  乖離検知部、６３  制御部、６５  補正部、１００  スイッチング装置、１０１  正側電源線、１０２  負側電源線、１０５  電源出力端子、１０６  誘導負荷、６１０  電圧検出回路、６１１  コンパレータ、６１３  経過時間記憶部、６２１  パラメータ測定部、６２２  コンパレータ、６２４  記憶部、６３０  ゲート抵抗、６３１  接続切替部、６３２  切替判定部、２２００  コンピュータ、２２０１  ＤＶＤ−ＲＯＭ、２２１０  ホストコントローラ、２２１２  ＣＰＵ、２２１４  ＲＡＭ、２２１６  グラフィックコントローラ、２２１８  ディスプレイデバイス、２２２０  入／出力コントローラ、２２２２  通信インタフェース、２２２４  ハードディスクドライブ、２２２６  ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、２２３０  ＲＯＭ、２２４０  入／出力チップ、２２４２  キーボード、６１０１  抵抗、６１０２  抵抗、６３０１  抵抗、６３０２  抵抗、６３０３  抵抗、６３１１  スイッチ、６３１２  スイッチ、６３１３  スイッチ、６３２１  ＮＯＲゲート 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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