(57)【要約】【課題】応答性よくスイッチの駆動電圧を補償できるスイッチ駆動装置の提供。【解決手段】マルチエミッタ端子１０を有するスイッチ１３のスイッチ駆動装置１５は、スイッチ１３に電気的に接続されスイッチ１３のオンオフ制御を行なうスイッチ制御部１７と、マルチエミッタ端子１０の一方と第１グランドＧＮＤ１との間に電気的に接続される、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１の直列回路２２と、スイッチ制御部１７と電気的に接続され外部電圧Ｖｃｃをスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄに変換してスイッチ制御部１７へ供給する電圧安定化回路２３と、を備える。そして、マルチエミッタ端子１０の他方は第１グランドＧＮＤ１と電気的に接続され、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１との接続点２５は第２グランドＧＮＤ２として電圧安定化回路のグランド端子２７と電気的に接続され、スイッチ制御部のグランド端子２９は第１グランドＧＮＤ１と電気的に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチエミッタ端子を有するスイッチにおけるスイッチ駆動装置であって、
前記スイッチに電気的に接続され、前記スイッチのオンオフ制御を行なうスイッチ制御部と、
前記マルチエミッタ端子の一方と、第１グランド（ＧＮＤ１）との間に電気的に接続される、第１抵抗器と第２抵抗器の直列回路と、
前記スイッチ制御部と電気的に接続され、外部電圧（Ｖｃｃ）をスイッチ制御部駆動電圧（Ｖｄ）に変換して前記スイッチ制御部へ供給する電圧安定化回路と、を備え、
前記マルチエミッタ端子の他方は前記第１グランド（ＧＮＤ１）と電気的に接続され、
前記第１抵抗器と前記第２抵抗器との接続点は、第２グランド（ＧＮＤ２）として、前記電圧安定化回路のグランド端子と電気的に接続され、
前記スイッチ制御部のグランド端子は、前記第１グランド（ＧＮＤ１）と電気的に接続されるスイッチ駆動装置。
【請求項２】
前記電圧安定化回路はレギュレータからなる請求項１に記載のスイッチ駆動装置。
【請求項３】
前記電圧安定化回路はコンバータからなる請求項１に記載のスイッチ駆動装置。
【請求項４】
前記接続点、および前記スイッチ制御部と電気的に接続された保護回路をさらに備え、
前記保護回路は、前記接続点における接続点電圧（Ｖｓ）が、前記保護回路に保持された保護基準電圧（Ｖｋ）を超えると、前記スイッチをオフにするオフ信号（Ｓｏｆ）を前記スイッチ制御部へ出力するようにした請求項１に記載のスイッチ駆動装置。
【請求項５】
前記直列回路に設けられ、前記スイッチ制御部と電気的に接続された電流検出手段をさらに備え、
前記電流検出手段は、前記直列回路に流れる電流（Ｉｔ）が、前記電流検出手段に保持された保護基準電流（Ｉｋ）を超えると、前記スイッチをオフにするオフ信号（Ｓｏｆ）を前記スイッチ制御部へ出力するようにした請求項１に記載のスイッチ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチの駆動電圧を補償するスイッチ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタなどの半導体スイッチ（以下、スイッチという）に電流を流す場合、例えばコレクタとエミッタの間における配線抵抗、オン抵抗、および接合抵抗といった抵抗成分が存在するため、電流により電圧が発生する。この電圧は、流す電流が大きくなるほど増加する。ここで、前記スイッチのエミッタがグランドに接続されるとともに、グランド電位を基準としてスイッチの駆動電圧（ベース電圧）を決定するスイッチ駆動装置をスイッチに接続している構成の場合、スイッチに流れる電流が大きくなると、前記電圧が大きくなるので、ベースとエミッタ間の抵抗成分により発生する電圧が大きくなる。従って、スイッチに流れる電流の大きさによっては、ベースとエミッタ間の電圧発生により、相対的にスイッチのオン電圧が小さくなる。その結果、例えばスイッチをインバータに使用した場合、インバータ出力電圧は指令値通りの電圧とならず、正確な電圧出力ができない可能性があった。
【０００３】
このような課題に対し、従来、例えば特許文献１に示される電力変換装置が提案されている。図４は、従来の電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。
【０００４】
図４において、交流電源１０１は、コンバータ部１０３とインバータ部１０５を介してモータ１０７と接続される。インバータ部１０５には、制御部１０９が接続される。インバータ部１０５の詳細構成は次の通りである。まず、コンバータ部１０３の出力が、合計６つのスイッチング素子１１１に接続される。各スイッチング素子１１１には、制御部１０９から出力されたスイッチング信号に基づいてスイッチング素子１１１を駆動する駆動部１１３が接続される。また、各スイッチング素子には、電流検出器１１５も接続される。
【０００５】
次に、制御部１０９について述べる。電流検出器１１５の出力は、電流判別回路１１７を介してオン電圧補償ユニット１１９に接続される。また、オン電圧補償ユニット１１９には、オン電圧推定テーブル１２１も接続される。オン電圧補償ユニット１１９は、指令電圧補正部１２３を介してＣＰＵ１２５に接続される。ＣＰＵ１２５の出力は６つの駆動部１１３にそれぞれ接続される。
【０００６】
次に、このようなインバータ装置の動作について述べる。６つの電流検出器１１５の出力は、電流判別回路１１７を介してオン電圧補償ユニット１１９に入力される。また、スイッチング素子１１１に設けられた、図示しない温度センサの出力もオン電圧補償ユニット１１９に入力される。オン電圧補償ユニット１１９は入力された温度と電流値、およびオン電圧推定テーブル１２１を用いて、各スイッチング素子１１１のオン電圧を推定する。そして、オン電圧補償電圧を作成する。作成されたオン電圧補償電圧により、指令電圧補正部１２３はオン電圧補償を行った電圧を作成し、ＣＰＵ１２５に出力する。これにより、ＣＰＵ１２５はスイッチング信号を駆動部１１３に出力する。
【０００７】
この結果、オン電圧補償電圧により、インバータ部１０５のスイッチング素子１１１をオン／オフ制御するようにしたので、スイッチング素子１１１のオン電圧によるインバータ出力電圧の低下を防ぐことができ、より正確な電圧制御をすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第０２／０８４８５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した電力変換装置としてのインバータ装置によると、オン電圧（駆動電圧）の補償電圧を作成することで、より正確な電圧制御ができるのであるが、そのために、制御部１０９で多数の信号処理や演算処理を行っている。その結果、制御部１０９がスイッチング信号を出力するまでに遅延時間が発生し、特に高周波でスイッチングを行う場合は、電圧制御の補償処理が追従できなくなる可能性があるという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、応答性よくスイッチの駆動電圧を補償することができるスイッチ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の、マルチエミッタ端子を有するスイッチにおけるスイッチ駆動装置は、前記スイッチに電気的に接続され、前記スイッチのオンオフ制御を行なうスイッチ制御部と、前記マルチエミッタ端子の一方と、第１グランド（ＧＮＤ１）との間に電気的に接続される、第１抵抗器と第２抵抗器の直列回路と、前記スイッチ制御部と電気的に接続され、外部電圧（Ｖｃｃ）をスイッチ制御部駆動電圧（Ｖｄ）に変換して前記スイッチ制御部へ供給する電圧安定化回路と、を備える。そして、前記マルチエミッタ端子の他方は前記第１グランド（ＧＮＤ１）と電気的に接続され、前記第１抵抗器と前記第２抵抗器との接続点は、第２グランド（ＧＮＤ２）として、前記電圧安定化回路のグランド端子と電気的に接続され、前記スイッチ制御部のグランド端子は、前記第１グランド（ＧＮＤ１）と電気的に接続されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスイッチ駆動装置によれば、多数の信号処理回路やＣＰＵを用いることなく、スイッチのオン電圧補償を行うことができるので、信号処理や演算処理による遅延時間がほとんど発生しない。従って、高周波スイッチングであっても、応答性よくスイッチの駆動電圧を補償することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスイッチ駆動装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態２におけるスイッチ駆動装置のブロック回路図
【図３】本発明の実施の形態３におけるスイッチ駆動装置のブロック回路図
【図４】従来の電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスイッチ駆動装置のブロック回路図である。
【００１６】
図１において、マルチエミッタ端子１０を有するスイッチ１３のスイッチ駆動装置１５は、スイッチ１３に電気的に接続され、スイッチ１３のオンオフ制御を行なうスイッチ制御部１７と、マルチエミッタ端子１０の一方と、第１グランドＧＮＤ１との間に電気的に接続される、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１の直列回路２２と、スイッチ制御部１７と電気的に接続され、外部電圧Ｖｃｃをスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄに変換してスイッチ制御部１７へ供給する電圧安定化回路２３と、を備える。そして、マルチエミッタ端子１０の他方は第１グランドＧＮＤ１と電気的に接続され、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１との接続点２５は、第２グランドＧＮＤ２として、電圧安定化回路のグランド端子２７と電気的に接続され、スイッチ制御部のグランド端子２９は、第１グランドＧＮＤ１と電気的に接続されるものである。
【００１７】
このスイッチ駆動装置１５によれば、多数の信号処理回路やＣＰＵを用いることなく、スイッチのオン電圧補償を行うことができるので、信号処理や演算処理による遅延時間がほとんど発生しない。従って、高周波スイッチングであっても、応答性よくスイッチ１３の駆動電圧を補償することができる。
【００１８】
以下、より具体的に本実施の形態１の構成、動作について説明する。
【００１９】
図１において、マルチエミッタ端子１０を有するスイッチ１３（マルチエミッタトランジスタ）は、スイッチ駆動装置１５と電気的に接続されている。具体的には、スイッチ１３のベース端子とマルチエミッタ端子１０は、全てスイッチ駆動装置１５と接続される。ここで、本実施の形態１のスイッチ１３は、エミッタ端子を２つ備えたマルチエミッタトランジスタである。また、スイッチ１３のコレクタ端子とマルチエミッタ端子１０の一方（スイッチ駆動装置１５における第１グランドＧＮＤ１に接続されるエミッタ端子のことで、以下、第１エミッタ端子１１という）は、スイッチ１３で制御される図示しない回路（例えばインバータ回路）が電気的に接続されている。
【００２０】
次に、スイッチ駆動装置１５の詳細構成について述べる。スイッチ１３のマルチエミッタ端子１０の他方（スイッチ駆動装置１５における第１グランドＧＮＤ１と直接接続されないエミッタ端子のことで、以下、第２エミッタ端子１２という）は、スイッチ駆動装置１５の直列回路２２の一端と電気的に接続される。ここで、直列回路２２は、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１を直列に接続することで構成される。直列回路２２の他端は第１ダイオード３１を介して第１グランドＧＮＤ１に接続される。ここで、第１ダイオード３１は逆流防止用に用いられる。また、直列回路２２における第１抵抗器１９と第２抵抗器２１との接続点２５には、第２ダイオード３３を介して、電圧安定化回路のグランド端子２７と電気的に接続される。なお、電圧安定化回路のグランド端子２７に接続されるグランドを、第２グランドＧＮＤ２という。
【００２１】
次に、電圧安定化回路２３について述べる。電圧安定化回路２３は、スイッチ制御部１７に対し、スイッチ制御部駆動電圧Ｖｄを供給する回路である。具体的には、外部電圧Ｖｃｃが電圧安定化回路２３に入力されることにより、スイッチ制御部駆動電圧Ｖｄに変換し、安定して出力する回路である。このような電圧安定化回路２３としては、例えばツェナーダイオード、トランジスタ、および抵抗器からなる一般的な電圧安定化のための回路構成を用いることができる。なお、本実施の形態１では、外部電圧Ｖｃｃは、電池などの直流電圧源から供給される構成としているが、これは、前記直流電圧源をスイッチ駆動装置１５に内蔵する構成としてもよい。
【００２２】
次に、スイッチ制御部１７の詳細構成について述べる。スイッチ制御部１７は、スイッチ１３のオンオフを直接制御するためのもので、スイッチ制御集積回路（以下、スイッチ制御ＩＣ３５という）と周辺回路から構成される。スイッチ制御ＩＣ３５は、電圧安定化回路２３から供給されるスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄにより動作する。そして、スイッチ制御ＩＣ３５は、図示しない外部のスイッチ指令回路からのオンオフ指令に基づき、実際にスイッチ１３を駆動するための駆動電圧を出力端子３６から出力する。出力端子３６は、２つのトランジスタ３７を介して、スイッチ１３のベース端子に接続される。また、スイッチ制御部のグランド端子２９は第１グランドＧＮＤ１と電気的に接続されるので、スイッチ制御ＩＣ３５は第１グランドＧＮＤ１と接続されることになる。なお、２つのトランジスタ３７は、スイッチ１３のベース電流を増幅するために設けてある。
【００２３】
次に、このようなスイッチ駆動装置１５の動作について述べる。
【００２４】
スイッチ１３がオンになると、コレクタとエミッタ間に電流が流れるが、電流が大きくなるほど、スイッチ１３固有の抵抗成分に起因して発生する電圧が高くなる。しかし、もし、第１グランドＧＮＤ１と第２グランドＧＮＤ２とを直接接続していれば、電圧安定化回路２３のグランドレベルは第１グランドＧＮＤ１と同じであり、電圧安定化回路２３から出力されるスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄも変わらないままであるため、スイッチ制御ＩＣ３５の出力端子３６の電圧、すなわち、スイッチ１３をオンにするための駆動電圧が相対的に低くなる。従って、スイッチ１３のオンを維持するためには、駆動電圧を上げるように補償する必要がある。
【００２５】
そこで、本実施の形態１では、第１エミッタ端子が第１グランドＧＮＤ１に接続されるとともに、接続点２５が第２グランドＧＮＤ２と電気的に接続される構成としている。従って、第１ダイオード３１と第２ダイオード３３が同仕様のものであれば、それぞれの順方向降下電圧Ｖｆがほぼ等しいので、第２グランドＧＮＤ２の電圧は、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１の抵抗値の比率に応じて決まる電圧分、第１グランドＧＮＤ１の電圧より高くすることができる。この際、スイッチ１３に流れている電流の大きさにより、スイッチ１３固有の抵抗成分により発生する電圧も大きくなるが、この電圧の変化とほぼ等しくなるような前記抵抗値の比率とすることにより、第２グランドＧＮＤ２の電圧はスイッチ１３に流れる電流に比例して変化する。なお、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１の抵抗値は、スイッチ１３固有の抵抗成分により発生する電圧の変化とほぼ等しくなるような前記抵抗値の比率を実験的に求めることで決定している。
【００２６】
これらのことから、スイッチ１３に電流が流れると、それに比例して第２グランドＧＮＤ２の電圧が上昇する。第２グランドＧＮＤ２は電圧安定化回路のグランド端子２７に接続されているので、電圧安定化回路２３は上昇した第２グランドＧＮＤ２の電圧を基準としてスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄを出力する。ゆえに、第２グランドＧＮＤ２の電圧が上昇すれば、スイッチ制御部駆動電圧Ｖｄも上昇することになる。その結果、スイッチ制御ＩＣ３５の出力端子３６の電圧、すなわち、スイッチ１３をオンにするための駆動電圧も上昇する。従って、スイッチ１３に電流が流れることによりスイッチ１３固有の抵抗成分に起因して発生する電圧分は、直列回路２２と電圧安定化回路２３とにより出力端子３６の電圧が変化することで補償される。
【００２７】
このような構成とすることで、従来のように多数の信号処理や演算処理を行う必要がなく、スイッチ１３に流れる電流に応じて自動的にスイッチ１３のベース端子への電圧が変化するので、遅延時間がほとんど発生しない。ゆえに、たとえ高周波でスイッチングを行ったとしても、電圧制御の補償処理を追従させることができる。
【００２８】
なお、上記したように、第１抵抗器１９と第２抵抗器２１の抵抗値は、スイッチ１３固有の抵抗成分により発生する電圧の変化とほぼ等しくなるような前記抵抗値の比率を実験的に求めることで決定しているが、これ以外にも下記の方法で決定してもよい。まず、スイッチ１３に電流を流した際に、電流の大きさに応じてスイッチ１３をオンにするためのベース端子への電圧を実験的に求める。次に、前記電圧を出力するためのスイッチ制御ＩＣ３５へのスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄを求める。そして、求められたスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄを得るために必要な第２グランドＧＮＤ２の電圧を求める。一方、第１エミッタ端子１１と第２エミッタ端子１２に流れる電流の分流比はスイッチ１３の仕様で決まっており、スイッチ１３に流す電流の大きさも上記したように実験的に求めているので、第２エミッタ端子１２に流れる電流値を求めることができる。従って、第２エミッタ端子１２から直列回路２２に流れる電流値と、スイッチ制御部駆動電圧Ｖｄを得るために必要な第２グランドＧＮＤ２の電圧と、から第１抵抗器１９と第２抵抗器２１の抵抗値を決定する。このように各抵抗値を決定することによっても、スイッチ１３のベース端子への電圧補償を行うことができる。
【００２９】
なお、上記より決定した抵抗値を基に、スイッチ１３に流れる電流が変化しても、スイッチ１３のオン状態を維持できるベース端子電圧の範囲内となる抵抗値であれば、求められた抵抗値を変えてもよい。従って、抵抗値は上記より決定された値に限定されるものではない。
【００３０】
以上の構成、動作により、信号処理や演算処理による遅延時間がほとんど発生せず、高周波スイッチングであっても、応答性よくスイッチ１３の駆動電圧を補償することができるスイッチ駆動装置１５が実現できる。
【００３１】
なお、本実施の形態１では、逆流防止のために第１ダイオード３１と第２ダイオード３３を設けているが、これらは逆流が発生してもスイッチ駆動装置１５への影響がない場合は特に設けなくてもよい。
【００３２】
また、２つのトランジスタ３７は、スイッチ制御ＩＣ３５が十分なベース電流を出力できるものであれば、特に設けなくてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態１では、電圧安定化回路２３として、ツェナーダイオード、トランジスタ、および抵抗器からなる構成を用いているが、これに限定されるものではなく、レギュレータ、またはコンバータからなる構成としてもよい。レギュレータからなる構成とした場合は、電圧安定化回路２３がレギュレータ１つで済むため、回路構成をさらに簡単にすることができる。また、コンバータからなる構成とした場合は、電圧安定化回路２３から出力されるスイッチ制御部駆動電圧Ｖｄの精度が高くなり、さらに安定したスイッチ１３のオンオフ制御が可能となる。なお、コンバータは図１の構成の場合、外部電圧Ｖｃｃが直流電圧源から供給されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータとなる。しかし、外部電圧Ｖｃｃが交流電圧源であった場合は、ＡＣ／ＤＣコンバータを用いればよい。
【００３４】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるスイッチ駆動装置のブロック回路図である。本実施の形態２における構成のうち、実施の形態１の構成と同じ部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
すなわち、本実施の形態２のスイッチ駆動装置１５の特徴となる構成は、接続点２５、およびスイッチ制御部１７と電気的に接続された保護回路４１をさらに備えた点である。そして、保護回路４１は、接続点２５における接続点電圧Ｖｓが、保護回路４１に保持された保護基準電圧Ｖｋを超えると、スイッチ１３をオフにするオフ信号Ｓｏｆをスイッチ制御部１７へ出力するようにしたものである。
【００３６】
これにより、応答性のよいスイッチ１３の駆動電圧補償が可能となる上、スイッチ１３に過電流が流れた場合に、スイッチ１３をオフにすることができるので、スイッチ１３、スイッチ駆動装置１５、およびスイッチ１３に接続された外部回路を保護することが可能となる。
【００３７】
以下、より具体的に本実施の形態２の構成、動作について説明する。
【００３８】
図２において、接続点２５には保護回路４１が電気的に接続されている。また、保護回路４１はスイッチ制御部１７とも電気的に接続されている。この保護回路４１の詳細構成は次のとおりである。
【００３９】
まず、接続点２５には、保護回路４１に内蔵される比較器４３が接続される。比較器４３は例えばオペアンプと周辺回路で構成される。この比較器４３には、さらに直列接続された第３抵抗器４５と第４抵抗器４７との接続部分（以下、保護基準電圧用接続点４９という）も電気的に接続される。なお、直列接続された第３抵抗器４５と第４抵抗器４７は、所定の外部電圧Ｖｃｃと第１グランドＧＮＤ１との間に接続される。従って、保護基準電圧用接続点４９における保護基準電圧Ｖｋは、第３抵抗器４５と第４抵抗器４７の抵抗値によって一義的に決まる。
【００４０】
次に、比較器４３の出力はスイッチ制御部１７のスイッチ制御ＩＣ３５に接続される。なお、比較器４３の出力を、以下、オフ信号Ｓｏｆという。このオフ信号Ｓｏｆはスイッチ１３をオフにする制御を行なう信号である。
【００４１】
上記以外の構成は、実施の形態１と同じである。
【００４２】
次に、図２の構成における特徴となる動作について説明する。
【００４３】
接続点２５における電圧（以下、接続点電圧Ｖｓという）は保護回路４１の比較器４３に入力される。ここで、接続点電圧Ｖｓは第２エミッタ端子１２に流れる電流に比例する。従って、接続点電圧Ｖｓはスイッチ１３に流れる電流に比例した値となる。
【００４４】
また、比較器４３には保護基準電圧Ｖｋも入力される。保護基準電圧Ｖｋとは、スイッチ１３に電流の上限が流れた際の接続点電圧Ｖｓのことである。ここで、スイッチ１３の電流の上限は、スイッチ１３が短絡故障や開放故障を起こすような過電流値から所定のマージンを差し引いた値として予め決定される。なお、過電流値やマージンの値は、スイッチ１３の仕様や必要な信頼性を考慮して、適宜決定すればよい。従って、第３抵抗器４５と第４抵抗器４７の抵抗値は、所定の外部電圧Ｖｃｃを印加した時に、保護基準電圧用接続点４９において、上記より決定した保護基準電圧Ｖｋが得られるように決定しておく。このように、所定の外部電圧Ｖｃｃと、第３抵抗器４５および第４抵抗器４７の抵抗値として、保護基準電圧Ｖｋは保護回路４１に保持される。
【００４５】
こうして比較器４３に入力された接続点電圧Ｖｓと保護基準電圧Ｖｋは、比較器４３により比較される。そして、接続点電圧Ｖｓが保護基準電圧Ｖｋを超えると、保護回路４１の比較器４３は、スイッチ１３をオフにするオフ信号Ｓｏｆをスイッチ制御部１７のスイッチ制御ＩＣ３５へ出力する。
【００４６】
スイッチ制御ＩＣ３５は、オフ信号Ｓｏｆが入力されると、スイッチ１３をオフにする電圧を出力端子３６から出力する。これにより、スイッチ１３は強制的にオフになるので、過電流による、スイッチ１３、スイッチ駆動装置１５、およびスイッチ１３に接続された外部回路の故障可能性を低減できる。その結果、これらを保護することが可能となる。
【００４７】
なお、保護基準電圧Ｖｋは第３抵抗器４５と第４抵抗器４７により生成しているが、これは例えば電圧安定化回路２３と同様の構成で生成するようにしてもよい。なお、保護基準電圧Ｖｋは電圧安定化回路２３に相当する回路構成の中に保持される。この場合、回路構成が複雑になるものの、より高精度な保護基準電圧Ｖｋが得られる。
【００４８】
以上の構成、動作により、応答性のよいスイッチ１３の駆動電圧補償が可能となる上、スイッチ１３に過電流が流れた場合に、スイッチ１３をオフにすることができるので、スイッチ１３、スイッチ駆動装置１５、およびスイッチ１３に接続された外部回路を保護することが可能なスイッチ駆動装置１５が得られる。
【００４９】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるスイッチ駆動装置のブロック回路図である。本実施の形態３における構成のうち、実施の形態１の構成と同じ部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５０】
すなわち、本実施の形態３のスイッチ駆動装置１５における特徴となる構成は、直列回路２２に設けられ、スイッチ制御部１７と電気的に接続された電流検出手段５１をさらに備えた点である。そして、電流検出手段５１は、直列回路２２に流れる電流Ｉｔが、電流検出手段５１の内部に保持された保護基準電流Ｉｋの値を超えると、スイッチ１３をオフにするオフ信号Ｓｏｆをスイッチ制御部１７へ出力するようにしたものである。
【００５１】
これにより、応答性のよいスイッチ１３の駆動電圧補償が可能となる上、スイッチ１３に過電流が流れた場合に、スイッチ１３をオフにすることができるので、スイッチ１３、スイッチ駆動装置１５、およびスイッチ１３に接続された外部回路を保護することが可能となる。さらに、スイッチ１３に流れる電流を、より高精度に検出できるので、さらに保護精度が高まり、信頼性が良好なスイッチ駆動装置１５が得られる。
【００５２】
以下、より具体的に本実施の形態３の構成、動作について説明する。
【００５３】
図３において、直列回路２２における第２抵抗器２１の両端に電流検出手段５１が電気的に接続されている。電流検出手段５１は、第２抵抗器２１の両端電圧を求めることにより、直列回路２２に流れる電流Ｉｔを求めているので、実施の形態２における接続点電圧Ｖｓを検出する場合に比べ、第１ダイオード３１の温度特性などに影響されることが少なくなる。その結果、高精度に電流Ｉｔを検出することができる。
【００５４】
なお、電流検出手段５１には、保護基準電流Ｉｋの値が保持されている。さらに、電流検出手段５１には、検出した電流Ｉｔの値と保護基準電流Ｉｋの値を比較する手段、および、電流Ｉｔが保護基準電流Ｉｋを超えると、スイッチ１３をオフにするオフ信号Ｓｏｆをスイッチ制御部１７へ出力する手段（いずれも図示せず）が内蔵されている。なお、保護基準電流Ｉｋの決定方法は実施の形態２と同じである。すなわち、スイッチ１３の電流の上限は、スイッチ１３が短絡故障や開放故障を起こすような過電流値から所定のマージンを差し引いた値として予め決定されるので、本実施の形態３では、その値がそのまま保護基準電流Ｉｋとして決定される。
【００５５】
上記以外の構成は、実施の形態１と同じである。
【００５６】
次に、図３の構成における特徴となる動作について説明する。
【００５７】
第２抵抗器２１の両端電圧は、電流検出手段５１により検出される。ここで、第２抵抗器２１の前記両端電圧は第２エミッタ端子１２から直列回路２２に流れる電流Ｉｔに比例する。従って、検出された前記両端電圧は電流Ｉｔを示す。
【００５８】
次に、電流Ｉｔに比例した前記両端電圧は、電流検出手段５１に保持されている保護基準電流Ｉｋの値と比較される。ここで、保護基準電流Ｉｋそのものは電流値であり、前記両端電圧と直接比較できない。そこで、本実施の形態３では、保護基準電流Ｉｋが第２抵抗器２１に流れた時の両端電圧値を予め求めて、電流検出手段５１で保持するようにしている。
【００５９】
次に、電流検出手段５１は、検出した前記両端電圧値と、保持された、保護基準電流Ｉｋに相当する両端電圧値とを比較する。この際、上記したように、電流Ｉｔに相当する両端電圧を高精度に検出することができるので、比較精度も向上する。
【００６０】
次に、検出した前記両端電圧（電流Ｉｔに相当）が保持された両端電圧（保護基準電流Ｉｋに相当）を超えていれば、電流検出手段５１は、スイッチ１３をオフにするオフ信号Ｓｏｆをスイッチ制御部１７のスイッチ制御ＩＣ３５へ出力する。この動作、およびこれ以降の動作は、実施の形態２と同じである。その結果、スイッチ１３は強制的にオフになるので、過電流による、スイッチ１３、スイッチ駆動装置１５、およびスイッチ１３に接続された外部回路の故障可能性を低減できる。
【００６１】
なお、ここでは電流検出手段５１が第２抵抗器２１の両端に接続される構成を示したが、これは第１抵抗器１９の両端に接続される構成でもよい。但し、この場合は第２抵抗器２１の両端に比べ、電圧の絶対値が大きいため、それに対応した回路構成の電流検出手段５１とする必要がある。従って、電圧の絶対値によっては回路構成が複雑になるので、電流検出手段５１に接続する抵抗器は、印加される電圧絶対値が低い方（ここでは第２抵抗器２１）が望ましい。
【００６２】
以上の構成、動作により、応答性のよいスイッチ１３の駆動電圧補償が可能となる上、スイッチ１３に過電流が流れた場合に、スイッチ１３をオフにすることができるので、スイッチ１３、スイッチ駆動装置１５、およびスイッチ１３に接続された外部回路を保護することが可能となる。さらに、スイッチ１３に流れる電流を、より高精度に検出できるので、さらに保護精度が高まり、信頼性が良好なスイッチ駆動装置１５が得られる。
【００６３】
なお、本実施の形態３では、電流検出手段５１は、電流Ｉｔを、それに比例した第２抵抗器２１の両端電圧として求めているが、これは前記両端電圧を第２抵抗器２１の抵抗値で除することにより、電流Ｉｔに換算してもよい。この場合、保護基準電流Ｉｋは電流値そのものとして電流検出手段５１に保持すればよい。但し、前記両端電圧を電流Ｉｔに換算するためには、除算が可能な演算回路が必要となり、過電流を検出してからスイッチ１３をオフにするまでに時間がかかる場合がある。従って、本実施の形態３のように、検出された前記両端電圧と、保持された、保護基準電流Ｉｋに相当する両端電圧とを比較する構成の方が望ましい。
【００６４】
また、本実施の形態３では、第２エミッタ端子から流れる電流Ｉｔを第２抵抗器２１の両端電圧として検出しているが、これはホール素子や電流検出プローブなど、他の電流検出方法を用いてもよい。これらの場合、電流Ｉｔを非接触で検出できるが、例えば振動が多い環境などでスイッチ駆動装置１５を使用する場合、精度が低下する可能性があるため、用途に応じて最適な電流検出方法を適宜選択すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明にかかるスイッチ駆動装置は、応答性よくスイッチの駆動電圧補償が可能となるため、特に高周波でスイッチングを行う電力変換器用のスイッチ駆動装置等として有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  マルチエミッタ端子
１３  スイッチ
１５  スイッチ駆動装置
１７  スイッチ制御部
１９  第１抵抗器
２１  第２抵抗器
２２  直列回路
２３  電圧安定化回路
２５  接続点
２７  電圧安定化回路のグランド端子
２９  スイッチ制御部のグランド端子
４１  保護回路
５１  電流検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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