(57)【要約】【課題】フォトカプラの長期使用に伴う電流変換効率（ＣＴＲ）の低下を抑制してＰＷＭ信号等の安定した伝送を可能にし、しかも構成簡単な絶縁形信号伝送回路を提供する。【解決手段】フォトカプラ１により信号を絶縁して伝送する絶縁形信号伝送回路において、前記フォトカプラ１を、前記信号が加えられる発光ダイオード１ａと、この発光ダイオード１ａの出力光を受光するフォトダイオード１ｃと、このフォトダイオード１ｃにベースが接続されたトランジスタ１ｂとにより構成し、トランジスタ１ｂの出力端子に一端が接続される負荷抵抗ＲＬの値を約１６．０〔ｋΩ〕〜約２０．０〔ｋΩ〕とし、かつ、負荷抵抗ＲＬの他端を約１１〔Ｖ〕の定電圧に維持する。【選択図】図１
2008028589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトカプラにより信号を絶縁して伝送する絶縁形信号伝送回路において、
前記フォトカプラを、前記信号が加えられる発光ダイオードと、この発光ダイオードの出力光を受光するフォトダイオードと、このフォトダイオードにベースが接続されたトランジスタとにより構成し、
前記トランジスタの出力端子に一端が接続される負荷抵抗の値を約１６．０〔ｋΩ〕〜約２０．０〔ｋΩ〕とし、かつ、前記負荷抵抗の他端を約１１〔Ｖ〕の定電圧に保持することを特徴とする絶縁形信号伝送回路。
【請求項２】
請求項１に記載した絶縁形信号伝送回路において、
前記フォトダイオードに印加される逆バイアス電圧が約１１〔Ｖ〕〜約２０〔Ｖ〕であることを特徴とする絶縁形信号伝送回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＩＰＭ（Intelligent  Power  Module）の上下アームの半導体スイッチング素子を駆動するために、その制御回路からＰＷＭ信号をフォトカプラにより電気的に絶縁して伝送するための絶縁形信号伝送回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の車両機器において、駆動力を生む電動機の駆動システムとしては、高効率化、省エネ対策を目的として、図９に示すように電源、昇降圧コンバータ、インバータから構成されている。
ここで、電源１０は、架線からの給電電圧または直列接続されたバッテリにより構成されている。昇降圧コンバータ２０は、車両駆動時には電源回路の電圧（例：２８０〔Ｖ〕）を、三相の電動機４０の駆動に適した電圧（例：７５０〔Ｖ〕）に昇圧し、車両の制動時には発電機となる電動機４０から生じる電圧（例：７５０〔Ｖ〕）を電源回路の電圧（例：２８０〔Ｖ〕）に降圧して電力の回生動作を行う。
【０００３】
インバータ３０は、車両の駆動時には昇降圧コンバータ２０により昇圧された電圧によって電動機４０の各相に電流を流すように、スイッチング素子をオン・オフしてスイッチング周波数を制御することにより車両速度を変化させている。
また、車両の制動時には、各相に生じる交流電圧に同期させてスイッチング素子をオン・オフすることにより、いわゆる整流動作を行い、交流電圧を直流電圧に変換して電源回路に回生する。
【０００４】
図１０は、昇降圧コンバータ２０の詳細な構成を示している。
このコンバータ２０は、大別してリアクトル２１、コンデンサ２２、スイッチング部２３，２４、及び、スイッチング部２３，２４を制御する制御回路２６，２５から構成されている。ここで、最近の車両機器の駆動系のスイッチング部２３，２４は、ＩＧＢＴ２３１，２４１と、これに逆並列接続されたダイオード２３２，２４２とからなっている。
【０００５】
上記コンバータ２０の昇降圧動作の原理を以下に説明し、昇圧時にリアクトル２１に流れる電流波形を図１１に示す。
Ａ．昇圧動作
（１）ＩＧＢＴ２３１がオン（導通）すると、リアクトル２１（インダクタンス値をＬとする）に電流Ｉが流れ、ＬＩ２／２のエネルギーが蓄積される。
（２）ＩＧＢＴ２３１がオフ（非導通）すると、スイッチング部２４のダイオード２４２に電流が流れ、リアクトル２１に蓄えられたエネルギーがコンデンサ２２に送られる。
【０００６】
Ｂ．降圧動作
（１）ＩＧＢＴ２４１がオンすると、リアクトル２１に電流Ｉが流れ、ＬＩ２／２のエネルギーが蓄積される。
（２）ＩＧＢＴ２４１がオフすると、スイッチング部２３のダイオード２３２に電流が流れ、リアクトル２１に蓄えられたエネルギーが電源１０へ回生される。
【０００７】
ＩＧＢＴ２３１，２４１のオンデューティ（スイッチング素子（ＩＧＢＴ）のスイッチング周期に対する導通期間の割合）を変更すれば、昇降圧の電圧を調整することが可能であり、このオンデューティの概略の値は、下記の数式１によって求めることができる。
［数式１］
オンデューティ〔％〕＝ＶＬ／ＶＨ
ＶＬ：電源電圧
ＶＨ：昇圧後の電圧
【０００８】
しかしながら、実際には負荷の変動や電源電圧の変動などがあるため、昇降圧後の電圧ＶＨを監視し、これが目標値となるようにＩＧＢＴ２３１，２４１のオンデューティを制御している。
図１２は、昇降圧コンバータ用のＩＰＭのブロック図であり、大別すると上アームスイッチングユニット２４０、下アームスイッチングユニット２３０、及び制御回路２５０から構成されている。
【０００９】
上アームスイッチングユニット２４０は、前述したＩＧＢＴ２４１及びダイオード２４２と、抵抗２４０１，２４０２と、ＩＧＢＴ保護回路２４０３と、ゲート駆動回路２４０４とからなり、また、下アームスイッチングユニット２３０は、前述したＩＧＢＴ２３１及びダイオード２３２と、抵抗２３０１，２３０２と、ＩＧＢＴ保護回路２３０３と、ゲート駆動回路２３０４と、ＶＨ検出回路２３０５とからなっている。ここで、ＶＨ検出回路２３０５は、三角波生成器２３０６、分圧回路２３０７、レベル調整回路２３０８及び比較器２３０９から構成されている。
更に、制御回路２５０は、昇降圧指令値が加えられるＶＨ比較器２５５と、ゲート信号発生器２５６と、ローパスフィルタ２５７とからなっている。
上アームスイッチングユニット２４０、下アームスイッチングユニット２３０、及び制御回路２５０は互いに電気的に絶縁する必要があるので、フォトカプラ（またはパルストランス等）２５１〜２５３を用いて信号を授受するように構成されている。
【００１０】
ここで、フォトカプラは、パルストランスと比較して小型、安価であるため、最近では車両機器にも用いられつつある。
図１３は、例えば前述のフォトカプラ２５１，２５２の後段に設けられるＩＧＢＴ駆動用ＩＣ（図１２におけるＩＧＢＴ保護回路２３０３及びゲート駆動回路２３０４、または、ＩＧＢＴ保護回路２４０３及びゲート駆動回路２４０４）の構成を示すものであり、図１３において、２６１は温度信号比較器、２６２は電流信号比較器、２６３は論理回路、２６４は二値化回路、２６５は論理回路、２６６はＩＧＢＴの駆動回路である。
【００１１】
このＩＧＢＴ駆動用ＩＣは、以下のような代表的な機能を備えている。
・入力端子（フォトカプラから出力されるＰＷＭ信号の入力端子）のプルアップ機能（ＩＧＢＴ駆動用ＩＣの耐ノイズ性の向上機能）
・フォトカプラから出力されるＰＷＭ信号の二値化機能
・ＩＧＢＴのゲートドライブ機能
・ＩＧＢＴの過電流、過温保護機能
【００１２】
上記機能の中で、入力端子のプルアップ機能は耐ノイズ性の向上を目的とするもので、カレントミラー回路により、定常的に電流ＩＩＮＨ（最大約８０〔μＡ〕）が入力端子から外部に吐き出されており、前段のフォトカプラがより多くの電流を引き込まないと閾値ＶＩＮＬに到達しないようにしている。
車載用として提供されているフォトカプラには、例えば株式会社東芝製の「ＴＬＰ９１１４Ａ」または「ＴＬＰ９１２１」が知られており、「ＴＬＰ９１１４Ａ」は比較的高周波まで伝送可能なため、ＩＧＢＴのゲートを駆動するＰＷＭ信号を伝送するために広く用いられている。
【００１３】
以下、上記フォトカプラ「ＴＬＰ９１１４Ａ」の基本特性について詳述する。
（１）電流変換効率（ＣＴＲ）
フォトカプラの発光ダイオードに流れる順電流Ｉｆに対するフォトトランジスタのコレクタ電流Ｉｃの比であり、通常、ＣＴＲ（Current  Transfer  Ratio）と呼ばれている。
ａ）ＣＴＲ−Ｖｃｅ特性
図１４は、２０〔℃〕における順電流ＩｆをパラメータにしたＣＴＲのＶｃｅ依存性を示しており、「ＴＬＰ９１１４Ａ」では、Ｖｃｅが０．５〔Ｖ〕以上で順電流ＩｆによらずＣＴＲは概ね一定であるという特徴がある。
ｂ）温度特性
図１５は、順電流ＩｆをパラメータにしたＣＴＲの温度特性を示しており、図から明らかなように、低温になるほどＣＴＲが低下する傾向がある。
ｃ）寿命劣化
フォトカプラを継続して使用していると、主に発光ダイオードの発光効率の低下に起因してＣＴＲが低下する。図１６は、環境温度１００〔℃〕において、順電流ＩｆをパラメータにしたＣＴＲ（相対値）の経時特性を示しており、順電流Ｉｆが大きく、環境温度が高いほどＣＴＲの低下が著しいという特徴がある。
ここでは、ＣＴＲに関する主な特性について記述したが、フォトカプラはロット及び個体によるバラツキが大きく、初期ＣＴＲの最低値としては、−３０〔℃〕において、９．５〔％〕を目安とする必要がある。
【００１４】
（２）伝搬遅延時間
図１７は、フォトカプラによる伝送回路の入力信号と出力信号との伝搬特性を示す伝搬遅延時間ＴｐＨＬ，ＴｐＬＨの定義を示す図である。
また、図１８、図１９はフォトカプラ「ＴＬＰ９１１４Ａ」のデータシートに記載のグラフであり、図１８は伝搬遅延時間−負荷抵抗特性、図１９は伝搬遅延時間−周囲温度特性である。
これらの図から明らかなように、「ＴＬＰ９１１４Ａ」では、負荷抵抗値ＲＬが大きく、しかも周囲温度Ｔａが高温であるほどＴｐＬＨが長くなる特性を有する。このため、負荷抵抗値ＲＬが大きく高温である場合には、フォトカプラ出力の「Ｌｏｗ」の期間が長くなり、後段のＩＧＢＴ駆動用ＩＣの出力が「Ｈｉｇｈ」である期間が長くなる。この結果、ＩＧＢＴのオン期間が長くなってしまうという問題がある。
【００１５】
そこで、ＩＧＢＴのゲート信号に、図２０に示すようにデッドタイムｔｄを持たせることにより、図１０、図１２における上下アームのＩＧＢＴ２３１，２４１が短絡するのを防止している。このデッドタイムｔｄは、ＴｐＨＬとＴｐＬＨとの差ΔＴに対して余裕を待たせて設定する必要があるが、デッドタイムｔｄの長さはＰＷＭ信号のデューティの可変範囲を狭め、ＶＨの制御応答性に大きく影響を与えるため、通常は約５〔μｓ〕程度に設定されている。
【００１６】
なお、電力、ガス、水道などの計量器である端末装置と通信回線に接続されている網制御装置（ＮＣＵ）との間で、フォトカプラを用いて電気的に絶縁した状態で信号を伝送するインタフェース回路において、通信速度に応じてフォトカプラの発光ダイオード及びフォトトランジスタに供給する電流量を変更することにより、通信速度に応じた電流を流すようにして高速通信、低速通信時の電流の過不足をなくし、消費電力を適切な値に維持するようにした発明が、下記の特許文献１に記載されている。
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−９４５９４号公報（段落［００２３］〜［００３５］、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
車両機器に使用されるフォトカプラでは、例えば周囲温度が−３０〔℃〕〜＋１００〔℃〕、オン時間の合計が約１２８００時間（オンデューティを約８６〔％〕とした場合に、連続稼働時間が約１５０００時間）にわたって、昇降圧コンバータの上下アームのスイッチング素子を短絡させることなくＰＷＭ信号を確実に伝送できることが要求されている。
しかしながら、従来の信号伝送回路では、例えば＋１００〔℃〕の環境下で上述した連続稼働時間を経過するとＣＴＲが顕著に低下してしまい、その後に−３０〔℃〕の環境下で使用する場合にはＰＷＭ信号を確実に伝送することができず、上下アームの短絡防止を保証できない事態も生じていた。
なお、前述した特許文献１に記載された従来技術によれば、消費電力の低減は可能であるが、ＣＴＲの経時的な変化による信頼性の低下を解決し得るものではない。
【００１９】
そこで本発明は、フォトカプラの長期使用に伴う電流変換効率の低下を抑制してＰＷＭ信号等の安定した伝送を可能にし、しかも構成簡単な絶縁形信号伝送回路を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、フォトカプラにより信号を絶縁して伝送する絶縁形信号伝送回路において、
前記フォトカプラを、前記信号が加えられる発光ダイオードと、この発光ダイオードの出力光を受光するフォトダイオードと、このフォトダイオードにベースが接続されたトランジスタとにより構成し、
前記トランジスタの出力端子に一端が接続される負荷抵抗の値を約１６．０〔ｋΩ〕〜約２０．０〔ｋΩ〕とし、かつ、前記負荷抵抗の他端を約１１〔Ｖ〕の定電圧に保持することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した絶縁形信号伝送回路において、
前記フォトダイオードに印加される逆バイアス電圧が約１１〔Ｖ〕〜約２０〔Ｖ〕であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、−３０〔℃〕〜＋１００〔℃〕の環境下においてフォトカプラを連続使用した結果、ＣＴＲの低下やばらつきを生じたとしても、伝送信号により駆動される電力変換器の上下アームを短絡させることなく、信号を確実に伝送することができる。
これにより、長期にわたって高信頼性を維持する絶縁形信号伝送回路を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の実施形態に係るＰＷＭ信号伝送回路の主要部を示す回路図である。図１において、１は、例えば前述した株式会社東芝製の「ＴＬＰ９１１４Ａ」等のフォトカプラであり、発光ダイオード１ａ、トランジスタ１ｂ、及び、このトランジスタ１ｂのベースにアノードが接続されたフォトダイオード１ｃ（トランジスタ１ｂ及びフォトダイオード１ｃはフォトトランジスタを構成する）からなっている。電源電圧（＋Ｖｐ）とグラウンドとの間には、前記発光ダイオード１ａと、抵抗Ｒ２，Ｒ３と、ｎチャンネル形ＦＥＴ３との直列回路が接続され、発光ダイオード１ａの両端には抵抗Ｒ１が接続されている。なお、この抵抗Ｒ１は、ＦＥＴ３のオフ時に流れる漏れ電流やノイズ電流等の暗電流によって発光ダイオード１ａが点灯しないようにするためのものである。
【００２４】
トランジスタ１ｂのコレクタには負荷抵抗ＲＬを介して電源電圧（＋Ｖｃｃ２）が供給され、フォトダイオード１ｃのカソードには電源電圧（＋Ｖｃｃ１）が供給されている。また、トランジスタ１ｂのコレクタは、微小ノイズを除去するためのローパスフィルタ（その抵抗値をＲＬＰＦとする）を介してＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２の入力端子に接続されている。このＩＣ２には、電源電圧（＋Ｖｃｃ１）が供給されている。
【００２５】
上記構成において、フォトカプラ１の発光ダイオード１ａに流れる電流Ｉｆは数式２によって表される。
［数式２］
Ｉｆ＝｛（Ｖｐ−Ｖｆ）／（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｏｎ）｝−Ｖｆ／Ｒ１
なお、ＲｏｎはＦＥＴ３のオン抵抗、Ｖｆは発光ダイオード１ａの両端電圧である。
【００２６】
上記電流Ｉｆによって流れるトランジスタ１ｂのコレクタ電流Ｉｃは、数式３によって表される。
［数式３］
Ｉｃ＝Ｉｆ×初期保証ＣＴＲ×ＣＴＲ低下率
ここで、初期保証ＣＴＲは、最小保証値として９．５〔％〕、ＣＴＲ低下率は、前述したＣＴＲの経時的な低下を示す値である。
【００２７】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２の入力端子には、プルアップのための電流（ローパスフィルタを流れる電流）ＩＬＶ−Ｉｃが供給されているので、負荷抵抗ＲＬに流れる電流はＩｃ−ＩＬＶ−Ｉｃとなり、トランジスタ１ｂのコレクタ電位Ｖｃは数式４によって表される。
［数式４］
Ｖｃ＝Ｖｃｃ２−（Ｉｃ−ＩＬＶ−Ｉｃ）×ＲＬ
【００２８】
また、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２の入力電圧Ｖｉｎは、トランジスタ１ｂのコレクタ電位Ｖｃにローパスフィルタの抵抗ＲＬＰＦによる電圧降下を加算して、数式５により表される。
［数式５］
Ｖｉｎ＝Ｖｃｃ２−（Ｉｃ−ＩＬＶ−Ｉｃ）×ＲＬ＋ＩＬＶ−Ｉｃ×ＲＬＰＦ
【００２９】
一方、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２の出力信号Ｖｏｕｔが「Ｌｏｗ」から「Ｈｉｇｈ」に反転する時の入力電圧ＶｉｎをＶＩＮＬ、出力信号Ｖｏｕｔが「Ｈｉｇｈ」から「Ｌｏｗ」に反転する時の入力電圧ＶｉｎをＶＩＮＨとし、図２に示す如く、出力信号Ｖｏｕｔの反転時に誤動作しないように、ＶＩＮＬ＜ＶＩＮＨとしてヒステリシスを設けている。図２から明らかなように、出力信号Ｖｏｕｔが「Ｈｉｇｈ」になるにはＶｉｎ≦ＶＩＮＬ、「Ｌｏｗ」になるにはＶｉｎ≧ＶＩＮＨとなる必要がある。
【００３０】
ここで、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２の出力信号Ｖｏｕｔを「Ｌｏｗ」にするには、電流Ｉｆを零にすれば数式５の右辺第２項が零になり、数式５からＶｉｎ＝Ｖｃｃ２＋ＩＬＶ−Ｉｃ×ＲＬＰＦとなってＶｉｎは必ずＶＩＮＨ以上の電圧となる。
これに対し、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２の出力信号Ｖｏｕｔを「Ｈｉｇｈ」にするには、Ｖｉｎ≦ＶＩＮＬを満足するように電流Ｉｆを流す必要があるが、回路素子のバラツキや温度特性、電源電圧の変動、フォトカプラ１のＣＴＲの経時的な低下を考慮した上で、周囲温度が１００〔℃〕の環境下で１５０００時間、連続稼働した後に、ＣＴＲが最も低下する動作保証温度の−３０〔℃〕においてもＶｉｎ≦ＶＩＮＬを満足させなければならない。
【００３１】
図３（ａ）は、この実施形態におけるフォトカプラ１（「ＴＬＰ９１１４Ａ」）の電流Ｉｆ，Ｉｃ，ＩＬＶ−Ｉｃ，Ｉｃ−ＩＬＶ−Ｉｃ及び抵抗ＲＬＰＦの取りうる最大値、最小値を−３０〔℃〕〜＋１００〔℃〕の範囲で示している。
また、図３（ｂ）は、負荷抵抗ＲＬの一端に印加される電圧Ｖｃｃ２をツェナーダイオード（定電圧素子）により生成して約１１（１０．９２〜１０．４）〔Ｖ〕，約８（７．８７〜７．４９）〔Ｖ〕，５（５．０６〜４．８２）〔Ｖ〕に設定し、負荷抵抗ＲＬをそれぞれ１６．２〔ｋΩ〕，１１．３〔ｋΩ〕，６．８〔ｋΩ〕に設定したときの、駆動用ＩＣ２の入力電圧Ｖｉｎ，ＶＩＮＬ等の取りうる値を−３０〔℃〕〜＋１００〔℃〕の範囲で示したものである。
この図から、負荷抵抗ＲＬが１６．２〔ｋΩ〕，１１．３〔ｋΩ〕，６．８〔ｋΩ〕の何れのケースでも、−３０〔℃〕〜＋１００〔℃〕の全範囲においてＶｉｎの最大値がＶＩＮＬの最小値を下回っており、Ｖｉｎ≦ＶＩＮＬを満足していることが分かる。
【００３２】
上記の結果によると、電源電圧Ｖｃｃ２が約１１〔Ｖ〕の場合にはＲＬ≧１６．２〔ｋΩ〕、Ｖｃｃ２が約８〔Ｖ〕の場合にはＲＬ≧１１．３〔ｋΩ〕、 Ｖｃｃ２が約５〔Ｖ〕の場合にはＲＬ≧６．８〔ｋΩ〕に設定すれば、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２は製品寿命まで確実に動作することになる。
しかし、前述したように、昇降圧コンバータの上下アームが短絡しないように予めデッドタイムｔｄ（概略５〔μｓ〕）を設定する場合、このフォトカプラ１による信号伝送回路によってデッドタイムｔｄが大幅に狭くなることは望ましくなく、ＴｐＨＬ，ＴｐＬＨがほぼ等しく伝搬時間差ΔＴ＝｜ＴｐＨＬ−ＴｐＬＨ｜ができるだけ零に近い方が好ましい。
【００３３】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２の入力電圧Ｖｉｎが「Ｌｏｗ」でＩＧＢＴがオンするので、ＴｐＨＬ≧ＴｐＬＨならデッドタイムｔｄが増加する方向、ＴｐＨＬ＜ＴｐＬＨならデッドタイムｔｄが減少する方向となる。フォトカプラ１の伝搬時間差ΔＴは、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２における伝搬時間差やＩＧＢＴのスイッチング時間差等を総合的に考慮して、全温度範囲で少なくとも２〔μｓ〕以下に抑制する必要がある。
【００３４】
図４は、本実施形態が適用されるＩＰＭの構成図であり、Ａは放熱フィン、Ｂは放熱ベース、ＣはＩＧＢＴチップ、Ｄは回路基板、Ｅはケース、Ｆは主回路端子である。前記回路基板Ｄにはフォトカプラ１や駆動用ＩＣ２を含む駆動回路が実装されており、運転によるＩＧＢＴのスイッチング損失による発熱で回路基板Ｄが熱せられるため、放熱ベースＢは冷却水が流れる冷却フィンＡに取り付けられている。ここで、連続運転時の冷却水の温度は７０〜８０〔℃〕になり、回路基板Ｄの温度は１００〔℃〕に近くなるので、１００〔℃〕付近におけるフォトカプラ１の伝搬時間が適切な値となるように考慮する必要がある。
【００３５】
次に、図５は、図１におけるトランジスタ１ｂの負荷抵抗ＲＬの一端に印加される電源電圧Ｖｃｃ２を＋５〔Ｖ〕とした場合において、負荷抵抗ＲＬをパラメータとしたフォトカプラ１の伝搬遅延時間及び時間差（（ａ）ＴｐＨＬ，（ｂ）ＴｐＬＨ，（ｃ）ΔＴ）の温度特性を、使用開始初期のＣＴＲ実力値（初期実力値）と、−３０〔℃〕でのＣＴＲを最低保障値の９．５〔％〕とし、かつ１００〔℃〕で１５０００時間連続使用した寿命劣化を考慮した最悪値について示したものである。
この場合、図３を参照して説明したように、負荷抵抗ＲＬが６．８〔ｋΩ〕以上であれば、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２が全温度範囲（−３０〜＋１００〔℃〕）で動作可能であるが、図５のＣＴＲ初期実力値の（ｃ）によれば、負荷抵抗ＲＬが６．８〔ｋΩ〕以上の時に周囲温度が約８０〔℃〕以上でΔＴが２．０〔μｓ〕を超えてしまうという問題がある。
【００３６】
また、図６は、電源電圧Ｖｃｃ２を＋８〔Ｖ〕とした場合において、同じく負荷抵抗ＲＬをパラメータとしたフォトカプラ１の伝搬遅延時間及び時間差（（ａ）ＴｐＨＬ，（ｂ）ＴｐＬＨ，（ｃ）ΔＴ）の温度特性を、使用開始初期のＣＴＲ実力値（初期実力値）と、−３０〔℃〕でのＣＴＲを最低保障値の９．５〔％〕とし、かつ１００〔℃〕で１５０００時間連続使用した寿命劣化を考慮した最悪値について示したものである。
この場合は、図３を参照して説明したように、負荷抵抗ＲＬが１１．３〔ｋΩ〕以上であれば、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２が全温度範囲（−３０〜＋１００〔℃〕）で動作可能であるが、図６のＣＴＲ初期実力値の（ｃ）によれば、負荷抵抗ＲＬが１１．３〔ｋΩ〕以上の時に周囲温度が約１００〔℃〕以上でΔＴが２．０〔μｓ〕を超えてしまうという問題がある。
【００３７】
次に、図７は、電源電圧Ｖｃｃ２を＋１１〔Ｖ〕とした場合において、同じく負荷抵抗ＲＬをパラメータとしたフォトカプラ１の伝搬遅延時間及び時間差（（ａ）ＴｐＨＬ，（ｂ）ＴｐＬＨ，（ｃ）ΔＴ）の温度特性を、使用開始初期のＣＴＲ実力値（初期実力値）と、−３０〔℃〕でのＣＴＲを最低保障値の９．５〔％〕とし、かつ１００〔℃〕で１５０００時間連続使用した寿命劣化を考慮した最悪値について示したものである。
この場合は、図３を参照して説明したように、負荷抵抗ＲＬが１６．２〔ｋΩ〕以上であれば、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２が全温度範囲（−３０〜＋１００〔℃〕）で動作可能であるが、図７の初期実力値の（ｃ）によれば、負荷抵抗ＲＬが１６．２〔ｋΩ〕以上であっても約２０．０〔ｋΩ〕以下であれば、周囲温度が１００〔℃〕でもΔＴが２．０〔μｓ〕を超えていない。更に、負荷抵抗ＲＬの値が上記範囲（１６．２〔ｋΩ〕以上で約２０．０〔ｋΩ〕以下）であれば、ΔＴに応じて後段のＩＧＢＴの上下アームのゲート信号に対するデッドタイムｔｄを余裕を持たせて設定することが可能であり、上下アームを短絡を確実に防止することができる。
なお、発明者の実験によれば、負荷抵抗ＲＬの値が約１６．０〔ｋΩ〕〜約２０．０〔ｋΩ〕の範囲であれば、ΔＴが概ね２．０〔μｓ〕を超えることがなく、デッドタイムｔｄを適正な値に保つことが可能である。
【００３８】
また、図８は、図１におけるフォトカプラ１内のフォトダイオード１ｃの逆バイアス電圧（Ｖｃｃ１）による伝搬遅延時間特性を示したものであり、（ａ）はＴｐＬＨのＶｃｃ１依存性を、（ｂ）はＴｐＨＬのＶｃｃ１依存性を表している。
これらの図によれば、逆バイアス電圧（Ｖｃｃ１）が高いほど伝搬遅延時間ＴｐＨＬが小さくなる傾向にあり、逆バイアス電圧（Ｖｃｃ１）が１１〜１２〔Ｖ〕以上の範囲でＴｐＨＬが飽和してほぼ一定値に維持されていることから、上記逆バイアス電圧（Ｖｃｃ１）としては約１１〔Ｖ〕〜約２０〔Ｖ〕の範囲を選定することが望ましいと言える。
【００３９】
上記実施形態では、フォトカプラ１を用いてＰＷＭ信号を伝送する場合につき説明したが、本発明は、変調されていないパルス信号やＰＦＭ（パルス周波数変調）信号の伝送にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態の主要部を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＩＧＢＴ駆動用ＩＣの入出力電圧波形を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における回路定数を示す図である。
【図４】本発明の実施形態が適用されるＩＰＭの構成図である。
【図５】本発明の実施形態において、Ｖｃｃ２が＋５〔Ｖ〕の時に負荷抵抗ＲＬをパラメータとしたフォトカプラの伝搬遅延時間等の温度特性を、初期実力値及び最悪値について示した図である。
【図６】本発明の実施形態において、Ｖｃｃ２が＋８〔Ｖ〕の時に負荷抵抗ＲＬをパラメータとしたフォトカプラの伝搬遅延時間等の温度特性を、初期実力値及び最悪値について示した図である。
【図７】本発明の実施形態において、Ｖｃｃ２が＋１１〔Ｖ〕の時に負荷抵抗ＲＬをパラメータとしたフォトカプラの伝搬遅延時間等の温度特性を、初期実力値及び最悪値について示した図である。
【図８】本発明の実施形態におけるフォトカプラ内のフォトダイオードの、逆バイアス電圧による伝搬遅延時間特性を示す図である。
【図９】車両駆動システムのブロック図である。
【図１０】図９における昇降圧コンバータの構成図である。
【図１１】昇圧動作時にリアクトルに流れる電流波形を示す図である。
【図１２】昇降圧コンバータ用のＩＰＭのブロック図である。
【図１３】フォトカプラの後段に設けられるＩＧＢＴ駆動用ＩＣの構成図である。
【図１４】フォトカプラ「ＴＬＰ９１１４Ａ」に関し、２０〔℃〕における順電流ＩｆをパラメータにしたＣＴＲのＶｃｅ依存性を示す図である。
【図１５】フォトカプラ「ＴＬＰ９１１４Ａ」に関し、順電流ＩｆをパラメータにしたＣＴＲの温度特性を示す図である。
【図１６】フォトカプラ「ＴＬＰ９１１４Ａ」に関し、周囲温度１００〔℃〕における順電流ＩｆをパラメータにしたＣＴＲの経時特性を示す図である。
【図１７】フォトカプラの伝搬遅延時間ＴｐＨＬ，ＴｐＬＨの定義を示す図である。
【図１８】フォトカプラ「ＴＬＰ９１１４Ａ」の伝搬遅延時間−負荷抵抗特性を示す図である。
【図１９】フォトカプラ「ＴＬＰ９１１４Ａ」の伝搬遅延時間−周囲温度特性を示す図である。
【図２０】ＩＧＢＴのゲート信号のデッドタイムを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：フォトカプラ
１ａ：発光ダイオード
１ｂ：トランジスタ
１ｃ：フォトダイオード
２：ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ
３：ＭＯＳＦＥＴ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：抵抗
ＲＬ：負荷抵抗
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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