(57)【要約】【課題】ゲート制御回路等とその前段の回路群との間が電気的に絶縁されている状態であっても、クロック信号に同期した正確な、あるいは、ばらつきの少ないゲート制御を行うことを可能とするためのゲート制御装置等を提供することである。【解決手段】２次側の回路群の各部を動作させるための動作クロック信号と、外部のゲート回路Ｇの電流路のオン又はオフを指示する信号であって動作クロック信号に同期しているＰＷＭ信号とが重畳されたものであるＰＷＭ重畳信号を、電気的絶縁された１次側の回路群より取得し、取得したＰＷＭ重畳信号に基づいて、ＰＷＭ信号と動作クロック信号とを復元し、復元された動作クロック信号を２次側の回路群の各部へと供給し、また、復元されたＰＷＭ信号を、前記外部のゲート回路Ｇのスイッチング素子の制御端に供給する。【選択図】図１
2013196383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路を動作させるためのクロック信号と、電流路及び制御端を備える外部のゲート回路の当該電流路のオン又はオフを指示する信号であって前記クロック信号に同期している信号である第１のゲート制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段と、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段と、
復元された前記第１のゲート制御信号を、前記外部のゲート回路の前記制御端に供給する制御信号供給手段と、を備える、
ことを特徴とするゲート制御装置。
【請求項２】
前記重畳信号は、前記クロック信号と前記第１のゲート制御信号とをマンチェスター符号化することにより生成されたものに相当する信号であって、
前記信号復元手段は、取得した前記重畳信号にマンチェスター符号の復号化の処理を施すことにより、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元する、
ことを特徴とする請求項１に記載のゲート制御装置。
【請求項３】
前記外部の信号源より第２のゲート制御信号を取得し、当該第２のゲート制御信号を前記外部のゲート回路へと供給する手段を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のゲート制御装置。
【請求項４】
前記電気回路は、
前記第２のゲート制御信号が、復元された前記クロック信号の所定周期分より短い時間長のパルスを含んでいるか否かを検知し、含んでいることを検知したとき、所定のショートパルス検知信号を生成するショートパルス検知手段と、
前記ショートパルス検知信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給するショートパルス検知信号重畳手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載のゲート制御装置。
【請求項５】
前記ショートパルス検知手段は、前記第２のゲート制御信号が、復元された前記クロック信号の所定周期分より短い時間長のパルスを含んでいることを検知したとき、当該第２のゲート制御信号を、当該パルスの時間長が前記所定周期分以上へと延伸されたものとなるよう変換するショートパルス延伸手段を備える、
ことを特徴とする請求項４に記載のゲート制御装置。
【請求項６】
前記電気回路は、
前記復元された第１のゲート制御信号及び前記第２のゲート制御信号が、いずれも前記外部のゲート回路の前記電流路をオンすることを指示するものであるか否かを判別し、いずれも当該電流路をオンすることを指示するものであると判別したとき、所定の同時オンエラー信号を生成する同時オン判別手段と、
前記同時オンエラー信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給する同時オンエラー信号重畳手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項３、４又は５に記載のゲート制御装置。
【請求項７】
前記電気回路は、
前記第２のゲート制御信号を、前記電気回路から実質的に電気的絶縁された伝送路から複数の経路で取得する第２ゲート制御信号取得手段と、
前記複数の経路で取得された各前記第２のゲート制御信号の値が、復元された前記クロック信号の所定周期分以上互いに一致しない状態にあるか否かを判別し、当該状態にあると判別したとき、所定の故障信号を生成する手段と、
前記故障信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給する故障信号重畳手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載のゲート制御装置。
【請求項８】
前記電気回路は、前記外部のゲート回路の前記電流路が前記第１のゲート制御信号の指示に従って開閉したか否かを示すゲート回路エラー信号を外部より取得し、当該ゲート回路エラー信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給するゲート回路エラー信号重畳手段を備える、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のゲート制御装置。
【請求項９】
電気回路を動作させるためのクロック信号と、外部の制御対象装置に供給するための信号であって前記クロック信号に同期している信号である制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段と、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段と、を備える、
ことを特徴とするクロック信号供給装置。
【請求項１０】
電気回路を動作させるためのクロック信号と、電流路及び制御端を備える外部のゲート回路の当該電流路のオン又はオフを指示する信号であって前記クロック信号に同期している信号である第１のゲート制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得ステップと、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元ステップと、
復元された前記第１のゲート制御信号を、前記外部のゲート回路の前記制御端に供給する制御信号供給ステップと、から構成される、
ことを特徴とするゲート制御方法。
【請求項１１】
電気回路を動作させるためのクロック信号と、外部の制御対象装置に供給するための信号であって前記クロック信号に同期している信号である制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得ステップと、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元ステップと、から構成される、
ことを特徴とするクロック信号供給方法。
【請求項１２】
コンピュータを、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、電流路及び制御端を備える外部のゲート回路の当該電流路のオン又はオフを指示する信号であって前記クロック信号に同期している信号である第１のゲート制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段、
復元された前記第１のゲート制御信号を、前記外部のゲート回路の前記制御端に供給する制御信号供給手段、
として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
コンピュータを、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、外部の制御対象装置に供給するための信号であって前記クロック信号に同期している信号である制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲート制御装置、クロック信号供給装置、ゲート制御方法、クロック信号供給方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタ等からなるゲート回路を駆動するためにゲート制御回路が広く用いられている。その際、ゲート制御回路とその前段の回路群とが、意図されていない影響を相互に与えることを防止するための手法として、フォトカプラ等を用い、ゲート制御回路（２次側の回路群）及びその前段の回路群（１次側の回路群）の両者間を電気的に絶縁しつつ、両者間で信号の送受信を行うという構成が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０６５４０４号公報
【特許文献２】特開平０９−１８２４６３号公報
【特許文献３】特開平０８−１１１９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ゲート回路制御はデジタル信号により行われるのが一般的であるところ、このデジタル信号が２次側の回路群内においてクロック信号に同期させた形で伝送されない場合（すなわち、２次側の回路群内においてクロック駆動が行われない場合）、このデジタル信号は、２次側の回路群内の各段を経る過程で累積する遅延等の影響を受ける。
また、２次側の回路群がクロック駆動される場合であっても、１次側及び２次側の両回路群が互いに電気的に絶縁された構成では、１次側と２次側とで独立にクロック信号の生成が行われていた。このため、１次側及び２次側の各クロック信号の位相が互いに合っていないクロック駆動となり、ゲート回路の正確な制御、ないしはばらつきの少ない制御を行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、ゲート制御回路等のデジタル回路とその前段の回路群との間が電気的に絶縁されている状態であっても、クロック信号に同期した正確な、あるいは、ばらつきの少ないゲート制御を行うことを可能とするためのゲート制御装置、クロック信号供給装置、ゲート制御方法、クロック信号供給方法及びプログラム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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願の第１の発明に係るゲート制御装置は、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、電流路及び制御端を備える外部のゲート回路の当該電流路のオン又はオフを指示する信号であって前記クロック信号に同期している信号である第１のゲート制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段と、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段と、
復元された前記第１のゲート制御信号を、前記外部のゲート回路の前記制御端に供給する制御信号供給手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【０００７】
前記重畳信号は、前記クロック信号と前記第１のゲート制御信号とをマンチェスター符号化することにより生成されたものに相当する信号であってもよく、
前記信号復元手段は、取得した前記重畳信号にマンチェスター符号の復号化の処理を施すことにより、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元するものであってもよい。
【０００８】
前記ゲート制御装置は、前記外部の信号源より第２のゲート制御信号を取得し、当該第２のゲート制御信号を前記外部のゲート回路へと供給する手段を備えるものであってもよい。
【０００９】
前記電気回路は、
前記第２のゲート制御信号が、復元された前記クロック信号の所定周期分より短い時間長のパルスを含んでいるか否かを検知し、含んでいることを検知したとき、所定のショートパルス検知信号を生成するショートパルス検知手段と、
前記ショートパルス検知信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給するショートパルス検知信号重畳手段と、を備えるものであってもよい。
【００１０】
前記ショートパルス検知手段は、前記第２のゲート制御信号が、復元された前記クロック信号の所定周期分より短い時間長のパルスを含んでいることを検知したとき、当該第２のゲート制御信号を、当該パルスの時間長が前記所定周期分以上へと延伸されたものとなるよう変換するショートパルス延伸手段を備えるものであってもよい。
【００１１】
前記電気回路は、
前記復元された第１のゲート制御信号及び前記第２のゲート制御信号が、いずれも前記外部のゲート回路の前記電流路をオンすることを指示するものであるか否かを判別し、いずれも当該電流路をオンすることを指示するものであると判別したとき、所定の同時オンエラー信号を生成する同時オン判別手段と、
前記同時オンエラー信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給する同時オンエラー信号重畳手段と、を備えるものであってもよい。
【００１２】
前記電気回路は、
前記第２のゲート制御信号を、前記電気回路から実質的に電気的絶縁された伝送路から複数の経路で取得する第２ゲート制御信号取得手段と、
前記複数の経路で取得された各前記第２のゲート制御信号の値が、復元された前記クロック信号の所定周期分以上互いに一致しない状態にあるか否かを判別し、当該状態にあると判別したとき、所定の故障信号を生成する手段と、
前記故障信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給する故障信号重畳手段と、を備えるものであってもよい。
【００１３】
前記電気回路は、前記外部のゲート回路の前記電流路が前記第１のゲート制御信号の指示に従って開閉したか否かを示すゲート回路エラー信号を外部より取得し、当該ゲート回路エラー信号と前記復元されたクロック信号とを重畳して前記外部の信号源へと供給するゲート回路エラー信号重畳手段を備えるものであってもよい。
【００１４】
また、本願の第２の発明に係るクロック信号供給装置は、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、外部の制御対象装置に供給するための信号であって前記クロック信号に同期している信号である制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段と、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【００１５】
また、本願の第３の発明に係るゲート制御方法は、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、電流路及び制御端を備える外部のゲート回路の当該電流路のオン又はオフを指示する信号であって前記クロック信号に同期している信号である第１のゲート制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得ステップと、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元ステップと、
復元された前記第１のゲート制御信号を、前記外部のゲート回路の前記制御端に供給する制御信号供給ステップと、から構成される、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、本願の第４の発明に係るクロック信号供給方法は、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、外部の制御対象装置に供給するための信号であって前記クロック信号に同期している信号である制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得ステップと、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元ステップと、から構成される、
ことを特徴とする。
【００１７】
また、本願の第５の発明に係るプログラムは、
コンピュータを、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、電流路及び制御端を備える外部のゲート回路の当該電流路のオン又はオフを指示する信号であって前記クロック信号に同期している信号である第１のゲート制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記第１のゲート制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段、
復元された前記第１のゲート制御信号を、前記外部のゲート回路の前記制御端に供給する制御信号供給手段、
として機能させるためのものであることを特徴とする。
【００１８】
また、本願の第６の発明に係るプログラムは、
コンピュータを、
電気回路を動作させるためのクロック信号と、外部の制御対象装置に供給するための信号であって前記クロック信号に同期している信号である制御信号と、が重畳されたものに相当する重畳信号を、実質的に電気的絶縁された外部の信号源より取得する重畳信号取得手段、
取得した前記重畳信号に基づいて、前記制御信号と前記クロック信号とを復元し、復元された前記クロック信号を前記電気回路へと供給する信号復元手段、
として機能させるためのものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ゲート制御回路等のデジタル回路とその前段の回路群との間が電気的に絶縁されている状態であっても、クロック信号に同期した正確な、あるいは、ばらつきの少ないゲート制御を行うことを可能とするためのゲート制御装置、クロック信号供給装置、ゲート制御方法、クロック信号供給方法及びプログラムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るゲート制御ユニットのブロック図である。
【図２】図１のゲート駆動制御部のブロック図である。
【図３】Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部が行う処理を説明するためのブロック図である。
【図４】診断モジュールが行うＨサイド／Ｌサイド同時オン診断の処理を説明するためのブロック図である。
【図５】診断モジュールが行うＬサイドショートパルス検知の処理を説明するためのブロック図である。
【図６】診断モジュールが行うＨサイドショートパルス検知の処理を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）からなるゲート回路をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）形式で変調された信号（以下、ＰＷＭ信号と記す）によって駆動するためのゲート制御ユニットを例とし、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、この発明の実施の形態に係るゲート制御ユニットの構成を示す図である。図示するように、このゲート制御ユニットは、４個の１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈ、１ＨＥ、１Ｌ及び１ＬＥと、２個のＨサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂと、リファレンスクロック３と、ゲート駆動制御部４と、ゲートドライブ回路５Ｈ及び５Ｌとから構成されており、駆動する対象である外部のゲート回路Ｇに接続されている。
【００２３】
１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈ、１ＨＥ、１Ｌ及び１ＬＥ並びにＨサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂは、互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、入力端及び出力端を備える。
【００２４】
１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈ、１ＨＥ、１Ｌ及び１ＬＥは、互いに電気的に絶縁された１次側の回路群と２次側の回路群とが、相互に電気的絶縁を保ちつつ信号の伝送を行うことを可能とする。なお、本実施の形態において、１次側の回路群は、図１に示す外部のゲート回路Ｇを駆動するための制御信号の供給源が属する回路群であるものとし、２次側の回路群は、ゲート回路Ｇが属している回路群であるものとする。
【００２５】
１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｌの入力端は、１次側の回路群に接続され、ゲート回路Ｇを構成する後述のＩＧＢＴＱＬを駆動するための信号（以下、「ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）」と記す）の供給を受ける。出力端は、ゲート駆動制御部４の後述するマンチェスターコード復号化部４１に接続される。
【００２６】
ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）は、クロック信号に、ＩＧＢＴＱＬの電流路（すなわち、エミッタ−コレクタ間）のオン／オフ状態を指定するＰＷＭ信号であって当該クロック信号に同期している信号が、たとえばマンチェスター符号化の手法により重畳された形となっている信号である。
【００２７】
１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＬＥの入力端は、ゲート駆動制御部４の後述するマンチェスターコード符号化部４４に接続される。出力端は、１次側の回路群に接続されている。
【００２８】
１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈの入力端は、１次側の回路群に接続され、ゲート回路Ｇを構成する後述のＩＧＢＴＱＨを駆動するためのＰＷＭ信号（以下、「ＰＷＭ信号（Ｈ側）」と記す）の供給を受ける。出力端は、ゲートドライブ回路５Ｈの後述する入力端に接続される。
【００２９】
ＰＷＭ信号（Ｈ側）は、ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）に含まれるデータ信号の位相を反転させたものに相当する信号であればよい。なお、ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）とは異なり、ＰＷＭ信号（Ｈ側）にはクロック信号が重畳されていないものとする。
【００３０】
１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＨＥの入力端は、ゲートドライブ回路５Ｈの後述するエラー信号出力端に接続される。出力端は、１次側の回路群に接続されている。
【００３１】
Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂの各入力端は、１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈの入力端とゲートドライブ回路５Ｈの入力端との間の伝送路の、物理的に互いに異なった接続点に接続される。Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂの各出力端は、いずれも、ゲート駆動制御部４の後述するＨサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部４２に接続される。
【００３２】
リファレンスクロック３は、たとえば水晶発振器から構成されており、ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）に含まれるクロック信号と実質的に同一周波数のリファレンスクロック信号を連続的に生成して、ゲート駆動制御部４へと供給する。
【００３３】
ゲート駆動制御部４は、たとえばＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）により構成されており、機能的には、図２に示すように、マンチェスターコード復号化部４１と、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部４２と、診断モジュール４３と、マンチェスターコード符号化部４４と、から構成されており、それぞれ後述する処理を行う。
【００３４】
ゲートドライブ回路５Ｈは、たとえば、公知の増幅回路、ＩＧＢＴＱＨの電流路の両端間の電圧あるいは当該電流路に流れる電流の量を検知するための公知の電気回路などから構成されており、入力端、ドライブ信号出力端、エラー信号出力端を備えている。
同様に、ゲートドライブ回路５Ｌは、たとえば、公知の増幅回路、ＩＧＢＴＱＬの電流路の両端間の電圧あるいは当該電流路に流れる電流の量を検知するための公知の電気回路などから構成されており、入力端、ドライブ信号出力端、エラー信号出力端を備えている。
【００３５】
ゲートドライブ回路５Ｈの入力端は１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈの出力端に接続され、ドライブ信号出力端はＩＧＢＴＱＨのゲートに接続され、エラー信号出力端は１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＨＥの入力端に接続される。
ゲートドライブ回路５Ｌの入力端はゲート駆動制御部４の診断モジュール４３に接続され、ドライブ信号出力端はＩＧＢＴＱＬのゲートに接続され、エラー信号出力端はゲート駆動制御部４のマンチェスターコード符号化部４４に接続される。
【００３６】
ゲートドライブ回路５Ｈ及び５Ｌは、それぞれ、自己のドライブ信号出力端に接続されたＩＧＢＴのゲートに、自己の入力端に供給された制御信号に従って当該ＩＧＢＴの電流路がオン／オフされるような信号を供給する。また、当該ＩＧＢＴの電流路のオン／オフが当該制御信号に従って正常にオン／オフされているか否かを判別して、判別結果を示すエラー信号を、自己のエラー信号出力端に出力する。
【００３７】
ゲート回路Ｇは、２個のＩＧＢＴＱＬ及びＱＨと、２個のダイオードＤＬ及びＤＨとから構成されている。ＩＧＢＴＱＨ及びＱＬはそれぞれ、エミッタ、コレクタ及びゲートを備えており、ダイオードＤＬ及びＤＨはそれぞれ、アノード及びカソードを備えている。
【００３８】
ＩＧＢＴＱＬのエミッタは、たとえば外部の電源の負極に接続され、コレクタはＩＧＢＴＧＨのエミッタに接続されている。ゲートは、ゲートドライブ回路５Ｌの出力端に接続されている。
ＩＧＢＴＱＨのエミッタは、上述の通りＩＧＢＴＧＬのコレクタに接続されている。ＩＧＢＴＱＨのコレクタはたとえば上述した外部の電源の正極に接続され、ＩＧＢＴＱＨのゲートは、ゲートドライブ回路５Ｈの出力端に接続される。
ダイオードＤＬのアノードはＩＧＢＴＱＬのエミッタに接続されており、カソードはＩＧＢＴＱＬのコレクタに接続されている。
ダイオードＤＨのアノードはＩＧＢＴＱＨのエミッタに接続されており、カソードはＩＧＢＴＱＨのコレクタに接続されている。
【００３９】
（動作）
次に、このゲート制御ユニットの動作を説明する。
図３は、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部４２の動作を示すブロック図である。
図４は、診断モジュール４３がＨサイド／Ｌサイドの同時オンを検知する動作を示すブロック図である。
図５は、診断モジュール４３がＬサイドのショートパルスを検知する動作を示すブロック図である。
図６は、診断モジュール４３がＨサイドのショートパルスを検知する動作を示すブロック図である。
【００４０】
１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｌの入力端にＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）が、また、１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈの入力端にＰＷＭ信号（Ｈ側）が、それぞれ１次側の回路群から供給されると、１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｌは、１次側−２次側間の電気的絶縁を保ちつつ、ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）をゲート駆動制御部４のマンチェスターコード復号化部４１に供給する。一方で１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈは、ＰＷＭ信号（Ｈ側）を、ゲートドライブ回路５Ｈの入力端と、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂの各入力端とに供給する。
【００４１】
（動作：動作クロック信号とＰＷＭ信号の分離）
マンチェスターコード復号化部４１は、ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）を供給されると、リファレンスクロック３からゲート駆動制御部４へと供給されているリファレンスクロック信号を参照して、このリファレンスクロック信号と実質的に同一周波数である成分を、ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）から抽出し、抽出されたこの成分を、動作用クロック信号（図２〜図６において「ＣＬＫ」として示す信号）として、ゲート駆動制御部４の各部へと供給する。
【００４２】
また、マンチェスターコード復号化部４１は、ＰＷＭ重畳信号（Ｌ側）から動作クロック信号を抽出した残余の成分を、ＩＧＢＴＱＬの電流路のオン／オフのタイミングを指示するＰＷＭ信号（図２において「ＰＷＭ＿ＤＡＴＡ＿Ｌ」として示す信号。以下では「ＰＷＭ信号（Ｌ側）」と記す）として、診断モジュール４３へと供給する。
【００４３】
（動作：Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラの故障診断）
一方、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂの各入力端にＰＷＭ信号（Ｈ側）が供給されると、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂはそれぞれ、１次／２次絶縁用フォトカプラ１Ｈ−ゲートドライブ回路５Ｈ間の伝送路とゲート駆動制御部４との間の電気的絶縁を保ちつつ、ＰＷＭ信号（Ｈ側）をゲート駆動制御部４のＨサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部４２に供給する。
【００４４】
Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部４２は、２個のＰＷＭ信号（Ｈ側）（図３及び図４において「ＰＷＭ＿Ｈ［０］」及び「ＰＷＭ＿Ｈ［１］」として示す）を供給され、また、動作クロック信号を供給されると、これらの各ＰＷＭ信号（Ｈ側）を動作クロック信号に同期化させたものに相当する２個の信号を生成し（具体的には、たとえば各ＰＷＭ信号（Ｈ側）のビット間遷移のタイミングが動作クロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングに合致するよう、各ＰＷＭ信号（Ｈ側）の位相を別個に調整し）、診断モジュール４３へと供給する。
【００４５】
そして、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部４２は、別個に同期化された２個のＰＷＭ信号（Ｈ側）が示す論理値が互いに一致するか否かを、動作クロック信号の１周期毎に繰り返し判別し、「互いに一致しない」という判別結果が２周期連続で得られたか否かをさらに判別する。
【００４６】
同期化された２個のＰＷＭ信号（Ｈ側）の論理値が２周期連続で不一致であったと判別すると、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部４２は、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び／又は２Ｂが故障していることを示すエラー信号（図２及び図３において「ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＰＣ」として示す信号）を生成して出力し、また、診断モジュール４３へと供給する。
【００４７】
（動作：両サイド同時オンの診断）
診断モジュール４３は、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び／又は２Ｂの故障を示すエラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＰＣが供給されていない間、自己に供給された、同期化された２個のＰＷＭ信号（Ｈ側）の論理値とＰＷＭ信号（Ｌ側）の論理値とが同時にハイレベル（ＩＧＢＴの電流路をオン状態にするよう指示する論理値）であるか否かを連続的に判別する。
【００４８】
そして、同期化された２個のＰＷＭ信号（Ｈ側）及びＰＷＭ信号（Ｌ側）の三者の論理値が同時にハイレベルである間、診断モジュール４３は、ＩＧＢＴＱＨ及びＩＧＢＴＱＬの各電流路を同時にオンする指示が誤って与えられたことを示すエラー信号（図４において「ＥＲＲ＿Ｈ＿Ｌ＿ＯＮ」として示す信号）を生成して出力する。
【００４９】
一方、同期化された２個のＰＷＭ信号（Ｈ側）及びＰＷＭ信号（Ｌ側）の三者の論理値が同時にハイレベルである間以外の間、診断モジュール４３は、自己に供給されているＰＷＭ信号（Ｌ側）について、後述するＬサイドショートパルスの診断を行った上、診断を経たＰＷＭ信号（Ｌ側）をゲートドライブ回路５Ｌへと出力する（図４及び図５において「ＰＷＭ＿ＤＡＴＡ＿Ｌ＿ＯＵＴ」として示す信号）。
【００５０】
（動作：Ｌサイドショートパルスの診断）
診断モジュール４３は、ＰＷＭ信号（Ｌ側）に、パルス長が所定時間長（たとえば、動作クロックの周期が０．１マイクロ秒であるとして、当該動作クロック１０カウント分すなわち１マイクロ秒、など）より短いパルス（以下「ショートパルス」と記す）が混入しているか否かを検知するために、たとえばまず、図５に模式的に示すように、ＰＷＭ信号（Ｌ側）に対して以下（１）として示す処理を加えた信号、（２）として示す処理を加えた信号、及び、（３）として示す処理を加えた信号を、並行して生成する。
【００５１】
（１）  ＰＷＭ信号（Ｌ側）からメタステーブル状態の部分を除去するため、ＰＷＭ信号（Ｌ側）を、動作クロック信号により駆動される２段のフリップフロップ回路に入力して得られる信号に相当する信号を生成する。
（２）  ＰＷＭ信号（Ｌ側）の立ち上がり（すなわち、ローレベルからハイレベルへの遷移）のタイミングを検出し、検出したタイミングを示す信号を生成する。
（３）  ＰＷＭ信号（Ｌ側）の立ち下がり（すなわち、ハイレベルからローレベルへの遷移）のタイミングを検出し、検出したタイミングを示す信号を生成する。
【００５２】
次に、診断モジュール４３は、上述の（１）〜（３）の処理により得られた３個の信号と、動作クロック信号とに基づいて、（ａ）ＰＷＭ信号（Ｌ側）のうちに、立ち上がってから立ち下がるまでの時間が上述の所定時間長未満である部分（以下「正方向ショートパルス」と記す）、または（ｂ）立ち下がってから立ち上がるまでの時間が上述の所定時間長未満である部分（以下「負方向ショートパルス」と記す）があるか否かを判別する。
そして、正方向ショートパルスがあると判別すると、正方向ショートパルスが検出されたことを示すエラー信号（図５において「ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｌ＿ＨＳＰＳ」として示す信号）を出力する。また、負方向ショートパルスがあると判別すると、負方向ショートパルスが検出されたことを示すエラー信号（図５において「ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｌ＿ＬＳＰＳ」として示す信号）を出力する。
【００５３】
一方、診断モジュール４３は、正方向ショートパルスを検出すると、ゲート回路Ｇを保護するための動作として、ＰＷＭ信号（Ｌ側）のうち当該正方向ショートパルスである部分のパルス長を、上述の所定時間長またはこれ以上の時間長に延伸する変換を行う。また、負方向ショートパルスを検出すると、ＰＷＭ信号（Ｌ側）のうち当該負方向ショートパルスである部分のパルス長を、上述の所定時間長またはこれ以上の時間長に延伸する変換を行う。そして、これらの変換を経たＰＷＭ信号（Ｌ側）を、診断を経たＰＷＭ信号（Ｌ側）としてゲートドライブ回路５Ｌの入力端へと供給する。
【００５４】
（動作：Ｈサイドショートパルスの診断）
また、診断モジュール４３は、同期化されたＰＷＭ信号（Ｈ側）にショートパルスが混入しているか否かを検知するために、たとえば図６に模式的に示すように、上述の（１）の処理、（２）の処理又は（３）の処理を同期化されたＰＷＭ信号（Ｈ側）に対して加えることにより得られる３個の信号を、並行して生成する。
【００５５】
次に、診断モジュール４３は、同期化されたＰＷＭ信号（Ｈ側）に対して上述の（１）、（２）又は（３）の処理を加えたことにより得られた３個の信号と、動作クロック信号とに基づいて、ＰＷＭ信号（Ｈ側）のうちに正方向ショートパルス又は負方向ショートパルスがあるか否かを判別する。
そして、正方向ショートパルスがあると判別すると、正方向ショートパルスが検出されたことを示すエラー信号（図６において「ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＨＳＰＳ」として示す信号）を出力する。また、負方向ショートパルスがあると判別すると、負方向ショートパルスが検出されたことを示すエラー信号（図６において「ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＬＳＰＳ」として示す信号）を出力する。
【００５６】
なお、診断モジュール４３は、同期化されたＰＷＭ信号（Ｈ側）に対しては、正方向ショートパルス又は負方向ショートパルスのパルス長を延伸する変換（保護動作）は行わないものとする。
【００５７】
（動作：１次側へのエラー信号の伝送）
ゲートドライブ回路５Ｌは、診断モジュール４３より診断を経たＰＷＭ信号（Ｌ側）、すなわち図４及び図５における信号ＰＷＭ＿ＤＡＴＡ＿Ｌ＿ＯＵＴを供給されると、ＩＧＢＴＱＬのゲートに、この信号ＰＷＭ＿ＤＡＴＡ＿Ｌ＿ＯＵＴに相当する制御信号（具体的には、たとえば、信号ＰＷＭ＿ＤＡＴＡ＿Ｌ＿ＯＵＴがハイレベルである間はＩＧＢＴＱＬの電流路がオンし、ローレベルである間は当該電流路がオフするような信号）を供給する。換言すれば、診断モジュール４３からＩＧＢＴＱＬのゲートへと、ゲートドライブ回路５Ｌを介して信号ＰＷＭ＿ＤＡＴＡ＿Ｌ＿ＯＵＴが供給される。
【００５８】
また、ゲートドライブ回路５Ｌは、ＩＧＢＴＱＬの電流路がこの制御信号に従って正常にオン／オフしているか否かを判別して、判別結果を示すエラー信号（図１及び図２において「ＦＡＵＬＴ＿Ｌ」として示す信号）を、自己のエラー信号出力端からゲート駆動制御部４のマンチェスターコード符号化部４４へと供給する。
【００５９】
マンチェスターコード符号化部４４は、ゲートドライブ回路５Ｌからエラー信号を供給されると、マンチェスター符号化の手法により、このエラー信号と動作クロック信号とを重畳することにより、重畳エラー信号（図１において「ＥＲＲ／ＩＮＦＯ」として示す信号）を生成する。そして、この重畳エラー信号を、１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＬＥの入力端に供給する。
１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＬＥは、供給された重畳エラー信号を、１次側−２次側間の電気的絶縁を保ちつつ１次側の回路群へと供給する。
【００６０】
一方、ゲートドライブ回路５Ｈは、１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＨよりＰＷＭ信号（Ｈ側）を供給されると、ＩＧＢＴＱＨのゲートに、このＰＷＭ信号（Ｈ側）に従った制御信号を供給する。すなわち、１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＨからＩＧＢＴＱＨのゲートへと、ゲートドライブ回路５Ｈを介してＰＷＭ信号（Ｈ側）が供給される。
また、ゲートドライブ回路５Ｈは、ＩＧＢＴＱＨの電流路がこの制御信号に従って正常にオン／オフしているか否かを判別して、判別結果を示すエラー信号（図１において「ＦＡＵＬＴ＿Ｈ」として示す信号）を、自己のエラー信号出力端から１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＨＥへと供給する。
１次／２次絶縁用フォトカプラ１ＨＥは、供給されたエラー信号を、１次側−２次側間の電気的絶縁を保ちつつ１次側の回路群へと供給する。
【００６１】
以上説明した、この発明の実施の形態のゲート制御ユニットによれば、クロック信号が重畳されたＰＷＭ信号が１次側の回路群からフォトカプラを介して２次側の回路群へと伝送され、２次側ではこの重畳されたクロック信号が抽出されて各部の同期に用いられる。このため、１次側の回路群と２次側の回路群との間が電気的に絶縁された状態を保ちつつ、クロック信号に同期した正確な、あるいは、ばらつきの少ないゲート制御を行うことが可能となる。
【００６２】
なお、このゲート制御ユニットの構成は上述のものに限られない。
例えば、ゲート回路Ｇは電流路をオン／オフする素子として必ずしもＩＧＢＴを備えたものである必要はなく、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタなど、制御端と電流路とを備えていてこの制御端に信号を供給することによりこの電流路をオン／オフできる任意のスイッチング素子を備えたものであってもよい。
【００６３】
クロック信号に重畳されて２次側へと供給される信号は、必ずしもＰＷＭ信号である必要はなく、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）形式あるいはその他任意のパルス変調形式で変調された信号であってよく、また、ゲート駆動制御部４は、当該信号を所定の変調形式へと変換する電気回路を備えていてもよい。
【００６４】
また、１次側と２次側との間で伝送される信号にクロック信号を重畳する手法はマンチェスター符号化の手法に限られず、クロック信号と、このクロック信号に同期した他の信号とを重畳する手法であって、互いに重畳されたこれらの各信号を相互に分離可能であるような他の手法であってもよい。
【００６５】
また、クロック信号に重畳されて２次側へと供給される信号は、必ずしもゲート回路ＧのＬサイドの電流路のオン／オフを指示する信号である必要はなく、Ｈサイドの電流路のオン／オフを指示する信号であってもよい。この場合、マンチェスターコード復号化部４１は、Ｈサイドの電流路のオン／オフを指示する信号から動作クロック信号を分離すればよいし、また、Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ２Ａ及び２Ｂは、Ｌサイドの電流路のオン／オフを指示する信号の伝送路に接続されていればよい。
【００６６】
また、ゲート駆動制御部４は個別半導体から構成されたディスクリート回路からなっていてもよいし、専用の集積回路からなっていてもよいし、プログラムを実行するプロセッサ、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）あるいはＣＰＵ（Central Processing Unit）などと、当該プログラムを記憶する記憶装置とからなっていてもよい。
【００６７】
また、診断モジュール４３は、同期化されたＰＷＭ信号に対して、正方向及び負方向ショートパルスの検知及び延伸の処理を行ってから、Ｈサイド／Ｌサイド同時オン診断の処理を行うことにより、診断を経たＰＷＭ信号（ゲートドライブ回路５Ｌあるいは５Ｈへと供給すべきＰＷＭ信号）を生成するようにしてもよい。
【００６８】
また、マンチェスターコード符号化部４４は、上述した重畳エラー信号に、さらに他の信号を重畳してもよい。従って、たとえば図２に模式的に示すように、エラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＰＣ、エラー信号ＥＲＲ＿Ｈ＿Ｌ＿ＯＮ、エラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｌ＿ＨＳＰＳ、エラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｌ＿ＬＳＰＳ、エラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＨＳＰＳ及びエラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＬＳＰＳの一部または全部を重畳してもよい。（なお、図２においては、エラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｌ＿ＨＳＰＳ及びＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｌ＿ＬＳＰＳを包括して「ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｌ＿ＳＰＳ」として図示しており、また、エラー信号ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＨＳＰＳ及びＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＬＳＰＳを包括して「ＥＲＲ＿ＰＷＭ＿Ｈ＿ＳＰＳ」として図示している。）
【００６９】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明に係るゲート制御装置は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。
【００７０】
例えば、フォトカプラを介して外部との間で信号の送受信を行い、ゲートドライブ回路に接続されるパーソナルコンピュータに、上述のリファレンスクロック３及びゲート駆動制御部４の動作を実行させるためのプログラムを格納した記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ等）から該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行するゲート制御ユニットを構成することができる。
【００７１】
なお、パーソナルコンピュータにリファレンスクロック３及びゲート駆動制御部４の機能を行わせるプログラムは、例えば、通信回線の掲示板（ＢＢＳ）にアップロードし、これを通信回線を介して配信してもよく、また、これらのプログラムを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調してこれらのプログラムを復元するようにしてもよい。そして、これらのプログラムを起動し、ＯＳの制御下に、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【００７２】
また、ＯＳが処理の一部を分担する場合、あるいは、ＯＳが本願発明の１つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分を除いたプログラムを格納してもよい。この場合も、この発明では、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、ゲート回路等のデジタル回路を制御するための種々の電気回路等に利用可能である。 
【符号の説明】
【００７４】
１Ｈ、１ＨＥ、１Ｌ、１ＬＥ    １次／２次絶縁用フォトカプラ
２Ａ、２Ｂ                    Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ
３                            リファレンスクロック
４                            ゲート駆動制御部
５Ｈ、５Ｌ                    ゲートドライブ回路
４１                          マンチェスターコード復号化部
４２                          Ｈサイド／Ｌサイド絶縁用フォトカプラ故障診断部
４３                          診断モジュール
４４                          マンチェスターコード符号化部
Ｇ                            ゲート回路
ＱＬ、ＱＨ                    ＩＧＢＴ
ＤＬ、ＤＨ                    ダイオード
【図１】
2013196383.tif 000003
【図２】
2013196383.tif 000004
【図３】
2013196383.tif 000005
【図４】
2013196383.tif 000006
【図５】
2013196383.tif 000007
【図６】
2013196383.tif 000008