(57)【要約】【課題】コレクタとエミッタとの間の電圧の検出値のばらつきを小さくする、駆動装置を提供すること。【解決手段】トランジスタと前記トランジスタに逆並列に接続される第１のダイオードとが共通の半導体基板に設けられる逆導通トランジスタと、前記トランジスタのコレクタに接続されるカソードを有し、前記半導体基板に設けられる第２のダイオードと、前記トランジスタのコレクタとエミッタとの間の電圧を前記第２のダイオードのアノードを介して検出する検出部とを備える、駆動装置。例えば、前記検出部は、前記電圧を前記第２のダイオードのアノードを介して検出することにより、前記第１のダイオードの通電有無を検出する。【選択図】図１
2016149715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタと前記トランジスタに逆並列に接続される第１のダイオードとが共通の半導体基板に設けられる逆導通トランジスタと、
前記トランジスタのコレクタに接続されるカソードを有し、前記半導体基板に設けられる第２のダイオードと、
前記トランジスタのコレクタとエミッタとの間の電圧を前記第２のダイオードのアノードを介して検出する検出部とを備える、駆動装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記電圧を前記第２のダイオードのアノードを介して検出することにより、前記第１のダイオードの通電有無を検出する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記電圧を前記第２のダイオードのアノードを介して検出することにより、前記逆導通トランジスタの通電方向を検出する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記電圧を前記第２のダイオードのアノードを介して検出することにより、前記トランジスタの通電有無を検出する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記半導体基板とは別の基板に設けられた、請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記第１のダイオードと前記第２のダイオードは、同種のダイオードである、請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記第２のダイオードは、前記半導体基板の中央部に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記逆導通トランジスタは、逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタである、請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタと前記トランジスタに逆並列に接続される第１のダイオードとが共通の半導体基板に設けられる逆導通トランジスタと、カソードが前記トランジスタのコレクタに接続される第２のダイオードとを備える、駆動装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この駆動装置は、前記トランジスタのコレクタとエミッタとの間の電圧ＶＣＥを第２のダイオードのアノードを介して検出する構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１６９３２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、第１のダイオードの順方向電圧と第２のダイオードの順方向電圧は、それぞれ、温度に応じて変化する特性（温度特性）を有する。したがって、第１のダイオードの温度と第２のダイオードの温度がそれぞれ独立に変動すると、第１のダイオードの順方向電圧と第２のダイオードの順方向電圧もそれぞれ独立に変化するため、電圧ＶＣＥの検出値のばらつきが大きくなる。
【０００５】
そこで、コレクタとエミッタとの間の電圧の検出値のばらつきを小さくする、駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの案では、
トランジスタと前記トランジスタに逆並列に接続される第１のダイオードとが共通の半導体基板に設けられる逆導通トランジスタと、
前記トランジスタのコレクタに接続されるカソードを有し、前記半導体基板に設けられる第２のダイオードと、
前記トランジスタのコレクタとエミッタとの間の電圧を前記第２のダイオードのアノードを介して検出する検出部とを備える、駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、第１のダイオードと第２のダイオードとが共通の半導体基板に設けられることにより、第１のダイオードの温度と第２のダイオードの温度との差が縮小し、これらの温度は、ほぼ同じ温度で変動する。したがって、第１のダイオードと第２のダイオードの夫々の順方向電圧が温度の変動により変化しても、第１のダイオードと第２のダイオードの夫々の温度が独立に変動する場合に比べて、前記トランジスタのコレクタとエミッタとの間の電圧の検出値のばらつきは小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】駆動装置の構成の一例を示す図である。
【図２】駆動装置の構成の他の一例を示す図である。
【図３】駆動装置の構成の他の一例を示す図である。
【図４】第２のダイオードの配置位置の一例を示す図である。
【図５】複数の駆動装置を備える電力変換装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係る駆動装置１の構成の一例を示す図である。駆動装置１は、例えば、逆導通トランジスタ１４をオンオフ駆動することによって、第１の電流路１５又は第２の電流路１６に接続される誘導性の負荷（例えば、インダクタ、モータなど）を駆動する半導体装置である。
【００１１】
第１の電流路１５は、例えば、電源の正極等の高電源電位部の電源電圧ＶＨに導電的に接続される配線である。第１の電流路１５は、他のスイッチング素子又は負荷を介して間接的に高電源電位部の電源電圧ＶＨに接続されてもよい。第２の電流路１６は、例えば、電源の負極等の低電源電位部（例えば、グランド）に導電的に接続される配線である。第２の電流路１６は、他のスイッチング素子又は負荷を介して間接的に低電源電位部に接続されてもよい。
【００１２】
駆動装置１が単数又は複数使用される装置として、例えば、逆導通トランジスタ１４のオンオフ駆動によって電力を入出力間で変換する電力変換装置が挙げられる。電力変換装置の具体例として、直流電力を昇圧又は降圧するコンバータ、直流電力と交流電力との間で電力変換するインバータなどが挙げられる。
【００１３】
駆動装置１は、半導体基板１０と、半導体基板１０とは別の駆動回路基板２０とを備える。半導体基板１０は、例えば、逆導通トランジスタ１４と、保護ダイオード１２とを有するチップである。駆動回路基板２０は、例えば、検出部２１と、判定部３１と、駆動部２７とを有する集積回路（ＩＣ）である。
【００１４】
逆導通トランジスタ１４は、トランジスタ１３と還流ダイオード１１とが共通の半導体基板１０に併設される逆導通トランジスタの一例である。トランジスタ１３は、ゲートＧとコレクタＣとエミッタＥを有する。還流ダイオード１１は、トランジスタ１３のエミッタＥをアノードとする電極と、トランジスタ１３のコレクタＣをカソードとする電極とを有する。つまり、逆導通トランジスタ１４は、トランジスタ１３のエミッタＥと還流ダイオード１１のアノードとの共通電極と、トランジスタ１３のコレクタＣと還流ダイオード１１のカソードとの共通電極とが形成される構造を有するスイッチング素子である。還流ダイオード１１は、トランジスタ１３に逆並列に接続される第１のダイオードの一例である。
【００１５】
逆導通トランジスタ１４は、例えば、トランジスタ１３を絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とする逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＲＣ−ＩＧＢＴ）である。ＲＣ−ＩＧＢＴは、ダイオード内蔵ＩＢＧＴと呼ばれることがある。
【００１６】
保護ダイオード１２は、逆導通トランジスタ１４が設けられる共通の半導体基板１０に設けられる第２のダイオードの一例である。保護ダイオード１２は、トランジスタ１３のコレクタＣに接続されるカソードと、駆動回路基板２０の検出部２１に接続されるアノードとを有する。保護ダイオード１２は、電圧値が上昇した電圧Ｖｃｅから駆動回路基板２０（特に、検出部２１）を保護できる。電圧Ｖｃｅは、トランジスタ１３のコレクタＣとエミッタＥとの間の電圧である。
【００１７】
検出部２１は、電圧Ｖｃｅを保護ダイオード１２のアノードを介して検出することにより、還流ダイオード１１の通電有無を検出する検出部の一例である。検出部２１は、例えば、電圧源２５と、抵抗２４と、モニタ回路２６とを有する。
【００１８】
保護ダイオード１２のアノードは、抵抗２４を介して電圧源２５の電圧ＶＢにプルアップ接続されている。抵抗２４は、定電流を出力する定電流源でもよい。電圧源２５のグランドは、駆動回路基板２０のグランドと同じである。駆動回路基板２０のグランドは、トランジスタ１３のエミッタＥに導電的に接続される。保護ダイオード１２のアノードと抵抗２４との接続点は、モニタ回路２６に接続され、当該接続点を経由して入力電圧Ｖｉｎがモニタ回路２６に入力される。つまり、入力電圧Ｖｉｎは、電圧Ｖｃｅの検出値の一例に相当する。検出部２１は、モニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値に応じて、還流ダイオード１１の通電有無を検出する。
【００１９】
例えば、還流ダイオード１１の通電時の電圧Ｖｃｅは、順方向電流が還流ダイオード１１に流れることにより、−ＶＦ１１に等しくなる（トランジスタ１３のエミッタＥを基準電位ゼロとし、ＶＦ１１を還流ダイオード１１の順方向電圧とする）。このときの電圧Ｖｃｅ（＝−ＶＦ１１）は、電圧ＶＢに比べて低いので、保護ダイオード１２は、順方向に通電する。したがって、還流ダイオード１１の通電時の入力電圧Ｖｉｎは、電圧Ｖｃｅよりも保護ダイオード１２の順方向電圧ＶＦ１２の分だけ高い「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２」となる。
【００２０】
一方、還流ダイオード１１の非通電時の電圧Ｖｃｅは、トランジスタ１３が通電していれば、トランジスタ１３のオン電圧Ｖｏｎに等しくなる。オン電圧Ｖｏｎは、コレクタＣとエミッタＥとの間のトランジスタ１３の通電時の電圧である。このときの電圧Ｖｃｅ（＝Ｖｏｎ）も、電圧ＶＢに比べて低いので、保護ダイオード１２は、順方向に通電する。したがって、還流ダイオード１１の非通電時且つトランジスタ１３の通電時の入力電圧Ｖｉｎは、電圧Ｖｃｅよりも保護ダイオード１２の順方向電圧ＶＦ１２の分だけ高い「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」となる。
【００２１】
他方、還流ダイオード１１とトランジスタ１３がいずれも非通電の時の電圧Ｖｃｅは、第１の電流路１５に直接又は間接的に接続される高電源電位部の電源電圧ＶＨにほぼ等しくなる。このときの電圧Ｖｃｅ（＝ＶＨ）は、電圧ＶＢに比べて高いので、保護ダイオード１２は通電しない。したがって、還流ダイオード１１とトランジスタ１３がいずれも非通電の時の入力電圧Ｖｉｎは、「電圧ＶＢ」となる。なお、電圧ＶＢは、「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」よりも高く且つ電源電圧ＶＨよりも低い電圧値に設定される。
【００２２】
このように、検出部２１のモニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値は、還流ダイオード１１が通電しているか否かによって変化する。したがって、検出部２１は、モニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値の違いを検出することにより、還流ダイオード１１が通電しているか否かを検出できる。
【００２３】
しかしながら、還流ダイオード１１の順方向電圧ＶＦ１１も保護ダイオード１２の順方向電圧ＶＦ１２も、温度に応じて変化する特性（温度特性）を有する。したがって、還流ダイオード１１の温度と保護ダイオード１２の温度がそれぞれ独立に変動すると、順方向電圧ＶＦ１１と順方向電圧ＶＦ１２もそれぞれ独立に変化するため、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきが大きくなる。その結果、検出部２１のモニタ回路２６による還流ダイオード１１の通電有無の検出精度が低下する。
【００２４】
例えば、駆動回路基板２０のプロセスコストは、逆導通トランジスタ１４が設けられる半導体基板１０のプロセスコストよりも安いため、検出部２１を保護可能な保護ダイオード１２は検出部２１と共に駆動回路基板２０に設けられる場合が想定される。しかしながら、半導体基板１０には熱源の逆導通トランジスタ１４が設けられるため、還流ダイオード１１と保護ダイオード１２とが別々の基板に設けられると、還流ダイオード１１と保護ダイオード１２のそれぞれの温度は独立に変動する。その結果、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきが大きくなるため、還流ダイオード１１の通電有無の検出精度が低下する。
【００２５】
これに対し、本実施形態では、保護ダイオード１２は、還流ダイオード１１が設けられる共通の半導体基板１０に設けられるので、還流ダイオード１１の温度と保護ダイオード１２の温度は、それぞれ独立に変動せずに、ほぼ同じ温度で変動する。したがって、順方向電圧ＶＦ１１と順方向電圧ＶＦ１２がそれぞれ温度の変動により変化しても、還流ダイオード１１と保護ダイオード１２の夫々の温度が独立に変動する場合に比べて、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは小さくなる。よって、検出部２１のモニタ回路２６による還流ダイオード１１の通電有無の検出精度を上げることができる。
【００２６】
そして、還流ダイオード１１が逆並列に接続されるトランジスタ１３のコレクタに保護ダイオード１２のカソードが接続されるので、還流ダイオード１１の順方向と保護ダイオード１２の順方向は互いに逆向きとなる。つまり、還流ダイオード１１のカソードと保護ダイオード１２のカソードとが接続される。これにより、順方向電圧ＶＦ１１の温度による変動と順方向電圧ＶＦ１２の温度による変動とがほぼ相殺されるため、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは小さくなる。よって、検出部２１のモニタ回路２６による還流ダイオード１１の通電有無の検出精度を上げることができる。
【００２７】
還流ダイオード１１と保護ダイオード１２は、異種のダイオードでもよいが、同種のダイオードであることが好ましい。両ダイオードが同種のダイオードであることにより、両ダイオードの順方向電圧の温度特性を等しくすることができる。これにより、順方向電圧ＶＦ１１の温度による変動ばらつきと順方向電圧ＶＦ１２の温度による変動ばらつきとを等しくすることができるので、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは更に小さくなる。よって、検出部２１のモニタ回路２６による還流ダイオード１１の通電有無の検出精度を更に上げることができる。
【００２８】
検出部２１は、入力電圧Ｖｉｎの電圧値に基づいて、還流ダイオード１１の通電有無の検出結果を表す検出信号Ｖｄをモニタ回路２６から出力する。例えば、モニタ回路２６は、還流ダイオード１１の通電有無の検出結果を表す検出信号Ｖｄを出力するため、コンパレータ２２と、閾値電圧生成部２３とを有する。
【００２９】
コンパレータ２２は、保護ダイオード１２のアノードと抵抗２４との接続点に接続される非反転入力部と、閾値電圧生成部２３に接続される反転入力部とを有する。閾値電圧生成部２３は、駆動回路基板２０のグランドをグランド基準とする閾値電圧Ｖｔｈを生成し、閾値電圧Ｖｔｈをコンパレータ２２の反転入力部に供給する。コンパレータ２２は、入力電圧Ｖｉｎと閾値電圧Ｖｔｈとの大小関係を比較し、還流ダイオード１１が通電しているか否かを検出する。
【００３０】
閾値電圧Ｖｔｈは、「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２」よりも高く且つ「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」よりも低い電圧値に設定される。これにより、コンパレータ２２は、入力電圧Ｖｉｎが閾値電圧Ｖｔｈよりも低いことを検出した場合、還流ダイオード１１が通電していることを表すローレベルの検出信号Ｖｄを出力する。一方、コンパレータ２２は、入力電圧Ｖｉｎが閾値電圧Ｖｔｈよりも高いことを検出した場合、還流ダイオード１１が通電していないことを表すハイレベルの検出信号Ｖｄを出力する。
【００３１】
例えば、「ＶＦ１１＝ＶＦ１２＝Ｖｏｎ＝１［Ｖ］」の場合、「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２＝０［Ｖ］，Ｖｏｎ＋ＶＦ１２＝２［Ｖ］」であるので、閾値電圧Ｖｔｈは、０［Ｖ］よりも高く且つ２［Ｖ］よりも低い電圧値に設定される。この場合、検出部２１は、０アンペアよりも僅かに大きな微小電流が還流ダイオード１１に流れても、還流ダイオード１１の通電を検出できる。
【００３２】
判定部３１は、検出部２１による還流ダイオード１１の通電有無の検出結果に基づいて、トランジスタ１３のオンの許否を判定する。判定部３１は、還流ダイオード１１が通電していることが検出部２１により検出される場合（例えば、ローレベルの検出信号Ｖｄが判定部３１に入力される場合）、トランジスタ１３がオンすることを禁止する。一方、判定部３１は、還流ダイオード１１が通電していないことが検出部２１により検出される場合（例えば、ハイレベルの検出信号Ｖｄが判定部３１に入力される場合）、トランジスタ１３がオンすることを許可する。
【００３３】
判定部３１は、例えば、指令信号Ｖｇと検出信号Ｖｄが入力される論理積回路（ＡＮＤゲート）を有する。指令信号Ｖｇは、例えば、駆動回路基板２０の外部の制御装置から供給されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号である。ハイレベルの指令信号Ｖｇは、トランジスタ１３のオン指令を表し、ローレベルの指令信号Ｖｇは、トランジスタ１３のオフ指令を表す。指令信号Ｖｇを出力する制御装置は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータである。なお、指令信号Ｖｇを出力する制御装置は、駆動回路基板２０に設けられてもよい。
【００３４】
駆動部２７は、トランジスタ１３のオンが判定部３１により禁止されている場合、トランジスタ１３のオンを指令する指令信号Ｖｇが入力されても、トランジスタ１３がオフ状態に固定される電圧値にトランジスタ１３のゲート電圧Ｖｇｅを維持する。一方、駆動部２７は、トランジスタ１３のオンが判定部３１により許可されている場合、指令信号Ｖｇに従って、トランジスタ１３をオンオフする。つまり、駆動部２７は、指令信号Ｖｇがトランジスタ１３のオン指令のとき、トランジスタ１３がオンする電圧値にゲート電圧Ｖｇｅを変化させ、指令信号Ｖｇがトランジスタ１３のオフ指令のとき、トランジスタ１３がオフする電圧値にゲート電圧Ｖｇｅを変化させる。
【００３５】
逆導通トランジスタ１４では、電流が還流ダイオード１１に流れている期間にトランジスタ１３がオンすると、順方向電圧ＶＦ１１が増大し、還流ダイオード１１の順方向損失が増大する。この現象は、「ゲート干渉」と呼ばれることがある。しかしながら、トランジスタ１３のオンが判定部３１により禁止されている場合、トランジスタ１３のオンを指令する指令信号Ｖｇが入力されても、トランジスタ１３のオフ状態が維持される。したがって、還流ダイオード１１の順方向損失の増大を抑制することができる。その結果、例えば、駆動装置１の消費電力を低減することができ、ひいては、駆動装置１を搭載する車両の燃費向上に寄与することができる。
【００３６】
図２は、第２の実施形態に係る駆動装置２の構成の一例を示す図である。上述の駆動装置１と同様の構成及び効果については、駆動装置１の説明を援用する。駆動装置２は、駆動装置１とは異なる他の形態のモニタ回路２６を有する。駆動装置２のモニタ回路２６は、還流ダイオード１１の通電有無の検出結果を表す検出信号Ｖｄを出力するため、ＡＤＣ３２と、処理回路２８とを有する。
【００３７】
ＡＤＣ３２は、保護ダイオード１２のアノードと抵抗２４との接続点に接続される入力部を有するＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータである。ＡＤＣ３２は、入力電圧Ｖｉｎのアナログ値をデジタル値に変換して、処理回路２８に出力する。処理回路２８は、入力電圧Ｖｉｎのデジタル値と閾値電圧Ｖｔｈのデジタル値との大小関係を比較し、還流ダイオード１１が通電しているか否かの検出結果を表す検出信号Ｖｄを出力する。
【００３８】
図３は、第３の実施形態に係る駆動装置３の構成の一例を示す図である。上述の駆動装置１と同様の構成及び効果については、駆動装置１の説明を援用する。駆動装置３は、駆動装置１とは異なる他の形態のモニタ回路２６を有する。駆動装置３のモニタ回路２６は、還流ダイオード１１の通電有無の検出結果を表す検出信号Ｖｄを出力するため、バッファ回路２９を有する。
【００３９】
バッファ回路２９は、保護ダイオード１２のアノードと抵抗２４との接続点に接続される入力部を有する。バッファ回路２９の入力部の閾値は、閾値電圧Ｖｔｈに設定される。バッファ回路２９は、入力電圧Ｖｉｎと閾値電圧Ｖｔｈとの大小関係を比較し、還流ダイオード１１が通電しているか否かの検出結果を表す検出信号Ｖｄを出力する。
【００４０】
図４は、保護ダイオード１２の配置位置の一例を示す図である。図４は、半導体基板１０を模式的に示す平面図である。半導体基板１０は、逆導通トランジスタ１４が配置される素子アクティブ領域１７，１８を有する。図示の場合、保護ダイオード１２は、方形状の半導体基板１０の中央部３４（具体的には、一方の素子アクティブ領域１７と他方の素子アクティブ領域１８とに挟まれた領域）に配置される。中央部３４と素子アクティブ領域１７，１８との温度差は、比較的小さい。
【００４１】
したがって、保護ダイオード１２が中央部３４に配置されることにより、還流ダイオード１１と保護ダイオード１２の温度差は小さくなるので、両ダイオードの温度は、それぞれ独立に変動せずに、ほぼ同じ温度で変動する。よって、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは小さくなるので、検出部２１のモニタ回路２６による還流ダイオード１１の通電有無の検出精度を更に上げることができる。
【００４２】
なお、保護ダイオード１２は、半導体基板１０の中央部３４ではなく、中央部３４以外の領域（例えば、素子アクティブ領域と半導体基板１０のエッジとの間の領域）に配置されてもよい。
【００４３】
図５は、複数の駆動装置を備える電力変換装置１０１の構成の一例を示す図である。上述の駆動装置１と同様の構成及び効果については、駆動装置１の説明を援用する。電力変換装置１０１は、駆動装置１と同一の構成をそれぞれ有する一対の駆動装置１Ｌ，１Ｈを備える。電力変換装置１０１は、中間ノード１９に対してローサイドに設けられる駆動装置１Ｌと、中間ノード１９に対してハイサイドに設けられる駆動装置１Ｈとを備える。中間ノード１９には、誘導性の負荷３０が接続される。
【００４４】
電流路１５Ｌは、逆導通トランジスタ１４Ｈを介して電源電圧ＶＨの高電源電位部に接続され、電流路１６Ｌは、グランドに接続される。電流路１５Ｈは、電源電圧ＶＨの高電源電位部に接続され、電流路１６Ｈは、逆導通トランジスタ１４Ｌを介してグランドに接続される。
【００４５】
電力変換装置１０１は、駆動装置１Ｌの逆導通トランジスタ１４Ｌと、駆動装置１Ｈの逆導通トランジスタ１４Ｈとが直列に接続されるアーム回路３３を備える。電力変換装置１０１は、三相式のモータを駆動するインバータとして使用される場合、三相式のモータの相数と同数の三個のアーム回路３３を並列に備える。
【００４６】
駆動装置１Ｌは、半導体基板１０Ｌと、駆動回路基板２０Ｌとを備える。半導体基板１０Ｌは、逆導通トランジスタ１４Ｌと、保護ダイオード１２Ｌとを有するチップである。電圧Ｖｃｅｌは、トランジスタ１３ＬのコレクタＣとエミッタＥとの間の電圧である。一方、駆動装置１Ｈは、半導体基板１０Ｈと、駆動回路基板２０Ｈとを備える。半導体基板１０Ｈは、逆導通トランジスタ１４Ｈと、保護ダイオード１２Ｈとを有するチップである。電圧Ｖｃｅｈは、トランジスタ１３ＨのコレクタＣとエミッタＥとの間の電圧である。
【００４７】
トランジスタ１３Ｌのオンを指令するハイレベルの指令信号Ｖｇｌが駆動装置１Ｌに入力されている期間では、トランジスタ１３Ｈのオフを指令するローレベルの指令信号Ｖｇｈが駆動装置１Ｈに入力されている。一方、トランジスタ１３Ｈのオンを指令するハイレベルの指令信号Ｖｇｈが駆動装置１Ｈに入力されている期間では、トランジスタ１３Ｌのオフを指令するローレベルの指令信号Ｖｇｌが駆動装置１Ｌに入力されている。
【００４８】
駆動装置１Ｌの駆動部２７は、トランジスタ１３Ｌのオンが駆動装置１Ｌの判定部３１により禁止されている場合、トランジスタ１３Ｌのオンを指令する指令信号Ｖｇｌが入力されても、トランジスタ１３Ｌがオフ状態に固定される電圧値にトランジスタ１３Ｌのゲート電圧Ｖｇｅｌを維持する。一方、駆動装置１Ｌの駆動部２７は、トランジスタ１３Ｌのオンが駆動装置１Ｌの判定部３１により許可されている場合、指令信号Ｖｇｌに従って、トランジスタ１３Ｌをオンオフする。
【００４９】
駆動装置１Ｈの駆動部２７は、トランジスタ１３Ｈのオンが駆動装置１Ｈの判定部３１により禁止されている場合、トランジスタ１３Ｈのオンを指令する指令信号Ｖｇｈが入力されても、トランジスタ１３Ｈがオフ状態に固定される電圧値にトランジスタ１３Ｈのゲート電圧Ｖｇｅｈを維持する。一方、駆動装置１Ｈの駆動部２７は、トランジスタ１３Ｈのオンが駆動装置１Ｈの判定部３１により許可されている場合、指令信号Ｖｇｈに従って、トランジスタ１３Ｈをオンオフする。
【００５０】
還流ダイオード１１Ｌの通電時の電圧Ｖｃｅｌは、還流ダイオード１１Ｌの通電により、−ＶＦ１１に等しくなり、電圧ＶＢに比べて低くなるので、保護ダイオード１２Ｌは通電する。したがって、還流ダイオード１１Ｌの通電時の入力電圧Ｖｉｎは、「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２」となる。
【００５１】
一方、還流ダイオード１１Ｌの非通電時の電圧Ｖｃｅｌは、トランジスタ１３Ｌが通電していれば、トランジスタ１３Ｌのオン電圧Ｖｏｎに等しくなり、電圧ＶＢに比べて低くなるので、保護ダイオード１２Ｌは通電する。したがって、還流ダイオード１１Ｌの非通電時且つトランジスタ１３Ｌの通電時の入力電圧Ｖｉｎは、「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」となる。
【００５２】
他方、還流ダイオード１１Ｌとトランジスタ１３Ｌがいずれも非通電の時の電圧Ｖｃｅｌは、トランジスタ１３Ｈのオン又は還流ダイオード１１Ｈの通電により、電源電圧ＶＨにほぼ等しくなり、電圧ＶＢに比べて高くなるので、保護ダイオード１２Ｌは通電しない。したがって、還流ダイオード１１Ｌとトランジスタ１３Ｌがいずれも非通電の時の入力電圧Ｖｉｎは、「電圧ＶＢ」となる。
【００５３】
したがって、駆動装置１Ｌの検出部２１は、駆動装置１Ｌのモニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値の違いを検出することにより、還流ダイオード１１Ｌが通電しているか否かを検出できる。そして、保護ダイオード１２Ｌは、還流ダイオード１１Ｌが設けられる共通の半導体基板１０Ｌに設けられるので、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは小さくなる。よって、駆動装置１Ｌの検出部２１のモニタ回路２６による還流ダイオード１１Ｌの通電有無の検出精度を上げることができる。
【００５４】
駆動装置１Ｈも駆動装置１Ｌと同様に動作するので、駆動装置１Ｈの検出部２１のモニタ回路２６による還流ダイオード１１Ｈの通電有無の検出精度を上げることができる。
【００５５】
以上、駆動装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００５６】
例えば、ＲＣ−ＩＧＢＴは、逆導通トランジスタの一例であり、逆導通トランジスタは、他のスイッチング素子でもよい。
【００５７】
また、トランジスタに逆並列に接続されるダイオードの通電有無を検出する検出部は、逆導通トランジスタが設けられる半導体基板とは別の基板に設けられるのではなく、逆導通トランジスタが設けられる半導体基板に設けられてもよい。
【００５８】
あるいは、検出部２１は、電圧Ｖｃｅを保護ダイオード１２のアノードを介して検出することにより、逆導通トランジスタ１４の通電方向を検出するものでもよい。逆導通トランジスタ１４をコレクタからエミッタに流れる正の方向の電流は、トランジスタ１３を流れ、逆導通トランジスタ１４をエミッタからコレクタに流れる負の方向の電流は、還流ダイオード１１を流れる。したがって、逆導通トランジスタ１４を流れる電流の方向が正の時（すなわち、トランジスタ１３が通電の時）の入力電圧Ｖｉｎは、「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」と等しくなる。一方、逆導通トランジスタ１４を流れる電流の方向が負の時（すなわち、還流ダイオード１１が通電の時）の入力電圧Ｖｉｎは、「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２」と等しくなる。
【００５９】
このように、検出部２１のモニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値は、逆導通トランジスタ１４を流れる電流の方向の違いによって変化する。したがって、検出部２１は、モニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値の違いを検出することにより、逆導通トランジスタ１４の通電方向を検出できる。
【００６０】
例えば、コンパレータ２２は、入力電圧Ｖｉｎが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低いことを検出した場合、逆導通トランジスタ１４の通電方向が負の方向である（すなわち、還流ダイオード１１が通電している）ことを表すローレベルの検出信号Ｖｄを出力する。第１の閾値電圧Ｖｔｈ１は、「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２」よりも高く且つ「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」よりも低い電圧値に設定される。一方、コンパレータ２２は、入力電圧Ｖｉｎが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高く且つ第２の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも低いことを検出した場合、逆導通トランジスタ１４の通電方向が正の方向である（すなわち、トランジスタ１３が通電している）ことを表すハイレベルの検出信号Ｖｄを出力する。第２の閾値電圧Ｖｔｈ２は、第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高い。第２の閾値電圧Ｖｔｈ２は、「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」よりも高く且つ「ＶＢ」よりも低い電圧値に設定される。
【００６１】
判定部３１は、検出部２１による逆導通トランジスタ１４の通電方向の検出結果に基づいて、トランジスタ１３のオンの許否を判定する。判定部３１は、逆導通トランジスタ１４の通電方向が負の方向である（すなわち、還流ダイオード１１が通電している）ことが検出部２１により検出される場合（例えば、ローレベルの検出信号Ｖｄが判定部３１に入力される場合）、トランジスタ１３がオンすることを禁止する。一方、判定部３１は、逆導通トランジスタ１４の通電方向が正の方向である（すなわち、トランジスタ１３が通電している）ことが検出部２１により検出される場合（例えば、ハイレベルの検出信号Ｖｄが判定部３１に入力される場合）、トランジスタ１３がオンすることを許可する。
【００６２】
あるいは、検出部２１は、電圧Ｖｃｅを保護ダイオード１２のアノードを介して検出することにより、トランジスタ１３の通電有無を検出するものでもよい。トランジスタ１３の通電時の入力電圧Ｖｉｎは、「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」と等しくなる。一方、トランジスタ１３の非通電時の入力電圧Ｖｉｎは、「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２」又は「電圧ＶＢ」と等しくなる。
【００６３】
このように、検出部２１のモニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値は、トランジスタ１３が通電しているか否かによって変化する。したがって、検出部２１は、モニタ回路２６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧値の違いを検出することにより、トランジスタ１３が通電しているか否かを検出できる。
【００６４】
例えば、コンパレータ２２は、入力電圧Ｖｉｎが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低い又は第２の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高いことを検出した場合、トランジスタ１３が通電していないことを表すローレベルの検出信号Ｖｄを出力する。第２の閾値電圧Ｖｔｈ２は、第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高い。第１の閾値電圧Ｖｔｈ１は、「−ＶＦ１１＋ＶＦ１２」よりも高く且つ「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」よりも低い電圧値に設定される。第２の閾値電圧Ｖｔｈ２は、「Ｖｏｎ＋ＶＦ１２」よりも高く且つ「ＶＢ」よりも低い電圧値に設定される。一方、コンパレータ２２は、入力電圧Ｖｉｎが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高く且つ第２の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも低いことを検出した場合、トランジスタ１３が通電していることを表すハイレベルの検出信号Ｖｄを出力する。なお、この場合、トランジスタ１３が通電していないとき、トランジスタ１３のオンを指令する指令信号Ｖｇが入力されても、トランジスタ１３のオンができなくなるため、検出信号Ｖｄは、判定部３１によるトランジスタ１３のオンの許否判定には使用されない。
【００６５】
上記の通り、保護ダイオード１２は、還流ダイオード１１が設けられる共通の半導体基板１０に設けられることにより、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは小さくなる。そして、上記の通り、還流ダイオード１１と保護ダイオード１２は、同種のダイオードであることにより、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは小さくなる。そして、上記の通り、保護ダイオード１２が半導体基板１０の中央部３４に配置されることにより、入力電圧Ｖｉｎの電圧値のばらつきは小さくなる。したがって、本実施形態によれば、逆導通トランジスタ１４の通電方向の検出精度、あるいはトランジスタ１３の通電有無の検出精度を上げることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１，２，３，１Ｌ，１Ｈ  駆動装置
１０，１０Ｌ，１０Ｈ  半導体基板
１１，１１Ｌ，１１Ｈ  還流ダイオード
１２，１２Ｌ，１２Ｈ  保護ダイオード
１３，１３Ｌ，１３Ｈ  トランジスタ
１４，１４Ｌ，１４Ｈ  逆導通トランジスタ
１７，１８  素子アクティブ領域
１９  中間ノード
２０，２０Ｌ，２０Ｈ  駆動回路基板
２１  検出部
２６  モニタ回路
２７  駆動部
２９  バッファ回路
３０  負荷
３１  判定部
３３  アーム回路
３４  中央部
１０１  電力変換装置
【図１】
2016149715.tif 000003
【図２】
2016149715.tif 000004
【図３】
2016149715.tif 000005
【図４】
2016149715.tif 000006
【図５】
2016149715.tif 000007