特開 2025-2447 半導体電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025002447

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】半導体電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/08 20060101AFI20241226BHJP

   H03K 17/16 20060101ALI20241226BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

H02M1/08 A

H03K17/16 L

H03K17/687 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023102634

(22)【出願日】2023-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福田 裕司

【テーマコード（参考）】

5H740

5J055

【Ｆターム（参考）】

5H740BA12

5H740BC01

5H740BC02

5H740JA01

5H740JB01

5H740KK01

5J055AX27

5J055AX55

5J055AX56

5J055AX65

5J055BX16

5J055CX07

5J055CX13

5J055CX28

5J055DX13

5J055DX22

5J055DX43

5J055DX56

5J055EY05

5J055EY12

5J055EZ10

5J055EZ29

5J055EZ30

5J055EZ39

5J055EZ54

5J055EZ63

5J055FX04

5J055FX05

5J055FX09

5J055FX12

5J055FX13

5J055FX18

5J055FX20

5J055FX22

5J055GX02

5J055GX05

(57)【要約】

【課題】第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが短絡することを抑制する。
【解決手段】直列に接続され、第１スイッチング素子１００が同期整流される第１、第２スイッチング素子１００、２００と、ゲート信号ＧＳ１を出力するタイミング調整部１２０と、第１スイッチング素子１００のゲート電圧が所定のゲート閾値に達した時点と第１スイッチング素子１００を流れる電流が所定の電流閾値に達した時点との間の期間を移行期間ＴＰとする移行期間信号ＴＳ１を出力する移行期間検出部１８０と、第１スイッチング素子１００を流れる電流が減少し始めた時点と電流が電流閾値に達した時点との間の期間を減少期間ＤＰとする減少期間信号ＳＳ１を出力する減少期間検出部１９０とを備える。そして、タイミング調整部は、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるように第１スイッチング素子１００をオン状態とするためのゲート信号ＧＳ１を出力する印加期間ＡＰを調整するようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１スイッチング素子（１００）と第２スイッチング素子（２００）とが直列に接続され、前記第１スイッチング素子が同期整流されることで前記第１スイッチング素子に電流が流れる半導体電力変換装置であって、
ゲートを有する前記第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と直列に接続され、ゲートを有する前記第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子のオンオフを制御するゲート信号（ＧＳ１）を出力するタイミング調整部（１２０）と、
前記第１スイッチング素子のゲート電圧に応じた電圧モニタ信号（ＶＭ１）を出力するゲート電圧モニタ部（１３０）と、
前記第１スイッチング素子に流れる電流に応じた電流モニタ信号（ＩＭ１）を出力する電流モニタ部（１６０）と、
前記第１スイッチング素子に当該第１スイッチング素子をオン状態からオフ状態に変化させる前記ゲート信号が印加された後、前記電圧モニタ信号および前記電流モニタ信号に基づき、前記第１スイッチング素子のゲート電圧が所定のゲート閾値に達した時点と前記第１スイッチング素子を流れる電流が所定の電流閾値に達した時点との間の期間を移行期間（ＴＰ）とする移行期間信号（ＴＳ１）を出力する移行期間検出部（１８０）と、
前記第１スイッチング素子に当該第１スイッチング素子をオン状態からオフ状態に変化させる前記ゲート信号が印加された後、前記電流モニタ信号に基づき、前記第１スイッチング素子を流れる電流が減少し始めた時点と前記電流が前記電流閾値に達した時点との間の期間を減少期間（ＤＰ）とする減少期間信号（ＳＳ１）を出力する減少期間検出部（１９０）と、を備え、
前記タイミング調整部は、前記移行期間信号および前記減少期間信号が入力され、前記移行期間と前記減少期間との差が小さくなるように、前記第１スイッチング素子をオン状態とするためのゲート信号を出力する印加期間（ＡＰ）を調整する半導体電力変換装置。

【請求項2】

前記電流モニタ信号（ＩＭ１）と前記電流閾値とを比較してＨ信号またはＬ信号である電流判定信号（ＩＪ１）を出力する電流判定部（１７０）を有し、
前記移行期間検出部は、前記電流判定信号に基づいて前記移行期間信号を出力する請求項１に記載の半導体電力変換装置。

【請求項3】

前記電流判定部は、前記電流閾値が０とされている請求項２に記載の半導体電力変換装置。

【請求項4】

前記電流判定部は、前記電流閾値が０と異なり、前記第１スイッチング素子がオン状態からオフ状態に変化した後に前記０より前に達する所定の値とされている請求項２に記載の半導体電力変換装置。

【請求項5】

前記電流判定部は、前記電流が減少することで前記電流判定信号としての前記Ｈ信号と前記Ｌ信号とを切り替えた後は、所定期間、前記電流判定信号の状態を維持する請求項２ないし４のいずれか１つに記載の半導体電力変換装置。

【請求項6】

前記タイミング調整部は、前記移行期間の方が前記減少期間より所定期間長くなるオフセット期間を有するように、前記印加期間を調整する請求項１に記載の半導体電力変換装置。

【請求項7】

前記電流モニタ部と接続される過電流検出部（３１０）、および前記電流モニタ部と接続される短絡検出部（３２０）の少なくとも一方を備えている請求項１に記載の半導体電力変換装置。

【請求項8】

前記タイミング調整部は、前記移行期間信号および前記減少期間信号を含む判定データを蓄積して記憶する記憶部（１２１）を有し、前記記憶部に記憶された判定データを用いて前記印加期間を調整する請求項１に記載の半導体電力変換装置。

【請求項9】

前記電流モニタ部は、カレントトランスを用いて構成され、前記第１スイッチング素子がオフ状態とされて前記第１スイッチング素子に流れる電流が遮断された際にリセットされる請求項１に記載の半導体電力変換装置。

【請求項10】

前記第１スイッチング素子と並列に接続される還流ダイオード素子（１１０）を有し、
前記電流モニタ部は、前記電圧モニタ信号として、前記還流ダイオード素子のオン電圧よりも高い電圧を出力する請求項１に記載の半導体電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、直列に接続された第１スイッチング素子および第２スイッチング素子を有する半導体電力変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、直列に接続された第１スイッチング素子および第２スイッチングを有する半導体電力変換装置が提案されている。なお、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子は、例えば、ソース、ドレイン、ゲート等を有するＭＯＳＦＥＴで構成される。ＭＯＳＦＥＴは、Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略である。また、このようなＭＯＳＦＥＴでは、内部に寄生ダイオードが構成される。

【0003】

そして、例えば、特許文献１には、スイッチング素子のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓに基づき、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子のオンオフを制御する半導体電力変換装置が提案されている。具体的には、この半導体電力変換装置では、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓに基づき、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが同時にオン状態にならないように、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを同時にオフする期間を設けるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１２７１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のような半導体電力変換装置は、例えばインバータ回路を構成するために用いられ、損失低減や高周波駆動、高調波抑制等のため、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを同時にオフする期間を短くすることが望まれている。そして、上記の半導体電力変換装置において、一方のスイッチング素子を同期整流させ、同期整流させている側のスイッチング素子のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓを測定して第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが同時にオフする期間を調整しようとすると、次の現象が発生する可能性がある。

【0006】

すなわち、同期整流させている側のスイッチング素子には、オン状態からオフ状態になるとリカバリ電流が発生する。そして、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、発生するリカバリ電流が流れる期間や大きさ等によって変動する。このため、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓを測定して第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のオンオフを制御する場合、想定するオンオフの切り替え期間が実際のオンオフの切り替え期間と異なる可能性がある。したがって、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓを測定して第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のオンオフを制御する場合、制御のばらつきが発生する可能性があり、ひいては第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが短絡する可能性がある。

【0007】

本開示は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが短絡することを抑制できる半導体電力変換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】

【0008】

本開示の１つの観点によれば、半導体電力変換装置は、ゲートを有する第１スイッチング素子と、第１スイッチング素子と直列に接続され、ゲートを有する第２スイッチング素子と、第１スイッチング素子のオンオフを制御するゲート信号（ＧＳ１）を出力するタイミング調整部（１２０）と、第１スイッチング素子のゲート電圧に応じた電圧モニタ信号（ＶＭ１）を出力するゲート電圧モニタ部（１３０）と、第１スイッチング素子に流れる電流に応じた電流モニタ信号（ＩＭ１）を出力する電流モニタ部（１６０）と、第１スイッチング素子に当該第１スイッチング素子をオン状態からオフ状態に変化させるゲート信号が印加された後、電圧モニタ信号および電流モニタ信号に基づき、第１スイッチング素子のゲート電圧が所定のゲート閾値に達した時点と第１スイッチング素子を流れる電流が所定の電流閾値に達した時点との間の期間を移行期間（ＴＰ）とする移行期間信号（ＴＳ１）を出力する移行期間検出部（１８０）と、第１スイッチング素子に当該第１スイッチング素子をオン状態からオフ状態に変化させるゲート信号が印加された後、電流モニタ信号に基づき、第１スイッチング素子を流れる電流が減少し始めた時点と電流が電流閾値に達した時点との間の期間を減少期間（ＤＰ）とする減少期間信号（ＳＳ１）を出力する減少期間検出部（１９０）と、を備え、タイミング調整部は、移行期間信号および減少期間信号が入力され、移行期間と減少期間との差が小さくなるように、第１スイッチング素子をオン状態とするためのゲート信号を出力する印加期間（ＡＰ）を調整する。

【0009】

これによれば、同期整流側である第１スイッチング素子がオフ状態になった後から第１スイッチング素子側に流れる電流が電流閾値に達するまでの期間を移行期間とし、この移行期間と、実際に電流が減少する減少期間との差を小さくするようにしている。このため、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが同時にオフ状態となる期間を短縮できる。また、このように第１スイッチング素子側に流れる電流によって第１スイッチング素子のオフ状態となる期間を調整するため、リカバリ電流の影響を受け難くなり、制御を高精度に行うことができる。したがって、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが短絡することを抑制できる。

【0010】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態における半導体電力変換装置の回路構成を示す図である。

【図2】図１に示す半導体電力変換装置のタイミングチャートである。

【図3】第２実施形態における半導体電力変換装置のタイミングチャートである。

【図4】第３実施形態における半導体電力変換装置の回路構成を示す図である。

【図5】図４に示す半導体電力変換装置のタイミングチャートである。

【図6】第４実施形態における半導体電力変換装置の回路構成を示す図である。

【図7】第５実施形態における半導体電力変換装置の回路構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0013】

（第１実施形態）
第１実施形態について、図１および図２を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の半導体電力変換装置は、例えば、車両に搭載され、負荷に流れる電流を制御するインバータ回路等を構成するのに適用されると好適である。

【0014】

本実施形態の半導体電力変換装置は、電源１０とグランド２０との間に直列に接続された第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００を有している。本実施形態の第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００は、シリコン等の半導体基板にゲート、ソース、ドレインを有するｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴが形成されて構成されており、内部に寄生ダイオード素子を有している。

【0015】

第１スイッチング素子１００は、ドレインが電源１０に接続されるように配置されている。第２スイッチング素子２００は、ソースがグランド２０に接続されるように配置されている。そして、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００は、第１スイッチング素子１００のソースと第２スイッチング素子２００のドレインとが接続されるように配置されている。

【0016】

なお、以下では、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００において、ゲートに所定電圧より大きい電圧が印加されて電流が流れる状態のことをオン状態ともいう。また、以下では、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００において、ゲートに所定電圧以下の電圧が印加されることをオフ状態ともいう。つまり、本実施形態では、ゲートに所定電圧以下の電圧が印加された時点からオフ状態が開始され、オン状態の電流が残存する状態であってもオフ状態であるという。なお、本実施形態では、所定電圧が後述の第１ゲート閾値に対応している。

【0017】

半導体電力変換装置は、第１還流ダイオード素子１１０および第２還流ダイオード素子２１０を有している。第１還流ダイオード素子１１０は、第１スイッチング素子１００に対して並列に配置されている。具体的には、第１還流ダイオード素子１１０は、カソードが第１スイッチング素子１００のドレインに接続され、アノードが第１スイッチング素子１００のソースに接続されるように配置されている。第２還流ダイオード素子２１０は、第２スイッチング素子２００に対して並列に配置されている。具体的には、第２還流ダイオード素子２１０は、カソードが第１スイッチング素子１００のドレインに接続され、アノードが第２スイッチング素子２００のソースに接続されるように配置されている。このため、本実施形態の半導体電力変換装置は、第１スイッチング素子１００および第１還流ダイオード素子１１０を有する上アームと、第２スイッチング素子２００および第２還流ダイオード素子２１０を有する下アームとが直列に接続されているともいえる。

【0018】

なお、図１中の第１、第２還流ダイオード素子１１０、２１０は、第１、第２スイッチング素子１００、２００とは別部材で構成される素子を想定しており、寄生ダイオード素子は省略している。但し、第１、第２還流ダイオード素子１１０、２１０は、第１、第２スイッチング素子１００、２００における寄生ダイオードのみで構成されていてもよい。

【0019】

半導体電力変換装置は、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００との間に出力配線３０を介して配置された負荷としてのコイル４０を有している。

【0020】

また、半導体電力変換装置は、駆動部５０、第１タイミング調整部１２０、第１ドライバ回路部１３０、第１ゲート電圧モニタ部１４０、第１オフ判定用比較器１５０、第１電流モニタ部１６０、第１電流判定用比較器１７０、第１移行期間検出部１８０、第１減少期間検出部１９０を備えている。また、半導体電力変換装置は、第２タイミング調整部２２０、第２ドライバ回路部２３０、第２ゲート電圧モニタ部２４０、第２オフ判定用比較器２５０、第２電流モニタ部２６０、第２電流判定用比較器２７０、第２移行期間検出部２８０、第２減少期間検出部２９０を備えている。

【0021】

なお、第１タイミング調整部１２０と第２タイミング調整部２２０、第１ドライバ回路部１３０と第２ドライバ回路部２３０とは、同様の構成とされている。第１ゲート電圧モニタ部１４０と第２ゲート電圧モニタ部２４０、第１オフ判定用比較器１５０と第２オフ判定用比較器２５０、第１電流モニタ部１６０と第２電流モニタ部２６０とは同様の構成とされている。第１電流判定用比較器１７０と第２電流判定用比較器２７０、第１移行期間検出部１８０と第２移行期間検出部２８０、第１減少期間検出部１９０と第２減少期間検出部２９０とは同様の構成とされている。そして、本実施形態では、後述するように、第１スイッチング素子１００を同期整流させる例について説明する。このため、以下では、第１タイミング調整部１２０、第１ドライバ回路部１３０、第１ゲート電圧モニタ部１４０、第１オフ判定用比較器１５０、第１電流モニタ部１６０、第１電流判定用比較器１７０、第１移行期間検出部１８０、第１減少期間検出部１９０を例に挙げて説明する。

【0022】

駆動部５０は、Ｈ信号またはＬ信号の第１駆動信号ＤＳ１を第１タイミング調整部１２０に出力する。また、駆動部５０は、Ｈ信号またはＬ信号の第２駆動信号ＤＳ２を第２タイミング調整部２２０に出力する。第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２は、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００のオンオフを制御するための基準信号である。なお、第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２は、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００が同時にオン状態とならないように、Ｈ信号となる期間が互いに異なるように調整されている。また、本実施形態では、駆動部５０から第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２が出力される例を説明するが、第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２を出力する駆動部５０が別々に備えられていてもよい。

【0023】

第１タイミング調整部１２０は、第１駆動信号ＤＳ１に基づき、Ｈ信号またはＬ信号の第１ゲート信号ＧＳ１を第１ドライバ回路部１３０に出力する。第１ゲート信号ＧＳ１は、第１スイッチング素子１００のオンオフを制御するための信号である。そして、第１スイッチング素子１００は、第１ゲート信号ＧＳ１がＨ信号である場合にオン状態となり、第１ゲート信号ＧＳ１がＬ信号である場合にオフ状態となる。また、第１タイミング調整部１２０は、具体的には後述するが、第１移行期間検出部１８０からの第１移行期間信号ＴＳ１および第１減少期間検出部１９０からの第１減少期間信号ＳＳ１に基づき、第１ゲート信号ＧＳ１がＨ信号である期間を調整する。

【0024】

第１ドライバ回路部１３０は、第１タイミング調整部１２０に接続されており、昇圧回路等を有している。そして、第１ドライバ回路部１３０は、第１タイミング調整部１２０から出力される第１ゲート信号ＧＳ１を昇圧等して第１スイッチング素子１００のゲートに印加する。

【0025】

第１ゲート電圧モニタ部１４０は、第１スイッチング素子１００のゲートに印加されるゲート電圧に応じた第１ゲート電圧モニタ信号（以下では、単に第１電圧モニタ信号ともいう）ＶＭ１を出力する。例えば、第１ゲート電圧モニタ部１４０は、直列に接続された第１検出抵抗および第２検出抵抗を有し、第１検出抵抗と第２検出抵抗とで分圧した電圧を第１電圧モニタ信号ＶＭ１として出力する。

【0026】

第１オフ判定用比較器１５０は、負入力端子に第１電圧モニタ信号ＶＭ１が入力されると共に正入力端子に所定の第１ゲート閾値が入力され、第１電圧モニタ信号ＶＭ１と第１ゲート閾値とを比較して第１オフ判定信号ＶＪ１を出力する。本実施形態では、第１オフ判定用比較器１５０は、第１オフ判定信号ＶＪ１として、第１電圧モニタ信号ＶＭ１が第１ゲート閾値より大きい場合にＬ信号を出力し、第１電圧モニタ信号ＶＭ１が第１ゲート閾値以下である場合にＨ信号を出力する。なお、第１ゲート閾値は、本実施形態では０とされる。このため、第１オフ判定信号ＶＪ１は、第１電圧モニタ信号ＶＭ１が０より大きい場合にＬ信号となり、第１電圧モニタ信号ＶＭ１が０である場合にＨ信号となる。但し、第１ゲート閾値は、適宜変更可能である。

【0027】

第１電流モニタ部１６０は、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００との間の中点と、第１スイッチング素子１００との間に配置され、流れる電流に応じた第１電流モニタ信号ＩＭ１を出力する。この場合、例えば、第１電流モニタ部１６０は、増幅回路等を有する構成とし、第１還流ダイオード素子１１０のオン電圧よりも高い電圧を出力するようにしてもよい。これによれば、第１還流ダイオード素子１１０のオン電圧が小さい場合でも、誤検出することを抑制できる。なお、第１還流ダイオード素子１１０が寄生ダイオード素子および第１スイッチング素子１００と異なる別部材のダイオード素子で構成される場合には、オン電圧の小さいダイオード素子のオン電圧よりも高い電圧を出力するようにすることが好ましい。また、第１電流モニタ部１６０は、後述するように第１電流モニタ信号ＩＭ１と第１電流閾値との比較が検出できる程度の精度を有すればよく、特に、本実施形態では電流ゼロクロス点を検出できればよい。このため、第１電流モニタ部１６０は、詳細な電流の絶対値を検出する精度までは特に要求されない。

【0028】

第１電流モニタ部１６０は、例えば、シャント抵抗や、１次巻線と２次巻線とを有するカレントトランス等を含んで構成されている。なお、第１電流モニタ部１６０をカレントトランスを含んで構成する場合、１次巻線が第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００との間に配置され、２次巻線には、１次巻線に流れる電流に応じた電流が流れる。そして、第１電流モニタ部１６０は、２次巻線を流れる電流に基づいた第１電流モニタ信号ＩＭ１を出力する。この場合、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００のオフオフが制御されることによって１次巻線に電流が流れない期間が発生するが、１次巻線には、磁束が残存する可能性がある。このため、第１電流モニタ部１６０をカレントトランスを含んで構成する場合には、例えば、１次巻線に逆電流を流すための回路を配置し、１次巻線に電流が流れていない際、逆電流を流して１次巻線の残留磁束を消去するリセット処理を行うようにしてもよい。これにより、第１電流モニタ部１６０の精度の向上を図ることができる。

【0029】

第１電流判定用比較器１７０は、負入力端子に第１電流モニタ信号ＩＭ１が入力されると共に正入力端子に所定の第１電流閾値が入力され、第１電流モニタ信号ＩＭ１と第１電流閾値とを比較した第１電流判定信号ＩＪ１を出力する。具体的には、第１電流判定用比較器１７０は、第１電流判定信号ＩＪ１として、第１電流モニタ信号ＩＭ１が第１電流閾値より大きい場合にＬ信号を出力し、第１電流モニタ信号ＩＭ１が第１電流閾値以下である場合に信号を出力する。なお、第１電流閾値は、本実施形態では０とされる。つまり、本実施形態の第１電流判定用比較器１７０は、電流ゼロクロス点を検出する。但し、第１電流閾値は、用途に応じて適宜変更可能であり、後述する移行期間ＴＰとなった後の０より前の所定の値とされていてもよい。本実施形態では、後述するように移行期間ＴＰとなると第１電流モニタ信号ＩＭ１が減少するため、移行期間ＴＰとなった後の０より前の所定の値とは、正の値となる。また、本実施形態では、第１電流判定用比較器１７０が電流判定部に相当する。

【0030】

第１移行期間検出部１８０は、第１オフ判定用比較器１５０および第１電流判定用比較器１７０と接続され、第１オフ判定信号ＶＪ１および第１電流判定信号ＩＪ１が入力される。そして、第１移行期間検出部１８０は、第１オフ判定信号ＶＪ１および第１電流判定信号ＩＪ１に基づく移行期間ＴＰを含む第１移行期間信号ＴＳ１を出力する。

【0031】

具体的には、第１移行期間検出部１８０は、第１オフ判定信号ＶＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わるとＬ信号からＨ信号に切り替わり、第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わるとＨ信号からＬ信号に切り替わる第１移行期間信号ＴＳ１を出力する。つまり、第１移行期間検出部１８０は、第１オフ判定信号ＶＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わった時点を始点とすると共に第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わった時点を終点とし、この期間がＨ信号となる第１移行期間信号ＴＳ１を出力する。言い換えると、第１移行期間検出部１８０は、第１スイッチング素子１００がオフ状態になってから第１スイッチング素子１００に流れる電流が０となるまでの移行期間ＴＰにＨ信号となる第１移行期間信号ＴＳ１を出力する。なお、移行期間ＴＰが長いほど、第１スイッチング素子１００がオフ状態に移行してから第１スイッチング素子１００に流れる電流が０になるまでの期間が長くなり、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００とが同時にオフ状態となる期間が長くなる。

【0032】

第１減少期間検出部１９０は、第１電流モニタ部１６０および第１電流判定用比較器１７０と接続され、第１電流モニタ信号ＩＭ１および第１電流判定信号ＩＪ１が入力される。そして、第１減少期間検出部１９０は、第１電流モニタ部１６０および第１電流判定用比較器１７０に基づく減少期間ＤＰを含む第１減少期間信号ＳＳ１を出力する。

【0033】

具体的には、第１減少期間検出部１９０は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が下がり始めるとＬ信号からＨ信号に切り替わり、第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わるとＨ信号からＬ信号に切り替わる第１減少期間信号ＳＳ１を出力する。つまり、第１減少期間検出部１９０は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が下がり始めた時点を始点とすると共に第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わった時点を終点とし、この期間がＨ信号となる第１減少期間信号ＳＳ１を出力する。言い換えると、第１減少期間検出部１９０は、第１スイッチング素子１００の電流が減少し始めてから第１スイッチング素子１００に流れる電流が０となるまでの実際の減少期間ＤＰにＨ信号となる第１減少期間信号ＳＳ１を出力する。

【0034】

そして、第１タイミング調整部１２０は、第１移行期間信号ＴＳ１および第１減少期間信号ＳＳ１に基づき、第１ゲート信号ＧＳ１としてＨ信号を出力する印加期間ＡＰを調整する。具体的には、第１タイミング調整部１２０は、初回動作時では、第１駆動信号ＤＳ１がＬ信号からＨ信号に切り替わるとＨ信号を出力すると共に第１駆動信号ＤＳ１がＨ信号からＬ信号に切り替わるとＬ信号を出力する。また、第１タイミング調整部１２０は、２回目以降の動作時では、第１駆動信号ＤＳ１がＬ信号からＨ信号に切り替わると、第１移行期間信号ＴＳ１および第１減少期間信号ＳＳ１に基づき、次回の移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が短くなるように印加期間ＡＰを調整する。なお、初回作動時とは、例えば、工場出荷時の調整であったり、車両に搭載される場合にはイグニッションオンされた際等である。

【0035】

より詳しくは、第１タイミング調整部１２０は、第１駆動信号ＤＳ１がＨ信号である期間に基づいた期間を基準期間ＢＰとすると、基準期間ＢＰに延長期間ＥＰを付加して印加期間ＡＰを調整する。つまり、第１タイミング調整部１２０は、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるように延長期間ＥＰを調整することで印加期間ＡＰを調整する。この場合、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が０となるように印加期間ＡＰを調整してもよいが、移行期間ＴＰが減少期間ＤＰより所定期間長くなるオフセット期間を有するように印加期間ＡＰを調整するようにしてもよい。但し、ここでのオフセット期間は、初回動作時における移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差よりも小さい期間となる。

【0036】

以上が本実施形態における半導体電力変換装置の構成である。次に、上記半導体電力変換装置の作動について、図２を参照しつつ説明する。なお、以下では、第１スイッチング素子１００を同期整流させて第１スイッチング素子１００に電流を流している状態から第１スイッチング素子１００をオフ状態にし、その後に第２スイッチング素子２００をオン状態にする例について説明する。また、以下では、初回作動時を含む例を説明し、時点Ｔ０～Ｔ６が初回動作時の作動となり、時点Ｔ７以降が２回目以降の作動となる。また、以下では、第１スイッチング素子１００を流れる電流において、第１スイッチング素子１００の逆導通を正とする。すなわち、第１スイッチング素子１００をソース側からドレイン側に流れる電流を正とする。また、以下では、第１スイッチング素子１００のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓを単に第１ゲート－ソース間電圧１ｖｇｓともいい、第２スイッチング素子２００のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓを単に第２ゲート－ソース間電圧２Ｖｇｓともいう。

【0037】

図２に示されるように、時点Ｔ０から時点Ｔ１では、第１スイッチング素子１００を同期整流させているため、第１駆動信号ＤＳ１はＨ信号となり、第１ゲート信号ＧＳ１もＨ信号となる。そして、第１スイッチング素子１００の第１ゲート－ソース間電圧１Ｖｇｓが第１ゲート閾値以上となり、第１電圧モニタ信号ＶＭ１は、第１スイッチング素子１００に印加されるゲート電圧に応じた電圧となる。第１オフ判定信号ＶＪ１は、第１電圧モニタ信号ＶＭ１として第１スイッチング素子１００がオン状態である際のゲート電圧が入力され、第１電圧モニタ信号ＶＭ１が０とはならないのでＬ信号となる。

【0038】

また、第１スイッチング素子１００が同期整流状態であるため、第２スイッチング素子２００は、オフ状態となり、第２ゲート－ソース間電圧２Ｖｇｓは０Ｖとなる。

【0039】

第１電流モニタ信号ＩＭ１は、第１スイッチング素子１００が同期整流中であり、ソース側からドレイン側に電流が流れるため、電流に応じた正の信号となる。第１電流判定信号ＩＪ１は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が正の信号であり、０とならないのでＬ信号となる。

【0040】

第１移行期間信号ＴＳ１は、上記のように、第１オフ判定信号ＶＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わるとＬ信号からＨ信号に切り替わるため、時点Ｔ０から時点Ｔ１の期間ではＬ信号となる。同様に、第１減少期間信号ＳＳ１は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が下がり始めるとＬ信号からＨ信号に切り替わるため、時点Ｔ０から時点Ｔ１の期間ではＬ信号となる。

【0041】

そして、時点Ｔ１で第１駆動信号ＤＳ１がＨ信号からＬ信号から切り替わると、第１ゲート信号ＧＳ１もＨ信号からＬ信号に切り替わる。このため、第１スイッチング素子１００の第１ゲート－ソース間電圧１Ｖｇｓが時点Ｔ１から小さくなり、第１電圧モニタ信号ＶＭ１も時点Ｔ１から小さくなる。そして、時点Ｔ２で第１電圧モニタ信号ＶＭ１が第１ゲート閾値以下となると、第１オフ判定信号ＶＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わる。また、第１オフ判定信号ＶＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わることにより、時点Ｔ２では、第１移行期間信号ＴＳ１がＬ信号からＨ信号に切り替わる。つまり、初回動作時では、時点Ｔ２から移行期間ＴＰが始まる。

【0042】

その後、図示を省略しているが、時点Ｔ３で第２駆動信号ＤＳ２がＨ信号になると、第２スイッチング素子２００をオンさせるための第２ゲート信号ＧＳ２が第２スイッチング素子２００に印加される。このため、時点Ｔ３以降では、第２スイッチング素子２００の第２ゲート－ソース間電圧２Ｖｇｓが大きくなって第２スイッチング素子２００がオン状態となる。

【0043】

また、第２スイッチング素子２００がオン状態となるため、第１スイッチング素子１００を流れる電流（すなわち、第１電流モニタ部１６０）が減少し始める。そして、第１減少期間信号ＳＳ１は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が下がり始めるとＬ信号からＨ信号に切り替わるため、時点Ｔ３からＨ信号となる。つまり、初回動作時では、時点Ｔ３から減少期間ＤＰが始まる。そして、時点Ｔ２と時点Ｔ３との間の期間は、移行期間ＴＰであっても電流が減少しない期間となる。

【0044】

その後、時点Ｔ４にて、第１電流モニタ信号ＩＭ１が第１電流閾値より低くなる（すなわち、ゼロクロス点となる）と、第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切りかわる。このため、第１移行期間信号ＴＳ１がＨ信号からＬ信号に切り替わり、第１減少期間信号ＳＳ１もＨ信号からＬ信号に切り替わる。

【0045】

なお、第１スイッチング素子１００を同期整流させている状態から第２スイッチング素子２００をオン状態にすると、第１スイッチング素子１００にはリカバリ電流が発生する。このため、時点Ｔ４から時点Ｔ５では、第１電流モニタ信号ＩＭ１が第１電流閾値以下となる。そして、時点Ｔ５にて、リカバリ動作が終了して第１電流モニタ信号ＩＭ１が０（すなわち、第１電流閾値と同じ）となると、第１電流判定信号ＩＪ１がＨ信号からＬ信号に切り替わる。

【0046】

その後、時点Ｔ６で第２スイッチング素子２００をオフ状態にすると、第２スイッチング素子２００の第２ゲート－ソース間電圧２Ｖｇｓが小さくなる。

【0047】

そして、時点Ｔ７で再び第１スイッチング素子１００を同期整流させるため、第１駆動信号ＤＳ１はＨ信号となり、第１ゲート信号ＧＳ１もＨ信号となる。これにより、第１ゲート－ソース間電圧１Ｖｇｓが大きくなり、第１電圧モニタ信号ＶＭ１が大きくなる。

【0048】

その後、時点Ｔ８で第１駆動信号ＤＳ１がＨ信号からＬ信号から切り替わる。この場合、第１タイミング調整部１２０は、前回の第１移行期間信号ＴＳ１がＨ信号である移行期間ＴＰおよび第１減少期間信号ＳＳ１がＨ信号である減少期間ＤＰに基づき、次回の移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるように印加期間ＡＰを調整する。具体的には、延長期間ＥＰを長くするほど、第２スイッチング素子２００がオン状態になる時点との間の期間が減少して移行期間ＴＰが短くなるため、延長期間ＥＰを調整して印加期間ＡＰを調整する。これにより、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００とが同時にオフ状態となる期間を短くできる。本実施形態では、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が０となるように印加期間ＡＰを調整する。なお、上記のように、第１タイミング調整部１２０は、移行期間ＴＰが減少期間ＤＰより所定期間だけ長くなるように移行期間ＴＰを調整するようにしてもよい。

【0049】

本実施形態では、第１タイミング調整部１２０は、時点Ｔ９にて、第１ゲート信号ＧＳ１をＨ信号からＬ信号に切り替える。これにより、時点Ｔ９から、第１スイッチング素子１００の第１ゲート－ソース間電圧１Ｖｇｓが小さくなり、第１電圧モニタ信号ＶＭ１も小さくなる。そして、本実施形態では、時点Ｔ１０にて第１電圧モニタ信号ＶＭ１が第１ゲート閾値以下となり、第１オフ判定信号ＶＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わる。

【0050】

また、本実施形態では、時点Ｔ１０で第２駆動信号ＤＳ２がＨ信号になり、第２スイッチング素子２００をオンさせるための第２ゲート信号ＧＳ２が第２スイッチング素子２００に印加される。このため、時点Ｔ１０以降では、第２スイッチング素子２００の第２ゲート－ソース間電圧２Ｖｇｓが大きくなって第２スイッチング素子２００がオン状態となる。なお、時点Ｔ１と時点Ｔ３との期間と、時点Ｔ８と時点Ｔ１０との期間は同じである。

【0051】

そして、Ｔ１０にて第２スイッチング素子２００がオン状態となるため、第１スイッチング素子１００を流れる電流（すなわち、第１電流モニタ部１６０）が減少し始める。このため、第１減少期間信号ＳＳ１は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が下がり始めるとＬ信号からＨ信号に切り替わるため、時点Ｔ１０からＨ信号となる。

【0052】

そして、時点Ｔ１１にて、第１電流モニタ信号ＩＭ１が第１電流閾値より低くなると、第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切りかわる。このため、第１移行期間信号ＴＳ１がＨ信号からＬ信号に切り替わり、第１減少期間信号ＳＳ１もＨ信号からＬ信号に切り替わる。その後、時点Ｔ１２にて第１スイッチング素子１００のリカバリ動作が終了して第１電流モニタ信号ＩＭ１が０（すなわち、第１電流閾値と同じ）となると、第１電流判定信号ＩＪ１がＨ信号からＬ信号に切り替わる。

【0053】

以上説明した本実施形態によれば、同期整流側である第１スイッチング素子１００がオフ状態になった後から第１スイッチング素子１００側に流れる電流がゼロクロスするまでの期間を移行期間ＴＰとしている。そして、この移行期間ＴＰと、実際に電流が減少する減少期間ＤＰとの差を小さくするようにしている。このため、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００とが同時にオフ状態となる期間を短縮できる。また、本実施形態では、このように第１スイッチング素子１００側に流れる電流によって第１スイッチング素子１００のオフ状態となる期間を調整するため、リカバリ電流の影響を受け難くなり、制御を高精度に行うことができる。したがって、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００とが短絡することを抑制できる。

【0054】

さらに、第１スイッチング素子１００のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓを測定して第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００のオンオフを制御する半導体電力変換装置を比較例の電力変換装置とすると、次の効果を得ることもできる。すなわち、比較例の半導体電力変換装置では、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓが高電圧になり易いため、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓを測定するための測定素子として高耐圧のものが必要になり、構成が複雑になると共にコストが高くなり易い。一方、本実施形態では、第１スイッチング素子１００を流れる電流に基づいて各制御を行っているため、高耐圧の測定素子が不要であり、コストの低減を図ることもできる。

【0055】

（１）本実施形態では、第１タイミング調整部１２０は、移行期間ＴＰが減少期間ＤＰより所定期間だけ長くなるように、所定のオフセット期間を加味して移行期間ＴＰを調整するようにしてもよい。つまり、第１タイミング調整部１２０は、移行期間ＴＰの始点が減少期間ＤＰの始点よりも所定期間だけ早くなるように印加期間ＡＰを調整してもよい。これにより、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００とが同時にオン状態となることを抑制し易くできる。

【0056】

（２）本実施形態では、リカバリ期間が短い場合には、第１電流閾値を０とすることが好ましい。一方、リカバリ期間が長い場合には、第１電流閾値を、移行期間ＴＰとなった後に０より前に達する所定の値されることが好ましい。これにより、移行期間ＴＰおよび減少期間ＤＰとの差を小さくしつつ、第１スイッチング素子１００と第２スイッチング素子２００とが短絡することを抑制し易くできる。

【0057】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、第１電流判定信号ＩＪ１を所定期間維持するようにしたものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0058】

本実施形態の半導体電力変換装置の構成は、上記第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００は、炭化珪素等の高速駆動が可能は半導体基板を用いて構成されている。

【0059】

このような第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００を用いた場合、図３の第１電流モニタ信号ＩＭ１に示されるように、時点Ｔ５にて、リカバリによるリンギング現象Ｒによって電流が増減する可能性がある。このため、第１電流モニタ部１６０からの第１電流モニタ信号ＩＭ１は、想定していないばらつきによって不安定になる可能性がある。

【0060】

したがって、本実施形態では、第１電流判定用比較器１７０は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が第１電流閾値より低くなり、第１電流判定信号ＩＪ１としてＬ信号を出力した後は、このＬ信号を所定期間維持する構成とされている。なお、このような構成は、例えば、第１電流判定用比較器１７０にラッチ回路等を追加することで実現される。

【0061】

以上説明した本実施形態によれば、第１タイミング調整部１２０は、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるようにしている。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0062】

（１）本実施形態では、第１電流判定用比較器１７０は、第１電流判定信号ＩＪ１としてＬ信号を出力した後は、このＬ信号を所定期間維持する構成とされている。このため、リンギング現象Ｒによって第１電流判定信号ＩＪ１が不安定になることを抑制できる。

【0063】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、第１電流モニタ部１６０および第２電流モニタ部２６０の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0064】

本実施形態では、図４に示されるように、第１電流モニタ部１６０は、第１センス素子１６１と、第１センス素子１６１に並列接続される第１センス用ダイオード素子１６２とを有している。また、第１電流モニタ部１６０は、第１センス素子１６１と直列に接続される第１センス抵抗１６３を有している。そして、第１電流モニタ部１６０は、第１センス素子１６１と第１センス抵抗１６３との間が第１電流判定用比較器１７０の負入力端子と接続されている。

【0065】

同様に、第２電流モニタ部２６０は、第２センス素子２６１と、第２センス素子２６１に並列接続される第２センス用ダイオード素子２６２とを有している。また、第２電流モニタ部２６０は、第２センス素子２６１と直列に接続される第２センス抵抗２６３を有している。そして、第２電流モニタ部２６０は、第２センス素子２６１と第２センス抵抗２６３との間が第２電流判定用比較器２７０の負入力端子と接続されている。

【0066】

なお、第１センス素子１６１は、例えば、第１スイッチング素子１００が形成される半導体基板と同じ半導体基板に形成され、第１スイッチング素子１００と同様の構成とされて互いの面積比が調整されている。そして、第１センス素子１６１は、ドレインが第１スイッチング素子１００のドレインと接続され、ソースが第１センス抵抗１６３を介して第１スイッチング素子１００のソースと接続されている。このため、第１スイッチング素子１００と第１センス素子１６１とは、面積比に応じた電流が流れる。

【0067】

同様に、第２センス素子２６１は、例えば、第２スイッチング素子２００が形成される半導体基板と同じ半導体基板に形成され、第２スイッチング素子２００と同様の構成とされて互いの面積比が調整されている。そして、第２センス素子２６１は、ドレインが第２スイッチング素子２００のドレインと接続され、ソースが第２センス抵抗２６３を介して第２スイッチング素子２００のソースと接続されている。このため、第２スイッチング素子２００と第２センス素子２６１とは、面積比に応じた電流が流れる。

【0068】

第１電流モニタ部１６０は、本実施形態では、第１電流モニタ信号ＩＭ１として、第１スイッチング素子１００のソースを０（すなわち、基準）とした第１センス抵抗１６３に応じた電圧を出力する。このため、第１電流モニタ信号ＩＭ１は、同期整流中に第１センス素子１６１に電流が流れている際には負となり、第１センス素子１６１に流れる電流が減少すると増加する（すなわち、０に近づく）。

【0069】

第１減少期間検出部１９０から出力される第１減少期間信号ＳＳ１は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が上がり始めるとＬ信号からＨ信号に切り替わり、第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わるとＨ信号からＬ信号に切り替わる。つまり、本実施形態の第１減少期間検出部１９０は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が上がり始めた時点を始点とすると共に第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わった時点を終点とし、この期間をＨ信号とする第１減少期間信号ＳＳ１を出力する。言い換えると、第１減少期間検出部１９０は、第１スイッチング素子１００の電流が減少し始めてから第１スイッチング素子１００に流れる電流が０となるまでの減少期間ＤＰにＨ信号を出力する。

【0070】

以上が本実施形態における半導体電力変換装置の構成である。次に、上記電力変換装置の作動について、図５を参照しつつ説明する。なお、以下では、上記第１実施形態と同様に、第１スイッチング素子１００を同期整流させて電流を流している状態から第１スイッチング素子１００をオフ状態にし、その後に第２スイッチング素子２００をオン状態にする例について説明する。また、以下では、初回作動時を含む例を説明し、時点Ｔ２０～Ｔ２６が初回動作時の作動となり、時点Ｔ２７以降が２回目以降の作動となる。また、以下では、第１電流モニタ信号ＩＭ１は、第１スイッチング素子１００のソースを０（すなわち、基準）とした電圧とであり、整流状態で第１スイッチング素子１００に電流が流れている際には負となる。また、時点Ｔ２０～時点３２は、上記第１実施形態における時点Ｔ０～Ｔ１２に相当する。

【0071】

図５に示されるように、時点Ｔ２０から時点Ｔ２１では、第１スイッチング素子１００を同期整流させている。このため、第１駆動信号ＤＳ１、第１ゲート信号ＧＳ１、第１ゲート－ソース間電圧１Ｖｇｓ、第１電圧モニタ信号ＶＭ１第２ゲート－ソース間電圧２Ｖｇｓ、第１電流判定信号ＩＪ１、第１移行期間信号ＴＳ１、第１減少期間信号ＳＳ１は、上記第１実施形態と同様の信号となる。そして、本実施形態では、第１電流モニタ部１６０が上記のように構成されており、第１電流モニタ信号ＩＭ１は、第１スイッチング素子１００のソースを０とした電圧としているため、負電圧となる。

【0072】

その後、時点Ｔ２１にて、第１駆動信号ＤＳ１がＨ信号からＬ信号から切り替わり、時点Ｔ２２で第１電圧モニタ信号ＶＭ１が第１ゲート閾値以下となると、第１オフ判定信号ＶＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わると共に、第１移行期間信号ＴＳ１がＬ信号からＨ信号に切り替わる。

【0073】

次に、図示を省略しているが時点Ｔ２３にて第２駆動信号ＤＳ２がＨ信号になると、第２スイッチング素子２００の第２ゲート－ソース間電圧２Ｖｇｓが大きくなって第２スイッチング素子２００がオン状態となる。そして、第２スイッチング素子２００がオン状態となると、第１センス素子１６１を流れる電流（すなわち、第１センス抵抗１６３）が減少し始めるため、第１電流モニタ信号ＩＭ１が大きくなる（すなわち、第１スイッチング素子１００のソース電圧に近づく）。

【0074】

また、第１減少期間信号ＳＳ１は、第１電流モニタ信号ＩＭ１が上がり始めるとＬ信号からＨ信号に切り替わるため、時点Ｔ２３からＨ信号となる。つまり、初回動作時では、時点Ｔ２３から減少期間ＤＰが始まる。その後、時点Ｔ２４にて、第１電流モニタ信号ＩＭ１が第１電流閾値より高くなると、第１電流判定信号ＩＪ１がＬ信号からＨ信号に切り替わる。これにより、第１移行期間信号ＴＳ１がＨ信号からＬ信号に切り替わり、第１減少期間信号ＳＳ１もＨ信号からＬ信号に切り替わる。

【0075】

その後、時点Ｔ２６で第２スイッチング素子２００をオフ状態にし、時点Ｔ２７で再び第１スイッチング素子１００を同期整流させる。そして、時点Ｔ２８～時点Ｔ３２にて、時点Ｔ２１～時点Ｔ２５と同様の処理を行う。

【0076】

この場合、第１タイミング調整部１２０は、時点Ｔ２９では、前回の第１移行期間信号ＴＳ１がＨ信号である移行期間ＴＰおよび第１減少期間信号ＳＳ１がＨ信号である減少期間ＤＰに基づき、次回の移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるように印加期間ＡＰを調整する。

【0077】

以上説明した本実施形態のように、第１電流モニタ部１６０を第１センス素子１６１および第１センス抵抗１６３を有する構成としても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0078】

（１）本実施形態では、第１電流モニタ部１６０を第１センス素子１６１および第１センス抵抗１６３を有する構成としており、第１スイッチング素子１００と同様の半導体基板に形成することができる。このため、別部材を用意する場合と比較して、部材点数の削減を図ることができる。

【0079】

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、過電流検出部および短絡検出部を追加したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0080】

本実施形態では、図６に示されるように、第１電流モニタ部１６０には、第１電流判定用比較器１７０と共に、第１過電流用比較器３１０および第１短絡用比較器３２０が接続されている。そして、第１電流モニタ信号ＩＭ１は、第１電流判定用比較器１７０の負入力端子と共に、第１過電流用比較器３１０および第１短絡用比較器３２０の負入力端子に入力される。なお、本実施形態では、第１過電流用比較器３１０が過電流検出部に相当し、第１短絡用比較器３２０が短絡検出部に相当する。

【0081】

第１過電流用比較器３１０は、正入力端子に第１過電流閾値が入力され、第１電流モニタ信号ＩＭ１と第１過電流閾値とを比較した第１過電流判定信号を出力する。第１短絡用比較器３２０は、正入力端子に第１短絡閾値が入力され、第１電流モニタ信号ＩＭ１と第１短絡閾値とを比較した第１短絡判定信号を出力する。つまり、本実施形態の第１電流モニタ信号ＩＭ１は、過電流判定および短絡判定にも用いられるようになっている。

【0082】

なお、特に図示しないが、第２電流モニタ部２６０には、第２電流判定用比較器２７０と共に、第２過電流用比較器および第２短絡用比較器が接続されている。そして、第２過電流用比較器は、第２電流モニタ部２６０からの第２電流モニタ信号ＩＭ２に基づいた過電流判定信号を出力する。第２短絡用比較器は、第２電流モニタ部２６０からの第２電流モニタ信号ＩＭ２に基づいた短絡判定信号を出力する。

【0083】

以上説明した本実施形態によれば、第１タイミング調整部１２０は、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるようにしている。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0084】

（１）本実施形態では、第１電流モニタ信号ＩＭ１は、過電流判定および短絡判定にも用いられる。このため、過電流判定用の電流モニタ部または短絡判定用の電流モニタ部等を別に用意する必要がなく、第１電流モニタ部１６０を有効利用できる。言い換えると、既に過電流判定用の電流モニタ部または短絡判定用の電流モニタ部を有する構成に本実施形態を適用する場合、既に備えられている電流モニタ部を第１電流モニタ部１６０や第２電流モニタ部２６０として利用することができる。

【0085】

（第４実施形態の変形例）
上記第４実施形態の変形例について説明する。上記第４実施形態において、半導体電力変換装置は、第１過電流用比較器３１０および第１短絡用比較器３２０の一方のみが備えられていてもよい。

【0086】

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、記憶部を追加したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0087】

本実施形態の半導体電力変換装置は、図６に示されるように、負荷としてのコイル４０を流れる相電流に応じた相電流モニタ信号ＰＭ１を出力する相電流モニタ部３３０が配置されている。そして、相電流モニタ部３３０は、相電流モニタ信号ＰＭ１を第１タイミング調整部１２０に出力する。

【0088】

第１タイミング調整部１２０は、記憶部１２１を備えており、この記憶部１２１に、第１移行期間信号ＴＳ１、第１減少期間信号ＳＳ１、相電流モニタ信号ＰＭ１を判定データとして記憶する。そして、第１タイミング調整部１２０は、判定データに基づき、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるように印加期間ＡＰを調整する。この場合、第１タイミング調整部１２０は、各信号ＴＳ１、ＳＳ１、ＰＭ１を蓄積し、蓄積した判定データの平均値に基づいて印加期間ＡＰを調整するようにしてもよい。つまり、第１タイミング調整部１２０は、前回の各信号ＴＳ１、ＳＳ１、ＰＭ１によって次回の移行期間ＴＰを調整するのではなく、前回以前の複数の各信号ＴＳ１、ＳＳ１、ＰＭ１によって次回の移行期間ＴＰを調整するようにしてもよい。例えば、本実施形態の半導体電力変換装置を３相交流の電力変換装置として使用する場合、１周期毎の印加期間ＡＰを判定データに基づいて調整するようにしてもよい。

【0089】

このような第１タイミング調整部１２０は、例えば、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等の非遷移的実体的記憶媒体で構成される記憶部１２１等を備えたマイクロコンピュータ等で構成される。なお、ＣＰＵは、Central Processing Unitの略であり、ＲＯＭは、Read Only Memoryの略であり、ＲＡＭは、Random Access Memoryの略であり、ＨＤＤはHard Disk Driveの略である。

【0090】

以上説明した本実施形態によれば、第１タイミング調整部１２０は、移行期間ＴＰと減少期間ＤＰとの差が小さくなるようにしている。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0091】

（１）本実施形態では、第１タイミング調整部１２０は、記憶部１２１を備え、蓄積した判定データに基づいて印加期間ＡＰを調整する。このため、例えば、ノイズ等の影響によって瞬間的に第１移行期間信号ＴＳ１が変動したとしても、蓄積したデータに基づいて印加期間ＡＰを調整するため、誤制御してしまうことを抑制できる。

【0092】

（２）本実施形態では、相電流モニタ部３３０を備えており、相電流モニタ部３３０からの相電流モニタ信号ＰＭ１も含めて印加期間ＡＰを調整するようにしている。このため、さらに印加期間ＡＰの精度を向上できる。

【0093】

（第５実施形態の変形例）
上記第５実施形態の変形例について説明する。上記第５実施形態において、半導体電力変換装置は、相電流モニタ部３３０を備えていなくてもよい。すなわち、第１タイミング調整部１２０は、第１移行期間信号ＴＳ１および第１減少期間信号ＳＳ１が蓄積された判定データに基づいて印加期間ＡＰを調整するようにしてもよい。また、第１タイミング調整部１２０は、記憶部１２１に記憶される判定データが更新されるようにしてもよいし、予め設定された判定データが維持されるようにしてもよい。なお、予め設定された判定データが維持されるようにした場合は、蓄積される判定データは、予め実験等を行って取得した判定データとなる。

【0094】

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0095】

例えば、上記各実施形態において、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴではなく、ＩＧＢＴであってもよい。

【0096】

また、上記各実施形態において、第１スイッチング素子１００および第２スイッチング素子２００は、電源１０側に第２スイッチング素子２００が配置されると共にグランド２０側に第１スイッチング素子１００が配置されるようにしてもよい。そして、グランド側に配置される第１スイッチング素子１００を整流動作させるようにしてもよい。

【0097】

さらに、上記各実施形態において、同期整流されるのが第１スイッチング素子１００であることが明らかである場合、第２スイッチング素子２００側には、第２移行期間検出部２８０や第２減少期間検出部２９０等が備えられていなくてもよい。

【0098】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0099】

１００ 第１スイッチング素子
２００ 第２スイッチング素子
１２０ 第１タイミング調整部
１３０ 第１ゲート電圧モニタ部
１６０ 第１電流モニタ部
ＡＰ 印加期間
ＤＰ 減少期間
ＴＰ 移行期間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】