特許 7019395 電子回路モジュールおよびこれを含む車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-04

(45)【発行日】2022-02-15

(54)【発明の名称】電子回路モジュールおよびこれを含む車両

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/56 20060101AFI20220207BHJP

   H03K 17/08 20060101ALI20220207BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20220207BHJP

【ＦＩ】

G05F1/56 330A

H03K17/08 C

H03K17/687 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2017229540

(22)【出願日】2017-11-29

(65)【公開番号】P2019067350

(43)【公開日】2019-04-25

【審査請求日】2020-10-06

(31)【優先権主張番号】10-2017-0126815

(32)【優先日】2017-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】591251636

【氏名又は名称】現代自動車株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(73)【特許権者】

【識別番号】500518050

【氏名又は名称】起亞株式会社

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(73)【特許権者】

【識別番号】507421795

【氏名又は名称】ポステック アカデミー－インダストリー ファウンデーション

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】チャン、ジウン

(72)【発明者】

【氏名】イ、キ、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】シン、サンチョル

(72)【発明者】

【氏名】チャン、キ、ヨン

(72)【発明者】

【氏名】チョン、カンホ

(72)【発明者】

【氏名】ナム、クワンヒー

(72)【発明者】

【氏名】キム、ソン、ジン

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０３９９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５９３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６１８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２０８３９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５４９１４４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００４３６３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｆ １／５６

Ｈ０３Ｋ １７／０８

Ｈ０３Ｋ １７／６８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準電圧を入力する入力部；
流れる電流に基づいて第１電圧を出力するように動作するスイッチング部；
前記第１電圧および前記基準電圧に基づいて第２電圧を出力する変換部；
前記基準電圧と前記第２電圧の大きさを比較して前記第２電圧が前記基準電圧を超過するとフィードバック信号を出力する出力部；を含み、
前記変換部は、
前記電流があらかじめ決定された値を超過すると、
前記電流の変化量に対する前記第２電圧の変化量の比率が
前記電流の変化量に対する前記第１電圧の変化量の比率を超過するように前記第２電圧を出力する、電子回路モジュール。

【請求項2】

前記変換部は、
前記第１電圧をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさを比較して第３電圧を出力する比較部；および
前記第３電圧と前記第１分配電圧に基づいて前記第２電圧を出力する加算部；を含む、請求項１に記載の電子回路モジュール。

【請求項3】

前記比較部は、
少なくとも一つの抵抗を含み、
前記少なくとも一つの抵抗を利用して前記第３電圧の大きさを調節する、請求項２に記載の電子回路モジュール。

【請求項4】

前記スイッチング部から前記第１電圧の入力を受けて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節する制御部；をさらに含む、請求項１に記載の電子回路モジュール。

【請求項5】

前記入力部は、
前記制御部にソース電流を入力し、
前記制御部は、
少なくとも一つの蓄電素子を含み、
前記ソース電流の入力を受け、
前記ソース電流および前記少なくとも一つの蓄電素子の蓄電容量に基づいて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節する、請求項４に記載の電子回路モジュール。

【請求項6】

前記スイッチング部は、
前記流れる電流の大きさに基づいて動作するＭＯＳＦＥＴ素子；および
前記ＭＯＳＦＥＴ素子と連結される少なくとも一つのダイオード；を含み、
前記ＭＯＳＦＥＴ素子の両端の電圧および前記少なくとも一つのダイオードの両端の電圧を合わせて前記第１電圧を出力する、請求項１に記載の電子回路モジュール。

【請求項7】

前記変換部は、
前記第２電圧のノイズを減少させる蓄電素子を含む、請求項１に記載の電子回路モジュール。

【請求項8】

基準電圧を入力する入力部；
流れる電流に基づいて第１電圧を出力するように動作するスイッチング部；
前記第１電圧および前記基準電圧に基づいて第２電圧を出力する変換部；
前記基準電圧と前記第２電圧の大きさを比較して前記第２電圧が前記基準電圧を超過するとフィードバック信号を出力する出力部；を含み、
前記変換部は、
前記電流があらかじめ決定された値を超過すると、
前記電流の変化量に対する前記第２電圧の変化量の比率が
前記電流の変化量に対する前記第１電圧の変化量の比率を超過するように前記第２電圧を出力する、電子回路システム。

【請求項9】

前記変換部は、
前記第１電圧をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさを比較して第３電圧を出力する比較部；および
前記第３電圧と前記第１分配電圧に基づいて前記第２電圧を出力する加算部；を含む、請求項８に記載の電子回路システム。

【請求項10】

基準電圧を入力する入力部；
流れる電流に基づいて第１電圧を出力するように動作するスイッチング部；
前記第１電圧および前記基準電圧に基づいて第２電圧を出力する変換部；
前記基準電圧と前記第２電圧の大きさを比較して前記第２電圧が前記基準電圧を超過するとフィードバック信号を出力する出力部；を含み、
前記変換部は、
前記電流があらかじめ決定された値を超過すると、
前記電流の変化量に対する前記第２電圧の変化量の比率が
前記電流の変化量に対する前記第１電圧の変化量の比率を超過するように前記第２電圧を出力する、車両。

【請求項11】

前記変換部は、
前記第１電圧をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさを比較して第３電圧を出力する比較部；および
前記第３電圧と前記第１分配電圧に基づいて前記第２電圧を出力する加算部；を含む、請求項１０に記載の車両。

【請求項12】

前記比較部は、
少なくとも一つの抵抗を含み、
前記少なくとも一つの抵抗を利用して前記第３電圧の大きさを調節する、請求項１１に記載の車両。

【請求項13】

前記スイッチング部から前記第１電圧の入力を受けて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節する制御部；をさらに含む、請求項１０に記載の車両。

【請求項14】

前記入力部は、
前記制御部にソース電流を入力し、
前記制御部は、
少なくとも一つの蓄電素子を含み、
前記ソース電流の入力を受け、
前記ソース電流および前記少なくとも一つの蓄電素子の蓄電容量に基づいて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節する、請求項１３に記載の車両。

【請求項15】

前記スイッチング部は、
前記流れる電流の大きさに基づいて動作するＭＯＳＦＥＴ素子；および
前記ＭＯＳＦＥＴ素子と連結される少なくとも一つのダイオード；を含み、
前記ＭＯＳＦＥＴ素子の両端の電圧および前記少なくとも一つのダイオードの両端の電圧を合わせて前記第１電圧を出力する、請求項１０に記載の車両。

【請求項16】

前記変換部は、
前記第２電圧のノイズを減少させる蓄電素子を含む、請求項１０に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示された発明は、電子機器に過電流が流れることを感知する電子回路モジュールおよびこれを含む車両に関連した技術である。

【背景技術】

【0002】

過電流の検出技術は、過電流の状況で電流が増加するにつれてスイッチング素子の両端の電圧が上昇する現象を利用する。スイッチング素子の両端の電圧が増加して特定の基準しきい電圧を超過すると、比較器を利用して信号を発生させて電流がスイッチング素子の定格電流を超過するのを感知することができる。このようなＦａｕｌｔ信号は、回路のＧａｔｅ－ｄｒｉｖｅｒにＦｅｅｄｂａｃｋされてＭＯＳＦＥＴをｓｏｆｔｌｙ ｔｕｒｎ－ｏｆｆさせて、スイッチが過電流によって破壊されることを保護する。

【0003】

一方、過電流の検出技術は既存の大電力半導体スイッチに使われていたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｍｏｄｅ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で主に使用されていた。しかし、最近ＷＢＧ（Ｗｉｄｅ－Ｂａｎｄ－Ｇａｐ）素子であるＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴが開発されたことによって、過電流検出技術をＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴに結び付けようとする研究が進行中である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

開示された発明は、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴを利用した電子回路モジュールの過電流が流れる状況を効率的に感知して電子回路モジュールが損傷することを防止できる電子回路モジュールおよびこれを含んだ車両に関するものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施例に係る電子回路モジュールは、基準電圧を入力する入力部；
流れる電流に基づいて第１電圧を出力するように動作するスイッチング部；
前記第１電圧および前記基準電圧に基づいて第２電圧を出力する変換部；
前記基準電圧と前記第２電圧の大きさを比較して前記第２電圧が前記基準電圧を超過するとフィードバック信号を出力する出力部；を含む。

【0006】

前記変換部は、前記電流があらかじめ決定された値を超過すると、前記電流の変化量に対する前記第２電圧の変化量の比率が前記電流の変化量に対する前記第１電圧の変化量の比率を超過するように前記第２電圧を出力することができる。

【0007】

前記変換部は、前記第１電圧をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と、前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさとを比較して第３電圧を出力する比較部；および前記第３電圧と前記第１分配電圧に基づいて前記第２電圧を出力する加算部；を含むことができる。

【0008】

前記比較部は、少なくとも一つの抵抗を含み、前記少なくとも一つの抵抗を利用して前記第３電圧の大きさを調節することができる。

【0009】

一実施例に係る電子回路モジュールは、前記スイッチング部から前記第１電圧の入力を受けて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節する制御部；をさらに含むことができる。

【0010】

前記入力部は、前記制御部にソース電流を入力し、
前記制御部は、少なくとも一つの蓄電素子を含み、前記ソース電流の入力を受け、前記ソース電流および前記少なくとも一つの蓄電素子の蓄電容量に基づいて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節することができる。

【0011】

前記スイッチング部は、前記流れる電流の大きさに基づいて動作するＭＯＳＦＥＴ素子；および前記ＭＯＳＦＥＴ素子と連結される少なくとも一つのダイオード；を含み、前記ＭＯＳＦＥＴ素子の両端の電圧および前記少なくとも一つのダイオードの両端の電圧を合わせて前記第１電圧を出力することができる。

【0012】

前記変換部は、前記第２電圧のノイズを減少させる蓄電素子を含むことができる。

【0013】

一実施例に係る車両は、基準電圧を入力する入力部；流れる電流に基づいて第１電圧を出力するように動作するスイッチング部；前記第１電圧および前記基準電圧に基づいて第２電圧を出力する変換部；前記基準電圧と前記第２電圧の大きさを比較して前記第２電圧が前記基準電圧を超過するとフィードバック信号を出力する出力部；を含む。

【0014】

前記変換部は、前記電流があらかじめ決定された値を超過すると、前記電流の変化量に対する前記第２電圧の変化量の比率が前記電流の変化量に対する前記第１電圧の変化量の比率を超過するように前記第２電圧を出力することができる。

【0015】

前記変換部は、前記第１電圧をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさを比較して第３電圧を出力する比較部；および前記第３電圧と前記第１分配電圧に基づいて前記第２電圧を出力する加算部；を含むことができる。

【0016】

前記比較部は、少なくとも一つの抵抗を含み、前記少なくとも一つの抵抗を利用して前記第３電圧の大きさを調節することができる。

【0017】

一実施例に係る車両は、前記スイッチング部から前記第１電圧の入力を受けて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節する制御部；をさらに含むことができる。

【0018】

前記入力部は、前記制御部にソース電流を入力し、
前記制御部は、少なくとも一つの蓄電素子を含み、前記ソース電流の入力を受け、前記ソース電流および前記少なくとも一つの蓄電素子の蓄電容量に基づいて前記第２電圧が前記基準電圧に到達する時間を調節することができる。

【0019】

前記スイッチング部は、前記流れる電流の大きさに基づいて動作するＭＯＳＦＥＴ素子；および前記ＭＯＳＦＥＴ素子と連結される少なくとも一つのダイオード；を含み、前記ＭＯＳＦＥＴ素子の両端の電圧および前記少なくとも一つのダイオードの両端の電圧を合わせて前記第１電圧を出力することができる。

【0020】

前記変換部は、前記第２電圧のノイズを減少させる蓄電素子を含むことができる。

【0021】

前記変換部は、
前記第２電圧のノイズを減少させる蓄電素子を含むことができる。

【0022】

一実施例に係る電子回路システムは、基準電圧を入力する入力部；流れる電流に基づいて第１電圧を出力するように動作するスイッチング部；前記第１電圧および前記基準電圧に基づいて第２電圧を出力する変換部；前記基準電圧と前記第２電圧の大きさを比較して前記第２電圧が前記基準電圧を超過するとフィードバック信号を出力する出力部；を含む。

【0023】

前記変換部は、前記電流があらかじめ決定された値を超過すると、前記電流の変化量に対する前記第２電圧の変化量の比率が前記電流の変化量に対する前記第１電圧の変化量の比率を超過するように前記第２電圧を出力することができる。

【0024】

前記変換部は、前記第１電圧をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさを比較して第３電圧を出力する比較部；および前記第３電圧と前記第１分配電圧に基づいて前記第２電圧を出力する加算部；を含むことができる。

【発明の効果】

【0025】

一実施例に係る電子回路モジュールおよびこれを含んだ車両は、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴを利用した電子回路モジュールの過電流が流れる状況を効率的に感知して電子回路モジュールが損傷することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施例に係る車両の外観図。

【図2】本発明の一実施例に係る車両前方の外観図。

【図3a】一実施例に係る電圧と電流との関係を示したグラフ。

【図3b】一実施例に係る電圧と電流との関係を示したグラフ。

【図4】本発明の一実施例に係る制御ブロック図。

【図5】一実施例に係る電子回路モジュールの回路図。

【図6】一実施例に係る変換部の回路図。

【図7】一実施例に係る時間による電子回路モジュールに流れる電流および電子回路モジュールに印加される電圧のグラフ。

【図8】他の実施例に係る変換部の回路図。

【図9a】他の実施例に係る時間による電子回路モジュールに流れる電流および電子回路モジュールに印加される電圧のグラフ。

【図9b】他の実施例に係る時間による電子回路モジュールに流れる電流および電子回路モジュールに印加される電圧のグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0027】

明細書の全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指し示す。本明細書が実施例のすべての要素を説明するのではなく、本発明が属する技術分野の一般の内容または実施例の間で重複する内容は省略する。明細書で使われる「部、モジュール、部材、ブロック」という用語は、ソフトウェアまたはハードウェアで具現され得、実施例により複数の「部、モジュール、部材、ブロック」が一つの構成要素で具現されるか、一つの「部、モジュール、部材、ブロック」が複数の構成要素を含むことも可能である。

【0028】

明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとするとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、間接的に連結されている場合を含み、間接的な連結は無線通信網を介して連結されることを含む。

【0029】

また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0030】

第１、第２等の用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために使われるものであって、構成要素が前述した用語によって制限されるものではない。

【0031】

単数の表現は文脈上明白に例外がない限り複数の表現を含む。以下、添付図面を参照して本発明の作用原理および実施例について説明する。

【0032】

図１は本発明の一実施例に係る車両の外観図である。

【0033】

図１を参照すると、車両１は車両１の外観を形成する車体２、車両１を移動させる車輪１３、１４を含む。車体２は、フード３、フロントフェンダー４、ドア５、トランクリッド６、およびクォーターパネル７などを含む。

【0034】

また、車体２の外部には、車体２の前方側に設置されて車両１の前方の視野を提供するフロントウィンドウ８、側面の視野を提供するサイドウィンドウ９、ドア５に設置されて車両１の後方および側面の視野を提供するサイドミラー１１、１２、および車体２の後方側に設置されて車両１の後方の視野を提供するリアウィンドウ１０が設けられ得る。

【0035】

車輪１３、１４は、車両の前方に設けられる前輪１３、車両の後方に設けられる後輪１４を含み、駆動装置（図示せず）は車体１が前方または後方に移動するように前輪１３または後輪１４に回転力を提供する。このような駆動装置は、化石燃料を燃焼させて回転力を生成するエンジン（ｅｎｇｉｎｅ）または蓄電器から電源の供給を受けて回転力を生成するモーター（ｍｏｔｏｒ）を採用することができる。

【0036】

図２は本発明の一実施例に係る車両前方の外観図である。

【0037】

図２を参照すると、車両１の内部は搭乗者が座るシート２０と、ダッシュボード３３と、ダッシュボード上に配置されてタコメーター、速度計、冷却水温度計、燃料計、方向転換指示灯、ハイビーム表示灯、警告灯、安全ベルト警告灯、走行距離計、走行記録計、自動変速選択レバー表示灯、ドア開き警告灯、エンジンオイル警告灯、燃料不足警告灯が配置されたインストルメントパネル（すなわちクラスター、３０）と、車両の方向を操作するステアリングホイール３１と、空気調和機の送風口と調節板が配置され、オーディオ機器が配置されたセンターフェイシア３５を含む。

【0038】

一方、センターコンソール３７には、ジョグシャトルタイプまたはハードキータイプのセンター入力部１０５が設けられ得る。センターコンソール３７は、運転席２１と補助席２２の間に位置してギア操作レバー３８とトレイ４０が形成された部分を意味する。

【0039】

シート２０は、運転者が座る運転席２１、同乗者が座る補助席２２、車両内の後方に位置する後席を含む。

【0040】

クラスター３０はデジタル方式で具現され得る。すなわち、デジタル方式のクラスター３０は車両情報および走行情報を映像で表示する。

【0041】

センターフェイシア３５はダッシュボード３３のうち運転席２１と補助席２２の間に位置する部分であって、センターフェイシア３５には送風口、シガージャックなどが設置され得る。

【0042】

車両１の内部には、ＡＶＮ装置（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｄｅｏ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ、１２１）が設けられ得る。ＡＶＮ装置１２１は、使用者に目的地までの経路を提供するナビゲーション機能を提供できるだけでなく、オーディオ、およびビデオ機能を統合的に提供できる端末を意味する。

【0043】

ＡＶＮ装置１２１は、ディスプレイ１２０を通じてオーディオ画面、ビデオ画面およびナビゲーション画面のうち少なくとも一つを選択的に表示できるだけでなく、車両１の制御と関連した付加機能に関連した画面を表示することもできる。

【0044】

一方、ディスプレイ１２０はダッシュボード３３の中央領域であるセンターフェイシア３５に位置することができる。一実施例によると、ディスプレイ１２０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などで具現され得るが、これに制限されない。

【0045】

センターコンソール３７には、ジョグシャトルタイプまたはハードキータイプのセンター入力部１０５、３９が設けられ得る。センター入力部１０５、３９は、ＡＶＮ装置１２１の全部または一部の機能を遂行することができる。

【0046】

以下で叙述する電子回路モジュール１００は、図１および図２に示した構成のうち電流の供給を受ける構成であれば含まれ得る。具体的には、車両で電気を利用する構成のうち電流の供給を受けるインバータの構成に後述する電子回路モジュール１００が含まれ得る。

【0047】

図３ａおよび図３ｂは、一実施例に係る電圧と電流との関係を示したグラフである。図３ａのＸ軸は、Ｓｉ ＩＧＢＴの両端間の電圧であり、Ｙ軸はコレクタ電流を示している。図３ｂのＸ軸は、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの両端間の電圧であり、Ｙ軸はドレイン電流を示している。

【0048】

図３ａは、Ｓｉ ＩＧＢＴのコレクタ電流と両端間の電圧を示したものであり、図４ｂはＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴのドレイン電流と両端間の電圧を示したものである。

【0049】

Ｓｉ ＩＧＢＴ少数キャリアである正孔をドリフト層内に注入することによって、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴより抵抗を小さくするが、その一方で、少数キャリアの蓄積によってオフ（Ｏｆｆ）時に電流が発生して大きなスイッチング損失の原因となる。

【0050】

しかし、ＳｉＣはドリフト層の抵抗がＳｉデバイスより低いので、伝導度変調を使う必要がなく、高速デバイス構造であるＳｉ ＭＯＳＦＥＴで高耐圧と低抵抗を同時に実現することができる。Ｓｉ ＭＯＳＦＥＴは原理的に電流が発生しないので、Ｓｉ ＩＧＢＴの代わりに使う場合、スイッチング損失の大幅な削減と冷却器の小型化が可能である。

【0051】

また、Ｓｉ ＭＯＳＦＥＴを使うことによって、Ｓｉ ＩＧＢＴでは不可能な高周波駆動が可能であるため、受動部品の小型化も可能である。

【0052】

Ｓｉ－ＭＯＳＦＥＴは、６００Ｖ～９００Ｖにおいてもｃｈｉｐ面積が小さいという点（小型パッケージに実装可能）とダイオードのリカバリー損失が非常に小さいという点などの長所が存在する。

【0053】

図３ａに示された通り、Ｓｉ ＩＧＢＴは一定値以上の電流が流れる場合、電圧の変化が大きい。その反面、図３ｂに示した通り、Ｓｉ ＭＯＳＦＥＴは電流と電圧が線形的に変化する関係にあるため、Ｓｉ ＩＧＢＴに比べて電流の変化に基づいた電圧の変化が小さい。したがって、Ｓｉ ＭＯＳＦＥＴが出力する電圧に基づいて過電流を検出する電子回路モジュール１００では電流の変化に基づいた電圧の変化が大きいため、電流の変化を容易に導き出す必要性がある。本発明ではＳｉ ＭＯＳＦＥＴのこのような特徴を改善するための電子回路モジュール１００が開示される。

【0054】

図４は本発明の一実施例に係る制御ブロック図である。

【0055】

図４を参照すると、一実施例に係る電子回路モジュール１００は、出力部１０１、変換部１０２、制御部１０３、スイッチング部１０４および入力部１０５を含むことができる。

【0056】

スイッチング部１０４は、流れる電流に基づいて第１電圧Ｖ１を出力するように動作することができる。スイッチング部１０４は、電子機器に供給される電流に基づいて第１電圧Ｖ１を出力することができ、具体的には電流の大きさに基づいて第１電圧Ｖ１を出力することができる。スイッチング部１０４は、ＭＯＳＦＥＴのような素子で構成され得る。スイッチング部１０４を構成するＭＯＳＦＥＴは、ドレイン電流が増加するにつれてＭＯＳＦＥＴ両端の電圧が上昇する。また、スイッチング部１０４は、ＭＯＳＦＥＴ素子と連結される少なくとも一つのダイオードを含むことができる。スイッチング部１０４は、スイッチング部１０４に流れる電流に基づいて上昇する電圧とダイオードの降伏電圧を合わせた第１電圧Ｖ１を出力することができる。従来はこのようなスイッチング部１０４にＳｉ ＩＧＢＴ素子を使っていたが、本発明で使われるＭＯＳＦＥＴ素子、すなわち、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴは既存のＳｉ ＩＧＢＴ素子に比べて熱伝導性に秀れており、伝導性、スイッチング損失が少ない長所がある。また、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴはＳｉ ＩＧＢＴ素子に比べてさらに大きい大きさの電圧の印加を受けることができる長所を有する。ただし、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴは、Ｓｉ ＩＧＢＴとは異なって膝電圧が存在せず、ドレイン電流の増加につれて両端電圧が線形的に増加する特性を有するが、これと関連した詳しい説明は後述する。また、スイッチングは少なくとも一つのダイオード素子を含むことができる。スイッチングが含むダイオード素子は、ＳｃｈｏｔｔｋｙダイオードおよびＴＶＳ Ｚｅｎｏｒダイオードのようなダイオードで設けられ得る。スイッチング部１０４が含むダイオードは、スイッチング部１０４がオン（Ｏｎ）またはオフ（Ｏｆｆ）にされる転移区間で発生するスイッチング部１０４の逆回復スパイク（Ｒｅｖｅｒｓｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｓｐｉｋｅ）による誤作動トリガー（Ｆａｌｓｅ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ）を防止することができる。

【0057】

制御部１０３はスイッチング部１０４から前記第１電圧Ｖ１の入力を受けて後述する出力部１０１が利用する第２電圧Ｖ２が基準電圧に到達する時間を調節することができる。

【0058】

制御部１０３は入力部１０５からソース電流の入力を受けることができ、ソース電流と制御部１０３が含んでいる蓄電素子を利用して第２電圧Ｖ２が基準電圧に到達する時間を調節することができる。これと関連して具体的な説明は後述する。

【0059】

変換部１０２は、前記第１電圧Ｖ１および前記基準電圧に基づいて第２電圧Ｖ２を出力することができる。具体的には、変換部１０２はスイッチング部１０４の電流があらかじめ決定された値を超過すると、電流の変化量に対する前記第２電圧Ｖ２の変化量の比率が前記電流の変化量に対する前記第１電圧Ｖ１の変化量の比率を超過するように前記第２電圧Ｖ２を出力することができる。スイッチング部１０４に流れる電流が増加するにつれてスイッチング部１０４は第１電圧Ｖ１を出力することができる。一方、後述するように、出力部１０１が過電流の検出に第２電圧Ｖ２を使うことができるので、電流の変化によって第１電圧Ｖ１が変わる量よりも第２電圧Ｖ２が変わる量が大きいとさらに容易に過電流を検出することができる。したがって、変換部１０２は電流の変化にさらに大きな幅で変化する第２電圧Ｖ２を出力することができる。このような動作は電子回路モジュール１００が容易に過電流を検出できる効果がある。

【0060】

一方、このような動作のために変換部１０２は、比較部１０２－１と加算部１０２－２を含むことができるが、比較部１０２－１は第１電圧Ｖ１をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさを比較して第３電圧Ｖ３を出力することができる。第３電圧Ｖ３は比較部１０２－１と連結された抵抗で調節することができる。これと関連して詳細な説明は後述する。

【0061】

加算部１０２－２は第３電圧Ｖ３と第１分配電圧を合わせて第２電圧Ｖ２を出力することができる。また、変換部１０２は第２電圧Ｖ２のノイズを減少させる蓄電素子を含むことができ、蓄電素子はバイパスフィルタ（Ｂｙ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）の機能を遂行することができる。一実施例によると、比較部１０２－１および加算部１０２－２は演算増幅器（Ｏｐ－ａｍｐ）の形態で具現され得る。

【0062】

出力部１０１は基準電圧と前記第２電圧Ｖ２の大きさを比較して第２電圧Ｖ２が基準電圧を超過すると、フィードバック信号を出力することができる。第２電圧Ｖ２が基準電圧より大きいということは過電流が流れているということを意味するので、出力部１０１は過電流が流れることに対応したフィードバック信号を出力することができる。出力部１０１が出力したフィードバック信号は、スイッチング部１０４をオフ（Ｏｆｆ）にするのに使われ得る。一方、出力部１０１は演算増幅器（Ｏｐ－ａｍｐ）の形態で具現され得る。

【0063】

図４に図示された電子回路モジュール１００の構成要素の性能に対応して少なくとも一つの構成要素が追加されるか削除され得る。また、構成要素の相互間の位置は、システムの性能または構造に対応して変更され得るということは、当該技術分野で通常の知識を有する者にとって容易に理解されるはずである。

【0064】

図５は一実施例の電子回路モジュール１００の回路図である。

【0065】

図５を参照すると、図５は図４への制御ブロック図をさらに具体化した回路図である。
スイッチング部１０４はＭＯＳＦＥＴ素子を含むことができ、流れる電流に基づいてＭＯＳＦＥＴ素子の両端に電圧が印加され得る。また、スイッチング部１０４はダイオード素子を含むことができるが、ＭＯＳＦＥＴ素子の電圧とダイオードにかかる電圧を合わせた電圧値を第１電圧Ｖ１として出力することができる。一方、スイッチング部１０４はＳｃｈｏｔｔｋｙダイオードとＴＶＳ Ｚｅｎｏｒダイオードを含むことができる。

【0066】

Ｓｃｈｏｔｔｋｙダイオードに流れる電流は加えられる電圧の指数関数で表わし、半導体ｐ－ｎ接合ダイオードと類似した特性を示すことができ、非常に狭いｓｃｈｏｔｔｋｙ障壁内で電流の制御作用が行われるので高速動作に適合し、マイクロ波受信混合器、高速論理用ダイオードなどに使われ得る。

【0067】

ＴＶＳ Ｚｅｎｏｒダイオードは、正方向では一般のダイオードと同じ特性を示すが、逆方向に電圧をかけると一般のダイオードより低い特定電圧（降伏電圧あるいはツェナー電圧）で逆方向電流が流れる素子である。一般のダイオードは逆方向に電圧をかけてもほとんど電流が流れないため、整流（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）および検波などのために使われる。しかし、ＰＮ接合ダイオードに不純物を多く添加すると、ツェナー電圧あるいは降伏電圧という一定の電圧を超過する場合、降伏（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）現象が発生して急激に逆方向電流が流れる。

【0068】

制御部１０３は蓄電素子を含むことができ、ソース電流の入力を受けることができる。スイッチング部１０４がＭＯＳＦＥＴを含むので、スイッチング部１０４が出力する第１電圧Ｖ１はＭＯＳＦＥＴの転移状態の電圧を出力することができる。スイッチング部１０４が出力する第１電圧Ｖ１のうち転移状態の電圧は基準電圧を超過する場合が発生する。しかし、スイッチング部１０４の転移状態の電圧は電流の状態を感知するのに適切でないので、この区間では過電流であるか否かを検出しないことが好ましい。したがって、制御部１０３は、この時間以降の第１電圧Ｖ１値として利用することができるように、空白時間を提供することができる。空白時間は下記の数式で導き出すことができる。

【0069】

【数1】

【0070】

数１を参照するとｔは空白時間を意味し、ｉｓは制御部１０３に供給されるソース電流を意味し、Ｖ１はスイッチング部１０４が出力する第１電圧Ｖ１を意味する。また、ｃは制御部に含まれた蓄電素子の蓄電容量を意味する。このような空白時間は、ＭＯＳＦＥＴスイッチの転移（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）区間で電子回路モジュール１００が動作する誤作動を防止するために設定するスイッチング部１０４の転移区間の時間より長く設定され得る。

【0071】

スイッチング部１０４と制御部１０３を通じて導き出された第１電圧Ｖ１は変換部１０２に入力され、変換部１０２は第２電圧Ｖ２を出力する。変換部１０２が第２電圧Ｖ２を出力する詳しい動作は後述する。

【0072】

変換部１０２が第２電圧Ｖ２を出力すると、出力部１０１は第２電圧Ｖ２と基準電圧を比較して第２電圧Ｖ２が基準電圧を超過する場合、過電流が流れるものと判断してフィードバック信号を出力することができる。出力部１０１が出力するフィードバック信号はスイッチ部に再び入力されてスイッチ部をオフ（Ｏｆｆ）するのに利用され得る。

【0073】

図５は一実施例に係る回路を示したが、過電流の検出に利用される回路の形態は制限しない。

【0074】

図６は一実施例に係る変換部１０２の回路図である。

【0075】

図６を参照すると、変換部１０２は比較部１０２－１と加算部１０２－２で構成され得る。比較部１０２－１は第１電圧Ｖ１をあらかじめ決定された比率で分配した第１分配電圧と前記基準電圧をあらかじめ決定された比率で分配した分配基準電圧の大きさを比較して第３電圧Ｖ３を出力することができる。第１電圧Ｖ１はスイッチング部１０４で出力された後、電圧分配によって分配され得る。基準電圧は入力部１０５で入力された後、電圧分配によって分配され得る。電圧を分配するのは抵抗を利用して分配できるが、電圧を分配することに対する実施例の制限はない。

【0076】

比較部１０２－１は、第１電圧Ｖ１および基準電圧から分配された第１分配電圧および分配基準電圧の入力を受けて第３電圧を出力することができる。

【0077】

出力された第３電圧Ｖ３が加算部１０２－２に入力されるときに大きさが調節され得る。第３電圧Ｖ３は比較部１０２－１の出力端に構成される抵抗であって、大きさが調節され得る。具体的には変換部１０２に第１抵抗Ｒ１および第２抵抗Ｒ２が設けられた場合、下記の式で第３電圧Ｖ３の大きさを調節することができる。

【0078】

【数2】

【0079】

数２を参照すると、Ｖｉｎは加算部１０２－２に入力される電圧を意味し、Ｒ１、Ｒ２は図６に示した抵抗を意味し、Ｖ３は比較部１０２－１から出力された電圧を意味する。このように出力されたＶｉｎとあらかじめ分配された第１分配電圧が加算部１０２－２で合わせられ、このように合わせられた電圧が第２電圧Ｖ２として出力される。第２電圧Ｖ２は第１電圧Ｖ１に基づいて出力された電圧であり、スイッチング部１０４にＭＯＳＦＥＴが含まれた場合、電流の大きさの変化により電圧の大きさが線形的に変形するのをさらに急激に変形するようにするが、これと関連した内容は後述する。図６に示した回路図は本発明を実施するための一実施例に過ぎず、変換部１０２に入力された電圧の非線形性を増加させる回路であれば、その形態は限定しない。

【0080】

図７は一実施例に係る時間による電子回路モジュール１００に流れる電流および電子回路モジュール１００に印加される電圧のグラフである。

【0081】

図７を参照すると、図７のＸ軸は時間を表わし、Ｙ軸は電圧の大きさを表わす。またＶｒは過電流を判断する基準電圧を意味し、Ｖ１は第１電圧Ｖ１、Ｖ２は第２電圧Ｖ２を意味する。一方、Ｓｆはフィードバック信号であって、出力部１０１が電子回路モジュール１００に過電流が流れると判断した場合に出力される信号である。

【0082】

スイッチング部１０４で出力される第１電圧Ｖ１が変換部１０２経ないと、図７に示した通り線形的に増加するので過電流の検出が容易ではない。その反面、変換部１０２を通じて出力された第２電圧Ｖ２は検出部分で急激に変わるので出力部１０１が過電流検出信号であるフィードバック信号を導き出すことが容易である。

【0083】

具体的には、基準電圧以上で第２電圧Ｖ２は第１分配電圧で第１分配電圧と第３電圧Ｖ３を足した値まで上昇するので、基準電圧の前後で大きな電圧差が発生して過電流の検出を容易にする。上述した通り、比較器出力部１０１に備えられた抵抗値を変更することによって第２電圧Ｖ２の電圧の上昇幅をさらに増加させることができる。

【0084】

第２電圧Ｖ２は、過電流基準電圧以上に非線形的に増加するので、少量の電流の変化に対して第２電圧Ｖ２は大きな幅で上昇する。このような特性は、出力部１０１の基準電圧がノイズによって増加して検出時間が遅延する状況を効果的に補完することができる。第２電圧Ｖ２の非線形的な電圧増加の特性により短い時間内に電圧が大きな幅で増加するので、したがって、検出の遅延時間を減少させることができるためである。

【0085】

例えば、Ｒ１とＲ２を９：１１に設定し、比較部１０２－１に第１分配電圧が第１電圧Ｖ１の半分に該当し、基準電圧の半分が比較部１０２－１に入力されると、第２電圧Ｖ２は下記の値を有する。

【0086】

【数3】

【0087】

すなわち、第１電圧Ｖ１が基準電圧より大きい場合は０．５５Ｖ３＋０．５Ｖ１の値を有し、第１電圧Ｖ１が基準電圧より小さい場合には０．５Ｖ１の電圧を有するので、第２電圧Ｖ２は０．５Ｖ１から０．５５Ｖ３＋０．５Ｖ１までの値を有するようになり、非線形的に変化するようになる。非線形的に変化する電圧によって出力部１０１は過電流によるフィードバック信号をさらに容易に出力することができる。

【0088】

図８は他の実施例に係る変換部１０２の回路図であり、図９ａおよび図９ｂは他の実施例に係る時間による電子回路モジュール１００に流れる電流および電子回路モジュール１００に印加される電圧のグラフである。

【0089】

図８を参照すると、図８は比較部１０２－１の入力端に蓄電素子Ｃ２が追加された回路である。蓄電素子Ｃ２はバイパスキャパシタ（Ｂｙｐａｓｓ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）で具備され得る。蓄電素子Ｃ２は第２電圧Ｖ２のノイズを減少させることができる。

【0090】

図９ａを参照すると、図９ａのＸ軸は時間を表わし、Ｙ軸は電圧を表わす。図９ａを参照すると、４８ｕｓ付近で第２信号が傾向性から外れて急激に上昇することを示している。これはノイズによるもので、このように第２信号が急激に上昇すると基準電圧を超過するため、出力部１０１はフィードバック信号を出力するようになる。したがって、４８ｕｓ付近で出力部１０１はフィードバック信号を出力した。出力部１０１がノイズによってフィードバックされると、スイッチング部１０４がオフとなって誤作動を起こしかねない。

【0091】

図９ｂは図８の回路図の各信号を示したグラフである。すなわち、比較部１０２－１に蓄電素子が付加された回路図の各信号を示した。図９ｂと図９ａを比較すると、比較部１０２－１に蓄電素子Ｃ２が連結されていない図９ａは第２電圧Ｖ２が揺れ動いてノイズが発生したのに対し、図９ｂの第２電圧Ｖ２は揺れ動かずノイズが発生しない。すなわち、比較部１０２－１に蓄電素子Ｃ２を連結してバイパス容量の機能を遂行して電子回路モジュール１００がさらに安定して動作できるようにする。

【0092】

図８、図９ａおよび図９ｂに示したものは、電子回路モジュール１００のノイズを減少させるための一実施例であり、電子回路モジュール１００のノイズを減少させるための構成は制限しない。

【0093】

以上、添付図面を参照して開示された実施例を説明した。本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく開示された実施例と異なる形態で本発明を実施できることが理解できるであろう。開示された実施例は例示的なものであり、限定的なものと解釈されてはならない。

【符号の説明】

【0094】

１：車両
１００：電子回路モジュール
１０１：出力部
１０２：変換部
１０３：制御部
１０４：スイッチング部
１０５：入力部

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9a】

【図9b】