知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-11-18
(45)【発行日】2024-11-26
(54)【発明の名称】スイッチの駆動装置
(51)【国際特許分類】
H02M 1/08 20060101AFI20241119BHJP
H03K 17/0812 20060101ALI20241119BHJP
H03K 17/08 20060101ALI20241119BHJP
H03K 17/605 20060101ALI20241119BHJP
H03K 17/64 20060101ALI20241119BHJP
【ＦＩ】
H02M1/08 A
H03K17/0812
H03K17/08 C
H03K17/605
H03K17/64
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021162232
(22)【出願日】2021-09-30
(65)【公開番号】P2023051502
(43)【公開日】2023-04-11
【審査請求日】2023-11-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(72)【発明者】
【氏名】本橋 勇人
(72)【発明者】
【氏名】林 慶徳
(72)【発明者】
【氏名】朝子 陽介
(72)【発明者】
【氏名】西端 幸一
【審査官】今井 貞雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１６１８５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０５５４７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１２０２４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１５５２５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５７７１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５８３１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１４２０７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ １／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
並列接続された複数の上アームスイッチ（ＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ）と、並列接続された複数の下アームスイッチ（ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ）とを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にするスイッチの駆動装置において、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部（４３，７３）と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部（４１，４２，７１，７２，ＳＣ，ＳＤ１，ＳＤ２，Ｄｒ）と、
前記各対向アームスイッチがオフ操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が０に低下するまでの期間の途中における同一タイミングにおいて、前記各対向アームスイッチのゲートの充放電経路の電圧を検出する検出部（ＬＡＨ，ＬＢＨ，４３，ＬＡＬ，ＬＢＬ，７３）と、
前記各対向アームスイッチのうち、検出された電圧が最も高い電圧に対応する対向アームスイッチを前記最遅延スイッチとして特定する特定部（４３，７３）と、
を備え、
前記オフ判定部は、特定された前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたか否かを判定する、スイッチの駆動装置。
【請求項2】
並列接続された複数の上アームスイッチ（ＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ）と、並列接続された複数の下アームスイッチ（ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ）とを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にするスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部（４３，７３）と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部（４１，４２，７１，７２，ＳＣ，ＳＤ１，ＳＤ２，Ｄｒ）と、
前記各対向アームスイッチがオン操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が電源電圧に上昇するまでの期間の途中における同一タイミングにおいて、前記各対向アームスイッチのゲートの充放電経路の電圧を検出する検出部（ＬＡＨ，ＬＢＨ，４３，ＬＡＬ，ＬＢＬ，７３）と、
前記各対向アームスイッチのうち、検出された電圧が最も低い電圧に対応する対向アームスイッチを前記最遅延スイッチとして特定する特定部（４３，７３）と、
を備え、
前記オフ判定部は、特定された前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたか否かを判定する、スイッチの駆動装置。
【請求項3】
並列接続された複数の上アームスイッチ（ＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ）と、並列接続された複数の下アームスイッチ（ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ）とを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にするスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部（４３，７３）と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部（４１，４２，７１，７２，ＳＣ，ＳＤ１，ＳＤ２，Ｄｒ）と、
前記各対向アームスイッチがオフ操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が０に低下するまでの期間の途中、又は前記各対向アームスイッチがオン操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が電源電圧に上昇するまでの期間の途中において、前記各対向アームスイッチのゲートの充放電経路の電圧変化速度を検出する検出部（ＬＡＨ，ＬＢＨ，４３，ＬＡＬ，ＬＢＬ，７３）と、
前記各対向アームスイッチのうち、検出された変化速度が最も低い変化速度に対応する対向アームスイッチを前記最遅延スイッチとして特定する特定部（４３，７３）と、
を備え、
前記オフ判定部は、特定された前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたか否かを判定する、スイッチの駆動装置。
【請求項4】
並列接続された複数の上アームスイッチ（ＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ）と、並列接続された複数の下アームスイッチ（ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ）とを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にするスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチは、自身に流れる電流と相関を有する微小電流が流れるセンス端子（ＳｔＡＨ，ＳｔＢＨ，ＳｔＡＬ，ＳｔＢＬ）を有し、
前記センス端子に接続されたセンス抵抗体（３５ＡＨ，３５ＢＨ，３５ＡＬ，３５ＢＬ）と、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部（４３，７３）と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部（４１，４２，７１，７２，ＳＣ，ＳＤ１，ＳＤ２，Ｄｒ）と、
前記各対向アームスイッチがオフ操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が０に低下するまでの期間の途中における同一タイミングにおいて、前記各対向アームスイッチに対応する、前記センス抵抗体の両端の電位差であるセンス電圧を検出する検出部（４３，７３）と、
前記各対向アームスイッチのうち、検出されたセンス電圧が最も高いセンス電圧に対応する対向アームスイッチを前記最遅延スイッチとして特定する特定部（４３，７３）と、
を備え、
前記オフ判定部は、特定された前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたか否かを判定する、スイッチの駆動装置。
【請求項5】
並列接続された複数の上アームスイッチ（ＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ）と、並列接続された複数の下アームスイッチ（ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ）とを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にするスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチは、自身に流れる電流と相関を有する微小電流が流れるセンス端子（ＳｔＡＨ，ＳｔＢＨ，ＳｔＡＬ，ＳｔＢＬ）を有し、
前記センス端子に接続されたセンス抵抗体（３５ＡＨ，３５ＢＨ，３５ＡＬ，３５ＢＬ）と、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部（４３，７３）と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部（４１，４２，７１，７２，ＳＣ，ＳＤ１，ＳＤ２，Ｄｒ）と、
前記各対向アームスイッチがオン操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が電源電圧に上昇するまでの期間の途中における同一タイミングにおいて、前記各対向アームスイッチに対応する、前記センス抵抗体の両端の電位差であるセンス電圧を検出する検出部（４３，７３）と、
前記各対向アームスイッチのうち、検出されたセンス電圧が最も低いセンス電圧に対応する対向アームスイッチを前記最遅延スイッチとして特定する特定部（４３，７３）と、
を備え、
前記オフ判定部は、特定された前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたか否かを判定する、スイッチの駆動装置。
【請求項6】
並列接続された複数の上アームスイッチ（ＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ）と、並列接続された複数の下アームスイッチ（ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ）とを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にするスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチは、自身に流れる電流と相関を有する微小電流が流れるセンス端子（ＳｔＡＨ，ＳｔＢＨ，ＳｔＡＬ，ＳｔＢＬ）を有し、
前記センス端子に接続されたセンス抵抗体（３５ＡＨ，３５ＢＨ，３５ＡＬ，３５ＢＬ）と、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部（４３，７３）と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部（４１，４２，７１，７２，ＳＣ，ＳＤ１，ＳＤ２，Ｄｒ）と、
前記各対向アームスイッチがオフ操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が０に低下するまでの期間の途中、又は前記各対向アームスイッチがオン操作に切り替えられてから前記各対向アームスイッチのゲート電圧が電源電圧に上昇するまでの期間の途中において、前記各対向アームスイッチに対応する、前記センス抵抗体の両端の電位差であるセンス電圧の変化速度を検出する検出部（４３，７３）と、
前記各対向アームスイッチのうち、検出した変化速度が最も低い電圧に対応する対向アームスイッチを前記最遅延スイッチとして特定する特定部（４３，７３）と、
を備え、
前記オフ判定部は、特定された前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたか否かを判定する、スイッチの駆動装置。
【請求項7】
前記検出部は、前記各対向アームスイッチのうち、前記最遅延スイッチのみに対応して設けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイッチの駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の駆動装置としては、上アームスイッチと下アームスイッチとを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にする装置が知られている。
【0003】
ここで、上，下アームスイッチのうち、オン状態に切り替えられようとしているスイッチを自アームスイッチとし、残りのスイッチを対向アームスイッチとする。デッドタイムを短縮するには、対向アームスイッチがオフ状態に切り替えられたことを迅速に把握して自アームスイッチがオン状態に切り替えられる必要がある。特許文献１には、自アームスイッチのゲート駆動回路に、対向アームスイッチのスイッチング状態を事前に通知する信号が入力される技術が記載されている。ゲート駆動回路は、入力された情報に基づいて対向アームスイッチがオフ状態であると判定した場合、自アームスイッチをオン状態に切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２０－９６４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
駆動装置としては、並列接続された複数の上アームスイッチと、並列接続された複数の下アームスイッチとを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にする装置も知られている。ここで、スイッチの特性値のばらつきに起因して、並列接続された各対向アームスイッチのオン状態からオフ状態への切り替えタイミングにばらつきが発生し得る。この場合、各対向アームスイッチのうち、例えば最も早くオフ状態に切り替えられる対向アームスイッチがオフ状態に切り替えることをもって各自アームスイッチをオン状態に切り替えてしまうと、上下アーム短絡が発生し得る。
【0006】
本発明は、上下アーム短絡の発生を抑制しつつ、デッドタイムを短縮できるスイッチの駆動装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、並列接続された複数の上アームスイッチと、並列接続された複数の下アームスイッチとを、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態にするスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部と、
を備える。
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、一方を自アームスイッチとし、他方を対向アームスイッチとする場合、前記各対向アームスイッチのうち、オン状態からオフ状態への切り替えが最も遅いスイッチである最遅延スイッチが、オフ状態に切り替えられたか否かを判定するオフ判定部と、
前記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、オフ状態にされている前記各自アームスイッチをオン状態に切り替えるオン操作部と、
を備える。
【0008】
本発明では、並列接続された各自アームスイッチのオン状態への切り替えに、並列接続された各対向アームスイッチのうち、上記最遅延スイッチがオフ状態に切り替えられたとの判定結果が用いられる。このため、上下アーム短絡の発生を的確に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。
【図2】ドライブＩＣ及びドライブＩＣ周辺の回路を示す図。
【図3】駆動信号及びゲート電圧の推移を示すタイムチャート。
【図4】各スイッチの特性値とスイッチング速度との関係を示す図。
【図5】上，下アーム駆動信号等の推移を示すタイムチャート。
【図6】第２実施形態に係る駆動信号及びゲート電圧の推移を示すタイムチャート。
【図7】第２実施形態の変形例に係る駆動信号及びゲート電圧の推移を示すタイムチャート。
【図8】第２実施形態の変形例に係る駆動信号及びゲート電圧の推移を示すタイムチャート。
【図9】第２実施形態の変形例に係る駆動信号及びゲート電圧の推移を示すタイムチャート。
【図10】第３実施形態に係るドライブＩＣ及びドライブＩＣ周辺の回路を示す図。
【図11】駆動信号及びセンス電圧の推移を示すタイムチャート。
【図12】第３実施形態の変形例に係る駆動信号及びセンス電圧の推移を示すタイムチャート。
【図13】第４実施形態に係るドライブＩＣ及びドライブＩＣ周辺の回路を示す図。
【図14】制御基板に対する半導体モジュールの取り付け態様を示す図。
【図15】半導体モジュールの斜視図。
【図16】第５実施形態に係るドライブＩＣ及びドライブＩＣ周辺の回路を示す図。
【図17】コンデンサの有無がスイッチング速度に及ぼす影響を示す図。
【図18】第６実施形態に係るドライブＩＣ及びドライブＩＣ周辺の回路を示す図。
【図19】第１，第２放電スイッチの駆動状態の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【0010】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る駆動装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の駆動装置が備えられる制御システムは、移動体、ロボット（例えば産業用ロボット）、発電機又はエレベータ等に適用することができる。移動体は、例えば、自動車、航空機、船舶又は鉄道車両である。
以下、本発明に係る駆動装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の駆動装置が備えられる制御システムは、移動体、ロボット（例えば産業用ロボット）、発電機又はエレベータ等に適用することができる。移動体は、例えば、自動車、航空機、船舶又は鉄道車両である。
【0011】
図１に示すように、制御システムは、回転電機１０と、インバータ２０と、直流電源２１とを備えている。本実施形態において、回転電機１０は、星形結線された３相の巻線１１を備えている。回転電機１０は、例えば同期機である。なお、制御システムが自動車に適用される場合、回転電機１０は、自動車の駆動輪に一体に設けられるインホイールモータ、又は自動車の車体に備えられるオンボードモータであってもよいし、インバータ２０及び図示しない変速機と一体化されていてもよい。
【0012】
回転電機１０は、インバータ２０を介して、直流電源２１に接続されている。直流電源２１は、例えば２次電池である。インバータ２０は、平滑コンデンサ２２を備えている。なお、平滑コンデンサ２２は、インバータ２０の外部に設けられていてもよい。
【0013】
インバータ２０は、３相分の上，下アームスイッチを備えている。上，下アームのそれぞれは、並列接続された２つの半導体パワー素子で構成されている。上アーム側のスイッチは、第１上アームスイッチＳＷＡＨ及び第２上アームスイッチＳＷＢＨである。下アーム側のスイッチは、第１下アームスイッチＳＷＡＬ及び第２下アームスイッチＳＷＢＬである。
【0014】
本実施形態において、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはＳｉのＩＧＢＴである。このため、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬにおいて、高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬには、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。本実施形態において、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬは、同じ仕様のスイッチである。このため、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬは、スレッショルド電圧Ｖｔｈの設計値が同じ値であり、ゲート電荷容量Ｑｇの設計値が同じ値である。
【0015】
なお、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬは、例えば、ボディダイオードを有するＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬにおいて、高電位側端子がドレインであり、低電位側端子がソースである。
【0016】
各相において、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨの高電位側端子には、平滑コンデンサ２２の第１端が接続されている。各相において、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨの低電位側端子には、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬの高電位側端子が接続されている。各相において、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬの低電位側端子には、平滑コンデンサ２２の第２端が接続されている。各相において、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨの低電位側端子と、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬの高電位側端子とには、回転電機１０の巻線１１の第１端が接続されている。各相の巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。
【0017】
制御システムは、制御基板２５、マイコン３０、及び上，下アームドライブＩＣ４０，７０を備えている。マイコン３０は、回転電機１０の制御量を指令値に制御すべく、インバータ２０の各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのスイッチング制御を行う。制御量は、例えばトルクである。マイコン３０は、各相において、各上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨと、各下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬとを交互にオン状態にすべく、各上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨに対応する上アーム主駆動信号ＧＨ＊と、各下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬに対応する下アーム主駆動信号ＧＬ＊とを生成する。本実施形態において、各主駆動信号ＧＨ＊，ＧＬ＊は、論理Ｈによりオン指令であることを示し、論理Ｌによりオフ指令であることを示す。
【0018】
マイコン３０は、低圧領域に設けられている。一方、回転電機１０、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ、上，下アームドライブＩＣ４０，７０、直流電源２１及び平滑コンデンサ２２は、高圧領域に設けられている。
【0019】
続いて、図２を用いて、マイコン３０、及び上，下アームドライブＩＣ４０，７０について説明する。
【0020】
制御システムは、上アームアイソレータ３１Ｈ及び下アームアイソレータ３１Ｌを備えている。上，下アームアイソレータ３１Ｈ，３１Ｌは、低圧領域及び高圧領域の境界を跨るように設けられている。上，下アームアイソレータ３１Ｈ，３１Ｌは、低圧領域及び高圧領域の間を電気的に絶縁しつつ、マイコン３０から出力された上，下アーム主駆動信号ＧＨ＊，ＧＬ＊を高圧領域側に伝達する。本実施形態において、上，下アームアイソレータ３１Ｈ，３１Ｌは、デジタルアイソレータであり、例えば、コイルを備える磁気絶縁方式又はコンデンサを備える容量絶縁方式のアイソレータである。例えば、磁気絶縁方式のデジタルアイソレータは、入力信号をパルス信号に変換するエンコーダと、変換されたパルス信号を低圧領域から高圧領域に伝達するトランスと、トランスから出力されたパルス信号を変換するデコータとを備えている。なお、上，下アームアイソレータ３１Ｈ，３１Ｌは、デジタルアイソレータに代えて、例えば、光絶縁方式のフォトカプラであってもよい。
【0021】
上アームドライブＩＣ４０は、上アーム信号生成部４１及び上アームドライバ４２を備えている。上アーム信号生成部４１には、上アームアイソレータ３１Ｈからの上アーム主駆動信号ＧＨ＊が入力される。上アーム信号生成部４１は、オン指令又はオフ指令の上アーム駆動信号ＧＨｒを生成して上アームドライバ４２に出力する。
【0022】
上アームドライバ４２には、第１上アームゲート抵抗体３２ＡＨを介して第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲートが接続され、第２上アームゲート抵抗体３２ＢＨを介して第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲートが接続されている。
【0023】
上アームドライバ４２は、入力された上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令であると判定した場合、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのオン操作を行う。本実施形態において、オン操作は、第１上アームゲート抵抗体３２ＡＨを介して第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲートに充電電流を供給し、第２上アームゲート抵抗体３２ＢＨを介して第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲートに充電電流を供給する操作である。これにより、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧がスレッショルド電圧ＶｔｈＡ，ＶｔｈＢ以上になり、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨがオン状態に切り替えられる。
【0024】
一方、上アームドライバ４２は、入力された上アーム駆動信号ＧＨｒがオフ指令であると判定した場合、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのオフ操作を行う。本実施形態において、オフ操作は、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電荷を第１上アームゲート抵抗体３２ＡＨを介して放電し、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電荷を第２上アームゲート抵抗体３２ＢＨを介して放電する操作である。これにより、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧がスレッショルド電圧ＶｔｈＡ，ＶｔｈＢ未満になり、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨがオフ状態に切り替えられる。
【0025】
上アームドライブＩＣ４０は、上アーム判定部４３及び上アーム記憶部４４を備えている。上アームドライバ４２と第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲートとを接続する充放電経路と、上アーム判定部４３とは、第１上アーム経路ＬＡＨにより接続されている。上アーム判定部４３は、第１上アーム経路ＬＡＨを介して第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｇＡＨを検出する。上アームドライバ４２と第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲートとを接続する充放電経路と、上アーム判定部４３とは、第２上アーム経路ＬＢＨにより接続されている。上アーム判定部４３は、第２上アーム経路ＬＢＨを介して第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨを検出する。
【0026】
上アーム記憶部４４は、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。上アーム判定部４３は、上アーム記憶部４４の記憶情報を読み出すことができる。
【0027】
下アームドライブＩＣ７０は、下アーム信号生成部７１及び下アームドライバ７２を備えている。下アーム信号生成部７１には、下アームアイソレータ３１Ｌからの下アーム主駆動信号ＧＬ＊が入力される。下アーム信号生成部７１は、オン指令又はオフ指令の下アーム駆動信号ＧＬｒを生成して下アームドライバ７２に出力する。
【0028】
下アームドライバ７２には、第１下アームゲート抵抗体３２ＡＬを介して第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲートが接続され、第２下アームゲート抵抗体３２ＢＬを介して第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲートが接続されている。
【0029】
下アームドライバ７２は、入力された下アーム駆動信号ＧＬｒがオン指令であると判定した場合、第１下アームゲート抵抗体３２ＡＬを介して第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲートに充電電流を供給し、第２下アームゲート抵抗体３２ＢＬを介して第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲートに充電電流を供給するオン操作を行う。これにより、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのゲート電圧がスレッショルド電圧ＶｔｈＡ，ＶｔｈＢ以上になり、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬがオン状態に切り替えられる。
【0030】
一方、下アームドライバ７２は、入力された下アーム駆動信号ＧＬｒがオフ指令であると判定した場合、第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲート電荷を第１下アームゲート抵抗体３２ＡＬを介して放電し、第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲート電荷を第２下アームゲート抵抗体３２ＢＬを介して放電するオフ操作を行う。これにより、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのゲート電圧がスレッショルド電圧ＶｔｈＡ，ＶｔｈＢ未満になり、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬがオフ状態に切り替えられる。
【0031】
下アームドライブＩＣ７０は、下アーム判定部７３及び下アーム記憶部７４を備えている。下アームドライバ７２と第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲートとを接続する充放電経路と、下アーム判定部７３とは、第１下アーム経路ＬＡＬにより接続されている。下アーム判定部７３は、第１下アーム経路ＬＡＬを介して第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲート電圧ＶｇＡＬを検出する。下アームドライバ７２と第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲートとを接続する充放電経路と、下アーム判定部７３とは、第２下アーム経路ＬＢＬにより接続されている。下アーム判定部７３は、第２下アーム経路ＬＢＬを介して第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲート電圧ＶｇＢＬを検出する。
【0032】
なお、下アーム判定部７３及び上アーム判定部４３は、例えば、コンパレータ回路、ロジック回路又はダイオードオア（ＤｉＯＲ）回路により構成されていればよい。本実施形態において、下アーム判定部７３及び上アーム判定部４３が「オフ判定部」に相当する。
【0033】
下アーム記憶部７４は、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。下アーム判定部７３は、下アーム記憶部７４の記憶情報を読み出すことができる。
【0034】
制御システムは、第１アイソレータ３３と、第２アイソレータ３４とを備えている。第１アイソレータ３３及び第２アイソレータ３４は、高圧領域に設けられている。第１アイソレータ３３は、上アームドライブＩＣ４０及び下アームドライブＩＣ７０の間を電気的に絶縁しつつ、下アーム判定部７３から出力された下アーム信号ＰＬを上アーム信号生成部４１に伝達する。第２アイソレータ３４は、上アームドライブＩＣ４０及び下アームドライブＩＣ７０の間を電気的に絶縁しつつ、上アーム判定部４３から出力された上アーム信号ＰＨを下アーム信号生成部７１に伝達する。本実施形態において、第１，第２アイソレータ３３，３４は、上，下アームアイソレータ３１Ｈ，３１Ｌと同様のデジタルアイソレータである。
【0035】
ところで、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬは、同じ仕様であるものの、個体差等に起因して、スレッショルド電圧及びゲート電荷容量等の特性値がばらつく。このため、上アーム側を例にして説明すると、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨに対する操作を同時にオフ操作に切り替えたとしても、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧の低下速度が異なる。その結果、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのうち、一方のスイッチが先にオフ状態に切り替えられ、続いて他方のスイッチがオフ状態に切り替えられる。
【0036】
本実施形態では、第２上アームスイッチＳＷＢＨのスレッショルド電圧ＶｔｈＢが、第１上アームスイッチＳＷＡＨのスレッショルド電圧ＶｔｈＡよりも高い。また、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電荷容量ＱｇＢが、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電荷容量ＱｇＡよりも大きい。これにより、第２上アームスイッチＳＷＢＨのスイッチング速度が、第１上アームスイッチＳＷＡＨのスイッチング速度よりも低い。したがって、第２上アームスイッチＳＷＢＨが「最遅延スイッチ」に相当する。
【0037】
また、同様の理由により、第２下アームスイッチＳＷＢＬのスイッチング速度が、第１下アームスイッチＳＷＡＬのスイッチング速度よりも低い。したがって、第２下アームスイッチＳＷＢＬが「最遅延スイッチ」に相当する。
【0038】
図３を用いて、上アーム側を例にして、スイッチング速度の高低について説明する。図３（ａ）は上アーム駆動信号ＧＨｒの推移を示し、図３（ｂ）は第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨの推移を示す。
【0039】
時刻ｔ１において上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられると、上アームドライバ４２により第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲートが充電され始める。
【0040】
その後、時刻ｔ２において、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｇＡＨがスレッショルド電圧ＶｔｈＡに到達し、時刻ｔ３において、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨがスレッショルド電圧ＶｔｈＢに到達する。このため、第２上アームスイッチＳＷＢＨよりも第１上アームスイッチＳＷＡＨの方が先にオン状態に切り替えられる。なお、図３に示す例では、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｇＡＨが電源電圧Ｖｏｍに到達するタイミングは、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨがスレッショルド電圧ＶｔｈＢに到達するタイミングよりも先である。
【0041】
時刻ｔ４において上アーム駆動信号ＧＨｒがオフ指令に切り替えられると、上アームドライバ４２により第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電荷が放電され始める。
【0042】
その後、時刻ｔ５において、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｇＡＨがスレッショルド電圧ＶｔｈＡを下回り、時刻ｔ６において、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨがスレッショルド電圧ＶｔｈＢを下回る。このため、第２上アームスイッチＳＷＢＨよりも第１上アームスイッチＳＷＡＨの方が先にオフ状態に切り替えられる。なお、図３に示す例では、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｇＡＨが０に到達するタイミングは、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨがスレッショルド電圧ＶｔｈＢを下回るタイミングよりも先である。
【0043】
各アームにおいて、並列接続されたスイッチのスイッチング速度が異なることに鑑み、上アーム判定部４３及び下アーム判定部７３が設けられている。上アーム判定部４３は、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨがオン操作からオフ操作に切り替えられた場合において、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのうち、スイッチング速度が低い方のスイッチがオフ状態に切り替えられたことを示す上アーム信号ＰＨを出力する。本実施形態では、上アーム信号ＰＨがＨの場合、スイッチング速度が低い方の第２上アームスイッチＳＷＢＨのオフ状態への切り替えが完了したこと、つまり、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨの双方のオフ状態への切り替えが完了していることを示す。一方、上アーム信号ＰＨがＬの場合、第２上アームスイッチＳＷＢＨのオフ状態への切り替えが完了していないことを示す。
【0044】
下アーム判定部７３は、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬがオン操作からオフ操作に切り替えられた場合において、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのうち、スイッチング速度が低い方のスイッチがオフ状態に切り替えられたことを示す下アーム信号ＰＬを出力する。本実施形態では、下アーム信号ＰＬがＨの場合、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのオフ状態への切り替えが完了していることを示す。一方、下アーム信号ＰＬがＬの場合、スイッチング速度が低い方の第２下アームスイッチＳＷＢＬのオフ状態への切り替えが完了していないことを示す。
【0045】
上アーム記憶部４４には、図４に示すように、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのスレッショルド電圧及びゲート電荷容量の情報が記憶されている。上アーム判定部４３は、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのうち、スレッショルド電圧及びゲート電荷容量が高い方のスイッチが最遅延スイッチであると特定する「特定部」として機能する。ちなみに、上アーム記憶部４４には、スレッショルド電圧及びゲート電荷容量のいずれかの情報が記憶されていてもよい。この場合、上アーム判定部４３は、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのうち、スレッショルド電圧が高い方のスイッチ、又はゲート電荷容量が高い方のスイッチが最遅延スイッチであると特定すればよい。
【0046】
図５を用いて、上アーム判定部４３の処理について説明する。図５（ａ），（ｂ）は上，下アーム主駆動信号ＧＨ＊，ＧＬ＊の推移を示し、図５（ｃ）は下アーム信号ＰＬの推移を示し、図５（ｄ）は上アーム駆動信号ＧＨｒの推移を示す。図５（ｅ）は上アーム信号ＰＨの推移を示し、図５（ｆ）は下アーム駆動信号ＧＬｒの推移を示す。図５において、Ｔｓｗは、各スイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ，ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのスイッチング周期を示す。各スイッチング周期Ｔｓｗにおいて、各主駆動信号ＧＨ＊，ＧＬ＊は、１回ずつオン指令となる。図５に示す例では、下アーム主駆動信号ＧＬ＊のオフ指令への切り替わりタイミングに対して、上アーム主駆動信号ＧＨ＊のオン指令への切り替わりタイミングが規定期間ＤＴ＊だけ遅延させられている。また、上アーム主駆動信号ＧＨ＊のオフ指令への切り替わりタイミングに対して、下アーム主駆動信号ＧＬ＊のオン指令への切り替わりタイミングが規定期間ＤＴ＊だけ遅延させられている。規定期間ＤＴ＊は、スイッチング周期Ｔｓｗに対して非常に短い期間である。なお、上アーム主駆動信号ＧＨ＊のオン指令への切り替わりタイミングと、下アーム主駆動信号ＧＬ＊のオフ指令への切り替わりタイミングとが同じタイミングに設定され、上アーム主駆動信号ＧＨ＊のオフ指令への切り替わりタイミングと、下アーム主駆動信号ＧＬ＊のオン指令への切り替わりタイミングとが同じタイミングに設定されていてもよい。
【0047】
上アーム判定部４３は、最遅延スイッチである第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨの検出値に基づいて、第２上アームスイッチＳＷＢＨがオフ状態であるか否かを判定する。本実施形態において、上アーム判定部４３は、検出したゲート電圧ＶｇＢＨが、上アーム記憶部４４に記憶されたスレッショルド電圧ＶｔｈＢ未満であると判定した場合、第２上アームスイッチＳＷＢＨがオフ状態であると判定し、上アーム信号ＰＨをＨにする。一方、上アーム判定部４３は、検出したゲート電圧ＶｇＢＨがスレッショルド電圧ＶｔｈＢ以上であると判定した場合、第２上アームスイッチＳＷＢＨがオン状態であると判定し、上アーム信号ＰＨをＬにする。
【0048】
下アーム信号生成部７１は、第２アイソレータ３４を介して入力された上アーム信号ＰＨがＬであると判定した場合、入力された下アーム主駆動信号ＧＬ＊の論理にかかわらず、下アーム駆動信号ＧＬｒをＬ（オフ指令）に維持する。つまり、対向アーム側の上アーム信号ＰＨがＬであると判定されている場合には、自アームスイッチである第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのオン状態への切り替えが禁止される。図５の時刻ｔａでは、下アーム主駆動信号ＧＬ＊がオン指令に切り替えられたにもかかわらず、上アーム信号ＰＨがＬであるため、下アーム駆動信号ＧＬｒがオン指令に切り替えられない。
【0049】
一方、下アーム信号生成部７１は、時刻ｔｂにおいて、上アーム信号ＰＨがＨであって、かつ、下アーム主駆動信号ＧＬ＊がオン指令（Ｈ）であると判定した場合、下アーム駆動信号ＧＬｒをオン指令（Ｈ）に切り替える。つまり、上アーム信号ＰＨがＨであると判定されている場合には、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのオン状態への切り替えが許可される。
【0050】
下アーム信号生成部７１は、時刻ｔｃにおいて、下アーム主駆動信号ＧＬ＊がオフに切り替えられたと判定し、下アーム駆動信号ＧＬｒをオフ指令に切り替える。なお、時刻ｔｄにおいて、上アーム信号ＰＨがＬに切り替えられる。なお、本実施形態において、下アーム信号生成部７１及び下アームドライバ７２が下アーム側の「オン操作部」に相当する。
【0051】
続いて、下アーム判定部７３及び下アーム記憶部７４について説明する。なお、下アーム側の構成は、上アーム側の構成と同様であるため、説明を適宜省略する。
【0052】
下アーム記憶部７４には、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのスレッショルド電圧及びゲート電荷容量の情報が記憶されている。下アーム判定部７３は、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのうち、スレッショルド電圧及びゲート電荷容量が高い方のスイッチが最遅延スイッチであると特定する「特定部」として機能する。
【0053】
下アーム判定部７３は、最遅延スイッチである第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲート電圧ＶｇＢＬを検出し、検出したゲート電圧ＶｇＢＬが、下アーム記憶部７４に記憶されたスレッショルド電圧ＶｔｈＢ未満であると判定した場合、第２下アームスイッチＳＷＢＬがオフ状態であると判定し、下アーム信号ＰＬをＨにする。一方、下アーム判定部７３は、検出したゲート電圧ＶｇＢＬがスレッショルド電圧ＶｔｈＢ以上であると判定した場合、第２下アームスイッチＳＷＢＬがオン状態であると判定し、下アーム信号ＰＬをＬにする。
【0054】
上アーム信号生成部４１は、第１アイソレータ３３を介して入力された対向アーム側の下アーム信号ＰＬがＬであると判定した場合、入力された上アーム主駆動信号ＧＨ＊の論理にかかわらず、自アーム側の上アーム駆動信号ＧＨｒをＬ（オフ指令）に維持する。図５の時刻ｔ１では、上アーム主駆動信号ＧＨ＊がオン指令に切り替えられたにもかかわらず、下アーム信号ＰＬがＬであるため、上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられない。
【0055】
一方、上アーム信号生成部４１は、時刻ｔ２において、下アーム信号ＰＬがＨであって、かつ、上アーム主駆動信号ＧＨ＊がオン指令（Ｈ）であると判定した場合、上アーム駆動信号ＧＨｒをオン指令（Ｈ）に切り替える。
【0056】
上アーム信号生成部４１は、時刻ｔ３において、上アーム主駆動信号ＧＨ＊がオフに切り替えられたと判定し、上アーム駆動信号ＧＨｒをオフ指令に切り替える。なお、時刻ｔ４において、下アーム信号ＰＬがＬに切り替えられる。なお、本実施形態において、上アーム信号生成部４１及び上アームドライバ４２が上アーム側の「オン操作部」に相当する。
【0057】
ちなみに、上アーム記憶部４４及び下アーム記憶部７４には、例えば、スイッチの駆動装置の製造工程において、データ書き込み装置により、スレッショルド電圧及びゲート電荷容量の情報が書き込まれればよい。
【0058】
また、マイコン３０のメモリにスレッショルド電圧及びゲート電荷容量の情報が書き込まれてもよい。この場合、マイコン３０から各記憶部４４，７４にスレッショルド電圧及びゲート電荷容量の情報が送信されればよい。
【0059】
以上詳述した本実施形態によれば、上下アーム短絡の発生を的確に防止することができる。
【0060】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、各判定部４３，７３は、ゲート電圧の検出値に基づいて、最遅延スイッチがどちらのスイッチであるかを特定する。
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、各判定部４３，７３は、ゲート電圧の検出値に基づいて、最遅延スイッチがどちらのスイッチであるかを特定する。
【0061】
まず、図６を用いて、上アーム判定部４３の処理について説明する。
【0062】
時刻ｔ１において上アーム駆動信号ＧＨｒがオフ指令に切り替えられ、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが電源電圧Ｖｏｍから低下し始める。上アーム判定部４３は、時刻ｔ１から、ゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが０になるまでの期間の途中（ｔ２）において、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｏｆｆＡと、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｏｆｆＢとを検出する。上アーム判定部４３は、検出したゲート電圧ＶоｆｆＡ，ＶоｆｆＢのうち、高い方のＶｏｆｆＢに対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0063】
なお、上アーム判定部４３は、特定した最遅延スイッチの情報を上アーム記憶部４４に記憶させてもよい。この場合、上アーム判定部４３は、上アーム記憶部４４に記憶された最遅延スイッチの情報に基づいて、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨのうち、上アーム信号ＰＨの生成に用いるゲート電圧をどちらにするかを選択すればよい。本実施形態において、第１上アーム経路ＬＡＨ、第２上アーム経路ＬＢＨ及び上アーム判定部４３が、上アーム側の「検出部」に相当する。
【0064】
続いて、下アーム判定部７３の処理について説明する。
【0065】
下アーム駆動信号ＧＬｒがオフ指令に切り替えられ、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのゲート電圧ＶｇＡＬ，ＶｇＢＬが電源電圧Ｖｏｍから低下し始める。下アーム判定部７３は、下アーム駆動信号ＧＬｒがオフ指令に切り替えられてから、ゲート電圧ＶｇＡＬ，ＶｇＢＬが０になるまでの期間の途中において、第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲート電圧ＶｏｆｆＡと、第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲート電圧ＶｏｆｆＢとを検出する。下アーム判定部７３は、検出したゲート電圧ＶоｆｆＡ，ＶоｆｆＢのうち、高い方のＶｏｆｆＢに対応する第２下アームスイッチＳＷＢＬを最遅延スイッチとして特定する。
【0066】
なお、下アーム判定部７３は、上アーム判定部４３と同様に、特定した最遅延スイッチの情報を下アーム記憶部７４に記憶させてもよい。本実施形態において、第１下アーム経路ＬＡＬ、第２下アーム経路ＬＢＬ及び下アーム判定部７３が、下アーム側の「検出部」に相当する。
【0067】
ちなみに、上，下アーム判定部４３，７３による最遅延スイッチの特定処理は、例えば、制御システムが起動してから停止するまでの１トリップにおいて、制御システムの起動時に実行されればよい。
【0068】
以上説明した本実施形態によれば、製造工程において最遅延スイッチの情報を各記憶部４４，７４に書き込む工程を削減することができる。また、本実施形態によれば、例えば、並列接続された２つスイッチの特性値（Ｖｔｈ，Ｑｇ）の大小が経年変化により逆転する場合があったとしても、各判定部４３，７３による最遅延スイッチの特定処理により、上下アーム短絡の発生を的確に防止することができる。
【0069】
＜第２実施形態の変形例＞
最遅延スイッチの特定方法は、以下（Ａ）～（Ｃ）に説明する方法であってもよい。以下、上アーム判定部４３の処理を例にして説明する。
最遅延スイッチの特定方法は、以下（Ａ）～（Ｃ）に説明する方法であってもよい。以下、上アーム判定部４３の処理を例にして説明する。
【0070】
（Ａ）図７の時刻ｔ１において上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられ、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが０から電源電圧Ｖｏｍに向かって上昇し始める。上アーム判定部４３は、時刻ｔ１から、ゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが電源電圧Ｖｏｍになるまでの期間の途中（ｔ２）において、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｏｎＡと、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｏｎＢとを検出する。上アーム判定部４３は、検出したゲート電圧ＶоｎＡ，ＶоｎＢのうち、低い方のＶｏｎＢに対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0071】
（Ｂ）図８の時刻ｔ１において上アーム駆動信号ＧＨｒがオフ指令に切り替えられ、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが電源電圧Ｖｏｍから低下し始める。上アーム判定部４３は、時刻ｔ１から、ゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが０になるまでの期間のうち、所定期間Δｔにおける第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｇＡＨの低下速度及び第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨの低下速度を算出する。上アーム判定部４３は、算出した低下速度のうち、低い方の低下速度に対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0072】
（Ｃ）図９の時刻ｔ１において上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられ、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが０から電源電圧Ｖｏｍに向かって上昇し始める。上アーム判定部４３は、時刻ｔ１から、ゲート電圧ＶｇＡＨ，ＶｇＢＨが電源電圧Ｖｏｍになるまでの期間のうち、所定期間Δｔにおける第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電圧ＶｇＡＨの上昇速度及び第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧ＶｇＢＨの上昇速度を算出する。上アーム判定部４３は、算出した上昇速度のうち、低い方の上昇速度に対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0073】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ゲート電圧に代えて、センス電圧に基づいて最遅延スイッチが特定される。
以下、第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ゲート電圧に代えて、センス電圧に基づいて最遅延スイッチが特定される。
【0074】
【0075】
第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨは、第１，第２上アームセンス端子ＳｔＡＨ，ＳｔＢＨを備えている。第１，第２上アームセンス端子ＳｔＡＨ，ＳｔＢＨには、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのコレクタ電流と相関を有する微小電流が流れる。第１，第２上アームセンス端子ＳｔＡＨ，ＳｔＢＨには、第１，第２上アームセンス抵抗体３５ＡＨ，３５ＢＨの第１端が接続され、第１，第２上アームセンス抵抗体３５ＡＨ，３５ＢＨの第２端には、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのエミッタが接続されている。
【0076】
第１上アームセンス抵抗体３５ＡＨの第１端と、上アーム判定部４３とは、第１上アーム検出経路で接続されている。上アーム判定部４３は、第１上アーム検出経路を介して、第１上アームセンス抵抗体３５ＡＨの電位差を第１上アームセンス電圧ＶｓＡＨとして検出する。第２上アームセンス抵抗体３５ＢＨの第１端と、上アーム判定部４３とは、第２上アーム検出経路で接続されている。上アーム判定部４３は、第２上アーム検出経路を介して、第２上アームセンス抵抗体３５ＢＨの電位差を第２上アームセンス電圧ＶｓＢＨとして検出する。なお、本実施形態において、第１，第２上アーム検出経路及び上アーム判定部４３が、上アーム側の「検出部」に相当する。
【0077】
第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬは、第１，第２下アームセンス端子ＳｔＡＬ，ＳｔＢＬを備えている。第１，第２下アームセンス端子ＳｔＡＬ，ＳｔＢＬには、第１，第２下アームセンス抵抗体３５ＡＬ，３５ＢＬの第１端が接続され、第１，第２下アームセンス抵抗体３５ＡＬ，３５ＢＬの第２端には、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのエミッタが接続されている。
【0078】
第１下アームセンス抵抗体３５ＡＬの第１端と、下アーム判定部７３とは、第１下アーム検出経路で接続されている。下アーム判定部７３は、第１下アーム検出経路を介して、第１下アームセンス抵抗体３５ＡＬの電位差を第１下アームセンス電圧ＶｓＡＬとして検出する。第２下アームセンス抵抗体３５ＢＬの第１端と、下アーム判定部７３とは、第２下アーム検出経路で接続されている。下アーム判定部７３は、第２下アーム検出経路を介して、第２下アームセンス抵抗体３５ＢＬの電位差を第２下アームセンス電圧ＶｓＢＬとして検出する。なお、本実施形態において、第１，第２下アーム検出経路及び下アーム判定部７３が、下アーム側の「検出部」に相当する。
【0079】
図１１を用いて、上アーム判定部４３の処理について説明する。
【0080】
時刻ｔ１において上アーム駆動信号ＧＨｒがオフ指令に切り替えられ、第１，第２上アームセンス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが定常値から低下し始める。センス電圧の定常値は、例えば、スイッチのゲート電圧が電源電圧Ｖｏｍになっている場合におけるセンス電圧である。上アーム判定部４３は、時刻ｔ１から、センス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが０になるまでの期間の途中（ｔ２）において、第１上アームセンス電圧ＳｏｆｆＡと、第２上アームセンス電圧ＳｏｆｆＢとを検出する。スイッチのゲート電圧が０になると、コレクタ電流が流れなくなるため、センス電圧が０になる。上アーム判定部４３は、検出したセンス電圧ＳоｆｆＡ，ＳоｆｆＢのうち、高い方のＳｏｆｆＢに対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0081】
続いて、下アーム判定部７３の処理について説明する。
【0082】
下アーム駆動信号ＧＬｒがオフ指令に切り替えられ、第１，第２下アームセンス電圧ＶｓＡＬ，ＶｓＢＬが定常値から低下し始める。下アーム判定部７３は、下アーム駆動信号ＧＬｒがオフ指令に切り替えられてから、センス電圧ＶｓＡＬ，ＶｓＢＬが０になるまでの期間の途中において、第１下アームセンス電圧ＳｏｆｆＡと、第２下アームセンス電圧ＳｏｆｆＢとを検出する。下アーム判定部７３は、検出したセンス電圧ＳоｆｆＡ，ＳоｆｆＢのうち、高い方のＳｏｆｆＢに対応する第２下アームスイッチＳＷＢＬを最遅延スイッチとして特定する。
【0083】
以上説明した本実施形態によれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0084】
＜第３実施形態の変形例＞
最遅延スイッチの特定方法は、以下（Ｄ）～（Ｅ）に説明する方法であってもよい。以下、上アーム判定部４３の処理を例にして説明する。
最遅延スイッチの特定方法は、以下（Ｄ）～（Ｅ）に説明する方法であってもよい。以下、上アーム判定部４３の処理を例にして説明する。
【0085】
（Ｄ）図１２の時刻ｔ１において上アーム駆動信号ＧＨｒがオフ指令に切り替えられ、第１，第２上アームセンス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが定常値から低下し始める。上アーム判定部４３は、時刻ｔ１から、センス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが０になるまでの期間のうち、所定期間Δｔにおける第１，第２上アームセンス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨの低下速度を算出する。上アーム判定部４３は、算出した低下速度のうち、低い方の低下速度に対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0086】
（Ｅ）上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられ、第１，第２上アームセンス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが０から上昇し始める。上アーム判定部４３は、上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられてから、センス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが定常値になるまでの期間のうち、所定期間Δｔにおける第１，第２上アームセンス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨの上昇速度を算出する。上アーム判定部４３は、算出した上昇速度のうち、低い方の上昇速度に対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0087】
（Ｆ）上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられ、第１，第２上アームセンス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが０から上昇し始める。上アーム判定部４３は、上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令に切り替えられてから、センス電圧ＶｓＡＨ，ＶｓＢＨが定常値になるまでの期間の途中において、第１，第２上アームセンス電圧を検出する。上アーム判定部４３は、検出した第１，第２上アームセンス電圧のうち、低い方のセンス電圧に対応する第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチとして特定する。
【0088】
＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのうち、第１上アームスイッチＳＷＡＨが最遅延スイッチであるとする。図１３に示すように、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧を検出する第２上アーム経路ＬＢＨが設けられていない。また、本実施形態では、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのうち、第１下アームスイッチＳＷＡＬが最遅延スイッチであるとする。図１３に示すように、第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲート電圧を検出する第２下アーム経路ＬＢＬが設けられていない。なお、図１３において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を記載している。
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのうち、第１上アームスイッチＳＷＡＨが最遅延スイッチであるとする。図１３に示すように、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート電圧を検出する第２上アーム経路ＬＢＨが設けられていない。また、本実施形態では、第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬのうち、第１下アームスイッチＳＷＡＬが最遅延スイッチであるとする。図１３に示すように、第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲート電圧を検出する第２下アーム経路ＬＢＬが設けられていない。なお、図１３において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を記載している。
【0089】
第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨは、図１４及び図１５に示すように、上アーム半導体モジュールＭｄＨに収容されている。上アーム半導体モジュールＭｄＨは、扁平な直方体形状をなしている。上アーム半導体モジュールＭｄＨは、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲートに接続された第１上アームゲート端子ＣＡＨと、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲートに接続された第２上アームゲート端子ＣＢＨとを備えている。各相の上アーム半導体モジュールＭｄＨは、第１上アームゲート端子ＣＡＨが第１上アーム経路ＬＡＨに電気的に接続されるように、各上アームゲート端子ＣＡＨ，ＣＢＨを介して制御基板２５に取り付けられている。
【0090】
第１，第２下アームスイッチＳＷＡＬ，ＳＷＢＬは、下アーム半導体モジュールＭｄＬに収容されている。下アーム半導体モジュールＭｄＬは、扁平な直方体形状をなしている。下アーム半導体モジュールＭｄＬは、第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲートに接続された第１下アームゲート端子ＣＡＬと、第２下アームスイッチＳＷＢＬのゲートに接続された第２下アームゲート端子ＣＢＬとを備えている。各相の下アーム半導体モジュールＭｄＬは、第１下アームゲート端子ＣＡＬが第１下アーム経路ＬＡＬに電気的に接続されるように、各下アームゲート端子ＣＡＬ，ＣＢＬを介して制御基板２５に取り付けられている。
【0091】
以上説明した本実施形態によれば、ゲートの充放電経路と判定部とを接続する電圧の検出経路を最遅延スイッチ側にのみ設ける構成を実現できる。その結果、制御システムの構成の簡素化を図ることができる。
【0092】
＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第４実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１６に示すように、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート及びエミッタが、受動素子である上アームコンデンサ３６Ｈにより接続されている。また、第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲート及びエミッタが、下アームコンデンサ３６Ｌにより接続されている。なお、図１６において、先の図１３に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を記載している。
以下、第５実施形態について、第４実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１６に示すように、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート及びエミッタが、受動素子である上アームコンデンサ３６Ｈにより接続されている。また、第１下アームスイッチＳＷＡＬのゲート及びエミッタが、下アームコンデンサ３６Ｌにより接続されている。なお、図１６において、先の図１３に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を記載している。
【0093】
上アーム側を例にして説明すると、図１７に示すように、コンデンサが設けられる場合の破線にて示すゲート電圧ＶｇＡＨの上昇速度及び低下速度は、コンデンサが設けられない場合の実線にて示すゲート電圧ＶｇＡＨの上昇速度及び低下速度よりも低い。このため、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのうち、上アームコンデンサ３６Ｈが設けられた第１上アームスイッチＳＷＡＨを最遅延スイッチにすることができる。
【0094】
＜第５実施形態の変形例＞
第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート及びエミッタ間に加え、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート及びエミッタ間もコンデンサにより接続されていてもよい。この場合、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨに設けられたコンデンサのうち、最遅延スイッチにする方のコンデンサの静電容量を大きくすればよい。なお、下アーム側も同様である。
第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート及びエミッタ間に加え、第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲート及びエミッタ間もコンデンサにより接続されていてもよい。この場合、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨに設けられたコンデンサのうち、最遅延スイッチにする方のコンデンサの静電容量を大きくすればよい。なお、下アーム側も同様である。
【0095】
＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ドライブＩＣ及びその周辺回路が変更されている。以下、上アーム側を例にして説明する。
以下、第６実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ドライブＩＣ及びその周辺回路が変更されている。以下、上アーム側を例にして説明する。
【0096】
【0097】
上アームドライブＩＣ４０は、電源３７、充電スイッチＳＣ、充電抵抗体３８、第１，第２放電抵抗体３９Ａ，３９Ｂ及び第１，第２放電スイッチＳＤ１，ＳＤ２を備えている。充電スイッチＳＣ、第１放電スイッチＳＤ１、第２放電スイッチＳＤ２及び駆動制御部Ｄｒは、先の図２の上アームドライバ４２に相当する。
【0098】
電源３７は、上記各実施形態で記載した電源電圧Ｖｏｍを出力する定電圧電源である。電源３７には、充電スイッチＳＣ及び充電抵抗体３８を介して、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのゲートが接続されている。
【0099】
第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲートには、第１放電抵抗体３９Ａ及び第１放電スイッチＳＤ１を介して、第１上アームスイッチＳＷＡＨのエミッタが接続されている。第２上アームスイッチＳＷＢＨのゲートには、第２放電抵抗体３９Ｂ及び第２放電スイッチＳＤ２を介して、第２上アームスイッチＳＷＢＨのエミッタが接続されている。本実施形態では、第１放電抵抗体３９Ａの抵抗値ＲＡと、第２放電抵抗体３９Ｂの抵抗値ＲＢとが同じである。ちなみに、充電抵抗体３８及び各放電抵抗体３９Ａ，３９Ｂは、上アームドライブＩＣ４０の外部に設けられていてもよい。
【0100】
上アームドライブＩＣ４０は、駆動制御部Ｄｒを備えている。駆動制御部Ｄｒには、上アーム信号生成部４１により生成された上アーム駆動信号ＧＨｒが入力される。駆動制御部Ｄｒは、上アーム駆動信号ＧＨｒがオン指令であると判定した場合、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのオン操作を行う。本実施形態において、オン操作は、充電スイッチＳＣをオン状態にし、各放電スイッチＳＤ１，ＳＤ２をオフ状態にする操作である。
【0101】
一方、駆動制御部Ｄｒは、上アーム駆動信号ＧＨｒがオフ指令であると判定した場合、第１，第２上アームスイッチＳＷＡＨ，ＳＷＢＨのオフ操作を行う。本実施形態において、オフ操作は、充電スイッチＳＣをオフ状態にし、各放電スイッチＳＤ１，ＳＤ２をオン状態にする操作である。詳しくは、図１９に示すように、駆動制御部Ｄｒは、時刻ｔ１において第１放電スイッチＳＤ１をオン状態に切り替える。その後、駆動制御部Ｄｒは、時刻ｔ２において第２放電スイッチＳＤ２をオン状態に切り替えた後、時刻ｔ３において第１，第２放電スイッチＳＤ１，ＳＤ２をオフ状態に切り替える。これにより、第２上アームスイッチＳＷＢＨのオフ状態への切り替えタイミングが、第１上アームスイッチＳＷＡＨのオフ状態への切り替えタイミングよりも後になる。その結果、第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチにすることができる。
【0102】
なお、上アーム判定部４３は、第１上アーム経路ＬＡＨを介して検出したゲート電圧ＶｇＡＨに基づいて、上アーム信号ＰＨを生成する。また、本実施形態において、駆動制御部Ｄｒが「遅延駆動部」に相当する。
【0103】
＜第６実施形態の変形例＞
各放電スイッチＳＤ１、ＳＤ２のオン状態への切り替えタイミングを同時にしてもよい。この場合、以下（Ｇ），（Ｈ）の構成を採用すればよい。
各放電スイッチＳＤ１、ＳＤ２のオン状態への切り替えタイミングを同時にしてもよい。この場合、以下（Ｇ），（Ｈ）の構成を採用すればよい。
【0104】
（Ｇ）第２放電抵抗体３９Ｂの抵抗値ＲＢを、第１放電抵抗体３９Ａの抵抗値ＲＡよりも大きくする。これにより、第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチにできる。
【0105】
（Ｈ）第１放電スイッチＳＤ１の両端のうち、第１放電抵抗体３９Ａとは反対側を、第１上アームスイッチＳＷＡＨのエミッタの電位よりも低い電位を有する構成（例えば、負電圧を有する負電源）に接続する。これにより、第１上アームスイッチＳＷＡＨのゲート電荷の放電速度を第２上アームスイッチＳＷＢＨよりも高くし、第２上アームスイッチＳＷＢＨを最遅延スイッチにできる。
【0106】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【0107】
・スイッチがオフ状態であるか否かを判定するために判定部４３，７３が用いるパラメータは、例えば、スイッチのコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅであってもよい。
【0108】
・インバータ２０の上，下アームのそれぞれは、並列接続された３つ以上のスイッチで構成されていてもよい。
【0109】
・判定部４３，７３は、ドライブＩＣ４０，７０の外部に設けられていてもよい。
【0110】
・上，下アームスイッチを備える電力変換器としては、インバータに限らず、例えばＤＣＤＣコンバータであってもよい。
【符号の説明】
【0111】
２０…インバータ、４０…上アームドライブＩＣ、７０…下アームドライブＩＣ、ＳＷＡＨ，ＳＷＢＨ…上アームスイッチ、ＳＷＡＬ，ＳＷＢＬ…下アームスイッチ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】