[发明专利]开关驱动电路、逆变器装置以及动力转向装置

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及向用于使直流电源与逆变器电路之间电开闭的开关电路输出开闭控制信号的开关驱动电路、和具备上述逆变器电路与开关驱动电路而成的逆变器装置、以及具备上述逆变器装置而成的动力转向装置。

背景技术

电动动力转向装置用操舵扭矩传感器感测由驾驶员的操作通过手柄所给予的操舵输入扭矩，当基于操舵扭矩传感器的输出信号在控制装置中决定电动机的输出的大小和方向时，会通过逆变器电路驱动电动机，将该电动机的动力传递给转向器系统以实现操舵扭矩的减轻。

在以往的电动动力转向装置中，在作为电源的电池和逆变器电路之间插入使用继电器构成的开闭器，当检测出过电流状态或PWM控制的异常时，控制装置会断开开闭器而切断给逆变器电路、电动机的供电，防止从电动机产生不希望的辅助操舵力。但是，虽然使用继电器构成的开闭器为了产生操舵辅助扭矩而需要向电动机提供数10A～100A左右的大电流，但由于能够开闭这样的大电流的继电器是大型的，因而电动动力转向装置就变得大型。因此，考虑了使用采用FET等半导体开关元件来代替继电器的开关电路。

专利文献1：日本特开2004-168124号公报

专利文献2：日本特开平10-167085号公报

发明内容

发明要解决的课题

在图6中示出在这种情况下所假定的构成的一个例子。逆变器电路1是将6个动力MOSFET（N沟道）2（U～W、X～Z）三相桥接而构成的，在各相输出端子上连接有电动机3的各相绕组（未图示）。电动机3为例如无刷DC电动机。车辆的电池4的正侧端子经由开关电路5连接在逆变器电路1的正极直流母线上，负侧端子（主体接地）连接在负极直流母线上。

开关电路5是将两个N沟道MOSFET6a、6b相互的源极共用连接而构成的，N沟道MOSFET6a的漏极连接在电池4的正侧端子上，N沟道MOSFET6a的漏极连接在逆变器电路1的正侧直流母线上。双方的栅极共用连接，在与源极之间连接有电阻元件7。

驱动开关电路5的驱动电路8是作为控制逆变器电路1的IC的MCU（Micro Control Unit；微机）等的外围电路而构成的，其电源从电池4经由二极管15直接提供，电路接地连接在逆变器电路1的负侧直流母线上。而且，在生成用于驱动开关电路5的驱动用电源的电源生成电路9的输出端子与接地之间，连接有两个N沟道MOSFET10以及11的串联电路。从上述MCU输出的驱动信号经由半桥式（H／B）驱动电路12独立地输出到这些FET10以及11的栅极。此外，在N沟道MOSFET10以及11上，分别并联连接有保护用的二极管13以及14。

MOSFET10以及11的共用连接点（源极和漏极）连接在构成开关电路5的N沟道MOSFET6a、6b的栅极上。H／B驱动电路12在根据来自MCU的驱动信号使开关电路5导通的情况下，会使N沟道MOSFET10导通、使N沟道MOSFET11关断，而使N沟道MOSFET6a、6b的栅极电位为高电平。另外，在使开关电路5关断的情况下，会使N沟道MOSFET10关断、使N沟道MOSFET11导通，而使N沟道MOSFET6a、6b的栅极电位为低电平。

关于如上述那样搭载在车辆上从电池4接受电源供给的装置，需要研究在电池4反向连接的情况下电路是否受到保护。因此，关于图6所示的构成，当假定电池4反向连接的情况，会存在如下的问题。此时，如图7所示，由于逆变器电路1的负侧直流母线的电位上升，因而以下面的路线施加电压。

电池4的正侧端子—负侧直流母线→二极管14（或者FET11的体二极管）→开关电路5（FET6a的栅极-漏极）→电池4的负侧端子

由此，在开关电路5的FET6中，由于给栅极-源极之间施加超出阈值的电位差，因而开关电路5导通而使电流沿着上述的电压施加路线流动。同时，当FET6b侧导通时，即使经由构成逆变器电路1的FET2U、2X的体二极管，电流也会流动。因此时流动的电池4的短路电流而存在路线中的各元件被破坏的可能。

另外，关于开关电路，也可以考虑如图8所示那样，在开关元件的一侧使用P沟道MOSFET16，相互的寄生二极管的正极以共用的方式相连接，在这种情况下，不会产生上述那样的逆流的问题。但是，P沟道MOSFET的元件尺寸与N沟道MOSFET相比的话较大，此外，因为需要向各个FET给予不同电平的栅极信号进行控制，所以一般情况下多是如图6所示那样由N沟道彼此的组合构成。因此，需要应对上述的问题。