JP2012129973A - 負荷駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パワー素子にクランプ回路を接続してパワー素子の駆動端子に印加される電圧を所定電圧にクランプするに際し、スイッチング素子を駆動するための定電流の消費電流を削減できる負荷駆動装置を提供する。
【解決手段】クランプ回路５０は駆動端子４１に接続されており、ドライバ回路３０が駆動端子４１に定電流を流すことにより駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達すると、駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧にクランプする。また、ドライバ回路３０は、パワー素子４０の駆動端子４１に定電流を流すことでパワー素子４０をオン駆動する。さらに、ドライバ回路３０は、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達した後、駆動端子４１に流す定電流の電流量を、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達するまでに駆動端子４１に流す定電流の電流量よりも低減する可変定電流回路３２を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、負荷を駆動する負荷駆動装置に関する。

従来より、負荷としてＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー素子のゲートを定電流で駆動するゲート駆動回路が、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、パワー素子のゲートに定電流パルスゲート駆動回路が接続されたゲート駆動回路が提案されている。

このゲート駆動回路では、制御信号に従って定電流パルスゲート駆動回路が動作すると、定電流パルスゲート駆動回路からパワー素子のゲートに定電流が供給される。これにより、負荷であるパワー素子のゲートに電荷が供給されるので、ゲート電圧が上昇し、パワー素子がオンする。

特開２００９−１１０４９号公報

上記従来の技術では、パワー素子のゲートがフルオン状態に達した際にオーバーシュートが発生し、これがパワー素子の破壊の原因となり得る。そこで、パワー素子のゲートに当該ゲート電圧を一定電圧にクランプするクランプ回路を接続することにより、パワー素子のオーバーシュートの防止および保護を図ることが考えられる。

しかしながら、クランプ回路により設定された電圧にパワー素子のゲート電位が達した段階で、クランプ回路側に定電流が流れ込む経路ができるため、パワー素子に定電流を流し続ける限り、パワー素子のゲートに供給される定電流がクランプ回路にも流れ続けてしまう。このため、パワー素子を駆動するための定電流の消費電流が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、パワー素子にクランプ回路を接続してパワー素子の駆動端子に印加される電圧を所定電圧にクランプするに際し、パワー素子を駆動するための定電流の消費電流を削減できる負荷駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、負荷（１０）に接続され、半導体スイッチング素子にて構成されたパワー素子（４０）と、パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に定電流を流すことでパワー素子（４０）をオン駆動するドライバ回路（３０）と、を備えている。

さらに、駆動端子（４１）に接続され、ドライバ回路（３０）が駆動端子（４１）に定電流を流すことにより駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達すると、駆動端子（４１）に印加される電圧を所定電圧にクランプするクランプ回路（５０）を備えている。

そして、ドライバ回路（３０）は、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達した後、駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達するまでに駆動端子（４１）に流す定電流の電流量よりも低減する可変定電流回路（３２）を備えていることを特徴とする。

これによると、パワー素子（４０）の駆動端子（４１）の電圧が所定電圧に達した後はドライバ回路（３０）の可変定電流回路（３２）によって駆動端子（４１）に流れる定電流の電流量を低減し、クランプ回路（５０）に流れ込む電流を低減することができる。したがって、パワー素子（４０）を駆動するための定電流の消費電流を削減することができる。

請求項２に記載の発明では、可変定電流回路（３２）は、一端側が電源（２０）に接続される第１抵抗（３３）と、一端側が電源（２０）に接続される第２抵抗（３４）と、第１抵抗（３３）の他端側とパワー素子（４０）との間に接続されるスイッチング素子（３６）と、を備えている。

また、第１抵抗（３３）の他端側に対応する第１電圧と第２抵抗（３４）の他端側に対応する第２電圧とが印加されると共に、第１電圧と第２電圧とが等しくなるようにスイッチング素子（３６）を駆動することで第１抵抗（３３）に流れる電流を定電流としてパワー素子（４０）の駆動端子（４１）に流すオペアンプ（３５）を有している。

さらに、第２抵抗（３４）の他端側に接続されると共にスイッチ（３８）を有し、スイッチ（３８）がオンされると第１電流値の電流が流れ、スイッチ（３８）がオフされると第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れる可変の定電流源（３７）と、を備えている。

オペアンプ（３５）が第１電圧と第２電圧とが等しくなるようにフィードバック制御によって、スイッチング素子（３６）を駆動することにより、第１抵抗（３３）には第２抵抗（３４）に流れる電流の大きさに比例した電流が流れるようになっている。

そして、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達するまで電流量削減用信号のオン指令に従ってスイッチ（３８）がオンされることにより、第２抵抗（３４）には第１電流値の電流が流れ、第１抵抗（３３）には第１電流値に比例した電流が流れるようになっている。

また、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達した後に電流量削減用信号のオフ指令に従ってスイッチ（３８）がオフされると、第２抵抗（３４）には第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れ、第１抵抗（３３）には第２電流値に比例した電流が流れることにより、スイッチ（３８）がオンされた場合よりも第１抵抗（３３）に流れる電流が低減することにより駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することを特徴とする。

このように、オペアンプ（３５）の入力側の電流量を小さくすることにより、駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することができる。

請求項３に記載の発明では、可変定電流回路（３２）は、一端側が電源（２０）に接続される第１抵抗（３３）と、一端側が電源（２０）に接続されると共にスイッチ（３８）を有し、スイッチ（３８）がオンされると第１抵抗値となり、スイッチ（３８）がオフされると第１抵抗値よりも大きい第２抵抗値となる可変の第２抵抗部（３４）と、を備えている。

さらに、可変定電流回路（３２）は、第２抵抗部（３４）の他端側に接続され、第２抵抗部（３４）に一定の電流を流す定電流源（３７）と、第１抵抗（３３）の他端側とパワー素子（４０）との間に接続されるスイッチング素子（３６）と、第１抵抗（３３）の他端側に対応する第１電圧と第２抵抗部（３４）の他端側に対応する第２電圧とが印加されると共に、第１電圧と第２電圧とが等しくなるようにスイッチング素子（３６）を駆動することで第１抵抗（３３）に流れる電流を定電流としてパワー素子（４０）の駆動端子（４１）に流すオペアンプ（３５）と、を備えている。

オペアンプ（３５）が第１電圧と第２電圧とが等しくなるようにフィードバック制御によって、スイッチング素子（３６）を駆動することにより、第１抵抗（３３）には第２抵抗部（３４）の抵抗値に比例した電流が流れるようになっている。

そして、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達するまで電流量削減用信号のオフ指令に従ってスイッチ（３８）がオフされることにより、第２抵抗部（３４）は第２抵抗値とされ、第１抵抗（３３）には第２抵抗値に比例した電流が流れるようになっている。

また、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達した後に電流量削減用信号のオン指令に従ってスイッチ（３８）がオンされると、第２抵抗部（３４）の抵抗値は第２抵抗値からこの第２抵抗値よりも小さい第１抵抗値に削減され、第１抵抗（３３）には第１抵抗値に比例した電流が流れることにより、スイッチ（３８）がオフされた場合よりも第１抵抗（３３）に流れる電流が低減することにより駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することを特徴とする。

このように、オペアンプ（３５）の入力側の抵抗値を小さくすることにより、駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することができる。

請求項４に記載の発明では、ドライバ回路（３０）は外部から入力される切替信号に従ってパワー素子（４０）のオン／オフ駆動を行うようになっており、クランプ回路（５０）は外部から入力される制御信号に従って駆動端子（４１）に印加される電圧を所定電圧にクランプするようになっている。そして、切替信号および制御信号に基づいてスイッチ（３８）を制御するための電流量削減用信号を生成する電流量削減用信号生成回路（６０）を備えていることを特徴とする。

これによると、スイッチ（３８）を制御するための電流量削減用信号を既存の切替信号および制御信号を用いて生成することができる。

請求項５に記載の発明では、電流量削減用信号生成回路（６０）は、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達するとスイッチ（３８）をオフする電流量削減用信号を出力して駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減し、クランプ回路（５０）による所定電圧のクランプが解除された後、スイッチ（３８）をオンする電流量削減用信号を出力して駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を元に戻し、駆動端子（４１）に印加される電圧が電源電圧、もしくはそれとほぼ同電位の最大駆動電圧に達した後、再びスイッチ（３８）をオフする電流量削減用信号を出力して駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することを特徴とする。

これによると、パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に印加される電圧を増加させるタイミングでドライバ回路（３０）に流す定電流を大きくすることができる。このため、駆動端子（４１）に印加される電圧を所定電圧から電源電圧もしくは最大駆動電圧に短時間で上昇させることができるので、パワー素子（４０）のスイッチング損失を低減することができる。

請求項６に記載の発明では、パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に接続され、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達したか否かを監視し、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達したときにゲート電圧監視信号を出力するゲート電圧監視回路（７０）と、切替信号およびゲート電圧監視信号に基づいてスイッチ（３８）を制御するための電流量削減用信号を生成する定電流量制御回路（８０）と、備えている。

さらに、パワー素子（４０）は、複数備えられている。また、ドライバ回路（３０）は、複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）に定電流をそれぞれ流すことで複数のパワー素子（４０）をそれぞれオン駆動するようになっている。また、クランプ回路（５０）は、複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ接続され、ドライバ回路（３０）が複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ定電流を流すことにより各駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達すると、各駆動端子（４１）に印加される電圧を所定電圧にそれぞれクランプするようになっている。また、ゲート電圧監視回路（７０）は、各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力するようになっている。

そして、定電流量制御回路（８０）は、ゲート電圧監視回路（７０）から各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号の全てが入力されると、スイッチ（３８）をオフする電流量削減用信号を出力して各駆動端子（４１）にそれぞれ流す定電流の電流量を第１電流値から第２電流値に低減することを特徴とする。

このように、複数のパワー素子（４０）がドライバ回路（３０）によって駆動される場合においても、複数のパワー素子（４０）の駆動端子（４１）の全てが所定電圧に達した後はドライバ回路（３０）の可変定電流回路（３２）によって各駆動端子（４１）に流れる定電流の電流量を低減する。これにより、クランプ回路（５０）に流れ込む電流を低減することができ、複数のパワー素子（４０）を駆動するための定電流の消費電流を削減することができる。

請求項７に記載の発明では、パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に接続され、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達したか否かを監視し、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達したときにゲート電圧監視信号を出力するゲート電圧監視回路（７０）と、切替信号およびゲート電圧監視信号に基づいてスイッチ（３８）を制御するための電流量削減用信号を生成する定電流量制御回路（８０）と、を備えている。

さらに、パワー素子（４０）は、複数備えられている。また、ドライバ回路（３０）は、複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）に定電流をそれぞれ流すことで複数のパワー素子（４０）をそれぞれオン駆動するようになっている。また、定電流源（３７）は、スイッチ（３８）を複数有し、複数のスイッチ（３８）の全てがオンされると第１電流値の電流が流れ、複数のスイッチ（３８）の全てがオフされると第２電流値の電流が流れ、複数のスイッチ（３８）がオフされる数が多いほど第２電流値に近づくように第１電流値と第２電流値との間で電流が段階的に変化するようになっている。また、クランプ回路（５０）は、複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ接続され、ドライバ回路（３０）が複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ定電流を流すことにより各駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達すると、各駆動端子（４１）に印加される電圧を所定電圧にそれぞれクランプするようになっている。また、ゲート電圧監視回路（７０）は、各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力するようになっている。

そして、定電流量制御回路（８０）は、ゲート電圧監視回路（７０）からゲート電圧監視信号が入力される度に複数のスイッチ（３８）を一つずつオフする電流量削減用信号を出力することにより、各駆動端子（４１）にそれぞれ流す定電流の電流量を第１電流値から段階的に第２電流値に低減することを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に接続され、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達したか否かを監視し、駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達したときにゲート電圧監視信号を出力するゲート電圧監視回路（７０）と、切替信号およびゲート電圧監視信号に基づいてスイッチ（３８）を制御するための電流量削減用信号を生成する定電流量制御回路（８０）と、を備えている。

さらに、パワー素子（４０）は、複数備えられている。また、ドライバ回路（３０）は、複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）に定電流をそれぞれ流すことで複数のパワー素子（４０）をそれぞれオン駆動するようになっている。また、第２抵抗部（３４）は、スイッチ（３８）を複数有し、複数のスイッチ（３８）の全てがオンされると第１抵抗値になり、複数のスイッチ（３８）の全てがオフされると第２抵抗値になり、複数のスイッチ（３８）がオンされる数が多いほど第１抵抗値に近づくように第１抵抗値と２抵抗値との間で抵抗値が段階的に変化するようになっている、また、クランプ回路（５０）は、複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ接続され、ドライバ回路（３０）が複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ定電流を流すことにより各駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達すると、各駆動端子（４１）に印加される電圧を所定電圧にそれぞれクランプするようになっている。また、ゲート電圧監視回路（７０）は、各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力するようになっている。

そして、定電流量制御回路（８０）は、ゲート電圧監視回路（７０）からゲート電圧監視信号が入力される度に複数のスイッチ（３８）を一つずつオンする電流量削減用信号を出力することにより、第２抵抗部（３４）の抵抗値を第２抵抗値からこの第２抵抗値よりも小さい第１抵抗値に段階的に低減し、これにより、各駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を段階的に低減することを特徴とする。

請求項７または８に記載の発明では、パワー素子（４０）が複数備えられた構成において、各駆動端子（４１）に印加される電圧のうちいずれかが最初に所定電圧に達してから段階的に定電流が削減されるので、全ての駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達するまでに既に定電流が段階的に削減されている。したがって、各駆動端子（４１）にそれぞれ流す定電流の電流量を一括で低減する場合よりも定電流をさらに削減することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る負荷駆動装置を負荷に接続した負荷駆動装置の概念図である。 図１に示された負荷駆動装置の具体的な回路図である。 パワー素子のゲート波形、パワー素子を駆動するための切替信号、クランプ回路を動作させるための制御信号、および電流量削減用信号のタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。 本発明の第３実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。 第３実施形態における電流量削減用信号生成回路の作動を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第４実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。 第４実施形態における電流量削減用信号生成回路の作動を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第５実施形態に係る負荷駆動装置を負荷に接続した負荷駆動装置の概念図である。 本発明の第６実施形態に係る負荷駆動装置の概念図である。 図１０に示された負荷駆動装置の具体的な回路図である。 図１１に示された負荷駆動装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第７実施形態に係る負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第８実施形態に係る負荷駆動装置の回路図である。 図１４に示された負荷駆動装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第９実施形態に係る負荷駆動装置の回路図である。 図１６に示された定電流量制御回路の真理値表を示した図である。 図１６に示された負荷駆動装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。

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、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される負荷駆動装置は、例えばモータ等の負荷を駆動するために用いられる装置である。

図１は、本実施形態に係る負荷駆動装置を負荷１０に接続した負荷駆動装置の概念図である。この図に示されるように、負荷駆動装置は、電源２０に接続されたドライバ回路３０と、ドライバ回路３０に接続されたパワー素子４０およびクランプ回路５０とを備えている。

パワー素子４０は、負荷１０を駆動するための半導体スイッチング素子である。本実施形態では、パワー素子４０としてＩＧＢＴが採用されている。パワー素子４０のゲート端子である駆動端子４１はドライバ回路３０に接続されている。また、本実施形態では、負荷１０はパワー素子４０のエミッタ側に接続されている。

ドライバ回路３０は外部から入力されるゲートＯＮ／ＯＦＦ切替信号に従って第１切替スイッチ３１ａおよび第２切替スイッチ３１ｂを駆動することでパワー素子４０の駆動端子４１に定電流を流すことによりパワー素子４０をオン／オフ駆動するように構成されている。なお、以下ではゲートＯＮ／ＯＦＦ切替信号を単に切替信号という。

また、ドライバ回路３０は外部から入力される電流量削減用信号に従ってパワー素子４０の駆動端子４１に流れる定電流の電流量を調整する可変定電流回路３２を備えている。この可変定電流回路３２は、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達した後、駆動端子４１に流す定電流の電流量を、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達するまでに駆動端子４１に流す定電流の電流量よりも低減する役割を果たす回路である。

クランプ回路５０は、駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧にクランプすることにより、駆動端子４１に印加される電圧の急激な変動を回避してパワー素子４０のオーバーシュートやサージによる破壊を防止する役割を果たす回路である。このクランプ回路５０は駆動端子４１とグランド等の基準電圧ラインとの間に接続されている。上述のように、ドライバ回路３０が駆動端子４１に定電流を流すことにより駆動端子４１に印加される電圧が上昇するので、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達すると、クランプ回路５０は駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧にクランプする。なお、図１や図２以降の各図では基準電源ラインの一例としてグランドを示している。もちろん、基準電源ラインはグランドに限らず、グランド以外の電位を基準とした構成になっていても良い。

クランプ回路５０は外部から入力される制御信号に従って駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧にクランプする動作を行う。なお、クランプ回路５０の構成は例えばダイオード素子等を用いて構成されている。また、クランプ回路５０はローレベルの制御信号で動作するように構成されているとする。

上記の負荷駆動装置において、ドライバ回路３０の具体的な構成について、図２を参照して説明する。上述のように、ドライバ回路３０は、可変定電流回路３２、第１切替スイッチ３１ａ、および第２切替スイッチ３１ｂを備えている。

まず、可変定電流回路３２について説明する。図２に示されるように、可変定電流回路３２は、第１抵抗３３（図２のＲ１）と、第２抵抗３４（図２のＲ２）と、オペアンプ３５と、スイッチング素子３６と、定電流源３７と、を備えている。

この第１抵抗３３は、パワー素子４０の駆動端子４１に流れる定電流に対応する電流が流れるセンシング用の抵抗である。第１抵抗３３の一端側は電源２０（図２のＶＢ）に接続され、他端側はスイッチング素子３６に接続されている。また、第２抵抗３４は一端側が電源２０に接続され、他端側が定電流源３７に接続されている。

オペアンプ３５は、第２抵抗３４の他端側の電圧に基づいて第１抵抗３３に流れる電流をフィードバック制御することで、パワー素子４０の駆動端子４１に流す定電流の大きさを調整する役割を果たすものである。

また、オペアンプ３５の非反転入力端子（＋）は第２抵抗３４の他端側と定電流源３７との接続点に接続されている。これにより、オペアンプ３５の非反転入力端子には第２抵抗３４の他端側に対応する第１電圧が印加される。すなわち、電源２０の電圧をＶＢとし、第２抵抗３４に流れる電流をＩとし、第２抵抗３４の抵抗値をＲ２とすると、第１電圧は電源２０の電源電圧から基準電圧が差し引かれた電圧（ＶＢ−Ｉ×Ｒ２）に相当する。

一方、オペアンプ３５の反転入力端子（−）は第１抵抗３３の他端側に接続されている。これにより、オペアンプ３５の反転入力端子には第１抵抗３３の他端側に対応する第２電圧が印加される。すなわち、第１抵抗３３に流れる電流をＩｏｕｔとし、第１抵抗３３の抵抗値をＲ１とすると、第２電圧は電源２０の電源電圧から第１抵抗３３の電圧降下分が差し引かれた電圧（ＶＢ−Ｉｏｕｔ×Ｒ１）に相当する。

スイッチング素子３６は、オペアンプ３５の出力によって駆動される半導体素子である。本実施形態では、スイッチング素子３６としてＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴが用いられている。そして、スイッチング素子３６のゲートはオペアンプ３５の出力端子に接続され、ソースは第１抵抗３３の他端側に接続されている。さらに、スイッチング素子３６のドレインはパワー素子４０の駆動端子４１に接続されている。

定電流源３７は第２抵抗３４に流れる電流（Ｉ）の電流量を可変できる電流源であり、第２抵抗３４の他端側とグランド等の基準電圧ラインとの間に接続されている。この定電流源３７は、スイッチ３８と、第１定電流源３７ａと、第２定電流源３７ｂと、を備えている。

第１定電流源３７ａはスイッチ３８を介して第２抵抗３４の他端側に接続されている。また、第２定電流源３７ｂは第２抵抗３４の他端側に直接接続されている。スイッチ３８は、電流量削減用信号のオン指令／オフ指令に従ってオン／オフされる。

なお、第１定電流源３７ａの電流能力と第２定電流源３７ｂの電流能力とは同じでも良いし、異なっていても良い。スイッチ３８のオン／オフによって第２抵抗３４に流す電流の大きさをどのように設計するかによって各定電流源３７ａ、３７ｂの電流能力を設定すれば良い。

このような構成により、電流量削減用信号のオン指令によってスイッチ３８がオンされると第２抵抗３４には第１定電流源３７ａに流れる電流と第２定電流源３７ｂに流れる電流とが足し合わされた第１電流値の電流が流れる。一方、電流量削減用信号のオフ指令によってスイッチ３８がオフされると第１定電流源３７ａに流れる電流は電源２０とグランド等の基準電圧ラインとの間の経路から切り離されるので、第２抵抗３４には第２定電流源３７ｂに流れる電流のみが流れる。すなわち、第２定電流源３７ｂに流れる電流の電流値を第２電流値とすると、スイッチ３８がオフの場合、第２抵抗３４には第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れる。以上が、可変定電流回路３２の構成である。

また、ドライバ回路３０に備えられた第１切替スイッチ３１ａは電源２０とオペアンプ３５の出力端子との間に接続されている。本実施形態では、第１切替スイッチ３１ａとしてＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴが採用される。したがって、第１切替スイッチ３１ａのソースが電源２０に接続され、ドレインがオペアンプ３５の出力端子に接続されている。

一方、第２切替スイッチ３１ｂは駆動端子４１とグランド等の基準電圧ラインとの間に接続されている。本実施形態では、第２切替スイッチ３１ｂとしてＮｃｈ型のＭＯＳＦＥＴが採用される。したがって、第２切替スイッチ３１ｂのソースがパワー素子４０の駆動端子４１に接続され、ドレインがグランド等の基準電圧ラインに接続されている。

さらに、第１切替スイッチ３１ａのゲートにはインバータ３１ｃが接続されている。したがって、第１切替スイッチ３１ａにはインバータ３１ｃを介して切替信号が入力され、第２切替スイッチ３１ｂには切替信号が直接入力される。これによると、各切替スイッチ３１ａ、３１ｂには一方に入力される信号に対して他方に入力される信号が反転する。

以上が、本実施形態に係る負荷駆動装置の回路構成である。本実施形態では、切替信号や電流量削減用信号は、外部のＥＣＵ等から入力される。

次に、図２に示される負荷駆動装置の作動について、図３を参照して説明する。図３は、パワー素子４０のゲート波形、パワー素子４０をオン／オフ駆動するための切替信号、クランプ回路５０を動作させるための制御信号、および電流量削減用信号のタイミングチャートである。

ここで、切替信号がハイレベルの場合、第１切替スイッチ３１ａがオンされてスイッチング素子３６のゲートに電源電圧が印加されるため、スイッチング素子３６がオフする。また、第２切替スイッチ３１ｂはオンされ、駆動端子４１からグランド等の基準電圧ラインに電流が流れてパワー素子４０がオフする。一方、切替信号がローレベルの場合、第１切替スイッチ３１ａはオフするため、スイッチング素子３６はオペアンプ３５の出力によって駆動される。また、第２切替スイッチ３１ｂはオフするため、定電流は駆動端子４１を介してクランプ回路５０に流れる。このように、ドライバ回路３０は、ハイレベルの切替信号に従ってパワー素子４０をオフし、ローレベルの切替信号に従ってパワー素子４０をオンする動作を行う。

そして、図３に示されるオフ区間後の時点Ｔ１０において、ドライバ回路３０に入力される切替信号がハイレベルからローレベルに切り替わることにより、第１切替スイッチ３１ａおよび第２切替スイッチ３１ｂがオフし、スイッチング素子３６がオペアンプ３５によって駆動される。また、クランプ回路５０に制御信号が入力されることでクランプ回路５０が動作する。これにより、電源２０、第１抵抗３３、スイッチング素子３６、駆動端子４１、クランプ回路５０という経路が形成される。そして、パワー素子４０の駆動端子４１に定電流が流れる。

さらに、電流量削減用信号によって定電流源３７のスイッチ３８がオンされ、第２抵抗３４には定電流源３７の第１定電流源３７ａに流れる電流と第２定電流源３７ｂに流れる電流とが足し合わされた第１電流値の電流が流れる。なお、本実施形態では、電流量削減用信号によって定電流源３７のスイッチ３８がオンされる場合を削減モードオフとし、電流量削減用信号によって可変定電流回路３２のスイッチ３８がオフされる場合を削減モードオンとする。つまり、時点Ｔ１０では削減モードがオフされる。

上記のようにして駆動端子４１に定電流が流れると、この定電流の大きさに応じた傾きでパワー素子４０のゲート電圧が上昇する。そして、ゲート電圧がパワー素子４０の閾値電圧に達すると、パワー素子４０がオンし、ゲート電圧はミラー電圧に達する。ミラー電圧は、パワー素子４０であるＩＧＢＴの増幅率等の特性によって決まる電圧であり、時点Ｔ１０から時点Ｔ１１までのミラー区間で一定になる。

ここで、可変定電流回路３２は、第１抵抗３３の他端側に対応する第１電圧と第２抵抗３４の他端側に対応する第２電圧とが等しくなるように第１抵抗３３に流れる電流の大きさをフィードバック制御している。

具体的には、可変定電流回路３２のオペアンプ３５の各入力端子の電位は同電位となるため、第１抵抗３３の他端側に対応する第１電圧（ＶＢ−Ｉｏｕｔ×Ｒ１）と第２抵抗３４の他端側に対応する第２電圧（ＶＢ−Ｉ×Ｒ２）とが等しくなるようにオペアンプ３５がスイッチング素子３６を制御する。したがって、第１抵抗３３に流れる定電流ＩｏｕｔはＩｏｕｔ＝（Ｉ×Ｒ２）／Ｒ１となり、第１抵抗３３に流れる電流が一定の定電流としてパワー素子４０の駆動端子４１に流れる。

上記の式（Ｉｏｕｔ＝（Ｉ×Ｒ２）／Ｒ１）に表されるように、第１抵抗３３には第２抵抗３４に流れる電流の大きさに比例した電流が流れるようになっている。そして、第２抵抗３４には、第１定電流源３７ａに流れる電流と第２定電流源３７ｂに流れる電流とが足し合わされた第１電流値の電流が電流Ｉとして流れるので、第１抵抗３３には当該第１電流値に比例した電流が流れる。

ミラー区間が終わると、時点Ｔ１１からゲート電圧が再び上昇する。そして、時点Ｔ１２でゲート電圧すなわち駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達すると、電流量削減用信号によって定電流源３７のスイッチ３８がオフされる。つまり、削減モードがオンされる。

これにより、第２抵抗３４には第１電流値よりも小さい第２電流値の電流すなわち第２定電流源３７ｂに流れる電流のみが電流Ｉとして流れる。そして、第１抵抗３３には第２電流値に比例した電流が流れることになり、定電流源３７のスイッチ３８がオンされた場合よりも第１抵抗３３に流れる電流が低減する。したがって、削減モードオフの前よりも駆動端子４１に流れる定電流の電流量が低減するので、クランプ回路５０に流れる定電流の消費電流が削減される。

一方、クランプ回路５０は時点Ｔ１０から動作しており、ミラー区間が終了した時点Ｔ１１から時点Ｔ１３までのクランプ電圧保持区間において駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧に保持するように動作する。このクランプ電圧保持区間において駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に保持されるので、ゲート電圧のオーバーシュートを防止することができ、パワー素子４０の保護を図ることができる。この後、時点Ｔ１３で制御信号によってクランプ回路５０がオフされる。

続いて、時点Ｔ１３で電流量削減用信号によって定電流源３７のスイッチ３８がオンされる、つまり削減モードがオフされると、パワー素子４０の駆動端子４１に第１電流値に比例した電流が流れる。すなわち、パワー素子４０の駆動端子４１に流れる定電流の大きさが元に戻る。このため、パワー素子４０のゲート電圧が上昇し、最大駆動電圧に達する。この最大駆動電圧は電源電圧、もしくはそれとほぼ同電位の電圧であり、パワー素子４０であるＩＧＢＴをフルオンさせる電圧である。以下では、単に最大駆動電圧という。

そして、駆動端子４１に印加される電圧が最大駆動電圧に達した後、時点Ｔ１４で再び電流量削減用信号によって定電流源３７のスイッチ３８がオフされて削減モードがオンされる。これにより、駆動端子４１に流す定電流の電流量を低減する。

時点Ｔ１３から時点Ｔ１５までのフルオン区間の後、時点Ｔ１５でドライバ回路３０に入力される切替信号がローレベルからハイレベルに切り替わる。つまり、パワー素子４０をオフするオフ指令により、第１切替スイッチ３１ａおよび第２切替スイッチ３１ｂがオンし、スイッチング素子３６がオフされる。これにより、駆動端子４１に蓄積された電荷が第２切替スイッチ３１ｂを介してグランド等の基準電圧ラインに放出されるため、時点Ｔ１５から時点Ｔ１６までのミラー区間を経た後、時点Ｔ１６で駆動端子４１のゲート電圧が最低値まで下がるので、ゲート電圧がパワー素子４０の閾値電圧を下回り、パワー素子４０はオフされる。時点Ｔ１６から時点Ｔ１０まではオフ区間となる。

以上説明したように、本実施形態では、駆動端子４１に印加される電圧を上昇させるタイミング（時点Ｔ１０、Ｔ１３）で削減モードをオフにしてドライバ回路３０の電流能力を上げることが特徴となっている。これにより、パワー素子４０の駆動端子４１に流れ込む定電流の電流量が大きくなるので、ゲート電圧の立ち上がりに掛かる時間が短縮されてスイッチング損失を減らすことができる。

また、駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧にクランプするタイミング（時点Ｔ１２、Ｔ１４）で削減モードをオンにしてドライバ回路３０の電流能力を下げることにより、定電流の電流量を絞ることが特徴となっている。このように、クランプ回路５０に流れ込む電流を低減しているので、パワー素子４０がオンしている期間（時点Ｔ１０〜Ｔ１５）においてパワー素子４０を駆動するための定電流の消費電流を削減することができる。

そして、本実施形態では、ドライバ回路３０に定電流の電流量を調整することができる可変の定電流源３７を設けているので、定電流源３７を電流量削減用信号で制御することによりドライバ回路３０の電流能力を調整できる。

また、本実施形態のように、ゲート電圧を所定電圧まで上昇させた後にさらに最大駆動電圧まで上昇させる場合には定電流の電流量を大きくすることでゲート電圧が所定電圧から最大駆動電圧に上昇するまでの時間を短縮することができる。これにより、パワー素子４０のスイッチング損失を低減することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。上記第１実施形態では、ドライバ回路３０の定電流源３７の電流能力を調整することでパワー素子４０の駆動端子４１に流す定電流の電流量を調整していたが、本実施形態では、第２抵抗３４の抵抗値を調整することでパワー素子４０の駆動端子４１に流す定電流の電流量を調整することが特徴となっている。

図４は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、可変定電流回路３２に設けられた第２抵抗３４は、抵抗３４ａ（図４のＲ２１）および抵抗３４ｂ（図４のＲ２２）が直列に接続されて構成されている。抵抗３４ａの一端側は電源２０に接続され、他端側は抵抗３４ｂの一端側に接続されている。抵抗３４ｂの他端側はオペアンプ３５の非反転入力端子に接続されている。

また、抵抗３４ａには電流量削減用信号によってオン／オフされるスイッチ３８が並列に接続されている。これにより、スイッチ３８がオンされると第２抵抗３４の抵抗値は抵抗３４ｂのみの抵抗値となる。一方、スイッチ３８がオフされると第２抵抗３４の抵抗値は抵抗３４ａと抵抗３４ｂの合成抵抗値となる。

そして、スイッチ３８がオンされたときの第２抵抗３４の抵抗値を第１抵抗値とし、スイッチ３８がオフされたときの第２抵抗３４の抵抗値を第２抵抗値とする。第１抵抗値は抵抗３４ｂのみの抵抗値であり、第２抵抗値は抵抗３４ａと抵抗３４ｂの合成抵抗値であるから、第２抵抗値は第１抵抗値よりも大きい抵抗値である。このように、第２抵抗３４はスイッチ３８によって抵抗値が可変になるように構成されている。

本実施形態では、定電流源３７は一定の電流を流すように構成されている。定電流源３７は第２抵抗３４を構成する抵抗３４ｂの他端側およびオペアンプ３５の非反転入力端子に接続されている。本実施形態では、定電流源３７が流す電流値をＩとする。

なお、負荷駆動装置を構成するインバータ３１ｃ、第１切替スイッチ３１ａ、第２切替スイッチ３１ｂ、オペアンプ３５、スイッチング素子３６、第１抵抗３３、クランプ回路５０、およびパワー素子４０については第１実施形態で示されたものと同じである。

上記の構成では、第１抵抗３３の他端側に対応する第１電圧と第２抵抗３４の他端側すなわち抵抗３４ｂの他端側に対応する第２電圧とがオペアンプ３５に印加されると共に、第１電圧と第２電圧とが等しくなるようにオペアンプ３５がスイッチング素子３６を駆動する。

そして、第２抵抗３４の抵抗値をＲ２とし、第２抵抗３４に流れる電流をＩとすると、第１抵抗３３に流れる電流Ｉｏｕｔは上述のようにＩｏｕｔ＝（Ｉ×Ｒ２）／Ｒ１として表され、第２抵抗３４に流れる電流を一定電流とすると、第１抵抗３３には第２抵抗３４の抵抗値に比例した電流が流れる。本実施形態では、Ｒ２の抵抗値を調整することにより、第１抵抗３３に流れる電流Ｉｏｕｔを増減させることでドライバ回路３０の電流能力を調整する。

具体的には、図３に示される時点Ｔ１０から駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達する時点Ｔ１２まで電流量削減用信号のオフ指令に従ってスイッチ３８がオフされる。すなわち、時点Ｔ１０から時点Ｔ１２までの期間で削減モードがオフされる。これにより、第２抵抗３４の抵抗値は抵抗３４ａと抵抗３４ｂの合成抵抗値である第２抵抗値となる。したがって、第１抵抗３３には第２抵抗値に比例した電流が流れる。なお、図３に示される時点Ｔ１３から時点Ｔ１４までの期間についても同様である。

一方、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達した後に電流量削減用信号のオン指令に従ってスイッチ３８がオンされる。すなわち、図３に示される時点Ｔ１２から時点Ｔ１３までの期間で削減モードがオンされる。これにより、第２抵抗３４の抵抗値は抵抗３４ｂのみの抵抗値である第１抵抗値となる。したがって、第１抵抗３３には第２抵抗値よりも小さい第１抵抗値に比例した電流が流れることにより、スイッチ３８がオフされた場合よりも第１抵抗３３に流れる電流が低減するため、駆動端子４１に流す定電流の電流量を低減することができる。

以上のように、第２抵抗３４の抵抗値を下げることによってドライバ回路３０の電流能力を下げることができる。このため、駆動端子４１に流れる定電流の電流量を低減することができ、パワー素子４０がオンしている期間（図３の時点Ｔ１０〜Ｔ１５）にクランプ回路５０によって消費される電流を削減することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、抵抗３４ａ、抵抗３４ｂ、およびスイッチ３８によって構成される第２抵抗３４が特許請求の範囲の「第２抵抗部」に対応する。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。第１実施形態では、定電流源３７のスイッチ３８をオン／オフするための電流量削減用信号を外部から入力していたが、本実施形態では既存の切替信号および制御信号を用いて電流量削減用信号を生成することが特徴となっている。

図５は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、クランプ回路５０に制御信号が入力されるようになっている。制御信号がローレベルの場合にクランプ回路５０がオンされ、制御信号がハイレベルの場合にクランプ回路５０がオフされる。

また、図２に示される構成に対して、切替信号および制御信号に基づいてスイッチ３８を制御するための電流量削減用信号を生成する電流量削減用信号生成回路６０が備えられている。

この電流量削減用信号生成回路６０は、切替信号が入力されるディレイ回路６１ａと、インバータ６２ａによって反転された切替信号とディレイ回路６１ａの出力とが入力されるフリップフロップ６３ａと、を備えている。また、電流量削減用信号生成回路６０は、制御信号が入力されるディレイ回路６１ｂと、制御信号とインバータ６２ｂによって反転されたディレイ回路６１ｂの出力とが入力されるフリップフロップ６３ｂと、を備えている。本実施形態では、ディレイ回路６１ａのディレイ時間をＴ１とし、ディレイ回路６１ｂのディレイ時間をＴ２とする。

さらに、電流量削減用信号生成回路６０は各フリップフロップ６３ａ、６３ｂのＮＯＲ論理を出力するＮＯＲ回路６４を備えている。このＮＯＲ回路６４の出力が電流量削減用信号として定電流源３７のスイッチ３８に入力される。

このような構成の電流量削減用信号生成回路６０の作動について、図６を参照して説明する。図６は、切替信号および制御信号に対するインバータ６２ａの出力（図５のＡ）、ディレイ回路６１ａの出力（図５のＢ）、フリップフロップ６３ａの出力（図５のＣ）、ディレイ回路６１ｂの出力（図５のＤ）、インバータ６２ｂの出力（図５のＥ）、フリップフロップ６３ｂの出力（図５のＦ）、および電流量削減用信号を示したタイミングチャートである。

時点Ｔ２０において切替信号および制御信号がハイレベルからローレベルに切り替わることにより、パワー素子４０がオンすると共にクランプ回路５０が動作する。ここで、切替信号は時点Ｔ２０から時点Ｔ２５までローレベルとなり、制御信号は時点Ｔ２０から時点Ｔ２３までローレベルとする。

これにより、インバータ６２ａの出力（Ａ）は切替信号の反転出力になるので時点Ｔ２０から時点Ｔ２５までハイレベルとなる。また、ディレイ回路６１ａの出力（Ｂ）は切替信号をディレイ時間Ｔ１だけ遅らせて出力するので、時点Ｔ２２まではハイレベルを維持し（Ｔ１ ＤＥＬＡＹ）、時点Ｔ２２から時点Ｔ２６までローレベルとなる。そして、フリップフロップ６３ａの出力（Ｃ）は、インバータ６２ａの出力がローレベルからハイレベルに立ち上がるエッジを検出してフリップフロップ６３ａの入力端子に入力されているハイレベル電圧を取り込んで出力し、ディレイ回路６１ａの出力がローレベルとなりフリップフロップ６３ａの出力リセットによりローレベルとなるまでハイレベルを保持する。したがって、フリップフロップ６３ａは、時点Ｔ２０から時点Ｔ２２までの間、ハイレベル信号を出力する。

一方、ディレイ回路６１ｂの出力（Ｄ）は制御信号をディレイ時間Ｔ２だけ遅らせて出力するので、時点Ｔ２１まではハイレベルを維持し（Ｔ２ ＤＥＬＡＹ）、時点Ｔ２１から時点Ｔ２４までローレベルとなる。また、インバータ６２ｂの出力（Ｅ）はディレイ回路６１ｂの反転出力になるので時点Ｔ２１から時点Ｔ２４までハイレベルとなる。そして、フリップフロップ６３ｂの出力（Ｆ）は、制御信号とインバータ６２ｂの出力がハイレベルのときにハイレベルの信号を出力するので、時点Ｔ２３から時点Ｔ２４までの間、ハイレベルの信号を出力する。

したがって、ＮＯＲ回路６４の出力はフリップフロップ６３ａの出力（Ｃ）の反転出力およびフリップフロップ６３ｂの出力（Ｆ）の反転出力となるので、フリップフロップ６３ａの出力がハイレベルとなる時点Ｔ２０から時点Ｔ２２までの間の電流量削減用信号はローレベルの信号（削減モードオフ）となる。また、フリップフロップ６３ｂの出力がハイレベルとなる時点Ｔ２３から時点Ｔ２４までの間の電流量削減用信号はローレベルの信号（削減モードオフ）となる。

このようにして生成された電流量削減用信号は、第１実施形態で示された図３の電流量削減用信号と同じ波形となる。なお、本実施形態に係る時点Ｔ２０が第１実施形態に係る時点Ｔ１０に対応する。同様に、本実施形態に係る時点Ｔ２２が第１実施形態に係る時点Ｔ１２に対応し、本実施形態に係る時点Ｔ２３が第１実施形態に係る時点Ｔ１３に対応し、本実施形態に係る時点Ｔ２４が第１実施形態に係る時点Ｔ１４に対応する。すなわち、電流量削減用信号生成回路６０は、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達するとスイッチ３８をオフする電流量削減用信号を出力して駆動端子４１に流す定電流の電流量を低減する。この後、クランプ回路５０による所定電圧のクランプが解除された後、電流量削減用信号生成回路６０は、スイッチ３８をオンする電流量削減用信号を出力して駆動端子４１に流す定電流の電流量を元に戻す。そして、駆動端子４１に印加される電圧が電源電圧、もしくはそれとほぼ同電位の最大駆動電圧に達した後、電流量削減用信号生成回路６０は、再びスイッチ３８をオフする電流量削減用信号を出力して駆動端子４１に流す定電流の電流量を低減する。

以上のように、既存の切替信号および制御信号を用いてスイッチ３８を制御するための電流量削減用信号を生成することができる。このような電流量削減用信号生成回路６０は論理回路にて構成可能であるので、消費電流の増加がほとんど無いという利点もある。

（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、電流量削減用信号生成回路６０は、駆動端子４１に印加される電圧をモニタすることによって駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧から最大駆動電圧に上昇させるように電流量削減用信号を生成することが特徴となっている。

図７は、本実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電流量削減用信号生成回路６０は、２つのコンパレータ６５ａ、６５ｂと、インバータ６６と、３つのＡＮＤ回路６７ａ、６７ｂ、６７ｃと、ＮＯＲ回路６４と、を備えて構成されている。

一方のコンパレータ６５ａは、駆動端子４１に印加される電圧と閾値とを比較することにより、クランプ電圧（所定電圧）を検出するように構成されている。また、他方のコンパレータ６５ｂは、駆動端子４１に印加される電圧と閾値とを比較することにより、フルオン電圧（最大駆動電圧）を検出するように構成されている。各コンパレータ６５ａ、６５ｂは、駆動端子４１に印加される電圧が閾値を超えるとローレベルの信号を出力するように、自己の出力によって閾値を切り替える構成となっている。

インバータ６６は、切替信号を反転させてＡＮＤ回路６７ａに入力する。ＡＮＤ回路６７ａはインバータ６６の出力とコンパレータ６５ａの出力とのＡＮＤ論理を出力する。また、ＡＮＤ回路６７ｂは、インバータ６６の出力と制御信号とのＡＮＤ論理を出力する。さらに、ＡＮＤ回路６７ｃは、ＡＮＤ回路６７ｂの出力とコンパレータ６５ｂの出力とのＡＮＤ論理を出力する。そして、ＮＯＲ回路６４は、ＡＮＤ回路６７ａの出力とＡＮＤ回路６７ｂの出力とのＮＯＲ論理を電流量削減用信号として出力する。

このような構成の電流量削減用信号生成回路６０の作動について、図８を参照して説明する。図８は、切替信号および制御信号に対するインバータ６６の出力（図７のＪ）、コンパレータ６５ａの出力（図７のＫ）、ＡＮＤ回路６７ａの出力（図７のＬ）、ＡＮＤ回路６７ｂの出力（図７のＭ）、コンパレータ６５ｂの出力（図７のＮ）、ＡＮＤ回路６７ｂの出力（図７のＯ）、および電流量削減用信号を示したタイミングチャートである。

本実施形態では、切替信号は時点Ｔ３０から時点Ｔ３４までローレベルとなり、制御信号は時点Ｔ３０から時点Ｔ３２までローレベルとする。

これにより、インバータ６６の出力（Ｊ）は、切替信号の反転出力になるので時点Ｔ３０から時点Ｔ３４までハイレベルとなる。また、コンパレータ６５ａの出力（Ｋ）は、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達するまでハイレベルとなり、駆動端子４１に印加される電圧が時点Ｔ３１で所定電圧に達するとローレベルとなる。ＡＮＤ回路６７ａの出力（Ｌ）はインバータ６６の出力とコンパレータ６５ａの出力がハイレベルのときにハイレベルの信号を出力するので、時点Ｔ３０から時点Ｔ３１までの間、ハイレベルの信号を出力する。

一方、ＡＮＤ回路６７ｂの出力（Ｍ）は、インバータ６６の出力と制御信号とがハイレベルの場合にハイレベルとなる。インバータ６６の出力は時点Ｔ３０から時点Ｔ３４までハイレベルとなり、制御信号は時点Ｔ３２以降がハイレベルとなるので、ＡＮＤ回路６７ｂの出力は時点Ｔ３２から時点Ｔ３４までハイレベルとなる。そして、コンパレータ６５ｂの出力（Ｎ）は駆動端子４１に印加される電圧が最大駆動電圧に達する時点Ｔ３３までハイレベルとなる。したがって、ＡＮＤ回路６７ｃの出力（Ｏ）はＡＮＤ回路６７ｂの出力とコンパレータ６５ｂの出力とがハイレベルとなる時点Ｔ３２から時点Ｔ３３までハイレベルとなる。

したがって、ＮＯＲ回路６４の出力は、ＡＮＤ回路６７ａの出力（Ｌ）の反転出力およびＡＮＤ回路６７ｃの出力（Ｏ）の反転出力となるので、ＡＮＤ回路６７ａの出力がハイレベルとなる時点Ｔ３０から時点Ｔ３１までの間の電流量削減用信号はローレベルの信号（削減モードオフ）となる。また、ＡＮＤ回路６７ｃの出力がハイレベルとなる時点Ｔ３２から時点Ｔ３３までの間の電流量削減用信号はローレベルの信号（削減モードオフ）となる。

なお、本実施形態に係る時点Ｔ３０が第１実施形態に係る時点Ｔ１０に対応する。同様に、本実施形態に係る時点Ｔ３１が第１実施形態に係る時点Ｔ１２に対応し、本実施形態に係る時点Ｔ３２が第１実施形態に係る時点Ｔ１３に対応し、本実施形態に係る時点Ｔ３３が第１実施形態に係る時点Ｔ１４に対応する。

以上のように、駆動端子４１に印加される電圧をコンパレータ６５ａ、６５ｂによってモニタすることにより、電流削減のタイミングをクランプ電圧（所定電圧）およびフルオン電圧（最大駆動電圧）に応じて生成することができる。また、駆動端子４１に印加される電圧すなわちゲート電圧をモニタしているので、電流削減タイミングの精度を向上させることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、負荷１０はパワー素子４０のエミッタ側に接続された構成について説明したが、図９に示されるように、負荷１０はパワー素子４０のコレクタ側に接続されていても良い。

（第６実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、ドライバ回路３０は１つのパワー素子４０を駆動していたが、本実施形態ではドライバ回路３０は複数のパワー素子４０をそれぞれ駆動するように構成されている。

このように、Ｎ個のパワー素子４０を駆動する場合では、各パワー素子４０のゲート容量等のばらつきから複数のパワー素子４０のうちのいずれかのゲート電圧が最初にクランプ電圧である所定電圧に達し、複数のパワー素子４０のうちのいずれかのゲート電圧が最後に所定電圧に達すると考えられる。そして、所定電圧を監視してドライバ回路３０の電流量を削減する電流量削減用信号を生成する場合、複数のパワー素子４０のうちのいずれか１つのゲート電圧が所定電圧に達した時点でドライバ回路３０の電流量を一気に削減すると、未だにゲート電圧が所定電圧に達していないパワー素子４０についてはゲート（容量）にチャージするための電流量が減ったことによって所定電圧に到達するまでの時間が長くなってしまう。これは、パワー素子４０のスイッチング損失の増大に繋がる等の悪影響を及ぼすことになる。

そこで、本実施形態では、複数のパワー素子４０をドライバ回路３０で駆動する場合、全てのパワー素子４０のゲートがクランプ電圧である所定電圧に達した後、ドライバ回路３０の定電流量を削減する構成となっていることが特徴である。以下、本実施形態の負荷駆動装置について、図を参照して説明する。

図１０は、本実施形態に係る負荷駆動装置の概念図である。この図に示されるように、負荷駆動装置は、ドライバ回路３０、ドライバ回路３０に接続された複数のパワー素子４０、クランプ回路５０、ゲート電圧監視回路７０、および定電流量制御回路８０を備えている。

複数のパワー素子４０の各駆動端子４１は、第１切替スイッチ３１ａにそれぞれ接続されている。なお、各パワー素子４０の各駆動端子４１はそれぞれ抵抗４２を介して第１切替スイッチ３１ａに接続されている。また、図１０では、複数のパワー素子４０の数の一例として３つのパワー素子４０が示されている。もちろん、「複数」とは２以上のＮ個を指しており、いくつのパワー素子４０を負荷駆動装置に設けるかは適宜決められる。そして、負荷１０は各パワー素子４０のエミッタ側とコレクタ側のどちらかに接続される。

ドライバ回路３０は、切替信号（ＰＲ＿ＩＮ）に従って複数のパワー素子４０の各駆動端子４１に定電流をそれぞれ流すことで複数のパワー素子４０をそれぞれオン駆動する。

クランプ回路５０は、パワー素子４０毎にスイッチ５１とクランプ部５２とを備えている。各スイッチ５１は各駆動端子４１にそれぞれ接続され、各クランプ部５２は各スイッチ５１とグランド等の基準電圧ラインとの間にそれぞれ接続されている。各スイッチ５１は、例えばローレベル（Ｌｏ）の制御信号（ＣＬＰ＿ＩＮ）でオンするように構成されている。すなわち、ドライバ回路３０が各パワー素子４０の各駆動端子４１にそれぞれ定電流を流すことにより各駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達すると、制御信号に従ってクランプ回路５０は各駆動端子４１に印加される電圧を所定電圧にそれぞれクランプする。これにより、ドライバ回路３０から抵抗４２およびスイッチ５１を経由してクランプ部５２に定電流（Ｉ＿ＯＵＴ）が流れる。なお、図１０ではクランプ部５２をツェナーダイオードで示しているが、クランプ部５２の具体的な構成については後で図１１を参照して説明する。

ゲート電圧監視回路７０は、クランプ回路５０のスイッチ５１を介してパワー素子４０の駆動端子４１に接続された回路である。このゲート電圧監視回路７０は、パワー素子４０の駆動端子４１に印加されるゲート電圧がクランプ電圧である所定電圧に達したか否かを監視し、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達したときにゲート電圧監視信号を出力する。そして、上述のようにパワー素子４０は複数設けられているので、ゲート電圧監視回路７０はパワー素子４０毎に駆動端子４１の電圧を監視すると共に各パワー素子４０に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力するように構成されている。このようなゲート電圧監視回路７０は、パワー素子４０毎にゲート電圧を監視するためのコンパレータ７１を備えている。

定電流量制御回路８０は、切替信号およびゲート電圧監視信号に基づいて可変定電流回路３２のスイッチ３８を制御するための電流量削減用信号（Ｉ＿ＩＮ）を生成する回路である。このため、定電流量制御回路８０は、ゲート電圧監視回路７０から各駆動端子４１に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ入力する。そして、定電流量制御回路８０は、入力した全てのゲート電圧監視信号が駆動端子４１の電圧が所定電圧に達したことを示す場合、可変定電流回路３２のスイッチ３８をオフする電流量削減用信号を出力する。これにより、各駆動端子４１にそれぞれ流す定電流の電流量を低減する。

次に、上記の負荷駆動装置の具体的な回路構成について、図１１を参照して説明する。なお、ドライバ回路３０の構成は、例えば図２に示された上述の構成と同じである。

図１１に示されるように、クランプ回路５０のクランプ部５２は、Ｎｃｈ型のスイッチング素子５３とオペアンプ５４とにより構成されている。スイッチング素子５３はスイッチ５１とグランド等の基準電圧ラインとの間に接続されている。そして、オペアンプ５４の非反転入力端子（＋）にはスイッチ５１とスイッチング素子５３との間の接続点が接続されている。つまり、オペアンプ５４の非反転入力端子（＋）にはパワー素子４０の駆動端子４１の電圧が印加される。一方、オペアンプ５４の反転入力端子（−）には基準電源９０が接続され、基準電圧が印加される。なお、基準電源９０は負荷駆動装置に設けられている。さらに、オペアンプ５４の出力端子がスイッチング素子５３のゲートに接続されている。

このようなクランプ回路５０の構成では、スイッチ５１がオンされた状態で駆動端子４１の電圧が増加すると、オペアンプ５４の出力が増加していく。すなわち、オペアンプ５４は２つの入力が等しくなるように出力を行うので、駆動端子４１の電圧の増加に伴ってオペアンプ５４の出力が増加し、ひいてはスイッチング素子５３がオンする。これにより、駆動端子４１がクランプ電圧である所定電圧に保持される。

ゲート電圧監視回路７０は、上述のように、パワー素子４０毎にコンパレータ７１を有している。各コンパレータ７１の非反転入力端子（＋）にはクランプ回路５０のスイッチ５１を介して対応する駆動端子４１の電圧が印加される。一方、各コンパレータ７１の反転入力端子（−）には基準電源９０の基準電圧が印加される。したがって、各コンパレータ７１は、駆動端子４１の電圧が上昇すると共に基準電圧を超えて所定電圧にクランプされるとローレベルの信号をそれぞれ出力する。この各コンパレータ７１の出力がゲート電圧監視信号である。このローレベルの信号は駆動端子４１の電圧が所定電圧に達したことを示している。このように、ゲート電圧監視回路７０は、パワー素子４０毎に駆動端子４１の電圧を監視すると共に各パワー素子４０に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力する。

定電流量制御回路８０は、第１ＮＯＲ回路８１と第２ＮＯＲ回路８２とを備えている。第１ＮＯＲ回路８１はゲート電圧監視回路７０の各コンパレータ７１の出力（ゲート電圧監視信号）をそれぞれ入力し、全ての信号がローレベルの場合にハイレベルの信号を出力する。すなわち、第１ＮＯＲ回路８１は、各駆動端子４１の電圧が全て所定電圧に達した場合にハイレベルの信号を出力する。

また、第２ＮＯＲ回路８２は切替信号と第１ＮＯＲ回路８１との各信号をそれぞれ入力し、全ての信号がローレベルの場合にハイレベルの信号を出力する。この第２ＮＯＲ回路８２の出力（Ｉ＿ＩＮ）が電流量削減用信号となる。したがって、第２ＮＯＲ回路８２は電流量削減用信号としてハイレベルの信号を出力した場合（各駆動端子４１の電圧が全て所定電圧に達した場合）、定電流源３７のスイッチ３８がオンする。これにより、ドライバ回路３０から各パワー素子４０の駆動端子４１に供給する電流量が増加する。一方、第２ＮＯＲ回路８２は電流量削減用信号としてローレベルの信号を出力した場合、定電流源３７のスイッチ３８がオフする。これにより、ドライバ回路３０から各パワー素子４０の駆動端子４１に供給する電流量が低減する。

以上が、本実施形態に係る負荷駆動装置の全体構成である。次に、図１１に示される負荷駆動装置の作動について、図１２のタイミングチャートを参照して説明する。

まず、時点Ｔ４０において、ドライバ回路３０に入力される切替信号およびクランプ回路５０に入力される制御信号がハイレベル（Ｈｉ）からローレベル（Ｌｏ）に切り替わる。これにより、クランプ回路５０では各スイッチ５１がオンするので、ゲート電圧監視回路７０の各コンパレータ７１に各駆動端子４１の電圧が印加される。この段階では、各駆動端子４１の電圧は低いので、各コンパレータ７１の出力は全てハイレベルとなる。したがって、定電流量制御回路８０の第２ＮＯＲ回路８２の出力はローレベルの電流量削減用信号となるので、定電流源３７のスイッチ３８がオンする。このため、ドライバ回路３０から各パワー素子４０の駆動端子４１に供給される電流量（Ｉ＿ＯＵＴ）が増加する。これにより、各パワー素子４０の各駆動端子４１の電圧が増加し、それぞれミラー電圧に到達する。また、駆動端子４１の電圧の上昇に伴ってクランプ回路５０のオペアンプ５４の出力も増加していく。

この後、時点Ｔ４１では、複数のパワー素子４０のうちのいずれかの駆動端子４１の電圧が最初にクランプ電圧である所定電圧に到達する。すなわち、クランプ回路５０においてこのパワー素子４０に対応するオペアンプ５４は２つの入力が等しくなるようにスイッチング素子５３をオンするため、オペアンプ５４の非反転入力端子に電気的に接続された駆動端子４１の電圧が所定電圧に保持される。なお、このパワー素子４０をＩＧＢＴ＿ｃｈ１とする。また、このパワー素子４０の駆動端子４１の電圧をＩＧＢＴ＿Ｇ１とする。また、駆動端子４１の電圧が最後に所定電圧に到達するパワー素子４０をＩＧＢＴ＿ｃｈＮとし、このパワー素子４０の駆動端子４１の電圧をＩＧＢＴ＿ＧＮとする。

ここで、従来では、このＴ４１の時点で定電流量制御回路８０から定電流源３７のスイッチ３８をオフする電流量削減用信号を出力し、ドライバ回路３０から全てのパワー素子４０の駆動端子４１に供給する電流量を低減させていた。このため、図１２のＩＧＢＴ＿ＧＮにおいて破線で示されるように、駆動端子４１の電圧が最後に所定電圧に到達するパワー素子４０についてはゲートに電荷をチャージする時間が長くなるので、パワー素子４０の損失に繋がる。また、クランプ回路５０の各スイッチング素子５３に電流が流れる時間が長くなるので、電流損失にも繋がる。

これに対し、本実施形態では、１つのパワー素子４０の駆動端子４１の電圧が所定電圧に到達したとしても、このパワー素子４０に対応するコンパレータ７１の出力がローレベルとなるだけである。したがって、コンパレータ７１の出力の全てがローレベルになっていないため、定電流量制御回路８０の第１ＮＯＲ回路８１の出力はローレベルが維持される。したがって、ドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される電流量（Ｉ＿ＯＵＴ）は第２電流値よりも大きい第１電流値が維持される。

そして、時点Ｔ４２で複数のパワー素子４０のうちの最後のパワー素子４０の駆動端子４１の電圧（ＩＧＢＴ＿ＧＮ）が所定電圧に到達すると、ゲート電圧監視回路７０のコンパレータ７１の出力の全てがローレベルになる。このため、定電流量制御回路８０の第１ＮＯＲ回路８１の出力はハイレベルとなる。したがって、定電流量制御回路８０の第２ＮＯＲ回路８２の出力はローレベルの電流量削減用信号となるので、定電流源３７のスイッチ３８がオフする。これにより、ドライバ回路３０から各パワー素子４０の駆動端子４１に供給される電流量（Ｉ＿ＯＵＴ）が第１電流値から第２電流値にΔＩだけ低減される。

この後、時点Ｔ４３まで全てのパワー素子４０の各駆動端子４１の電圧がクランプ電圧である所定電圧に維持される。そして、時点Ｔ４３でクランプ回路５０がオフすなわち制御信号によってスイッチ５１がオフされると、各駆動端子４１の電圧は最大駆動電圧に達する（フルオン区間）。

以上説明したように、本実施形態ではドライバ回路３０によって複数のパワー素子４０を駆動する場合に、各パワー素子４０の各駆動端子４１の全てが所定電圧に達した後にドライバ回路３０の可変定電流回路３２によって各駆動端子４１に供給する定電流の電流量を低減することが特徴となっている。これにより、パワー素子４０のスイッチング損失の増加を抑制しつつ、クランプ回路５０に流れ込む電流を低減することができる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態と異なる部分について説明する。図１３は、本実施形態に係る負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、ゲート電圧監視回路７０の構成が第６実施形態と異なる。

具体的には、ゲート電圧監視回路７０は、パワー素子４０毎に抵抗７２およびＮｃｈ型のスイッチング素子７３を備えている。抵抗７２は負荷駆動装置内の内部電源に接続されている。また、スイッチング素子７３は抵抗７２とグランド等の基準電圧ラインとの間に接続されている。さらに、スイッチング素子７３のゲートがクランプ回路５０の出力端子に接続されている。そして、抵抗７２とスイッチング素子７３との接続点の電圧がゲート電圧監視信号として定電流量制御回路８０に出力される。なお、内部電源の電圧はどんな電源電圧でも構わないが、内部電源の電圧は低い方がＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子７３の耐圧を小さくできるためにスイッチング素子７３のサイズを小さくできるというメリットがある。

このような構成では、パワー素子４０の駆動端子４１の電圧が所定電圧に到達する前は、クランプ回路５０のオペアンプ５４の出力がローレベルであるので、ゲート電圧監視回路７０のスイッチング素子７３がオフする。これにより、抵抗７２とスイッチング素子７３との接続点の電圧は内部電源の電圧となり、その結果、ゲート電圧監視信号としてハイレベルの信号が出力される。一方、パワー素子４０の駆動端子４１の電圧が所定電圧に到達し、クランプ回路５０のオペアンプ５４の出力がハイレベルになると、ゲート電圧監視回路７０のスイッチング素子７３がオンする。これにより、スイッチング素子７３に電流が流れるため、抵抗７２とスイッチング素子７３との接続点の電圧が下がり、その結果、ゲート電圧監視信号としてローレベルの信号が出力される。

以上のように、ゲート電圧監視回路７０はコンパレータ７１を用いた構成ではなく、抵抗７２やスイッチング素子７３を用いて構成することもできる。

（第８実施形態）
本実施形態では、第６、第７実施形態と異なる部分について説明する。上記の第６、第７実施形態では、各パワー素子４０の各駆動端子４１の全てが所定電圧に達した後にドライバ回路３０の可変定電流回路３２によって各駆動端子４１に供給する定電流の電流量を一回で低減していた。これに対し、本実施形態では、ドライバ回路３０の電流量を一回で低減するのではなく、各パワー素子４０の各駆動端子４１の全てが所定電圧に達した後に段階的にドライバ回路３０の定電流の電流量を削減することが特徴となっている。なお、本実施形態では、パワー素子４０が３個の場合について説明する。

図１４は、本実施形態に係る負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、ドライバ回路３０の定電流源３７は、スイッチ３８を複数有すると共に、各スイッチ３８に対応する複数の第１定電流源３７ａを備えている。なお、各第１定電流源３７ａの電流量はそれぞれ同じである。これらスイッチ３８と第１定電流源３７ａの組は、パワー素子４０毎に設けられている。したがって、複数のスイッチ３８の全てがオンされると定電流源３７には第１電流値の電流が流れ、複数のスイッチ３８の全てがオフされると定電流源３７には第２電流値の電流が流れる。そして、複数のスイッチ３８がオフされる数が多いほど定電流源３７に流れる電流は小さくなり、第２電流値に近づくように第１電流値と第２電流値との間で電流が段階的に変化する。

これらのスイッチ３８を段階的にオンさせるため、定電流量制御回路８０は、パワー素子４０毎にインバータ８３とＮＯＲ回路８４とを備えている。インバータ８３はゲート電圧監視回路７０の抵抗７２とスイッチング素子７３との接続点に接続され、この接続点の電圧（ゲート電圧監視信号）を反転させて出力する。また、ＮＯＲ回路８４は、切替信号とインバータ８３の出力との各信号をそれぞれ入力し、全ての信号がローレベルの場合にハイレベルの信号を出力する。このＮＯＲ回路８４の出力（Ｉ＿ＩＮ１、Ｉ＿ＩＮ２、Ｉ＿ＩＮ３）が電流量削減用信号となる。上記と同様に、本実施形態においてもローレベルの電流量削減用信号がスイッチ３８をオフする。したがって、定電流量制御回路８０は、ゲート電圧監視回路７０からゲート電圧監視信号が入力される度に複数のスイッチ３８を一つずつオフする電流量削減用信号を出力する。これにより、各スイッチ３８がオフされる度に各駆動端子４１にそれぞれ流す定電流の電流量が段階的に低減し、ドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流が一括で低減されることはない。

以上が、本実施形態に係る負荷駆動装置の全体構成である。次に、図１４に示される負荷駆動装置の作動について、図１５のタイミングチャートを参照して説明する。

まず、時点Ｔ５０〜Ｔ５１までの動作については、第６実施形態で説明された時点Ｔ４０〜Ｔ４１と同じである。

そして、時点Ｔ５１で複数のパワー素子４０のうちのいずれかの駆動端子４１の電圧が最初にクランプ電圧である所定電圧に到達すると、ゲート電圧監視回路７０から当該パワー素子４０に対応した抵抗７２およびスイッチング素子７３の接続点からローレベルの信号が出力される。このパワー素子４０をＩＧＢＴ＿ｃｈ１とする。これにより、定電流量制御回路８０において当該パワー素子４０に対応したＮＯＲ回路８４からローレベルの電流量削減用信号（Ｉ＿ＩＮ１）が出力される。したがって、ドライバ回路３０の定電流源３７において当該パワー素子４０に対応したスイッチ３８がオフされる。これにより、時点Ｔ５１後にドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流はΔＩ／３だけ減少する。

この後、別のパワー素子４０の駆動端子４１の電圧が所定電圧に到達すると、上記と同様にドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流はさらにΔＩ／３だけ減少する。このように、定電流源３７の各スイッチ３８がオフされる数が増えていくと、定電流源３７に流れる電流も段階的に減少するので、その結果、ドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流の電流量も段階的に減少していく。したがって、定電流波形は階段状になる。

そして、時点Ｔ５３で最後のパワー素子４０の駆動端子４１の電圧が所定電圧に到達すると、定電流源３７の全てのスイッチ３８がオフされる。これにより、ドライバ回路３０からは第２電流値の定電流が各駆動端子４１に供給され、この後の各駆動端子４１に供給される定電流が削減される。なお、時点Ｔ５４以降の動作は、上述の時点Ｔ４３以降と同じである。

一方、上述のように、駆動端子４１の電圧が全て所定電圧に達した後にドライバ回路３０の定電流を削減する場合、図１５の一点鎖線に示されるように、例えば時点Ｔ５２で電流量を第１電流値から第２電流値に一括で削減する。これに対し、本実施形態のように、いずれかの駆動端子４１の電圧が最初に所定電圧に達すると、定電流の電流量を一段階削減し、他の駆動端子４１の電圧が所定電圧に達する度に定電流の電流量を段階的に削減している。このため、時点Ｔ５１〜時点Ｔ５３の定電流波形の面積を比較すると、一括で定電流を削減する場合よりも、段階的に定電流を削減する場合の定電流波形の面積が小さい。したがって、ドライバ回路３０の定電流をさらに効果的に削減することができる。

また、電流量を徐々に削減することで、ミラー区間からクランプ電圧レベルまでの遷移時間は増加してスイッチング損失は増加するが、クランプ電圧のオーバーシュート量が低減されるので、パワー素子４０の短絡時の損失を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態では、各駆動端子４１に印加される電圧のうちいずれかが最初に所定電圧に達してから段階的に定電流を削減している。このため、全ての駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達するまでに既に定電流を段階的に削減しているので、各駆動端子４１にそれぞれ流す定電流の電流量を一括で低減する場合よりも定電流をさらに削減することができる。

（第９実施形態）
本実施形態では、第８実施形態と異なる部分について説明する。上記第８実施形態では、ドライバ回路３０の定電流源３７の各第１定電流源３７ａの電流量はそれぞれ同じであったが、本実施形態では、各第１定電流源３７ａの電流量に差をつけている。

図１６は、本実施形態に係る負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、ドライバ回路３０の定電流源３７を構成する各第１定電流源３７ａおよび第２定電流源３７ｂの各電流量はそれぞれ異なる。３つの第１定電流源３７ａについては、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の電流がそれぞれ流れ、第２定電流源３７ｂにはＩ４の電流が流れる。そして、電流量はＩ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４という関係になっている。したがって、全てのスイッチ３８がオンされると、定電流源３７には全ての電流値が足された第１電流値の電流が流れ、全てのスイッチ３８がオフされると、定電流源３７には第２定電流源３７ｂから第２電流値の電流が流れる。

また、定電流量制御回路８０は、パワー素子４０毎に上述のインバータ８３とＮＯＲ回路８４とを備えている他に、ＡＮＤ回路８５、８６ａ、８６ｂ、８６ｃおよびＯＲ回路８７ａ、８７ｂを備えている。なお、ＡＮＤ回路８５、８６ａ、８６ｂ、８６ｃおよびＯＲ回路８７ａ、８７ｂはパワー素子４０毎に設けられているものではない。

ここで、ＩＧＢＴ＿Ｇ３に対応するゲート電圧監視信号をＯＵＴ１とし、ＩＧＢＴ＿Ｇ２に対応するゲート電圧監視信号をＯＵＴ２とし、ＩＧＢＴ＿Ｇ１に対応するゲート電圧監視信号をＯＵＴ３とする。

そして、ＡＮＤ回路８５の入力にはすべてインバータ８３が接続され、ＡＮＤ回路８５の出力（Ａ）は電流量がＩ１のスイッチ３８に対応したＮＯＲ回路８４に入力される。

ＡＮＤ回路８６ａの入力にはＯＵＴ１とＯＵＴ２に対応したインバータ８３が接続され、ＡＮＤ回路８６ａの出力（Ｂ）はＯＲ回路８７ａに入力される。

ＡＮＤ回路８６ｂの入力にはＯＵＴ１とＯＵＴ３に対応したインバータ８３が接続され、ＡＮＤ回路８６ｂの出力（Ｃ）はＯＲ回路８７ａに入力される。

ＡＮＤ回路８６ｃの入力にはＯＵＴ２とＯＵＴ３に対応したインバータ８３が接続され、ＡＮＤ回路８６ｃの出力（Ｃ）はＯＲ回路８７ａに入力される。

ＯＲ回路８７ａの入力にはＡＮＤ回路８６ａ、８６ｂ、８６ｃが接続され、ＯＲ回路８７ａの出力（Ｅ）は電流量がＩ２のスイッチ３８に対応したＮＯＲ回路８４に入力される。

ＯＲ回路８７ｂの入力にはすべてのインバータ８３が接続され、ＯＲ回路８７ｂの出力（Ｆ）は電流量がＩ３のスイッチ３８に対応したＮＯＲ回路８４に入力される。

ローレベル（Ｌｏ）の電流量削減用信号により、定電流源３７のスイッチ３８がオフされて電流が削減されるため、ゲートＯＮ/ＯＦＦ切替信号がオン、すなわちローレベルのとき、上記の定電流量制御回路８０の構成では、
（１）Ｉ＿ＩＮ１＝Ｌｏ条件：ＯＵＴ１〜３が全てＬｏの場合
（２）Ｉ＿ＩＮ２＝Ｌｏ条件：ＯＵＴ１〜３のうち二つ以上がＬｏの場合
（３）Ｉ＿ＩＮ３＝Ｌｏ条件：ＯＵＴ１〜３のうち一つ以上がＬｏの場合
となる。これを真理値表で表すと、図１７のようになる。

以上が、本実施形態に係る負荷駆動装置の全体構成である。次に、図１６に示される負荷駆動装置の作動について、図１８のタイミングチャートを参照して説明する。

まず、時点Ｔ６０〜Ｔ６１までは上述の時点Ｔ５０〜Ｔ５１と同じである。そして、時点Ｔ６１でＩＧＢＴ＿ｃｈ１のパワー素子４０の駆動端子４１の電圧（ＩＧＢＴ＿Ｇ１）が最初にクランプ電圧である所定電圧に到達すると、ゲート電圧監視回路７０のＯＵＴ３のみがローレベルとなるので、図１７の真理値表から定電流量制御回路８０の電流量削減用信号（Ｉ＿ＩＮ３）のみがローレベルとなる。これにより、Ｉ３に対応したスイッチ３８のみがオフされるので、ドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流はΔＩ３だけ減少する。

続いて、ＩＧＢＴ＿ｃｈ２のパワー素子４０の駆動端子４１の電圧（ＩＧＢＴ＿Ｇ２）が所定電圧に到達すると、ゲート電圧監視回路７０のＯＵＴ２およびＯＵＴ３がローレベルとなるので、図１７の真理値表から定電流量制御回路８０の電流量削減用信号（Ｉ＿ＩＮ２およびＩ＿ＩＮ３）がローレベルとなる。これにより、Ｉ２およびＩ３に対応したスイッチ３８がそれぞれオフされるので、ドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流はΔ（Ｉ２＋Ｉ３）だけ減少する。

この後、時点Ｔ６３でＩＧＢＴ＿ｃｈ３のパワー素子４０の駆動端子４１の電圧（ＩＧＢＴ＿Ｇ１）が最後に所定電圧に到達すると、ゲート電圧監視回路７０のＯＵＴ１〜３の全てがローレベルとなるので、図１７の真理値表から定電流量制御回路８０の電流量削減用信号（Ｉ＿ＩＮ１〜３）の全てがローレベルとなる。これにより、Ｉ１〜Ｉ３に対応したスイッチ３８の全てがオフされるので、ドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流はΔ（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）だけ減少した第２電流値の電流が流れる。なお、時点Ｔ６４以降の動作は、上述の時点Ｔ４３以降と同じである。

そして、上述の時点Ｔ５２に対応する時点Ｔ６２のように電流量を第１電流値から第２電流値に一括で削減した場合に対して時点Ｔ６１〜時点Ｔ６３の定電流波形の面積を比較すると、本実施形態においても段階的に定電流を削減する場合のほうが一括で定電流を削減する場合よりも定電流波形の面積が小さい。したがって、ドライバ回路３０の定電流をさらに効果的に削減することができる。

また、各第１定電流源３７ａの電流量をそれぞれ最適化することでスイッチング損失を一括で電流量を削減する場合と同等程度にし、かつ、負荷駆動装置の消費電流の低減を狙うことができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された負荷駆動装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、第１実施形態で示された定電流源３７の構成や第２実施形態で示された第２抵抗３４の構成は一例であり、他の構成でも良い。また、第２実施形態で示された抵抗値を調整することによって定電流を削減する構成に、図５や図７で示された電流量削減用信号生成回路６０を採用しても良い。もちろん、図５や図７で示された電流量削減用信号生成回路６０も一例であり、他の構成でも良い。さらに、電流量削減用信号生成回路６０はドライバ回路３０に含められていても良い。

上記各実施形態では、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達した後に最大駆動電圧まで上昇させているが、これはパワー素子４０の駆動例であり、駆動端子４１に印加される電圧が所定電圧に達した後はパワー素子４０を所定電圧で駆動しても良い。

第６実施形態では、クランプ部５２としてスイッチング素子５３とオペアンプ５４の構成について説明したが、これは構成の一例であり、駆動端子４１を所定電圧に保持できる他の構成を採用しても良い。

上記の第６〜９実施形態等では、基準電源９０をクランプ回路５０とゲート電圧監視回路７０とで共通化させていたが、これは一例であり、各回路専用の基準電源９０を設けることもできる。これにより、きめ細かい基準電圧の設定を行うことができる。

上記の第６〜９実施形態等では、定電流源３７の電流量を削減する手段として、定電流源３７の電流量を変化させる構成について説明したが、第２実施形態のように抵抗値を変化させることでドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給される定電流の電流量を変化させることもできる。また、抵抗値を変化させる構成において、ドライバ回路３０から各駆動端子４１に供給する電流量を段階的に減少させるためには、第２抵抗部３４に複数のスイッチ３８を設け、複数のスイッチ３８の全てがオンされると合成抵抗値が最も小さい第１抵抗値になり、複数のスイッチ３８の全てがオフされると合成抵抗値が最も大きい第２抵抗値（＞第１抵抗値）になるように第２抵抗部３４を構成すれば良い。この場合、複数のスイッチ３８がオンされる数が多いほど第１抵抗値（＜第２抵抗値）に近づくように第１抵抗値と２抵抗値との間で抵抗値が段階的に変化するように第２抵抗部３４を構成する。そして、定電流量制御回路８０は、ゲート電圧監視回路７０からゲート電圧監視信号が入力される度に複数のスイッチ３８を一つずつオンする電流量削減用信号を出力する。これにより、第２抵抗部３４の抵抗値が第２抵抗値からこの第２抵抗値よりも小さい第１抵抗値に段階的に低減するので、駆動端子４１に流す定電流の電流量が段階的に低減することとなる。

１０ 負荷
２０ 電源
３０ ドライバ回路
３２ 可変定電流回路
３３ 第１抵抗
３４ 第２抵抗
３５ オペアンプ
３６ スイッチング素子
３７ 定電流源
３８ スイッチ
４０ パワー素子
４１ 駆動端子
５０ クランプ回路
６０ 電流量削減用信号生成回路

Claims (8)

1. 負荷（１０）に接続され、半導体スイッチング素子にて構成されたパワー素子（４０）と、
   前記パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に定電流を流すことで前記パワー素子（４０）をオン駆動するドライバ回路（３０）と、
   前記駆動端子（４１）に接続され、前記ドライバ回路（３０）が前記駆動端子（４１）に定電流を流すことにより前記駆動端子（４１）に印加される電圧が所定電圧に達すると、前記駆動端子（４１）に印加される電圧を前記所定電圧にクランプするクランプ回路（５０）と、を備え、
   前記ドライバ回路（３０）は、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達した後、前記駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達するまでに前記駆動端子（４１）に流す定電流の電流量よりも低減する可変定電流回路（３２）を備えていることを特徴とする負荷駆動装置。
2. 前記可変定電流回路（３２）は、
   一端側が電源（２０）に接続される第１抵抗（３３）と、
   一端側が前記電源（２０）に接続される第２抵抗（３４）と、
   前記第１抵抗（３３）の他端側と前記パワー素子（４０）との間に接続されるスイッチング素子（３６）と、
   前記第１抵抗（３３）の他端側に対応する第１電圧と前記第２抵抗（３４）の他端側に対応する第２電圧とが印加されると共に、前記第１電圧と前記第２電圧とが等しくなるように前記スイッチング素子（３６）を駆動することで前記第１抵抗（３３）に流れる電流を定電流として前記パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に流すオペアンプ（３５）と、
   前記第２抵抗（３４）の他端側に接続されると共にスイッチ（３８）を有し、前記スイッチ（３８）がオンされると第１電流値の電流が流れ、前記スイッチ（３８）がオフされると前記第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れる可変の定電流源（３７）と、を備え、
   前記オペアンプ（３５）が前記第１電圧と前記第２電圧とが等しくなるようにフィードバック制御によって、前記スイッチング素子（３６）を駆動することにより、前記第１抵抗（３３）には前記第２抵抗（３４）に流れる電流の大きさに比例した電流が流れるようになっており、
   前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達するまで電流量削減用信号のオン指令に従って前記スイッチ（３８）がオンされることにより、前記第２抵抗（３４）には前記第１電流値の電流が流れ、前記第１抵抗（３３）には前記第１電流値に比例した電流が流れるようになっており、
   前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達した後に電流量削減用信号のオフ指令に従って前記スイッチ（３８）がオフされると、前記第２抵抗（３４）には前記第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れ、前記第１抵抗（３３）には前記第２電流値に比例した電流が流れることにより、前記スイッチ（３８）がオンされた場合よりも前記第１抵抗（３３）に流れる電流が低減することにより前記駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記可変定電流回路（３２）は、
   一端側が電源（２０）に接続される第１抵抗（３３）と、
   一端側が前記電源（２０）に接続されると共にスイッチ（３８）を有し、前記スイッチ（３８）がオンされると第１抵抗値となり、前記スイッチ（３８）がオフされると前記第１抵抗値よりも大きい第２抵抗値となる可変の第２抵抗部（３４）と、
   前記第２抵抗部（３４）の他端側に接続され、前記第２抵抗部（３４）に一定の電流を流す定電流源（３７）と、
   前記第１抵抗（３３）の他端側と前記パワー素子（４０）との間に接続されるスイッチング素子（３６）と、
   前記第１抵抗（３３）の他端側に対応する第１電圧と前記第２抵抗部（３４）の他端側に対応する第２電圧とが印加されると共に、前記第１電圧と前記第２電圧とが等しくなるように前記スイッチング素子（３６）を駆動することで前記第１抵抗（３３）に流れる電流を定電流として前記パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に流すオペアンプ（３５）と、を備え、
   前記オペアンプ（３５）が前記第１電圧と前記第２電圧とが等しくなるようにフィードバック制御によって、前記スイッチング素子（３６）を駆動することにより、前記第１抵抗（３３）には前記第２抵抗部（３４）の抵抗値に比例した電流が流れるようになっており、
   前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達するまで電流量削減用信号のオフ指令に従って前記スイッチ（３８）がオフされることにより、前記第２抵抗部（３４）は第２抵抗値とされ、前記第１抵抗（３３）には前記第２抵抗値に比例した電流が流れるようになっており、
   前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達した後に電流量削減用信号のオン指令に従って前記スイッチ（３８）がオンされると、前記第２抵抗部（３４）の抵抗値は前記第２抵抗値からこの第２抵抗値よりも小さい前記第１抵抗値に削減され、前記第１抵抗（３３）には前記第１抵抗値に比例した電流が流れることにより、前記スイッチ（３８）がオフされた場合よりも前記第１抵抗（３３）に流れる電流が低減することにより前記駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
4. 前記ドライバ回路（３０）は、外部から入力される切替信号に従って前記パワー素子（４０）のオン／オフ駆動を行うようになっており、
   前記クランプ回路（５０）は、外部から入力される制御信号に従って前記駆動端子（４１）に印加される電圧を所定電圧にクランプするようになっており、
   前記切替信号および前記制御信号に基づいて前記スイッチ（３８）を制御するための前記電流量削減用信号を生成する電流量削減用信号生成回路（６０）を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の負荷駆動装置。
5. 前記電流量削減用信号生成回路（６０）は、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達すると前記スイッチ（３８）をオフする電流量削減用信号を出力して前記駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減し、前記クランプ回路（５０）による前記所定電圧のクランプが解除された後、前記スイッチ（３８）をオンする電流量削減用信号を出力して前記駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を元に戻し、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が電源電圧、もしくはそれとほぼ同電位の最大駆動電圧に達した後、再び前記スイッチ（３８）をオフする電流量削減用信号を出力して前記駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を低減することを特徴とする請求項４に記載の負荷駆動装置。
6. 前記パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に接続され、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達したか否かを監視し、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達したときにゲート電圧監視信号を出力するゲート電圧監視回路（７０）と、
   前記切替信号および前記ゲート電圧監視信号に基づいて前記スイッチ（３８）を制御するための前記電流量削減用信号を生成する定電流量制御回路（８０）と、備えており、
   さらに、
   前記パワー素子（４０）は、複数備えられており、
   前記ドライバ回路（３０）は、前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）に定電流をそれぞれ流すことで前記複数のパワー素子（４０）をそれぞれオン駆動するようになっており、
   前記クランプ回路（５０）は、前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ接続され、前記ドライバ回路（３０）が前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ定電流を流すことにより前記各駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達すると、前記各駆動端子（４１）に印加される電圧を前記所定電圧にそれぞれクランプするようになっており、
   前記ゲート電圧監視回路（７０）は、前記各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力するようになっており、
   前記定電流量制御回路（８０）は、前記ゲート電圧監視回路（７０）から前記各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号の全てが入力されると、前記スイッチ（３８）をオフする電流量削減用信号を出力して前記各駆動端子（４１）にそれぞれ流す定電流の電流量を低減することを特徴とする請求項２または３に記載の負荷駆動装置。
7. 前記パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に接続され、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達したか否かを監視し、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達したときにゲート電圧監視信号を出力するゲート電圧監視回路（７０）と、
   前記切替信号および前記ゲート電圧監視信号に基づいて前記スイッチ（３８）を制御するための前記電流量削減用信号を生成する定電流量制御回路（８０）と、を備えており、
   さらに、
   前記パワー素子（４０）は、複数備えられており、
   前記ドライバ回路（３０）は、前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）に定電流をそれぞれ流すことで前記複数のパワー素子（４０）をそれぞれオン駆動するようになっており、
   前記定電流源（３７）は、前記スイッチ（３８）を複数有し、前記複数のスイッチ（３８）の全てがオンされると前記第１電流値の電流が流れ、前記複数のスイッチ（３８）の全てがオフされると前記第２電流値の電流が流れ、前記複数のスイッチ（３８）がオフされる数が多いほど前記第２電流値に近づくように前記第１電流値と前記第２電流値との間で電流が段階的に変化するようになっており、
   前記クランプ回路（５０）は、前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ接続され、前記ドライバ回路（３０）が前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ定電流を流すことにより前記各駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達すると、前記各駆動端子（４１）に印加される電圧を前記所定電圧にそれぞれクランプするようになっており、
   前記ゲート電圧監視回路（７０）は、前記各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力するようになっており、
   前記定電流量制御回路（８０）は、前記ゲート電圧監視回路（７０）から前記ゲート電圧監視信号が入力される度に前記複数のスイッチ（３８）を一つずつオフする電流量削減用信号を出力することにより、前記各駆動端子（４１）にそれぞれ流す定電流の電流量を前記第１電流値から段階的に前記第２電流値に低減することを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
8. 前記パワー素子（４０）の駆動端子（４１）に接続され、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達したか否かを監視し、前記駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達したときにゲート電圧監視信号を出力するゲート電圧監視回路（７０）と、
   前記切替信号および前記ゲート電圧監視信号に基づいて前記スイッチ（３８）を制御するための前記電流量削減用信号を生成する定電流量制御回路（８０）と、を備えており、
   さらに、
   前記パワー素子（４０）は、複数備えられており、
   前記ドライバ回路（３０）は、前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）に定電流をそれぞれ流すことで前記複数のパワー素子（４０）をそれぞれオン駆動するようになっており、
   前記第２抵抗部（３４）は、前記スイッチ（３８）を複数有し、前記複数のスイッチ（３８）の全てがオンされると前記第１抵抗値になり、前記複数のスイッチ（３８）の全てがオフされると前記第２抵抗値になり、前記複数のスイッチ（３８）がオンされる数が多いほど前記第１抵抗値に近づくように前記第１抵抗値と前記２抵抗値との間で抵抗値が段階的に変化するようになっており、
   前記クランプ回路（５０）は、前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ接続され、前記ドライバ回路（３０）が前記複数のパワー素子（４０）の各駆動端子（４１）にそれぞれ定電流を流すことにより前記各駆動端子（４１）に印加される電圧が前記所定電圧に達すると、前記各駆動端子（４１）に印加される電圧を前記所定電圧にそれぞれクランプするようになっており、
   前記ゲート電圧監視回路（７０）は、前記各駆動端子（４１）に対応したゲート電圧監視信号をそれぞれ出力するようになっており、
   前記定電流量制御回路（８０）は、前記ゲート電圧監視回路（７０）から前記ゲート電圧監視信号が入力される度に前記複数のスイッチ（３８）を一つずつオンする電流量削減用信号を出力することにより、前記第２抵抗部（３４）の抵抗値を前記第２抵抗値からこの第２抵抗値よりも小さい前記第１抵抗値に段階的に低減し、これにより、前記各駆動端子（４１）に流す定電流の電流量を段階的に低減することを特徴とする請求項３に記載の負荷駆動装置。

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