[发明专利]变换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为了对直流电源和变换器电路之间进行电气开闭而具备将两个N沟道型半导体开关元件反方向地串联连接而构成的开关电路的变换器装置、以及具备所述变换器装置的动力转向装置。

背景技术

电动动力转向装置用操舵转矩传感器来检测通过驱动器的操作而经由手柄赋予的操舵输入转矩，其控制装置基于操舵转矩传感器的输出信号决定马达的输出的大小和方向。并且，经由变换器电路驱动马达，将该马达的动力传输至转向系统来谋求操舵转矩的减轻。

在以往的电动动力转向装置中，在作为电源的电池与变换器电路之间插入了使用继电器而构成的开闭器。控制装置检测到过电流状态、PWM控制的异常时，打开开闭器而切断对变换器电路、马达的供电，防止从马达产生不期望的辅助操舵力。然而，为了产生操舵辅助转矩，使用继电器而构成的开闭器需要对马达供给数10A～100A程度的大电流。能够对这种大电流进行开闭的继电器是大型的，因此电动动力转向装置变得大型。因此，考虑代替继电器而使用采用了FET等半导体开关元件的开关电路。

在先技术文献

专利文献

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

发明的概要

发明要解决的课题

将此情况下假定的结构的一例示于图11。变换器电路1是将6个功率MOSFET(N沟道)2(U～W，X～Z)三相桥连接而构成的，各相输出端子上连接有马达3的各相线圈(未图示)。马达3是例如无刷DC马达。车辆的电池4的正侧端子经由开关电路5与变换器电路1的正侧直流母线连接，负侧端子(车体接地)与负侧直流母线连接。

开关电路5是将两个N沟道MOSFET6a、6b以彼此源极共通的方式连接而构成的。N沟道MOSFET6a的漏极与电池4的正侧端子连接，N沟道MOSFET6b的漏极与变换器电路1的正侧直流母线连接。两者的栅极共通连接，并在栅极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作为控制变换器电路1的IC即MCU(Micro Control Unit；微计算机)等的周边电路而构成。驱动电路8的电源从电池4经由二极管15而直接供给，电路接地与变换器电路1的负侧直流母线连接。并且，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。由上述MCU输出的驱动信号经由半桥(H/B)驱动电路12分别输出至上述FET10以及11的栅极。此外，N沟道MOSFET10以及11上分别并联地连接有保护用的二极管13以及14。

MOSFET10以及11的共通连接点(源极以及漏极)与构成开关电路5的N沟道MOSFET6a、6b的栅极连接。H/B驱动电路12根据来自MCU的驱动信号而使开关电路5导通的情况下，使N沟道MOSFET10导通，使N沟道MOSFET11截止，使N沟道MOSFET6a、6b的栅极电位为高电平。此外，在使开关电路5截止的情况下，使N沟道MOSFET10截止，使N沟道MOSFET11导通，使N沟道MOSFET6a、6b的栅极电位为低电平。

如以上所述，关于搭载于车辆并从电池4接受电源供给的装置，在构成变换器电路1的功率MOSFET2发生短路故障时，从电池4向变换器电路1侧流入过大的电流。为了避免该状态，需要快速地使N沟道MOSFET6a以及6b截止来切断电流。此时，在使N沟道MOSFET6a以及6b截止以前流通的电流较大时，N沟道MOSFET6的漏极－源极间电压Vds以及漏极电流Id的变化变得急剧，它们有可能脱离MOSFET的安全动作区域。

例如图12中，用实线表示在车载用的电子设备中使用的MOSFET的安全动作区域，并且示出了N沟道MOSFET6a以及6b的截止定时比变换器电路1的停止定时早的情况下的电压·电流特性(白点是6a，黑点是6b)。如该图所示，存在成为一部分脱离了安全动作区域的动作的情况，有可能导致N沟道MOSFET6a以及6b破坏。

发明内容

因此，提供一种即使在变换器电路中流通短路电流的情况下也能够安全地使以MOSFET构成的开关电路截止的变换器装置以及动力转向装置。

用于解决课题的手段