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公開番号2024166088
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2024063855
出願日2024-04-11
発明の名称ゲートドライバデバイスのための安全回路、対応するゲートドライバデバイス及びドライバシステム
出願人エスティーマイクロエレクトロニクスインターナショナルエヌ.ブイ.
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20241121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】集積回路内にセーフトルクオフ(STO)安全機能を実装する安全回路及びゲートドライバデバイスを提供する。
【解決手段】ゲートドライバデバイス14のために、単一のハイサイドPWM駆動信号INH及び単一のローサイドPWM駆動信号INL、システム供給電圧VDD並びに第1の安全信号STO1及び第2の安全信号STO2を受信する安全回路13は、第1の安全信号がデアサートされた場合、PWM駆動信号を伝搬してゲート駆動信号INHg、INLgを生成し、かつ、PWM駆動信号の伝搬を無効にし、ゲート駆動信号をデアサートする第1の論理回路202、213と、第2の安全信号がデアサートされた場合、電力供給出力ノードをシステム供給電圧に結合して、ドライバ供給電圧VSUPPLYを生成し、第2の安全信号がアサートされた場合、電力供給出力ノードをシステム供給電圧から切り離す第2の論理回路216と、を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも１つのＰＷＭ駆動信号を受信するように構成された少なくとも１つのＰＷＭ入力ピンと、
システム供給電圧を受け取るように構成された電力供給入力ピンと、
第１の安全信号を受信するように構成された第１の安全入力ピン及び第２の安全信号を受信するように構成された第２の安全入力ピンと、
ハイサイドゲート駆動信号を生成するように構成されたハイサイド駆動出力ノード及びローサイドゲート駆動信号を生成するように構成されたローサイド駆動出力ノードと、
ドライバ供給電圧を生成するように構成された電力供給出力ノードと、
第１の論理回路であって、
前記第１の安全信号がデアサートされることに応答して、前記少なくとも１つのＰＷＭ駆動信号を伝搬して、前記ハイサイドゲート駆動信号及び前記ローサイドゲート駆動信号を生成し、
前記第１の安全信号がアサートされることに応答して、前記少なくとも１つのＰＷＭ駆動信号の伝搬を無効にし、前記ハイサイドゲート駆動信号及び前記ローサイドゲート駆動信号をデアサートするように構成された、第１の論理回路と、
第２の論理回路であって、
前記第２の安全信号がデアサートされることに応答して、前記電力供給出力ノードを前記電力供給入力ピンに結合して、前記システム供給電圧を前記ドライバ供給電圧として伝搬し、
前記第２の安全信号がアサートされることに応答して、前記電力供給出力ノードを前記電力供給入力ピンから切り離して、前記システム供給電圧の伝搬を無効にするように構成された、第２の論理回路と
を備える安全回路。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つのＰＷＭ入力ピンは、ハイサイドＰＷＭ駆動信号を受信するように構成されたハイサイドＰＷＭ入力ピンと、ローサイドＰＷＭ駆動信号を受信するように構成されたローサイドＰＷＭ入力ピンとを備え、
前記第１の論理回路は、
前記第１の安全信号がデアサートされることに応答して、前記ハイサイドＰＷＭ駆動信号を前記ハイサイド駆動出力ノードに伝搬して、前記ハイサイドゲート駆動信号を生成し、前記ローサイドＰＷＭ駆動信号を前記ローサイド駆動出力ノードに伝搬して、前記ローサイドゲート駆動信号を生成し、
前記第１の安全信号がアサートされることに応答して、前記ハイサイド駆動出力ノードへの前記ハイサイドＰＷＭ駆動信号の伝搬を無効にし、前記ローサイド駆動出力ノードへの前記ローサイドＰＷＭ駆動信号の伝搬を無効にし、前記ハイサイドゲート駆動信号及び前記ローサイドゲート駆動信号をデアサートするように構成される、請求項１に記載の安全回路。
【請求項３】
前記第１の論理回路は、前記第１の論理回路の動作において故障が検出されたことに応答して、第１の複合された故障信号をアサートするように構成され、
前記第２の論理回路は、前記第２の論理回路の動作において故障が検出されたことに応答して、第２の複合された故障信号をアサートするように構成され、
前記安全回路は、
前記第１の複合された故障信号がアサートされることに応答して、前記第２の安全信号をアサート状態に強制するように構成された第１のバックアップ起動回路と、
前記第２の複合された故障信号がアサートされることに応答して、前記第１の安全信号をアサート状態に強制するように構成された第２のバックアップ起動回路と
を更に備える、請求項１に記載の安全回路。
【請求項４】
前記第１の論理回路は、
前記少なくとも１つのＰＷＭ駆動信号及び前記第１の安全信号にＡＮＤ論理処理を適用して、前記ハイサイドゲート駆動信号を生成するように構成された第１のＡＮＤ論理ゲートと、
前記少なくとも１つのＰＷＭ駆動信号及び前記第１の安全信号にＡＮＤ論理処理を適用して、前記ローサイドゲート駆動信号を生成するように構成された第２のＡＮＤ論理ゲートと
を備える、請求項１に記載の安全回路。
【請求項５】
前記第１の論理回路は、
前記少なくとも１つのＰＷＭ駆動信号及び前記第１の安全信号にＡＮＤ論理処理を適用して、ハイサイドチェック信号を生成するように構成された第３のＡＮＤ論理ゲートと、
前記少なくとも１つのＰＷＭ駆動信号及び前記第１の安全信号にＡＮＤ論理処理を適用して、ローサイドチェック信号を生成するように構成された第４のＡＮＤ論理ゲートと、
前記ハイサイドゲート駆動信号及び前記ハイサイドチェック信号にＸＯＲ論理処理を適用して、ハイサイド故障信号を生成するように構成された第１のＸＯＲ論理ゲートと、
前記ローサイドゲート駆動信号及び前記ローサイドチェック信号にＸＯＲ論理処理を適用してローサイド故障信号を生成するように構成された第２のＸＯＲ論理ゲートと、
前記ハイサイド故障信号及び前記ローサイド故障信号にＯＲ論理処理を適用して、第１の複合された故障信号を生成するように構成されたＯＲ論理ゲートと
を備え、
前記安全回路は、前記第１の複合された故障信号がアサートされることに応答して、前記第２の安全信号をアサート状態に強制するように構成された第１のバックアップ起動回路を更に備える、請求項４に記載の安全回路。
【請求項６】
前記第１のバックアップ起動回路は、
それぞれのセット端子において前記第１の複合された故障信号を受信し、それぞれのリセット端子においてパワーオンリセット信号の前記補数を受信し、それぞれのデータ出力端子において第１の起動信号を生成するように構成されたラッチ要素と、
前記ラッチ要素に結合され、前記第１の起動信号がアサートされることに応答して、前記第２の安全信号をプルダウンするように構成されたプルダウンスイッチと
を備える、請求項５に記載の安全回路。
【請求項７】
前記第２の論理回路は、方形波セルフテスト信号を受信するように構成され、
前記第２の論理回路は、
前記電力供給入力ピンと前記電力供給出力ノードとの間に直列に配置された第１のスイッチ及び第２のスイッチであって、前記第１のスイッチは、前記第２の安全信号及び前記セルフテスト信号にＡＮＤ論理処理を適用するように構成されたＡＮＤ論理ゲートの出力によって制御され、前記第２のスイッチは、前記セルフテスト信号によって制御される、第１のスイッチ及び第２のスイッチと、
前記電力供給入力ピンと前記電力供給出力ノードとの間に直列に配置された第３のスイッチ及び第４のスイッチであって、前記第３のスイッチは、ＡＮＤ論理処理を前記第２の安全信号及び前記セルフテスト信号の補数にＡＮＤ論理処理を適用するように構成されたＡＮＤ論理ゲートの出力によって制御され、前記第４のスイッチは、前記セルフテスト信号の前記補数によって制御される、第３のスイッチ及び第４のスイッチと
を備える、請求項１に記載の安全回路。
【請求項８】
前記第２の論理回路は、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの中間のノードにおける電圧が閾値よりも低いことに応答して、それぞれの出力信号をアサートするように構成された第１の不足電圧検出器と、
前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの中間のノードにおける電圧が閾値よりも低いことに応答して、それぞれの出力信号をアサートするように構成された第２の不足電圧検出器と、
前記セルフテスト信号及び前記第１の不足電圧検出器からの前記出力信号がデアサートされることに応答して、第１の供給故障信号をアサートするように構成された第１の論理ゲートと、
前記セルフテスト信号がアサートされ、前記第２の不足電圧検出器からの前記出力信号がデアサートされることに応答して、第２の供給故障信号をアサートするように構成された第２の論理ゲートと、
前記第１の供給故障信号及び前記第２の供給故障信号にＯＲ論理処理を適用して、第２の複合された故障信号を生成するように構成されたＯＲ論理ゲートと
を備え、
前記安全回路は、前記第２の複合された故障信号がアサートされることに応答して、前記第１の安全信号をアサート状態に強制するように構成された第２のバックアップ起動回路を更に備える、請求項７に記載の安全回路。
【請求項９】
前記第１の複合された故障信号及び前記第２の複合された故障信号のうちのいずれか１つがアサートされることに応答して、診断出力ピンにおいてフォルト信号をアサートするように更に構成される、請求項３に記載の安全回路。
【請求項１０】
前記第２のバックアップ起動回路は、前記セルフテスト信号の周波数が予想範囲外であることに応答して、ウォッチドッグ信号をアサートするように構成されたウォッチドッグ回路を備え、前記第２のバックアップ起動回路は、前記ウォッチドッグ信号がアサートされることに応答して、前記第１の安全信号をアサート状態に強制するように構成される、請求項８に記載の安全回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２３年４月１４日付けで出願された「ゲートドライバデバイスのための安全回路、対応するゲートドライバデバイス及びドライバシステム」という名称のイタリア特許出願第１０２０２３０００００７１９７号の優先権利益を主張するものであり、これは、法律によって許容される最大範囲に関して参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 1,100 文字）【０００２】
（発明の分野）
本記載は、特にモータ制御用途のために、ゲートドライバデバイス（例えば、ゲートドライバ集積回路、ゲートドライバＩＣ）と共に使用することができる（例えば結合された、又は統合された）安全回路に関連してよい。
【０００３】
そのようなゲートドライバデバイスは、例えば、産業用ドライバに適用されてよい。
【背景技術】
【０００４】
現代の産業用デバイス、特にモータドライバは、いくつかの安全要件を満たすように設計されている。モータ駆動（モータ制御）を伴う用途において望ましい安全機能は、いわゆるセーフトルクオフ（ＳＴＯ）、すなわち、モータがトルクを生成するのを防止するためにドライバ出力における電力をオフにし、それによって特定の安全要件（例えば規格ＥＮ６１８００－５－２「調整可能な速度電力駆動システムパート５－２：安全要件」によって定義されるように）を満たす安全機能である。
【０００５】
従来、モータドライバの製造業者は、個別の構成要素及び安全ファームウェアに基づいて、それらの製品又は解決策を設計及び認証している。そうすることによって、認証された製品又は解決策に対して行われる任意の後続の変更は、新しい認証プロセスを有し、それは、認証コスト及び時間の増加、統合の可能性の制限（離散構成要素アプローチによる）、革新の遅延（変更に対するコスト駆動抵抗による）、ならびに以前に取得された認証を失うリスクさえもたらす。
【０００６】
したがって、本開示は、集積回路内にＳＴＯ安全機能を実装する（例えば、組み込む、統合する）安全回路を提供することを対象とする。そのような安全回路は、その後、例えばゲートドライバＩＣなどのより複雑なデバイスに更に統合されてもよく、又は最終用途においてそれに結合されてもよい。
【発明の概要】
【０００７】
１つ又は複数の実施形態の目的は、集積回路内に安全ＳＴＯ機能を実装するそのような安全回路を提供することに寄与することである。
【０００８】
１つ又は複数の実施形態によれば、そのような目的は、添付の特許請求の範囲に記載の特徴を有する安全回路によって達成することができる。
【０００９】
１つ又は複数の実施形態は、対応するゲートドライバデバイスに関連してよい。
【００１０】
１つ又は複数の実施形態は、対応するドライバシステムに関連してよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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