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公開番号2025030181
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023135241
出願日2023-08-23
発明の名称制御システム、絶縁誤差アンプ
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H03K 19/0175 20060101AFI20250228BHJP(基本電子回路)
要約【課題】絶縁型の制御システムで適切な帰還制御を行う。
【解決手段】制御システム400は、二次回路系400sの状態に応じたアナログ入力信号S41を生成する検出回路401と、アナログ入力信号S41とアナログ基準信号S42との誤差を増幅してアナログ誤差信号S43を生成する増幅回路403と、アナログ誤差信号S43を第1デジタル誤差信号S44に変換する変調回路404と、第1デジタル誤差信号S44を第2デジタル誤差信号S45として絶縁伝達する絶縁回路405と、デジタル制御信号S53(延いてはアナログ制御信号S54)に応じた駆動信号S47を生成する駆動回路407と、駆動回路407の内部信号S51と第2デジタル誤差信号S45の入力を受けてデジタル制御信号S53を生成するデジタル処理回路409を備える。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
一次回路系と二次回路系との間が電気的に絶縁されており、前記二次回路系から前記一次回路系に帰還制御が掛かるように構成される制御システムであって、
前記二次回路系に設けられて前記二次回路系の状態に応じたアナログ入力信号を生成するように構成される検出回路と、
前記二次回路系に設けられて前記アナログ入力信号と所定のアナログ基準信号との誤差を増幅してアナログ誤差信号を生成するように構成される増幅回路と、
前記二次回路系に設けられて前記アナログ誤差信号を第１デジタル誤差信号に変換するように構成される変調回路と、
前記一次回路系と前記二次回路系との間を電気的に絶縁しつつ前記第１デジタル誤差信号を第２デジタル誤差信号として伝達するように構成される絶縁回路と、
前記一次回路系に設けられて制御信号に応じた駆動信号を生成するように構成される駆動回路と、
前記一次回路系に設けられて前記駆動回路の内部信号と前記第２デジタル誤差信号の入力を受けて前記制御信号を生成するように構成されるデジタル処理回路と、
を備える、制御システム。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記駆動回路と前記デジタル処理回路との間に設けられて前記内部信号をアナログ／デジタル変換するように構成されるアナログ／デジタル変換回路をさらに備える、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記デジタル処理回路と前記駆動回路との間に設けられて前記制御信号をデジタル／アナログ変換するように構成されるデジタル／アナログ変換回路をさらに備える、請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記検出回路は、前記一次回路系と前記二次回路系との間を電気的に絶縁しつつ前記駆動信号に応じて入力電圧から出力電圧を生成するように構成される電力変換回路の一部であり、前記出力電圧に応じた帰還電圧を前記アナログ入力信号として出力する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項５】
前記駆動回路は、所定の発振周波数でセット信号を生成するように構成される発振回路と、前記セット信号とリセット信号の双方に応じて前記駆動信号のオンデューティを制御するように構成される論理回路と、を含み、前記セット信号を前記内部信号として前記デジタル処理回路に出力し、
前記デジタル処理回路は、前記セット信号に同期してスロープ信号を生成するように構成されるスロープ信号生成回路と、前記第２デジタル誤差信号と前記スロープ信号とを比較して比較信号を生成するように構成される比較回路と、を含み、前記比較信号を前記リセット信号として前記駆動回路に出力する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
前記デジタル処理回路は、前記内部信号及び前記第２デジタル誤差信号のほかに、駆動状態制御信号の入力を受けて前記制御信号を生成する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
前記変調回路は、前記アナログ誤差信号を前記第１デジタル誤差信号に変換するように構成される第１変調回路と、前記アナログ誤差信号を前記第１デジタル誤差信号よりも高周波数の第３デジタル誤差信号に変換するように構成される第２変調回路と、を含み、
前記絶縁回路は、前記第１デジタル誤差信号を前記第２デジタル誤差信号として伝達するように構成される第１絶縁回路と、前記第３デジタル誤差信号を第４デジタル誤差信号として伝達するように構成される第２絶縁回路と、を含み、
前記デジタル処理回路は、前記内部信号及び前記第２デジタル誤差信号のほかに、前記第４デジタル誤差信号の入力を受けて前記制御信号を生成する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
前記第１絶縁回路と前記デジタル処理回路との間に設けられるローパスフィルタ及び前記第２絶縁回路と前記デジタル処理回路との間に設けられるハイパスフィルタの少なくとも一方を備える、請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記第２変調回路は、前記アナログ誤差信号と所定の閾値とを比較して前記第３デジタル誤差信号を生成するように構成されるコンパレータを含む、請求項７に記載の制御システム。
【請求項１０】
アナログ入力信号と所定のアナログ基準信号との誤差を増幅して第１アナログ誤差信号を生成するように構成される増幅回路と、
前記第１アナログ誤差信号を第１デジタル誤差信号に変換するように構成される第１変調回路と、
前記第１デジタル誤差信号を第２デジタル誤差信号として絶縁伝達するように構成される第１絶縁回路と、
前記第１アナログ誤差信号を前記第１デジタル誤差信号よりも高周波数の第３デジタル誤差信号に変換するように構成される第２変調回路と、
前記第３デジタル誤差信号を第４デジタル誤差信号として絶縁伝達するように構成される第２絶縁回路と、
前記第２デジタル誤差信号と前記第４デジタル誤差信号との加算信号を第２アナログ誤差信号に変換するように構成される復調回路と、
を備える、絶縁誤差アンプ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御システム及び絶縁誤差アンプに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、一次回路系と二次回路系との間を電気的に絶縁しつつ、一次回路系と二次回路系との間で信号を伝達する信号伝達装置は、様々なアプリケーション（電源装置又はモータ駆動装置など）に用いられている。
【０００３】
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、本願出願人による特許文献１を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２２／０７０９４４号
【０００５】
［概要］
ところで、絶縁型の制御システムでは、二次回路系から一次回路系に帰還信号が伝達され得る。しかしながら、従来の制御システムでは、帰還信号の絶縁伝達手法について検討の余地があった。
【０００６】
例えば、本開示に係る制御システムは、一次回路系と二次回路系との間が電気的に絶縁されており、前記二次回路系から前記一次回路系に帰還制御が掛かるように構成される制御システムであって、前記二次回路系に設けられて前記二次回路系の状態に応じたアナログ入力信号を生成するように構成される検出回路と、前記二次回路系に設けられて前記アナログ入力信号と所定のアナログ基準信号との誤差を増幅してアナログ誤差信号を生成するように構成される増幅回路と、前記二次回路系に設けられて前記アナログ誤差信号を第１デジタル誤差信号に変換するように構成される変調回路と、前記一次回路系と前記二次回路系との間を電気的に絶縁しつつ前記第１デジタル誤差信号を第２デジタル誤差信号として伝達するように構成される絶縁回路と、前記一次回路系に設けられて制御信号に応じた駆動信号を生成するように構成される駆動回路と、前記一次回路系に設けられて前記駆動回路の内部信号と前記第２デジタル誤差信号の入力を受けて前記制御信号を生成するように構成されるデジタル処理回路と、を備える。
【０００７】
また例えば、本開示に係る絶縁誤差アンプは、アナログ入力信号と所定のアナログ基準信号との誤差を増幅して第１アナログ誤差信号を生成するように構成される増幅回路と、前記第１アナログ誤差信号を第１デジタル誤差信号に変換するように構成される第１変調回路と、前記第１デジタル誤差信号を第２デジタル誤差信号として絶縁伝達するように構成される第１絶縁回路と、前記第１アナログ誤差信号を前記第１デジタル誤差信号よりも高周波数の第３デジタル誤差信号に変換するように構成される第２変調回路と、前記第３デジタル誤差信号を第４デジタル誤差信号として絶縁伝達するように構成される第２絶縁回路と、前記第２デジタル誤差信号と前記第４デジタル誤差信号との加算信号を第２アナログ誤差信号に変換するように構成される復調回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、信号伝達装置の基本構成を示す図である。
図２は、トランスチップの基本構造を示す図である。
図３は、２チャンネル型のトランスチップとして用いられる半導体装置の斜視図である。
図４は、図３に示す半導体装置の平面図である。
図５は、図３の半導体装置において低電位コイルが形成された層を示す平面図である。
図６は、図３の半導体装置において高電位コイルが形成された層を示す平面図である。
図７は、図６に示すVIII-VIII線に沿う断面図である。
図８は、図７に示す領域XIIIの拡大図（分離構造）を示す図である。
図９は、トランスチップのレイアウト例を模式的に示す図である。
図１０は、制御システムの第１実施形態を示す図である。
図１１は、制御システムの第２実施形態を示す図である。
図１２は、駆動回路及びデジタル処理回路の一構成例を示す図である。
図１３は、制御システムの第３実施形態を示す図である。
図１４は、制御システムの第４実施形態を示す図である。
図１５は、制御システムの第５実施形態を示す図である。
図１６は、制御システムの第６実施形態を示す図である。
図１７は、制御システムの第６実施形態を示す図である。
図１８は、車両の外観を示す図である。
【０００９】
［詳細な説明］
＜信号伝達装置（基本構成）＞
図１は、信号伝達装置の基本構成を示す図である。本構成例の信号伝達装置２００は、一次回路系２００ｐ（ＶＣＣ１－ＧＮＤ１系）と二次回路系２００ｓ（ＶＣＣ２－ＧＮＤ２系）との間を絶縁しつつ、一次回路系２００ｐから二次回路系２００ｓにパルス信号を伝達し、二次回路系２００ｓに設けられたスイッチ素子（不図示）のゲートを駆動する半導体集積回路装置（いわゆる絶縁ゲートドライバＩＣ）である。例えば、信号伝達装置２００は、コントローラチップ２１０と、ドライバチップ２２０と、トランスチップ２３０と、を単一のパッケージに封止して成る。
【００１０】
コントローラチップ２１０は、電源電圧ＶＣＣ１（例えばＧＮＤ１基準で最大７Ｖ）の供給を受けて動作する半導体チップである。コントローラチップ２１０には、例えば、パルス送信回路２１１と、バッファ２１２及び２１３が集積されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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