专利名称：带有电流双向检测功能的负载驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有电流双向检测功能的负载驱动电路。
背景技术：
在从直流电源朝向负载以单向供给电流而驱动该负载的负载驱动电路的电流环路中，一般设有用来控制对该负载供给的电流的开关元件。此外，以开关元件的过电流保护为目的，需要检测并监视经由开关元件流到负载中的电流，所以在负载驱动电路中设有用来检测流到负载中的电流的功能。例如，在专利文献1中，记载有在应用于汽车用的电动式动力转向系统中的直流电动机的斩波控制系统中、作为开关元件而由电场效应晶体管(以下称作FET)斩波控制的技术。此外，在专利文献1的图1中，公开了用来检测流到直流电动机(负载)中的电流的电流检测电路的结构。以下，对表现专利文献1的图1的图10所示的以往的带有单向电流检测功能的负载驱动电路进行说明。图10所示的以往的带有单向电流检测功能的负载驱动电路，是将由受电池等的直流电源侧配线51驱动的直流电动机构成的负载52基于通过来自未图示的控制装置的门极信号开启关闭的斩波控制用的FET(以下称作主FET)53进行斩波控制的。此外，图 10所示的以往的带有单向电流检测功能的负载驱动电路进行动作，以通过电流检测用的 FET (以下称作副FET) M检测在负载52的斩波控制时流过的电流、。详细地讲，副FET54 被对主FET53供给的门极信号以与主FET53相同的定时被开启关闭控制。此外，差动放大器55为了朝向副FETM供给规定值的源极电流I2而动作，以使对非反转输入端子施加的主FET53的源极电压V1与对反转输入端子施加的副FETM的源极电压V2相等。这里，如果设主FET53的开启电阻是副FET54的开启电阻的(1/n)倍，则流到主 FET53中的电流I1与流到副FET54中的电流I2的关系用下式表示。I2 = (1/n) · I1 ……(1)此外，如果设电阻56的电阻值为R、电阻56的电压下降为V1，则V1与I2的关系用下式表不。V1 = R · I2......(2)因而，根据式(1)和式(2)，V1与I1的关系用下式表示。V1 = (1/n) · R · I1 ......(3)根据式C3)可知，通过检测电阻56的电压下降V1，能够间接地检测流到负载52中的电流I。此外，通过检测电阻56的电压下降V1，当电压下降V1超过规定的阈值Vth时、 以及对应于电压下降V1的电流I1超过了用以下的式(4)表示的阈值Ith时，能够实现使主 FET53强制地关闭的过电流保护。Ith = η · (Vth/R) ......(4)[专利文献1]特开平1-83156号公报近年来，矩阵变换器等的AC-AC电力变换器受到关注。对于在该AC-AC电力变换器中使用的半导体开关元件，要求使电流双向流动的功能、和能承受由AC商用电源施加的高电压的性能。进而，在AC-AC电力变换器中，在安全对策上，要求保护半导体开关元件不受过电流损伤。在低耐压规格的FET (例如镓砷(GaAs)类)的情况下，采用不区分漏极电极和源极电极的对称型的构造。另一方面，在面向功率电子学领域设计的高耐压规格的FET(功率FET)的情况下，与低耐压规格相比，能够对门极电极施加非常高的门极电压，所以在门极-源极间耐压这一点上发生问题。例如，在电源电压是600V的情况下，对于门极电极也设想了被施加满上限的600V的门极电压的状态(全振荡)，但作为门极-源极间电压通常最大为5V，所以不具有门极-源极间耐压。因此，在高耐压规格的FET的情况下，采用将漏极电极与源极电极区分的非对称型的构造，以便能够对门极电极施加非常高的门极电压。但是，在是具有非对称型的构造的FET的情况下，仅能够向单向(例如从漏极电极朝向源极电极的方向)流过电流。因此，不能采用从交流节点电压(电压)变换为希望大小及频率的交流输出电压的矩阵变换器的交流开关等、在控制端子以外的一个主端子与另一个主端子之间能够双向切换电流的开关(以下称作电流双向切换开关)。专利文献1关于图10的主FET53的构造并没有特别言及，但假如在主 Τ53是非对称型的构造的情况下，在将直流电源侧配线51替换为交流电源后，不能作为电流双向切换开关发挥功能。因此，图10所示的由副FET54、差动放大器55、电阻56构成的电流检测电路作为与流到主FET53中的源极电流Il对应的流到副FETM中的源极电流12只能检测到单向的电流，不能分别检测双向流过的电流而施加过电流保护。

发明内容
本发明是为了解决上述那样的以往的问题而做出的，目的是提供一种具备能够双向切换对负载供给的电流的朝向的电流双向切换开关、和能够在各方向上检测沿双向流过该电流双向切换开关中的电流的电流双向检测功能的负载驱动电路。为了解决上述问题，有关本发明的带有电流双向检测功能的负载驱动电路具备 电流双向切换开关，连接在与电源及负载的一方连接的第1配线和与电源及负载的另一方连接的第2配线之间，切换从该第1配线向该第2配线的方向(以下称作顺向)流动的第1 顺向电流和从该第2配线向该第1配线的方向(以下称作逆向)流动的第1逆向电流；顺向电流检测用开关，与上述第1配线连接，流过在上述电流双向切换开关中流过的上述第1 顺向电流相关的第2顺向电流；逆向电流检测用开关，与上述第2配线连接，流过在上述电流双向切换开关中流过的上述第1逆向电流相关的第2逆向电流；顺向电流检测电路，与上述顺向电流检测用开关连接，流过在上述顺向电流检测用开关中流过的上述第2顺向电流，检测该流过的第2顺向电流；逆向电流检测电路，与上述逆向电流检测用开关连接，流过流到上述逆向电流检测用开关中的上述第2逆向电流，检测该流过的第2逆向电流；开关控制电路，控制上述电流双向切换开关、上述顺向电流检测用开关、以及上述逆向电流检测用开关的切换，以使流过上述电流双向切换开关中的上述第1顺向电流以及流过上述顺向电流检测用开关中的上述第2顺向电流以相同的定时流动、并且流过上述电流双向切换开关中的上述第1逆向电流以及流到上述逆向电流检测用开关中的上述第2逆向电流以相同的定时流动。
根据该结构，能够以具备能够将对负载供给的电流的方向双向切换的电流双向切换开关的负载驱动电路为对象，实现能够在各方向上检测沿双向流到该电流双向切换开关中的电流的电流双向检测功能。在上述带有电流双向检测功能的负载驱动电路中，也可以是，上述电流双向切换开关是具备连接在上述第1配线上的第1主端子、连接在上述第2配线上的第2主端子、被从上述开关控制电路施加第1控制电压的第1控制端子、和被从上述开关控制电路施加第2 控制电压的第2控制端子的第一 4端子电场效应晶体管；上述顺向电流检测用开关是具备连接在上述第1配线上的第1主端子、连接在上述顺向电流检测电路上的第2主端子、被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的第1控制端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的第2控制端子的第二 4端子电场效应晶体管；上述逆向电流检测用开关是具备连接在上述逆向电流检测电路上的第1主端子、连接在上述第2配线上的第2主端子、被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的第1控制端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的第2控制端子的第三4端子电场效应晶体管。根据该结构，能够将电流双向切换开关、顺向电流检测用开关、以及逆向电流检测用开关作为低损耗(开启电阻较小)且高耐压的高电力开关元件(功率FET)使用。在上述带有电流双向检测功能的负载驱动电路中，也可以是，上述电流双向切换开关具备第一 3端子电场效应晶体管，具备第1主端子、连接在上述第1配线上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加第1控制电压的单独的控制端子；第二 3端子电场效应晶体管，具备与上述第一 3端子电场效应晶体管的上述第1主端子连接的第1主端子、连接在上述第2配线上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加第2控制电压的单独的控制端子；上述顺向电流检测用开关具备第三3端子电场效应晶体管，具备第1主端子、连接在上述第1配线上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的单独的控制端子；第四3端子电场效应晶体管，具备与上述第三3端子电场效应晶体管的上述第1主端子连接的第1主端子、连接在上述顺向电流检测电路上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的单独的控制端子；上述逆向电流检测用开关具备 第五3端子电场效应晶体管，具备第1主端子、连接在上述逆向电流检测电路上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的单独的控制端子；第六3端子电场效应晶体管，具备与上述第五3端子电场效应晶体管的第1主端子连接的第1主端子、连接在上述第2配线上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的单独的控制端子。根据该结构，能够将电流双向切换开关、顺向电流检测用开关、及逆向电流检测用开关作为低损耗(开启电阻较小)且高耐压的高电力开关元件(功率FET)使用。上述带有电流双向检测功能的负载驱动电路中，也可以是，上述电流双向切换开关、上述顺向电流检测用开关、以及上述逆向电流检测用开关由氮化镓(GaN)类晶体管构成。根据该结构，能够使构成电流双向切换开关、顺向电流检测用开关、及逆向电流检测用开关的电场效应晶体管更低损耗且高耐压。在上述带有电流双向检测功能的负载驱动电路中，也可以是，上述顺向电流检测电路具备第1差动放大器，在非反转输入端子上被施加上述第2配线的电压，在反转输入端子上被施加上述顺向电流检测用开关与上述顺向电流检测电路之间的第1节点电压，从第1输出端子流出使上述第2配线的电压与上述第1节点电压相等的第1输出电流；第1 电流检测器，设在上述第1差动放大器的输出端子与上述第1差动放大器的反转输入端子之间，检测与上述第2顺向电流相关的上述第1输出电流；上述逆向电流检测电路具备第 2差动放大器，在非反转输入端子上被施加上述第1配线的电压，在反转输入端子上被施加上述逆向电流检测用开关与上述逆向电流检测电路之间的第2节点电压，从输出端子流出使上述第1配线的电压与上述第2节点电压相等的第2输出电流；第2电流检测器，设在上述第2差动放大器的输出端子与上述第2差动放大器的反转输入端子之间，检测与上述第 2逆向电流相关的上述第2输出电流。根据该结构，能够适当地实现顺向电流检测电路及逆向电流检测电路。根据本发明，能够实现具备能够双向切换对负载供给的电流的朝向的电流双向切换开关、和能够在各方向上检测沿双向流到该电流双向切换开关中的电流的电流双向检测功能的负载驱动电路。


图1是表示有关本发明的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的结构的电路图。图2是表示有关本发明的第1实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的结构的电路图。图3是表示有关本发明的第2实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的结构的电路图。图4是表示有关本发明的第3实施方式的白炽灯驱动电路的结构的电路图。图5是表示图4所示的白炽灯驱动电路的动作的波形图。图6是表示有关本发明的第4实施方式的矩阵变换器的结构的图。图7是表示图6所示的矩阵变换器的电流双向切换开关的动作的时间图。图8是表示节点电压VAC为正的情况下的矩阵变换器的动作的波形图。图9是表示节点电压VAC为负的情况的矩阵变换器的动作的波形图。图10是表示以往的带有单向电流检测功能的负载驱动电路的结构的电路图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。另外，以下在所有的图中对相同或对应的要素赋予的标号，省略其重复的说明。(本发明的概念)首先，参照图1说明本发明的概念。图1是表示有关本发明的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的结构的电路图。图1所示的带有电流双向检测功能的负载驱动电路具备电流双向切换开关1、顺向电流检测用开关2、逆向电流检测用开关3、开关控制电路4、与电源8连接、被从电源8供给交流电压的第1配线5、与负载9连接、对负载9供给交流电压的第2配线6、顺向电流检测电路 10、和逆向电流检测电路11。另外，也可以将第1配线5与负载9连接、将第2配线6与电源8连接。另外，在该图中，I (MSWl)表示沿从第1配线5朝向第2配线6的方向(以下为了方便而称作顺向)流到电流双向切换开关1中的顺向电流(本发明中的第1顺向电流)， I (MSW2)表示沿从第2配线6朝向第1配线5的方向(以下为了方便而称作逆向)流到电流双向切换开关1中的逆向电流(本发明中的第1逆向电流)，I (SSWl)表示与I (MSWl)有相关性、并且从第1配线5流到顺向电流检测用开关2中的顺向电流(本发明中的第2顺向电流)，I (SSW2)表示与I (MSW2)有相关性、并且从第2配线6流到逆向电流检测用开关 3中的逆向电流(本发明中的第2逆向电流)，O(SSWl)表示顺向电流检测电路10的顺向电流检测信号，0(SSW2)表示逆向电流检测电路11的逆向电流检测信号。以下，以上述定义的顺向及逆向为前提进行说明，但也可以将从第2配线6朝向第1配线5的电流的方向设为顺向、并且将从第1配线5朝向第2配线6的电流的方向设为逆向。电流双向切换开关1连接在与电源8连接的第1配线5、和与负载9连接的第2配线6之间。电流双向切换开关1根据从开关控制电路4输出的控制电压，向从第1配线5 朝向第2配线6的顺向切换流过顺向电流I (MSWl)，向从第2配线6朝向第1配线5的逆向切换流过逆向电流I(MSW2)。顺向电流检测用开关2与第1配线5连接。根据从开关控制电路4输出的控制电压，顺向电流检测用开关2流过与流到电流双向切换开关1中的顺向电流I(MSWl)相关的顺向电流I(SSW1)。另夕卜，在流到电流双向切换开关1中的顺向电流I(MSWl)与流到顺向电流检测用开关2中的顺向电流I (SSWl)之间成立的相关关系是指例如关于顺向电流 I (MSffl)及顺向电流I (SSWl)、如果一方的电流值增加则另一方的电流值也以相同的变化率增加、同样如果一方的电流值减小则另一方的电流值也以相同的变化率减小的关系。逆向电流检测用开关3与第2配线6连接。逆向电流检测用开关3根据从开关控制电路4输出的控制电压，流过与流到电流双向切换开关1中的逆向电流I (MSW2)相关的逆向电流I(SSW》。另外，在流到电流双向切换开关1中的逆向电流I(MSW》与流到逆向电流检测用开关3中的逆向电流I(SSW2)之间成立的相关关系是指例如关于逆向电流I (MSW2) 及逆向电流I (SSW2)、如果一方的电流值增加则另一方的电流值也以相同的变化率增力卩、同样如果一方的电流值减小则另一方的电流值也以相同的变化率减小的关系。顺向电流检测电路10与顺向电流检测用开关2连接。顺向电流检测电路10流入从顺向电流检测用开关2流出的顺向电流I (SSWl)，检测该流入的顺向电流I (SSWl)。逆向电流检测电路11与逆向电流检测用开关3连接。逆向电流检测电路11流入从逆向电流检测用开关3流出的逆向电流I (SSW2)，检测该流入的逆向电流I (SSW2)。开关控制电路4控制电流双向切换开关1、顺向电流检测用开关2、以及逆向电流检测用开关3，以使得流到电流双向切换开关1中的顺向电流I (MSWl)及流到顺向电流检测用开关2中的顺向电流I(SSWl)以相同的定时流动、并且流到电流双向切换开关1中的逆向电流I(MSW2)及流到逆向电流检测用开关3中的逆向电流I (SSW2)以相同的定时流动。具体而言，在基于从开关控制电路4输出的控制电压而电流双向切换开关1开启的情况下，基于第1配线5的电压VSW与第2配线6的电压VGND之间的差电压(= VSW-VGND)，在电流双向切换开关1中流过顺向电流I (MSWl)或逆向电流I (MSW2)。这里，在电流双向切换开关1中流过顺向电流I(MSWl)的情况下，开关控制电路4以与电流双向切换开关1开启的定时相同的定时使顺向电流检测用开关2开启。结果， 在顺向电流检测用开关2中也以相同的定时流过顺向电流I(SSW1)。另外，在此情况下，由于逆向电流检测电路11构成为不进行动作，所以逆向电流检测用开关3既可以开启也可以关闭。因而，顺向电流检测电路10通过检测从顺向电流检测用开关2流入的顺向电流 I (SSffl)，能够间接地检测流到电流双向切换开关1中的顺向电流I (MSWl)。特别是，如果想要对顺向电流I (SSWl)设定Ith (SSffl)的阈值而施加过电流保护，则通过顺向电流I (MSWl) 与顺向电流I(SSWl)之间的相关关系，在与Ith(SSffl)成比例的电流Ith(MSffl)流到电流双向切换开关1中的情况下能够施加过电流保护。另一方面，在电流双向切换开关1开启而流过逆向电流I (MSW2)的情况下，开关控制电路4以与电流双向切换开关1开启的定时相同的定时使逆向电流检测用开关3开启。 结果，在逆向电流检测用开关3中也流过逆向电流I (SSW2)。另外，在此情况下，由于顺向电流检测电路10构成为不进行动作，所以逆向电流检测用开关3既可以开启也可以关闭。 因而，逆向电流检测电路11通过检测从逆向电流检测用开关3流入的逆向电流I (SSW2)， 能够间接地检测流到电流双向切换开关1中的逆向电流I(MSW2)。特别是，如果想要对逆向电流I(SSW2)设定Ith(SSW2)的而施加过电流保护，则通过逆向电流I (MSW2)与逆向电流I(SSW2)之间的相关关系，在与Ith(SSW2)成比例的电流Ith(MSW2)流到电流双向切换开关1中的情况下能够施加过电流保护。如以上所述，能够分别检测在电流双向切换开关1中双向流过的电流(顺向电流 I (MSffl)、逆向电流I (MSW2))，例如能够对在电流双向切换开关1中双向流过的电流分别设定阈值，结果能够进行双向的过电流保护。以下，对本发明的具体的实施方式进行说明。(第1实施方式)图2是表示有关本发明的第1实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的结构的电路图。电流双向切换开关1构成为具备从第1配线5流入顺向电流I(MSWl)的主端子 Sl (本发明中的第1主端子)、从第2配线6流入逆向电流(IMSW2)的主端子S2 (本发明中的第2主端子)、被从开关控制电路4施加控制电压VGl的控制端子Gl (本发明中的第1控制端子)、被从开关控制电路4施加控制电压VG2的控制端子G2(本发明中的第2控制端子)的4端子电场效应晶体管12(本发明中的第一 4端子电场效应晶体管)。这样，在本发明中，将晶体管的负载电流流过的端子(例如电场效应晶体管中的源极及漏极、以及双极性晶体管中的发射极及集电极)称作主端子，将晶体管的被施加控制电压的端子(例如电场效应晶体管中的门极及双极性晶体管中的基极)称作控制端子。顺向电流检测用开关2构成为具备从第1配线8流入顺向电流I (SSWl)的主端子
51(本发明中的第3主端子)、朝向顺向电流检测电路10流出顺向电流I (SSWl)的主端子
52(本发明中的第4主端子)、被从开关控制电路4施加控制电压VGl的控制端子Gl (本发明中的第3控制端子)、和被从开关控制电路4施加控制电压VG2的控制端子G2 (本发明中的第4控制端子)的4端子电场效应晶体管13 (本发明中的第二 4端子电场效应晶体管)。逆向电流检测用开关3构成为具备朝向逆向电流检测电路11流出逆向电流 I (SSW2)的主端子Sl (本发明中的第五主端子)、从第2配线6流入逆向电流I (SSW2)的
9主端子S2 (本发明中的第六主端子)、被从开关控制电路4施加控制电压VGl的控制端子Gl (本发明中的第五控制端子)、和被从开关控制电路4施加控制电压VG2的控制端子 G2(本发明中的第六控制端子)的4端子电场效应晶体管14(本发明中的第三4端子电场效应晶体管)。顺向电流检测电路由具备非反转输入端子、反转输入端子和输出端子的差动放大器15 (本发明中的第1差动放大器)、和电流检测器16 (本发明中的第1电流检测器)构成。差动放大器15在非反转输入端子上被施加第2配线6的电压VGND，在反转输入端子上被施加顺向电流检测用开关2与顺向电流检测电路10之间(严格地讲是4端子电场效应晶体管12的主端子S2与电流检测器16之间的节点)的节点电压V(SSWl)，进行动作，以通过虚拟短路从输出端子流出使第2配线6的电压VGND与节点电压V(SSWl)相等的输出电流。电流检测器16设在差动放大器15的输出端子与反转输入端子之间，检测与顺向电流 I (SSffl)相关的输出电流。电流检测器16可以采用例如电阻或电流传感器等。逆向电流检测电路11由具备非反转输入端子、反转输入端子和输出端子的差动放大器17 (本发明中的第2差动放大器)、和电流检测器18 (本发明中的第2电流检测器) 构成。差动放大器17在非反转输入端子上被施加第1配线5的电压VSW，在反转输入端子上被施加逆向电流检测用开关3与逆向电流检测电路11之间(严格地讲是4端子电场效应晶体管14的主端子Sl与电流检测器18之间的节点)的节点电压V(SSW2)，进行动作，以通过虚拟短路从输出端子流出使第1配线5的电压VSW与节点电压V(SSW2)相等的输出电流。电流检测器18设在差动放大器17的输出端子与反转输入端子之间，检测与逆向电流 I (SSW2)相关的输出电流。电流检测器18可以采用例如电阻或电流传感器等。另外，构成电流双向切换开关1的4端子电场效应晶体管12在为了驱动后述的白炽灯30或3相马达34等的交流负载而要求大电流且高电压动作(第1配线5的电压VSW 与第2配线6的电压VGND之间的电压差较大的情况)的情况下，优选地由氮化镓(GaN)类晶体管构成。关于构成顺向电流检测用开关2的4端子电场效应晶体管13、以及构成逆向电流检测用开关3的4端子电场效应晶体管14，也由于对控制端子G1、G2施加的控制电压 VGUVG2与构成电流双向切换开关1的4端子电场效应晶体管12是共通的，所以优选地由氮化镓类晶体管构成。氮化镓是属于周期表的3族的镓(Ga)与氮(N)的化合物，已知为在电气上带隙较大的半导体。另外，由于越是带隙大的材料则电气的耐压越高，所以氮化镓类晶体管能够作为低损耗(开启电阻较小)且高耐压的高电力开关元件(功率FET)使用。此外，在将4端子电场效应晶体管12、13、14用氮化镓类晶体管构成的情况下，只要设置两个控制端子Gl、G2，两个控制端子Gl、G2间的耐压通过使两者间的距离变长就能够比以往的FET的门极-源极间耐压高，所以不需要如非对称型的晶体管构造那样有例如主端子Sl的电压必须比主端子S2的电压高的制约。即，主端子S2的电压也可以比主端子Sl的电压高。例如，在使用“-600 +600V”的高电压的交流电源的情况下，能够将主端子Sl的电压设为“0V”、将控制端子Gl的电压VGl设为“0 5V”、将主端子S2的电压设为 "-600 +600V”、将控制端子G2的电压设为“主端子S2的电压+0 5V”。在此情况下，由于以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl ( = VG1-VS1)是“0 5V”、以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2( = VG2-VS2)是“0 5V”，所以能够满足与以往的FET的门极-源极间耐压同样的耐压。
接着，对图2所示的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的顺向电流的检测动作进行说明。当从开关控制电路4输出的控制电压VGl、VG2被施加在4端子电场效应晶体管12 的控制端子Gl、G2上时，4端子电场效应晶体管12开启。此时，4端子电场效应晶体管12 从主端子Sl朝向主端子S2流过顺向电流I (MSWl)。4端子电场效应晶体管13为了与4端子电场效应晶体管12共用控制端子Gl、G2， 当在4端子电场效应晶体管12中流过顺向电流I(MSWl)时，在4端子电场效应晶体管13 中从主端子Sl朝向主端子S2流过顺向电流I (SSWl)。这里，差动放大器15进行动作，以使第2配线6的电压VGND与对反转输入端子施加的节点电压V(SSWl)成为同电位。于是，4 端子电场效应晶体管12、13共用控制端子Gl、G2及主端子Si，两者的主端子S2的电位成为同电位。因而，流到4端子电场效应晶体管12中的顺向电流I(MSWl)与流到4端子电场效应晶体管13中的顺向电流I(SSWl)成为与晶体管的尺寸比成比例的关系。这里，在4端子电场效应晶体管13的尺寸是4端子电场效应晶体管12的尺寸的(1/nl)倍的情况下，顺向电流I(MSWl)与顺向电流I(SSWl)的关系用下式表示。I (SSffl) = (1/nl) · I (MSffl) ......(5)因而，顺向电流检测电路10通过检测从4端子电场效应晶体管13的主端子S2 流入的顺向电流I (SSWl)，能够间接地检测流到4端子电场效应晶体管12中的顺向电流 I(MSW1)。特别是，如果对顺向电流I(SSWl)设定Ith(SSWl)的阈值，则当流到4端子电场效应晶体管12中的顺向电流I (MSWl)成为由下式表示的电流值时，能够施加顺向的过电流保护。Ith (MSffl) = nl · Ith(SSffl) ......(6)接着，对图2所示的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的逆向电流的检测动作进行说明。当从开关控制电路4输出的控制电压VGl、VG2被施加在4端子电场效应晶体管12 的控制端子Gl、G2上时，4端子电场效应晶体管12开启。此时，4端子电场效应晶体管12 从主端子S2朝向主端子Sl流过逆向电流I (MSW2)。4端子电场效应晶体管14为了与4端子电场效应晶体管12共用控制端子G1、G2， 当在4端子电场效应晶体管12中流过逆向电流I(MSW2)时，4端子电场效应晶体管14从主端子S2朝向主端子Sl流过逆向电流I (SSW》。这里，差动放大器17进行动作，以使第1 配线5的电压VSW与对反转输入端子施加的节点电压V(SSW2)通过虚拟短路成为同电位。 于是，4端子电场效应晶体管12、14共用控制端子G1、G2及主端子S2，两者的主端子Sl的电位成为同电位。因而，流到4端子电场效应晶体管12中的逆向电流I(MSW2)与流到4端子电场效应晶体管14中的顺向电流I(SSW2)成为与晶体管的尺寸比成比例的关系。这里， 在4端子电场效应晶体管14的尺寸是4端子电场效应晶体管12的尺寸的(l/M)倍的情况下，逆向电流I(MSW2)与逆向电流I(SSW2)的关系由下式表示。I (SSW2) = (1/η2) · I (MSff) ......(7)因而，逆向电流检测电路11通过检测从4端子电场效应晶体管14的主端子Sl 流过的逆向电流I (SSW2)，能够间接地检测流到4端子电场效应晶体管12中的逆向电流 I (MSW2)。特别是，如果对逆向电流I (SSW2)设定Ith (SSW2)的阈值，则当流到4端子电场效应晶体管12中的逆向电流I (MSW2)成为由下式表示的电流值时，能够施加逆向的过电流保护。I th2 (MSff) = n2 · Ith(SSW2) ......(8)如以上所述，根据本发明的第1实施方式，能够分别检测沿双向流到4端子电场效应晶体管12中的电流。此外，例如能够对沿双向流到电流双向切换开关1中的电流分别设置阈值，能够进行双向的过电流保护。(第2实施方式)图3是表示有关本发明的第2实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的结构的电路图。在图3所示的第2实施方式中，与图2所示的第1实施方式不同的点是，在电流双向切换开关1、顺向电流检测用开关2、及逆向电流检测用开关3的结构中使用直列连接的两个3端子电场效应晶体管。电流双向切换开关1具备具有漏极Dl (本发明中的第1主端子)、连接在第1配线5上的源极Sl (本发明中的第2主端子)、被从开关控制电路4施加门极电压VGl (本发明中的第1控制电压)的门极Gl (本发明中的单独的控制端子)的3端子电场效应晶体管 21、和具有与漏极Dl连接的漏极D2 (本发明中的第1主端子)、连接在第2配线6上的源极 S2 (本发明中的第2主端子)、和被从开关控制电路4施加门极电压VG2的门极G2 (本发明中的单独的控制端子)的3端子电场效应晶体管22。顺向电流检测用开关2具备具有漏极D1 (本发明中的第1主端子)、连接在第1配线5上的源极Sl (本发明中的第2主端子)、和被从开关控制电路4施加门极电压VGl的门极Gl (本发明中的单独的控制端子)的3端子电场效应晶体管23、和具有与漏极Dl连接的漏极D2 (本发明中的第1主端子)、连接在顺向电流检测电路10上的源极S2 (本发明中的第2主端子)、和被从开关控制电路4施加门极电压VG2的门极G2 (本发明中的单独的控制端子)的3端子电场效应晶体管M。逆向电流检测用开关3具备具有漏极D1 (本发明中的第1主端子)、连接在逆向电流检测电路11上的源极Sl (本发明中的第2主端子)、和被从开关控制电路4施加门极电压VGl的门极Gl (本发明中的单独的控制端子)的3端子电场效应晶体管25、和具有与漏极Dl连接的漏极D2 (本发明中的第1主端子)、连接在第2配线6上的源极S2 (本发明中的第2主端子)、和被从开关控制电路4施加门极电压VG2的门极G2 (本发明中的单独的控制端子)的3端子电场效应晶体管26。另外，构成电流双向切换开关1的3端子电场效应晶体管21、22在为了驱动后述的白炽灯30或3相马达34等的交流负载而要求大电流且高电压动作(第1配线5的电压 VSff与第2配线6的电压VGND之间的电压差较大的情况)的情况下，需要构成低损耗(开启电阻较小)且高耐压的高电力开关元件(功率FET)。因此，优选的是由氮化镓(GaN)类晶体管构成。关于构成顺向电流检测用开关2的3端子电场效应晶体管23、24、构成逆向电流检测用开关3的3端子电场效应晶体管25、26也是同样的。此外，如果设置两个控制端子G1、G2，则两个控制端子G1、G2间的耐压通过使两者间的距离变长能够比以往的FET的门极-源极间耐压高，所以不需要如非对称型的构造的那样有例如主端子Sl的电压必须比主端子S2的电压高的制约。由此，与第1实施方式同样，能够将主端子Sl与主端子S2之间的电压(第1配线5的电压VSW与第2配线6的电压VGND之间的差电压)设为“600V”。关于图3所示的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的动作，与图2所示的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的动作是同样的，所以省略说明。根据以上的本发明的第2实施方式，与本发明的第1实施方式同样，能够分别检测在4端子电场效应晶体管12中双向流过的电流。此外，能够例如对在电流双向切换开关1 中双向流过的电流分别设置阈值，能够进行双向的过电流保护。(第3实施方式)本发明的第3实施方式是表示有关第1及第2实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的应用例的。图4是表示有关本发明的第3实施方式的白炽灯驱动电路的结构的电路图。另外，以下对使用图2所示的有关本发明的第1实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的情况进行说明，但图3所示的有关本发明的第2实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路也同样能够使用。图4所示的白炽灯驱动电路是在图2所示的带有电流双向检测功能的负载驱动电路中的4端子电场效应晶体管12的主端子Sl与主端子S2之间串联连接单相交流电源32 及作为交流负载的白炽灯30而构成的。换言之，在本实施方式中，第1配线5连接在负载 (白炽灯30)上，第2配线6连接在电源(单相交流电源3 上。另外，当4端子电场效应晶体管12开启时白炽灯30开启、当4端子电场效应晶体管12关闭时白炽灯30关闭这样动作。图5是表示图4所示的白炽灯驱动电路的动作的波形图。在该图中，VGND表示连接在4端子电场效应晶体管12的主端子S2上的节点的电压(为了便于说明而规定为接地电位0V)，VAC表示单相交流电源32与白炽灯30之间的节点的电压，VSW表示4端子电场效应晶体管12的主端子Sl与白炽灯30之间的节点的电压(向差动放大器17的非反转输入端子的施加电压)，VGl表示对4端子电场效应晶体管12的控制端子Gl施加的控制电压，VG2表示对4端子电场效应晶体管12的控制端子G2施加的控制电压，VGSlth表示将4 端子电场效应晶体管12的控制端子Gl开启所需要的以主端子Sl为基准的控制端子Gl的电压的阈值，VGS2th表示将4端子电场效应晶体管12的控制端子G2开启所需要的以主端子S2为基准的控制端子G2的电压的阈值。此外，I (MSff)表示流到4端子电场效应晶体管 12中的顺向电流或逆向电流，I (SSffl)表示流到4端子电场效应晶体管13中的顺向电流， I (SSW2)表示流到4端子电场效应晶体管14中的逆向电流。在4端子电场效应晶体管12中，对控制端子Gl施加的控制电压VGl和对控制端子G2施加的控制电压VG2由开关控制电路4根据4端子电场效应晶体管12的开启关闭的定时控制。这里，在将4端子电场效应晶体管12作为整体关闭的情况下，在实际使用上，设为电压VGS1 = 0V,电压VGS2 = 0V,即将主端子Sl与控制端子Gl之间的电位差设为0V，并且将主端子S2与控制端子G2之间的电位差设为0V。在将4端子电场效应晶体管12关闭时，在4端子电场效应晶体管12中不流过电流，所以白炽灯30与4端子电场效应晶体管12 的主端子Sl之间的节点电压VSW等于单相交流电源32与白炽灯30之间的节点的电压VAC 相等。此时，差动放大器15进行动作，以使4端子电场效应晶体管13的主端子S2的电压V(SSffl)与4端子电场效应晶体管12的主端子S2的电压VGND相等。另外，在4端子电场效应晶体管12、13中，对控制端子G1、G2施加的控制电压VG1、VG2是共通的，所以在4端子电场效应晶体管13中，主端子Sl与控制端子Gl之间的电位差也为0V，主端子S2与控制端子G2之间的电位差也为0V。因此，在顺向电流检测用开关2 端子电场效应晶体管13)中没有流过电流。同样，差动放大器17进行动作，以使逆向电流检测用开关3的4端子电场效应晶体管14的主端子Sl的电压V(SSW2)与4端子电场效应晶体管12的主端子Sl的电压VSW相等。另外，在4端子电场效应晶体管12、14中，由于对控制端子G1、G2施加的控制电压VGl、VG2是共通的，所以在4端子电场效应晶体管14中，主端子Sl与控制端子Gl的电位差也为0V，主端子S2与控制端子G2之间的电位差也为0V。因此，在逆向电流检测用开关3 G端子电场效应晶体管14)中没有流过电流。另一方面，为了将4端子电场效应晶体管12作为整体开启，需要4端子电场效应晶体管12的控制端子Gl及控制端子G2开启。S卩，在4端子电场效应晶体管12开启时，以 4端子电场效应晶体管12的主端子Sl为基准的控制端子Gl的电压VGSl ( = VG1-VSW)为阈值VGSlth以上，需要将4端子电场效应晶体管12的控制端子Gl开启。同样，以4端子电场效应晶体管12的主端子S2为基准的控制端子G2的电压VGS2( = VG2-VGND)为阈值 VGS2th以上，需要将4端子电场效应晶体管12的控制端子G2开启。另外，在4端子电场效应晶体管12开启时，白炽灯30与4端子电场效应晶体管12的主端子Sl之间的节点电压 VSff为将单相交流电源32的单相交流电压VAC基于白炽灯30的阻抗和4端子电场效应晶体管12的开启电阻分割后的电压。当在4端子电场效应晶体管12中流过顺向电流I (MSWl)时，差动放大器15进行动作，以使4端子电场效应晶体管13的主端子S2的电压V(SSWl)与4端子电场效应晶体管12的主端子S2的电压VGND相等。在4端子电场效应晶体管12、13中，由于对控制端子 G1、G2施加的控制电压VG1、VG2是共通的，所以在4端子电场效应晶体管13中流过对应于与4端子电场效应晶体管12的尺寸比的电流。这里，在4端子电场效应晶体管13的尺寸是4端子电场效应晶体管12的尺寸的(1/nl)倍的情况下，顺向电流I(MSWl)与顺向电流 I (SSffl)的关系用式(5)表示。因而，顺向电流检测电路10通过检测从4端子电场效应晶体管13的主端子S2 流入的顺向电流I (SSWl)，能够间接地检测流到4端子电场效应晶体管12中的顺向电流 I(MSW1)。特别是，当流到4端子电场效应晶体管12中的顺向电流I(MSWl)成为用式(6) 表示的电流值时，施加使4端子电场效应晶体管12强制地关闭顺向的过电流保护。在4端子电场效应晶体管12中流过逆向电流I (MSW2)时，差动放大器17进行动作，以使逆向电流检测用开关3的4端子电场效应晶体管14的主端子Sl的电压V(SSW2) 与4端子电场效应晶体管12的主端子Sl的电压VSW相等。另外，在4端子电场效应晶体管12、14中，由于对控制端子G1、G2施加的控制电压VG1、VG2是共通的，所以在4端子电场效应晶体管14中流过对应于与4端子电场效应晶体管12的尺寸比的电流。这里，在4端子电场效应晶体管14的尺寸是4端子电场效应晶体管12的尺寸的(l/M)倍的情况下，逆向电流I(MSW2)与逆向电流I(SSW2)的关系用式(7)表示。因而，逆向电流检测电路11通过检测从4端子电场效应晶体管14的主端子Sl 流入的逆向电流I (SSW2)，能够间接地检测流到4端子电场效应晶体管12中的逆向电流I(MSW2)。特别是，如果对逆向电流I (SSW2)设定Ith(SSW2)的阈值，则当流到4端子电场效应晶体管12中的逆向电流I(MSW2)成为用式⑶表示的电流值时，施加使4端子电场效应晶体管12强制地关闭的逆向的过电流保护。(第4实施方式)本发明的第4实施方式是作为有关第1及第2实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的应用例而表示矩阵变换器的实施方式。图6是表示有关本发明的第4实施方式的矩阵变换器的结构的图。另外，以下说明使用图2所示的有关本发明的第1实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路的情况，但图3所示的有关本发明的第2实施方式的带有电流双向检测功能的负载驱动电路也同样能够使用。图6所示的矩阵变换器是不经由从单相交流电源36向直流电压的变换而直接地形成3相交流电压(VU、W、Vff)、驱动作为交流负载的3相马达34的结构。图6所示的矩阵变换器按照U相、V相、W相的各相、并且按照高电位侧(UP、VP、WP)及低电位侧(UN、VN、 WN)设置图2所示的带有电流双向检测功能的负载驱动电路而构成。即，在单相交流电源36 的一方的电源输出的电源线(VAC)与另一方的电源输出的电源线(VGND)之间，连接有U相高电位侧UP的电流双向切换开关Ia及U相低电位侧UN的电流双向切换开关Ib的一对、 V相高电位侧VP的电流双向切换开关Ic及V相低电位侧VN的电流双向切换开关Id的一对、和W相高电位侧WP的电流双向切换开关Ie及W相低电位侧WN的电流双向切换开关If 的一对。另外，VAC表示单相交流电源36与高电位侧的电流双向切换开关(la、lC、le)的主端子Sl之间的节点的电压，VGND表示单相交流电源36与低电位侧的电流双向切换开关 (IbUdUf)的主端子S2之间的节点的电压(为了便于说明而规定为接地电位0V)。并且，对于电流双向切换开关Ia至lf，分别设有顺向电流检测用开关( 至2f)、 逆向电流检测用开关(3a至3f)、顺向电流检测电路(1 至15f、16a至16f)、逆向电流检测电路(17a至17f、18a至18f)。设有综合控制电流双向切换开关(la至If)、顺向电流检测用开关( 至2f)、以及逆向电流检测用开关(3a至3f)的开关控制电路4。开关控制电路4朝向电流双向切换开关(la至If)的控制端子G1、G2输出控制电压VG1、VG2。此外， 开关控制电路4被输入电流检测器(16a至16f、18a至18f)的输出。这样，在本实施方式中，在高电位侧的负载驱动电路中，第1配线连接在电源(单相交流电源36)上且第2配线连接在负载(3相马达34)上，并且，在低电位侧的负载驱动电路中，第1配线连接在负载(3相马达34)上且第2配线连接在电源(单相交流电源36) 上。如果详细地说明图6所示的矩阵变换器的结构，则在电流双向切换开关Ia中，主端子Sl与单相交流电源36的一方的电源输出的电源线(VAC)连接，主端子S2与电流双向切换开关Ib的主端子Sl及3相马达34的U相的电源线(VU)连接。另外，电流双向切换开关Ia的主端子S2与电流双向切换开关Ib的主端子Sl之间的节点的电压为对3相马达 34的U相施加的VU。在顺向电流检测用开关加中，主端子Sl与单相交流电源36的一方的电源输出的电源线(VAC)连接，主端子S2与差动放大器15a的反转输入端子连接。在差动放大器15a中，非反转输入端子连接在3相马达34的U相的电源线(VU)上，输出端子经由电流检测器16a连接在顺向电流检测用开关2的主端子S2上。在逆向电流检测用开关 3a中，主端子Sl与差动放大器17a的反转输入端子连接，主端子S2与3相马达34的U相的电源线(VU)连接。在差动放大器17a中，非反转输入端子与单相交流电源36的一方的电源输出的电源线(VAC)连接，输出端子经由电流检测器18a连接在逆向电流检测用开关3 的主端子Sl上。关于电流双向切换开关lc、le各自的周边电路也是与电流双向切换开关 Ia同样的连接。另一方面，在电流双向切换开关Ib中，主端子Sl连接在3相马达34的U相的电源线(VU)上，主端子S2连接在单相交流电源36的另一方的电源输出的电源线(VGND)上。 在顺向电流检测用开关2b中，主端子Sl连接在3相马达34的U相的电源线(VU)上，主端子S2连接在差动放大器15b的反转输入端子上。在差动放大器15b中，非反转输入端子连接在单相交流电源36的另一方的电源输出的电源线(VGND)上，输出端子经由电流检测器 16b连接在顺向电流检测用开关2b的主端子S2上。在逆向电流检测用开关北中，主端子 Sl连接在差动放大器17b的反转输入端子上，主端子S2连接在单相交流电源36的另一方的电源输出的电源线(VGND)上。在差动放大器17b中，非反转输入端子连接在3相马达34 的U相的电源线(VU)上，输出端子经由电流检测器18b连接在逆向电流检测用开关北的主端子Sl上。关于电流双向切换开关IDlf各自的周边电路也是与电流双向切换开关Ib 同样的连接。这里，分别设VUPGl表示对电流双向切换开关Ia的控制端子Gl施加的控制电压， VUPG2表示对电流双向切换开关Ia的控制端子G2施加的控制电压，VVPGl表示对电流双向切换开关Ib的控制端子Gl施加的控制电压，VVPG2表示对电流双向切换开关Ib的控制端子G2施加的控制电压，VWPGl表示对电流双向切换开关Ic的控制端子Gl施加的控制电压， VWPG2表示对电流双向切换开关Ic的控制端子G2施加的控制电压。此外，分别设VUNGl表示对电流双向切换开关Id的控制端子Gl施加的控制电压，VUNG2表示对电流双向切换开关 Id的控制端子G2施加的控制电压，VVNGl表示对电流双向切换开关Ie的控制端子Gl施加的控制电压，VVNG2表示对电流双向切换开关Ie的控制端子G2施加的控制电压，VWNGl表示对电流双向切换开关If的控制端子Gl施加的控制电压，VWNG2表示对电流双向切换开关If的控制端子G2施加的控制电压。此外，分别设VUPCDl表示对应于电流双向切换开关Ia的电流检测器16a的输出，VUPCD2表示对应于电流双向切换开关Ia的电流检测器18a的输出，VVPCDl表示对应于电流双向切换开关Ic的电流检测器16c的输出，VVPCD2表示对应于电流双向切换开关 Ic的电流检测器18c的输出，VWPCDl表示对应于电流双向切换开关Ie的电流检测器16e 的输出，VWPCD2表示对应于电流双向切换开关Ie的电流检测器18e的输出。此外，分别设 VUNCDl表示对应于电流双向切换开关Ib的电流检测器16b的输出，VUNCD2表示对应于电流双向切换开关Ib的电流检测器18b的输出，VVNCDl表示对应于电流双向切换开关Id的电流检测器16d的输出，VVNCD2表示对应于电流双向切换开关Id的电流检测器18d的输出，VWNCDl表示对应于电流双向切换开关If的电流检测器16f的输出，VWNCD2表示对应于电流双向切换开关If的电流检测器18f的输出。此外，分别设SWUP表示设在单相交流电源36的一方的电源输出的电源线(VAC) 与3相马达34的U相的电源线(VU)之间的电流双向切换开关la，SWVP表示设在单相交流电源36的一方的电源输出的电源线(VAC)与3相马达34的V相的电源线(VV)之间的电流双向切换开关lc，SffffP表示设在单相交流电源36的一方的电源输出的电源线(VAC)与3相马达34的W相的电源线(VW)之间的电流双向切换开关le。此外，分别设SWUN表示设在单相交流电源36的另一方的电源输出的电源线(VGND)与3相马达34的U相的电源线 (VU)之间的电流双向切换开关lb，SWVN表示设在单相交流电源36的另一方的电源输出的电源线(VGND)与3相马达34的V相的电源线(VV)之间的电流双向切换开关ld，SffffN表示设在单相交流电源36的另一方的电源输出的电源线(VGND)与3相马达34的V相的电源线(VW)之间的电流双向切换开关If。图7是表示图6所示的矩阵变换器的电流双向切换开关的动作的时间图。具体而言，图7是表示如上述那样构成的矩阵变换器的电流双向切换开关SWUP、SWUN、SWVP、SWVN、 SffffP, SffffN的动作例的图。如该图所示，电流双向切换开关SWUP、SWUN为了使得不会同时开启而流过贯通电流而被控制为，使得在一方开启的情况另一方关闭。关于电流双向切换开关SWVP、SffVN之间、以及电流双向切换开关SffffP、SffffN之间可以说也是同样的。单相交流电源36是几十Hz (由于是商用电源输入，所以是50Hz或60Hz)，另一方面，矩阵变换器的动作频率及3相交流输出是几kHz 几十kHz，所以在矩阵变换器动作的 1周期中，可以认为单相交流电源36的电压几乎不变化。所以，为了使说明简单化，设单相交流电源36的另一方的电源输出(VGND)是接地电压0V，按情况区分为单相交流电源36的一方的电源输出(VAC)是正的情况和负的情况。另外，在图8中表示节点电压VAC为正的情况下的矩阵变换器的动作的波形图，在图9中表示节点电压VAC为负的情况下的矩阵变换器的动作的波形图。首先，说明图8所示的节点电压VAC是正的情况下的矩阵变换器的动作。另外，以下限定于连接在3相马达34的U相的电源线上的电流双向切换开关SWUP、SWUN进行说明。 此外，以通过在电流双向切换开关SWUP中从主端子Sl朝向主端子S2流过顺向电流I (MSW) 的状态下关闭、电流双向切换开关SWUN开启而在该电流双向切换开关SWUN中从主端子S2 朝向主端子Sl流过逆向电流I(MSW)的前提进行说明。另外，在电流双向切换开关SWUP中流过逆向电流I (MSW)的状况下关闭的情况设为节点电压VAC是负的情况进行说明。当电流双向切换开关SWUP开启、并且电流双向切换开关SWUN关闭时，在电流双向切换开关SWUP中，进行控制以使以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl比阈值VGSlth高，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2 比阈值VGS2th高。此外，在电流双向切换开关SWUN中，进行控制以使以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl成为0V，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2成为0V。此时，3相马达34的U相的电源线(VU)的电压大致等于节点电压VAC。此外，电流双向切换开关SWUP侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4 端子电场效应晶体管12开启时的动作同样地动作，电流双向切换开关SWUN侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4端子电场效应晶体管12关闭时的动作同样地动作。S卩，在电流双向切换开关SWUP中，从主端子Sl朝向主端子S2流过顺向电流I (MSW)，所以开关控制电路4当在顺向电流检测用开关加中从主端子Sl朝向主端子S2流动的顺向电流I (SSWl) 成为阈值Ith(SSWl)时检测到过电流，使电流双向切换开关SWUP强制地关闭，并且使电流双向切换开关SWUN强制地开启。另一方面，在电流双向切换开关SWUP关闭、并且电流双向切换开关SWUP开启时， 在电流双向切换开关SWUP中，进行控制以使以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl成为0V，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2 也成为0V。此外，在电流双向切换开关SWUN中，进行控制以使以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl比阈值VGSlth高，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2比阈值VGS2th高。此时，3相马达34的U相的电源线(VU) 的电压成为与节点电压VGND大致相等。此外，电流双向切换开关SWUP侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4端子电场效应晶体管12关闭时的动作同样地动作，电流双向切换开关SWUN侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4端子电场效应晶体管12开启时的动作同样地动作。由于在电流双向切换开关SWUN中从主端子S2朝向主端子Sl流过逆向电流 I (MSW)，所以开关控制电路4当在逆向电流检测用开关3a中从主端子S2朝向主端子Sl流动的逆向电流I(SSW2)成为Ith(SSW2)时检测到过电流，使电流双向切换开关SWUP强制地开启，并且使电流双向切换开关SWUN强制地关闭。接着，说明图9所示的节点电压VAC是负的情况下的矩阵变换器的动作。另外，以下限定于连接在3相马达34的U相的电源线上的电流双向切换开关SWUP、SWUN进行说明。 此外，以通过在电流双向切换开关SWUP中从主端子S2朝向主端子Sl流过逆向电流I (MSW) 的状态下关闭、电流双向切换开关SWUN开启而在该电流双向切换开关SWUN中从主端子Sl 朝向主端子S2流过顺向电流I (MSW)的前提进行说明。另外，在电流双向切换开关SWUP中流过顺向电流I(MSW)的状况下关闭的情况设为节点电压VAC是正的情况而进行说明。当电流双向切换开关SWUP开启、并且电流双向切换开关SWUN关闭时，在电流双向切换开关SWUP中，进行控制以使以主端子S 1的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl比阈值VGSlth高，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2 比阈值VGS2th高。此外，在电流双向切换开关SWUN中，进行控制以使以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl成为0V，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2也成为0V。此时，3相马达34的U相的电源线(VU)的电压变为与节点电压VAC大致相等。此外，电流双向切换开关SWUP侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4端子电场效应晶体管12开启时同样地动作，电流双向切换开关SWUN侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4端子电场效应晶体管12关闭时的动作同样地动作。由于在电流双向切换开关SWUP中从主端子S2朝向主端子Sl流过逆向电流I (MSW)，所以开关控制电路4当流到逆向电流检测用开关3a中的逆向电流I(SSW》成为阈值Ith(SSW》时检测到过电流，使电流双向切换开关SWUP强制地关闭，并且使电流双向切换开关SWUN强制地开启ο另一方面，当电流双向切换开关SWUP关闭、并且电流双向切换开关SWUP开启时， 在电流双向切换开关SWUP中，进行控制以使以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl成为0V，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2 也成为0V。此外，在电流双向切换开关SWUN中，进行控制以使以主端子Sl的电压为基准的控制端子Gl的电压VGSl比阈值VGSlth高，并且进行控制以使以主端子S2的电压为基准的控制端子G2的电压VGS2比阈值VGS2th高。此时，3相马达34的U相的电源线(VU) 的电压变为与节点电压VGND大致相等。此外，电流双向切换开关SWUP侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4端子电场效应晶体管12关闭时的动作同样地动作，电流双向切换开关SWUN侧的电流检测电路与白炽灯驱动电路的4端子电场效应晶体管12开启时的动作同样地动作。由于在电流双向切换开关SWUN中从主端子Sl朝向主端子S2流过顺向电流 I (MSW)，所以当流到顺向电流检测用开关加中的顺向电流I (SSWl)成为Ith(SSWl)时检测到过电流，使电流双向切换开关SWUP强制地开启，并且使电流双向切换开关SWUN强制地关闭。根据上述说明可知，对于本领域的技术人员而言，本发明的许多改良及其他实施方式是显而易见的。因而，上述说明仅应解释为例示，是以对本领域的技术人员指导施行本发明的优选的实施方式的目的提供的。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够将其构造及 /或功能的细节实质性地变更。工业实用性具备本发明的电流双向切换开关的带有电流双向检测功能的负载驱动电路作为白炽灯驱动电路或矩阵变换器等的用于功率电子学领域的负载驱动电路是具有实用性的。标号说明1电流双向切换开关2顺向电流检测用开关3逆向电流检测用开关4开关控制电路5第1配线6第2配线8 电源9 负载10顺向电流检测电路11逆向电流检测电路12 4端子电场效应晶体管(电流双向切换开关)13 4端子电场效应晶体管(顺向电流检测用开关)14 4端子电场效应晶体管(逆向电流检测用开关)15差动放大器(第1差动放大器)16电流检测器(第1电流检测器)17差动放大器(第2差动放大器)18电流检测器(第2电流检测器)21 3端子电场效应晶体管(第1电场效应晶体管)22 3端子电场效应晶体管(第2电场效应晶体管)23 3端子电场效应晶体管(第3电场效应晶体管)24 3端子电场效应晶体管(第4电场效应晶体管)25 3端子电场效应晶体管(第5电场效应晶体管)26 3端子电场效应晶体管(第6电场效应晶体管)30白炽灯32单相交流电源34 3相马达36单相交流电源
权利要求
1.一种带有电流双向检测功能的负载驱动电路，其特征在于，具备电流双向切换开关，连接在与电源及负载的一方连接的第1配线和与电源及负载的另一方连接的第2配线之间，切换从该第1配线向该第2配线的方向即顺向流动的第1顺向电流和从该第2配线向该第1配线的方向即逆向流动的第1逆向电流；顺向电流检测用开关，与上述第1配线连接，流过与在上述电流双向切换开关中流过的上述第1顺向电流相关的第2顺向电流；逆向电流检测用开关，与上述第2配线连接，流过与在上述电流双向切换开关中流过的上述第1逆向电流相关的第2逆向电流；顺向电流检测电路，与上述顺向电流检测用开关连接，流过在上述顺向电流检测用开关中流过的上述第2顺向电流，检测该流过的第2顺向电流；逆向电流检测电路，与上述逆向电流检测用开关连接，流过在上述逆向电流检测用开关中流过的上述第2逆向电流，检测该流过的第2逆向电流；开关控制电路，控制上述电流双向切换开关、上述顺向电流检测用开关、以及上述逆向电流检测用开关的切换，以使流过上述电流双向切换开关中的上述第1顺向电流以及流过上述顺向电流检测用开关中的上述第2顺向电流以相同的定时流动、并且流过上述电流双向切换开关中的上述第1逆向电流以及流过上述逆向电流检测用开关中的上述第2逆向电流以相同的定时流动。
2.如权利要求1所述的带有电流双向检测功能的负载驱动电路，其特征在于，上述电流双向切换开关是具备连接在上述第1配线上的第1主端子、连接在上述第2 配线上的第2主端子、被从上述开关控制电路施加第1控制电压的第1控制端子、和被从上述开关控制电路施加第2控制电压的第2控制端子的第一 4端子电场效应晶体管；上述顺向电流检测用开关是具备连接在上述第1配线上的第1主端子、连接在上述顺向电流检测电路上的第2主端子、被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的第1控制端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的第2控制端子的第二 4端子电场效应晶体管；上述逆向电流检测用开关是具备连接在上述逆向电流检测电路上的第1主端子、连接在上述第2配线上的第2主端子、被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的第1控制端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的第2控制端子的第三4端子电场效应晶体管。
3.如权利要求1所述的带有电流双向检测功能的负载驱动电路，其特征在于， 上述电流双向切换开关具备第一 3端子电场效应晶体管，具备第1主端子、连接在上述第1配线上的第2主端子、 和被从上述开关控制电路施加第1控制电压的单独的控制端子；第二 3端子电场效应晶体管，具备与上述第一 3端子电场效应晶体管的上述第1主端子连接的第1主端子、连接在上述第2配线上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加第2控制电压的单独的控制端子； 上述顺向电流检测用开关具备第三3端子电场效应晶体管，具备第1主端子、连接在上述第1配线上的第2主端子、 和被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的单独的控制端子；第四3端子电场效应晶体管，具备与上述第三3端子电场效应晶体管的上述第1主端子连接的第1主端子、连接在上述顺向电流检测电路上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的单独的控制端子； 上述逆向电流检测用开关具备第五3端子电场效应晶体管，具备第1主端子、连接在上述逆向电流检测电路上的第 2主端子、和被从上述开关控制电路施加上述第1控制电压的单独的控制端子；第六3端子电场效应晶体管，具备与上述第五3端子电场效应晶体管的第1主端子连接的第1主端子、连接在上述第2配线上的第2主端子、和被从上述开关控制电路施加上述第2控制电压的单独的控制端子。
4.如权利要求2或3所述的带有电流双向检测功能的负载驱动电路，其特征在于，上述电流双向切换开关、上述顺向电流检测用开关、以及上述逆向电流检测用开关由氮化镓(GaN)类晶体管构成。
5.如权利要求1所述的带有电流双向检测功能的负载驱动电路，其特征在于， 上述顺向电流检测电路具备第1差动放大器，在非反转输入端子上被施加上述第2配线的电压，在反转输入端子上被施加上述顺向电流检测用开关与上述顺向电流检测电路之间的第1节点电压，从第1输出端子流出使上述第2配线的电压与上述第1节点电压相等的第1输出电流；第1电流检测器，设在上述第1差动放大器的输出端子与上述第1差动放大器的反转输入端子之间，检测与上述第2顺向电流相关的上述第1输出电流； 上述逆向电流检测电路具备第2差动放大器，在非反转输入端子上被施加上述第1配线的电压，在反转输入端子上被施加上述逆向电流检测用开关与上述逆向电流检测电路之间的第2节点电压，从输出端子流出使上述第1配线的电压与上述第2节点电压相等的第2输出电流；第2电流检测器，设在上述第2差动放大器的输出端子与上述第2差动放大器的反转输入端子之间，检测与上述第2逆向电流相关的上述第2输出电流。
全文摘要
本发明实现具备电流双向切换开关的带有电流双向检测功能的负载驱动电路。具备电流双向切换开关，连接在第1配线与第2配线之间，沿从第1配线朝向第2配线的方向流过第1顺向电流，沿从第2配线朝向第1配线的方向流过第1逆向电流；顺向电流检测用开关，与第1配线连接，流入与流到电流双向切换开关中的第1顺向电流相关的第2顺向电流；逆向电流检测用开关，与第2配线连接，流入与流到电流双向切换开关中的第1逆向电流相关的第2逆向电流；顺向电流检测电路，与顺向电流检测用开关连接，检测从顺向电流检测用开关流出的第2顺向电流；逆向电流检测电路，与逆向电流检测用开关连接，检测从逆向电流检测用开关流出的第2逆向电流；开关控制电路。
文档编号G01R19/00GK102214993SQ201010589258
公开日2011年10月12日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年4月9日
发明者中村尚幸, 古东正章, 宫地博幸 申请人:松下电器产业株式会社