CN107154724B - 栅极电压控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明使栅极电压控制装置小型化。本发明的栅极电压控制装置具备：检测电路；多个绝缘变压器，其具有一次线圈和二次线圈；一次电路，其被连接在各个一次线圈上；多个二次电路，其被连接在二次线圈上；多个电压调节电路，其被连接在二次电路和栅极上。所述检测电路向一次电路发送与所检测到的物理量相对应的信号。一次电路周期性地执行将与从检测电路发送的信号相对应的种类的波形的变动电压向各个一次线圈的两端间施加的处理。各个二次电路将在二次线圈中所产生的变动电压转换为直流电压。各个电压调节电路以二次电路实施转换所得到的直流电压为电源而进行工作，并根据在二次线圈中所产生的变动电压的波形的种类而对栅极电压的变化模式进行变更。

Description

栅极电压控制装置
技术领域
本说明书所公开的技术涉及一种栅极电压控制装置。
背景技术
在专利文献1中，公开了一种将光电耦合器插入到信号传递路径中的逆变器装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-244521号公报
发明内容
发明所要解决的课题
开发有一种如下的电路，该电路在通过开关元件而使主电流电路接通或断开时，对物理量(例如，主电流电路的电流、电压、开关元件的温度、来自外部的指令信号等)进行检测，并根据该检测值来对开关元件的栅极电压的变化模式进行变更。这种栅极电压控制装置具备对物理量进行检测的检测电路、和对开关元件的栅极电压进行控制的电压调节电路。从检测电路向电压调节电路发送与物理量相对应的信号，并根据所发送的信号而对栅极电压进行控制。有时检测电路与电压调节电路之间基准电压有较大差异，在这种情况下，将两者直接连接较为困难。因此，在信号传递路径中插入光电耦合器等的绝缘元件(能够在输入侧的基准电位与输出侧的基准电位不同的状态下进行信号传递的元件)，并从检测电路经由绝缘元件而向电压调节电路发送信号。然而，由于绝缘元件需要确保足够的绝缘性，因此尺寸较大。在为了对多个开关元件进行控制而存在有多个电压调节电路的情况下，需要针对每个电压调节电路而设置绝缘元件。因此，栅极电压控制装置会大型化。
用于解决课题的方法
本说明书所公开的栅极电压控制装置对向被连接在主电流电路上的多个开关元件的栅极施加的栅极电压进行控制。栅极电压控制装置具备：检测电路；多个绝缘变压器，其具有一次线圈和二次线圈；一次电路，其被连接在各个所述一次线圈上；多个二次电路，其分别被连接在所对应的所述二次线圈上；多个电压调节电路，其分别被连接在所对应的所述二次电路和所对应的所述栅极上。所述检测电路对物理量进行检测，并将与所检测到的物理量相对应的信号向所述一次电路发送。所述一次电路被构成为，能够将多个种类的波形的变动电压向各个所述一次线圈的两端间施加，且所述一次电路周期性地执行将与从所述检测电路发送的所述信号相对应的种类的波形的变动电压向各个所述一次线圈的两端间施加的处理。各个所述二次电路将在所述二次线圈中所产生的变动电压转换为直流电压。各个所述电压调节电路以所述二次电路实施转换所得到的所述直流电压为电源而进行工作，且使所述栅极电压周期性地变化，并根据在所述二次线圈中所产生的所述变动电压的波形的种类而对所述栅极电压的变化模式进行变更。
另外，对于对栅极电压的变化模式进行变更而言，既可以对使栅极电压在接通电压与断开电压之间转换时的速度(电压的变化率)进行变更，也可以对接通电压或者断开电压的大小进行变更，还可以对接通电压的施加期间与断开电压的施加期间的比(即，占空比)进行变更，并且也可以对其他的特性进行变更。
在该栅极电压控制装置中，检测电路对物理量进行检测，并将与所检测到的物理量相对应的信号向一次电路发送。在检测电路与一次电路的基准电压不同的情况下，也可以在检测电路与一次电路之间的通信路径上设置绝缘元件。一次电路向各个一次线圈的两端间施加周期性地变动的变动电压。于是，在各个二次线圈上，将产生与被施加于一次线圈上的变动电压相对应的波形的变动电压。各个二次电路将在二次线圈中所产生的变动电压转换为直流电压。各个电压调节电路以二次电路实施转换所得到的直流电压为电源而进行工作。即，通过一次电路、多个绝缘变压器以及多个二次电路而构成了向多个电压调节电路供给直流电压的电源电路。另外，各个绝缘变压器的一次线圈与二次线圈被绝缘。因此，一次电路与各个二次电路以不同的基准电压进行工作。此外，在该栅极电压控制装置中，一次电路接收与由检测电路所检测到的物理量相对应的信号，并将与该信号相对应的种类的波形的变动电压施加到各个一次线圈上。因此，在各个二次线圈中也会产生与物理量相对应的波形的变动电压。各个电压调节电路根据在二次线圈中所产生的变动电压的波形的种类而对栅极电压的变化模式进行变更。因此，各个电压调节电路能够根据物理量而对栅极电压的变化模式进行变更。如以上所说明的那样，在该栅极电压控制装置中，即使在检测电路和一次电路之间设置了绝缘元件，也能够从一次电路经由绝缘变压器而向各个电压调节电路发送表示物理量的信号。经由作为供给直流电压的电源电路的一部分而发挥功能的绝缘变压器而向各电压调节电路发送表示物理量的信号。因此，无需针对每个电压调节电路而设置信号发送专用的绝缘变压器。因此，能够削减信号发送专用的绝缘元件。因此，根据该结构，能够使栅极电压控制装置小型化。
附图说明
图1为电机驱动电路10的电路图。
图2为实施例1的栅极电压控制电路50的电路图。
图3为实施例1的栅极电压控制电路50的详细电路图。
图4为表示实施例1的栅极电压控制电路50的动作的曲线图。
图5为表示实施例2的栅极电压控制电路的动作的曲线图。
图6为表示瞬时振荡的曲线图。
图7为实施例3的栅极电压控制电路的详细电路图。
图8为表示实施例3的栅极电压控制电路的动作的曲线图。
图9为实施例4的栅极电压控制电路的详细电路图。
图10为表示实施例4的栅极电压控制电路的动作的曲线图。
图11为实施例5的栅极电压控制电路的详细电路图。
图12为表示实施例5的栅极电压控制电路的动作的曲线图。
图13为表示实施例6的栅极电压控制电路的动作的曲线图。
图14为实施例7的栅极电压控制电路的详细电路图。
图15为表示实施例7的栅极电压控制电路的动作的曲线图。
图16为表示实施例8的栅极电压控制电路的动作的曲线图。
具体实施方式
实施例1
图1所示的电机驱动电路10将蓄电池12的直流电压转换为三相交流电压并向电机14、16供给。电机驱动电路10具有转换器电路20、第一逆变器电路22、第二逆变器电路24。蓄电池12与转换器电路20通过第一高电位配线26与低电位配线28而被连接。转换器电路20与第一逆变器电路22通过第二高电位配线30与低电位配线28而被连接。转换器电路20与第二逆变器电路24通过第二高电位配线30与低电位配线28而被连接。
转换器电路20具有平滑电容器32、电抗器34、两个RC-IGBT(Reverse ConductingInsulated Gate Bipolar Transistor：反向接通绝缘栅双极性晶体管)36、平滑电容器38。电抗器34被中间安装在第一高电位配线26上。平滑电容器32被连接在与电抗器34相比靠蓄电池12侧的部分的第一高电位配线26和低电位配线28之间。各RC-IGBT36通过IGBT36a与二极管36b而被构成。IGBT36a的集电极与二极管36b的阴极连接，IGBT36a的发射极与二极管36b的阳极连接。两个RC-IGBT36以集电极朝向第二高电位配线30侧的方向被串联连接在第二高电位配线30和低电位配线28之间。在两个RC-IGBT36之间的配线上，连接有与电抗器34相比靠下游侧的部分的第一高电位配线26。平滑电容器38被连接在第二高电位配线30与低电位配线28之间。转换器电路20通过使各RC-IGBT36(即，各IGBT36a)进行开关，从而将蓄电池12的直流电压升压，并向第二高电位配线30与低电位配线28之间进行输出。
第一逆变器电路22具有三个RC-IGBT36的串联电路。各个串联电路具备被串联连接在第二高电位配线30和低电位配线28之间的两个RC-IGBT36。各RC-IGBT36以集电极朝向第二高电位配线30侧的方向被连接。另外，第一逆变器电路22的各RC-IGBT36的结构与转换器电路20的各RC-IGBT36的结构等同。在各个串联电路中，在两个RC-IGBT36之间的配线上连接有输出配线31。各输出配线31与电机14连接。第一逆变器电路22通过使各RC-IGBT36(即，各IGBT36a)进行开关，从而将第二高电位配线30和低电位配线28之间的直流电压(转换器电路20的输出电压)转换为三相交流电压。三相交流电压通过输出配线31而向电机14被供给。
第二高电位配线30与低电位配线28在一部分处形成分支，并在该分支的部分上设置有第二逆变器电路24。第二逆变器电路24的结构与第一逆变器电路22的结构等同。第二逆变器电路24通过使各RC-IGBT36(即，各IGBT36a)进行开关，从而将三相交流电压向电机16进行供给。
电机驱动电路10具有对第二高电位配线30的电位VH进行检测的检测电路42。检测电路42将与所检测到的电位VH的值相对应的信号经由绝缘元件44(例如，光电耦合器)而向后述的栅极电压控制电路50的一次电路50a发送。一次电路50a为，以远低于检测电路42的电压进行工作的电路。因此，在检测电路42与一次电路50a之间的信号电压路径上安装有绝缘元件44。
在各RC-IGBT36的IGBT36a的栅极上连接有电压调节电路40。电压调节电路40针对每个IGBT36a而被设置。如图1所示，由于电机驱动电路10具有14个IGBT36a，因此电机驱动电路10具有14个电压调节电路40。各个电压调节电路40通过对IGBT36a的栅极的电位进行控制，从而使IGBT36a进行开关。各个电压调节电路40接收直流电压的供给而工作。此外，虽然在后文中将进行详细叙述，但在各个电压调节电路40中会被发送有表示第二高电位配线30的电位VH的值的信号。各个电压调节电路40根据第二高电位配线30的电位VH而使IGBT36a的开关速度变化。
图2所示的栅极电压控制电路50为，对各个IGBT36a进行控制的电路。栅极电压控制电路50具有多个绝缘变压器80、一次电路50a、和多个二次电路70。各个绝缘变压器80具有一次线圈80a和二次线圈80b。一次线圈80a与二次线圈80b电绝缘。一次电路50a与各个绝缘变压器80的一次线圈80a连接。各二次电路70与所对应的绝缘变压器80的二次线圈80b连接。另外，虽然在图2中省略了一部分，但栅极电压控制电路50具有14个绝缘变压器80。一个一次电路50a分别与14个一次线圈80a连接。二次电路70针对每个绝缘变压器80而分离设置。即，栅极电压控制电路50具有与14个绝缘变压器80相对应的14个二次电路70。14个二次电路70分别与所对应的二次线圈80b连接。此外，14个二次电路70分别与所对应的电压调节电路40连接。一次电路50a经由各个绝缘变压器80而向各个二次电路70供给电力。各个二次电路70将二次线圈80b的两端之间所产生的变动电压转换为直流电压并向电压调节电路40供给。各个电压调节电路40根据从二次电路70供给的直流电压而工作。此外，如上文所述，一次电路50a从检测电路42接收表示电位VH的值的信号。一次电路50a经由各个绝缘变压器80而将表示电位VH的值的信号向各个电压调节电路40发送。各个电压调节电路40根据电位VH的值而使IGBT36a的开关速度变化。
如图2所示，一次电路50a具有直流电源90、信号电压施加电路92、NMOS(N-channelmetal oxide semiconductor：金属氧化物半导体)94以及供电用控制装置95。
直流电源90施加直流电压V1。直流电源90的正极经由配线91而与各个一次线圈80a的一端连接。另外，虽然在图2中省略，但配线91从与直流电源90的正极连接的部分上被分支为多支，且所分支成的各部分与各个一次线圈80a的一端连接。直流电源90的负极被接地。
各个一次线圈80a的另一端经由配线93而与NMOS94的漏极连接。NMOS94的源极被接地。即，NMOS94的源极经由大地而与直流电源90的负极连接。
供电用控制装置95与NMOS94的栅极连接。供电用控制装置95将固定周期的脉冲信号VP1施加到NMOS94的栅极上。在脉冲信号VP1处于高电位的期间内NMOS94被接通，在脉冲信号VP1处于低电位的期间内NMOS94被断开。因此，NMOS94以固定周期反复执行接通与断开。
信号电压施加电路92被连接在配线91和配线93之间。即，信号电压施加电路92与各个一次线圈80a并联连接。从绝缘元件44向信号电压施加电路92发送表示电位VH(检测电路42所检测到的电位)的值的信号。信号电压施加电路92根据接收到的电位VH的值来对配线91和配线93之间的电压(即，施加于各个一次线圈80a上的电压)进行控制。
图3示出了一次电路50a、二次电路70、和电压调节电路40的详细情况。另外，虽然如上文所述，栅极电压控制电路50具有14组绝缘变压器80、二次电路70以及电压调节电路40，但各组的结构互相等同。因此，在图3中，详细地示出了一次电路50a、和1组绝缘变压器80、二次电路70以及电压调节电路40。
信号电压施加电路92具有开关92a和信号传递用控制装置92b。
开关92a的一端与配线91连接。开关92a的另一端与配线93连接。即，在一次线圈80a的两端之间连接有开关92a。
信号传递用控制装置92b与开关92a的控制端子连接。从绝缘元件44向信号传递用控制装置92b发送有表示电位VH的值的信号。信号传递用控制装置92b根据所接收到的电位VH的值而向开关92a的控制端子施加信号VP2。由此，信号传递用控制装置92b使开关92a进行开关。信号传递用控制装置92b以与脉冲信号VP1的周期同步的方式来施加信号VP2。即，信号传递用控制装置92b使开关92a以与NMOS94的开关周期同步的方式来进行开关。因此，开关92a的开关周期与NMOS94的开关周期相同。但是，开关92a的开关模式(即，信号VP2的波形)与NMOS94的开关模式(即，脉冲信号VP1的波形)不同。此外，信号传递用控制装置92b根据电位VH的值而对开关92a的开关模式进行变更。
绝缘变压器80的二次线圈80b的一端与配线61连接。二次线圈80b的另一端与配线62连接。配线62与IGBT36a的发射极连接。
二次电路70具有二极管73a和平滑电容器73b。二极管73a被中间安装在配线61上。二极管73a以阳极朝向二次线圈80b侧的方向被连接。在下文中，将二极管73a的阳极侧的部分的配线61称为配线61a，将二极管73a的阴极侧的部分的配线61称为配线61b。平滑电容器73b被连接在配线61b和配线62之间。
此外，在二次线圈80b上连接有检测电路71。检测电路71与配线61a连接。检测电路71对配线61a的相对于配线62的电位(即，二次线圈80b的两端之间的电压)进行检测。检测电路71对产生于二次线圈80b的两端之间的变动电压进行检测，并根据所检测到的变动电压的各周期中的波形而对表示电位VH的值的信号进行检测。检测电路71根据所检测到的信号而向电压调节电路40发送表示电位VH的值的信号。
电压调节电路40被连接在配线61b与配线62之间。此外，如上文所述，电压调节电路40与IGBT36a的栅极连接。电压调节电路40具有恒电流电源40a、开关40b、开关40c、恒电流电源40d以及控制IC(Integrated Circuit：集成电路)40e。在配线61和IGBT36a的栅极之间，串联连接有恒电流电源40a与开关40b。恒电流电源40a能够使电流从配线61朝向IGBT36a的栅极流动。控制IC40e能够对恒电流电源40a所流动的电流的大小进行变更。开关40b被连接在恒电流电源40a和IGBT36a的栅极之间。开关40b通过控制IC40e而被控制。当开关40b接通时，电流从配线61朝向IGBT36a的栅极流动。在配线62和IGBT36a的栅极之间，串联连接有恒电流电源40d与开关40c。恒电流电源40d能够使电流从IGBT36a的栅极朝向配线62流动。控制IC40e能够对恒电流电源40d所流动的电流的大小进行变更。开关40c被连接在IGBT36a的栅极和恒电流电源40d之间。开关40c通过控制IC40e而被控制。当开关40c接通时，电流从IGBT36a的栅极朝向配线62流动。控制IC40e通过反复执行IGBT36a的栅极的充放电，从而使IGBT36a的栅极电压周期性地变化。
接下来，对栅极电压控制电路50的动作进行说明。供电用控制装置95将图4所示的脉冲信号VP1施加在NMOS94的栅极上。脉冲信号VP1为，在高电位Von和低电位Voff之间变动的脉冲信号。脉冲信号VP1的周期是固定的，各个周期中的脉冲信号VP1的波形不变。在脉冲信号VP1为高电位Von的接通期间Ton的期间内，NMOS94被控制为接通。在脉冲信号VP1为低电位Voff的断开期间Toff的期间内，NMOS94被控制为断开。即，NMOS94以固定的周期反复接通断开。由于在接通期间Ton内，NMOS94被接通，因此电流会从配线91经由一次线圈80a与NMOS94而向大地流动。因此，在接通期间Ton内，流过一次线圈80a的电流IL1为正。在接通期间Ton内，流过一次线圈80a的电流IL1逐渐增加。由于电流IL1逐渐增加，因此一次线圈80a会在阻止电流IL1的方向上产生电动势。因此，在接通期间Ton内，在将从配线91朝向配线93的方向视为正值的情况下，在一次线圈80a的两端之间会产生负电压VLLa(与直流电源90的输出电压V1大致相同大小的负电压)。当NMOS94断开时，流过一次线圈80a的电流IL1成为大致零。于是，一次线圈80a会在从配线91至配线93的方向上产生电动势。因此，在断开期间Toff中，在一次线圈80a的两端之间会产生正电压VLHa。如以上所说明的那样，在一次线圈80a的两端之间，会产生以在接通期间的期间内成为负电压VLLa，在断开期间的期间内成为正电压VLHa的方式变动的变动电压VL1。另外，即使是在断开期间Toff的期间内，在开关92a被接通的情况下，一次线圈80a的两端之间的电压VL1也会例外地不成为高电压VLHa。对于这种情况，将在后文中详细叙述。
当在一次线圈80a的两端间产生了上述的变动电压VL1时，通过一次线圈80a与二次线圈80b的互感，而在二次线圈80b的两端间产生变动电压VL2。即，如图4所示，二次线圈80b的两端之间的电压VL2以与一次线圈80a的两端间的电压VL1大致相同的波形而进行变动。因此，在接通期间Ton的期间内电压VL2成为低电压VLLb，在断开期间Toff的期间内电压VL2成为高电压VLHb。另外，在将从配线62朝向配线61的方向视为正值的情况下，电压VLLb为负电压，电压VLHb为正电压。由于存在二极管73a，因此在电压VL2为负电压VLLb的期间(即，接通期间Ton的期间)内，在二次线圈80b中将无电流流动。另一方面，在电压VL2为正电压VLHb的期间(即，断开期间Toff的期间)内，将有电流从配线62经由二次线圈80b而向配线61a流动。该电流通过二极管73a而流入平滑电容器73b。由此，二极管73a的阴极侧的配线61b的电位上升。
通过反复执行NMOS94的接通和断开，从而使平滑电容器73b被断续地充电，并使配线61a的电位逐渐变高。当配线61a的电位上升至预定电位时，配线61a的电位将在高电位处稳定。即，向配线61a与配线62之间供给直流电压。
电压调节电路40通过被供给至配线61a与配线62之间的直流电压而工作。当控制IC40e使开关40b接通并且使开关40c断开时，将从配线61a向IGBT36a的栅极供给电荷，从而IGBT36a接通。当控制IC40e使开关40b断开并且使开关40c断开时，将从IGBT36a的栅极向配线62流动有电荷，从而IGBT36a断开。以此方式，电压调节电路40接收被供给至配线61a与配线62之间的直流电压而工作。
此外，在栅极电压控制电路50的工作过程中，信号传递用控制装置92b通过对被施加于开关92a的控制端子上的信号VP2进行控制，从而使开关92a进行开关。信号传递用控制装置92b根据电位VH是否大于基准值而对开关92a的开关模式进行变更。图4的期间T1表示电位VH大于基准值的情况下的动作，图4的期间T2表示电位VH为基准值以下的情况下的动作。
在电位VH大于基准值的情况下，如图4的期间T1所示，信号传递用控制装置92b在接通期间Ton的整体与断开期间Toff的大部分期间内将信号VP2维持为低电位Voff(使开关92a断开的电位)，而仅在断开期间Toff的后半的一部分的期间内将信号VP2控制为高电位Von(使开关92a接通的电位)。因此，在断开期间Toff的后半的一部分期间内，开关92a被接通。当开关92a接通时，一次线圈80a的两端之间通过开关92a而被短路。因此，在开关92a接通的期间内，一次线圈80a的两端间的电压VL1成为与大致零相等的电压V0。电压V0成为低于正电压VLHa且高于负电压VLLa的中间电压。由于二次线圈80b的两端间的电压VL2的波形与一次线圈80a的两端间的电压VL1的波形大致相同，因此在期间T1内，在断开期间Toff的后半的一部分期间中电压VL2成为中间电压V0(低于正电压VLHb且高于负电压VLLb的电压)。
在电位VH在基准值以下的情况下，如图4的期间T2所示，信号传递用控制装置92b将信号VP2维持为低电位Voff。即，信号VP2不会成为高电位Von。因此，在期间T2内，不存在变动电压VL1被维持为中间电压V0的期间，也不存在变动电压VL2被维持为中间电压V0的期间。
以此方式，信号电压施加电路92根据电位VH是否高于基准值，从而在产生中间电压V0的动作和不产生中间电压V0的动作之间对动作进行切换。因此，二次线圈80b的两端间所产生的变动电压VL2的波形根据电位VH是否高于基准值而发生变化。
检测电路71对二次线圈80b的两端间所产生的变动电压VL2进行检测，并对变动电压VL2的各周期中的波形是否具有中间电压V0进行判断。变动电压VL2具有中间电压V0意味着电位VH高于基准值。变动电压VL2不具有中间电压V0意味着电位VH在基准值以下。检测电路71根据变动电压VL2的波形而对电位VH是否高于基准值进行判断。检测电路71将表示电位VH是否高于基准值的信号向控制IC40e发送。
在接收到表示电位VH高于基准值的信号的情况下，控制IC40e将减小恒电流电源40a、40d的设定电流。于是，由于IGBT36a的栅极的充放电速度变慢，因此IGBT36a的开关速度下降(IGBT36a接通与断开时的集电极-发射极之间的电压的变化率变小)。控制IC40e将以较低的开关速度而使IGBT36a反复开关。由此，对在IGBT36a中产生的浪涌电压进行抑制。此外，在接收到表示电位VH低于基准值的信号的情况下，控制IC40e将增大恒电流电源40a、40d的设定电流。于是，由于IGBT36a的栅极的充放电速度变快，因此IGBT36a的开关速度上升(IGBT36a接通与断开时的集电极-发射极之间电压的变化率变大)。控制IC40e将以较快的开关速度而使IGBT36a反复开关。在电位VH较低的情况下，由于在IGBT36a中所产生的浪涌电压的容许值变大，因此能够使开关速度加快。通过加快开关速度，从而能够对在IGBT36a中所产生的损耗进行抑制。
如以上所说明的那样，根据栅极电压控制电路50，能够从一次线圈80a向二次线圈80b供给电力，并且能够从一次线圈80a向二次线圈80b发送表示电位VH的信号。因此，能够根据电位VH而对各个IGBT36a的开关速度进行变更。
另外，各个电压调节电路40被连接在IGBT36a的发射极上，并且以发射极的电位为基准而工作。由于各个IGBT36a的发射极的电位互不相同，因此各个电压调节电路40的基准电位互不相同。此外，检测电路42以高于各个电压调节电路40的电位为基准而工作。在这种情况下，当欲从检测电路42对各个电压调节电路40发送信号时，对于每个电压调节电路40而言均需要绝缘元件。在该情况下，由于绝缘元件的尺寸较大，因此栅极电压控制电路50会大型化。相对于此，根据实施例的栅极电压控制电路50，虽然在从检测电路42向一次电路50a传递的信号传递路径中设置有绝缘元件44，但是能够在不使用信号传递专用的绝缘元件的条件下从一次电路50a向各个电压调节电路40发送表示电位VH的信号。即，能够经由电力供给用的绝缘变压器80而从一次电路50a向各个电压调节电路40发送表示电位VH的信号。根据上述结构，能够向绝缘变压器80附加发送表示电位VH的信号的功能。因此，根据该结构，无需针对每个电压调节电路40而使用信号传递专用的绝缘元件，从而能够使栅极电压控制电路小型化。尤其是，由于栅极电压控制电路50具有14个电压调节电路40，因此能够削减14个绝缘元件。由此，能够使栅极电压控制电路50大幅小型化。
实施例2
实施例2的栅极电压控制电路的信号传递用控制装置92b的动作与实施例1的栅极电压控制电路不同。实施例2的栅极电压控制电路的其他结构与实施例1的栅极电压控制电路相同。
图5示出了实施例2的栅极电压控制电路的动作。实施例2的栅极电压控制电路的期间T1(电位VH大于基准值的情况)中的动作与实施例1的栅极电压控制电路50相同。实施例2的栅极电压控制电路的期间T2(电位VH在基准值以下的情况)中的动作与实施例1的栅极电压控制电路50不同。
在实施例2中，在期间T2内，信号传递用控制装置92b在断开期间Toff的前半的一部分期间中将信号VP2控制为高电位Von。因此，在期间T2内，在断开期间Toff前半的一部分期间中，变动电压VL1成为中间电压V0，变动电压VL2成为中间电压V0。即使采用这种结构，由于在期间T1与期间T2内变动电压VL2的各周期中的波形上会产生差异，因此检测电路71也能够根据变动电压VL2的波形而对电位VH的大小进行判断。因此，在实施例2中，也能够根据电位VH的大小而对IGBT36a的开关速度进行变更。
以此方式，即使采用对施加中间电压的定时(信号VP2相对于脉冲信号VP的相位)进行变更的方式，也能够发送表示电位VH的信号。
另外，在实施例2中，期间T1的变动电压VL2的波形中的被维持为高电压VLHb的期间的比例与期间T2的变动电压VL2的波形中的被维持为高电压VLHb的期间的比例相同。此外，期间T1的变动电压VL2的波形中的被维持为中间电压V0的期间的比例与期间T2的变动电压VL2的波形中的被维持为中间电压V0的期间的比例相同。因此，在期间T1与期间T2中，以时间对一个周期的量的变动电压VL2进行积分所得到的值相等。因此，在期间T1与期间T2中，被供给至电压调节电路40的能量不易产生差异。因此，根据实施例2的结构，能够更稳定地向电压调节电路40供给电力。
另外，也可以通过改变将信号VP2维持为高电位Von的期间的长度来发送信号。即，只要使变动电压VL2的波形根据电位VH而变化即可，可以采用任意方法。
实施例3
在实施例1、2的栅极电压控制电路50中，存在由于瞬时振荡的产生而使检测电路71中的中间电压的检测较为困难的情况。实施例3的栅极电压控制电路抑制了瞬时振荡的影响并可靠地实施了中间电压的检测。首先，对瞬时振荡的问题进行说明。
在实施例1的栅极电压控制电路50中，在平滑电容器73b被蓄积有足够的电荷的情况下，如图6所示，流过一次线圈80a的电流IL1以及流过二次线圈80b的电流IL2变小。在该情况下，在断开期间Toff的中途处电流IL2会衰减至零。于是，在电流IL2衰减至零的定时处将产生瞬时振荡，电压VL1、VL2将较大地振动。因此，检测电路71无法检测到中间电压V0。在实施例2的栅极电压控制电路50中，有时也会产生同样的问题。
接下来，对实施例3的栅极电压控制电路进行说明。如图7所示，实施例3的栅极电压控制电路具有与开关92a串联连接的二极管92c。即，开关92a和二极管92c的串联电路与一次线圈80a并联连接。二极管92c以阴极朝向直流电源90的正极侧、阳极朝向直流电源90的负极侧的方向被连接。另外，虽然在图7中，二极管92c被连接在开关92a与配线93之间，但二极管92c也可以被连接在开关92a与配线91之间。此外，在实施例3的栅极电压控制电路中，其信号传递用控制装置92b的动作与实施例1的栅极电压控制电路50的情况有所不同。实施例3的栅极电压控制电路的其他的结构与实施例1的栅极电压控制电路相同。
图8示出了实施例3的栅极电压控制电路的动作。实施例3的栅极电压控制电路的期间T2(电位VH在基准值以下的情况)中的动作与实施例1的栅极电压控制电路50相同。实施例3的栅极电压控制电路的期间T1(电位VH大于基准值的情况)中的动作与实施例1的栅极电压控制电路50不同。
在实施例3中，当信号VP2被控制为高电位Von从而开关92a被接通时，一次线圈80a的两端间的电压VL1将成为与二极管92c的正向压降大致相等的中间电压VFa。因此，此时，二次线圈80b的两端间的电压VL2成为与中间电压VFa相对应的中间电压VFb。
在实施例3中，在期间T1内，信号传递用控制装置92b在断开期间Toff的最初的期间将信号VP2控制为高电位Von。因此，在期间T1内，在断开期间Toff的最初的期间，变动电压VL1成为中间电压VFa，变动电压VL2成为中间电压VFb。即，变动电压VL2的各周期中的上升沿的形状成为如下形状，即，从电压VLLb上升至中间电压VFb，接着被维持为中间电压VFb，接着从中间电压VFb上升至电压VLHb。另一方面，期间T2内的变动电压VL2的各周期中的上升沿的形状为如下形状，即，从电压VLLb直线上升至电压VLHb。以此方式，变动电压VL2的上升沿的形状根据电位VH而发生变化。在变动电压VL2的上升沿下必定有电流IL2流动。因此，在变动电压VL2的上升沿下不会产生瞬时振荡。因此，检测电路71在上升沿下能够可靠地对中间电压VFb的有无进行判断。因此，根据实施例3的栅极电压控制电路，即使在电流IL1、IL2较低的情况下也能够可靠地发送表示电位VH的信号。
另外，根据实施例3的结构，在期间T1中的变动电压VL1、VL2的上升沿下，需要大致在断开NMOS94的同时使开关92a接通。在该情况下，如果NMOS94断开的定时延迟或开关92a接通的定时提前，则虽然时间较短，但NMOS94和开关92a双方也会都成为接通状态。然而，在实施例3的结构中，由于二极管92c与开关92a串联连接，因此即使NMOS94与开关92a双方均成为接通状态，二极管92c也会防止直流电源90的正极与负极之间的短路。由此，能够防止向直流电源90施加过剩的负载的情况。另外，由于噪声等的影响，NMOS94与开关92a双方有可能被接通。因此，在实施例1、2或者后述的其他的实施例中也可以采用短路防止用的二极管92c。
实施例4
如图9所示，实施例4的栅极电压控制电路具有与开关92a串联连接的两个二极管92d、92e。即，开关92a、二极管92d和二极管92e的串联电路与一次线圈80a并联连接。二极管92d以阴极朝向直流电源90的正极侧、阳极朝向直流电源90的负极侧的方向被连接。二极管92e以阴极朝向直流电源90的正极侧、阳极朝向直流电源90的负极侧的方向被连接。另外，虽然在图9中，二极管92d、92e被连接在开关92a和配线93之间，但开关92a、二极管92d、二极管92e排列的顺序可以为任意顺序。
在二极管92d的阳极和阴极之间连接有开关92f。在开关92f的控制端子上连接有信号传递用控制装置92g。从绝缘元件44向信号传递用控制装置92g发送有表示电位VH的值的信号。信号传递用控制装置92g根据接收到的电位VH的值而向开关92f的控制端子施加信号VP3。
图10示出了实施例4的栅极电压控制电路的动作。在实施例4中，根据电位VH处于大于第一基准值的第一范围的情况、电位VH在第一基准值以下且大于第二基准值的第二范围的情况、电位VH处于第二基准值以下的第三范围的情况下的这三种情况而从一次电路50a向电压调节电路40发送信号。图10的期间T1示出了第一范围的情况下的动作，图10的期间T2示出了第二范围的情况下的动作，图10的期间T3示出了第三范围的情况下的动作。
在电位VH处于第一范围的情况(期间T1)下，信号传递用控制装置92b在断开期间Toff的后半的一部分期间中将信号VP2控制为高电位Von。此外，在该情况下，信号传递用控制装置92g在断开期间Toff的后半的一部分期间中将信号VP3控制为高电位Von。因此，在期间T1内，在断开期间Toff的后半的一部分期间中，开关92a与开关92f接通。当开关92f接通时，二极管92d的阳极与阴极之间发生短路。并且，当开关92a接通时，一次线圈80a的两端间，通过开关92a、开关92f以及二极管92e而被连接。因此，在期间T1内，在断开期间Toff的后半的一部分期间中，一次线圈80a的两端间的电压VL1成为与二极管92e的正向压降大致相等的电压VFLa。因此，在该定时处，二次线圈80b的两端间的电压VL2成为与电压VFLa相对应的电压VFLb。
在电位VH处于第二范围的情况(期间T2)下，信号传递用控制装置92b在断开期间Toff的后半的一部分期间中将信号VP2控制为高电位Von。因此，在断开期间Toff的后半的一部分期间中，开关92a被接通。另一方面，在该情况下，信号传递用控制装置92g在断开期间Toff的整体中将信号VP3维持为低电位Voff。因此，在断开期间Toff的整体中，开关92f被维持为断开。因此，在该情况下，由于开关92a接通，因此一次线圈80a的两端间通过开关92a、二极管92d以及二极管92e而被连接。因此，在断开期间Toff的后半的一部分期间中，一次线圈80a的两端间的电压VL1成为，将二极管92d的正向压降与二极管92e的正向压降相加而得到的电压VFHa。即，期间T2中的中间电压VFHa变得大于期间T1中的中间电压VFLa。因此，此时，在二次线圈80b中所产生的电压VL2也成为高于中间电压VFLb的中间电压VFHb。
在电位VH处于第三范围的情况(期间T3)下，信号传递用控制装置92b在断开期间Toff的整体中将信号VP2维持为低电位Voff，信号传递用控制装置92g在断开期间Toff的整体中将信号VP3维持为低电位Voff。因此，在期间T3中，变动电压VL1、VL2不具有中间电压。
检测电路71对二次线圈80b的两端间的变动电压VL2进行检测，并对变动电压VL2是具有中间电压VFLb的电压，还是具有中间电压VFHb的电压，或是不具有中间电压的电压进行判断。由此，检测电路71对电位VH是处于第一范围，还是否处于第二范围，或是处于第三范围进行判断。电压调节电路40根据该判断结果而对IGBT36a的开关速度进行变更。即，在电位VH处于第一范围的情况下(较高的情况)，将IGBT36a的开关速度设为低速。在电位VH处于第二范围的情况下(中等程度的情况)，将IGBT36a的开关速度设为中速。在电位VH处于第三范围的情况下(较低的情况)，将IGBT36a的开关速度设为高速。
以此方式，根据实施例4的结构，能够将中间电压的大小作为信号而使用。根据该结构，由于能够将更详细的信息向电压调节电路40发送，因此能够更精密地对IGBT36a进行控制。
另外，在实施例4中，也可以省略二极管92e。
实施例5
如图11所示，实施例5的栅极电压控制装置具有信号生成电路72与特性检测器74。此外，在实施例5中，一次电路50a具有波形检测电路96。
特性检测器74对被连接在二次线圈80b上的电路中的任意一个的特性进行检测。例如，特性检测器74对表示在电压调节电路40中是否产生了错误的值进行检测。在下文中，将特性检测器74所检测到的特性称为特性X。
信号生成电路72被连接在配线61a与配线62之间。即，信号生成电路72与二次线圈80b并联连接。信号生成电路72具有NMOS72a、信号传递用控制装置72b以及二极管72c。
NMOS72a的源极与配线62连接。NMOS72a的漏极与二极管72c的阴极连接。二极管72c的阳极与配线61a连接。即，在配线61a与配线62之间(即，二次线圈80b的两端间)串联连接有NMOS72a与二极管72c。二极管72c以阴极朝向配线62侧且阳极朝向配线61a侧的方向被连接。
信号传递用控制装置72b与NMOS72a的栅极连接。信号传递用控制装置72b通过向NMOS72a的栅极施加信号VP4而使NMOS72a进行开关。特性X的值从特性检测器74被发送至信号传递用控制装置72b。信号传递用控制装置72b根据所接收到的特性X的值而使NMOS72a进行开关。信号传递用控制装置72b以与通过检测电路71而被检测到的变动电压VL2的周期同步的方式，使NMOS72a进行开关。即，NMOS72a的开关周期与变动电压VL2的周期相同。此外，信号传递用控制装置72b根据特性X的值而对NMOS72a的开关模式进行变更。
波形检测电路96以大地为基准而对配线93的电位进行检测。通过波形检测电路96而检测到的电位与从一次线圈80a的两端间的电压VL1减去直流电源90的输出电压V1(固定值)而得到的值相一致。因此，波形检测电路96实质上对一次线圈80a的两端间的电压VL1进行检测。
实施例5的栅极电压控制电路的其他的结构与实施例1的栅极电压控制电路50相同。
图12示出了实施例5的栅极电压控制电路的动作。图12的期间T4示出了电位VH大于基准值、且特性X在基准值以下的情况。由于电位VH大于基准值，因此信号电压施加电路92与图4的期间T1相同也对信号VP2进行控制。因此，在期间T4内，在各个断开期间Toff的后半的一部分期间中，信号VP2被控制为高电位Von。此外，在特性X为基准值以下的情况下，信号生成电路72始终将信号VP4维持为低电位Voff。因此，在期间T4内，NMOS72a始终被断开。因此，在实施例5的期间T4内，电压VL1、VL2的波形成为与实施例1的期间T2相同的波形。即，在期间T4内，电压VL1、VL2在断开期间Toff的后半的一部分期间中成为中间电压V0。
图12的期间T5示出了电位VH为基准值以下、且特性X为基准值以下的情况。由于电位VH为基准值以下，因此信号电压施加电路92与图4的期间T2相同也将信号VP2控制为低电位Voff。因此，在期间T5内，开关92a始终被断开。此外，由于特性X为基准值以下，信号生成电路72与期间T4相同也将信号VP4始终维持为低电位Voff。因此，在期间T5内，NMOS72a始终被断开。因此，在实施例5的期间T5内，电压VL1、VL2的波形成为与实施例1的期间T1相同的波形。即，在期间T5内，电压VL1、VL2不具有中间电压。
图12的期间T6示出了电位VH为基准值以下、且特性X大于基准值的情况。由于电位VH为基准值以下，因此信号电压施加电路92将信号VP2控制为低电位Voff。因此，在期间T6内，开关92a始终被断开。此外，当特性X大于基准值时，信号生成电路72在各个断开期间Toff的后半的一部分期间中，将信号VP4控制为高电位Von。因此，在各个断开期间Toff的后半的一部分期间中NMOS72a被接通。当NMOS72a接通时，通过NMOS72a与二极管72c而使二次线圈80b的两端间被连接。于是，二次线圈80b的两端间的电压VL2成为与二极管72c的正向压降大致相等的电压VF2b。因此，一次线圈80a的两端间的电压VL1成为与电压VF2b相对应的电压VF2a。另外，电压VF2a、VF2b为极小的电压，与电压V0大致相等。因此，在期间T6内，电压VL1、VL2的波形与期间T4大致相同。
在实施例5中，检测电路71对二次线圈80b的两端间的电压VL2进行检测，并对各周期中的电压VL2的波形是否具有中间电压进行判断。另外，在实施例5中，在电位VH大于基准值的情况(例如图12的期间T4)和特性X大于基准值的情况(例如，图12的期间T6)中的任意一个情况下电压VL2均具有中间电压。因此，仅根据中间电压的有无，无法判断电位VH是否大于基准值。因此，在实施例5中，从特性检测器74向检测电路71发送特性X的值。检测电路71对特性X是否高于基准值进行判断。在特性X低于基准值、且电压VL2具有中间电压的情况下，检测电路71判断为电位VH大于基准值。在其他的情况下，检测电路71判断为电位VH在基准值以下。因此，根据实施例5的结构，能够根据电位VH是否大于基准值而对IGBT36a的开关速度进行变更。
此外，在实施例5中，波形检测电路96对一次线圈80a的两端间的电压VL1进行检测，并对各周期中的电压VL1的波形是否具有中间电压进行判断。由此，波形检测电路96对特性X是否大于基准值进行判断。另外，在实施例5中，在电位VH大于基准值的情况(例如，图12的期间T4)和特性X大于基准值的情况(例如，图12的期间T6)中的任意一个情况下电压VL1均具有中间电压。因此，仅根据中间电压的有无，无法判断特性X是否大于基准值。因此，在实施例5中，从绝缘元件44向波形检测电路96发送电位VH的值。波形检测电路96对电位VH是否大于基准值进行判断。在电位VH低于基准值、且电压VL1具有中间电压的情况下，波形检测电路96判断为特性X大于基准值。在其他的情况下，波形检测电路96判断为特性X在基准值以下。因此，根据实施例5的结构，一次电路50a能够接收到特性X是否大于基准值的信息。
如以上所说明的那样，根据实施例5的结构，能够从一次电路50a向电压调节电路40发送表示电位VH的信号。此外，根据实施例5的结构，能够从二次线圈80b侧的电路向一次电路50a发送表示特性X的信号。
另外，虽然在实施例5中，信号生成电路72具有二极管72c，但信号生成电路72也可以不具有二极管72c。此外，也可以将NMOS72a与二极管72c的位置交换。
此外，既可以针对全部的二次线圈80b而设置信号生成电路72，也可以仅针对任意一个二次线圈80b来设置信号生成电路72。
实施例6
在上述的实施例5中，在电位VH大于基准值的情况下(图12的期间T4)和特性X大于基准值的情况下(图12的期间T6)，电压VL1的波形相同，且电压VL2的波形相同。因此，在电位VH大于基准值、且特性X大于基准值的情况下，在一次电路50a与二次线圈80b侧的电路之间信号的发送接收较为困难。因此，如图13所示，在电位VH大于基准值的情况下(期间T4)和特性X大于基准值的情况下(期间T6)，也可以对产生中间电压的定时进行变更。即，在期间T4与期间T6中，电压VL1、VL2的波形也可以不同。
实施例7
如图14所示，在实施例7中，信号生成电路72具有与NMOS72a串联连接的两个二极管72d、72e。即，NMOS72a、二极管72d和二极管72e的串联电路与二次线圈80b并联连接。二极管72d以阴极朝向配线62侧、阳极朝向配线61a侧的方向被连接。二极管72e以阴极朝向配线62侧、阳极朝向配线61a侧的方向被连接。另外，虽然在图14中，二极管72d、72e被连接在NMOS72a与配线61a之间，但NMOS72a、二极管72d、二极管72e排列的顺序也可以为任意顺序。
在二极管72d的阳极与阴极之间连接有NMOS72f。在NMOS72f的栅极上连接有信号传递用控制装置72g。特性X的值被发送至信号传递用控制装置72g。信号传递用控制装置72g根据所接收到的特性X的值而向NMOS72f的栅极施加信号VP5。
在实施例7中，电位VH高于基准值的情况下的动作与图12的期间T4相同。在实施例7中，电位VH在基准值以下的情况下的动作在图15中予以图示。在图15中，由于电位VH为基准值以下，因此信号VP2被维持为低电位Voff，从而开关92a始终断开。在实施例7中，根据特性X处于大于第一基准值的第一范围的情况、特性X为第一基准值以下且处于大于第二基准值的第二范围的情况、特性X处于第二基准值以下的第三范围的情况这三种情况而从二次线圈80b侧的电路向一次电路50a发送信号。图15的期间T7示出了第一范围的情况的动作，图15的期间T8示出了第二范围的情况下的动作，图15的期间T9示出了第三范围的情况下的动作。
在特性X处于第一范围的情况下(期间T7)，信号传递用控制装置72b在断开期间Toff的后半的一部分期间中将信号VP4控制为高电位Von。此外，在该情况下，信号传递用控制装置72g在断开期间Toff的后半的一部分期间中将信号VP5控制为高电位Von。因此，在断开期间Toff的后半的一部分期间中，NMOS72a与NMOS72f被接通。当NMOS72f接通时，二极管72d的阳极与阴极之间发生短路。并且，当NMOS72a接通时，二次线圈80b的两端间通过NMOS72a、NMOS72f以及二极管72e而被连接。因此，在断开期间Toff的后半的一部分期间中，二次线圈80b的两端间的电压VL2成为与二极管72e的正向压降大致相等的电压VFL2b。因此，在该定时中，一次线圈80a的两端间的电压VL1成为与电压VFL2b相对应的电压VFL2a。
在特性X处于第二范围的情况下(期间T8)，信号传递用控制装置72b在断开期间Toff的后半的一部分期间中将信号VP4控制为高电位Von。因此，在断开期间Toff的后半的一部分期间中NMOS72a被接通。另一方面，在该情况下，信号传递用控制装置72g在断开期间Toff的整体中将信号VP5维持为低电位Voff。因此，在断开期间Toff的整体中NMOS72f被维持为断开。因此，由于NMOS72a接通，因此二次线圈80b的两端间通过NMOS72a、二极管72d以及二极管72e而被连接。因此，在断开期间Toff的后半的一部分期间中，二次线圈80b的两端间的电压VL2成为，将二极管72d的正向压降与二极管72e的正向压降相加而得到的电压VFH2b。即，期间T8中的中间电压VFH2b变得大于期间T7中的中间电压VFL2b。因此，此时，在一次线圈80a中所产生的电压VL1也成为高于中间电压VFL2a的中间电压VFH2a。
在特性X处于第三范围的情况下(期间T3)，信号传递用控制装置72b在断开期间Toff的整体中将信号VP4维持为低电位Voff，信号传递用控制装置72g在断开期间Toff的整体中将信号VP5维持为低电位Voff。因此，在期间T9内，变动电压VL1、VL2不具有中间电压。
波形检测电路96对一次线圈80a的两端间的变动电压VL1进行检测，并对变动电压VL1是具有中间电压VFL2a的电压，还是具有中间电压VFH2a的电压，或是不具有中间电压的电压进行判断。由此，波形检测电路96对特性X是处于第一范围，还是处于第二范围，或是处于第三范围进行判断。
以此方式，根据实施例7的结构，能够将中间电压的大小作为信号来使用。根据该结构，能够将更详细的信息从二次线圈80b侧的电路向一次电路50a发送。
另外，在实施例7中，也可以省略二极管72e。
实施例8
实施例8的栅极电压控制电路的结构与实施例5(图11)的栅极电压控制电路的结构相同。图16示出了实施例5的栅极电压控制电路的动作。图16的期间T10示出了特性X大于基准值且电位VH为基准值以下的情况。图16的期间T11示出了特性X大于基准值且电位VH大于基准值的情况。图16的期间T12示出了特性X小于基准值、且电位VH大于基准值的情况。在图16的期间T10中，电压VL1、VL2的中间电压被设置于断开期间Toff的最初的期间。除中间电压的位置之外，期间T10中的栅极电压控制电路的动作与图12的期间T6中的动作相同。此外，在图16的期间T12中，电压VL1、VL2的中间电压被设置于断开期间Toff的最后的期间。除中间电压的位置之外，期间T12中的栅极电压控制电路的动作与图12的期间T4中的动作相同。以此方式，表示特性X大于基准值的中间电压(期间T10的中间电压)与表示电位VH大于基准值的中间电压(期间T12的中间电压)相比，在断开期间Toff内被设定在前侧。
在期间T11内，由于特性X大于基准值，因此信号传递用控制装置72b在断开期间Toff的最初的期间中使NMOS72a接通。因此，在断开期间Toff的最初的期间中，在电压VL1、VL2中会产生中间电压。于是，波形检测电路96在断开期间Toff的最初的期间中对中间电压进行检测。由此，一次电路50a对表示特性X大于基准值的信号进行接收。当波形检测电路96在断开期间Toff的最初的期间中对中间电压进行检测时，表示特性X大于基准值的这一主旨信号从波形检测电路96被发送至信号传递用控制装置92b。于是，即使在电位VH高于基准值的情况下，信号传递用控制装置92b也会通过在断开期间Toff的剩余的期间内将信号VP2维持为低电位Voff，从而将开关92a维持为断开。因此，不会发送出表示电位VH高于基准值的信号。以此方式，在电位VH大于基准值、且特性X大于基准值的情况下，表示电位VH大于基准值的信号的发送被省略。根据该结构，在期间T10、T11、T12中的任意一个期间内，以时间来对一个周期的量的变动电压VL2进行积分所得到的值均相等。因此，在期间T10、T11以及T12之间，被供给至电压调节电路40的能量不易产生差异。根据该结构，能够通过电压调节电路40而稳定地供给电力。
实施例9
在上述的实施例1～8中，也可以采用如下方式，即，根据变动电压VL1、VL2的多个周期对应的波形，从而将电位VH的信息从一次电路50a向电压调节电路40发送。例如，也可以将图4的期间T1中的变动电压VL1(VL2)的波形作为表示符号“0”的波形来使用，将图4的期间T2中的变动电压VL1(VL2)的波形作为表示符号“1”的波形来使用，并发送根据多个周期对应的变动电压而将符号“1”与符号“0”罗列而成的信号。根据该结构，能够在一次电路50a与电压调节电路40之间实施串行通信。此外，也可以通过串行通信而从二次线圈80b侧的电路(信号生成电路72)向一次电路50a发送信号。
例如，也可以采用如下方式，即，信号传递用控制装置92b将表示电位VH的值本身的串行信号施加于一次线圈80a上，检测电路71对该串行信号进行接收。然后，通过检测电路71来对电位VH是否大于基准值进行判断，并将判断结果向电压调节电路40发送。
另外，虽然在上述的实施例1～9中，从一次电路50a向电压调节电路40发送电位VH的值，但也可以发送其他的物理量(例如，特定的配线中的电流、特定的元件的温度、来自外部的指令信号等)。此外，虽然在上述的实施例1～9中，从二次线圈80b侧的电路向一次电路50a发送特性X的值(表示是否产生了错误的值)，但也可以发送其他的值(例如，IGBT36a的温度等)。
此外，在上述的实施例1～9中，根据电位VH的值而对IGBT36a的开关速度进行了变更。但是，也可以对栅极电压的变化模式的其他的特性(例如，接通电压或者断开电压的大小，接通电压的施加期间与断开电压的施加期间的比(即，占空比)等)进行变更。
对上述的实施例的各结构要素与权利要求的各结构要素之间的关系进行说明。实施例的检测电路42为权利要求的检测电路的一个示例。实施例的NMOS94为权利要求的供电用开关元件的一个示例。实施例的开关92a为权利要求的第一信号传递用开关元件的一个示例。实施例的图8的期间T1中的电压VL1的上升沿波形为，权利要求的从负电压期间经由中间电压期间而到达至正电压期间的上升沿波形的一个示例。实施例的图8的期间T2中的电压VL1的上升沿波形为，权利要求的从负电压期间未经由中间电压期间而到达至正电压期间的上升沿波形的一个示例。实施例的图10的结构为，权利要求的根据从检测电路发送的信号而使中间电压的大小发生变化的结构的一个示例。实施例的二极管92c为，权利要求的与第一信号传递用开关元件串联连接且以阴极朝向直流电源的所述正极侧的方向而被连接的二极管的一个示例。实施例的NMOS72a为权利要求的第二信号传递用开关元件的一个示例。实施例的波形检测电路96为权利要求的波形检测电路的一个示例。实施例的图13、16中被施加有电压V0的期间为权利要求的第一期间的一个示例。实施例的图13、16中被施加有电压VF2b的期间为权利要求的第二期间的一个示例。
关于本说明书所公开的技术要素，列述如下。另外，以下的各技术要素为分别独立有用的技术要素。
在本说明书所公开的一个示例的结构中，一次电路具有：直流电源、供电用开关元件、第一信号传递用开关元件、供电用控制装置、和第一信号传递用控制装置。直流电源的正极与各个一次线圈的一端连接。供电用开关元件被连接在各个一次线圈的另一端与直流电源的负极之间。第一信号传递用开关元件与各个一次线圈并联连接。供电用控制装置使供电用开关元件周期性地开关。第一信号传递用控制装置以与供电用开关元件的开关周期同步的方式使第一信号传递用开关元件开关，并根据从检测电路发送的信号而对第一信号传递用开关元件的开关模式进行变更。
根据该结构，能够通过供电用开关元件的开关，从而使各个一次线圈以及各个二次线圈产生变动电压。此外，通过根据信号(即，物理量)而对第一信号传递用开关元件的开关模式进行变更，从而能够使在各个一次线圈以及各个二次线圈中所产生的变动电压的波形变化。
在本说明书所公开的一个示例的结构中，多个种类的波形中的一种具有被维持为正电压的正电压期间、被维持为负电压的负电压期间、和被维持为小于正电压且大于负电压的中间电压的中间电压期间。
正电压能够通过绝缘变压器的感应电动势而生成。负电压能够通过与绝缘变压器连接的直流电源而生成。此外，正电压与负电压之间的中间电压能够很容易地生成。因此，根据该结构，能够很容易地生成变动电压。
在生成中间电压的上述的结构中，可以采用如下方式，即，多个种类的波形具有第一波形和第二波形，在第一波形与第二波形之间，正电压期间的长度相等、负电压期间的长度相等、以及中间电压期间的长度相等，在第一波形与第二波形之间，中间电压期间的定时不同。
根据该结构，由于在第一波形与第二波形之间各个期间的长度相等，因此在第一波形与第二波形之间从一次电路向二次电路输送的能量不易产生差异。因此，根据该结构，能够更稳定地向各个电压调节电路供给电力。
在生成中间电压的上述的结构中，可以采用如下方式，即，多个种类的波形中的一种具有从负电压期间起经由中间电压期间而到达正电压期间的上升沿波形，多个种类的波形中的另外一种具有从负电压期间起不经由中间电压期间而到达正电压期间的上升沿波形。
根据栅极电压控制装置的动作状态，有时流过各个二次线圈的电流会下降至大致零。于是，在各个二次线圈中会产生瞬时振荡，从而在各个二次线圈中所产生的电压会进行振动。在产生了瞬时振荡的期间内，即使向一次线圈施加有中间电压，在二次线圈侧对与中间电压相对应的电压进行检测较为困难。在上述的结构中，在波形的上升沿上被施加有中间电压。由于在波形的上升沿上不会产生瞬时振荡，因此能够在二次线圈侧可靠地对与中间电压相对应的电压进行检测。
在生成中间电压的上述结构中，也可以采用如下方式，即，中间电压的大小根据从检测电路发送的信号而变化。
根据该结构，能够根据中间电压的大小来发送信息。
在本说明书所公开的一个示例的结构中，还具备二极管，所述二极管与第一信号传递用开关元件串联连接，且以阴极朝向直流电源的正极侧的方向而被连接。
由于噪音等的影响，第一信号传递用开关元件和供电用开关元件双方有时会成为接通状态。根据上述的结构，即使是第一信号传递用开关元件和供电用开关元件双方均成为接通状态，通过二极管也能够防止直流电源的正极与负极发生短路的情况。因此，能够防止向直流电源施加过大的负载的情况。
在本说明书所公开的一个示例的结构中，还具有信号生成电路，所述信号生成电路与至少一个二次线圈连接。信号生成电路具有被连接在二次线圈的两端间的第二信号传递用开关元件、和对第二信号传递用开关元件进行控制的第二信号传递用控制装置。一次电路具有对一次线圈中所产生的变动电压的波形进行检测的波形检测电路。
在该结构中，通过使第二信号用开关元件进行开关，从而能够对在一次线圈以及二次线圈中所产生的变动电压的波形进行控制。通过使第二信号传递用开关元件开关并由一次电路对在一次电路中所产生的变动电压的波形进行检测，从而能够从二次线圈侧的电路向一次电路发送信号。
在从二次线圈侧的电路向一次电路发送信号的上述结构中，也可以采用如下方式，即，在从检测电路发送的信号为特定的信号的情况下，第一信号传递用控制装置在供电用控制装置将供电用开关元件维持为断开的断开期间的一部分即第一期间内，使第一信号传递用开关元件接通。此外，也可以采用如下方式，即，第二信号传递用控制装置在特定的情况下，在断开期间的一部分即第二期间内，使第二信号传递用开关元件接通。此外，优选为，第一期间与第二期间不重复。
根据该结构，在使第一信号传递用开关元件接通的情况下(即，从一次电路向二次电路发送信号的情况)与使第二信号传递用开关元件接通的情况下(即，从二次电路向一次电路发送信号的情况)，期间是偏离的。因此，能够可靠地对两个信号进行区别。
在第一期间与第二期间不重复的上述结构中，优选为，第二期间被设定在第一期间之前。优选为，在波形检测电路于第二期间中对与第二信号传递用开关元件的接通相对应的电压进行检测时，即使从检测电路发送的信号为特定的信号，第一信号传递用控制装置也不在第一期间内使第一信号传递用开关元件接通。
根据这种结构，当第一信号传递用开关元件接通时，在该期间内在一次线圈以及二次线圈中所产生的电压变小，当第二信号传递用开关元件接通时，在该期间内在一次线圈以及二次线圈中所产生的电压变小。当在一个波形中存在有第一信号传递用开关元件接通的期间和第二信号传递用开关元件接通的期间这双方时，由该波形所供给的能量变得极小。根据上述的结构，由于不会出现在一个波形中存在第一信号传递用开关元件接通的期间和第二信号传递用开关元件接通的期间这双方的情况，因此能够实施稳定的电力的供给。
在本说明书所公开的一个示例的结构中，各个电压调节电路根据在二次线圈中所产生的变动电压的多个周期的量的波形的种类的组合而对栅极电压的变化模式进行变更。
根据该结构，能够从一次电路向各个电压调节电路发送更复杂的信息。
在本说明书所公开的一个示例中，各个电压调节电路根据在二次线圈中所产生的变动电压的波形的种类而对开关元件的开关速度进行变更。
根据该结构，能够在对开关元件中所产生的浪涌进行抑制的同时，对在开关元件中所产生的损耗进行抑制。
虽然上文对本发明的具体示例进行了详细说明，但这些仅仅是例示，并非对权利要求的范围进行限定。在权利要求书所记载的技术中，包括对以上所例示的具体例进行各种改变、变更而得到的技术。
本说明书或者附图中所说明的技术要素为，通过单独地或者进行各种组合而发挥技术上的有用性的技术要素，并不限定于申请时技术方案所记载的组合。此外，本说明书或者附图中所例示的技术为同时达成多个目的的技术，达成其中一个目的这本身也具有技术上的有用性。
符号说明
10：电机驱动电路；
12：蓄电池；
14：电机；
16：电机；
20：转换器电路；
22：第一逆变器电路；
24：第二逆变器电路；
36：RC-IGBT；
40：电压调节电路；
42：检测电路；
44：绝缘元件；
50：栅极电压控制电路；
50a：一次电路；
70：二次电路；
71：检测电路；
72：信号生成电路；
72a：NMOS；
72b：信号传递用控制装置；
72f：NMOS；
72g：信号传递用控制装置；
73a：二极管；
73b：平滑电容器；
74：特性检测器；
80：绝缘变压器；
80a：一次线圈；
80b：二次线圈；
90：直流电源；
92：信号电压施加电路；
92a：NMOS；
92b：信号传递用控制装置；
92f：NMOS；
92g：信号传递用控制装置；
94：NMOS；
95：供电用控制装置；
96：波形检测电路。

Claims (12)

1.一种栅极电压控制装置，其为对向被连接在主电流电路上的多个开关元件的栅极施加的栅极电压进行控制的栅极电压控制装置，所述栅极电压控制装置具备：
检测电路；
多个绝缘变压器，其具有一次线圈和二次线圈；
一次电路，其被连接在各个所述一次线圈上；
多个二次电路；和
多个电压调节电路，
所述多个二次电路分别被连接在所对应的所述二次线圈上，
所述多个电压调节电路分别被连接在所对应的所述二次电路以及所对应的所述栅极上，
所述检测电路对物理量进行检测，并将与所检测到的物理量相对应的信号向所述一次电路发送，
所述一次电路被构成为，能够将多个种类的波形的变动电压向各个所述一次线圈的两端之间施加，且所述一次电路周期性地执行将与从所述检测电路发送的所述信号相对应的种类的波形的变动电压向各个所述一次线圈的两端之间施加的处理，
各个所述二次电路将在所述二次线圈中所产生的变动电压转换为直流电压，
各个所述电压调节电路以所述二次电路实施转换所得到的所述直流电压为电源而进行工作，且使所述栅极电压周期性地变化，并根据在所述二次线圈中所产生的所述变动电压的波形的种类而对所述栅极电压的变化模式进行变更。
2.如权利要求1所述的栅极电压控制装置，其中，
所述一次电路具有：
直流电源，其正极被连接在各个所述一次线圈的一端上；
供电用开关元件，其被连接在各个所述一次线圈的另一端和所述直流电源的负极之间；
第一信号传递用开关元件，其与各个所述一次线圈并联连接；
供电用控制装置，其使所述供电用开关元件周期性地进行开关；
第一信号传递用控制装置，其以与所述供电用开关元件的开关周期同步的方式而向所述第一信号传递用开关元件施加使所述第一信号传递用开关元件进行开关的第一控制信号(VP2)，并根据从所述检测电路发送的所述信号而对所述第一信号传递用开关元件的开关模式进行变更。
3.如权利要求1所述的栅极电压控制装置，其中，
所述多个种类的波形中的一种具有被维持为正电压的正电压期间、被维持为负电压的负电压期间、和被维持为小于所述正电压且大于所述负电压的中间电压的中间电压期间。
4.如权利要求3所述的栅极电压控制装置，其中，
所述多个种类的波形具有第一波形和第二波形，
在所述第一波形与所述第二波形之间，所述正电压期间的长度、所述负电压期间的长度、以及所述中间电压期间的长度相等，
在所述第一波形与所述第二波形之间，所述中间电压期间的定时不同。
5.如权利要求3或4所述的栅极电压控制装置，其中，
所述多个种类的波形中的一种具有从所述负电压期间起经由所述中间电压期间而到达所述正电压期间的上升沿波形，
所述多个种类的波形中的另外一种具有从所述负电压期间起不经由所述中间电压期间而到达所述正电压期间的上升沿波形。
6.如权利要求3或4所述的栅极电压控制装置，其中，
所述中间电压的大小根据从所述检测电路发送的所述信号而变化。
7.如权利要求2所述的栅极电压控制装置，其中，
还具有二极管，所述二极管以阴极朝向所述直流电源的所述正极侧的方向而与所述第一信号传递用开关元件串联连接。
8.如权利要求2所述的栅极电压控制装置，其中，
还具有信号生成电路，所述信号生成电路与至少一个二次线圈连接，
所述信号生成电路具有：
第二信号传递用开关元件，其被连接在所述二次线圈的两端间；
第二信号传递用控制装置，其向所述第二信号传递用开关元件施加第二控制信号(VP4)，从而对所述第二信号传递用开关元件进行控制，
所述一次电路具有对在所述一次线圈中所产生的变动电压的波形进行检测的波形检测电路。
9.如权利要求8所述的栅极电压控制装置，其中，
在从所述检测电路发送的所述信号为使所述第一控制信号(VP2)成为高电位的信号的情况下，所述第一信号传递用控制装置在所述供电用控制装置将所述供电用开关元件维持为断开的断开期间的一部分即第一期间内，使所述第一信号传递用开关元件接通，
所述第二信号传递用控制装置在接收到使所述第二控制信号(VP4)成为高电位的信号的情况下，在所述断开期间的一部分即第二期间内使所述第二信号传递用开关元件接通，
第一期间与第二期间不重复。
10.如权利要求9所述的栅极电压控制装置，其中，
所述第二期间被设定在所述第一期间之前，
在所述波形检测电路于所述第二期间中检测出与所述第二信号传递用开关元件的接通相对应的电压时，即使从所述检测电路发送的所述信号为使所述第一控制信号(VP2)成为高电位的信号，所述第一信号传递用控制装置也不在所述第一期间内使所述第一信号传递用开关元件接通。
11.如权利要求1至4、7至10中的任意一项所述的栅极电压控制装置，其中，
各个所述电压调节电路根据在所述二次线圈中所产生的所述变动电压的多个周期的量的波形的种类的组合而对所述栅极电压的变化模式进行变更。
12.如权利要求1至4、7至10中的任意一项所述的栅极电压控制装置，其中，
各个所述电压调节电路根据在所述二次线圈中所产生的所述变动电压的波形的种类而对所述开关元件的开关速度进行变更。
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