CN108028597A - 负载驱动装置 - Google Patents

Abstract

负载驱动装置对在针对负载的供电路径上并联地设置的多个栅极驱动功率元件(2、3、3a、3b)进行驱动。上述负载驱动装置具备：第一导通驱动电路(5、5a)，对作为多个功率元件中的一个功率元件的第一功率元件(2)进行导通驱动；第二导通驱动电路(6)，对多个功率元件中的除了第一功率元件以外的其它第二功率元件(3、3a、3b)进行导通驱动；电流检测电路(10)，至少检测第一功率元件的电流；以及控制电路(4)，进行控制，使得在由第一导通驱动电路将栅极电压以第一变化率施加来使第一功率元件导通，之后，以电流检测电路未检测出第一功率元件的过电流为条件，由第二导通驱动电路将栅极电压以大于第一变化率的第二变化率施加来使第二功率元件导通。

Description

负载驱动装置

关联申请的相互参照

本申请基于2015年9月29日申请的日本专利申请号2015-191244号，在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及一种负载驱动装置。

背景技术

作为对栅极驱动功率元件进行驱动的负载驱动电路，例如在对IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)进行驱动的栅极驱动电路中存在对为了流通大电流而将多个功率元件并联连接而成的负载进行驱动的栅极驱动电路。在这种栅极驱动电路中，当同时驱动多个功率元件时导通时的浪涌电流大，因此有时采用不是同时进行驱动而是错开定时地进行驱动的方式。

另外，此时，在过电流流过先导通的功率元件时，判定为是异常状态来停止对其它功率元件的通电，从而能够防止导致过电流破坏。

然而，在以往的负载驱动电路中，有时后导通的功率元件的导通电流变大，并不是降低了电流损耗的电路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-249509号公报

发明内容

本公开的目的在于，提供一种负载驱动装置，即使在对并联设置在向负载供电的供电路径上的多个栅极驱动功率元件分开地进行驱动的情况下，也能够尽可能抑制开关损耗。

本公开的第一方式所涉及的负载驱动装置，对并联设置在向负载供电的供电路径上的多个栅极驱动功率元件进行驱动。上述的负载驱动装置具备：第一导通驱动电路，对多个功率元件中的一个功率元件即第一功率元件进行导通驱动；第二导通驱动电路，对多个功率元件中的除了第一功率元件以外的其它第二功率元件进行导通驱动；电流检测电路，至少检测第一功率元件的电流；以及控制电路，进行控制，使得在由第一导通驱动电路以第一变化率施加栅极电压来使第一功率元件导通之后，以电流检测电路未检测出第一功率元件的过电流为条件，由第二导通驱动电路以大于第一变化率的第二变化率施加栅极电压来使第二功率元件导通。

本公开的第二方式所涉及的负载驱动装置，对并联设置在向负载供电的供电路径上的多个栅极驱动功率元件进行驱动。上述的负载驱动装置具备：第一截止驱动电路，对多个功率元件中的一个功率元件即第一功率元件进行截止驱动；第二截止驱动电路，对多个功率元件中的除了第一功率元件以外的其它第二功率元件进行截止驱动；检测电路，至少检测第一功率元件或第二功率元件的过电流；以及控制电路，进行控制，使得在使第一功率元件和第二功率元件导通的状态下，在由检测电路检测出功率元件的过电流时、或者驱动成截止状态时，由第二截止驱动电路以第一变化率施加栅极电压来使第二功率元件截止，之后由第一截止驱动电路以小于第一变化率的第二变化率施加栅极电压来使第一功率元件截止。

通过采用上述结构，在通过控制电路使第一和第二功率元件进行导通动作的情况下，在由第一导通驱动电路使第一功率元件导通之后，以电流检测电路未检测出第一功率元件的过电流为条件，由第二导通驱动电路以大于第一变化率的第二变化率施加栅极电压来使第二功率元件导通。

在该情况下，根据先导通的第一功率元件的栅极电压的变化率而确定第一功率元件的端子电压的电压变化率和输出电流的变化率。因此，根据第一功率元件的噪声、浪涌以及特性的限制来决定了栅极电压的第一变化率(dvg1/dt)。另一方面，对于后导通的第二功率元件，设置成了在端子电压稳定之后使栅极导通，因此不影响开关动作。因而，能够使第二功率元件以降低导通电压来降低导通损耗的方式导通，栅极电压的第二变化率(dvg2/dt)不需要考虑如第一功率元件那样的决定要件，为了降低导通电压，从导通指定起尽可能早地导通，从而能够降低导通损耗。

其结果，在对第一功率元件和第二功率元件各自分别驱动时，能够降低第一功率元件的噪声、浪涌等，且能够降低第二功率元件的导通损耗来进行动作。

附图说明

关于本公开的上述目的及其它目的、特征、优点会通过参照附图并下述的详细的描述会变得更明确。在图中：

图1是表示第一实施方式的基本的电气结构图。

图2是具体的电气结构图。

图3是各部的信号和电压的时序图。

图4是过电流检测时的各部的信号和电压的时序图。

图5是表示第二实施方式的电气结构图。

图6是表示第三实施方式的电气结构图。

图7是表示第四实施方式的电气结构图。

图8是各部的信号和电压的时序图。

图9是表示第五实施方式的电气结构图。

图10是各部的信号和电压的时序图。

具体实施方式

(第一实施方式)

<基本结构>

下面，关于本公开的第一实施方式，参照图1～图4来进行说明。在该实施方式中，示出了应用于负载驱动装置1对将作为多个栅极驱动功率元件的2个IGBT 2、3并联连接而成的负载进行驱动的结构的情况下的例子。在此，IGBT 2被设置为第一功率元件，IGBT 3被设置为第二功率元件。另外，IGBT 3的电流能力高于IGBT 2的电流能力。

图1表示第一实施方式的基本结构，负载驱动装置1构成为对2个IGBT2、3各自分别进行驱动。控制电路4针对从外部接受的控制信号，输出IGBT2、3的导通截止驱动的驱动信号。向IGBT 2、3提供栅极信号的电路是针对导通、截止分别设置的。设置有对IGBT 2和3提供栅极导通信号的第一导通驱动电路5和第二导通驱动电路6，设置有提供栅极截止信号的第一截止驱动电路7和第二截止驱动电路8。另外，对于IGBT 2，由电流检测器9检测发射极电流，由过电流检测电路10判定该检测信号是否为过电流。

在上述结构中，控制电路4当从外部被提供控制信号Sg时，向第一导通驱动电路5输出H(高)电平的第一栅极导通信号Sg1on，向第一栅极截止驱动电路7输出L(低)电平的第一栅极截止信号Sg1off，以使IGBT 2先导通。此时，第一导通驱动电路5对于IGBT 2的栅极，将栅极电压的上升率(dv/dt)1设定为小于后述的使IGBT 3导通时的栅极电压的上升率(dv/dt)2。此时的上升率(dv/dt)1相当于第一变化率。IGBT 2其栅极电压Vg1以上升率(dv/dt)1逐渐上升，在中途的米勒(Miller)期间内持续固定电压，之后以上升率(dv/dt)1上升来被施加规定的栅极电压。由此，IGBT 2转变为导通状态。

接着，在IGBT 2转变为导通状态而发射极电流开始流动时，在由电流检测器9检测的电流处于正常的范围的情况下，控制电路4向第二导通驱动电路6输出H电平的第二栅极导通信号Sg2on，向第二栅极截止驱动电路8输出L电平的第二栅极截止信号Sg2off，以使IGBT 3导通。在IGBT 2导通的状态下，IGBT 3的集电极-发射极间的电压变得与IGBT 2的导通电压相等，处于稳定的状态。第二导通驱动电路6对IGBT 3的栅极以作为第二上升率的栅极电压的上升率(dv/dt)2来施加栅极电压Vg2。IGBT 3其栅极电压Vg2急速地上升而转变为导通状态。

由此，针对先导通的IGBT 2，能够通过使栅极电压Vg1以第一变化率上升来降低开关损耗。另外，如果在IGBT 2导通的时间点处于不流过过电流的正常的状态，则接着通过对IGBT 3的栅极以第二变化率施加栅极电压Vg2来使其急速地导通，从而能够降低导通损耗。此外，如果在IGBT 2先导通的时间点处于流过过电流的异常状态，则不使IGBT 3导通，使IGBT 2截止，从而抑制导致破坏。

<第一实施方式的具体结构>

图2是将图1示出的基本结构示为具体的负载驱动电路11的一例。第一导通驱动电路5具有缓冲电路12、P沟道型的MOSFET 13以及电阻14。缓冲电路12从控制电路4被提供第一栅极导通信号Sg1on，对MOSFET 13的栅极提供驱动信号。MOSFET 13其源极连接于电源线L，漏极经由电阻14连接于IGBT 2的栅极。电阻14用于在MOSFET 13导通时将IGBT 2的栅极电压的上升率调整为第一变化率，被设定为规定的电阻值。

第二导通驱动电路6是从控制电路4经由导通滤波器15被提供驱动信号的结构。导通滤波器15从控制电路4被提供用于使IGBT 3导通的L电平的驱动信号，在直到经过规定的导通滤波时间TFon为止的期间不存在控制电路4的取消的情况下，向第二导通驱动电路6输出用于使IGBT 3导通的第二栅极导通信号Sg2on。在为了使IGBT 3截止而驱动信号变化为H电平时，导通滤波器15将滤波时间设为“0”来使该驱动信号通过。

第二导通驱动电路6具有缓冲电路16、P沟道型的MOSFET 17以及电阻18。第二导通驱动电路6从控制电路4经由导通滤波器15被提供第二栅极导通信号Sg2on，对MOSFET 17的栅极提供驱动信号。MOSFET 17其源极连接于电源线L，漏极经由电阻18连接于IGBT 3的栅极。电阻18用于在MOSFET 17导通时将IGBT 3的栅极电压的上升率调整为第二变化率，被设定为规定的电阻值。

第一截止驱动电路7是从控制电路4经由截止滤波器19被提供驱动信号的结构。截止滤波器19从控制电路4被提供驱动信号，在直到经过规定的导通滤波时间TFoff为止的期间不存在控制电路4的取消的情况下，向第一截止驱动电路7输出用于使IGBT 2截止的第一栅极截止信号Sg1off。在为了使IGBT 2导通而驱动信号变化为L电平时，截止滤波器19将滤波时间设为“0”来使该驱动信号通过。

第一截止驱动电路7具有缓冲电路20、N沟道型的MOSFET 21以及电阻22。第一截止驱动电路7从控制电路4经由截止滤波器19被提供第一栅极截止信号Sg1off，对MOSFET 21的栅极提供驱动信号。MOSFET 21其漏极经由电阻22连接于IGBT 2的栅极，源极连接于地。电阻22用于在MOSFET 21导通时将IGBT 3的栅极电压的下降率调整为第一变化率，被设定为规定的电阻值。

第二截止驱动电路8具有缓冲电路23、N沟道型的MOSFET 24以及电阻25。缓冲电路23从控制电路4被提供第二栅极截止信号Sg2off，对MOSFET 24的栅极提供驱动信号。MOSFET 24其漏极经由电阻25连接于IGBT 3的栅极，源极连接于地。电阻25用于在MOSFET24导通时将IGBT3的栅极电压的下降率调整为第二变化率，被设定为规定的电阻值。

IGBT 2具有电流探测用端子，电流检测电阻9a作为电流检测器9串联连接。过电流检测电路10具有基准电源26、比较器27以及滤波器28。比较器27被输入电流检测电阻9a的端子电压，与由基准电源26设定的判定电压进行比较。由基准电源26设定的判定电压设定用于判定过电流的电压。滤波器28当从比较器27被输入H电平的判定信号时，以持续了一定时间为依据，将过电流检测信号Sx输出到控制电路4。

接着，参照图3来说明上述结构的作用。首先，说明导通动作。考虑如下情况：控制电路4如图3所示那样在时刻t0从外部被输入为了使IGBT2、3导通而从H电平变化为L电平的控制信号Sg。控制电路4如图3所示那样向第一截止驱动电路7提供L电平的第一栅极截止信号Sg1off。此时，截止滤波器19不发挥功能，因此第一截止驱动电路7的MOSFET 21截止。IGBT 2从栅极经由电阻22和MOSFET 21连接于地的状态转变为浮动状态。

接着，控制电路4在经过了直到MOSFET 21可靠地截止为止的短的时间的时刻t1，如图3所示那样向第一导通驱动电路5输出L电平的第一栅极导通信号Sg1on。另外，此时，控制电路4同时向导通滤波器15输出用于IGBT 3的导通的驱动信号。导通滤波器15如图3所示那样在从时刻t1到经过了规定时间TFon的时刻t2为止的期间将驱动信号保持而不输出到第二导通驱动电路6。在此期间，控制电路4处于是否从过电流检测电路10输入有过电流检测信号Sx的输入等待的状态。

另一方面，第一导通驱动电路5在时刻t1被提供第一栅极导通驱动信号Sg1on，由此MOSFET 13导通，从电源线L经由电阻12对IGBT 2的栅极施加栅极电压。IGBT 2的栅极电压Vg1如图3所示那样以作为第一变化率的增加率(dv/dt)1逐渐上升。在中途的米勒期间内存在成为固定的栅极电压的期间，当经过了该期间时，IGBT 2的栅极电压Vg1再次以增加率(dv/dt)1上升而成为固定电压。由此，IGBT 2变为导通状态，在集电极-发射极间流过电流。此时，IGBT 2的集电极-发射极间的电压降低至导通电压，因此成为并联连接的IGBT 3的集电极-发射极间的电压也降低至导通电压的状态。

对于这样在IGBT 2导通时流过的电流，由电流检测电阻9a进行检测，如果是正常的电平，则过电流检测电路10不会输出过电流检测信号Sx。并且，之后，当如上所述那样在时刻t2导通滤波器15的输出从L电平变化为H电平时，控制电路4如图3所示那样向第二截止驱动电路8输出L电平的第二栅极截止信号Sg2off。

由此，MOSFET 24变化为截止状态，IGBT 3的栅极端子变为浮动状态。之后，当成为时刻t3时，从导通滤波器15向第二导通驱动电路6输出L电平的第二栅极导通信号Sg2on。由此，在第二导通驱动电路5中，MOSFET17导通而从电源线L经由电阻18对IGBT 3施加栅极电压。

IGBT 3的栅极电压Vg2如图3所示那样以作为第二变化率的增加率(dv/dt)2逐渐上升。增加率(dv/dt)2被设定为大于增加率(dv/dt)1，因此IGBT3的栅极电压Vg2急速地增加而转变为导通状态，在集电极-发射极间流过电流。其结果，在IGBT 2和3这双方流过电流，成为供给大电流的状态。

接着，说明截止动作。控制电路4如图3所示那样在时刻t4从外部被输入为了使IGBT 2、3截止而从L电平变化为H电平的控制信号Sg。控制电路4如图3所示那样向第二导通驱动电路6提供H电平的第二栅极导通信号Sg2on。此时，导通滤波器15不发挥功能，因此第二导通驱动电路6的MOSFET 17截止。IGBT 3从栅极经由电阻18和MOSFET 17连接于电源线L的状态转变为浮动状态。

接着，控制电路4在经过了直到MOSFET 17可靠地截止为止的短的时间的时刻t5，如图3所示那样向第二截止驱动电路8输出H电平的第二栅极截止信号Sg2off。另外，此时，控制电路4同时向截止滤波器19输出用于IGBT 2的截止的驱动信号。截止滤波器19如图3所示那样在从时刻t5到经过了规定时间TFoff的时刻t6为止的期间将驱动信号保持而不输出到第一截止驱动电路7。

另一方面，第二截止驱动电路8在时刻t5被提供第二栅极截止驱动信号Sg2off，由此MOSFET 25导通，将IGBT 3的栅极经由电阻25连接于地电平来使栅极电荷放电。由此，IGBT 3的栅极电压Vg2如图3所示那样以作为第二变化率的下降率(dv/dt)2逐渐下降。由此，IGBT 3变为截止状态。

之后，当如上所述那样在时刻t6截止滤波器19的输出从L电平变化为H电平时，控制电路4如图3所示那样向第一导通驱动电路5输出H电平的第一栅极导通信号Sg1on。

由此，MOSFET 13变化为截止状态，IGBT 2的栅极端子变为浮动状态。之后，当成为时刻t7时，如图3所示那样从截止滤波器19向第一截止驱动电路7输出H电平的第一栅极截止信号Sg1off。由此，在第一截止驱动电路7中，MOSFET 21导通而将IGBT 2的栅极经由电阻22连接于地电平。

IGBT 2的栅极电压Vg1如图3所示那样以作为第一变化率的下降率(dv/dt)1逐渐下降。在中途的米勒期间内存在成为固定的栅极电压的期间，当经过了该期间时，IGBT 2的栅极电压Vg1再次以降低率(dv/dt)1下降至地电平。在该情况下，由于降低率(dv/dt)1被设定为小于降低率(dv/dt)2，因此IGBT 2的栅极电压Vg1缓慢地降低。

接着，参照图4来说明IGBT 2发生故障而在导通时流过过电流的情况下的动作。与前述同样地，控制电路4当如图4所示那样在时刻t0从外部被输入控制信号Sg时，在使IGBT2的栅极成为浮动状态之后，在时刻t1使IGBT 2导通。此时，当对IGBT 2的栅极施加电压且电压逐渐上升时，在集电极-发射极间流过过电流。该过电流使电流检测电阻9a的端子电压上升，当通过过电流检测电路10而超过基准电源26的电压时，如图4所示那样从比较器27输出H电平的过电流检测信号Sx。过电流检测信号Sx通过滤波器28在经过了固定时间Td而成为时刻tx2时被输出到控制电路4。

其结果，控制电路4在时刻tx2取消导通滤波器15的动作，进一步向第一导通驱动电路5输出H电平的第一栅极导通信号Sg1on。由此，第一导通驱动电路5的MOSFET 13截止，IGBT 2的栅极变为浮动状态。

之后，在使MOSFET 13可靠地截止之后在时刻tx3向第一截止驱动电路7输出H电平的第一栅极截止信号Sgioff。由此，第一截止驱动电路7的MOSFET 21导通，将IGBT 2的栅极经由电阻22连接于地电平。

其结果，控制电路4当在先使IGBT 2导通的时间点检测出过电流时，取消IGBT 3的导通动作，并且使IGBT 2截止，由此能够防止因流过过电流而IGBT 2、3破坏。

接着，说明在使IGBT 2、3均导通的状态下过电流流过IGBT 2的情况下的动作。是与前述同样地在经过时刻t3而IGBT 2、3均处于导通状态时控制电路4检测出过电流的情况。如图4所示，当在时刻tx3由过电流检测电路10的比较器27输出了过电流检测信号Sx时，经由滤波器28在经过了滤波时间Td的时刻tx4向控制电路4输出过电流检测信号Sx。

控制电路4将从滤波器28被输入了电流检测信号Sx的时间点tx4作为截止控制开始时间点，与在前述的图3中在时刻t4～t7以后实施的截止控制动作同样地，先使IGBT 3截止，之后使IGBT 2截止。

即，控制电路4当如图4所示那样在时刻tx4被输入过电流检测信号Sx而取代了控制信号Sg时，向第二导通驱动电路6提供H电平的第二栅极导通信号Sg2on。由此，MOSFET 17截止，IGBT 3的栅极转变为浮动状态。

接着，控制电路4在时刻tx5向第二截止驱动电路8输出H电平的第二栅极截止信号Sg2off，向截止滤波器19输出用于IGBT 2的截止的驱动信号。截止滤波器19当成为经过了规定时间TFoff的时刻tx6时，输出信号变为H电平。截止滤波器19在从时刻tx6经过了些许时间的时刻tx7向第一截止驱动电路7输出H电平的第一栅极截止信号Sg1off。

另一方面，第二截止驱动电路8在时刻tx5被提供第二栅极截止驱动信号Sg2off，从而MOSFET 25导通，使IGBT 3的栅极电荷放电。由此，IGBT3的栅极电压Vg2以下降率(dv/dt)2下降，变为截止状态。

之后，当如上所述那样在时刻tx6截止滤波器19的输出变化为H电平时，控制电路4向第一导通驱动电路5输出H电平的第一栅极导通信号Sg1on，由此IGBT 2的栅极端子变为浮动状态。当成为时刻tx7时，从截止滤波器19向第一截止驱动电路7输出H电平的第一栅极截止信号Sg1off。由此，IGBT 2的栅极连接于地电平。IGBT 2的栅极电压Vg1以下降率(dv/dt)1下降，经过米勒期间后再次以降低率(dv/dt)1下降至地电平。由此，IGBT 2、3均被截止。

根据这样的本实施方式，相比于IGBT 2而言IGBT 3的电流能力高，因此成为如下结构：使IGBT 2先导通，在进行过电流检测之后使IGBT 3导通。同样地，成为如下结构：使IGBT 3先截止，之后使IGBT 2截止。由此，能够适当地进行IGBT 2、3的导通时的过电流、短路保护。另外，在IGBT 2的导通驱动时检测出了过电流时，能够不发生大的浪涌地使IGBT2截止。

另外，当被提供控制信号Sg时，由控制电路4对于IGBT 2的栅极，以使栅极电压Vg1的上升率小的方式施加电压来使其先导通，通过导通滤波器15，之后对于IGBT 3以使栅极电压Vg2的上升率大的方式使其迅速地导通。一般，在并行驱动中会受到IGBT 2、3等功率元件的特性、开关条件的影响，但是在该实施方式中，通过使作为电流能力高的功率元件的IGBT 3先截止，能够减小尾电流，能够降低开关截止损耗。

在该情况下，对于先导通的IGBT 2，确定集电极电压的上升率dv/dt、集电极电流的上升率di/dt，根据噪声/浪涌/IGBT的特性的限制来决定栅极电压的上升率(dv/dt)1。另一方面，对于后导通的IGBT 3，设为在集电极电压稳定之后使栅极导通的设计，为了不影响开关动作且降低导通电压来降低导通损耗而使其导通。因此，IGBT 3的栅极电压的上升率(dv/dt)2不需要考虑前述的决定要件，为了降低导通电压，最好从导通指定起尽可能早地导通。

基于这样的设计要件，使先导通的IGBT 2的栅极电压Vg1的上升率(dv/dt)1小于后导通的IGBT 3的栅极电压Vg2的上升率(dv/dt)2，从而能够获得上述的效果。

另外，同样地，对于后截止的IGBT 2，确定集电极电压的下降率dv/dt、集电极电流的下降率di/dt，根据噪声/浪涌/IGBT的特性的限制来决定栅极电压的下降率(dv/dt)1。另一方面，对于先截止的IGBT 3，设为在集电极电压稳定的状态下使栅极截止的设计，为了不影响开关动作且降低尾电流来降低截止损耗而使其截止。因此，IGBT 3的栅极电压的下降率(dv/dt)2不需要考虑前述的决定要件，为了降低尾电流，最好从截止指定起尽可能早地截止。

基于这样的设计要件，使后截止的IGBT 2的栅极电压Vg1的下降率(dv/dt)1小于先截止的IGBT 3的栅极电压Vg2的下降率(dv/dt)2，从而能够获得上述的效果。由此，在使并联连接的IGBT 2、3各自分别截止的情况下，能够改善直到后截止的IGBT 2截止为止的期间的截止损耗。

而且，仅针对先导通的IGBT 2设置过电流检测来进行异常判定，因此能够谋求成本降低，并且能够担保安全地动作的设计。其原因是，在使并联连接的IGBT 2、3同时导通的结构中，由于元件偏差而不知道哪个元件流通最多的电流，因此需要针对IGBT 2、3均设置异常检测电路。

(第二实施方式)

图5表示第二实施方式，下面说明与第一实施方式不同的部分。在该实施方式中，负载驱动电路11a具备第一导通驱动电路5a来代替第一导通驱动电路5，具备第二截止驱动电路7a来代替第一截止驱动电路7。

第一导通驱动电路5a设置有当接受到第一栅极导通信号Sg1on时对IGBT 2的栅极流通恒电流的恒流电路29。另外，第一截止驱动电路7a设置有当接受到第一栅极截止信号Sg1off时使IGBT 2的栅极电荷以恒电流来放电的恒流电路30。

通过采用上述结构，在对IGBT 2、3进行驱动时，对于先导通的IGBT2的栅极，由构成第一导通驱动电路5a的恒流电路29通过恒流驱动来施加栅极电压Vg1。另外，对于后截止的IGBT 2的栅极，由构成第一截止驱动电路7的恒流电路30通过恒流驱动来使栅极电压Vg1降低。由此，能够谋求开关损耗、噪声的降低。

另外，对于后导通的IGBT 3的栅极，由第二导通驱动电路6通过恒压驱动来施加栅极电压Vg2。另外，对于先截止的IGBT 3的栅极，由第二截止驱动电路8通过恒压驱动来使栅极电压Vg2降低。在该情况下，使IGBT3在集电极-发射极间电压稳定的状态下进行导通截止的动作，因此无需考虑开关损耗、噪声的影响而进行使开关速度优先的恒压驱动。另外，由此能够将第二导通驱动电路6和第二截止驱动电路8设为使用了电路结构简单且廉价的恒压电路的结构。另外，在恒压驱动的情况下，只有栅极驱动的开关元件的导通延迟，能够相比于恒流驱动电路更高速地进行动作。

(第三实施方式)

图6表示第三实施方式，下面说明与第一实施方式不同的部分。在该实施方式中，作为进行驱动控制的对象的开关元件使用3个IGBT。是将IGBT 2设置为第一功率元件、将IGBT 3a、3b设置为第二功率元件的结构。负载驱动电路11b是通过第二导通驱动电路6、第二截止驱动电路8来使IGBT 3a、3b同时进行导通动作、截止动作的结构。此外，为此对IGBT3a、3b的各栅极连接有栅极电流的平衡调整用的输入电阻3ar、3br。

因而，通过这样的第三实施方式也能够获得与第一实施方式大致同样的作用效果。

(第四实施方式)

图7和图8表示第四实施方式，下面说明与第一实施方式不同的部分。在该实施方式中，作为负载驱动电路11c设为如下结构：设置检测IGBT 2的栅极电压Vg1的第一栅极电压检测电路31和检测IGBT 3的栅极电压Vg2的第二栅极电压检测电路32。

第一栅极电压检测电路31包括比较器33和基准电源34。比较器33的一个输入端子连接IGBT 2的栅极，被输入栅极电压Vg1。比较器33的另一个输入端子连接基准电源34，被输入阈值电压Vt1。阈值电压Vt1被设定为用于检测IGBT 2的门限电压(Thresholdvoltage)的阈值电压。

第二栅极电压检测电路32包括比较器35和基准电源36。比较器35的一个输入端子连接IGBT 3的栅极，被输入栅极电压Vg2。比较器35的另一个输入端子连接基准电源36，被输入阈值电压Vt2。阈值电压Vt2被设定为用于检测比IGBT 3的米勒电压高且比电源电压低的电压的阈值电压。

而且，在该实施方式中，构成为：设置第一栅极电压检测电路31、第二栅极电压检测电路32，使导通滤波器15、截止滤波器19的动作以IGBT2、3的栅极电压Vg1、Vg2分别达到阈值电压Vt1、Vt2的时间点为起点来进行。

接着，参照图8来说明上述结构的作用。此外，在以下的动作说明中，关于过电流检测电路10的检测动作和IGBT 2、3的截止动作省略了说明，但是与第一实施方式同样地实施。

首先，说明导通动作。控制电路4如图8所示那样当在时刻t0从外部被输入控制信号Sg时，如图8所示那样向第一截止驱动电路7提供L电平的第一栅极截止信号Sg1off。此时，截止滤波器19不发挥功能，因此MOSFET 21截止，IGBT 2转变为浮动状态。

接着，控制电路4在时刻t1如图8所示那样向第一导通驱动电路5输出L电平的第一栅极导通信号Sg1on。在第一导通驱动电路5中，MOSFET13导通，从电源线L经由电阻12对IGBT 2的栅极施加栅极电压。IGBT 2的栅极电压Vg1如图8所示那样以作为第一变化率的增加率(dv/dt)1逐渐上升。

此时，当如图8所示那样IGBT 2的栅极电压Vg1上升而在时刻t1a达到阈值电压Vt1时，如图8所示那样由第一栅极电压检测电路31检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx1。控制电路4与此相应地向导通滤波器15提供用于使IGBT 3导通的驱动信号。

导通滤波器15如图8所示那样在从时刻t1a到经过了规定时间TFon的时刻t2为止的期间将驱动信号保持而不输出到第二导通驱动电路6。此外，在到时刻t2为止的期间，IGBT 2的栅极电压Vg1进一步上升，在中途的米勒期间内存在成为固定的栅极电压的期间，当经过了该期间时，IGBT 2的栅极电压Vg1再次上升而成为固定电压。

由此，IGBT 2变为导通状态，在集电极-发射极间流过电流。此时，IGBT2的集电极-发射极间的电压降低至导通电压，因此成为并联连接的IGBT 3的集电极-发射极间的电压也降低至导通电压的状态。

之后，在直到经过导通滤波器15的滤波时间TFon的时刻t2为止的期间不被输入过电流检测信号Sx的情况下，如图8所示那样导通滤波器15的输出信号成为H电平。控制电路4如图8所示那样向第二截止驱动电路8输出L电平的第二栅极截止信号Sg2off来使IGBT 3的栅极成为浮动状态。

之后，控制电路4如图8所示那样在从时刻t2经过了些许时间的时刻t3向第二导通驱动电路6输出L电平的第二栅极导通信号Sg2on。由此，IGBT 3被施加栅极电压Vg2。

IGBT 3的栅极电压Vg2如图8所示那样以作为第二变化率的增加率(dv/dt)2逐渐上升。IGBT 3的栅极电压Vg2急速地增加而转变为导通状态，在集电极-发射极间流过电流。此时，如图8所示那样IGBT 3的栅极电压Vg2上升而达到阈值电压Vt2。于是，如图8所示那样由第二栅极电压检测电路32检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx2。控制电路4据此能够判定为IGBT 3的栅极电压Vg2正常地上升而转变成了导通状态。其结果，在IGBT 2和3这双方流过电流，成为供给大电流的状态。

接着，说明截止动作。控制电路4如图8所示那样在时刻t4从外部被输入为了使IGBT 2、3截止而从L电平变化为H电平的控制信号Sg。控制电路4如图8所示那样向第二导通驱动电路6提供H电平的第二栅极导通信号Sg2on。此时，导通滤波器15不发挥功能，因此第二导通驱动电路6的MOSFET 17截止，IGBT 3转变为浮动状态。

接着，控制电路4在经过了直到MOSFET 17可靠地截止为止的短的时间的时刻t5，如图8所示那样向第二截止驱动电路8输出H电平的第二栅极截止信号Sg2off。由此，第二截止驱动电路8的MOSFET 25导通，将IGBT3的栅极经由电阻25连接于地电平来使栅极电荷放电。IGBT 3的栅极电压Vg2如图8所示那样以作为第二变化率的下降率(dv/dt)2逐渐下降。

当IGBT 3的栅极电压Vg2开始下降时，立即在时刻t5a达到阈值电压Vt2。于是，如图8所示那样由第二栅极电压检测电路32检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx2。控制电路4与此相应地向截止滤波器19提供用于使IGBT 2截止的驱动信号。

截止滤波器19如图8所示那样在从时刻t5a到经过了规定时间TFoff的时刻t6为止的期间将驱动信号保持而不输出到第一截止驱动电路7。此外，在到时刻t6为止的期间，IGBT 3的栅极电压Vg2进一步下降而达到零。由此，IGBT 3变为截止状态。

之后，如上所述那样当在时刻t6截止滤波器19的输出从L电平变化为H电平时，控制电路4如图8所示那样向第一导通驱动电路5输出H电平的第一栅极导通信号Sg1on。

由此，MOSFET 13变化为截止状态，IGBT 2的栅极端子变为浮动状态。之后，当成为时刻t7时，从截止滤波器19向第一截止驱动电路7输出H电平的第一栅极截止信号Sg1off。由此，在第一截止驱动电路7中，MOSFET21导通而将IGBT 2的栅极经由电阻22连接于地电平。

IGBT 2的栅极电压Vg1如图8所示那样以作为第一变化率的下降率(dv/dt)1逐渐下降。在中途的米勒期间内存在成为固定的栅极电压的期间，当经过了该期间时，IGBT 2的栅极电压Vg1再次以降低率(dv/dt)1下降至地电平。

当IGBT 2的栅极电压Vg1接近零时，在达到阈值电压Vt1的时间点t7a如图8所示那样由第一栅极电压检测电路31检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx1。控制电路4据此能够判定出IGBT 2的栅极电压Vg1转变成了截止状态。其结果，IGBT 2和3均转变为截止状态。

根据这样的第四实施方式，设为如下结构：设置第一栅极电压检测电路31，在IGBT2的栅极电压Vg1达到第一阈值电压Vt1的时间点使导通滤波器15动作。另外，设为如下结构：设置第二栅极电压检测电路32，在IGBT 3的栅极电压Vg2达到第二阈值电压Vt2的时间点使截止滤波器19动作。由此，不需要考虑驱动电路的动作延迟偏差，通过省去该偏差考虑时间来能够缩短滤波时间，能够谋求损耗的降低。

此外，在上述实施方式中，设为如下结构：设置对驱动导通滤波器15的定时进行设定的第一栅极电压检测电路31，设置对驱动截止滤波器19的定时进行设定的第二栅极电压检测电路32。但是，也可以设为仅设置栅极电压检测电路31和32中的某一方的结构。

另外，在将该实施方式应用于第二实施方式的情况下，采用对IGBT 2进行恒流驱动的第一导通驱动电路5a，因此在电路结构上存在IGBT 2的导通延迟变长的趋势，因此设置第一栅极电压检测电路31的结构特别有效地发挥作用。

(第五实施方式)

图9和图10表示第五实施方式，下面说明与第四实施方式不同的部分。在该实施方式中，如图9所示，负载驱动电路11d是从第四实施方式的结构去除了导通滤波器15和截止滤波器19的结构。

因此，为了弥补导通滤波器15的功能，将第一栅极电压检测电路31的阈值电压Vt1设定为经过了IGBT 2的导通时的米勒期间后的栅极电压。由此，能够利用通过IGBT 2的导通动作而栅极电压Vg1上升的时间来在适当的定时设定IGBT 3的导通定时。

另外，为了弥补截止滤波器19的功能，将第二栅极电压检测电路32的阈值电压Vt2设定为低的栅极电压。由此，能够利用IGBT 3的截止时的栅极电压Vg2下降的时间来在适当的定时设定IGBT 2的截止定时。

具体地说，如图10所示，控制电路4在时刻t1如图10所示那样向第一导通驱动电路5输出L电平的第一栅极导通信号Sg1on。由此，对IGBT2的栅极施加栅极电压，栅极电压Vg1如图10所示那样以作为第一变化率的增加率(dv/dt)1逐渐上升。

当IGBT 2的栅极电压Vg1上升而在经过米勒期间后的时刻t2a达到阈值电压Vt1时，如图10所示那样由第一栅极电压检测电路31检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx1。控制电路4如图10所示那样向第二截止驱动电路8输出L电平的第二栅极截止信号Sg2off来使IGBT 3的栅极成为浮动状态。

之后，控制电路4如图10所示那样在从时刻t2a经过了些许时间的时刻t3向第二导通驱动电路6输出L电平的第二栅极导通信号Sg2on。由此，IGBT 3被施加栅极电压Vg2。

IGBT 3的栅极电压Vg2如图10所示那样以作为第二变化率的增加率(dv/dt)2逐渐上升。IGBT 3的栅极电压Vg2急速地增加而转变为导通状态，在集电极-发射极间流过电流。此时，如图10所示那样IGBT 3的栅极电压Vg2上升而达到阈值电压Vt2。于是，如图10所示那样由第二栅极电压检测电路32检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx2。

接着，说明截止动作。控制电路4当如图10所示那样向第二导通驱动电路6提供H电平的第二栅极导通信号Sg2on时，MOSFET 17截止，IGBT3转变为浮动状态。

接着，控制电路4在经过了直到MOSFET 17可靠地截止为止的短的时间的时刻t5，如图10所示那样向第二截止驱动电路8输出H电平的第二栅极截止信号Sg2off。由此，IGBT3的栅极电压Vg2如图10所示那样以作为第二变化率的下降率(dv/dt)2逐渐下降。

IGBT 3的栅极电压Vg2下降而在接近零的时刻t5a达到阈值电压Vt2。于是，如图10所示那样由第二栅极电压检测电路32检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx2。控制电路4与此相应地如图10所示那样向第一导通驱动电路5输出H电平的第一栅极导通信号Sg1on，使IGBT 2的栅极端子成为浮动状态。之后，当成为时刻t6时，从控制电路4向第一截止驱动电路7输出H电平的第一栅极截止信号Sg1off。由此，IGBT 2的栅极经由电阻22连接于地电平。

IGBT 2的栅极电压Vg1如图10所示那样以作为第一变化率的下降率(dv/dt)1下降，经过米勒期间后再次以降低率(dv/dt)1下降至地电平。此外，在IGBT 2的栅极电压Vg1开始下降之后立即达到阈值电压Vt1的时间点t6a，如图10所示那样由第一栅极电压检测电路31检测出该情况来输出H电平的栅极电压检测信号Sgx1。控制电路4据此能够判定出IGBT2的栅极电压Vg1转变成了截止状态。其结果，IGBT 2和3均转变为截止状态。

因而，在这样的第五实施方式中也能够获得与第四实施方式同样的效果，进一步通过对栅极电压检测电路31、32的阈值电压Vt1、Vt2进行变更设定来能够设为省略了导通滤波器15、截止滤波器19的结构。

(其它实施方式)

此外，本公开不是仅限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够应用于各种实施方式，例如能够如以下那样变形或扩展。

在上述各实施方式中示出了将导通截止的控制都进行的结构，但是不限于此，也可以设为仅设置导通控制或截止控制的一方的结构。

在第二实施方式中设为在先导通且后截止的IGBT 2的第一导通驱动电路5和第一截止驱动电路7中设置恒流电路29和30的结构，但是能够设为针对IGBT 3的第二导通驱动电路6和第二截止驱动电路8也使用恒流电路的结构。

在实施方式中示出了将针对第一功率元件的栅极电压的第一变化率、针对第二功率元件的栅极电压的第二变化率在导通时、截止时均同等地设定的情况，但是能够设为在导通时、截止时不同的设定。在该情况下，不管是哪种情况下，只要满足第二变化率大于第一变化率的关系即可。

示出了作为第一功率元件设置了1个IGBT 2，但是还能够设置多个第一功率元件来对它们同时进行驱动。同样地，示出了作为第二功率元件设置了1个IGBT 3或2个IGBT3a、3b，但是还能够设置3个以上的多个第二功率元件来对它们同时进行驱动。

示出了作为栅极驱动功率元件使用IGBT的情况，但是还能够应用于同样具有栅极的MOSFET等功率元件。

示出了将电流检测电路以检测作为第一功率元件侧的IGBT 2的电流的方式设置的结构，但是也可以设为将电流检测电路以检测作为第二功率元件侧的IGBT 3的电流的方式设置的结构，还能够设为将电流检测电路设置于两方的结构。

此外，在将电流检测设置于先导通的功率元件和后导通的功率元件这两方的情况下，在后导通的功率元件存在多个的情况下，仅设置于能力最高的功率元件是有效的。由此，在后导通的功率元件存在多个的情况下，通过仅针对能力最高的元件设置异常检测电路，能够谋求成本降低，并且能够担保安全地动作的设计。

依据实施例描述了本公开，但是应理解为本公开不限定于该实施例、构造。本公开还包括各种变形例、均等范围内的变形。除此以外，各种组合、方式以及在这些组合、方式中仅包含一个要素、或其以上或者其以下的其它组合、方式也包括在本公开的范畴、思想范围内。

Claims (6)

1.一种负载驱动装置，对并联设置在向负载供电的供电路径上的多个栅极驱动功率元件(2、3、3a、3b)进行驱动，具备：

第一导通驱动电路(5、5a)，对所述多个功率元件中的一个功率元件即第一功率元件(2)进行导通驱动；

第二导通驱动电路(6)，对所述多个功率元件中的除了所述第一功率元件以外的其它第二功率元件(3、3a、3b)进行导通驱动；

电流检测电路(10)，至少检测所述第一功率元件的电流；以及

控制电路(4)，进行控制，使得在由所述第一导通驱动电路以第一变化率施加栅极电压来使所述第一功率元件导通之后，以所述电流检测电路未检测出所述第一功率元件的过电流为条件，由所述第二导通驱动电路以大于所述第一变化率的第二变化率施加栅极电压来使所述第二功率元件导通。

2.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中，

所述第一导通驱动电路(5a)构成为通过恒流驱动来施加对所述第一功率元件施加的栅极电压，

所述第二导通驱动电路(6)构成为通过恒压驱动来施加对所述第二功率元件施加的栅极电压。

3.一种负载驱动装置，对并联设置在向负载供电的供电路径上的多个栅极驱动功率元件(2、3、3a、3b)进行驱动，具备：

第一截止驱动电路(7、7a)，对所述多个功率元件中的一个功率元件即第一功率元件(2)进行截止驱动；

第二截止驱动电路(8)，对所述多个功率元件中的除了所述第一功率元件以外的其它第二功率元件进行截止驱动；

检测电路(10)，至少检测所述第一功率元件或所述第二功率元件的过电流；以及

控制电路(4)，进行控制，使得在使所述第一功率元件和所述第二功率元件导通的状态下，在由所述检测电路检测出所述功率元件的过电流时、或者驱动成截止状态时，由所述第二截止驱动电路以第一变化率施加栅极电压来使所述第二功率元件截止，之后由所述第一截止驱动电路以小于所述第一变化率的第二变化率施加栅极电压来使所述第一功率元件截止。

4.根据权利要求3所述的负载驱动装置，其中，

所述第一截止驱动电路(7a)构成为通过恒流驱动来施加对所述第一功率元件施加的栅极电压，

所述第二截止驱动电路(8)构成为通过恒压驱动来施加对所述第二功率元件施加的栅极电压。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的负载驱动装置，其中，

所述电流检测电路(10)被设置成检测所述第一功率元件(2)的电流。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的负载驱动装置，其中，

所述第一功率元件(2)的电流能力低于所述第二功率元件(3、3a、3b)的电流能力。