CN110649917B - 开关元件驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种开关元件驱动装置，包括：主接通开关，所述主接通开关连接到第一IGBT和第二IGBT的栅极，并且当进入导通状态时，使所述第一IGBT和所述第二IGBT接通；二极管，每个二极管配置在所述主接通开关与所述第一IGBT和第二IGBT的所述栅极中一个之间，所述二极管具有从所述主接通开关到所述第一IGBT和第二IGBT的所述栅极的正向；接通子开关，所述子开关连接到所述第二IGBT的所述栅极，当进入所述导通状态时，使所述第二IGBT接通；以及控制电路，所述控制电路对所述主接通开关和所述接通子开关的导通状态和非导通状态进行控制。

Description

开关元件驱动装置

背景技术

本公开涉及一种用于对并联连接的多个开关元件进行驱动的开关元件驱动装置。

技术领域

例如，日本未审查专利申请公开第2016-146717号描述了一种用于并联连接的第一绝缘栅双极晶体管(IGBT)和第二IGBT的开关电路。在日本未审查专利申请公开第2016-146717号描述的开关电路中，用于第一IGBT的驱动电路和用于第二IGBT的驱动电路是单独配置的。例如，当要使流过IGBT的电流大于阈值时，第一IGBT和第二IGBT通过各自的驱动电路同时接通。当电流小于或等于阈值时，通过用于第一IGBT的驱动电路，仅第一IGBT接通。

然而，如在上面描述的日本未审查专利申请公开第2016-146717号中，当为多个并联连接的IGBT中的每一个配置单独的驱动电路以使要驱动的IGBT的数量可以改变时，即使要同时驱动多个IGBT，也难以使多个IGBT实际接通的时刻齐平。这是因为单独的驱动电路的特性的差异或是其他原因可能导致使多个IGBT接通的时刻上的偏移。

发明内容

本公开鉴于上述情况而作，并且本公开的目的在于提供一种开关元件驱动装置，所述开关元件驱动装置能够改变要驱动的开关元件的数量，并且能够在同时驱动并联连接的开关元件时，抑制使多个开关元件实际接通的时刻的偏移。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种开关元件驱动装置，用于对并联连接的多个开关元件进行驱动，开关元件驱动装置包括：主开关，该主开关连接到多个开关元件的栅极，主开关构造成当进入导通状态时，增加多个开关元件的栅极的电位，以使多个开关元件接通；多个整流元件，每个整流元件设置在主开关与多个开关元件中一个的栅极之间，多个整流元件具有从主开关到多个开关元件的栅极的正向；子开关，该子开关与主开关并联连接，子开关连接到多个开关元件中的位于整流元件的下游侧的开关元件的栅极，连接到子开关的开关元件的数量小于连接到主开关的开关元件的数量，子开关构造成当进入导通状态时，增加连接到子开关的开关元件的栅极的电位，以使连接到子开关的开关元件接通；以及控制电路，该控制电路对主开关和子开关的导通状态和非导通状态进行控制。

在根据本公开一方面的开关元件驱动装置中，当主开关进入导通状态时，电流经由相应的整流元件流过多个开关元件的栅极，以增加栅极电位。在这种情况下，如果在多个开关元件的栅极电位之间出现差异，经过多个开关元件的栅极的电流流动会自动调节，以减小栅极电位之间的差异。其结果是，可以抑制使多个开关元件接通的时刻的偏移。

此外，根据本发明一方面的开关元件驱动装置包括与主开关并联连接的子开关，该子开关连接到多个开关元件中的位于整流元件的下游侧的开关元件的栅极，连接到子开关的开关元件的数量小于连接到主开关的开关元件的数量。适时在使用主开关与使用子开关之间切换可以改变要驱动的开关元件的数量。当子开关进入导通状态并使其栅极连接到子开关的开关元件接通时，整流元件防止电流向断开后的开关元件的栅极流转。这使得能够适当地仅对其栅极连接到子开关的开关元件进行驱动。

括号中的上述附图标记仅表示与下面描述的实施例中的特定构造的对应关系的示例，以便于理解本公开，并且不旨在限制本公开的范围。

除了上述特征之外的权利要求书中描述的各技术特征，将从各实施例和各附图的下面描述中变得显而易见。

附图说明

在附图中：

图1是表示第一实施例的IGBT驱动装置的电路构造的构造图；

图2是表示第一实施例的IGBT驱动装置的栅极充电电路的图；

图3是表示与图2所示的栅极充电电路的交流(AC)等效电路的图；

图4是表示当IGBT驱动装置根据低阶暂停指令信号同时驱动第一IGBT和第二IGBT时，IGBT驱动装置中的单元的信号波形的时序图。

图5是表示当IGBT驱动装置根据高电平暂停指令信号在IGBT接通期间从同时驱动第一IGBT和第二IGBT切换到驱动仅第一IGBT时，IGBT驱动装置中的单元的信号波形的时序图；

图6是表示第二实施例的IGBT驱动装置的电路构造的构造图；

图7是表示第二实施例的IGBT驱动装置的运行的时序图；

图8是表示第三实施例的IGBT驱动装置的电路构造的构造图；

图9是表示第三实施例的IGBT驱动装置的栅极充电电路的图；

图10是表示与图9所示的栅极充电电路的AC等效电路的图；

图11是表示第四实施例的IGBT驱动装置的电路构造的构造图；

图12是表示第四实施例的IGBT驱动装置的运行的时序图；

图13是表示第五实施例的IGBT驱动装置的电路构造的构造图；

图14是表示根据第六实施例的IGBT驱动装置的电路构造的构造图。

具体实施方式

下面，参考附图描述根据本公开实施例的开关元件驱动装置。在以下每个实施例中，将描述包括IGBT(即，绝缘栅双极晶体管)作为要并联连接的开关元件的IGBT驱动装置。然而，开关元件不限于IGBT，并且开关元件驱动装置可以实现为例如构造成对并联连接的MOSFET进行驱动的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)驱动装置。

由根据实施例的IGBT驱动装置驱动的IGBT被用作例如逆变器电路中的开关元件，其用于向电动机的线圈供给AC电流。另外，由根据实施例的IGBT驱动装置驱动的IGBT可以用作开关元件，其特别地用于通过使用高电压对诸如线圈或螺线管这样的感应负载进行驱动。

(第一实施例)

图1是表示第一实施例的IGBT驱动装置的电路构造。如图1所示，根据第一实施例的IGBT驱动装置100对并联连接的第一IGBT 1和第二IGBT 2进行驱动。第一IGBT 1和第二IGBT 2可以具有相同的特性，例如电流-电压特性，或是可以具有不同的特性。在以下描述中，第一IGBT 1和第二IGBT 2具有相同的特性。

IGBT驱动装置100具有连接到第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极的主接通开关Tr1。主接通开关Tr1能够在进入导通状态时，增加第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极电位，以使第一IGBT 1和第二IGBT 2接通。作为主接通开关Tr1，例如可以采用p沟道MOSFET。起到主接通开关Tr1作用的p沟道MOSFET具有连接到恒流电路14的源极以及连接到与充电侧分支线耦合的共用线的漏极，每个充电侧分支线连接到第一IGBT 1和第二IGBT 2中一个的栅极。

恒流电路14使恒定电流流过p沟道MOSFET的源极。恒流电路14可以配置在连接到p沟道MOSFET的漏极的共用线中。

每个连接到第一IGBT 1和第二IGBT 2中一个的栅极的充电侧分支线从连接到p沟道MOSFET的漏极的共用线分支。充电侧分支线设有起到整流元件作用的二极管D1、D2以及平衡电阻R1、R2。二极管D1和平衡电阻R1串联连接，而二极管D2和平衡电阻R2串联连接。

当主接通开关Tr1进入导通状态时，二极管D1和D2允许来自恒流电路14的恒定电流分别分配到相应的充电侧分支线并流到第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极。相反，当下面描述的接通子开关Tr2进入导通状态而主接通开关Tr1处于非导通状态时，二极管D1、D2防止电流从耦合到第一IGBT 1的栅极的充电侧分支线向耦合到第二IGBT 2的栅极的充电侧分支线流转。因此，当接通子开关Tr2处于导通状态时，可以适当地对其栅极连接到接通子开关Tr2的仅第一IGBT 1进行驱动。

可以仅通过配置在用于第一IGBT 1的充电侧分支线中的二极管D1，来防止电流流转。然而，如果仅仅用于第一IGBT 1的充电侧分支线设置有二极管D1，当主接通开关Tr1进入导通状态时，在二极管D1两端会发生电压降，这可能导致施加到第一IGBT 1和第二IGBT2的栅极的电压之间存在差异。在这种情况下，使第一IGBT 1和第二IGBT 2接通的时刻可以偏移。因此，在本实施例中，用于第一IGBT 1的充电侧分支线和用于第二IGBT 2的充电侧分支线分别设置有二极管D1、D2。二极管D1、D2具有相同的特性，例如电压降。

当主接通开关Tr1处于导通状态时，平衡电阻R1、R2具有促使第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极电位之间的任何差异减小的效果。将参考图2和图3，详细描述这一效果。

具有图2中所示的主接通开关Tr1的栅极充电电路可以用图3中所示的AC等效电路代替。也就是说，当主接通开关Tr1进入导通状态并且电流从恒流电路14流到第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极时，恒流电路14的理想阻抗是无穷大的，进而恒流电路14可以被假设为发挥AC等效电路中的开路的作用。在二极管D1、D2两者的AC阻抗非常低的前提下，二极管D1、D2也可以被假设为发挥短路的作用。因此，获得了图3所示的AC等效电路。如图3所示，平衡电阻R1、R2具有相同的电阻值Rb。

如图3所示，如果在第一IGBT 1和第二IGBT2的栅极充电期间，在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极之间出现ΔVg的电位差，则由于在栅极之间形成闭合电路，使得栅极经由平衡电阻R1、R2连接，因此，由下面的等式(1)给出的电流ΔIg从高电位侧的栅极流到低电位侧的栅极。

ΔIg＝ΔVg/2Rb(1)

如上所述，即使在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极充电期间，在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极之间出现电位差，流过每个栅极的电流会被自动调节(自调节)以减小电位差。

换句话说，在本实施例中，第一IGBT 1和第二IGBT 2实现为具有相同特性的元件，二极管D1、D2实现为具有相同特性的元件，并且平衡电阻R1、R2实现为具有相同特性的元件。因此，当主接通开关Tr1进入导通状态并且使电流从恒流电路14传递到第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极时，由恒流电路14产生的恒定电流被均匀分配，使得如果在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极之间不发生电位差，则相同的电流可以流过第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极。如果在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极充电期间，在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极之间出现电位差，则电流会被自动调节，使得流过具有相对低电位的栅极的电流量大于流过具有相对高电位的栅极的电流量。这能够使第一IGBT 1和第二IGBT 2接通的时刻齐平。

在实际电路中，线、二极管D1和D2、第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极等具有阻抗分量。因此，即使没有设置平衡电阻R1、R2，也可以发挥上述自动电流调节功能。

本描述继续参考图1。如图1所示，除了主接通开关Tr1之外，IGBT驱动装置100还具有与主接通开关Tr1并联的接通子开关Tr2。接通子开关Tr2连接到第一IGBT 1的栅极。接通子开关Tr2能够在进入导通状态时，增加第一IGBT 1的栅极电位以使第一IGBT 1接通。也就是说，栅极连接到接通子开关Tr2的IGBT的数量小于栅极连接到主接通开关Tr1的IGBT的数量，并且接通子开关Tr2能够仅使栅极连接到接通子开关Tr2的IGBT接通。适当在使用主接通开关Tr1和使用接通子开关Tr2之间的切换可以改变要驱动的IGBT的数量。

类似于例如主接通开关Tr1，接通子开关Tr2也由p沟道MOSFET构成。当接通子开关Tr2处于导通状态时，高电位被从电源电位12施加到第一IGBT1的栅极。

IGBT驱动装置100还具有断开主开关Tr3。断开主开关Tr3连接到二极管D1和D2下游侧的第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极。当第一IGBT 1和第二IGBT 2从接通切换到断开时，断开主开关Tr3进入导通状态，并且将接通后的IGBT的栅极中的电荷放电，以增加使接通后的IGBT断开的速度。断开主开关Tr3由例如n沟道MOSFET构成。起到断开主开关Tr3作用的n沟道MOSFET具有连接到恒流电路16的源极以及连接到与放电侧分支线耦合的共用线的漏极，每个放电侧分支线连接到第一IGBT 1和第二IGBT 2中一个的栅极。

恒流电路16使恒定电流流过n沟道MOSFET的源极。恒流电路16可以配置在连接到n沟道MOSFET的漏极的共用线中。

每个连接到第一IGBT 1和第二IGBT 2中一个的栅极的充电侧分支线从连接到n沟道MOSFET的漏极的共用线分支。放电侧分支线设有起到整流元件的二极管D3、D4以及平衡电阻R3、R4。二极管D3和平衡电阻R3串联连接，而二极管D4和平衡电阻R4串联连接。

当断开主开关Tr3进入导通状态而第一IGBT 1和第二IGBT 2保持接通时，二极管D3、D4允许电流从第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极流到恒流电路16。在这种情况下，从第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极流到恒流电路16的电流的总值等于由恒流电路16限定的恒定电流。相反，当通过接通子开关Tr2使仅第一IGBT 1接通时，二极管D3、D4防止电流从耦合到第一IGBT 1的栅极的放电侧分支线向耦合到第二IGBT 2的栅极的放电侧分支线流转。

可以仅通过配置在用于第二IGBT 2的放电侧分支线中的二极管D4来实现防止电流流转。然而，如果仅仅用于第二IGBT 2的放电侧分支线设置有二极管D4，则当断开主开关Tr3进入导通状态时，在二极管D4两端会发生电压降，这可能导致施加到第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极电压之间存在差异。在这种情况下，使第一IGBT 1和第二IGBT 2断开的时刻可以偏移。因此，在本实施例中，用于第一IGBT 1的放电侧分支线和用于第二IGBT 2的放电侧分支线分别设置有二极管D3、D4。二极管D3、D4具有相同的特性，例如电压降。

与平衡电阻R1和R2类似，当断开主开关Tr3处于导通状态时，平衡电阻R3、R4具有促使第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极电位之间的任何差异减小的效果。这能够使第一IGBT1和第二IGBT 2断开的时刻齐平。

此外，在根据本实施例的IGBT驱动装置100中，第一IGBT 1的栅极经由电阻R5接地。同样，第二IGBT 2的栅极经由电阻R6接地。电阻R5和电阻R6具有相同的电阻值。当主接通开关Tr1和接通子开关Tr2从导通状态切换到非导通状态时，存储在IGBT 1和IGBT 2的栅极中的至少一部分电荷经由电阻R5和电阻R6放电。特别地，如下所述，在IGBT接通期间，当主接通开关Tr1处于导通状态的状态被切换到接通子开关Tr2进入导通状态的状态时，断开主开关Tr3保持在非导通状态。因此，存储在第二IGBT 2的栅极中的所有电荷经由电阻R6放电。

根据本实施例的IGBT驱动装置100还具有控制电路10，所述控制电路10根据从外部控制设备输入的驱动信号和暂停指令信号对主接通开关Tr1、接通子开关Tr2和断开主开关Tr3的导通状态和非导通状态。例如，驱动信号是脉冲宽度调制(PWM)信号，并且暂停指令信号是具有高电平和低电平的二进制信号。外部控制设备监视流过第一IGBT 1和第二IGBT2的电流的大小。当电流值大于或等于阈值时，外部控制装置将低电平暂停指令信号输入到控制电路10，以提供同时驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2的指令。当流过第一IGBT 1和第二IGBT 2的电流的大小小于阈值时，外部控制装置将高电平暂停指令信号输入到控制电路10，以提供暂停第一IGBT 1和第二IGBT 2的同时驱动并切换到仅驱动第一IGBT 1的指令。

将参考图4和图5中的时序图，描述具有上述构造的IGBT驱动装置100的运行。图4中的时序图示出了当IGBT驱动装置100根据低电平暂停指令信号同时驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2时，IGBT驱动装置100中的单元的信号波形。图5中的时序图示出了当IGBT驱动装置100在IGBT导通期间根据高电平暂停指令信号从同时驱动第一IGBT 1和第二IGBT2切换到仅驱动第一IGBT 1时，IGBT驱动装置100中的单元的信号波形。

当使用暂停指令信号给出指令以同时驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2时，如图4所示，控制电路10执行控制以在驱动信号(PWM信号)处于高电平期间的整个接通指令时段、即在IGBT接通时段期间，将主接通开关Tr1保持在导通状态。其结果是，第一IGBT 1和第二IGBT 2在驱动信号的接通命令时段期间被同时接通。

在驱动信号的接通指令时段结束后，当驱动信号从高电平切换到低电平时，控制电路10将主接通开关Tr1从导通状态切换到非导通状态，并且还将断开主开关Tr3从非导通状态切换到导通状态。因此，存储在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极中的电荷立即放电，并且第一IGBT 1和第二IGBT 2无延迟地断开。

相反，当使用暂停指令信号给出指令以暂停第一IGBT 1和第二IGBT 2的同时驱动并且切换到仅驱动第一IGBT 1时，控制电路10执行控制，以在驱动信号的接通指令时段开始时使主接通开关Tr1进入导通状态，以同时接通第一IGBT 1和第二IGBT 2。然而，在输入暂停指令信号时，控制电路10执行控制，以使主接通开关Tr1进入非导通状态并使接通子开关Tr2进入导通状态。也就是说，在第一IGBT 1第二IGBT 2两者都接通的整个时段期间，外部控制装置对流过第一IGBT 1和第二IGBT2的电流的大小是否大于或等于阈值进行判断。当电流的大小判断为小于阈值时，外部控制装置将暂停指令信号输出至控制电路10，以提供暂停第一IGBT 1和第二IGBT 2的同时驱动并切换到仅驱动第一IGBT 1的指令。根据暂停指令信号，控制电路10将要进入导通状态的开关从主接通开关Tr1切换到接通子开关Tr2。

当要进入导通状态的开关从主接通开关Tr1切换到接通子开关Tr2时，如图5所示，第一IGBT 1保持导通状态，而第二IGBT 2从接通切换到断开。在这种情况下，如上所述，二极管D1可以防止电流从第一IGBT 1的栅极向第二IGBT 2的栅极流转，并且可以接通仅第一IGBT 1。另外，第二IGBT 2的栅极中的电荷经由电阻R6放电。这确保了第二IGBT 2可以被断开。

如上所述，根据本实施例的IGBT驱动装置100可以驱动不同数量的IGBT，并且当同时驱动并联连接的第一IGBT 1和第二IGBT 2时，可以抑制使第一IGBT 1和第二IGBT 2接通的时刻的偏移。

(第二实施例)

接下来，将参考图6和图7描述根据本公开第二实施例的IGBT驱动装置200。

在根据上述第一实施例的IGBT驱动装置100中，仅针对第一IGBT 1设置接通子开关Tr2。在根据本实施例的IGBT驱动装置200中，如图6所示，针对第一IGBT 1设置接通子开关Tr2，并且针对第二IGBT 2设置接通子开关Tr4。也就是说，针对第一IGBT 1和第二IGBT 2分别设置接通子开关Tr2、Tr4，并且接通子开关Tr2、Tr4与主接通开关Tr1并联地分别连接到IGBT 1和IGBT 2的栅极。根据本实施例的IGBT驱动装置200的其他构造与根据第一实施例的IGBT驱动装置100的构造基本相同，这里将不再描述。

接下来，将描述根据本实施例的IGBT驱动装置200的运行。当使用暂停指令信号从外部控制设备给出指令以对第一IGBT 1和第二IGBT 2进行同时驱动时，接通子开关Tr2、Tr4保持在非导通状态。因而，IGBT驱动装置200执行与根据第一实施例的IGBT驱动装置100类似的运行。

然而，当使用暂停指令信号从外部控制装置给出指令以暂停第一IGBT 1和第二IGBT 2的同时驱动并且切换到仅驱动任一IGBT时，根据本实施例的IGBT驱动装置200执行与根据第一实施例的IGBT驱动装置100不同的运行。具体地，如图7中的时序图所示，为了在驱动信号的接通命令时段期间通过使用接通子开关Tr2和Tr4分别使第一IGBT 1和第二IGBT 2接通，控制电路10交替地在接通子开关Tr2与接通子开关Tr4之间切换以进入导通状态，从而每次给出接通指令时能使第一IGBT 1和第二IGBT 2交替地被接通。具体地，如图7所示，根据在时间T1开始的接通命令，控制电路10使接通子开关Tr4进入导通状态以使第二IGBT 2接通，从而分别驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2。根据在时间T4开始的后续的接通指令，控制电路10使接通子开关Tr2进入导通状态以使第一IGBT 1接通。

以上述方式驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2，使得驱动第一IGBT 1的频率和驱动第二IGBT 2的频率相等。使频率相等，从而将由第一IGBT 1和第二IGBT 2的单独驱动产生的热量分散到两个IGBT 1、2。

用于驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2的方法不限于上述方法，还可以使用任何其他方法，使驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2的频率相等，以将由单独驱动第一IGBT 1和第二IGBT 2产生的热量分散到第一IGBT 1和第二IGBT 2。例如，当给予相同次数的接通命令时，可以交替地切换要进入导通状态的接通子开关Tr2、Tr4。

(第三实施例)

接下来，将参考图8至图10描述根据本公开第三实施例的IGBT驱动装置300。

在根据上面描述的第一实施例的IGBT驱动装置100的栅极充电电路中，当主接通开关Tr1进入导通状态时，来自恒流电路14的恒定电流被分配到与IGBT 1、2的栅极耦合的各个充电侧分支线。相反，在根据本实施例的IGBT驱动装置300中，如图8所示，共用电阻R7连接到共用线，共用线连接到起到主接通开关Tr1作用的p沟道MOSFET的漏极。其结果是，根据本实施例的IGBT驱动装置300的栅极充电电路，将已经在共同电阻R7两端下降的恒定电压施加到与IGBT 1、2的栅极耦合的各个充电侧分支线。也就是说，根据本实施例的IGBT驱动装置300的栅极充电电路经由二极管D1、D2和平衡电阻R1、R2，以恒定电压对第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极进行驱动。

另外，根据本实施例的IGBT驱动装置300的栅极放电电路还具有配置在共用线中的共用电阻R8。因此，当第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极中的电荷放电时，相同的电压总是施加到与第一IGBT 1和第二IGBT 2耦合的栅极的各个放电侧分支线。换句话说，根据本实施例的IGBT驱动装置300，也在栅极中的电荷放电时以恒定电压对第一IGBT 1和第二IGBT2进行驱动。

将参考图9和图10，使用栅极充电电路作为示例来描述用于上述描述的恒压驱动的电流自调节功能。

具有共用电阻R7的图9中所示的栅极充电电路可以用图10所示的AC等效电路代替。在图10中，如果在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极充电期间，在第一IGBT 1和第二IGBT2的栅极之间出现ΔVg的电位差，由于第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极经由平衡电阻R1、R2连接，因此，电流ΔIg从高电位侧的栅极流到低电位侧的栅极。

在根据上面描述的第一实施例的栅极充电电路中，恒流电路14可以假设为发挥AC等效电路中的开路的作用。因而，来自一个栅极的所有反馈电流可被认为被供给至另一个栅极。相反，在根据本实施例的栅极充电电路中，如图10所示，将第一IGBT 1与第二IGBT 2的栅极连接的电路不是闭合电路，而具有电阻值Ron的共用电阻R7被连接于上述电路。因此，如果在第一IGBT 1和第二IGBT2的栅极之间出现ΔVg的电位差，则在第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极之间流动的一部分电流，其由ΔIs表示，经由共用电阻R7流到外部。其结果是，从高电位侧的栅极流到低电位侧的栅极的电流ΔIg由下面的等式(2)给出。

ΔIg＝ΔVg/2Rb-ΔIs (2)

因此，当在第一IGBT 1和第二IGBT2的栅极之间出现电位差时，与根据第一实施例的栅极充电电路的电流调节功能相比，根据本实施例的栅极充电电路的电流调节功能略微减小。相反，根据本实施例的IGBT驱动装置300的优点在于其电路构造比根据第一实施例的IGBT驱动装置100的电路构造简单。

在上面描述的第三实施例中，栅极充电电路和栅极放电电路两者以恒定电压对第一IGBT 1和第二IGBT 2进行驱动。替代地，栅极充电电路和栅极放电电路中的仅一个可以构造成以恒定电压对第一IGBT 1和第二IGBT 2进行驱动，而另一个电路可以构造成以恒定电流对第一IGBT 1和第二IGBT 2进行驱动。

(第四实施例)

接下来，将参考图11和12描述根据本公开第四实施例的IGBT驱动装置400。

在根据上面描述的第一实施例的IGBT驱动装置100中，仅设置断开主开关Tr3作为用于促使接通后的IGBT的栅极中的电荷的放电的开关，以增加使接通后的IGBT断开的速度。相反，在根据本实施例的IGBT驱动装置400中，除了断开主开关Tr3之外，与断开主开关Tr3并联设置断开子开关Tr5，以促使第二IGBT 2的栅极中的电荷的放电。根据本实施例的IGBT驱动装置400的其他构造与根据第一实施例的IGBT驱动装置100的构造基本相同，这里将不再描述。

如上所述，参考第一实施例，在IGBT导通期间，当主接通开关Tr1处于导通状态的状态被切换到接通子开关Tr2进入导通状态的状态时，断开主开关Tr3保持在非导通状态。

由此，存储在第二IGBT 2的栅极中的电荷经由电阻R6放电。如果将电阻R6的电阻值设定为相对较低的值以增加使第二IGBT 2断开的速度，则当第二IGBT 2处于接通状态时，相对较大的电流会流过电阻R6。这导致电流消耗的增加。

因此，在根据本实施例的IGBT驱动装置400中，针对第二IGBT 2设置断开子开关Tr5，以在不增加电流消耗的情况下增加使第二IGBT 2断开的速度。如图12中的时序图所示，在驱动信号的接通指令时段期间，当主接通开关Tr1从导通状态切换到非导通状态并且接通子开关Tr2从非导通状态切换到导通状态时，断开子开关Tr5从非导通状态切换到导通状态。

因此，例如，如图12中的实线所示，降低第二IGBT 2的栅极电位的速度可以高于如图12中的虚线所示在第二IGBT 2的栅极中的电荷仅经由电阻R6放电时降低第二IGBT 2的栅极电位的速度。其结果是，促使第二IGBT 2的栅极中的电荷的放电，并且可以快速地使第二IGBT 2断开。

(第五实施例)

接下来，将参考图13描述根据本公开第五实施例的IGBT驱动装置500。

如在上面描述的根据第一实施例的IGBT驱动装置100那样，使用作为整流元件的二极管D1、D2来防止电流流转，当主接通开关Tr1处于导通状态时，下降了与二极管D1、D2的正向电压相当的量后的电压被施加到第一IGBT 1和第二IGBT 2的栅极。由于二极管D1、D2的正向电压具有负温度特性，因此，环境温度的变化可能导致IGBT 1和2的栅极电压的变化。

由此，根据本实施例的IGBT驱动装置500具有电源电路，该电源电路具有温度相关的电压调节器20。温度相关电压调节器20产生电源电压，使得电源电压的变化可以抵消因负温度特性引起的二极管D1、D2的下降电压的变化。通过使用电源电路，不管温度如何变化，均可以将恒定电压施加到IGBT 1、2的栅极。

在温度相关电压调节器20中，如图13所示，差分放大器AMP1的反馈电路包括具有负温度特性的二极管D5，其与二极管D1、D2相同。由此，温度相关电压调节器20的输出电压Vs等于由下面的等式(3)给出的电压。

Vs＝{(R9+R10)/R9}×Vref+VF (3)

在等式(3)中，Vref表示参考电压，VF表示二极管D5的正向电压。

(第六实施例)

接下来，将参考图14描述根据本公开第六实施例的IGBT驱动装置600。

上述第一实施例至第五实施例示出了IGBT驱动装置100至500对并联连接的两个IGBT 1、2进行驱动的示例。然而，IGBT驱动装置可以不必然对两个IGBT进行驱动，并且可以对例如并联连接的三个或更多个IGBT进行驱动。

图14示出了例如根据第六实施例的、用于对并联连接的三个IGBT 1、2、3进行驱动的IGBT驱动装置600的示例电路构造。在图14所示的示例中，当主接通开关Tr1进入导通状态时，第一IGBT 1至第三IGBT 3接通。相反，当接通子开关Tr2进入导通状态时，仅第一IGBT1接通。当断开主开关Tr3进入导通状态时，放电电流经由断开主开关Tr3从第一IGBT 1至第三IGBT 3的栅极流动。

然而，上述示例电路构造不是限制性的，可以使用任何其他电路构造。例如，在图14中，接通子开关Tr2可以连接到两个IGBT(第一IGBT 1和第二IGBT 2或是第一IGBT 1和第三IGBT 3)的栅极，并且可以构造成将两个IGBT接通。换句话说，接通子开关Tr2可以构造成对多个IGBT而不是单个IGBT进行驱动，其数量小于由主接通开关Tr1驱动的IGBT的数量。

此外，在图14中，IGBT驱动装置600可以具有多个接通子开关。接通子开关可以具有对单个IGBT进行驱动的接通子开关和对多个IGBT进行驱动的接通子开关。

虽然已经描述了本公开的优选实施例，但是本公开不限于上面描述的各实施例。本公开可以在不脱离本公开的范围的情况下，进行各种修改和实施。

例如，虽然已经分别描述了根据上面描述的各实施例的IGBT驱动装置，但是每个实施例中的特征电路构造可以与根据另一实施例的IGBT驱动装置组合实施，除非它们在技术上是不可取的或彼此不一致的。

在上面描述的每个实施例中，由IGBT驱动装置驱动的第一IGBT 1和第二IGBT 2具有相同的特性。然而，第一IGBT 1和第二IGBT 2可以具有不同的特性，例如电流容量(尺寸)或栅极电容。当第一IGBT 1和第二IGBT 2具有不同的栅极电容时，平衡电阻R1、R2的电阻值可以设置为不同的值，使得电流更可能流过第一IGBT 1和第二IGBT 2中的、具有更高栅极电容的那一个的栅极。

Claims (15)

1.一种开关元件驱动装置，用于对并联连接的多个开关元件进行驱动，包括：

主开关，所述主开关连接到多个所述开关元件的栅极，所述主开关构造成当进入导通状态时，增加多个所述开关元件的所述栅极的电位以使多个所述开关元件接通；

多个整流元件，每个所述整流元件配置在所述主开关与多个所述开关元件中一个的所述栅极之间，多个所述整流元件具有从所述主开关到多个所述开关元件的所述栅极的正向；

子开关，所述子开关与所述主开关并联连接，所述子开关连接到位于所述整流元件的下游侧的多个所述开关元件中的开关元件的栅极，连接到所述子开关的开关元件的数量小于连接到所述主开关的开关元件的数量，所述子开关构造成当进入所述导通状态时，增加连接到所述子开关的所述开关元件的所述栅极的电位，以使连接到所述子开关的所述开关元件接通；以及

控制电路，所述控制电路对所述主开关和所述子开关的导通状态和非导通状态进行控制，

所述控制电路在使多个所述开关元件导通时，使所述主开关导通，在使数量比多个所述开关元件少的所述开关元件导通时，使所述子开关导通。

2.如权利要求1所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

多个电阻，每个电阻与所述整流元件中的一个串联连接，每个整流元件配置在所述主开关与多个所述开关元件中一个的所述栅极之间。

3.如权利要求1或2所述的开关元件驱动装置，其特征在于，

所述子开关连接到多个所述开关元件中一个的栅极。

4.如权利要求1或2所述的开关元件驱动装置，其特征在于，

所述子开关是多个子开关中的一个，每个子开关被针对多个所述开关元件中的至少两个开关元件中的一个配置，并且多个所述子开关中每一个连接到所述开关元件的相应一个的栅极。

5.如权利要求4所述的开关元件驱动装置，其特征在于，

根据脉冲宽度调制驱动信号周期性地接通和断开多个所述开关元件，

当多个所述开关元件在所述脉冲宽度调制驱动信号的接通时段期间通过使用多个所述子开关被分别接通时，所述控制电路对多个所述子开关的所述导通状态和所述非导通状态进行控制，从而在多个脉冲宽度调制驱动周期内，使驱动所述至少两个开关元件所用的频率相等，其中，针对所述至少两个开关元件中的每个，设置多个所述子开关中的一个。

6.如权利要求1或2所述的开关元件驱动装置，其特征在于，

所述控制电路执行控制，以使所述主开关进入所述导通状态，以使多个所述开关元件接通，然后，当流过多个所述开关元件的电流小于或等于预定值时，使所述主开关进入所述非导通状态，并使所述子开关进入所述导通状态，以保持连接到所述子开关的所述开关元件处于接通状态。

7.如权利要求1或2所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

共用电阻，所述共用电阻配置在共用线中，所述共用线连接到所述主开关，并且分支成各自连接到多个所述开关元件中一个的所述栅极的线。

8.如权利要求1或2所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

恒电流电源，所述恒电流电源设置在共用线中，所述共用线连接到所述主开关，并且分支成各自连接到多个所述开关元件中一个的所述栅极的线。

9.如权利要求1或2所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

断开主开关，所述断开主开关连接到位于所述整流元件的下游侧的多个所述开关元件的所述栅极，当多个所述开关元件从接通切换到断开时，所述断开主开关进入所述导通状态，并且在接通后的所述开关元件的所述栅极中放电，以增加使接通后的所述开关元件断开的速度。

10.如权利要求9所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

多个断开整流元件，每个断开整流元件配置在所述断开主开关与所述多个开关元件中一个的所述栅极之间，多个所述断开整流元件具有从多个所述开关元件的所述栅极到所述断开主开关的正向。

11.如权利要求10所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

多个电阻，每个所述电阻与所述整流元件中的一个串联连接，每个所述整流元件配置在所述断开主开关与多个所述开关元件中一个的所述栅极之间。

12.如权利要求9所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

断开共用电阻，所述断开共用电阻配置在共用线中，所述共用线连接到所述断开主开关，并且分支成连接到多个所述开关元件中一个的所述栅极的线。

13.如权利要求9所述的开关元件驱动装置，其特征在于，还包括：

断开恒电流电源，所述断开恒电流电源设置在共用线中，所述共用线连接到所述断开主开关，并且分支成连接到多个所述开关元件中一个的所述栅极的线。

14.如权利要求9所述的开关元件驱动装置，其特征在于，

多个所述开关元件具有当所述控制电路将所述主开关从所述导通状态切换到所述非导通状态并且将所述子开关从所述非导通状态切换到所述导通状态时，被从接通切换到断开的开关元件，

所述开关元件驱动装置还包括：断开子开关，所述断开子开关连接到响应于所述主开关向所述非导通状态的切换而被从接通切换到断开的所述开关元件的所述栅极，所述断开子开关构造成当进入所述导通状态时，在所述接通后的开关元件的所述栅极中放电，以增加使接通后的所述开关元件断开的速度。

15.如权利要求1所述的开关元件驱动装置，其特征在于，

所述整流元件包括具有负温度特性的正向电压降，

所述开关元件驱动装置还包括电源电路，当所述主开关进入所述导通状态时，所述电源电路产生用于使多个所述开关元件的所述栅极的电位增加的电源电压，

所述电源电路包括温度相关的电压调节器，所述电压调节器产生电源电压，使得所述电源电压的变化抵消了因所述负温度特性引起的所述整流元件的所述正向电压降的变化。