CN112534720A - 驱动电路 - Google Patents

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Abstract

提供了一种驱动电路，上述驱动电路对在第一连接点与第二连接点之间并联连接的多个受控开关(340、350)的驱动进行控制。驱动电路具有：多个第一控制配线(601、602、621、622)；多个第一平衡电阻(615、616)；第一共用配线(623)；第一开关(627)；多个第二控制配线(631、632)；多个第二平衡电阻(634、635)；第二共用配线(633)；第二开关(637)；传感器部(342、352)，上述传感器部对多个受控开关的异常进行检测；以及控制部(650)，上述控制部在由传感器部未检测出异常的情况下对第一开关的开闭进行控制，并且在由传感器部检测出异常的情况下将第二开关控制成闭合状态。

Description

驱动电路
相关申请的援引
本申请以2018年8月6日申请的日本专利申请2018-147791号的申请为基础，在此援引其记载内容。
技术领域
本公开涉及一种对并联连接的多个受控开关的驱动进行控制的驱动电路。
背景技术
如专利文献1所示，已知一种对并联连接的两个臂开关的驱动进行控制的控制装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利JP2018-11404A
发明内容
在专利文献1中，两个栅极电连接。因此，在对这两个栅极进行连接的电气路径中，有可能产生由栅极的电容、配线的电感所引起的寄生谐振。
例如，在发生短路等异常时，比臂开关的通常驱动时大的电流经由臂开关的寄生电容流入连接栅极的电气路径。由此，有可能在电气路径中产生寄生谐振。在电气路径中产生寄生谐振时，有可能发生超过臂开关的耐压、误动作，从而在臂开关(受控开关)中产生损伤。
本公开的目的在于提供一种能抑制在受控开关中产生损伤的驱动电路。
根据本公开的一个方式，提供了一种驱动电路，该驱动电路对在产生电势差的第一连接点与第二连接点之间并联连接的多个受控开关的驱动进行控制。驱动电路具有：多个第一控制配线，多个上述第一控制配线连接到多个受控开关中的每一个的控制电极；多个第一平衡电阻，多个上述第一平衡电阻设置于多个第一控制配线中的每一个；第一共用配线，上述第一共用配线共用地连接到多个第一控制配线中的每一个，并且经由第一平衡电阻将控制电极连接到基准电位；第一开关，上述第一开关设置于第一共用配线；多个第二控制配线，多个上述第二控制配线连接到多个第一控制配线中的第一平衡电阻的控制电极侧中的每一个；多个第二平衡电阻，多个上述第二平衡电阻设置于多个第二控制配线中的每一个；第二共用配线，上述第二共用配线共用地连接到多个第二控制配线中的每一个，并且经由第二平衡电阻将控制电极连接到基准电位；第二开关，上述第二开关设置于第二共用配线；传感器部，上述传感器部对多个受控开关的异常进行检测；以及控制部，上述控制部在由传感器部未检测出异常的情况下对第一开关的开闭进行控制，并且在由传感器部检测出异常的情况下将第二开关控制成闭合状态。受控开关具有在控制电极连接到基准电位时变成断开状态的性质。将多个第二平衡电阻的电阻值合成后的电阻值高于将多个第一平衡电阻的电阻值合成后的电阻值。
根据本公开，在传感器部检测出异常的情况下，第二开关变成闭合状态。蓄积于受控开关的控制电极的电荷会经由第二平衡电阻和第二开关流向基准电位。另外，此时，由于电荷会流向第二开关侧，因此，电流不会经由第一平衡电阻而是经由第二平衡电阻，在多个受控开关的控制电极之间流动。
将多个第二平衡电阻的电阻值合成后的电阻值高于将多个第一平衡电阻的电阻值合成后的电阻值。因此，在经由多个第二平衡电阻的多个受控开关的控制电极之间，抑制了由控制电极的电容、控制配线的电感所引起的寄生谐振的产生。其结果是，抑制了超过受控开关的耐压、误动作的发生。从而抑制了在受控开关中产生损伤。
在传感器部未检测出异常的情况下，对第一开关进行开闭控制。在第一开关变成闭合状态时，蓄积于受控开关的控制电极的电荷会经由第一平衡电阻和第一开关流向基准电位。多个第一平衡电阻的合成电阻值低于多个第二平衡电阻的合成电阻值。因此，当对正常时的受控开关的驱动进行控制时，抑制了使受控开关成为断开状态所需的时间(延迟时间)的增大。
附图说明
可以通过参照了附图的下述详细说明来更明确本发明的上述以及其他目的、特征以及优点。附图如下所述。
图1是用于说明车载系统的电路图。
图2是用于说明开闭部和栅极驱动器的电路图。
图3是表示车载系统的变形例的电路图。
具体实施方式
以下，基于附图对实施方式进行说明。
(第一实施方式)
(车载系统)
基于图1，对车载系统100进行说明。车载系统100构成电动汽车用的系统。车载系统100具有电池200、电力转换器300和电动机400。
车载系统100具有多个ECU。在图1中，作为这些多个ECU的代表，图示了电池ECU501和MGECU 502。这些多个ECU经由总线配线500相互发送、接收信号。多个ECU协作以对电动汽车进行控制。通过多个ECU的控制，对与电池200的SOC对应的电动机400的再生和动力运行进行控制。SOC是state of charge(充电状态)的简称。ECU是electronic controlunit(电子控制单元)的简称。
ECU具有至少一个运算处理装置(CPU)和作为对程序和数据进行记录的记录介质的至少一个存储器装置(MMR)。ECU由包括能由计算机读取的记录介质的微型计算机提供。记录介质是非暂时性地存储能由计算机读取的程序的非过渡性实体记录介质。记录介质能由半导体存储器或磁盘等提供。以下，分别对车载系统100的构成要素进行概要说明。
电池200具有多个二次电池。这些多个二次电池构成串联连接的电池组。该电池组的SOC相当于电池200的SOC。作为二次电池，能够采用锂离子二次电池、镍氢二次电池以及有机自由基电池等。
电力转换器300进行电池200与电动机400之间的电力转换。电力转换器300将电池200的直流电力转换成适用于电动机400的动力运行的电压电平的交流电力。电力转换器300将由电动机400的发电(再生)而生成的交流电力转换成适用于电池200的充电的电压电平的直流电力。稍后对电力转换器300进行详细说明。
电动机400连结于未图示的电动汽车的输出轴。电动机400的旋转能量经由输出轴传递到电动汽车的行驶轮。相反地，行驶轮的旋转能量经由输出轴传递到电动机400。
电动机400通过从电力转换器300供给的交流电力进行动力运行。由此，向行驶轮施加推进力。另外，电动机400通过从行驶轮传递的旋转能量而再生。由该再生产生的交流电力通过电力转换器300被转换成直流电力，并且被降压。该直流电力被供给至电池200。另外，直流电力还被供给至装设于电动汽车的各种电负载。
(电力转换器)
接着，对电力转换器300进行说明。电力转换器300包括转换器310和逆变器320。转换器310将电池200的直流电力升压到适用于电动机400的动力运行的电压电平。逆变器320将该直流电力转换成交流电力。该交流电力被供给至电动机400。另外，逆变器320将由电动机400生成的交流电力转换成直流电力。转换器310将该直流电力降压到适用于电池200的充电的电压电平。
如图1所示，转换器310经由第一电力线301和第二电力线302而与电池200电连接。转换器310经由第三电力线303和第四电力线304而与逆变器320电连接。
第一电力线301连接到电池200的正极。第二电力线302连接到电池200的负极。在这些第一电力线301和第二电力线302连接有第一平滑电容器305。第一平滑电容器305所具有的两个电极中的一个连接到第一电力线301，另一个连接到第二电力线302。
第三电力线303与高侧开闭部311连接。第四电力线304与第二电力线302连接。在这些第三电力线303和第四电力线304连接有第二平滑电容器306。第二平滑电容器306所具有的两个电极中的一个连接到第三电力线303，另一个连接到第四电力线304。
逆变器320经由U相母线331～W相母线333而与电动机400的U相定子线圈401～W相定子线圈403电连接。U相母线331～W相母线333的表述表示U相母线331、V相母线332、W相母线333。U相定子线圈401～W相定子线圈403的表述表示U相定子线圈401、V相定子线圈402、W相定子线圈403。
(转换器)
转换器310具有高侧开闭部311、低侧开闭部312以及电抗器313。如后面详细说明的那样，这些高侧开闭部311和低侧开闭部312具有并联连接的N通道型的MOSFET和IGBT。MOSFET具有寄生二极管。回流二极管反向并联连接到IGBT。
如图1所示，高侧开闭部311和低侧开闭部312从第三电力线303朝向第二电力线302(第四电力线304)依次串联连接。并且，在高侧开闭部311与低侧开闭部312之间的中点连接有第一电力线301。在第一电力线301上设置有电抗器313。由此，电抗器313连接到高侧开闭部311与低侧开闭部312之间的中点和电池200的正极。
转换器310的高侧开闭部311和低侧开闭部312通过MGECU 502进行开闭控制。MGECU 502生成控制信号，并且将该控制信号输出到栅极驱动器600。栅极驱动器600增幅控制信号，并且将该控制信号输出到开关的栅极。由此，MGECU 502对输入到转换器310的直流电力的电压电平进行升降压。
MGECU 502生成作为控制信号的脉冲信号。MGECU 502通过对该脉冲信号的接通占空比和频率进行调节来对直流电力的升降压电平进行调节。这样，MGECU 502对转换器310进行PWM控制。根据电动机400的目标转矩和电池200的SOC来确定升降压电平。
在使电池200的直流电力升压的情况下，MGECU 502使高侧开闭部311和低侧开闭部312分别交替地开闭。与之相反地，在对从逆变器320供给的直流电力进行降压的情况下，MGECU 502将输出到低侧开闭部312的控制信号固定为低电平。与此同时，MGECU 502将输出到高侧开闭部311的控制信号依次切换成高电平和低电平。
(逆变器)
逆变器320具有第一开闭部321～第六开闭部326。与转换器310的开闭部同样地，第一开闭部321～第六开闭部326具有并联连接的N通道型的MOSFET和IGBT。MOSFET具有寄生二极管。回流二极管反向并联连接到IGBT。第一开闭部321～第六开闭部326的表述表示第一开闭部321、第二开闭部322、第三开闭部323、第四开闭部324、第五开闭部325和第六开闭部326。
第一开闭部321和第二开闭部322从第三电力线303朝向第四电力线304依次串联连接。由第一开闭部321和第二开闭部322构成U相电桥支路。在第一开闭部321与第二开闭部322之间的中点连接有U相母线331的一端。U相母线331的另一端与电动机400的U相定子线圈401连接。
第三开闭部323和第四开闭部324从第三电力线303朝向第四电力线304依次串联连接。由第三开闭部323和第四开闭部324构成V相电桥支路。在第三开闭部323与第四开闭部324之间的中点连接有V相母线332的一端。V相母线332的另一端与电动机400的V相定子线圈402连接。
第五开闭部325和第六开闭部326从第三电力线303朝向第四电力线304依次串联连接。由第五开闭部325和第六开闭部326构成W相电桥支路。在第五开闭部325与第六开闭部326之间的中点连接有W相母线333的一端。W相母线333的另一端与电动机400的W相定子线圈403连接。
逆变器320具有与电动机400的U相定子线圈401～W相定子线圈403中的每一个对应的三相的电桥支路。由栅极驱动器600增幅的MGECU 502的控制信号输入到构成这些三相的电桥支路的第一开闭部321～第六开闭部326的栅极。
在使电动机400动力运行的情况下，第一开闭部321～第六开闭部326通过来自MGECU 502的控制信号的输出而被PWM控制。由此，在逆变器320中生成三相交流。在电动机400发电(再生)的情况下，MGECU 502例如停止控制信号的输出。由此，通过电动机400的发电而生成的交流电力经过开闭部所具有的二极管。其结果是，交流电力转换成直流电力。
(开闭部)
基于图2对开闭部进行说明。图2示出作为构成电力转换器300的八个开闭部的代表的第二开闭部322。其他开闭部的结构与第二开闭部322的结构相同。因此，省略其说明。
第二开闭部322具有IGBT 340和MOSFET 350。IGBT由半导体制造。MOSFET由宽带隙半导体制造。在本实施方式中，IGBT由Si制造。MOSFET由SiC制造。与IGBT 340相比，MOSFET350的接通延迟时间和关断延迟时间均变短。与IGBT 340相比，MOSFET 350的耐电流性能变高。IGBT 340相当于第一受控开关。MOSFET 350相当于第二受控开关。
IGBT 340和MOSFET 350分别是将形成于半导体芯片的数千个晶体管连结而成的功率晶体管。该数千个晶体管被分类为起到对流过电力转换器300的电流进行控制的作用的第一晶体管和起到对流过的电流进行检测的作用的第二晶体管。
流向第一晶体管的电流与流向第二晶体管的电流的比约为8000比1。因此，流向第二晶体管的电流的量变成微量。
IGBT 340具有集电极340a、发射极340b、栅极340c和传感器电极340d。在这四个电极中，集电极340a和栅极340c由第一晶体管和第二晶体管共有。与此相对，发射极340b和传感器电极340d分别由第一晶体管和第二晶体管具有。第一晶体管具有发射极340b。第二晶体管具有传感器电极340d。与流向发射极340b的电流相比，流向该传感器电极340d的电流的量为微量。该比为1:8000。以下将该比表示为传感器比。MGECU 502记录该传感器比。
MOSFET 350具有漏极350a、源极350b、栅极350c和传感器电极350d。在这四个电极中，漏极350a和栅极350c由第一晶体管和第二晶体管共有。与此相对，源极350b和传感器电极350d分别由第一晶体管和第二晶体管具有。第一晶体管具有源极350b。第二晶体管具有传感器电极350d。与流向源极350b的电流相比，流向该传感器电极350d的电流的量为微量。该比与上述传感器比相同。
如图2所示，在IGBT 340连接有回流二极管341。回流二极管341的阴极电极连接到集电极340a。回流二极管341的阳极电极连接到发射极340b。由此，回流二极管341反向并联连接到IGBT 340。
MOSFET 350具有寄生二极管351。该寄生二极管351的阴极电极连接到漏极350a。寄生二极管351的阳极电极连接到源极350b。由此，寄生二极管351反向并联连接到MOSFET350。
如图2所示，IGBT 340的集电极340a与MOSFET 350的漏极350a电连接。并且，发射极340b与源极350b电连接。由此，IGBT 340与MOSFET350并联连接。
集电极340a与漏极350a连接的连接点位于第三电力线303侧。发射极340b和源极350b的连接点位于第四电力线304(第二电力线302)侧。集电极340a与漏极350a连接的连接点相当于第一连接点。发射极340b与源极350b连接的连接点相当于第二连接点。
IGBT 340的传感器电极340d经由第一传感器电阻342连接到栅极驱动器600的第一传感器端子600c。在第一传感器电阻342中流过依赖于在IGBT 340的集电极-发射极之间流动的电流(集电极电流)的微量的电流。由此，第一传感器电阻342的传感器电极340d侧的电压(传感器电压)发生变动。
第一传感器电阻342的传感器电压经由控制部650输入到MGECU502。MGECU 502对第一传感器电阻342的电阻值进行记录。MGECU 502基于输入的电压、记录的电阻值和传感器比来对集电极电流进行检测。
MOSFET 350的传感器电极350d经由第二传感器电阻352连接到栅极驱动器600的第二传感器端子600d。在第二传感器电阻352中流过依赖于在MOSFET 350的漏极-源极之间流动的电流(漏极电流)的微量的电流。由此，第二传感器电阻352的传感器电极350d侧的电压(传感器电压)发生变动。
第二传感器电阻352的传感器电压经由控制部650输入到MGECU502。MGECU 502对第二传感器电阻352的电阻值进行记录。MGECU 502基于输入的电压、记录的电阻值和传感器比来对漏极电流进行检测。
第一传感器电阻342和第二传感器电阻352相当于传感器部。
(栅极驱动器)
基于图2对栅极驱动器600进行说明。图2示出了对栅极驱动器600中的第二开闭部322的驱动进行控制的部位。对栅极驱动器600的其他开闭部进行控制的部位与图2所示的部位相同。因此，省略其说明。栅极驱动器600相当于驱动电路。
栅极驱动器600具有第一驱动端子600a和第二驱动端子600b。在第一驱动端子600a连接有IGBT 340的栅极340c。在第二驱动端子600b连接有MOSFET 350的栅极350c。栅极340c和栅极350c相当于控制电极。
栅极驱动器600具有第一驱动配线601和第二驱动配线602。第一驱动配线601的一端连接到第一驱动端子600a。第二驱动配线602的一端连接到第二驱动端子600b。第一驱动配线601的另一端与第二驱动配线602的另一端连接。由此，第一驱动端子600a和第二驱动端子600b经由第一驱动配线601和第二驱动配线602而连接。即，栅极340c和栅极350c经由第一驱动配线601和第二驱动配线602而连接。
栅极驱动器600具有连接到这些第一驱动配线601和第二驱动配线602的接通电路610、关断电路620、软切断电路630以及关断保持电路640。此外，栅极驱动器600具有对这四个电路的驱动进行控制的控制部650。
MGECU 502的控制信号输入到控制部650。控制部650生成基于该控制信号的驱动信号。控制部650将该驱动信号输出到上述四个电路所包括的开关。由此，第一驱动端子600a和第二驱动端子600b的电压电平被控制成高电平和低电平。从而控制了IGBT 340和MOSFET 350的接通状态和关断状态。
栅极驱动器600具有第一传感器端子600c和第二传感器端子600d。第一传感器电阻342的传感器电压输入到第一传感器端子600c。第二传感器电阻352的传感器电压输入到第二传感器端子600d。这些传感器电压输入到控制部650。控制部650将该传感器电压输出到MGECU 502。
栅极驱动器600具有未图示的阈值电压生成部。阈值电压生成部将阈值电压输出到控制部650。控制部650对该阈值电压和传感器电压进行比较。在传感器电压低于阈值电压的情况下，控制部650根据从MGECU 502输入的控制信号，对上述四个电路所包括的开关的驱动进行控制。然而，在传感器电压高于阈值电压的情况下，控制部650不根据从MGECU502输入的控制信号，对上述四个电路所包括的开关的驱动进行控制。
(接通电路)
接通电路610具有电源配线611、电源612、接通开关613、接通电阻614、第一平衡电阻615和第二平衡电阻616。电源配线611的一端连接到电源612。电源配线611的另一端连接到相互接线的第一驱动配线601和第二驱动配线602的另一端侧。在电源配线611上设置有接通开关613和接通电阻614。接通开关613和接通电阻614从电源配线510的一端朝向另一端依次串联连接。
第一平衡电阻615设置于第一驱动配线601。第二平衡电阻616设置于第二驱动配线602。在第一平衡电阻615与第二平衡电阻616之间连接有电源配线611的另一端。
通过以上所示的连接结构，电源612和第一驱动端子600a经由接通开关613、接通电阻614和第一平衡电阻615而连接。电源612和第二驱动端子600b经由接通开关613、接通电阻614和第二平衡电阻616而连接。第一平衡电阻615和第二平衡电阻616起到对电源612与栅极之间的时间常数进行调节的功能。
接通开关613是P通道型MOSFET。控制部650的驱动信号输入到接通开关613的栅极。由此，将接通开关613控制成接通关断。
在接通开关613从关断状态变成接通状态时，电源612的电压(电源电压)经由接通电阻614和第一平衡电阻615而施加于第一驱动端子600a。由此，栅极340c的电压变成高电平。IGBT 340会从关断状态转变成接通状态。同样地，在接通开关613从关断状态变成接通状态时，电源电压经由接通电阻614和第二平衡电阻616而施加于第二驱动端子600b。由此，栅极350c的电压变成高电平。MOSFET 350会从关断状态转变成接通状态。
(关断电路)
关断电路620具有第一接地配线621、第二接地配线622、第一共用配线623、第一二极管624、第二二极管625、第一关断电阻626和第一关断开关627。另外，关断电路620具有第一平衡电阻615和第二平衡电阻616。关断电路620和接通电路610共有第一平衡电阻615和第二平衡电阻616。
第一接地配线621的一端连接到第一驱动配线601中的与第一平衡电阻615和电源配线611连接的连接点之间。第二接地配线622的一端连接到第二驱动配线602中的与第二平衡电阻616和电源配线611连接的连接点之间。并且，第一接地配线621的另一端与第二接地配线622的另一端连接。
由此，第一驱动端子600a和第二驱动端子600b经由第一驱动配线601、第一接地配线621、第二接地配线622和第二驱动配线602而连接。即，栅极340c和栅极350c经由第一驱动配线601、第一接地配线621、第二接地配线622和第二驱动配线602而连接。在该路径中设置有第一平衡电阻615和第二平衡电阻616。因此，栅极340c和栅极350c经由第一平衡电阻615和第二平衡电阻616而连接。第一驱动配线601和第一接地配线621以及第二驱动配线602和第二接地配线622相当于多个第一控制配线。
第一共用配线623的一端连接到相互接线的第一接地配线621和第二接地配线622的另一端侧。第一共用配线623的另一端连接到地线。地线相当于基准电位。
第一二极管624设置于第一接地配线621。第一二极管624的阳极电极连接到第一接地配线621中的与第一驱动配线601连接的连接点。第一二极管624的阴极电极连接到第一接地配线621中的与第二接地配线622连接的连接点。第一二极管624和第二二极管625相当于多个二极管。
第二二极管625设置于第二接地配线622。第二二极管625的阳极电极连接到第二接地配线622中的与第二驱动配线602连接的连接点。第二二极管625的阴极电极连接到第二接地配线622中的与第一接地配线621连接的连接点。
第一关断电阻626和第一关断开关627连接到第一共用配线623。第一关断电阻626和第一关断开关627从第一共用配线623的一端朝向另一端依次串联连接。第一关断开关627相当于第一开关。
根据以上所示的连接结构，第一驱动端子600a和地线经由第一平衡电阻615、第一二极管624、第一关断电阻626和第一关断开关627而连接。第二驱动端子600b和地线经由第二平衡电阻616、第二二极管625、第一关断电阻626和第一关断开关627而连接。
第一关断开关627是N通道型MOSFET。控制部650的驱动信号输入到第一关断开关627的栅极。由此，将第一关断开关627控制成接通关断。
在第一关断开关627从关断状态变成接通状态时，第一驱动端子600a经由第一平衡电阻615、第一二极管624和第一关断电阻626而与地线连接。由此，栅极340c连接到地线。在电荷蓄积于IGBT 340的栅极340c的情况下，该电荷经由第一平衡电阻615、第一二极管624和第一关断电阻626而流向地线。
在第一关断开关627从关断状态变成接通状态时，第二驱动端子600b经由第二平衡电阻616、第二二极管625和第一关断电阻626连接到地线。由此，栅极350c连接到地线。在电荷蓄积于MOSFET 350的栅极350c的情况下，该电荷经由第二平衡电阻616、第二二极管625和第一关断电阻626而流向地线。
在使第一关断开关627成为接通状态时，电荷(电流)会流向第一关断开关627侧。因此，电流会经由第一平衡电阻615和第二平衡电阻616在栅极340c与栅极350c之间流动。
然而，在第一接地配线621上设置有第一二极管624。在第二接地配线622上设置有第二二极管625。因此，抑制了栅极350c与栅极340c之间的通电。即，从MOSFET 350的栅极350c向IGBT 340的栅极340c的通电通过相对于该通电方向为反向连接方式的第一二极管624而被抑制。从IGBT340的栅极340c向MOSFET 350的栅极350c的通电通过相对于该通电方向为反向连接方式的第二二极管625而被抑制。
第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值小于第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值。因此，通过使接通开关613成为接通状态，抑制了在使IGBT 340和MOSFET350成为接通状态时所产生的延迟时间的增大。通过使第一关断开关627成为接通状态，抑制了在使IGBT 340和MOSFET 350成为关断状态时所产生的延迟时间的增大。另外，根据上述电阻值的大小关系，将第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值合成后的第一合成电阻值小于将第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值合成后的第二合成电阻值。
(软切断电路)
软切断电路630具有第三接地配线631、第四接地配线632、第二共用配线633、第三平衡电阻634、第四平衡电阻635、第二关断电阻636和第二关断开关637。
第三接地配线631的一端连接到第一驱动配线601中的第一平衡电阻615与第一驱动端子600a之间。第四接地配线632的一端连接到第二驱动配线602中的第二平衡电阻616与第二驱动端子600b之间。并且，第三接地配线631的另一端与第四接地配线632的另一端连接。另外，第三平衡电阻634设置于第三接地配线631。第四平衡电阻635设置于第四接地配线632。
第一驱动端子600a和第二驱动端子600b经由第一驱动配线601、第三接地配线631、第四接地配线632和第二驱动配线602而连接。即，栅极340c和栅极350c经由第一驱动配线601、第三接地配线631、第四接地配线632和第二驱动配线602而连接。在该路径中设置有第三平衡电阻634和第四平衡电阻635。因此，栅极340c和栅极350c经由第三平衡电阻634和第四平衡电阻635而连接。第三接地配线631和第四接地配线632相当于多个第二控制配线。
第二共用配线633的一端连接到相互接线的第三接地配线631和第四接地配线632的另一端侧。第二共用配线633的另一端连接到地线。
第二关断电阻636和第二关断开关637连接到第二共用配线633。第二关断电阻636和第二关断开关637从第二共用配线633的一端朝向另一端依次串联连接。第二关断开关637相当于第二开关。
通过以上所示的连接结构，第一驱动端子600a和地线经由第三平衡电阻634、第二关断电阻636和第二关断开关637而连接。第二驱动端子600b和地线经由第四平衡电阻635、第二关断电阻636和第二关断开关637而连接。第三平衡电阻634和第四平衡电阻635起到对栅极与地线之间的时间常数进行调节的功能。
第二关断开关637是N通道型MOSFET。控制部650的驱动信号输入到第二关断开关637的栅极。由此，将第二关断开关637控制成接通关断。
在第二关断开关637从关断状态变成接通状态时，第一驱动端子600a经由第三平衡电阻634和第二关断电阻636连接到地线。由此，栅极340c连接到地线。在电荷蓄积于IGBT340的栅极340c的情况下，该电荷经由第三平衡电阻634和第二关断电阻636而流向地线。
在第二关断开关637从关断状态变成接通状态时，第二驱动端子600b经由第四平衡电阻635和第二关断电阻636连接到地线。由此，栅极350c连接到地线。在电荷蓄积于MOSFET 350的栅极350c的情况下，该电荷经由第四平衡电阻635和第二关断电阻636而流向地线。
第二关断电阻636的电阻值高于第一关断电阻626的电阻值。并且，第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值高于第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值。因此，在使第二关断开关637成为接通状态的情况下，与使第一关断开关627成为接通状态时相比，蓄积于IGBT 340和MOSFET 350中的电荷缓慢地流向地线。因此，IGBT 340和MOSFET350从接通状态向关断状态的转变变得缓慢。在IGBT 340的集电极340a与发射极340b之间流动的电流(集电极电流)的时间变化变得缓慢。在MOSFET350的漏极350a与源极350b之间流动的电流(漏极电流)的时间变化变得缓慢。
因此，即使在例如集电极电流和漏极电流过大的异常时，也能够抑制在IGBT 340和MOSFET 350中产生电涌电压。另外，通过抑制该电涌电压的产生，抑制了电流经由IGBT340的集电极-栅极之间的寄生电容而流入栅极340c。同样地，抑制了电流经由MOSFET 350的漏极-栅极之间的寄生电容而流入栅极350c。
栅极340c和栅极350c经由第一驱动配线601、第三接地配线631、第四接地配线632和第二驱动配线602而连接。当使第二关断开关637成为接通状态时，电流流向这些配线。此时，由这些配线的寄生电感、栅极的寄生电容所引起的寄生谐振有可能产生在栅极340c与栅极350c之间。
在第三接地配线631上设置有第三平衡电阻634。在第四接地配线632上设置有第四平衡电阻635。因此，栅极340c和栅极350c经由第三平衡电阻634和第四平衡电阻635而连接。
并且，第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值高于第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值。因此，将第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值合成后的第二合成电阻值高于将第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值合成后的第二合成电阻值。因此，抑制了栅极340c与栅极350c之间的寄生谐振的产生。
(关断保持电路)
关断保持电路640具有第五接地配线641、第六接地配线642、第三共用配线643和第三关断开关644。
第五接地配线641的一端连接到第一驱动配线601中的第一平衡电阻615与第一驱动端子600a之间。详细而言，第五接地配线641的一端连接到第一驱动配线601中的同第三接地配线631连接的连接点与第一驱动端子600a之间。第五接地配线641和第六接地配线642相当于多个第三控制配线。
第六接地配线642的一端连接到第二驱动配线602中的第二平衡电阻616与第二驱动端子600b之间。详细而言，第六接地配线642的一端连接到第二驱动配线602中的同第四接地配线632连接的连接点与第二驱动端子600b之间。并且，第五接地配线641的另一端与第六接地配线642的另一端连接。
第三共用配线643的一端连接到相互连结的第五接地配线641和第六接地配线642的另一端侧。并且，第三共用配线643的另一端连接到地线。在该第三共用配线643上设置有第三关断开关644。第三关断开关644相当于第三开关。
通过以上所示的连接结构，第一驱动端子600a和地线经由第三关断开关644而连接。第二驱动端子600b和地线经由第三关断开关644而连接。
第三关断开关644是N通道型MOSFET。控制部650的驱动信号输入到第三关断开关644的栅极。由此，将第三关断开关644控制成接通关断。
在第三关断开关644从关断状态变成接通状态时，第一驱动端子600a和第二驱动端子600b以低阻抗连接到地线。由此，栅极340c和栅极350c以低阻抗连接到接地电位。IGBT340和MOSFET 350被固定(保持)成关断状态。
(驱动控制)
简单地说明IGBT 340和MOSFET 350的驱动控制。
控制部650根据传感器电压和阈值电压的大小关系，对上述四个电路的开关的驱动进行控制。在传感器电压低于阈值电压的情况下，视为在IGBT 340和MOSFET 350中未发生异常。在这种情况下，控制部650根据MGECU 502的控制信号，对四个电路的开关的驱动进行控制。在传感器电压高于阈值电压的情况下，视为IGBT 340和MOSFET 350中的至少一个发生了异常。在这种情况下，控制部650不根据MGECU 502的控制信号，对四个电路的开关的驱动进行控制。
以下，将传感器电压低于阈值电压的情况下的四个电路的开关的驱动控制表示为通常控制。将传感器电压高于阈值电压的情况下的四个电路的开关的驱动控制表示为紧急控制。此外，上述IGBT 340和MOSFET 350的异常判定也可以由MGECU 502代替控制部650来进行。并且，在紧急控制中，控制部650也可以根据MGECU 502的控制信号，对四个电路的开关的驱动进行控制。
(通常控制)
在通常控制中，控制部650根据来自MGECU 502的控制信号，将接通开关613、第一关断开关627和第三关断开关644控制成接通关断。此时，第二关断开关637为关断状态。
在对IGBT 340和MOSFET 350通电的情况下，控制部650使接通开关613成为接通状态。由此，对IGBT 340的栅极340c和MOSFET 350的栅极350c施加电源电压。IGBT 340和MOSFET 350变成接通状态。电流流向IGBT 340和MOSFET 350这两者。
在停止向IGBT 340和MOSFET 350通电的情况下，控制部650使接通开关613成为关断状态，并且使第一关断开关627成为接通状态。由此，蓄积于栅极340c的电荷经由第一平衡电阻615和第一关断电阻626而流向地线。蓄积于栅极350c的电荷经由第二平衡电阻616和第一关断电阻626而流向地线。IGBT 340和MOSFET 350从接通状态变成关断状态。
在对IGBT 340和MOSFET 350的关断状态进行保持的情况下，控制部650使第三关断开关644成为接通状态。由此，栅极340c和栅极350c以低阻抗连接到地线。IGBT 340和MOSFET 350被保持成关断状态。
(紧急控制)
在紧急控制中，控制部650不根据来自MGECU 502的控制信号，将接通开关613、第二关断开关637和第三关断开关644控制成接通关断。此时，第一关断开关627为关断状态。
例如，假设在IGBT 340和MOSFET 350这两者变成接通状态时，传感器电压超过了阈值电压。此时，控制部650实施将IGBT 340和MOSFET 350的通电停止的控制。即，控制部650使接通开关613成为关断状态，并且使第二关断开关637成为接通状态。
由此，蓄积于IGBT 340的电荷经由第三平衡电阻634和第二关断电阻636而流向地线。蓄积于MOSFET 350的电荷经由第四平衡电阻635和第二关断电阻636而流向地线。
第二关断电阻636的电阻值高于第一关断电阻626的电阻值。因此，IGBT 340和MOSFET 350从接通状态向关断状态的转变变得缓慢。即使在IGBT 340和MOSFET 350中发生了大电流流过的异常，也能够抑制在IGBT340和MOSFET 350中流过的电流的时间变化变得急剧。由此，抑制了在IGBT 340和MOSFET 350中产生电涌电压。
将第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值合成后的第二合成电阻值高于将第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值合成后的第二合成电阻值。因此，抑制了在栅极340c与栅极350c之间产生寄生谐振。
从使接通开关613成为关断状态并且使第二关断开关637成为接通状态开始经过规定时间之后，控制部650使第三关断开关644成为接通状态。由此，IGBT 340和MOSFET 350中的每一个的栅极以低阻抗连接到地线。IGBT 340和MOSFET 350中的每一个被保持在关断状态。此外，上述规定时间相当于视为IGBT 340和MOSFET 350中的每一个的电荷完全地流向地线的时间。
以下，示出了本实施方式的栅极驱动器600的作用效果的一例。
在传感器电压高于阈值电压的紧急控制中，控制部650使第二关断开关637成为接通状态(闭合状态)。此时，在栅极340c与栅极350c之间，电流会经由第三平衡电阻634和第四平衡电阻635而流动。
将第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值合成后的第二合成电阻值高于将第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值合成后的第二合成电阻值。因此，在隔着第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的栅极340c与栅极350c之间，抑制了由栅极的电容、配线的电感所引起的寄生谐振的产生。其结果是，抑制了超过IGBT 340和MOSFET 350的耐压、误动作的发生。抑制了在IGBT 340和MOSFET 350中产生损伤。
在传感器电压低于阈值电压的通常控制中，控制部650将接通开关613和第一关断开关627控制成接通关断。在接通开关613变成接通状态时，电源电压经由接通电阻614和第一平衡电阻615而施加于IGBT 340的栅极340c。电源电压经由接通电阻614和第二平衡电阻616而施加于MOSFET350的栅极350c。
在第一关断开关627变成接通状态时，蓄积于IGBT 340的栅极340c的电荷经由第一平衡电阻615和第一关断电阻626而流向地线。蓄积于MOSFET 350的栅极350c的电荷经由第二平衡电阻616和第一关断电阻626而流向地线。
第一关断电阻626的电阻值低于第二关断电阻636的电阻值。第一平衡电阻615和第二平衡电阻616的电阻值低于第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值。因此，在通常控制中，抑制了使IGBT 340和MOSFET350转变成接通状态和关断状态所需的时间(延迟时间)的增大。
设置于第一接地配线621的第一二极管624的阴极电极与设置于第二接地配线622的第二二极管625的阴极电极连接。第一二极管624的阳极电极经由第一平衡电阻615连接到栅极340c。第二二极管625的阳极电极经由第二平衡电阻616连接到栅极350c。
通过该连接形式，从栅极350c向栅极340c的通电通过第一二极管624而被抑制。从栅极340c向栅极350c的通电通过第二二极管625而被抑制。因此，抑制了IGBT 340和MOSFET350从接通状态向关断状态的转变变得不稳定。其结果是，抑制了漏极电流和集电极电流变得不稳定。
栅极340c和地线经由第三关断开关644而连接。栅极350c和地线经由第三关断开关644而连接。因此，在第三关断开关644变成接通状态时，栅极340c和栅极350c以低阻抗连接到地线。由此，保持了IGBT 340和MOSFET 350的关断状态。
(第二实施方式)
对第二实施方式进行说明。以下所示的各实施方式的栅极驱动器600与上述实施方式的栅极驱动器的共同点较多。因此，以下省略共同部分的说明，重点说明不同部分。另外，以下对与上述实施方式所示的要素相同的要素标注相同的符号。
在第一实施方式中，示出了软切断电路630具有第二关断电阻636的示例。与此相对，在本实施方式中，软切断电路630不具有第二关断电阻636。
但是，第三平衡电阻634和第四平衡电阻635中的每一个的电阻值高于将第一关断电阻626、第一平衡电阻615和第二平衡电阻616中的每一个的电阻值相加后的相加电阻值。
由此，即使软切断电路630不具有第二关断电阻636，通过使第二关断开关637成为接通状态，也能够将栅极340c、栅极350c中的每一个以高阻抗与地线连接。由此，在使第二关断开关637从关断状态成为接通状态时，抑制了IGBT 340和MOSFET 350中的每一个从接通状态向关断状态的转变变得急剧。抑制了集电极电流和漏极电流急剧地变化。其结果是，抑制了在IGBT 340和MOSFET 350中产生电涌电压。
在本结构以及以下所示的各种实施方式和变形例中，也具有与此前记载的各种方式相同的构成要素，并且进行相同的动作。因此，起到相同的作用效果。
(第三实施方式)
对第三实施方式进行说明。
在第一实施方式中，没有特别提及第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值的大小关系。这两个平衡电阻的电阻值能够根据所连接的功率晶体管的接通延迟时间和关断延迟时间(开关速度)、耐电流性能而改变。
IGBT 340由Si制造。MOSFET 350由SiC制造。因此，与IGBT 340相比，MOSFET 350的耐电流性能变高。另外，与IGBT 340相比，MOSFET350的接通延迟时间和关断延迟时间均变短。
在这种情况下，也可以使设置在MOSFET 350的栅极350c与地线之间的第四平衡电阻635的电阻值低于设置在IGBT 340的栅极340c与地线之间的第三平衡电阻634的电阻值。由此，抑制了接通延迟时间和关断延迟时间较短这样的由SiC制造的MOSFET 350的特性的降低。另外，即使在使第二关断开关637成为接通状态时MOSFET 350从关断状态向接通状态的转变稍微加快，结果在MOSFET 350中产生了瞬间的电涌电压，也能够抑制在MOSFET 350中发生故障。
(第四实施方式)
对第四实施方式进行说明。
在第一实施方式中，没有特别提及IGBT 340和MOSFET 350的输入电容的大小关系。然而，这些IGBT 340和MOSFET 350的输入电容可以相同，也可以不同。并且，也可以根据这两个功率晶体管的输入电容的大小关系，对第三平衡电阻634和第四平衡电阻635的电阻值的大小关系进行设定。
IGBT 340的输入电容相当于集电极-栅极之间的电容和栅极-发射极之间的电容之和。MOSFET 350的输入电容相当于漏极-栅极之间的电容和栅极-源极之间的电容之和。
该输入电容越大，在该输入电容较大的功率晶体管中由于寄生谐振而流过的电流量就越增大。为了抑制这种情况，最好使连接到该输入电容较大的功率晶体管的平衡电阻的电阻值变大。
例如，在IGBT 340的输入电容大于MOSFET 350的输入电容的情况下，使第三平衡电阻634的电阻值大于第四平衡电阻635的电阻值。由此，抑制了由于寄生谐振而流过IGBT340的栅极340c的电流量的增大。
以上对本公开的优选实施方式进行了说明，但是本公开并不限于上述实施方式，可以在不脱离本公开的主旨的范围内，进行各种变形并实施。
(第一变形例)
在各实施方式中，示出了第二开闭部322(开闭部)具有并联连接的IGBT 340和MOSFET 350的示例。然而，开闭部所具有的功率晶体管的类型不限定于上述示例。例如，开闭部也可以具有两个IGBT。开闭部也可以具有两个MOSFET。进一步而言，包含于转换器310的开闭部所具有的功率晶体管的种类与包含于逆变器320的开闭部所具有的功率晶体管的种类也可以不同。并且，功率晶体管的驱动方式可以是电压驱动，也可以是电流驱动。
(第二变形例)
在各实施方式中，示出了开闭部具有两个功率晶体管的示例。然而，开闭部所具有的功率晶体管的数量不限定于上述示例。开闭部也可以具有三个以上并联连接的功率晶体管。进一步而言，包含于转换器310的开闭部所具有的功率晶体管的数量与包含于逆变器320的开闭部所具有的功率晶体管的数量也可以不同。
(第三变形例)
在各实施方式中，示出了IGBT 340由Si制造，并且MOSFET 350由SiC制造的示例。然而，也能够采用IGBT 340由SiC制造，并且MOSFET350由Si制造的结构。还能够采用IGBT340和MOSFET 350由Si制造的结构。也能够采用IGBT 340和MOSFET 350由SiC制造的结构。作为开闭部所保有的功率晶体管的形成材料，没有特别限定。进一步而言，包含于转换器310的开闭部所具有的功率晶体管的形成材料与包含于逆变器320的开闭部所具有的功率晶体管的形成材料也可以不同。
(第四变形例)
在各实施方式中，没有特别提及栅极驱动器600的产品形式。例如，栅极驱动器600能够采用将接通电路610、关断电路620、软切断电路630和关断保持电路640与控制部650一起内置于一个IC芯片的结构。或者，栅极驱动器600能够采用具有内置控制部650的IC芯片以及内置接通电路610、关断电路620、软切断电路630和关断保持电路640的IC芯片的结构。这些构成栅极驱动器600的元件相对于IC芯片的内置关系没有特别限定。
(其他的变形例)
在各实施方式中，示出了构成电动汽车用的车载系统的栅极驱动器600。然而，作为栅极驱动器的应用，并不特别限定于上述示例。例如，能够应用于包括电动机和内燃机的混合动力系统的栅极驱动器。
在各实施方式中，示出了电力转换器300具有一个转换器310和一个逆变器320的示例。然而，例如，如图3所示，在车载系统100具有两个电动机400的结构的情况下，也能够采用电力转换器30具有一个转换器310和两个逆变器320的结构。
以上，例示了本公开一个方式的驱动电路的实施方式、结构、形态，但是本公开的实施方式、结构、形态不限定于上述各实施方式、各结构、各形态。例如，对于将不同的实施方式、结构、形态分别公开的技术部分适当组合而得到的实施方式、结构、形态，也包含于本公开的实施方式、结构、形态的范围。

Claims (8)

1.一种驱动电路，所述驱动电路对在产生电势差的第一连接点与第二连接点之间并联连接的多个受控开关(340、350)的驱动进行控制，
具有：
多个第一控制配线(601、602、621、622)，多个所述第一控制配线连接到多个所述受控开关中的每一个的控制电极(340c、350c)；
多个第一平衡电阻(615、616)，多个所述第一平衡电阻分别设置于多个所述第一控制配线；
第一共用配线(623)，所述第一共用配线共用地连接到多个所述第一控制配线中的每一个，并且经由所述第一平衡电阻将所述控制电极连接到基准电位；
第一开关(627)，所述第一开关设置于所述第一共用配线；
多个第二控制配线(631、632)，多个所述第二控制配线分别连接到多个所述第一控制配线中的所述第一平衡电阻的所述控制电极侧；
多个第二平衡电阻(634、635)，多个所述第二平衡电阻分别设置于多个所述第二控制配线；
第二共用配线(633)，所述第二共用配线共用地连接到多个所述第二控制配线中的每一个，并且经由所述第二平衡电阻将所述控制电极连接到所述基准电位；
第二开关(637)，所述第二开关设置于所述第二共用配线；
传感器部(342、352)，所述传感器部对多个所述受控开关的异常进行检测；以及
控制部(650)，所述控制部在由所述传感器部未检测出异常的情况下对所述第一开关的开闭进行控制，并且在由所述传感器部检测出异常的情况下将所述第二开关控制成闭合状态，
所述受控开关具有在所述控制电极连接到所述基准电位时变成断开状态的性质，
将多个所述第二平衡电阻的电阻值合成后的电阻值高于将多个所述第一平衡电阻的电阻值合成后的电阻值。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，
还具有多个二极管(624、625)，多个所述二极管以阳极电极连接到所述第一平衡电阻的方式，分别设置于多个所述第一控制配线。
3.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，
所述第二控制配线连接到所述第一控制配线中的所述第一平衡电阻与所述控制电极之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于，具有：
多个第三控制配线(641、642)，多个所述第三控制配线连接到多个所述第一控制配线中的所述第一平衡电阻与所述控制电极之间；
第三共用配线(643)，所述第三共用配线共用地连接到多个所述第三控制配线中的每一个，并且将所述控制电极连接到所述基准电位；以及
第三开关(644)，所述第三开关设置于所述第三共用配线。
5.如权利要求1至4中任一项所述的驱动电路，其特征在于，
具有设置于所述第一共用配线的关断电阻(626)，
所述第二平衡电阻的电阻值高于将所述关断电阻与多个所述第一平衡电阻中的每一个相加后的电阻值。
6.如权利要求1至5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，
作为多个所述受控开关，具有主要由Si构成的IGBT(340)和主要由SiC构成的MOSFET(350)。
7.如权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，
设置在连接到与所述MOSFET的所述控制电极(350c)相连的所述第一控制配线(602、622)的所述第二控制配线(632)上的所述第二平衡电阻(635)的电阻值低于设置在连接到与所述IGBT的所述控制电极(340c)相连的所述第一控制配线(601、621)的所述第二控制配线(631)上的所述第二平衡电阻(634)的电阻值。
8.如权利要求1至5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，
在将多个所述受控开关中的一部分设为第一受控开关(340)，并且将剩余的所述受控开关设为第二受控开关(350)时，
所述第一受控开关的输入电容大于所述第二受控开关的输入电容，
设置在连接到与所述第一受控开关的所述控制电极(340c)相连的所述第一控制配线(601、621)的所述第二控制配线(631)上的所述第二平衡电阻(634)的电阻值大于设置在连接到与所述第二受控开关的所述控制电极(350c)相连的所述第一控制配线(602、622)的所述第二控制配线(632)上的所述第二平衡电阻(635)的电阻值。
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