CN113746458A - 栅极驱动装置、开关装置和栅极驱动方法 - Google Patents

Abstract

对想要抑制浪涌电压并降低开关损耗这样的期望不断提高。本发明提供一种栅极驱动装置，包括：栅极驱动部，该栅极驱动部驱动开关元件的栅极；以及切换部，该切换部在开关元件的接通期间中电流开始流过该开关元件的定时以后的至少一部分的期间内，将该开关元件的栅极电流切换为比该至少一部分的期间之前要小的电流。

Description

栅极驱动装置、开关装置和栅极驱动方法

技术领域

本发明涉及栅极驱动装置、开关装置以及栅极驱动方法。

背景技术

以往，提出了对在将开关元件接通时的浪涌电压进行抑制的各种技术(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利第5186095号

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，对想要抑制浪涌电压并且降低开关损耗这样的期望不断地提高。

用于解决技术问题的技术手段

为了解决上述问题，在本发明的第一方式中，提供栅极驱动装置。栅极驱动装置可具备对开关元件的栅极进行驱动的栅极驱动部。栅极驱动装置可包括切换部，该切换部在开关元件的接通期间中电流开始流过该开关元件的定时以后的至少一部分的期间内，将该开关元件的栅极电流切换为比该至少一部分的期间之前要小的电流。

切换部可在至少一部分的期间内使开关元件的栅极电流的变化速度发生变化，使该栅极电流比至少一部分的期间之前要小。

至少一部分的期间可在电流开始流过开关元件的定时之后开始。

栅极驱动装置进一步包括第一检测部，该第一检测部检测从将接通信号输入开关元件以后的第一基准定时到电流开始流过开关元件之后为止的第一基准时间的经过，并且将信号提供到切换部。

第一基准定时可在将接通信号输入开关元件的输入定时之后。开关元件可与和回流二极管反向并联连接的相对开关元件串联连接。栅极驱动装置可进一步包括第一获取部，该第一获取部获取表示开关元件的栅极电压的参数、表示开关元件的元件电压的参数、表示流过开关元件的电流的参数、以及表示流过回流二极管的电流的参数中的至少一个。栅极驱动装置进一步包括第二检测部，该第二检测部基于由第一获取部获取到的参数，来检测第一基准定时并且将信号提供到第一检测部。

第一基准定时可以是将接通信号输入开关元件的输入定时。

开关元件可与和回流二极管反向并联连接的相对开关元件串联连接。至少一部分的期间可包含流过回流二极管的电流变为零的定时。

栅极驱动装置可进一步包括第二获取部，该第二获取部获取表示流过回流二极管的电流的参数、以及表示流过开关元件的电流的参数中的至少一方。栅极驱动装置进一步包括第三检测部，该第三检测部基于由第二获取部获取到的参数，来检测流过回流二极管的电流变为零的情况并且将信号提供到切换部。

栅极驱动装置进一步包括第四检测部，该第四检测部检测从将接通信号输入开关元件之后的第二基准定时到流过回流二极管的电流变为零的定时以后为止的第二基准时间的经过，并且将信号提供到切换部。

切换部可在接通期间中的至少一部分的期间之后，将开关元件的栅极电流切换为比至少一部分的期间要大的电流。

切换部具有与开关元件的栅极相连接的栅极电阻，可切换该栅极电阻的电阻值。

切换部具有与开关元件的栅极相连接的电源，可切换该电源的电压。

切换部可在至少一部分的期间内呈阶梯状地多次切换开关元件的栅极电流。

本发明的第二方式中，提供开关装置。开关装置可具备第一方式的栅极驱动装置。开关装置可具备由栅极驱动装置对栅极进行驱动的开关元件。

开关元件可为宽带隙半导体元件。

本发明的第三方式中提供驱动开关装置的栅极的栅极驱动方法。栅极驱动方法可包括切换阶段，该切换阶段中，在开关元件的接通期间中电流开始流过该开关元件的定时以后的至少一部分的期间内，将该开关元件的栅极电流切换为比该至少一部分的期间之前要小的电流。

另外，上述发明的概要并没有列举出本发明的全部必要特征。此外，这些特征组的子组合也可以构成发明。

附图说明

图1示出本实施方式所涉及的开关装置100。

图2示出开关装置100的动作。

图3示出利用比较例的开关装置来接通主开关元件2的情况下的动作波形。

图4示出利用开关装置100来接通主开关元件2的情况下的动作波形。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式来说明本发明，但以下的实施方式并非对权利要求所涉及的发明进行限定。此外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本发明的技术问题的技术手段所必需的。

[1.开关装置100的结构]

图1示出本实施方式所涉及的开关装置100。另外，图中，留白的箭头记号表示电压。

作为一个示例，开关装置100示出电动机驱动用或供电用中所使用的功率转换装置的1个相，对正侧电源线101和负侧电源线102与电源输出端子105之间的连接进行切换，从而从电源输出端子105输出经转换后的电压。

这里，在正侧电源线101和负侧电源线102之间例如施加有600～800V的直流电压Ed，负侧电源线102与开关装置100整体的基准电位(作为一个示例，为接地电位)相连接。感应负载106可与电源输出端子105相连接。开关装置100包括：正侧的主开关元件1和负侧的主开关元件2，与主开关元件1、2反向并联连接的回流二极管3、4，以及正侧的栅极驱动装置5和负侧的栅极驱动装置6。

[1-1.主开关元件1、2]

主开关元件1、2分别为开关元件的一个示例，将漏极端子和源极端子之间电连接或切断。例如，主开关元件1、2通过后述的栅极驱动装置5、6来对导通(也称为连接)/截止(也称为切断)进行切换。这里，在本实施方式中，作为一个示例，主开关元件1、2在负侧电源线102与正侧电源线101之间依次串联连接，构成功率转换装置中的上臂及下臂。电源输出端子105与主开关元件1、2的中点相连接。

主开关元件1、2是将硅作为基材的硅半导体元件。取而代之地，主开关元件1、2中的至少一方也可为宽带隙半导体元件。所谓宽带隙半导体元件，是带隙比硅半导体元件要大的半导体元件，是包含例如SiC、GaN、金刚石、氮化镓类材料、氧化镓类材料、AlN、AlGaN、或ZnO等的半导体元件。宽带隙半导体元件能使开关速度比硅半导体元件要快。另外，在本实施例中，主开关元件1、2可以是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)，具有正侧电源线101一侧为阴极的寄生二极管(未图示)。

[1-2.回流二极管3、4]

回流二极管3、4与主开关元件1、2反向并联连接。回流二极管3、4可以是肖特基势垒二极管，也可以是MOSFET的寄生二极管。回流二极管3、4可以是硅半导体元件，也可以是宽带隙半导体元件。

[1-3.栅极驱动装置5、6]

栅极驱动装置5、6基于从外部输入的输入信号，来驱动所对应的主开关元件1、2的栅极(也称为栅极端子)。输入信号可以通过PWM控制来控制主开关元件1、2，并从电源输出端子105输出大致正弦波的交流电流。输入信号可被分别输入到主开关元件1以及主开关元件2。另外，在本实施方式中，作为一个示例，输入信号在高(导通指令信号)的情况下指示将主开关元件2设置为导通状态，在低(截止指令信号)的情况下指示将主开关元件2设置为截止状态。输入信号在将主开关元件1、2交替地设置为导通状态的情况下，在将主开关元件1、2这两方都设为截止状态之后，可将主开关元件1、2中的任一方设为导通状态。

正侧的栅极驱动装置5驱动主开关元件1的栅极，负侧的栅极驱动装置6驱动主开关元件2的栅极。另外，栅极驱动装置5、6为相同的结构，因而在本实施方式中，对负侧的开关驱动装置6进行说明，对正侧的栅极驱动装置5省略说明。

栅极驱动装置6具有栅极驱动部61、获取部62、检测部63～65、以及切换部67。在本实施方式中，作为一个示例，将栅极驱动装置6的各部分作为模拟电路来进行说明。

[1-3-1.栅极驱动部61]

栅极驱动装置61基于来自外部的输入信号中所包含的接通信号(上升信号)以及关断信号(下降信号)，驱动主开关元件2的栅极。栅极驱动部61提供对主开关元件2的栅极端子指示导通/截止的栅极驱动信号(导通指令信号/截止指令信号)。在本实施方式中，作为一个示例，栅极驱动信号可在指示主开关元件2的导通的情况下变为高。栅极驱动部61也可以与主开关元件2的源极端子相连接，并使用源极端子的电位来作为栅极驱动信号的基准电位。

[1-3-2.获取部62]

获取部62是第一获取部和第二获取部的一个示例，获取与切换部67的切换定时相关的参数。例如，获取部62可获取表示流过主开关元件2的电流的参数。在本实施方式中，作为一个示例，获取部62可从电流传感器621获取漏极电流Id。获取部62可在主开关元件2的接通期间内获取参数。获取部62可将获取到的参数提供到检测部63、65。

[1-3-3.检测部63]

检测部63是第二检测部的一个示例，检测第一基准定时。检测部63可基于由获取部62获取到的参数，检测第一基准定时。例如，检测部63可以是将参数与基准值进行比较的比较器。检测部63可将表示第一基准定时的信号提供到检测部64。

这里，第一基准定时是用于对切换部67的切换模式进行切换的第一基准时间的开始定时。第一基准定时可以是将接通信号输入主开关元件2之后的定时，在本实施方式中，作为一个示例，可以是在将接通信号输入主开关元件2的输入定时之后的定时。

此外，第一基准时间可以是从第一基准定时到电流开始流过主开关元件2的定时之后为止的时间。第一基准时间的结束段可以是电流开始流过主开关元件2的定时之后、且流过回流二极管3的电流变为零的定时之前的任意的定时。第一基准时间可在开关装置100的出货前预先测定并由检测部63设定。

[1-3-4.检测部64]

检测部64是第一检测部的一个示例，检测从第一基准定时经过第一基准时间。例如，检测部64可具有输出与从第一基准定时起的经过时间相对应的电压的积分电路、以及将来自积分电路的电压与基准值比较的比较器。检测部64可将表示第一基准定时的经过的信号提供到切换部67。

[1-3-5.检测部65]

检测部65是第三检测部的一个示例，检测流过回流二极管3的电流变为零的情况。检测部65可基于由获取部62获取到的参数(在本实施方式中，作为一个示例，为表示流过主开关元件2的电流的参数)来进行检测。例如，检测部65可通过检测流过主开关元件2的电流达到主开关元件2的恒定导通状态下的电流这一情况，来检测流过回流二极管3的电流变为零这一情况。检测部65可以是将参数与基准值进行比较的比较器。检测部65可将表示流过回流二极管3的电流变为零这一情况的信号提供到切换部67。

[1-3-6.切换部67]

切换部67在主开关元件2的接通期间中电流开始流过主开关元件2的定时之后的至少一部分的期间(也称为降低期间)内，将该主开关元件2的栅极电流切换为比降低期间前要小的电流。切换部67可以通过连接的切换来减小栅极电流。切换部67可在降低期间内使主开关元件2的栅极电流的变化速度发生变化，使该栅极电流比降低期间前要小。

降低期间也可以在电流开始流过主开关元件2的定时开始，但在本实施方式中，作为一个示例，在该定时之后开始。降低期间的开始段可由检测部64来检测。

此外，降低期间也可包含流过回流二极管3的电流变为零的定时。换言之，降低期间的结束段可以是流过回流二极管3的电流变为零的定时之后。降低期间的结束段可由检测部65来检测。

切换部67具有放大电路670、连接切换部671以及切换控制部672。

[1-3-6-1.放大电路670]

放大电路670将来自栅极驱动部61的栅极驱动信号进行放大并提供至主开关元件2的栅极端子。放大电路670在正侧电源线6711和负侧电源线6712之间具有正侧开关元件6701、6702、正侧电阻6705、6706、负侧开关元件6703、负侧电阻6707。

正侧开关元件6701、6702是用于接通主开关元件2的元件，在正侧电源线6711与主开关元件2的栅极端子之间并联连接。正侧开关元件6701、6702是npn型双极型晶体管，可在被输入基极端子的栅极驱动信号变为高的情况下变为导通，将来自正侧电源线6711的电流提供到主开关元件2的栅极端子。

正侧电阻6705、6706是栅极电阻的一个示例，连接到主开关元件2的栅极。例如，电阻6705、6706可在正侧电源线6711与主开关元件2的栅极端子之间并联连接，并与正侧开关元件6701、6702分别串联连接。电阻6705、6706具有彼此不同的电阻值。在本实施方式中，作为一个示例，电阻6705的电阻值比电阻6706的电阻值要小。

负侧开关元件6703是用于关断主开关元件2的元件，连接在负侧电源线6712与主开关元件2的栅极端子之间。负侧开关元件6703是pnp型双极型晶体管，可在被输入至基极端子的栅极驱动信号变为低的情况下变为导通，将电荷从主开关元件2的栅极端子俘获到负侧电源线6712。

负侧电阻6707在主开关元件2的栅极端子与负侧电源线6712之间,与负侧开关元件6703串联连接。

[1-3-6-2.连接切换部671]

连接切换部671在电阻6705的电阻值与电阻6706的电阻值之间切换栅极电阻的电阻值。由此，对栅极流进行切换。

连接切换部671将2个电阻6705、6706中的任一方可以择一地电连接至栅极。在本实施方式中，作为一个示例，连接切换部671将开关元件6701的基极端子和开关元件6702的基极端子中的任一方连接到栅极驱动部61。

[1-3-6-3.切换控制部672]

切换控制部672通过根据从检测部64、65提供的信号对连接切换部671进行控制，来控制接通期间内的栅极电流。切换控制部672可利用针对连接切换部671的切换信号，在主开关元件2的接通期间中的降低期间内，将电阻6706连接至栅极端子，在降低期间前后将电阻6705连接至栅极。由此，在降低期间内，主开关元件2的栅极电流切换为比降低期间前要小的电流，在降低期间之后，主开关元件2的栅极电流切换为比降低期间要大的电流。切换控制部672在主开关元件2的接通完成了的情况下，最迟到下一次接通开始为止，可以将电阻6705连接至栅极端子。

根据以上的开关装置100，在主开关元件2的接通期间中电流开始流过该主开关元件2的定时之后的降低期间内，将该主开关元件2的栅极电流切换为比降低期间前要小的电流。因此，可减小流过回流二极管3的电流的变化率，因此，可降低因回流二极管3的反向恢复所产生的浪涌电压，并防止因浪涌电压而引起的元件破坏。此外，在电流开始流过主开关元件2的定时之后，降低期间开始，因此，与在电流开始流动的定时之前降低期间开始的情况不同，栅极电流的变化率变小，进而栅极电压的变化率变小，从而可防止接通期间变长，降低开关损耗。

此外，降低期间在电流开始流过主开关元件2的定时之后开始，因此，与在电流开始流动的定时之前开始的情况相比，可进一步缩短接通期间，降低开关损耗。

此外，检测到从将接通信号输入主开关元件2之后的第一基准定时到电流开始流过主开关元件2之后为止的第一基准时间的经过，降低期间开始，因此，可以可靠地将降低期间设置为在电流开始流过主开关元件2的定时之后。

此外，基于获取部62获取到的参数来检测第一基准定时，因此，与将固定时间的经过定时检测作为第一基准定时的情况不同，可以检测第一基准定时而不受到开关装置100的状态的影响。

此外，在降低期间中包含有流过回流二极管3的电流变为零的定时，因而，可以可靠地降低因回流二极管3的反向恢复所产生的浪涌电压，并防止因浪涌电压而引起的元件破坏。

此外，基于获取到的参数来检测流过回流二极管3的电流变为零这一情况，因此，与将固定时间的经过定时检测作为电流变为零的情况不同，可以可靠地使流过回流二极管3的电流变为零的定时包含在降低期间中，而不受到开关装置100的状态的影响。

此外，在降低期间内栅极电流的变化速度发生变化从而栅极电流变为比降低期间前要小，因而，可以急剧减小栅极电流，从而可靠地降低因回流二极管3的反向恢复所产生的浪涌电压，防止因浪涌电压而引起的元件破坏。

[2.动作]

图2示出了开关装置100的动作。开关装置100通过进行步骤S101～S115的处理，来驱动主开关元件2的栅极并接通主开关元件2。

在步骤S101中，栅极驱动部61接收在来自外部的输入信号中所包含的导通指令信号。在步骤S103中，栅极驱动部61输出指示接通的栅极驱动信号，开始主开关元件2的接通。另外，在本实施方式中，作为一个示例，在主开关元件2的接通开始时，电阻6705连接到主开关元件2的栅极端子，根据栅极驱动信号，与电阻6705的电阻值相对应的电流开始流过栅极。此外，获取部62开始获取表示流过主开关元件2的电流的参数。

在步骤S105中，检测部63检测第一基准定时。检测部63可以基于由获取部62获取到的参数来检测第一基准定时，在本实施方式中，作为一个示例，可以检测流过主开关元件2的电流达到比零要大的阈值的定时来作为第一基准定时。由此，检测将接通信号输入主开关元件2的输入定时之后的第一基准定时。

在步骤S107中，检测部64检测从第一基准定时起经过第一基准时间的定时。由此，检测比电流开始流过主开关元件2之后的定时，降低期间开始。检测到的定时只要在电流开始流过主开关元件2之后，则可以是流过回流二极管3的电流变为零的定时，也可以是在其之前的定时。在本实施方式中，作为一个示例，检测到的定时可以是紧接着流过回流二极管3的电流变为零的定时之前。

在步骤S109中，切换部67将主开关元件2的栅极电流切换为比降低期间前要小的电流。在本实施方式中，作为一个示例，切换部67将栅极电阻从电阻6705切换成电阻6706，使栅极电流的变化速度发生变化，减小栅极电流。栅极电流可以从降低期间前不连续地变小。

在步骤S111中，检测部65检测流过回流二极管3的电流变为零的情况。检测部65可基于由获取部62获取到的参数，检测流过回流二极管3的电流变为零的情况，在本实施方式中，作为一个示例，通过检测流过主开关元件2的电流达到主开关元件2的恒定导通状态下的电流这一情况，检测流过回流二极管3的电流变为零这一情况。由此，降低期间结束。

在步骤S113中，切换部67将主开关元件2的栅极电流切换为比降低期间要大的电流。在本实施方式中，作为一个示例，切换部67将栅极电阻从电阻6706切换成电阻6705，增大栅极电流。由此，降低期间的栅极电流变为比降低期间之前要小，降低期间后的栅极电流变为比降低期间要大。

然后，在步骤S115中，当主开关元件2的接通完成时，开关装置100结束与接通相关的动作。

[3.动作波形]

[3-1.比较例的开关装置的动作波形]

图3表示利用本实施方式的比较例的开关装置将主开关元件2接通的情况下的动作波形。比较例的开关装置通过在主开关元件2的栅极电压Vg超过阈值电压Vth之前预先增大栅极电阻，从而减小主开关元件2的栅极电流，抑制元件电流Id的变化率，进而抑制流过回流二极管3的电流的变化率，降低因回流二极管3的反向恢复而造成的浪涌电压。

另外，图3和后述的图4中，横轴表示时间，纵轴表示针对主开关元件2的输入信号、来自切换控制部672的切换信号、主开关元件2的栅极电压Vg、栅极电流Ig、元件电流(漏极电流)Id和元件电压(漏极源极间电压)Vds、流过回流二极管3的电流IF、回流二极管3的元件电压(阳极阴极间电压)VAK、开关装置的模式。其中，切换信号图示为在将电阻值较小的电阻6705连接至栅极端子的情况下为“Rg小”，在将电阻值较大的电阻6706连接至栅极端子的情况下为“Rg大”。此外，开关装置的模式图示为，将向主开关元件2输入导通指令信号从而主开关元件2的元件电流Id的增加、回流二极管3的电流IF的减少开始之前设为模式(1)，将模式(1)之后流过回流二极管3的电流IF过零之前设为模式(2)，将模式(2)之后设为模式(3)。

如果在电阻6705连接到主开关元件2的栅极端子的状态下，用于驱动主开关元件2的输入信号在时刻t1从低(截止指令)切换成高(导通指令)，则来自栅极驱动部61的栅极驱动信号变为高，与电阻6705的电阻值(在本比较例中，为比电阻6706要小的电阻值)相对应的栅极电流Ig开始流动。此外，栅极电压Vg开始上升。

若在时刻t2，切换控制部672利用切换信号使电阻6706连接到栅极端子，则栅极电流Ig变小。此外，栅极电压Vg的变化率变小。

若在时刻t3，栅极电压Vg达到阈值电压Vth，则元件电流Id开始流过主开关元件2，流过回流二极管3的电流IF开始下降。此外，元件电压Vds下降了将与主开关元件2连接的布线的电感L和元件电流Id的变化率相乘而得到的电压ΔV1(＝L×d(Id)/dt)。

在时刻t4，流过回流二极管3的电流IF变为零，在之后的时刻t5，切换控制部672利用切换信号使电阻6705连接到栅极端子，栅极电流Ig变大。由此，接通被提早。此外，回流二极管3反向恢复，浪涌电压达到峰值电压Vp，在时刻t6，接通期间结束。

在以上的变形例中，在时刻t1～t6的接通期间中的时刻t2～t5的期间内，栅极电流Ig被减小，流过回流二极管3的电流的变化率被抑制，因此，因反向恢复而产生的浪涌电压变小。然而，减小栅极电流Ig的期间越长，则接通期间变得越长，开关损耗变得越大。

[3-2.实施方式的开关装置100的动作波形]

图4表示利用本实施方式的开关装置100将主开关元件2接通的情况下的动作波形。

在本实施方式所涉及的开关装置100中，与上述比较例相同，如果输入信号在时刻t1从低(截止指令)切换成高(导通指令)，则与电阻6705的电阻值(在本比较例中，为比电阻6706要小的电阻值)相对应的栅极电流Ig流动，并且栅极电压Vg开始上升。

若在时刻t3，栅极电压Vg达到阈值电压Vth，则元件电流Id开始流过主开关元件2，流过回流二极管3的电流IF开始下降。

这里，在本实施方式所涉及的开关装置100中，在栅极电压Vg达到阈值电压Vth的时刻t3，电阻6705连接到主开关元件2的栅极端子。因此，与比较例相比而言，栅极电流Ig被维持得大，元件电流Id的变化率被维持得大，其结果是，元件电压Vds下降了比电压ΔV1要大的电压ΔV2。此外，与比较例相比而言，流过回流二极管3的电流IF的变化率被维持得大。

在时刻t10，检测部63检测元件电流Id达到阈值电流Ith的第一基准定时，在时刻t2’，从检测部64检测作为第一基准定时的时刻t10起经过第一基准时间Δt的定时、即降低期间的开始定时。

若检测到开始定时，则切换控制部672利用切换信号使电阻6706连接到栅极端子。由此，栅极电流Ig的变化速度发生变化，栅极电流Ig变小。此外，栅极电压Vg的变化率变小。这里，时刻t2’可在栅极电压Vg达到阈值电压Vth的时刻t3之后，也可在流过回流二极管3的电流IF变为零的时刻t4’以前。如果时刻t2’在时刻t4’以前，则元件电流Id和回流二极管3的电流IF的变化变缓，其结果是，因反向恢复而从回流二极管3的阴极端子侧流至阳极端子侧的电流的大小变小，归因于反向恢复的浪涌电压被降低。

如果在时刻t4’，检测部65检测出流过回流二极管3的电流IF变为零这一情况，则在紧接着的时刻t5’，切换控制部672利用切换信号使电阻6705连接到栅极端子。其结果是，栅极电流的变化速度发生变化，栅极电流Ig变大，接通被提早。此外，回流二极管3反向恢复，浪涌电压达到峰值电压Vp’，在时刻t6’，接通期间结束。另外，在本动作例中，在时刻t3～t2’的期间内，流过回流二极管3的电流IF的变化率较大，因此，电流IF过零的时刻t4’早于比较例的时刻t4。

如上所述，根据本动作例，在时刻t1～t6’的接通期间中的时刻t2’～t5’的期间内，栅极电流Ig被减小，流过回流二极管3的电流的变化率被抑制，因此，因反向恢复而产生的浪涌电压的峰值电压Vp’变为小于比较例的峰值电压Vp。此外，与比较例的时刻t2～t5的期间相比，减小栅极电流Ig的期间越短，则接通期间t1～t6’变得越短，开关损耗被降低。

[4.变形例]

另外，在上述实施方式中，说明了获取部62获取表示流过主开关元件2的电流的参数，但除此以外/取而代之地，也可以获取表示主开关元件2的栅极电压Vg的参数、表示主开关元件2的元件电压Vds的参数、表示流过回流二极管3的电流IF的参数中的至少一个。在获取到表示栅极电压Vg的参数的情况下，检测部63可检测栅极电压Vg达到阈值电压Vth的定时来作为第一基准定时。在获取到表示元件电压Vds的参数的情况下，检测部63可检测元件电压Vds下降并且达到基准电压的定时来作为第一基准定时。在输出表示电流IF的参数的情况下，检测部63可检测电流IF下降并且达到基准电流的定时来作为第一基准定时。

此外，说明了基于获取部62获取到的参数来检测第一基准定时，但也可以检测将接通信号输入主开关元件2的输入定时来作为第一基准定时。在该情况下，在栅极驱动装置6中也可以不具备基于参数来检测第一基准定时的检测部63。

此外，说明了降低期间在电流开始流过主开关元件2的定时之后开始，但也可在电流开始流过主开关元件2的定时开始。在该情况下，在栅极驱动装置6中也可以不具备用于检测第一基准定时的检测部63。此外，用于检测降低期间的开始定时的检测部64可在表示流过主开关元件2的电流Id的参数被获取的情况下，检测该电流Id变为大于零的定时。此外，在获取到表示栅极电压Vg的参数的情况下，检测部64可检测栅极电压Vg达到阈值电压Vth的定时。此外，在获取到表示元件电压Vds的参数的情况下，检测部64可检测元件电压Vds开始下降的定时。此外，在输出表示流过回流二极管3的电流IF的参数的情况下，检测部64可检测该电流IF开始下降的定时。

此外，说明了检测部65基于表示流过主开关元件2的电流Id的参数来检测流过回流二极管3的电流变为零这一情况，但除此以外/取而代之地，也可基于表示流过回流二极管3的电流的参数来进行检测。此外，检测部65也可检测从将接通信号输入主开关元件2之后的第二基准定时到流过回流二极管3的电流IF变为零的定时以后为止的第二基准时间的经过。第二基准时间可在开关装置100的出货前预先测定并由检测部65设定。另外，第二基准定时可与第一基准时间相同，也可不同。例如，第二基准定时可以是接通信号的输入定时，可以是栅极电流Ig的增加定时，可以是栅极电压Vg超过阈值电压Vth的定时，可以是主开关元件2的元件电压Vds的下降定时，可以是流过主开关元件2的电流Id的增加定时，也可以是流过回流二极管3的电流IF的下降定时。

此外，说明了切换部67具有在正侧电源线6711与栅极端子之间并联的2个电阻6705、6706，并将这些电阻6705、6706中的一方择一地连接至栅极端子这样的情况，但只要可以在接通期间内减小主开关元件2的栅极电流，也可以具有其他结构。例如，切换部67也可以具有在栅极驱动部61与栅极端子之间并联的2个电阻，并且将这些电阻中的一方择一地连接至栅极端子。此外，切换部67可具有电阻值不同的3个电阻，可在降低期间前、降低期间中和降低期间后将各个电阻连接至栅极端子。在该情况下，在降低期间中与栅极端子连接的电阻可具有最大的电阻值，在降低期间前与栅极端子连接的电阻以及在降低期间后与栅极端子连接的电阻中的任意个也可以具有较大的电阻值。此外，切换部67也可以具有单一的可变电阻，通过切换该可变电阻的电阻值来减小栅极电流。

此外，说明了切换部67通过切换栅极电阻从而减小主开关元件2的栅极电流，但也可以通过其他方法来减小栅极电流。例如，切换部67也可以具有与主开关元件2的栅极端子相连接的一个或多个电源，通过切换该电源的电压来减小栅极电流。

此外，说明了切换部67在降低期间内切换栅极电流一次从而进行减小，但也可以呈阶梯状地切换多次。在该情况下，与栅极电流被切换一次的情况相比，可以使栅极电流平缓地变化，因此，可以可靠地降低浪涌电压。

此外，对开关装置100包括正侧的主开关元件1和栅极驱动装置5的组、以及负侧的主开关元件2和栅极驱动装置6的组进行了说明，但也可以设为仅包括任一个组。

此外，将栅极驱动装置6的各部分作为模拟电路进行了说明，但检测部63～65和切换控制部672中的至少一个也可为数字电路。

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员知晓能够对上述实施方式实施各种变更或改进。由权利要求范围的记载可以明确，施加了这种变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。

应当注意的是，权利要求书、说明书以及附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、顺序、步骤、以及阶段等的各处理的执行顺序只要没有特别明确地示出为“之前”、“先前”等，此外只要不是在之后的处理中使用之前的处理的输出，则可以按照任意的顺序来实现。权利要求书、说明书以及附图中的动作流程中，为了方便说明，使用了“首先”、“然后”等，但并不意味着一定要按照这样的顺序来实施。

标号说明

1 主开关元件

2 主开关元件

3 回流二极管

4 回流二极管

5 栅极驱动装置

6 栅极驱动装置

61 栅极驱动部

62 获取部

63 检测部

64 检测部

65 检测部

67 切换部

100 开关装置

101 正侧电源线

102 负侧电源线

105 电源输出端子

106 感应负载

621 电流传感器

670 放大电路

671 连接切换部

672 切换控制部

6701 开关元件

6702 开关元件

6703 开关元件

6705 电阻

6706 电阻

6707 电阻

6711 正侧电源线

6712 负侧电源线。

Claims (16)

1.一种栅极驱动装置，其特征在于，包括：

栅极驱动部，该栅极驱动部对开关元件的栅极进行驱动；以及

切换部，该切换部在所述开关元件的接通期间中电流开始流过该开关元件的定时之后的至少一部分的期间内，将该开关元件的栅极电流切换为比该至少一部分的期间之前要小的电流。

2.如权利要求1所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述切换部在所述至少一部分的期间内使所述开关元件的栅极电流的变化速度发生变化，使该栅极电流比所述至少一部分的期间之前要小。

3.如权利要求1或2所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述至少一部分的期间在电流开始流过所述开关元件的定时之后开始。

4.如权利要求3所述的栅极驱动装置，其特征在于，

进一步包括第一检测部，该第一检测部检测从将接通信号输入所述开关元件之后的第一基准定时到电流开始流过所述开关元件的定时之后为止的第一基准时间的经过，并且将信号提供到所述切换部。

5.如权利要求4所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述第一基准定时在将接通信号输入所述开关元件的输入定时之后，

所述开关元件与和回流二极管反向并联连接的相对开关元件串联连接，

所述栅极驱动装置进一步包括：

第一获取部，该第一获取部获取表示所述开关元件的栅极电压的参数、表示所述开关元件的元件电压的参数、表示流过所述开关元件的电流的参数和表示流过所述回流二极管的电流的参数中的至少一个；以及

第二检测部，该第二检测部基于由所述第一获取部获取到的参数，来检测所述第一基准定时并且将信号提供到所述第一检测部。

6.如权利要求4所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述第一基准定时是将接通信号输入至所述开关元件的输入定时。

7.如权利要求1至6中任一项所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述开关元件与和回流二极管反向并联连接的相对开关元件串联连接，

所述至少一部分的期间包含流过所述回流二极管的电流变为零的定时。

8.如权利要求7所述的栅极驱动装置，其特征在于，进一步包括：

第二获取部，该第二获取部获取表示流过所述回流二极管的电流的参数和表示流过所述开关元件的电流的参数中的至少一方；以及

第三检测部，该第三检测部基于由所述第二获取部获取到的参数，来检测流过所述回流二极管的电流变为零的情况并且将信号提供到所述切换部。

9.如权利要求7所述的栅极驱动装置，其特征在于，

进一步包括第四检测部，该第四检测部检测从将接通信号输入所述开关元件之后的第二基准定时到流过所述回流二极管的电流变为零的定时之后为止的第二基准时间的经过，并且将信号提供到所述切换部。

10.如权利要求1至9中任一项所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述切换部在所述接通期间中的所述至少一部分的期间之后，将所述开关元件的栅极电流切换为比所述至少一部分的期间要大的电流。

11.如权利要求1至10中任一项所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述切换部具有与所述开关元件的栅极相连接的栅极电阻，切换该栅极电阻的电阻值。

12.如权利要求1至10中任一项所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述切换部具有与所述开关元件的栅极相连接的电源，切换该电源的电压。

13.如权利要求1至12中任一项所述的栅极驱动装置，其特征在于，

所述切换部在所述至少一部分的期间内，呈阶梯状地多次切换所述开关元件的栅极电流。

14.一种开关装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至13中任一项所述的栅极驱动装置；以及

栅极由所述栅极驱动装置进行驱动的所述开关元件。

15.如权利要求14所述的开关装置，其特征在于，

所述开关元件是宽带隙半导体元件。

16.一种栅极驱动方法，

是对开关元件的栅极进行驱动的栅极驱动方法，其特征在于，

在所述开关元件的接通期间中电流开始流过该开关元件的定时之后的至少一部分的期间内，将该开关元件的栅极电流切换为比该至少一部分的期间之前要小的电流。

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