CN115211009A - 栅极驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种栅极驱动装置。电压检测部(11)检测半导体开关元件(5A、5B)开关时的上述半导体开关元件的主端子的电压即元件电压的峰值或者变化率。最大值取得部(12、32、42、52、62)取得由上述电压检测部在包括上述半导体开关元件进行多次开关的期间在内的规定的检测期间中检测到的多个峰值或者多个变化率中的最大值并输出。运算部(14、34、74)对上述半导体开关元件的栅极电阻或者栅极电流的值进行运算，以使从上述最大值取得部输出的最大值与根据上述半导体开关元件的规格而决定的峰值的目标值或者变化率的目标值之间的偏差变小。驱动部(15)基于上述运算部的运算结果来变更上述半导体开关元件的栅极电阻值或者栅极电流值，并驱动上述半导体开关元件的栅极。

Description

栅极驱动装置

关联申请的相互参照：本申请基于2020年3月3日提交的日本专利申请2020-035780号，将其记载内容原因于此。

技术领域

本发明涉及一种栅极驱动装置，对构成对负载供给交流的输出电流的半桥电路的上下臂的半导体开关元件的栅极进行驱动。

背景技术

在对构成半桥电路的上下臂的半导体开关元件的栅极进行驱动的栅极驱动装置中，当对半导体开关元件的主端子施加的浪涌超过该半导体开关元件的耐压即元件耐压时有可能产生故障，因此要求其对策。另外，在本说明书中，有时将构成半桥电路的上臂的半导体开关元件称作上侧元件，并且有时将构成半桥电路的下臂的半导体开关元件称作下侧元件。此外，在本说明书中，有时将相对于半导体开关元件流动正向电流的通电称作正向通电，并且有时将相对于半导体开关元件流动反向电流的通电称作反向通电。

例如，在对上侧元件进行正向通电并且对下侧元件进行反向通电的期间中，在上侧元件的关断时对上侧元件的主端子施加浪涌电压。这种浪涌电压被称作关断浪涌。关断浪涌由在上侧元件中流动的元件电流的斜率即元件电流的变化率与由系统构造决定的电流路径的寄生电感之积决定，元件电流的变化率越大则关断浪涌越大。因此，在以往，以这种关断浪涌不超过元件耐压的方式选定上侧元件的关断时的栅极电阻，并通过芯片电阻等进行安装。

但是，半导体开关元件的关断时的开关损失与关断时的栅极电阻的电阻值成比例。因此，当如上述以往的方法那样将关断时的栅极电阻的电阻值设为固定值时，在所产生的关断浪涌比较低的动作条件下，关断浪涌的抑制效果变得过大，开关损失的增加成为问题。如此，关断浪涌的抑制与开关损失的降低处于折衷的关系。

因此，以往，以这种抑制浪涌、降低损失、进而降低噪声为目的，提出有各种对栅极电阻、栅极电流等进行操作的技术、即所谓的有源栅极技术。作为这种有源栅极技术，在专利文献1中公开了如下构成：计测作为MOSFET的半导体开关元件的漏极源极间电压，并基于其计测结果来调整对半导体开关元件的栅极赋予的栅极信号的定时。

另外，在专利文献1中虽然没有与对栅极信号的定时进行调整的具体方法相关的记载，但这种定时的调整能够通过栅极电阻值或者栅极电流值的变更来实现。因而，可以认为专利文献1的构成为，计测半导体开关元件的漏极源极间电压即对半导体开关元件的主端子施加的浪涌电压，并根据其计测结果来调整关断时的栅极电阻值等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-57757号公报

发明内容

在对应用于逆变器的半桥电路的半导体开关元件的栅极进行驱动的栅极驱动装置中，为了将对负载供给的输出电流控制成为例如正弦波状的交流，对半导体开关元件的驱动进行PWM控制。在该情况下，从降低开关损失的观点出发，优选尽量减少输出电流的1个周期中的半导体开关元件的开关次数，因此例如设定为几次到几十次左右的比较少的次数。另一方面，每当半导体开关元件进行开关时，对浪涌电压的大小造成影响的元件电流就发生变化，但输出电流的1个周期中的开关次数越少则其变化幅度成为越大的幅度。

根据这种情况，在应用于逆变器的半桥电路中，每当进行开关时浪涌电压的大小就比较大地变动。此处，当如专利文献1所记载的技术那样，每当进行开关时就要进行基于浪涌电压的计测结果来操作栅极电阻值这样的反馈控制时，作为控制对象的参数即元件电流的变动周期、即浪涌电压的变动周期会接近控制周期，因此担心目标值追随性恶化。因此，在该情况下，不得不在安全侧取得较大的余量，有可能无法得到较大的电力损失的改善效果等。

本发明的目的在于提供一种能够适当地控制浪涌的栅极驱动装置。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式中，栅极驱动装置对构成对负载供给交流的输出电流的半桥电路的上下臂的半导体开关元件的栅极进行驱动，具备电压检测部、最大值取得部、运算部以及驱动部。电压检测部检测半导体开关元件的开关时的半导体开关元件的主端子的电压即元件电压的峰值或者元件电压的变化率。开关时的元件电压的峰值以及元件电压的变化率为与对半导体开关元件的主端子施加的浪涌的大小对应的值。因此，在该情况下，可以说电压检测部检测对半导体开关元件的主端子施加的浪涌的大小。

最大值取得部取得由电压检测部在包括半导体开关元件进行多次开关的期间在内的规定的检测期间中检测出的多个峰值或者多个变化率中的最大值并输出。即，在该情况下，可以说最大值取得部取得检测期间中的浪涌的最大值并输出。运算部对半导体开关元件的栅极电阻或者栅极电流的值进行运算，以使从最大值取得部输出的最大值与根据半导体开关元件的规格而决定的峰值的目标值或者变化率的目标值之间的偏差变小。即，在该情况下，可以说运算部对栅极电阻或者栅极电流的值进行运算，以使浪涌的最大值与目标值一致。驱动部基于运算部的运算结果，变更半导体开关元件的栅极电阻值或者栅极电流值，并驱动半导体开关元件的栅极。

根据这种构成，能够进行如下控制：基于包括半导体开关元件进行多次开关的期间在内的检测期间中的浪涌的最大值的检测结果，进行栅极电阻值或者栅极电流值的运算以及变更。相对于现有技术的浪涌的检测结果、即每当半导体开关元件进行开关时取得的浪涌的检测结果，上述检测期间中的浪涌的最大值的检测结果不会较大地受到每次开关时的元件电流的变动的影响，因此不会较大地变动。因而，根据上述构成，关于栅极电阻值或者栅极电流值的控制、换言之关于浪涌控制的目标值追随性提高，其结果，能够适当地控制浪涌。

附图说明

通过参照附图进行下述详细描述，本发明的上述目的以及其他的目的、特征、优点将变得更加明确。该附图为：

图1是示意地表示第1实施方式的栅极驱动装置以及半桥电路的概要构成的图；

图2是示意地表示第1实施方式的负载电流以及与半导体开关元件关联的电流及电压的波形的图；

图3是示意地表示第1实施方式的半导体开关元件的关断时的各部的波形的图；

图4是示意地表示第1实施方式的栅极驱动装置具有的各功能的图；

图5是示意地表示第1实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；

图6是用于说明第1实施方式的栅极驱动装置进行的各控制的定时的时序图；

图7是用于说明第1实施方式的负载电流的每个周期的漏极电流以及漏极源极间电压的变动的时序图；

图8是表示与漏极电流的检测相关的变形例的图；

图9是示意地表示第2实施方式的栅极驱动装置所具有的各功能的图；

图10是示意地表示第2实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；

图11是示意地表示第2实施方式的目标值与漏极电流之间的关系的图；

图12是用于说明第2实施方式的正向通电时的栅极驱动装置进行的各控制的定时的时序图；

图13是用于说明第2实施方式的反向通电时的栅极驱动装置进行的各控制的定时的时序图；

图14是示意地表示第3实施方式的栅极驱动装置所具有的各功能的图；

图15是示意地表示第3实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；

图16是示意地表示第4实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；

图17是示意地表示第5实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；

图18是示意地表示第6实施方式的栅极驱动装置所具有的各功能的图。

具体实施方式

以下，参照附图对多个实施方式进行说明。另外，在各实施方式中对实质上相同的构成标注相同的符号而省略说明。

(第1实施方式)

以下，参照图1～图8对第1实施方式进行说明。

<栅极驱动装置的概要构成>

如图1所示，本实施方式的栅极驱动装置1A对构成连接在一对直流电源线2、3之间的半桥电路4的上臂的半导体开关元件5A进行驱动。此外，本实施方式的栅极驱动装置1B对构成半桥电路4的下臂的半导体开关元件5B进行驱动。在该情况下，栅极驱动装置1A、1B为相同的构成，半导体开关元件5A、5B为相同的构成。因此，在本说明书中，在不需要对栅极驱动装置1A、1B以及半导体开关元件5A、5B分别进行区别的情况下，省略末尾的字母而进行统称。

半桥电路4包含于驱动马达M的逆变器。例如，从电池等未图示的直流电源经由直流电源线2、3向半桥电路4供给电源电压Va。半导体开关元件5是功率元件，在该情况下构成为包括N沟道型的MOSFET、以及将源极侧作为阳极而连接在该MOSFET的漏极源极间、即相对于MOSFET反向并联的回流用的二极管。另外，在该情况下，作为与MOSFET不同的元件而设置有回流用的二极管，但也可以将MOSFET的体二极管作为回流用的二极管加以利用。

上侧元件5A的漏极与高电位侧的直流电源线2连接。上侧元件5A的源极与下侧元件5B的漏极连接。下侧元件5B的源极与低电位侧的直流电源线3连接。上侧元件5A以及下侧元件5B的相互连接节点即节点N1与相当于负载的马达M连接。由此，半桥电路4的输出电流即负载电流IL被供给到马达。控制器6通过对构成逆变器的半桥电路4的动作进行控制，由此对马达M的驱动进行控制。另外，控制器6是对半桥电路4的动作进行控制的控制装置的一例。

控制器6被赋予从未图示的电流检测部输出的表示负载电流IL的检测值的检测信号Sc。控制器6基于检测信号Sc，生成并输出指示栅极驱动装置1A的动作的指令信号Sa以及指示栅极驱动装置1B的动作的指令信号Sb，以使负载电流IL与所希望的目标电流一致。栅极驱动装置1A基于从控制器6赋予的指令信号Sa对上侧元件5A的驱动进行PWM控制。此外，栅极驱动装置1B基于从控制器6赋予的指令信号Sb对下侧元件5B的驱动进行PWM控制。

在该情况下，上侧元件5A以及下侧元件5B互补地接通断开。因而，在上侧元件5A接通的期间中下侧元件5B断开，此外，在下侧元件5B接通的期间中上侧元件5A断开。在上述构成中，在负载电流IL从节点N1向马达M流动的期间，驱动上侧元件5A以使电流从漏极朝向源极正向流动，并且驱动下侧元件5B以使电流从源极朝向漏极反向流动。此外，在上述构成中，在负载电流IL从马达M向节点N1流动的期间，驱动下侧元件5B以使电流从漏极朝向源极正向电流，并且驱动上侧元件5A以使电流从源极朝向漏极反向流动。

如图2所示，负载电流IL成为正弦波状的交流。为了实现这样的负载电流IL的供给，下侧元件5B的漏极电流Id、漏极源极间电压Vds以及栅极源极间电压Vgs成为图2所示那样的波形。另外，虽然省略了关于上侧元件5A的漏极电流Id、漏极源极间电压Vds以及栅极源极间电压Vgs的图示，但相对于下侧元件5B的各波形除了成为反相这一点以外成为相同的波形。

在该情况下，漏极源极间电压Vds是半导体开关元件5的主端子的电压，相当于元件电压。此外，在该情况下，漏极电流Id是在半导体开关元件5中流动的电流，相当于元件电流。另外，在本说明书中，有时将漏极电流Id、漏极源极间电压Vds以及栅极源极间电压Vgs分别简称为电流Id、电压Vds以及电压Vgs。

半导体开关元件5的关断时的各部的波形成为图3所示那样的波形。另外，在图3中例示了与下侧元件5B对应的各部的波形，但对于上侧元件5A也成为相同的波形。下侧元件5B断开时的断开电压Vds_off成为与电源电压Va大致相等的电压。在该情况下，关断时的电压Vds的峰值Vds_p即峰值电压与断开电压Vds_off之差即ΔVds相当于叠加在下侧元件5B上的浪涌电压。在该情况下，电压Vds的变动的斜率相当于元件电压的变化率。另外，在本说明书中，有时将电压Vds的变动的斜率称作dV/dt，并且有时将电流Id的变动的斜率称作dI/dt。

<栅极驱动装置具有的各功能>

接着，参照附图对栅极驱动装置1具有的各功能进行说明。在图4等中，以功能块的形式表示栅极驱动装置1具有的各功能。另外，对于各功能的具体的实现方法将后述。此外，在以下的说明中，将两个半导体开关元件5中的成为本装置的驱动对象的半导体开关元件称作本臂的半导体开关元件5，并且将成为与本装置不同的栅极驱动装置1的驱动对象的半导体开关元件称作对置臂的半导体开关元件5。

电压检测部11检测本臂的半导体开关元件5即成为该栅极驱动装置1的驱动对象的半导体开关元件5的开关时、具体为关断时的电压Vds的峰值Vds_p。最大值取得部12取得在规定的检测期间中由电压检测部11检测的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max并输出。上述检测期间是包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的期间。在本实施方式中，上述检测期间成为与负载电流IL的1个周期对应的期间。最大值取得部12取得在检测期间中的负载电流IL的1个周期的一部分期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max，并在检测期间中的任意时刻输出最大值Vds_p_max。

电流方向检测部13直接检测在本臂的半导体开关元件5中流动的电流Id的方向。在该情况下，在负载电流IL的1个周期中，电流Id正向流动的期间相当于对于本臂的半导体开关元件5的通电成为正向通电的期间，电流Id反向流动的期间相当于对于本臂的半导体开关元件5的通电成为反向通电的期间。

最大值取得部12基于电流方向检测部13的检测结果，取得在负载电流IL的1个周期中的电流Id正向流动的期间、即对于本臂的半导体开关元件5的通电成为正向通电的期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max。然后，最大值取得部12在从电流Id正向流动的状态向反向流动的状态切换的定时、即对于本臂的半导体开关元件5的通电从正向通电向反向通电切换的定时输出最大值Vds_p_max。

运算部14对半导体开关元件5的栅极电阻的值、具体为关断时的栅极电阻的值进行运算，以使从最大值取得部12输出的最大值Vds_p_max与电压Vds的峰值Vds_p的目标值之间的偏差变小。电压Vds的峰值Vds_p的目标值根据半导体开关元件5的规格来决定，具体成为如下那样的值。即，目标值被设定为如下的值：比半导体开关元件5的耐压低规定的余量的值，且是即使对主端子施加该值的电压，半导体开关元件5也不可能发生故障，但是当对主端子施加使该值超过上述余量以上的电压时，半导体开关元件5有可能发生故障。

驱动部15对本臂的半导体开关元件5的栅极进行驱动。在该情况下，驱动部15基于运算部14的运算结果来变更本臂的半导体开关元件5关断时的栅极电阻值Rg_off。在该情况下，运算部14构成为，执行仅在从最大值取得部12输出最大值Vds_p_max的定时进行运算的离散时间动作。此外，在该情况下，驱动部15为，当被赋予运算部14的运算结果时，在最大值取得部12开始用于取得下一个最大值Vds_p_max的动作之前完成栅极电阻值Rg_off的变更。

<栅极驱动装置的具体构成>

作为具有上述那样的各功能的栅极驱动装置1的具体构成，例如能够采用图5所示那样的构成例。另外，在图5中，以驱动下侧元件5B的栅极驱动装置1B为例来表示栅极驱动装置1的具体构成，但对于驱动上侧元件5A的栅极驱动装置1A也能够采用相同的构成。在该情况下，在半导体开关元件5B的源极与直流电源线3之间串联地插入用于检测电流Id的分流电阻Rs。

在图5所示的栅极驱动装置1B中，通过电容器C1、C2以及峰值保持电路16构成电压检测部11，通过比较器17以及采样保持电路18构成电流方向检测部13，通过存储器19、减法器20以及控制器21构成运算部14。电容器C1的一方的端子与节点N1连接，其另一方的端子经由电容器C2与直流电源线3连接。即，电容器C1、C2串联连接在下侧元件5B的漏极源极之间。

根据上述构成，电容器C1、C2的串联电路作为对下侧元件5B的电压Vds进行分压的电容分压电路发挥功能。这种电容分压电路的输出电压、即将电压Vds按照电容器C1、C2的电容比进行分压后的电压，被赋予给峰值保持电路16。另外，作为用于对电压Vds进行分压的构成，并不限定于电容分压电路，也能够采用其他构成。此外，也可以构成为，对于电压Vds不进行分压而直接输入到峰值保持电路16。峰值保持电路16成为输入与从电容器C1、C2的相互连接节点输出的电压Vds对应的分压电压并保持其峰值的电路。

由峰值保持电路16保持的峰值成为与电压Vds的峰值Vds_p对应的值。因此，在以下，将由峰值保持电路16保持的峰值称作峰值Vds_p。设置峰值保持电路16是为了取得对下侧元件5B的主端子施加的浪涌的峰值电压。峰值保持电路16为，每当下侧元件5B进行开关时、具体而言每当下侧元件5B关断时，就取得峰值Vds_p并随时输出更新后的值。峰值保持电路16输出表示峰值Vds_p的检测值的检测电压Vb。在该情况下，从峰值保持电路16输出的检测电压Vb被赋予给最大值取得部12。

比较器17的非反相输入端子连接于下侧元件5B与分流电阻Rs的相互连接节点即节点N2。由此，向比较器17的非反相输入端子输入通过由分流电阻Rs对在下侧元件5B中流动的电流Id进行电压转换而得到的电压Vse。比较器17的反相输入端子与被赋予电路的基准电位即0V的直流电源线3连接。由此，比较器17将与电流Id对应的电压Vse与0V进行比较，并输出表示其比较结果的二值的信号Sd。

根据上述构成，基于从比较器17输出的信号Sd的电平，能够判别电流Id是从漏极朝向源极流动、即正向流动，还是电流Id从源极朝向漏极流动、即反向流动。具体而言，在信号Sd为高电平的情况下，判别为电流Id正向流动而对于下侧元件5B的通电是正向通电。

此外，在信号Sd为低电平的情况下，判别为电流Id反向流动而对于下侧元件5B的通电是反向通电。另外，比较器17进行判定的阈值也可以不限定于0V，只要是能够判别电流Id的方向的范围则能够适当变更。此外，比较器17也能够构成为在检测与恢复中具有滞后。

采样保持电路18输入从比较器17输出的信号Sd，并输出保持了该输入的信号的二值的信号SW。在上述构成中，在对置臂的半导体开关元件5即上侧元件5A接通的期间即对置臂通电中，在本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B中流动的电流Id必定为零，因此从比较器17输出的信号Sd的电平有可能不会成为与电流Id流动的方向对应的电平。

因此，采样保持电路18对下侧元件5B接通的期间即本臂通电中的信号Sd进行采样，并在对置臂通电中通过保持其采样结果来进行插补。根据这种构成，基于从采样保持电路18输出的信号SW的电平，能够可靠地判别电流Id的方向，进而能够可靠地判别对于下侧元件5B的通电是正向通电还是反向通电。信号SW为，在对于下侧元件5B的通电是正向通电时、即在电流Id正向流动的期间成为高电平，在对于下侧元件5B的通电是反向通电时、即在电流Id反向流动的期间成为低电平。

这样的信号SW被赋予给最大值取得部12。最大值取得部12在信号SW为高电平的期间、即在对于下侧元件5B的通电是正向通电时，从每当关断时就输入的检测电压Vb所示的峰值Vds_p的检测值中选择最大值，即搜索最大值。然后，最大值取得部12在信号SW从高电平转为低电平的定时、即对于下侧元件5B的通电从正向通电切换成反向通电的定时，将表示在该时刻选择出的最大值Vds_p_max的检测电压Vc输出到运算部14。

即，在上述构成中，向运算部14输入检测电压Vc，该检测电压Vc表示在负载电流IL的1个周期中的对于下侧元件5B的通电是正向通电的期间中得到的多个峰值Vds_p中的最大的值最即最大值Vds_p_max。换言之，在上述构成中，向运算部14输入检测电压Vc，该检测电压Vc表示与在负载电流IL的1个周期中产生最大的关断浪涌时的峰值Vds_p相当的最大值Vds_p_max。最大值取得部12在输出检测电压Vc之后，将所保持的最大值Vds_p_max初始化，并从下一次信号SW从低电平转为高电平的定时、即下一次对于下侧元件5B的通电成为正向通电的定时，再次开始最大值的搜索。

在存储器19中保存有上述目标值、即根据半导体开关元件5的规格决定的峰值Vds_p的目标值。存储器19输出表示所保存的目标值的目标电压Vd。另外，也能够构成为，代替这种存储器19而从栅极驱动装置1B的外部对运算部14输入目标电压Vd。对减法器20的+输入赋予目标电压Vd，对其-输入赋予检测电压Vc。减法器20通过从目标电压Vd减去检测电压Vc，由此求出相当于最大值Vds_p_max与目标值之差的偏差ΔV，并将该偏差ΔV输出到控制器21。

控制器21是数字PID控制器，对偏差ΔV执行PID运算，并生成表示偏差ΔV变小那样的、更具体而言为偏差ΔV成为0那样的栅极电阻值的指令信号Se。指令信号Se被输出到驱动部15。另外，作为控制器21，能够采用进行PI运算的控制器、进行P运算的控制器、其他反馈控制器等各种形式的控制器。在本实施方式中，控制器21与从最大值取得部12输出检测电压Vc的定时、换言之被输入检测电压Vc的定时同步地进行动作。即，控制器21构成为，执行仅在被输入检测电压Vc的定时进行运算的离散时间动作。

驱动部15构成为对下侧元件5B的栅极进行恒压驱动，具备缓冲器22、作为P沟道型MOFET的晶体管Q1、作为N沟道型MOSFET的晶体管Q2以及电阻R1、R2。缓冲器22输入指令信号Sb，并输出与该输入信号相应的信号。缓冲器22的输出端子与晶体管Q1、Q2的各栅极连接。晶体管Q1的源极与被供给电源电压Ve的直流电源线23连接。电源电压Ve是以直流电源线3的电位为基准的电压，且成为比下侧元件5B的栅极阈值电压足够高的电压。

晶体管Q1的漏极经由电阻R1与节点N3连接。节点N3与下侧元件5B的栅极连接。电阻R1与从直流电源线23到达下侧元件5B的栅极的路径的布线电阻等一起，作为下侧元件5B导通时的栅极电阻发挥功能。电阻R1构成为具有一定的电阻值。晶体管Q2的源极与直流电源线3连接。晶体管Q2的漏极经由电阻R2与节点N3连接。

电阻R2与从直流电源线3到达下侧元件5B的栅极的路径的布线电阻等一起，作为下侧元件5B关断时的栅极电阻发挥功能。电阻R2构成为，能够基于从运算部14赋予的指令信号Se而变更其电阻值。即，在上述构成中，基于指令信号Se来变更下侧元件5B关断时的栅极电阻值Rg_off。另外，电阻R2的电阻值的变更能够采用使用可变电阻的方法、使用电阻梯的切换的方法、对晶体管Q2的接通电阻进行操作的方法等各种方法。

接着，参照图6对上述构成的各控制的定时进行说明。另外，此处，以将栅极驱动装置1B侧作为主体的控制为例进行说明，但将栅极驱动装置1A侧作为主体的控制也为相同内容。在图6中示出了以与电压Vgs的下降定时一致的方式沿着纵向延伸的虚线，但这些虚线彼此的间隔相当于半导体开关元件5的驱动周期。在该情况下，期间Ta与负载电流IL的1个周期的前半部分的相位的期间、即电流相位成为0度～180度的期间对应，期间Tb与负载电流IL的1个周期的后半部分的相位的期间、即电流相位成为180度～360度的期间对应。

在该情况下，电流Id为正值时、即电流Id正向流动的期间Ta，是对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B的通电成为正向通电的期间。因此，在期间Ta中产生关断浪涌。另一方面，电流Id为负值时、即电流Id反向流动的期间Tb，是对于下侧元件5B的通电成为反向通电的期间。因此，在期间Tb中产生恢复浪涌。

恢复浪涌是由于相对于半导体开关元件5反向并联的回流用的二极管的反向恢复特性而产生的。与关断浪涌相同，这种恢复浪涌由电流的变化率与寄生的电感之积决定。但是，该情况下的电流相当于回流用的二极管中的恢复电流。恢复浪涌与关断浪涌不同，与本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B关断时的栅极电阻值Rg_off无关，能够根据对置臂的半导体开关元件5即上侧元件5A导通时的栅极电阻值来进行操作。

如上所述，在产生关断浪涌的期间Ta中信号SW成为高电平，因此从峰值Vds_p的检测值中搜索最大值Vds_p_max。由此，在期间Ta中，最大值Vds_p_max随时被更新。然后，在从期间Ta向产生恢复浪涌的期间Tb切换的定时，将表示在该时刻选择出的最大值Vds_p_max的检测电压Vc赋予给运算部14。

因此，从期间Tb的开始时刻起运算部14开始进行运算。由此，运算部14生成表示检测电压Vc与目标电压Vd之间的偏差ΔV成为零那样的栅极电阻值Rg_off的指令信号Se并输出到驱动部15。然后，驱动部15基于指令信号Se来切换栅极电阻值Rg_off。在本实施方式中，驱动部15在从运算部14开始运算的期间Tb的开始时刻即规定的驱动周期的关断开始时刻起到下一个驱动周期的关断的开始时刻为止的期间，完成栅极电阻值Rg_off的变更。

但是，驱动部15只要能够在从期间Tb的开始时刻起到该期间Tb的结束时刻、即下一个期间Ta的开始时刻为止的期间中的任意定时完成栅极电阻值Rg_off的变更即可。由此，在下一个期间Ta中，驱动部15在关断时的栅极电阻值Rg_off被变更的状态下驱动下侧元件5B的栅极。

此外，在期间Tb的开始时刻，最大值Vds_p_max被初始化。在期间Tb中信号SW成为低电平，因此不进行最大值Vds_max的搜索。因此，在期间Tb中，最大值Vds_p_max被维持为初始化后的值即零。然后，在下一个期间Ta的开始时刻信号SW转为高电平，因此重新开始最大值Vds_p_max的搜索并反复进行上述那样的控制。

根据以上说明的本实施方式，能够得到如下那样的效果。

电压检测部11检测本臂的半导体开关元件5进行开关时的电压Vds的峰值Vds_p。开关时的电压Vds的峰值Vds_p成为与对半导体开关元件5的主端子施加的浪涌的大小对应的值。因此，在该情况下，可以说电压检测部11检测对本臂的半导体开关元件5的主端子施加的浪涌的大小。

最大值取得部12取得由电压检测部11在包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的规定的检测期间中检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max并输出。即，在该情况下，可以说最大值取得部12取得检测期间中的浪涌的最大值并输出。运算部14对半导体开关元件5的栅极电阻的值进行运算，以使从最大值取得部12输出的最大值Vds_p_max与根据半导体开关元件5的规格而决定的峰值Vds_p的目标值之间的偏差变小。即，在该情况下，可以说运算部14对栅极电阻的值进行运算，以使浪涌的最大值与目标值一致。驱动部15基于运算部14的运算结果来变更半导体开关元件5的栅极电阻值Rg_off，并驱动半导体开关元件5的栅极。

根据这种构成，进行如下控制：基于包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的检测期间中的浪涌的最大值的检测结果，进行栅极电阻值的运算以及变更。相对于现有技术的浪涌的检测结果、即每当半导体开关元件5进行开关时取得的浪涌的检测结果，上述检测期间中的浪涌的最大值的检测结果不会较大地受到每次开关时的电流Id的变动的影响，因此不会较大地变动。因而，根据上述构成，关于栅极电阻值的控制、换言之浪涌控制的目标值追随性提高，其结果，能够适当地控制浪涌。

在该情况下，检测期间是与负载电流IL的1个周期对应的期间，最大值取得部12取得在检测期间中的负载电流IL的1个周期的一部分期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max，并在检测期间中的任意时刻输出最大值Vds_p_max。具体而言，最大值取得部12取得在负载电流IL的1个周期中的电流Id正向流动的期间即电流相位成为0度到180度的范围的期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max。然后，最大值取得部12在电流Id从正向流动的状态向反向流动的状态切换的定时、即电流相位成为180度的定时输出最大值Vds_p_max。

根据这种构成，能够得到如下的效果。即，如图7所示，一般情况下，在逆变器的负载稳定地动作的情况下，负载电流IL的每1个周期的电流Id的峰值本身不会较大地变动。另外，一般来说，在逆变器中设置有用于即使在使负载增减的情况下也抑制电流Id的峰值的急剧变动的机构。因此，可以认为负载电流IL的每1个周期的电流Id的峰值本身不会较大地变动。另外，在图7以及以下的说明中，对与图6中的期间Ta以及期间Tb分别对应的期间标注相同的符号来表示。此外，在图7中，从期间Ta的开始时刻到期间Tb的结束时刻为止的期间TL相当于负载电流IL的1个周期。

然后，如图7所示，在负载电流IL的1个周期的一部分期间、具体而言电流相位成为0度到180度的范围的期间Ta中电流Id成为最大时，电压Vds的峰值Vds_p、即关断浪涌成为最大值。因此，可以认为，如果能够将这种电流Id成为峰值的定时的峰值Vds_p抑制为半导体开关元件5的元件耐压以下，则在全部区域中对半导体开关元件5的主端子施加的浪涌不会超过元件耐压。

在本实施方式中，如上所述，在负载电流IL的每个周期中，反复进行如下的反馈控制：取得其电流相位成为0度到180度的范围的期间Ta中的最大值Vds_p_max，并且在电流相位成为180度到360度的范围的期间Tb中基于最大值Vds_p_max进行栅极电阻值Rg_off的运算以及变更。

因此，在本实施方式中，栅极电阻值Rg_off的控制周期、进而浪涌的控制周期成为与负载电流IL的周期即期间TL相同的期间，因此不会受到半导体开关元件5每次开关时的电流Id的变动的影响。即，根据本实施方式，在栅极电阻值Rg_off的每个控制周期中电流Id的峰值本身都不会较大地变动，因此关于浪涌控制的目标值追随性进一步提高，其结果，能够更适当地控制关断浪涌。

为了实现这种控制，需要判别是对于本臂的半导体开关元件5的通电成为正向通电的期间即关断浪涌产生期间、还是对于本臂的半导体开关元件5的通电成为反向通电的期间即恢复浪涌产生期间。在本实施方式中，设置检测在本臂的半导体开关元件5中流动的电流Id的方向的电流方向检测部13，并基于由其检测到的电流Id的方向来进行上述期间的判别。

电流方向检测部13具备将与电流Id对应的电压Vse和0V进行比较的比较器17。根据这种构成，在本臂的半导体开关元件5接通的期间即本臂通电中，从比较器17输出的信号Sd的电平成为与电流Id流动的方向对应的电平，因此能够高精度地判别对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。但是，在该情况下，在对置臂的半导体开关元件5接通的期间即对置臂通电中，在本臂的半导体开关元件5中流动的电流Id必定为零，因此信号Sd的电平有可能不会成为与电流Id流动的方向对应的电平。

因此，电流方向检测部13具备采样保持电路18，该采样保持电路18对本臂通电中的信号Sd进行采样，在对置臂通电中通过保持该采样结果来进行插补，判别部12基于从该采样保持电路18输出的信号SW的电平来判别上述通电。根据这种构成，能够可靠地判别电流Id的方向，进而能够可靠地判别对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。

在该情况下，运算部14构成为，执行仅在从最大值取得部12输出表示最大值Vds_p_max的检测电压Vc的定时进行运算的离散时间动作。此外，在该情况下，驱动部15为，当被赋予运算部14的运算结果时，在最大值取得部12开始用于取得下一个最大值的动作之前完成栅极电阻值Rg_off的变更。如此，当基于负载电流IL的规定的1个周期中的最大值Vds_p_max对栅极电阻值Rg_off进行运算时，在负载电流IL的下一个周期开始的时刻，其运算结果被实际反映到栅极电阻值Rg_off中。根据这种控制，能够更可靠地实现栅极电阻值Rg_off的最佳化，即能够更可靠地得到上述效果。

<与电流Id的检测相关的变形例>

在图5所示的具体构成例中，电流方向检测部13构成为，基于串联夹设在半导体开关元件5与直流电源线3之间的分流电阻Rs的端子电压来直接检测本臂的半导体开关元件5的电流Id，但电流方向检测部13例如也能够如图8所示的变形例那样构成为，间接地检测本臂的半导体开关元件5的电流Id。

在图8所示的变形例中，作为本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B，采用具有主单元24以及传感单元25的元件。另外，在图8中，省略了回流用的二极管的图示。主单元24以及传感单元25形成在同一半导体芯片上，传感单元25的尺寸相对于主单元24的尺寸为几百～几千分之一。

主单元24的漏极与节点N1连接，其源极与直流电源线3连接。传感单元25用于检测在主单元24中流动的电流Id，以规定的分流比流动与在主单元24中流动的电流Id相应的电流。另外，该分流比根据主单元24以及传感单元25的尺寸比等决定。传感单元25的漏极与节点N1连接，其源极经由分流电阻Rs1与直流电源线3连接。

在该情况下，比较器17将通过利用分流电阻Rs1对在传感单元25中流动的电流进行电压转换而得到的电压Vse1与0V进行比较，并输出表示其比较结果的二值的信号Sd1。这样的信号Sd1与图5所示的构成中的信号Sd相同，成为与本臂通电中的电流Id的方向对应的电平。因而，根据这种变形例，电流方向检测部13也能够可靠地判别电流Id的方向，进而能够高精度地判别对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。

(第2实施方式)

以下，参照图9～图13对第2实施方式进行说明。

<栅极驱动装置所具有的各功能>

在本实施方式中，栅极驱动装置所具有的各功能的一部分与第1实施方式不同。即，如图9所示，本实施方式的栅极驱动装置31相对于第1实施方式的栅极驱动装置1的不同点在于：代替最大值取得部12而具备最大值取得部32；代替电流方向检测部13而具备期间检测部33；以及代替运算部14而具备运算部34。

最大值取得部32取得在从半导体开关元件5的关断的开始定时起经过了规定的判定时间的时刻以前由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max。在该情况下，最大值取得部32在由期间检测部33检测到的取得期间中取得最大值Vds_p_max。运算部34与运算部14相同，对半导体开关元件5关断时的栅极电阻值进行运算，以使从最大值取得部32输出的最大值Vds_p_max与电压Vds的峰值Vds_p的目标值之间的偏差变小。

<栅极驱动装置的具体构成>

作为具有上述那样的各功能的栅极驱动装置31的具体构成，例如能够采用图10所示那样的构成例。另外，在图10中，例示了用于驱动下侧元件5B的构成，但对于用于驱动上侧元件5A的构成也能够采用相同的构成。在图10所示的栅极驱动装置31中，通过比较器35、定时电路36以及判别部37构成期间检测部33，通过目标值输出部38、减法器20以及控制器21构成运算部34。

在该情况下，从电压检测部11输出的检测电压Vb被赋予给最大值取得部32以及期间检测部33。期间检测部33检测对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B的通电成为正向通电的期间，作为上述取得期间。因此，期间检测部33具有判别对于下侧元件5B的通电是正向通电还是反向通电的功能。用于实现这种功能的具体构成如下那样。

即，比较器35的非反相输入端子与节点N3、即下侧元件5B的栅极连接。向比较器35的反相输入端子输入预先决定的阈值电压Vth。阈值电压Vth是以直流电源线3的电位为基准的电压，例如为与半导体开关元件5的栅极阈值电压相同程度的电压值。由此，比较器35将下侧元件5B的电压Vgs与电压Vth进行比较，并输出表示其比较结果的二值的信号Sf。

根据上述构成，基于从比较器35输出的信号Sf的电平，能够判定下侧元件5B的接通断开。具体而言，在信号Sf为高电平时能够判定为下侧元件5B接通、即栅极接通，在信号Sf为低电平时能够判定为下侧元件5B断开、即栅极断开。如此，基于成为与栅极接通或者栅极断开对应的电平的信号Sf，能够掌握下侧元件5B关断的开始定时。另外，也能够代替这种构成而构成为，基于指令信号Sb等其他信号来掌握下侧元件5B的关断的开始定时。

向定时电路36输入从比较器35输出的信号Sf。定时电路36从信号Sf从高电平转为低电平的定时、即下侧元件5B关断的开始定时起，在与上述判定时间对应的一定时间内输出成为高电平的二值的信号Sg。向判别部37输入检测电压Vb以及信号Sg。虽然详细情况将后述，但在对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电的期间中产生的浪涌即关断浪涌，在栅极断开的紧后产生。与此相对，在对于本臂的半导体开关元件5的通电是反向通电的期间中产生的浪涌即恢复浪涌，不在栅极断开的紧后产生。

因此，判别部37在信号Sg为高电平的期间、即在从下侧元件5B关断的开始定时起经过了判定时间的时刻以前的期间中输入的检测电压Vb超过规定的判定电压的情况下，判定为对于下侧元件5B的通电是正向通电。此外，判别部37在上述期间中输入的检测电压Vb为判定电压以下的情况下，判别为对于下侧元件5B的通电是反向通电。另外，能够将判定电压设定为能够判别有无浪涌的程度的任意的电压值。判别部37输出表示这种判别结果的二值的信号Sh。

与第1实施方式的信号SW相同，信号Sh在判别为对于下侧元件5B的通电是正向通电的情况下成为高电平，并且在判别为是反向通电的情况下成为低电平。在该情况下，信号Sh成为高电平的期间表示上述取得期间。这种信号Sh被赋予给最大值取得部32。最大值取得部32基于信号Sh，与第1实施方式的最大值取得部12相同地进行最大值Vds_p_max的搜索等。由此，在上述构成中，与第1实施方式相同，向运算部34输入检测电压Vc，该检测电压Vc表示与在负载电流IL的1个周期中产生最大的关断浪涌时的峰值Vds_p相当的最大值Vds_p_max。

在运算部34中，向目标值输出部38输入与检测下侧元件5B的电流Id的电流检测部39的检测值对应的检测信号Si。电流检测部39能够采用使用了图5所示的分流电阻Rs的构成、使用了图8所示的传感单元25以及分流电阻Rs1的构成等各种构成。目标值输出部38具备存储器等存储装置，在该存储器中存储有基于目标值与在半导体开关元件5中流动的电流Id之间的关系而制作的映射数据。目标值与电流Id之间的关系例如成为图11所示那样的关系。能够预先进行模拟、实验等，并基于它们的结果来事先生成这种映射数据。

目标值输出部38基于检测信号Si取得电流Id的电流值，并且参照上述映射数据从映射数据中取得与电流Id的电流值对应的目标值，并输出与该取得的目标值对应的目标电压Vf。对减法器20的+输入赋予目标电压Vf，对其-输入赋予检测电压Vc。减法器20通过从目标电压Vf减去检测电压Vc，由此求出相当于最大值Vds_p_max与目标值之差的偏差ΔV，并将该偏差ΔV输出到控制器21。控制器21为与第1实施方式相同的构成，对偏差ΔV执行PID运算，生成表示偏差ΔV变小那样的栅极电阻值的指令信号Sj。指令信号Sj被输出到驱动部15。在该情况下，在驱动部15中，基于指令信号Sj来变更下侧元件5B关断时的栅极电阻值Rg_off。

接着，参照图12以及图13对基于上述构成的各控制的定时进行说明。另外，此处，以用于驱动下侧元件5B的栅极驱动装置31侧为主体的控制为例进行说明，但以用于驱动上侧元件5A的栅极驱动装置侧为主体的控制也为相同内容。在图12以及图13中，指令信号Sa、Sb被表示为高电平指示接通并且低电平指示断开的二值的信号。

首先，参照图12说明对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B的通电是正向通电时的各控制的定时。在该情况下，当在时刻t1指令信号Sb从低电平转为高电平时，电压Vgs开始上升。在该情况下，随着电压Vgs上升，电流Id上升并且电压Vds下降。然后，当在时刻t2电压Vgs达到阈值电压Vth时，信号Sf从低电平转为高电平。

之后，当在时刻t3指令信号Sb从高电平转为低电平时，电压Vgs开始下降。然后，当在时刻t4电压Vgs达到阈值电压Vth时，信号Sf从高电平转为低电平。虽然省略图示，但在从时刻t4到经过判定时间为止的期间中信号Sg成为高电平。在该情况下，对于下侧元件5B的通电是正向通电，因此在下侧元件5B的关断开始定时即时刻t3的紧后产生浪涌，电压Vds超过断开电压Vds_off而急剧上升。

因此，向判别部37输入比0V高的检测电压Vb。判别部37在从时刻t4起经过了规定时间的时刻t5对检测电压Vb进行采样。在该情况下，由于通过采样而得到的检测电压Vb的值超过判定电压，因此判别部37输出高电平的信号Sh。由此，在最大值取得部32中进行最大值Vds_p_max的搜索。在从时刻t5起经过了规定时间的时刻t6，峰值保持电路16的输出被复位。

接着，参照图13说明对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B的通电是反向通电时的各控制的定时。在该情况下，也是当在时刻t1指令信号Sb从低电平转为高电平时，电压Vgs开始上升。但是，在该情况下，由于下侧元件5B进行回流动作，因此电流Id以及电压Vds不会较大地变化而电压Vds被维持为0V。然后，当在时刻t2电压Vgs达到阈值电压Vth时，信号Sf从低电平转为高电平。

之后，当在时刻t3指令信号Sb从高电平转为低电平时，电压Vgs开始下降。然后，当在时刻t4电压Vgs达到阈值电压Vth时，信号Sf从高电平转为低电平。虽然省略了图示，但在从时刻t4起到经过判定时间为止的期间中，信号Sg成为高电平。在该情况下，由于对于下侧元件5B的通电成为反向通电，因此在下侧元件5B的关断开始定时即时刻t3的紧后不产生浪涌，电压Vds被维持为0V。

因此，向判别部37输入0V的检测电压Vb。判别部37在从时刻t4起经过了规定时间的时刻t5对检测电压Vb进行采样。在该情况下，由于通过采样而得到的检测电压Vb的值为判定电压以下，因此判别部37输出低电平的信号Sh。由此，在最大值取得部32中不进行最大值Vds_p_max的搜索。在该情况下，在从时刻t5起经过了规定时间的时刻t6，峰值保持电路16的输出被复位。另外，在该情况下，在指令信号Sa从低电平转为高电平的时刻t7、即在作为对置臂的半导体开关元件5的上侧元件5A的导通开始定时即时刻t7的紧后产生恢复浪涌，电压Vds超过断开电压Vds_off而急剧地上升。

根据以上说明的本实施方式的构成，与第1实施方式相同，进行如下控制：基于包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的检测期间、具体而言负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间中的最大值Vds_p_max的检测结果，进行栅极电阻值的运算以及变更，因此能够得到与第1实施方式相同的效果、即能够适当地控制关断浪涌的效果。

在负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间、即在对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电时，在该半导体开关元件5的栅极断开紧后产生浪涌。因此，期间检测部33为，在从下侧元件5B关断的开始定时起经过了判定时间的时刻以前的期间中输入的检测电压Vb超过规定的判定电压的情况下，判别为对于下侧元件5B的通电是正向通电，并将表示其判别结果的信号Sh输出到最大值取得部32。

最大值取得部32基于这种信号Sh，从在对于下侧元件5B的通电成为正向通电的期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中搜索最大值Vds_p_max。如此，能够可靠地取得与在负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间、即对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电时产生的关断浪涌的最大值相当的最大值Vds_p_max。

(第3实施方式)

以下，参照图14以及图15对第3实施方式进行说明。

<栅极驱动装置所具有的各功能>

在本实施方式中，栅极驱动装置所具有的各功能的一部分与第1实施方式不同。即，如图14所示，本实施方式的栅极驱动装置41相对于第1实施方式的栅极驱动装置1的不同点在于：代替最大值取得部12而具备最大值取得部42；以及代替电流方向检测部13而具备元件电压检测部43。

在本臂的半导体开关元件5即下侧元件5B接通的接通期间中的电压Vds为正的电压值的情况下，可以认为对于下侧元件5B的通电是正向通电。此外，在下侧元件5B接通的接通期间中的电压Vds为负的电压值的情况下，可以认为对于下侧元件5B的通电是反向通电。考虑到这点，元件电压检测部43检测本臂的半导体开关元件5接通的接通期间中的元件电压、即电压Vds。

然后，最大值取得部42基于元件电压检测部43的检测结果，取得在电压Vds的检测值为正值的期间、即可以认为对于下侧元件5B的通电是正向通电的期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max。此外，最大值取得部42在电压Vds的检测值从正值切换成负值的定时、即可以认为对于下侧元件5B的通电从正向通电切换成反向通电的定时，输出最大值Vds_p_max。

<栅极驱动装置的具体构成>

作为具有上述那样的各功能的栅极驱动装置41的具体构成，例如能够采用图15所示那样的构成例。另外，在图15中，例示了用于驱动下侧元件5B的构成，但对于用于驱动上侧元件5A的构成也能够采用相同的构成。在图15所示的栅极驱动装置41中，通过栅极判定部44、比较器45以及采样保持电路46构成元件电压检测部43。

栅极判定部44基于下侧元件5B的电压Vgs判别下侧元件5B的栅极接通断开，例如能够由图10所示的比较器35等构成。栅极判定部44输出表示下侧元件5B的栅极接通断开的判定结果的二值的信号Sk。与从图10所示的比较器35输出的信号Sf相同，信号Sk在下侧元件5B接通时成为高电平，在下侧元件5B断开时成为低电平。

比较器45的非反相输入端子与电容器C1、C2的相互连接节点连接，其反相输入端子与直流电源线3连接。即，向比较器45的非反相输入端子输入与下侧元件5B的漏极电压对应的电压，向其反相输入端子输入与下侧元件5B的源极电压对应的电压。根据这种构成，从比较器45输出的二值的信号Sl在下侧元件5B的电压Vds为正值时、即“Vds>0”时成为高电平，在电压Vds为负值时、即“Vds<0”时成为低电平。

从比较器45输出的信号Sl被输入到采样保持电路46。向采样保持电路46输入从栅极判定部44输出的信号Sk。采样保持电路46能够基于信号Sk来掌握下侧元件5B的接通断开。采样保持电路46在下侧元件5B接通的期间的任意定时、具体为从成为栅极接通起经过了一定时间的定时，对信号Sl进行采样。

在这样的定时对信号Sl进行采样的理由如下所述。即，在下侧元件5B导通紧后电压Vds有可能不稳定。因此，为了防止基于这种不稳定的电压Vds的误判定，采样保持电路46如上述那样在从成为栅极接通起经过了一定时间的定时对信号Sl进行采样。采样保持电路46输出通过对信号Sl进行采样保持而得到的二值的信号Sm。

与第1实施方式的信号SW相同，信号Sm在判别为对于下侧元件5B的通电是正向通电的情况下成为高电平，并且在判别为是反向通电的情况下成为低电平。这种信号Sm被赋予给最大值取得部42。最大值取得部42基于信号Sm，与第1实施方式的最大值取得部12相同地进行最大值Vds_p_max的搜索等。由此，在上述构成中，与第1实施方式相同，向运算部14输入检测电压Vc，该检测电压Vc表示与在负载电流IL的1个周期中产生最大的关断浪涌时的峰值Vds_p相当的最大值Vds_p_max。

根据以上说明的本实施方式的构成，与第1实施方式相同，进行如下控制：基于包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的检测期间、具体而言负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间中的最大值Vds_p_max的检测结果，进行栅极电阻值的运算以及变更，因此能够实现与第1实施方式相同的效果、即适当地控制关断浪涌的效果。

在负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间、即对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电时，该半导体开关元件5的接通期间中的电压Vds为正的电压值。因此，最大值取得部42基于检测半导体开关元件5的接通期间中的电压Vds的元件电压检测部43的检测结果，从在电压Vds的检测值为正值的期间、即可以认为对于下侧元件5B的通电是正向通电的期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中搜索最大值Vds_p_max。如此，能够可靠地取得与在负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间、即对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电时产生的关断浪涌的最大值相当的最大值Vds_p_max。

(第4实施方式)

以下，参照图15对第4实施方式进行说明。

如图1所示，对控制器6赋予表示负载电流IL的检测值的检测信号Sc。因此，控制器6能够基于检测信号Sc来掌握负载电流IL的电流相位。因此，图15所示的本实施方式的控制器6基于检测信号Sc，生成与表示负载电流IL的相位的电流相位信息对应的信号Sn。

与第1实施方式的信号SW相同，信号Sn在负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围时、即对于下侧元件5B的通电是正向通电时成为高电平，在负载电流IL的电流相位成为180度到360度的范围时、即对于下侧元件5B的通电是反向通电时成为低电平。控制器6将所生成的信号Sn发送到栅极驱动装置51。

另外，在图15中例示了用于驱动下侧元件5B的构成，但对于用于驱动上侧元件5A的构成也能够采用相同的构成。图15所示的栅极驱动装置51相对于第1实施方式的栅极驱动装置1B的不同点在于：代替最大值取得部12而具备最大值取得部52；以及省略了电流方向检测部13。最大值取得部52基于信号Sn取得负载电流IL的电流相位信息，并基于该电流相位信息取得在负载电流IL的相位为负载电流IL的1个周期的前半部分的相位的期间、即电流相位成为0度到180度的范围的期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p_max。

根据以上说明的本实施方式的构成，也与第1实施方式相同，进行如下控制：基于包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的检测期间、具体而言负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间中的最大值Vds_p_max的检测结果，进行栅极电阻值的运算以及变更，因此能够实现与第1实施方式相同的效果、即能够适当地控制关断浪涌的效果。

(第5实施方式)

以下，参照图17对第5实施方式进行说明。

在本实施方式中，栅极驱动装置的具体构成与第1实施方式不同。即，如图17所示，本实施方式的栅极驱动装置61相对于图5所示的第1实施方式的栅极驱动装置1B的不同点在于，代替最大值取得部12而具备最大值取得部62。另外，在图17中例示了用于驱动下侧元件5B的构成，但对于用于驱动上侧元件5A的构成也能够采用相同的构成。

在该情况下，检测期间成为与负载电流IL的多个周期对应的期间。最大值取得部62取得在这种与负载电流IL的多个周期对应的期间即检测期间中由电压检测部11检测到的多个峰值Vds_p中的最大值Vds_p。用于实现这种功能的具体构成如下那样。即，最大值取得部62具备计数器63。从电流方向检测部13输出的信号SW是如下的二值的信号：在对于下侧元件5B的通电是正向通电的期间、即负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间成为高电平，并且在对于下侧元件5B的通电是反向通电的期间、即负载电流IL的电流相位成为180度到360度的范围的期间成为低电平。即，信号SW的周期与负载电流IL的周期相等。

因此，计数器63对这种信号SW进行计数，且每当其周期、即负载电流IL的周期成为N个周期时就输出规定方式的定时信号。另外，N能够设为2以上的任意整数。与第1实施方式的最大值取得部12相同，最大值取得部62在信号SW为高电平的期间、即对于下侧元件5B的通电是正向通电时，从每次关断时都输入的检测电压Vb所示的峰值Vds_p的检测值中搜索最大值。

在该情况下，最大值取得部62能够基于从计数器63输出的定时信号来掌握负载电流IL的周期成为N个周期的情况。最大值取得部62在负载电流IL的周期为N个周期并且信号SW从高电平转为低电平的定时、即在负载电流IL的周期为N个周期时对于下侧元件5B的通电从正向通电切换成反向通电的定时，将表示在该时刻选择出的最大值Vds_p_max的检测电压Vc输出到运算部14。

即，在上述构成中，向运算部14输入检测电压Vc，该检测电压Vc表示在负载电流IL的N个周期中的对于下侧元件5B的通电是正向通电的期间中得到的多个峰值Vds_p中的最大的值即最大值Vds_p_max。换言之，在上述构成中，向运算部14输入检测电压Vc，该检测电压Vc表示与在负载电流IL的N个周期中产生最大的关断浪涌时的峰值Vds_p相当的最大值Vds_p_max。最大值取得部62在输出检测电压Vc之后，将所保持的最大值Vds_p_max初始化，并从下一次信号SW从低电平转为高电平的定时、即下一次对于下侧元件5B的通电成为正向通电的定时起再次开始最大值的搜索。

根据以上说明的本实施方式的构成，也与第1实施方式相同，进行如下的控制：基于包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的检测期间、具体而言负载电流IL的电流相位成为0度到180度的范围的期间中的最大值Vds_p_max的检测结果，进行栅极电阻值的运算以及变更，因此能够得到与第1实施方式相同的效果、即能够适当地控制关断浪涌的效果。

进而，在本实施方式中，按照负载电流IL的多个周期进行如下的反馈控制：在其电流相位成为0度到180度的范围的期间Ta中取得最大值Vds_p_max，并且在电流相位成为180度到360度的范围的期间Tb中进行基于最大值Vds_p_max的栅极电阻值Rg_off的运算以及变更。因此，在本实施方式中，栅极电阻值Rg_off的控制周期、进而浪涌的控制周期成为与负载电流IL的多个周期相等的期间，能够进一步提高关于浪涌控制的目标值追随性。

(第6实施方式)

以下，参照图18对第6实施方式进行说明。

在本实施方式中，栅极驱动装置所具有的各功能的一部分与第1实施方式不同。即，如图18所示，栅极驱动装置71相对于栅极驱动装置1的不同点在于，代替运算部14而具备运算部74。

一般情况下，半导体开关元件5的元件耐压、即浪涌耐受量依赖于该半导体开关元件5周围的温度。具体而言，周围的温度越高则元件耐压越高，周围的温度越低则元件耐压越低。此外，在以规定的栅极电阻值驱动半导体开关元件5的情况下，当负载电流IL变动时，根据其变动而浪涌电压也变动。具体而言，如果栅极电阻值为一定，则当负载电流IL增加时浪涌电压的峰值上升，当负载电流IL减少时浪涌电压的峰值下降。另外，对于在半导体开关元件5中流动的电流Id，也可以说与负载电流IL相同。

进而，在以规定的栅极电阻值驱动半导体开关元件5的情况下，当电源电压Va变动时，根据其变动而浪涌电压也变动。具体而言，如果栅极电阻值一定，则当电源电压Va增加时浪涌电压的峰值上升，当电源电压Va减少时浪涌电压的峰值下降。另外，对于半导体开关元件5的断开电压Vds_off，可以说与电源电压Va相同。

在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、负载电流IL、电源电压Va等的变化而浪涌电压上升时，有可能对半导体开关元件5的主端子施加超过元件耐压的电压。此外，在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、负载电流IL、电源电压Va等的变化而浪涌电压下降时，会将栅极电阻值设定得过高，使开关损失相应地增加。

考虑到这一点，运算部74取得周围的温度、负载电流IL以及电源电压Va中的至少一个作为变动用参数，并基于所取得的变动用参数与电压检测部11的检测值之间的关系使峰值Vds_p的目标值变化。如此，即使在周围的温度、负载电流IL以及电源电压Va变动的情况下，也能够在考虑了它们的变动、即外部干扰的基础上使栅极电阻值最佳化。因而，根据本实施方式，与周围的温度、负载电流以及电源电压Va等的变动无关，能够适当地控制关断浪涌。

(其他实施方式)

另外，本发明并不限定于上述且附图中记载的各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内任意地变形、组合或者扩展。

上述各实施方式所示的数值等为例示，并不限定于此。

在上述各实施方式中构成为，运算部14等对半导体开关元件5的栅极电阻的值进行运算以使最大值与目标值之间的偏差变小，驱动部15基于上述运算结果来变更半导体开关元件5的栅极电阻值，但也能够取而代之而成为以下那样的构成。即，也能够构成为，运算部14等对半导体开关元件5的栅极电流的值进行运算以使最大值与目标值之间的偏差变小，驱动部15基于上述运算结果来变更半导体开关元件5的栅极电流值。即使在变更为这种构成的情况下，也能够得到与上述各实施方式相同的效果。

此外，驱动部15构成为连续地切换半导体开关元件5的栅极电阻值，但也能够构成为阶段性地切换半导体开关元件5的栅极电阻值或者栅极电流值。

上述各实施方式中的栅极驱动装置并不限定于N沟道型的MOSFET，能够将P沟道型的MOSFET、IGBT等各种半导体开关元件作为驱动对象。

在上述各实施方式中，栅极驱动装置1等的控制对象是浪涌电压，但也能够取而代之而将其控制对象设为dV/dt。在该情况下，需要如以下那样变更各构成。即，在该情况下，电压检测部11检测半导体开关元件5进行开关时的电压Vds的变化率即dV/dt。此外，在该情况下，最大值取得部12等取得在包括半导体开关元件5进行多次开关的期间在内的规定的检测期间中由电压检测部11检测到的多个dV/dt中的最大值并输出。

此外，在该情况下，运算部14等对半导体开关元件5的栅极电阻或者栅极电流的值进行运算，以使从最大值取得部12等输出的最大值与根据半导体开关元件的规格而决定的变化率的目标值之间的偏差变小。此外，在该情况下，驱动部15基于运算部14等的运算结果来变更半导体开关元件5的栅极电阻值或者栅极电流值，并驱动半导体开关元件5的栅极。如此，能够得到控制对象成为dV/dt、且能够适当地控制该dV/dt这样的效果。

周围的温度、负载电流IL以及电源电压Va的变动与浪涌电压相同，也对dV/dt造成影响。此外，一般情况下，对于半导体开关元件5的dV/dt的允许值依赖于周围的气压。具体而言，周围的气压越高则允许值越高。在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、周围的气压、负载电流IL、电源电压Va等的变化而dV/dt上升时，dV/dt有可能超过允许值。此外，在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、负载电流IL、电源电压Va等的变化而dV/dt下降时，会将栅极电阻值设定得过高，使开关损失相应地增加。

因此，在将控制对象变更为dV/dt的情况下，运算部优选取得周围的温度、周围的气压、负载电流IL以及电源电压Va中的至少一个作为变动用参数，并基于所取得的变动用参数与电压检测部的检测值之间的关系使dV/dt的目标值变化。如此，即使在周围的温度、周围的气压、负载电流IL以及电源电压Va变动的情况下，也能够在考虑了它们的变动、即外部干扰的基础上使栅极电阻值等最佳化。如此，与周围的温度、周围的气压、负载电流以及电源电压Va等的变动无关，能够适当地控制dV/dt。

虽然基于实施例记述了本发明，但应当理解的是，本发明并不限定于该实施例、构造。本发明也包含各种变形例、均等范围内的变形。并且，各种组合和方式、甚至是仅包含其中一个要素、其以上或以下的其他组合、方式也落入本发明的范畴、思想范围内。

Claims (8)

1.一种栅极驱动装置，对构成对负载供给交流的输出电流的半桥电路(4)的上下臂的半导体开关元件(5A、5B)的栅极进行驱动，具备：

电压检测部(11)，检测上述半导体开关元件开关时的上述半导体开关元件的主端子的电压即元件电压的峰值或者上述元件电压的变化率；

最大值取得部(12、32、42、52、62)，取得由上述电压检测部在包括上述半导体开关元件进行多次开关的期间在内的规定的检测期间中检测到的多个上述峰值或者多个上述变化率中的最大值并输出；

运算部(14、34、74)，对上述半导体开关元件的栅极电阻或者栅极电流的值进行运算，以使从上述最大值取得部输出的上述最大值与根据上述半导体开关元件的规格而决定的上述峰值的目标值或者上述变化率的目标值之间的偏差变小；以及

驱动部(15)，基于上述运算部的运算结果来变更上述半导体开关元件的栅极电阻值或者栅极电流值，并驱动上述半导体开关元件的栅极。

2.根据权利要求1所述的栅极驱动装置，其中，

上述检测期间是与上述输出电流的1个周期或者多个周期对应的期间，

上述最大值取得部为，取得在上述检测期间中的上述输出电流的1个周期的一部分期间中由上述电压检测部检测到的多个上述峰值或者多个上述变化率中的上述最大值，并在上述检测期间中的任意时刻输出上述最大值。

3.根据权利要求2所述的栅极驱动装置，其中，

上述最大值取得部(52)为，从对上述半桥电路的动作进行控制的控制装置(6)取得表示上述输出电流的相位的电流相位信息，并基于该电流相位信息来取得在上述输出电流的相位为上述输出电流的1个周期的前半部分的相位的期间中由上述电压检测部检测到的多个上述峰值或者多个上述变化率中的上述最大值。

4.根据权利要求2所述的栅极驱动装置，其中，

还具备电流方向检测部(13)，该电流方向检测部(13)直接或者间接地检测在上述半导体开关元件中流动的电流即元件电流的方向，

上述最大值取得部(12)为，基于上述电流方向检测部的检测结果，取得在上述输出电流的1个周期中的上述元件电流正向流动的期间中由上述电压检测部检测到的多个上述峰值或者多个上述变化率中的上述最大值，并在上述元件电流从正向流动的状态切换成反向流动的状态的定时输出上述最大值。

5.根据权利要求2所述的栅极驱动装置，其中，

上述最大值取得部(32)为，取得在从上述半导体开关元件关断的开始定时起经过了规定的判定时间的时刻以前由上述电压检测部检测到的多个上述峰值或者多个上述变化率中的上述最大值。

6.根据权利要求2所述的栅极驱动装置，其中，

还具备元件电压检测部(43)，该元件电压检测部(43)检测上述半导体开关元件接通的接通期间中的上述元件电压，

上述最大值取得部(42)为，基于上述元件电压检测部的检测结果，取得在上述元件电压的检测值为正值的期间中由上述电压检测部检测到的多个上述峰值或者多个上述变化率中的上述最大值，并在上述元件电压的检测值从正值切换成负值的定时输出上述最大值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的栅极驱动装置，其中，

上述运算部(74)为，取得周围的温度、周围的气压、上述输出电流以及向上述半桥电路供给的电源电压中的至少一个作为变动用参数，基于所取得的上述变动用参数与由上述电压检测部检测到的上述峰值或者上述变化率之间的关系，使上述峰值或者上述变化率的目标值变化。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的栅极驱动装置，其中，

上述运算部构成为，执行仅在从上述最大值取得部输出上述最大值的定时进行上述运算的离散时间动作，

上述驱动部为，当被赋予上述运算部的运算结果时，在上述最大值取得部开始用于取得下一个上述最大值的动作之前，完成上述栅极电阻值或者上述栅极电流值的变更。

Images