CN117728653A - 电子电路、电力变换装置及逆变器 - Google Patents

电子电路、电力变换装置及逆变器 Download PDF

Info

Publication number
CN117728653A
CN117728653A CN202310250196.9A CN202310250196A CN117728653A CN 117728653 A CN117728653 A CN 117728653A CN 202310250196 A CN202310250196 A CN 202310250196A CN 117728653 A CN117728653 A CN 117728653A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
switching element
drive current
current
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310250196.9A
Other languages
English (en)
Inventor
渡边宏树
上野武司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Electronic Devices and Storage Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN117728653A publication Critical patent/CN117728653A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048Circuits or arrangements for reducing losses
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

本发明的实施方式涉及电子电路、电力变换装置及逆变器。提供一种能够在抑制噪声的发生的同时使开关延迟变短的电子电路。电子电路具备:电流输出电路,向开关元件输出驱动电流;第1检测电路,检测开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及控制电路,根据指示开关元件的开关动作的指令信号,使电流输出电路开始第1驱动电流的输出。控制电路基于由第1检测电路检测到的输出端子间的电压变化的开始定时,将从电流输出电路输出的驱动电流切换为比第1驱动电流小的第2驱动电流。

Description

电子电路、电力变换装置及逆变器
技术领域
本发明的实施方式涉及电子电路、电力变换装置及逆变器。
背景技术
在功率电子学的领域,使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等的半导体开关元件。
在开关元件的接通时,在从栅极电压开始上升到漏极电流开始流动的期间存在延迟(开关延迟)。为了使开关延迟变短,进行将在漏极-源极间的电压开始变化为止的期间中供给的驱动电流增大的处理。但是,如果在漏极-源极间的电压开始变化后驱动电流也保持为较大,则因为漏极-源极间的电压的急剧的时间变化,成为发生噪声的原因。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够在抑制噪声的发生的同时使开关延迟变短的电子电路。
本技术方案的电子电路具备:电流输出电路,向开关元件输出驱动电流;第1检测电路,检测开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及控制电路,根据指示开关元件的开关动作的指令信号,使电流输出电路开始第1驱动电流的输出;控制电路基于由第1检测电路检测的上述输出端子间的电压变化的开始定时,将从电流输出电路输出的驱动电流切换为比第1驱动电流小的第2驱动电流。
此外,本技术方案的电力变换装置,是包括构成臂对的两个开关元件以及向两个开关元件分别供给驱动电流的两个电子电路在内的电力变换装置,电子电路分别具备:电流输出电路,向开关元件输出驱动电流;第1检测电路,检测开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及控制电路,根据指示开关元件的开关动作的指令信号,使电流输出电路开始第1驱动电流的输出;控制电路基于由第1检测电路检测到的输出端子间的电压变化的开始定时,将从电流输出电路输出的驱动电流切换为比第1驱动电流小的第2驱动电流。
此外,本技术方案的逆变器,是包括电力变换电路的逆变器,上述电力变换电路具有3组与负载连接的构成臂对的两个开关元件以及对这两个开关元件分别供给驱动电流的两个电子电路;电子电路分别具备:电流输出电路,向开关元件输出驱动电流;第1检测电路,检测开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及控制电路,根据指示开关元件的开关动作的指令信号,使电流输出电路开始第1驱动电流的输出;控制电路基于由第1检测电路检测到的输出端子间的电压变化的开始定时,将从电流输出电路输出的驱动电流切换为比第1驱动电流小的第2驱动电流。
根据上述结构,能够在抑制噪声的发生的同时使开关延迟变短。
附图说明
图1是表示有关实施方式1的马达控制系统的结构的图。
图2是表示实施方式1的电子电路的内部的结构的图。
图3是说明有关实施方式1的从电流输出电路输出的驱动电流和由该驱动电流驱动的开关元件的动作的时序图。
图4是表示构成臂对的两个开关元件都为断开的状态下的从负载侧流入的电流的例子的图。
图5是表示实施方式2的电子电路的内部的结构的图。
图6是说明有关实施方式2的从电流输出电路输出的驱动电流和由该驱动电流驱动的开关元件的动作的时序图。
图7是表示实施方式3的电子电路的内部的结构的图。
标号说明
1马达控制系统
2马达(负载)
3 直流电源
4 检测电路
5 信号供给电路
10 逆变器电路
11 开关元件
100 电子电路
110第1检测电路
111 比较器
112 电压源
113 检测信号输出电路
120第2检测电路
121 比较器
122 电压源
123 检测信号输出电路
130 电流输出电路
140 控制电路
200 电子电路
240 控制电路
250 测量电路
251第1存储电路
252第2存储电路
300 电子电路
340 控制电路
353第3存储电路
T1第1时间
T2第2时间
T3第3时间
Ttg 目标时间
Id 漏极电流
Ig1第1驱动电流
Ig2第2驱动电流
Ig3第3驱动电流
Vds漏极-源极间的电压(输出端子间的电压)
Vg栅极电压
Vth1第1阈值电压
Vth2第2阈值电压
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对实施方式进行说明。在图中,对于相同或对应的要素赋予相同的标号,适当省略详细的说明。
(实施方式1)
图1是表示有关实施方式1的马达控制系统1的结构的图。马达控制系统1具备作为负载的三相交流马达2、直流电源3、构成三相的逆变器电路10的开关元件11a~11f、以及将开关元件11a~11f分别驱动的电子电路100a~100f。此外,马达控制系统1具备检测开关元件11a~11f的动作状态的检测电路4和向电子电路100a~100f供给PWM信号的信号供给电路5。在本实施方式中,作为一例将负载设为马达,但也可以将用交流电源驱动的任意的电子装置、电气装置作为负载。
开关元件11a及开关元件11b是N沟道型的MOSFET。由开关元件11a及开关元件11b构成逆变器电路10的U相的臂对。电子电路100a通过对开关元件11a的驱动电流即栅极电流Ig进行控制,从而对开关元件11a的开关动作即接通及关断进行控制。电子电路100b通过对开关元件11b的驱动电流进行控制,从而对开关元件11b的开关动作进行控制。
同样,开关元件11c及开关元件11d是N沟道型的MOSFET。由开关元件11c及开关元件11d构成逆变器电路10的V相的臂对。电子电路100c通过对开关元件11c的驱动电流进行控制,从而对开关元件11c的开关动作进行控制。电子电路100d通过对开关元件11d的驱动电流进行控制,从而对开关元件11d的开关动作进行控制。
同样,开关元件11e及开关元件11f是N沟道型的MOSFET。由开关元件11e及开关元件11f构成逆变器电路10的W相的臂对。电子电路100e通过对开关元件11e的驱动电流进行控制,从而对开关元件11e的开关动作进行控制。电子电路100f通过对开关元件11f的驱动电流进行控制,从而对开关元件11f的开关动作进行控制。
检测电路4基于马达2的U相、V相、W相的电流值,检测开关元件11a~11f的动作状态,向信号供给电路5发送。代之,检测电路4也可以基于由内置在马达2中的未图示的温度传感器取得的温度信息来检测开关元件11a~11f的动作状态。或者,检测电路4也可以基于从未图示的控制用的微型计算机接收的信号来检测开关元件11a~11f的动作状态。
信号供给电路5基于从检测电路4接收到的开关元件11a~11f的动作状态,对于电子电路100a~100f供给作为指示开关元件11a~11f的开关动作的指令信号的PWM信号。另外,信号供给电路5及电子电路100a~100f按照未图示的系统时钟动作。
图2是表示电子电路100a~100f的内部的结构的图。另外,由于电子电路100a~100f的结构全部相同,所以以下表述为电子电路100进行说明。同样,关于开关元件11a~11f也在这之后表述为开关元件11进行说明。
电子电路100是向开关元件11供给驱动电流的电路,具备第1检测电路110、第2检测电路120、电流输出电路130和控制电路140。
第1检测电路110检测开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时、即接通时漏极-源极间的电压Vds开始变化的定时。详细地讲,第1检测电路110通过检测开关元件11的漏极-源极间的电压Vds成为与规定的第1阈值电压Vth1相等的定时,从而检测开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时。在本实施方式1中,作为一例将第1阈值电压Vth1设定为开关元件11的非导通时的漏极-源极间的电压Vds的90%~80%的范围内的电压。
第1检测电路110包括比较器111、输出第1阈值电压Vth1的恒压源112和检测信号输出电路113。比较器111的正端子与开关元件11的漏极端子连接。比较器111的负端子经由恒压源112而与开关元件11的源极端子连接。如果比较器111的输出电压成为0,即如果开关元件11的漏极-源极间的电压Vds变得等于第1阈值电压Vth1,则检测信号输出电路113将检测信号向控制电路140发送。
第2检测电路120检测开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时,即在接通时漏极-源极间的电压Vds下降而成为规定值以下的定时。详细地讲,第2检测电路120通过检测开关元件11的漏极-源极间的电压Vds变得等于规定的第2阈值电压Vth2的定时,从而检测开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时。在本实施方式1中,作为一例将第2阈值电压Vth2设定为开关元件11的非导通时的漏极-源极间的电压Vds的20%~10%的范围内的电压。
第2检测电路120包括比较器121、输出第2阈值电压Vth2的恒压源122和检测信号输出电路123。比较器121的正端子与开关元件11的漏极端子连接。比较器121的负端子经由恒压源122与开关元件11的源极端子连接。如果比较器121的输出电压成为0,即如果开关元件11的漏极-源极间的电压Vds变得等于第2阈值电压Vth2,则检测信号输出电路123将检测信号向控制电路140发送。
电流输出电路130向开关元件11输出驱动电流。控制电路140根据从信号供给电路5供给的PWM信号的上升沿,使电流输出电路130开始第1驱动电流Ig1的输出之后,基于由第1检测电路110检测到的开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时及由第2检测电路120检测到的开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时,控制从电流输出电路130输出的驱动电流的大小。
控制电路140由至少1个处理器实现。处理器例如包括运算电路等,由进行模拟信号处理的电路或进行数字信号处理的电路等实现。处理器也可以是CPU(CentralProcessing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、通用目的处理器、微处理器、ASIC、FPGA、半导体芯片、分立元件及它们的组合。
图3是说明从电流输出电路130输出的驱动电流和由该驱动电流驱动的开关元件11的动作的时序图。
如果在时刻t1检测到PWM信号的上升沿,则控制电路140使电流输出电路130开始第1驱动电流Ig1的输出,开始开关元件11的预充电(时刻t2)。这里,从时刻t1到时刻t2的期间,相当于从控制电路140检测到PWM信号的上升沿后到由电流输出电路130实际输出第1驱动电流Ig1为止所需要的延迟时间。
第1驱动电流Ig1越大,能够使从开关元件11的栅极电压Vg开始上升起到漏极-源极间的电压Vds开始变化为止的时间即开关延迟越短。因此,第1驱动电流Ig1优选的是设定得尽可能大。
此外,供给第1驱动电流Ig1的期间越长,能够使开关延迟越短。但是,如果在漏极-源极间的电压Vds开始变化后驱动电流也保持为较大,则因为漏极-源极间的电压Vds的急剧的时间变化,成为发生噪声的原因。因此,优选的是将第1驱动电流Ig1在漏极-源极间的电压Vds即将开始变化之前、即开关元件11的输出端子间的电压变化的即将开始之前供给。
在时刻t3,由第1检测电路110检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的开始,即开关元件11的漏极-源极间的电压Vds变得等于第1阈值电压Vth1这一情况。控制电路140将从电流输出电路130输出的驱动电流从第1驱动电流Ig1切换为第2驱动电流Ig2,开始开关元件11的充电。
从开关元件11的输出端子间的电压变化的开始到完成所需要的时间取决于第2驱动电流Ig2的大小。具体而言,第2驱动电流Ig2越大,能够使从电压变化的开始到完成所需要的时间越短。但是,如果使第2驱动电流Ig2过大,则因为漏极-源极间的电压Vds的急剧的时间变化,成为发生噪声的原因。因此,优选的是将第2驱动电流Ig2设定为比第1驱动电流Ig1小、并且在不发生噪声的范围内尽可能大。
在时刻t4,由第2检测电路120检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的完成,即开关元件11的漏极-源极间的电压Vds变得等于第2阈值电压Vth2这一情况。控制电路140将从电流输出电路130输出的驱动电流从第2驱动电流Ig2切换为第3驱动电流Ig3,开始开关元件11的后充电。
后充电的期间的长度取决于第3驱动电流Ig3的大小。具体而言,第3驱动电流Ig3越大,能够使后充电的期间越短。此外,在后充电的期间中,由于开关元件11已经是导通状态,所以不需要考虑噪声的发生。因此,第3驱动电流Ig3的大小优选的是设定为比第2驱动电流Ig2大,优选的是与第1驱动电流Ig同样设定得尽可能大。在本实施方式1中,作为一例将第3驱动电流Ig3设定为与第1驱动电流Ig1相等的大小。
如以上说明,有关本实施方式1的电子电路100的控制电路140根据PWM信号的上升沿,在使电流输出电路130开始第1驱动电流Ig1的输出之后,如果由第1检测电路110检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时,则将从电流输出电路130输出的驱动电流切换为第2驱动电流Ig2。
通过上述的特征,在有关本实施方式1的电子电路100中,在对开关元件供给驱动电流时,能够在抑制噪声的发生的同时使开关延迟变短。在以往技术(例如,“Rise andfall time regulation with current source MOSFET gate drivers”,InfineonApplication Note Z8F69449874,June 19,2020)中,由于预充电的期间被固定,所以为了考虑开关元件及电子电路的特性的偏差而使其拥有裕量,不能将预充电的期间延长到开关元件的输出端子间的电压变化的即将开始之前。相对于此,在本实施方式1中,通过检测开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时,能够将预充电的期间延长到开关元件的输出端子间的电压变化的即将开始之前。
此外,如图4所示,在构成臂对的两个开关元件都断开的状态下,从负载侧流入的电流流过开关元件的寄生二极管。此时,发生寄生二极管的导通损失。在本实施方式1中,通过开关元件的开关延迟被缩短,两个开关元件都断开的期间变短,减小了寄生二极管的导通损失。
此外,通过缩短开关元件的开关延迟,开关元件的导通/断开对于PWM信号的导通/断开的变化的追随性提高。由此,能够更有效率地进行马达等的控制。
此外,有关本实施方式1的电子电路100的控制电路140如果在第2驱动电流Ig2的输出中由第1检测电路110检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时,则将从电流输出电路130输出的驱动电流切换为比第2驱动电流Ig2大的第3驱动电流Ig3。通过这样的特征,在有关本实施方式1的电子电路100中,能够使后充电的期间变短。
此外,有关本实施方式1的电子电路100的第1检测电路110通过检测开关元件11的漏极-源极间的电压Vds变得等于规定的第1阈值电压Vth1的定时,从而检测开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时。同样,有关本实施方式1的电子电路100的第2检测电路120通过检测开关元件11的漏极-源极间的电压Vds变得等于规定的第2阈值电压Vth2的定时,从而检测开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时。通过这样的特征,在有关本实施方式1的电子电路100中,能够简单且正确地检测开关元件11的输出端子间的电压变化的开始及完成的定时。
(实施方式2)
接着,对有关实施方式2的电子电路200进行说明。在上述的有关实施方式1的电子电路100中,在检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的开始或完成的定时,进行驱动电流的切换。但是,根据电子电路及开关元件的动作速度,开关元件的输出端子间的电压变化的开始或完成的定时下的驱动电流的切换有可能来不及。
在有关本实施方式2的电子电路200中,能够不取决于电子电路及开关元件的动作速度而可靠地进行开关元件的输出端子间的电压变化的开始或完成的定时下的驱动电流的切换。
图5是表示有关本实施方式2的电子电路200的内部的结构的图。电子电路200除了上述的有关实施方式1的电子电路100的各构成要素以外,还具备测量电路250、第1存储电路251和第2存储电路252。此外,电子电路200代替控制电路140而具备控制电路240。
测量电路250测量从由第1检测电路110检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时起到由第2检测电路1的20检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时为止的第3时间T3。详细地讲,测量电路250基于在从由第1检测电路110检测到输出端子间的电压变化的开始定时起到由第2检测电路120检测到输出端子间的电压变化的完成定时为止的期间中所计数的系统时钟的数量,来测量第3时间T3。
在第1存储电路251中,存储有由电流输出电路130供给第1驱动电流Ig1的第1时间T1。在第2存储电路252中,存储有由电流输出电路130供给第2驱动电流Ig2的第2时间T2。在本实施方式2中,第2时间T2是预先决定的固定值。
控制电路240根据PWM信号的上升沿,在使电流输出电路130开始第1驱动电流Ig1的输出之后,基于存储在第1存储电路251中的第1时间T1及存储在第2存储电路252中的第2时间T2,对从电流输出电路130输出的驱动电流的大小进行控制。此外,控制电路240按照与PWM信号的周期不同的规定的周期、例如每1ms,基于由测量电路250测量的第3时间T3,将存储在第1存储电路251中的第1时间T1的值修正。
图6是说明从电流输出电路130输出的驱动电流和由该驱动电流驱动的开关元件11的动作的时序图。
如果在PWM信号的某个周期中检测到PWM信号的上升沿(时刻t1),则控制电路240使电流输出电路130开始第1驱动电流Ig1的输出(时刻t2)。
如果从由电流输出电路130开始第1驱动电流Ig1的输出起经过了存储在第1存储电路251中的第1时间T1,则控制电路240将从电流输出电路130输出的驱动电流从第1驱动电流Ig1切换为第2驱动电流Ig2(时刻t3)。
如果从由电流输出电路130开始第1驱动电流Ig2的输出起经过了存储在第2存储电路252中的第2时间T2,则控制电路240将从电流输出电路130输出的驱动电流从第2驱动电流Ig2切换为第3驱动电流Ig3(时刻t4)。
此外,按照与PWM信号的周期不同的规定的周期、例如每1ms,测量电路250测量从由第1检测电路110检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时起到由第2检测电路120检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时为止的第3时间T3。控制电路240基于由测量电路250测量的第3时间T3,将存储在第1存储电路251中的第1时间T1的值修正。
详细地讲,在第2时间T2与第3时间T3的差比0大的情况下,即T2-T3>0的情况下,由于供给第1驱动电流Ig1的第1时间T1过短,从第1驱动电流Ig1向第2驱动电流Ig2的切换的定时成为比输出端子间的电压变化的开始定时早。在此情况下,控制电路240使存储在第1存储电路251中的第1时间T1增加规定的时间ΔT。例如,将规定的时间ΔT设定为测量电路250的时间分辨率的最小值。
另一方面,在第2时间T2与第3时间T3的差为0以下的情况下,即在T2-T3≤0的情况下,由于供给第1驱动电流Ig1的第1时间T1过长,从第1驱动电流Ig1向第2驱动电流Ig2的切换的定时与输出端子间的电压变化的开始定时相比变晚。在此情况下,控制电路240使存储在第1存储电路251中的第1时间T1减少规定的时间ΔT。
以下,按照与PWM信号的周期不同的规定的周期、例如每1ms,控制电路240基于由测量电路250测量的第3时间T3,将存储在第1存储电路251中的第1时间T1的值修正。由此,输出第1驱动电流g1的第1时间T1收敛于适当的值,从第1驱动电流Ig1向第2驱动电流Ig2的切换的定时变得等于输出端子间的电压变化的开始定时。
如以上说明,如果从由电流输出电路130开始第1驱动电流Ig1的输出起经过第1时间T1,则有关本实施方式2的电子电路200的控制电路240将从电流输出电路130输出的驱动电流从第1驱动电流Ig1切换为第2驱动电流Ig2,使该第2驱动电流Ig2持续第2时间T2输出。
此外,按照与PWM信号的周期不同的规定的周期、例如每1ms,控制电路240基于由测量电路250测量的第3时间T3,将存储在第1存储电路251中的第1时间T1的值修正。由此,能够不取决于电子电路及开关元件的动作速度而可靠地进行开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时下的驱动电流的切换。
(实施方式3)
接着,对有关实施方式3的电子电路300进行说明。在有关本实施方式3的电子电路300中,基于从开关元件11的输出端子间的电压变化的开始起到完成所需要的第3时间T3,将第2驱动电流Ig2的值修正。
图7是表示有关本实施方式3的电子电路300的内部的结构的图。电子电路300除了上述的有关实施方式2的电子电路200的各构成要素以外还具备第3存储电路353。在第3存储电路353中,存储有由电流输出电路130输出的第2驱动电流Ig2的值。此外,电子电路300代替控制电路240而具备控制电路340。
与上述的实施方式2同样,按照与PWM信号的周期不同的规定的周期、例如每1ms,测量电路250测量从由第1检测电路110检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的开始定时起到由第2检测电路120检测到开关元件11的输出端子间的电压变化的完成定时为止的第3时间T3。控制电路340基于由测量电路250测量的第3时间T3,将存储在存储电路353中的第2驱动电流Ig2的值修正。
详细地讲,在第3时间T3比规定的目标时间Ttg短的情况下,控制电路340使第2驱动电流Ig2变小。另一方面,在第3时间T3比目标时间Ttg长的情况,控制电路340使第2驱动电流Ig2变大。
如上述那样,从开关元件11的输出端子间的电压变化的开始起到完成所需要的第3时间T3取决于第2驱动电流Ig2的值。具体而言,第2驱动电流Ig2越大,能够使从输出端子间的电压变化的开始起到完成所需要的第3时间T3越短。但是,如果使第2驱动电流Ig2过大,则因为漏极-源极间的电压Vds的急剧的时间变化,成为发生噪声的原因。因此,第3时间T3优选的是在不发生噪声的范围内尽可能短。
在本实施方式3中,通过预先实验性或理论性地决定在不发生噪声的范围内最短的规定的目标时间Ttg,能够在不发生噪声的范围内使第3时间T3尽可能短。因而,能够使从开关元件的输出端子间的电压变化的开始起到完成所需要的时间在不发生噪声的范围内尽可能短。
(变形例)
在上述的实施方式1~3中,由开关元件11a~11f构成三相的逆变器电路10。代之,例如也可以由开关元件及二极管构成变换器电路。
此外,开关元件11a~11f并不限定于MOSFET。例如,开关元件11a~11f也可以是IGBT。或者,开关元件11a~11f也可以是BJT(Bipolar Junction Transistor)。
此外,作为构成开关元件11a~11f的半导体,能够使用Si(Silicon)、SiC(SiliconCarbide)或GaN(Gallium Nitride)等的各种各样的材料。
说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式是作为例子提示的,不是要限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种各样的形态实施,在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更、组合。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中,同样包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。
另外,可以将上述的实施方式总结为以下的技术方案。
技术方案1(实施方式1、实施方式2、实施方式3)
一种电子电路,具备:电流输出电路,向开关元件输出驱动电流;第1检测电路,检测上述开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及控制电路,根据指示上述开关元件的开关动作的指令信号,使上述电流输出电路开始第1驱动电流的输出;上述控制电路基于由上述第1检测电路检测的上述输出端子间的电压变化的开始定时,将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第1驱动电流小的第2驱动电流。
技术方案2(实施方式1)
根据上述技术方案1,如果由上述第1检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的开始定时,则上述控制电路将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为上述第2驱动电流。
技术方案3(实施方式1)
根据上述技术方案1或2,上述第1检测电路通过检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变得等于规定的第1阈值电压的定时,检测上述输出端子间的电压变化的开始定时。
技术方案4(实施方式1)
根据上述技术方案3,上述第1阈值电压被设定为上述开关元件的非导通时的上述输出端子间的电压的90%~80%的范围内的电压。
技术方案5(实施方式1)
根据上述技术方案2~4,还具备检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变化的完成定时的第2检测电路;如果由上述第2检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的完成定时,则上述控制电路将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第2驱动电流大的第3驱动电流。
技术方案6(实施方式1)
根据上述技术方案5,上述第2检测电路通过检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变得等于规定的第2阈值电压的定时,从而检测上述输出端子间的电压变化的完成定时。
技术方案7(实施方式1)
根据上述技术方案6,上述第2阈值电压被设定为上述开关元件的非导通时的上述输出端子间的电压的20%~10%的范围内的电压。
技术方案8(实施方式2、实施方式3)
根据上述技术方案1,还具备:第2检测电路,检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变化的完成定时;以及测量电路,测量从由上述第1检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的开始定时起到由上述第2检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的完成定时为止的第3时间;如果从由上述电流输出电路开始上述第1驱动电流的输出起经过第1时间,则上述控制电路将从上述电流输出电路输出的驱动电流从上述第1驱动电流切换为上述第2驱动电流,使该第2驱动电流遍及第2时间输出;上述控制电路基于由上述测量电路测量的上述第3时间,将上述第1时间T1的值修正。
技术方案9(实施方式2、实施方式3)
根据上述技术方案8,上述控制电路在上述第2时间与上述第3时间的差比0大的情况下,使上述第1时间增加规定的时间,在上述第2时间与上述第3时间的差为0以下的情况下,使上述第1时间减少上述规定的时间。
技术方案10(实施方式3)
根据上述技术方案8或9,上述控制电路基于上述第3时间将上述第2驱动电流的值修正。
技术方案11(实施方式3)
根据上述技术方案10,上述控制电路在上述第3时间比规定的目标时间短的情况下使上述第2驱动电流变小,在上述第3时间比上述目标时间长的情况下使上述第2驱动电流变大。
技术方案12
一种电力变换装置,是包括构成臂对的两个开关元件以及向上述两个开关元件分别供给驱动电流的两个电子电路在内的电力变换装置,上述电子电路分别具备:电流输出电路,向上述开关元件输出驱动电流;第1检测电路,检测上述开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及控制电路,根据指示上述开关元件的开关动作的指令信号,使上述电流输出电路开始第1驱动电流的输出;上述控制电路基于由上述第1检测电路检测到的上述输出端子间的电压变化的开始定时,将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第1驱动电流小的第2驱动电流。
技术方案13
一种逆变器,是包括电力变换电路的逆变器,上述电力变换电路具有3组与负载连接的构成臂对的两个开关元件以及对这两个开关元件分别供给驱动电流的两个电子电路;上述电子电路分别具备:电流输出电路,向上述开关元件输出驱动电流;第1检测电路,检测上述开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及控制电路,根据指示上述开关元件的开关动作的指令信号,使上述电流输出电路开始第1驱动电流的输出;上述控制电路基于由上述第1检测电路检测到的上述输出端子间的电压变化的开始定时,将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第1驱动电流小的第2驱动电流。

Claims (13)

1.一种电子电路,其中,具备:
电流输出电路,向开关元件输出驱动电流;
第1检测电路,检测上述开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及
控制电路,根据指示上述开关元件的开关动作的指令信号,使上述电流输出电路开始第1驱动电流的输出;
上述控制电路基于由上述第1检测电路检测的上述输出端子间的电压变化的开始定时,将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第1驱动电流小的第2驱动电流。
2.如权利要求1所述的电子电路,其中,
在由上述第1检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的开始定时时,上述控制电路将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为上述第2驱动电流。
3.如权利要求1所述的电子电路,其中,
上述第1检测电路通过检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变得等于规定的第1阈值电压的定时,从而检测上述输出端子间的电压变化的开始定时。
4.如权利要求3所述的电子电路,其中,
上述第1阈值电压被设定为上述开关元件的非导通时的上述输出端子间的电压的90%~80%的范围内的电压。
5.如权利要求2所述的电子电路,其中,
还具备检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变化的完成定时的第2检测电路,
在由上述第2检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的完成定时时,上述控制电路将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第2驱动电流大的第3驱动电流。
6.如权利要求5所述的电子电路,其中,
上述第2检测电路通过检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变得等于规定的第2阈值电压的定时,从而检测上述输出端子间的电压变化的完成定时。
7.如权利要求6所述的电子电路,其中,
上述第2阈值电压被设定为上述开关元件的非导通时的上述输出端子间的电压的20%~10%的范围内的电压。
8.如权利要求1所述的电子电路,其中,
还具备:
第2检测电路,检测上述开关元件的上述输出端子间的电压变化的完成定时;以及
测量电路,测量从由上述第1检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的开始定时起到由上述第2检测电路检测到上述输出端子间的电压变化的完成定时为止的第3时间,
在从由上述电流输出电路开始上述第1驱动电流的输出起经过第1时间时,上述控制电路将从上述电流输出电路输出的驱动电流从上述第1驱动电流切换为上述第2驱动电流,使该第2驱动电流遍及第2时间输出;
上述控制电路基于由上述测量电路测量的上述第3时间,将上述第1时间T1的值修正。
9.如权利要求8所述的电子电路,其中,
上述控制电路在上述第2时间与上述第3时间的差比0大的情况下,使上述第1时间增加规定的时间,在上述第2时间与上述第3时间的差为0以下的情况下,使上述第1时间减少上述规定的时间。
10.如权利要求8所述的电子电路,其中,
上述控制电路基于上述第3时间将上述第2驱动电流的值修正。
11.如权利要求10所述的电子电路,其中,
上述控制电路在上述第3时间比规定的目标时间短的情况下使上述第2驱动电流变小,在上述第3时间比上述目标时间长的情况下使上述第2驱动电流变大。
12.一种电力变换装置,其中,包括:
两个开关元件,构成臂对;以及
两个电子电路,向上述两个开关元件分别供给驱动电流;
上述电子电路分别具备:
电流输出电路,向上述开关元件输出驱动电流;
第1检测电路,检测上述开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及
控制电路,根据指示上述开关元件的开关动作的指令信号,使上述电流输出电路开始第1驱动电流的输出,
上述控制电路基于由上述第1检测电路检测到的上述输出端子间的电压变化的开始定时,将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第1驱动电流小的第2驱动电流。
13.一种逆变器,包括电力变换电路,所述电力变换电路具有3组与负载连接的构成臂对的两个开关元件以及对这两个开关元件分别供给驱动电流的两个电子电路,
其中,上述电子电路分别具备:
电流输出电路,向上述开关元件输出驱动电流;
第1检测电路,检测上述开关元件的输出端子间的电压变化的开始定时;以及
控制电路,根据指示上述开关元件的开关动作的指令信号,使上述电流输出电路开始第1驱动电流的输出,
上述控制电路基于由上述第1检测电路检测到的上述输出端子间的电压变化的开始定时,将从上述电流输出电路输出的驱动电流切换为比上述第1驱动电流小的第2驱动电流。
CN202310250196.9A 2022-09-16 2023-03-14 电子电路、电力变换装置及逆变器 Pending CN117728653A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-148549 2022-09-16
JP2022148549A JP2024043382A (ja) 2022-09-16 2022-09-16 電子回路、電力変換装置およびインバータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117728653A true CN117728653A (zh) 2024-03-19

Family

ID=90207545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310250196.9A Pending CN117728653A (zh) 2022-09-16 2023-03-14 电子电路、电力变换装置及逆变器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240097554A1 (zh)
JP (1) JP2024043382A (zh)
CN (1) CN117728653A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024043382A (ja) 2024-03-29
US20240097554A1 (en) 2024-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10644689B2 (en) Transistor drive circuit and motor drive control apparatus
US10790818B1 (en) Slew rate control by adaptation of the gate drive voltage of a power transistor
US10840904B2 (en) DV/DT self-adjustment gate driver architecture
US8427225B2 (en) Gate driving circuit
US8922259B2 (en) Gate drive circuit
US6819149B2 (en) Gate drive device for reducing a surge voltage and switching loss
US7466169B2 (en) Signal detecting device and method for inductive load
CN108173418B (zh) 半导体装置和电力转换设备
US10469057B1 (en) Method for self adaption of gate current controls by capacitance measurement of a power transistor
US10511302B2 (en) Drive circuit for drive target switch
US9692406B2 (en) Power device drive circuit
JP2013005231A (ja) 駆動装置
JP2017152923A (ja) 負荷駆動装置
JP5056405B2 (ja) スイッチング装置
JP6662494B2 (ja) ゲート駆動装置
US7005882B2 (en) Method and apparatus for determining the switching state of a transistor
CN113711481B (zh) 驱动电路
US11218143B2 (en) Drive circuit for switch
CN112068624B (zh) 栅极驱动装置、开关装置及栅极驱动方法
CN117728653A (zh) 电子电路、电力变换装置及逆变器
US11539349B1 (en) Integrated circuit and power module
US10771050B2 (en) Gate driving circuit and switching power supply apparatus
US20150022246A1 (en) Driver circuit for switching element
JP2022141181A (ja) ゲート駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination