DE102012222882A1

DE102012222882A1 - Gateansteuerschaltung

Info

Publication number: DE102012222882A1
Application number: DE102012222882A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sakata; Akihisa Yamamoto; Mitsutaka Hano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: US20130214822A1; JP5840975B2; CN103297012B; US8829952B2; CN103297012A; DE102012222882B4; JP2013172399A

Abstract

Eine Gateansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Gateansteuerschaltung zum Ansteuern eines Schaltelements (5) mit isoliertem Gate, die eine Steuerungsansteuerschaltung (3) zum Anlegen einer Ansteuerspannung an einen Steueranschluss des Schaltelements (5) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und eine Spannungsüberwachungsschaltung (4a, 4b) zum Überwachen sowohl einer ersten Spannung (VCC1), die eine Leistungsversorgungsspannung der Steuerungsansteuerschaltung (3) ist, als auch einer zweiten Spannung (VCC2), die den Steueranschluss des Schaltelements (5) negativ vorspannt, umfasst, und in der Gateansteuerschaltung schaltet die Steuerungsansteuerschaltung (3) eine Ausgabe ab, wenn die erste und/oder die zweite Spannung (VCC1, VCC2), die durch die Spannungsüberwachungsschaltung (4a, 4b) überwacht werden, niedriger werden als ein Schwellenwert. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltelement mit isoliertem Gate zu schaffen, das einen falschen EIN-Zustand unterdrücken kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung für ein Halbleiterelement mit isoliertem Gate.
Bei der Gateansteuerung für ein Si-Halbleiterelement werden im Allgemeinen ein Sourcepotential und ein Gatepotential bei einem Abschalten einander gleich gemacht.
In einem Schaltelement mit isoliertem Gate wie z. B. einem SiC-MOS, der eine niedrige Schwellenspannung Vth aufweist, besteht jedoch, wenn ein Sourcepotential und ein Gatepotential beim Abschalten einander gleich sind, eine Möglichkeit, dass das Schaltelement mit isoliertem Gate durch eine geringfügige Erhöhung der Ausgangsspannung einer Ansteuerschaltung bei einem Einschalten fälschlich einschalten kann.
Im Patentdokument 1 ( JP 8-298786-A ) ist dann beispielsweise eine Konfiguration offenbart, in der eine negative Vorspannung an einen Steueranschluss eines Schaltelements angelegt wird und der Steueranschluss von einem Hauptanschluss betrachtet beim Ausschalten ein negatives Potential erhält, um dadurch den falschen EIN-Zustand zu verhindern.
Wenn eine Leistungsversorgungsspannung der Ansteuerschaltung für das Schaltelement früher als die negative Vorspannungsleistungsversorgung beim Einschalten ansteigt, besteht jedoch, da keine negative Vorspannung an den Steueranschluss des Schaltelements in dem Moment angelegt wird, ein Problem, dass das Schaltelement fälschlich einschaltet, wenn eine Ausgangsspannung der Ansteuerschaltung eine Schwellenspannung des Schaltelements überschreitet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltelement mit isoliertem Gate zu schaffen, das einen falschen EIN-Zustand unterdrücken kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gateansteuerschaltung nach Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung ist für eine Gateansteuerschaltung zum Ansteuern eines Schaltelements mit isoliertem Gate bestimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Gateansteuerschaltung eine Ansteuerschaltung und eine Spannungsüberwachungsschaltung. Die Ansteuerschaltung legt eine Ansteuerspannung an einen Steueranschluss des Schaltelements zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an. Die Spannungsüberwachungsschaltung überwacht sowohl eine erste Spannung, die eine Leistungsversorgungsspannung der Ansteuerschaltung ist, als auch eine zweite Spannung, die den Steueranschluss negativ vorspannt. Die Ansteuerschaltung schaltet eine Ausgabe ab, wenn die erste und/oder die zweite Spannung, die durch die Spannungsüberwachungsschaltung überwacht werden, niedriger werden als ein Schwellenwert.
Mit der Konfiguration der Gateansteuerschaltung ist es möglich zu verhindern, dass das Schaltelement fälschlich bei einem Ausschalten einschaltet, da die erste Spannung nicht zunimmt, während die zweite Spannung niedrig ist und die negative Vorspannung nicht ausreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
1 einen Schaltplan, der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer zugrundliegenden Technologie zeigt;
2 einen Schaltplan, der eine weitere Gateansteuerschaltung gemäß der zugrundeliegenden Technologie zeigt;
3 einen Schaltplan, der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
4 einen Schaltplan, der die Gateansteuerschaltung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
5 einen Schaltplan, der eine weitere Gateansteuerschaltung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
6 einen Schaltplan, der die Gateansteuerschaltung gemäß einer ersten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
7 einen Schaltplan, der die Gateansteuerschaltung gemäß der ersten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
8 einen Schaltplan, der eine weitere Gateansteuerschaltung gemäß der ersten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
9 einen Schaltplan, der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer zweiten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
10 einen Schaltplan, der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
11 einen Schaltplan, der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer ersten Variation der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
12 einen Schaltplan, der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
13 einen Schaltplan der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer ersten Variation der dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt; und
14 einen Schaltplan, der eine Gateansteuerschaltung gemäß einer zweiten Variation der dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
<A. Zugrundeliegende Technologie>
1 zeigt eine Gateansteuerschaltung 100 für einen Si-MOSFET 5a gemäß einer zugrundeliegenden Technologie der vorliegenden Erfindung. Die Gateansteuerschaltung kann als integrierte Halbleiterschaltung ausgebildet sein. Der Si-MOSFET 5 ist ein Beispiel eines Schaltelements 5a mit isoliertem Gate. Die Gateansteuerschaltung 100 umfasst eine Steuerungsansteuerschaltung 3 zum Anlegen einer Ansteuerspannung an einen Gateanschluss des Si-MOSFET 5a und eine Spannungsüberwachungsschaltung 4 zum Überwachen einer Spannung der Steuerungsansteuerschaltung 3. Die Steuerungsansteuerschaltung 3 wird durch eine Leistungsversorgung 1 mit einer Spannung VCC versorgt und legt eine Ansteuerspannung an den Gateanschluss des Si-MOSFET 5a von einem Ausgangsanschluss OUT auf der Basis eines Eingangssignals von einem Eingangsanschluss IN an.
Der Si-MOSFET 5a wird so gesteuert, dass ein Sourcepotential und ein Gatepotential davon bei einem Ausschalten einander gleich werden können. Wenn ein anzusteuerndes Schaltelement ein SiC-MOSFET ist, wird der SiC-MOSFET mit einer geringen Ansteuerspannung eingeschaltet, da eine Schwellenspannung Vth davon niedrig ist. Aus diesem Grund besteht, selbst wenn eine Ausgangsspannung der Steuerungsansteuerschaltung 3 geringfügig zunimmt, wenn die Leistungsversorgung 1 eingeschaltet wird, eine Möglichkeit, dass der SiC-MOSFET beim Ausschalten fälschlich einschaltet.
Als Gegenmaßnahme gegen dies wird angenommen, dass eine solche Konfiguration wie z. B. in 2 gezeigt, wirksam ist, in der zwei Leistungsversorgungen 1 und 2 vorgesehen sind und die Leistungsversorgung 2 mit einem Sourceanschluss eines SiC-MOSFET 5b verbunden ist. Mit dieser Konfiguration ist es, da ein Gatepotential in Bezug auf ein Sourcepotential durch die Spannung der Leistungsversorgung 2 negativ vorgespannt wird, möglich, einen falschen EIN-Zustand des SiC-MOSFET 5b zu verhindern.
Wenn eine Spannung VCC1 der Leistungsversorgung 1 früher als eine Spannung VCC2 der Leistungsversorgung 2 ansteigt, wenn die Leistungsversorgungen 1 und 2 eingeschaltet werden, besteht jedoch, da keine negative Vorspannung an einen Gateanschluss davon angelegt wird, ein Problem, dass der SiC-MOSFET 5b fälschlich einschaltet, wenn eine Spannung, die nicht niedriger ist als die Schwellenspannung Vth, ausgegeben wird.
Dann kann in einer Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung in einem solche Fall, wie vorstehend erörtert, der falsche EIN-Zustand durch Abschalten einer Ausgabe an den Gateanschluss unterdrückt werden.
<B. Die erste bevorzugte Ausführungsform>
3 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 102 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Gateansteuerschaltung 102 zum Ansteuern eines Gates, das den SiC-MOSFET 5b ansteuert, umfasst die Steuerungsansteuerschaltung 3, eine erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a und eine zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b. Die Steuerungsansteuerschaltung 3 legt die Ansteuerspannung VCC1 an den Gateanschluss des SiC-MOSFET 5b von einem Ausgangsanschluss OUT zu einem Zeitpunkt auf der Basis eines Signals von einem Eingangsanschluss IN an. Die Leistungsversorgung 1 ist zwischen die Steuerungsansteuerschaltung 3 und den Sourceanschluss des SiC-MOSFET 5b geschaltet und liefert die Ansteuerspannung VCC1 zur Steuerungsansteuerschaltung 3.
Die Leistungsversorgung 2 ist als negative Vorspannungsleistungsversorgung zwischen den Sourceanschluss des SiC-MOSFET 5b und die Masse (GND) geschaltet und durch Anlegen der Spannung VCC2 an den Sourceanschluss von der Leistungsversorgung 2 erhält der Gateanschluss eine negative Vorspannung in Bezug auf den Sourceanschluss. Die Leistungsversorgung 2 ist mit der Leistungsversorgung 1 zwischen der Steuerungsansteuerschaltung 3 und der Masse in Reihe geschaltet.
Die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a ist zwischen den Polen der Leistungsversorgung 1 vorgesehen und überwacht die Ansteuerspannung VCC1 und gibt ein Überwachungsergebnis in die Steuerungsansteuerschaltung 3 ein. Die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b ist zwischen den Polen der Leistungsversorgung 2 vorgesehen und überwacht die negative Vorspannung VCC2 und gibt ein Überwachungsergebnis in die Steuerungsansteuerschaltung 3 ein.
Wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2 niedriger werden als ein vorbestimmter Wert, schaltet die Steuerungsansteuerschaltung 3 die Ausgabe ab. Da die Steuerungsansteuerschaltung 3 die Ansteuerspannung VCC1 nur dann an den Gateanschluss anlegt, wenn eine ausreichende negative Vorspannung VCC2 an den Sourceanschluss angelegt wird, ist es mit dieser Operation möglich, den falschen EIN-Zustand zu verhindern.
Mit Bezug auf 4 wird eine detailliertere Beschreibung der Konfiguration der Gateansteuerschaltung 102 durchgeführt. Die Steuerungsansteuerschaltung 3 besteht aus einer Vorstufen-Eingangsschaltung 3a und einer Nachstufen-Ansteuerschaltung 3b. Die Eingangsschaltung 3a gibt ein Signal, das in den Eingangsanschluss IN der Gateansteuerschaltung 102 von außen eingegeben wird, an ein UND-Gatter 13 aus. Die Ansteuerschaltung 3b ist zwischen dem positiven Pol der Leistungsversorgung 1 und der Masse GND vorgesehen und legt die Spannung VCC1 an den Gateanschluss des SiC-MOSFET 5b als Ansteuerspannung auf der Basis einer Eingabe vom UND-Gatter 13 an. Das UND-Gatter 13 gibt ein logisches Produkt der Ausgaben aus der Eingangsschaltung 3a, der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a und der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b an die Ansteuerschaltung 3b aus.
Die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a umfasst Spannungsteilungswiderstände 9a, 9b und 9c zum Teilen der Spannung VCC1 der Leistungsversorgung 1, einen Komparator 7 zum Vergleichen einer geteilten Spannung der Spannung VCC1, die durch den Spannungsteilungswiderstand 9a oder den Spannungsteilungswiderstand 9b erhalten wird, mit einer Referenzspannung, und ein NICHT-Gatter 12 zum Invertieren einer Ausgabe aus dem Komparator 7. Die Ausgabe aus dem Komparator 7 wird durch ein NICHT-Gatter 11 zurückgeführt und bringt eines der Übertragungsgatter 10a und 10b, die mit jeweiligen Enden des Spannungsteilungswiderstandes 9b verbunden sind, in Leitung. Einer der Leistungsversorgungsanschlüsse des Komparators 7 ist mit der Masse GND verbunden und der andere ist mit der Leistungsversorgung 1 über eine Konstantstromquelle 8 verbunden.
Die Spannung VCC1 der Leistungsversorgung 1 wird durch die Spannungsteilungswiderstände 9a und 9b geteilt und die geteilte Spannung wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 7 über eines der Übertragungsgatter 10a und 10b angelegt und mit der Referenzspannung, die an einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 7 angelegt wird, verglichen. Die Spannung VCC1 wird geteilt, damit sie in einen Bereich der Leistungsversorgungsspannung des Komparators 7 fällt. Wenn die geteilte Spannung der Spannung VCC1, die in den Komparator 7 eingegeben werden soll, höher ist als die Referenzspannung, wird die Ausgabe des Komparators 7 das gleiche Potential wie das Massepotential GND, die durch das NICHT-Gatter 12 läuft, und wird in das UND-Gatter 13 als Spannung mit H-Pegel (hohem Pegel) eingegeben.
Wenn die geteilte Spannung der Spannung VCC1, die in den Komparator 7 eingegeben werden soll, niedriger ist als die Referenzspannung, wird die Ausgangsspannung des Komparators 7 VCC1, die durch das NICHT-Gatter 12 läuft, und wird in das UND-Gatter 13 als Spannung mit L-Pegel (niedrigem Pegel) eingegeben.
Die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b weist dieselbe Konfiguration wie die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a auf und umfasst Spannungsteilungswiderstände 14a, 14b und 14c, Übertragungsgatter 15a und 15b, einen Komparator 18 und NICHT-Gatter 16 und 17. Einer der Leistungsversorgungsanschlüsse des Komparators 18 ist mit der Masse GND verbunden und der andere ist mit der Leistungsversorgung 2 über eine Konstantstromquelle 19 verbunden. Die negative Vorspannung VCC2 wird durch die Spannungsteilungswiderstände 14a und 14b geteilt und die geteilte Spannung wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 18 angelegt und mit der an einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 18 angelegten Referenzspannung verglichen.
Mit derselben Operation wie jener in der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a wird, wenn die geteilte Spannung der negativen Vorspannung VCC2 höher ist als die Referenzspannung, eine Spannung mit H-Pegel (hohem Pegel) in das UND-Gatter 13 eingegeben, und wenn die geteilte Spannung der negativen Vorspannung VCC2 niedriger ist als die Referenzspannung, wird eine Spannung mit L-Pegel (niedrigem Pegel) in das UND-Gatter 13 eingegeben.
Das UND-Gatter 13 gibt ein logisches Produkt der Eingaben von der Eingangsschaltung 3a, der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a und der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b an die Ansteuerschaltung 3b aus. Selbst wenn die Eingangsschaltung 3a ein EIN-Signal ausgibt, wird, wenn mindestens eine der Spannungen VCC1 und VCC2 nicht höher ist als ein vorbestimmter Wert, die L-Pegel-Spannung in einen Steueranschluss der Ansteuerschaltung 3b eingegeben. Aus diesem Grund wird die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 102 abgeschaltet und dadurch ist es möglich, den falschen EIN-Zustand zu verhindern.
Obwohl der Fall mit Bezug auf 3 und 4 erörtert ist, in dem der SiC-MOSFET 5b angesteuert werden soll, kann der Effekt der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, wenn nur ein Schaltelement mit isoliertem Gate mit einer niedrigen Schwellenspannung angesteuert werden soll.
In der in 4 gezeigten Schaltungskonfiguration kann ferner die Leistungsversorgung für den Komparator 18 in der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b das maximale Potential aufweisen. 5 zeigt eine Gateansteuerschaltung 103 mit einer solchen Konfiguration. In der Gateansteuerschaltung 103 ist einer der Leistungsversorgungsanschlüsse des Komparators 18 mit der Masse verbunden und der andere ist mit der Leistungsversorgung 1 über die Konstantstromquelle 19 verbunden. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 103 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 102. Die Gateansteuerschaltung 103 mit einer solchen Konfiguration kann denselben Effekt wie jenen der Gateansteuerschaltung 102 erzeugen.
<B-1. Die erste Variation>
6 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 104 gemäß einer ersten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt. In der Gateansteuerschaltung 104 ist die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a zwischen den positiven Pol der Leistungsversorgung 1 und die Masse GND geschaltet und überwacht eine Summe der Ansteuerspannung VCC1 des SiC-MOSFET 5b und der negativen Vorspannung VCC2 davon anstatt nur der Ansteuerspannung VCC1. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 104 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 102. In den folgenden Figuren, die zur Erläuterung der ersten Variation verwendet werden, sind die Bestandteilselemente, die zu jenen in der in 3 und 4 gezeigten Gateansteuerschaltung 102 identisch sind, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt.
7 ist ein Schaltplan, der die Konfiguration der Gateansteuerschaltung 104 genauer zeigt. In der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a sind die Spannungsteilungswiderstände 9a, 9b und 9c zwischen den positiven Pol der Leistungsversorgung 1 und die Masse GND geschaltet. Einer der Leistungsversorgungsanschlüsse des Komparators 7 ist mit der Masse GND verbunden und der andere ist über die Konstantstromquelle 8 mit der Leistungsversorgung 1 verbunden. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 104 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 102, die in 4 gezeigt ist, und auf deren Beschreibung wird verzichtet. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird eine geteilte Spannung der Spannungen (VCC1 + VCC2) an den nicht intervierenden Eingangsanschluss des Komparators 7 angelegt und der Komparator 7 vergleicht die geteilte Spannung mit der Referenzspannung. Wenn eine der Summe (VCC1 + VCC2) und der Spannung VCC2 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, ist es, da die Gateansteuerschaltung 104 die Ausgabe abschaltet, möglich, den falschen EIN-Zustand aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VCC2 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern.
In der in 7 gezeigten Schaltungskonfiguration kann ferner die Leistungsversorgung für den Komparator 18 in der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b das maximale Potential aufweisen. 8 zeigt eine Gateansteuerschaltung 105 mit einer solchen Konfiguration. In der Gateansteuerschaltung 105 ist einer der Leistungsversorgungsanschlüsse des Komparators 18 mit der Masse verbunden und der andere ist mit der Leistungsversorgung 1 über die Konstantstromquelle 19 verbunden. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 105 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 104. Die Gateansteuerschaltung 105 mit einer solchen Konfiguration kann denselben Effekt wie jenen der Gateansteuerschaltung 104 erzeugen.
<B-2. Die zweite Variation>
Eine Gateansteuerschaltung gemäß der zweiten Variation arbeitet mit einer einzelnen Leistungsversorgung, die keine zusätzliche Leistungsversorgung für die negative Vorspannung benötigt, und weist eine Funktion zum Erzeugen einer negativen Vorspannung von der einzelnen Leistungsversorgung auf.
9 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 106 gemäß einer zweiten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt. In den folgenden Figuren, die zur Erläuterung der zweiten Variation verwendet werden, sind die Bestandteilselemente, die zu jenen in der in 6 und 7 gezeigten Gateansteuerschaltung 104 identisch sind, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt.
Die Gateansteuerschaltung 106 arbeitet mit der einzelnen Leistungsversorgung 1. Die Steuerungsansteuerschaltung 3 wird mit der Ansteuerspannung VCC1 von der Leistungsversorgung 1 versorgt und legt die Ansteuerspannung VCC1 an den Gateanschluss des SiC-MOSFET 5b vom Ausgangsanschluss OUT auf der Basis eines Eingangssignals vom Eingangsanschluss IN an.
Die Gateansteuerschaltung 106 umfasst ferner eine interne Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung, die zwischen dem positiven Pol der Leistungsversorgung 1 und der Masse GND vorgesehen ist, zum Teilen der Ansteuerspannung VCC1. Da eine Spannung VREG1, die durch Teilen der Ansteuerspannung VCC1 in der internen Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung erhalten wird, an den Sourceanschluss des SiC-MOSFET 5b angelegt wird, wird der Gateanschluss in Bezug auf den Sourceanschluss negativ vorgespannt.
Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 106 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 104 und auf deren Beschreibung wird verzichtet. Obwohl der Aufbau der Gateansteuerschaltung 104 teilweise verändert ist und die interne Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung zusätzlich in der Konfiguration von 9 vorgesehen ist, kann es einen Fall geben, in dem der Aufbau der Gateansteuerschaltung 102 teilweise verändert ist und die interne Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung zusätzlich darin vorgesehen ist.
<B-3. Effekte>
Die Gateansteuerschaltung 102 der ersten bevorzugten Ausführungsform ist eine Gateansteuerschaltung zum Ansteuern eines Schaltelements mit isoliertem Gate (SiC-MOSFET 5b) und umfasst die Steuerungsansteuerschaltung 3 zum Anlegen einer Ansteuerspannung an den Steueranschluss des SiC-MOSFET 5b zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und die Spannungsüberwachungsschaltung zum Überwachen sowohl der ersten Spannung (Ansteuerspannung) VCC1, die als Leistungsversorgungsspannung der Steuerungsansteuerschaltung 3 dient, als auch der zweiten Spannung (negative Vorspannung) VCC2, die den Steueranschluss negativ vorspannt. Wenn mindestens eine der Spannungen VCC1 und VCC2, die durch die Spannungsüberwachungsschaltung überwacht werden, niedriger wird als ein Schwellenwert, schaltet ferner die Steuerungsansteuerschaltung 3 die Ausgabe ab. Daher ist es möglich, den falschen EIN-Zustand aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VCC2 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern.
Da die Spannungsüberwachungsschaltung die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a zum Überwachen der Ansteuerspannung VCC1 als erste überwachte Spannung und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b zum Überwachen der negativen Vorspannung VCC2 als zweite überwachte Spannung umfasst, ist es ferner möglich, den falschen EIN-Zustand durch Abschalten der Ausgabe der Gateansteuerschaltung zu verhindern, wenn mindestens eine der überwachten Spannungen niedriger wird als der Schwellenwert.
Da in der Gateansteuerschaltung 104 gemäß der ersten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a eine Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 als erste überwachte Spannung überwacht und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b die negative Vorspannung VCC2 als zweite überwachte Spannung überwacht, ist es möglich, den falschen EIN-Zustand durch Abschalten der Ausgabe der Gateansteuerschaltung zu verhindern, wenn mindestens eine der überwachten Spannungen niedriger wird als der Schwellenwert.
In den Gateansteuerschaltungen 102 und 104 liefert eine externe erste Leistungsversorgung (Leistungsversorgung 1), die zwischen den Steueranschluss und den Hauptanschluss des SiC-MOSFET 5b geschaltet ist, die Ansteuerspannung VCC1 und eine externe zweite Leistungsversorgung (Leistungsversorgung 2), die zwischen den Hauptanschluss des SiC-MOSFET 5b und die Masse geschaltet ist, liefert die negative Vorspannung VCC2. Es ist möglich, den falschen EIN-Zustand durch Abschalten der Ausgabe der Gateansteuerschaltung zu verhindern, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2, die so geliefert werden, niedriger werden als der Schwellenwert.
In der Gateansteuerschaltung 106 gemäß der zweiten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform liefert eine externe einzelne Leistungsversorgung (Leistungsversorgung 1), die zwischen den Steueranschluss und den Hauptanschluss des SiC-MOSFET 5b geschaltet ist, die Ansteuerspannung VCC1 und die negative Vorspannung VCC2 wird intern als geteilte Spannung der Ansteuerspannung VCC1 erzeugt. Es ist möglich, den falschen EIN-Zustand durch Abschalten der Ausgabe der Gateansteuerschaltung zu verhindern, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2, die so geliefert werden, niedriger werden als der Schwellenwert.
In den Gateansteuerschaltungen 102, 104 und 106 umfasst die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a einen ersten Komparator (Komparator 7) zum Vergleichen der ersten überwachten Spannung mit einem ersten Schwellenwert und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b umfasst einen zweiten Komparator (Komparator 18) zum Vergleichen der zweiten überwachten Spannung mit einem zweiten Schwellenwert. Es ist möglich, den falschen EIN-Zustand durch Abschalten der Ausgabe der Gateansteuerschaltung auf der Basis der Vergleichsergebnisse in den vorstehend beschriebenen Komparatoren 7 und 18 zu verhindern.
In den Gateansteuerschaltungen 103 und 105 ist die Leistungsversorgungsspannung des Komparators 18 eine Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2. Wenn eine Eingangsspannung des Komparators 18 eine geteilte Spannung der negativen Vorspannung VCC2 ist, kann, selbst wenn die Leistungsversorgungsspannung die negative Vorspannung VCC2 oder eine Summe der negativen Vorspannung VCC2 und der Ansteuerspannung VCC1 ist, der Effekt der vorliegenden Erfindung erzeugt werden.
<C. Die zweite bevorzugte Ausführungsform>
10 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 107 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 10 sind die Bestandteilselemente, die zu jenen in der Gateansteuerschaltung 102 der ersten bevorzugten Ausführungsform identisch sind, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt.
Die Gateansteuerschaltung 107 umfasst eine Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 20, die zwischen jeweilige Enden der Leistungsversorgung 2 geschaltet ist, zum Überwachen der negativen Vorspannung VCC2 anstelle der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b in der Gateansteuerschaltung 102 der ersten bevorzugten Ausführungsform. Die Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 20 ist eine Schaltung, die einen Strom erzeugt, wenn die negative Vorspannung VCC2 nicht niedriger wird als ein bestimmter Wert. Der durch die Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 20 erzeugte Strom fließt in Richtung des Komparators 7 auf der Seite der Konstantstromquelle 8 in der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a als Leistungsversorgungsstrom.
Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 107 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 102 und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Wenn kein Strom von der Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 20 fließt und mit anderen Worten die negative Vorspannung VCC2 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, ist die Ausgangslogik des Komparators 7 ”H” und die Ausgabe der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a durch das NICHT-Gatter 12 ist eine negative Logik und die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 107 wird dadurch abgeschaltet. Folglich arbeitet die Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 20 als zweite Spannungsüberwachungsschaltung zum Überwachen der negativen Vorspannung VCC2 durch Erzeugen des Leistungsversorgungsstroms.
Wenn der Leistungsversorgungsstrom von der Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 20 geliefert wird, vergleicht der Komparator 7 die geteilte Spannung der Ansteuerspannung VCC1 mit der Referenzspannung. Wenn die geteilte Spannung der Ansteuerspannung VCC1 niedriger ist als die Referenzspannung, gibt der Komparator 7 eine H-Pegel-Spannung aus und die Ausgabe der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a durch das NICHT-Gatter 12 wird eine negative Logik. Wenn die geteilte Spannung der Ansteuerspannung VCC1 höher ist als die Referenzspannung, gibt der Komparator 7 eine L-Pegel-Spannung aus und die Ausgabe der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a durch das NICHT-Gatter 12 wird eine positive Logik.
Da die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 107 abgeschaltet wird, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2 niedriger werden als der vorbestimmte Wert, ist es mit der vorstehend erörterten Operation möglich, den falschen EIN-Zustand aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VCC2 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern.
<C-1. Die erste Variation>
11 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 108 gemäß einer ersten Variation der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt. In 11 sind die Bestandteilselemente, die zu jenen in der Gateansteuerschaltung 102 der ersten bevorzugten Ausführungsform identisch sind, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt.
Die Gateansteuerschaltung 108 umfasst eine Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 21, die zwischen jeweilige Enden der Leistungsversorgung 1 geschaltet ist, zum Überwachen der Ansteuerspannung VCC1 anstelle der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a in der Gateansteuerschaltung 102 der ersten bevorzugten Ausführungsform. Die Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 21 ist eine Schaltung, die einen Storm erzeugt, wenn die Ansteuerspannung VCC1 nicht niedriger wird als ein vorbestimmter Wert. Der durch die Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 21 erzeugte Strom fließt in Richtung des Komparators 18 auf der Seite der Konstantstromquelle 19 in der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b als Leistungsversorgungsstrom. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 108 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 102 und auf derwen Beschreibung wird verzichtet.
Wenn kein Strom von der Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 21 fließt und mit anderen Worten die Ansteuerspannung VCC1 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, ist die Ausgangslogik des Komparators 18 ”H” und die Ausgabe der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b durch das NICHT-Gatter 17 ist eine negative Logik. Folglich arbeitet die Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 21 als erste Spannungsüberwachungsschaltung zum Überwachen der Ansteuerspannung VCC1 durch Erzeugen des Leistungsversorgungsstroms.
Wenn ein Vorspannungsstrom von der Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 21 zugeführt wird, vergleicht der Komparator 18 die geteilte Spannung der negativen Vorspannung VCC2 mit der Referenzspannung. Wenn die geteilte Spannung der negativen Vorspannung VCC2 niedriger ist als die Referenzspannung, gibt der Komparator 18 eine H-Pegel-Spannung aus und die Ausgabe der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b durch das NICHT-Gatter 17 wird eine negative Logik. Wenn die geteilte Spannung der negativen Vorspannung VCC2 höher ist als die Referenzspannung, gibt der Komparator 18 eine L-Pegel-Spannung aus und die Ausgabe der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b durch das NICHT-Gatter 17 wird eine positive Logik.
Da die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 108 abgeschaltet wird, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2 niedriger werden als der vorbestimmte Wert, ist es mit der vorstehend erörterten Operation möglich, den falschen EIN-Zustand aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VCC2 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern.
<C-2. Effekte>
In der Gateansteuerschaltung 107 der zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a den ersten Komparator (Komparator 7) zum Vergleichen der Ansteuerspannung VCC1 mit dem ersten Schwellenwert und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung (Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 20) erzeugt den Leistungsversorgungsstrom des Komparators 7 mit der negativen Vorspannung VCC2. Da der Leistungsversorgungsstrom erzeugt wird und der Komparator 7 mit dem Leistungsversorgungsstrom betrieben wird, wenn die negative Vorspannung VCC2 nicht niedriger wird als ein bestimmter Wert, arbeitet der Komparator 7 nicht und die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 107 kann dadurch abgeschaltet werden, wenn die negative Vorspannung VCC2 niedriger ist als der bestimmte Wert.
In der Gateansteuerschaltung 108 gemäß der ersten Variation der zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b den zweiten Komparator (Komparator 18) zum Vergleichen der negativen Vorspannung VCC2 mit dem zweiten Schwellenwert und die erste Spannungsüberwachungsschaltung (Leistungsversorgungs-Stromerzeugungsschaltung 21) erzeugt den Leistungsversorgungsstrom des Komparators 18 mit der Ansteuerspannung VCC1. Da der Leistungsversorgungsstrom erzeugt wird und der Komparator 18 mit dem Leistungsversorgungsstrom betrieben wird, wenn die Ansteuerspannung VCC1 nicht niedriger wird als ein bestimmter Wert, arbeitet der Komparator 18 nicht und die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 108 kann dadurch abgeschaltet werden, wenn die Ansteuerspannung VCC1 niedriger ist als der bestimmte Wert.
<D. Die dritte bevorzugte Ausführungsform>
12 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 109 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Gateansteuerschaltung 109 umfasst eine erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 und eine zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 anstelle der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a bzw. der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b in dem Aufbau der Gateansteuerschaltung 104 gemäß der ersten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 109 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 104 und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 umfasst Spannungsteilungswiderstände 9a, 9b, 9c und 9d, die zwischen dem positiven Pol der Leistungsversorgung 1 und der Masse GND vorgesehen sind. Der nicht invertierende Eingangsanschluss des Komparators 7 ist mit einem Spannungsteilungspunkt B zwischen den Spannungsteilungswiderständen 9b und 9c durch das Übertragungsgatter 10a verbunden und ferner mit einem Spannungsteilungspunkt C zwischen den Spannungsteilungswiderständen 9c und 9d durch das Übertragungsgatter 10b verbunden. Die andere Konfiguration der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 als die Obige ist dieselbe wie jene der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a in der Gateansteuerschaltung 104.
Die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 umfasst einen pMOSFET 23 mit einem Gateanschluss, der mit einem Punkt A zwischen den Spannungsteilungswiderständen 9a und 9b in der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 verbunden ist. Ein Sourceanschluss des pMOSFET 23 ist mit einem positiven Pol der Leistungsversorgung 2 über eine Konstantstromquelle 22 verbunden. Ferner sind zweistufige NICHT-Gatter 24 und 25 zwischen die Konstantstromquelle 22 und den Sourceanschluss des pMOSFET 23 geschaltet und das andere Ende des NICHT-Gatters 25 ist mit einem Eingangsanschluss des UND-Gatters 13 als Ausgang der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 verbunden.
Eine geteilte Spannung der Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 am Punkt A wird an den Gateanschluss des pMOSFET 23 angelegt. Wenn eine Gatespannung des pMOSFET 23 niedriger ist als ein Schwellenwert, befindet sich der pMOSFET 23 in einem EIN-Zustand und ein Eingang des NICHT-Gatters 24 liegt auf Masse GND. Daher ist eine Ausgabe des NICHT-Gatters 25 der L-Pegel und diese L-Pegel-Ausgangsspannung wird in das UND-Gatter 13 als Ausgabe der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 eingegeben.
Wenn die Gatespannung des pMOSFET 23 nicht niedriger ist als der Schwellenwert, befindet sich der pMOSFET 23 in einem AUS-Zustand und die negative Vorspannung VCC2 wird an das NICHT-Gatter 24 angelegt. Wenn die negative Vorspannung VCC2 niedriger ist als ein Schwellenwert des NICHT-Gatters 24, ist eine Ausgangsspannung des NICHT-Gatters 25 ein L-Pegel, und wenn die negative Vorspannung VCC2 nicht niedriger ist als der Schwellenwert des NICHT-Gatters 24, ist die Ausgangsspannung des NICHT-Gatters 25 ein H-Pegel. Diese Ausgangsspannung wird in das UND-Gatter 13 als Ausgabe der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 eingegeben.
Mit anderen Worten, die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 überwacht die Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 durch Ausgeben der L-Pegel-Spannung an das UND-Gatter 13, wenn die Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert.
Ferner überwacht die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 die negative Vorspannung VCC2 durch Ausgeben der L-Pegel-Spannung an das UND-Gatter 13, wenn die Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 niedriger ist als der vorbestimmte Wert, und durch Ausgeben der L-Pegel-Spannung an das UND-Gatter 13, auch wenn die Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 nicht niedriger ist als der vorbestimmte Wert und die negative Vorspannung VCC2 nicht niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
Da die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 109 abgeschaltet wird, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2 nicht höher werden als der vorbestimmte Wert, ist es mit der vorstehend erörterten Operation möglich, den falschen EIN-Zustand aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VCC2 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern.
<D-1. Die erste Variation>
13 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 110 gemäß einer ersten Variation der dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Die Gateansteuerschaltung 110 wird durch teilweise Veränderung der Konfiguration der Gateansteuerschaltung 109 mit einer einzelnen Leistungsversorgung betrieben. Die Gateansteuerschaltung 110 wird mit der Leistungsversorgung 1 betrieben, die die Spannung VCC1 liefert, und die interne Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung ist mit den jeweiligen Enden der Leistungsversorgung 1 verbunden.
Die interne Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung erzeugt eine Spannung VREG1 durch Teilen der Spannung VCC1 und legt die Spannung VREG1 an den Sourceanschluss des SiC-MOSFET 5b an. Der Gateanschluss des SiC-MOSFET 5b wird in Bezug auf den Sourceanschluss durch die Spannung VREG1 negativ vorgespannt.
Die durch die interne Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung erzeugte Spannung VREG1 wird auch an den Sourceanschluss des pMOSFET 23 durch die Konstantstromquelle 22 angelegt. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 110 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 109 und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Wie in der Gateansteuerschaltung 109 ist es, da die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 110 abgeschaltet wird, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VREG1 nicht höher als der vorbestimmte Wert werden, möglich, den falschen EIN-Zustand aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VREG1 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern. Ferner kann die einzelne Leistungsversorgung 1 sowohl die Gateansteuerspannung VCC1 als auch die negative Vorspannung VREG1 bereitstellen.
<D-2. Die zweite Variation>
14 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Gateansteuerschaltung 111 gemäß einer zweiten Variation der dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Die Gateansteuerschaltung 111 umfasst die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a und eine zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b2 anstelle der ersten Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 bzw. der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 in dem Aufbau der Gateansteuerschaltung 110 gemäß der ersten Variation. Die andere Konfiguration der Gateansteuerschaltung 111 als die Obige ist dieselbe wie jene der Gateansteuerschaltung 110. Nachstehend wird eine Erörterung der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b2 durchgeführt.
Die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b2 besteht aus zweistufigen NICHT-Gattern 26 und 27. Die geteilte Spannung VREG1, die durch Teilen der Spannung VCC1 in der internen Leistungsversorgungsschaltung 6 mit negativer Vorspannung erhalten wird, wird an das NICHT-Gatter 26 angelegt, und wenn die geteilte Spannung VREG1 nicht niedriger ist als ein Schwellenwert des NICHT-Gatters 26, gibt das NICHT-Gatter 26 eine H-Pegel-Spannung aus und das NICHT-Gatter 27 gibt eine L-Pegel-Spannung aus. Wenn die geteilte Spannung VREG1 niedriger ist als der Schwellenwert des NICHT-Gatters 26, gibt das NICHT-Gatter 26 eine L-Pegel-Spannung aus und das NICHT-Gatter 27 gibt eine H-Pegel-Spannung aus. Die Ausgabe des NICHT-Gatters 27 wird in das UND-Gatter 13 als Ausgabe der zweiten Spannungsüberwachungsschaltung 4b2 eingegeben. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration überwacht die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b2 die negative Vorspannung VREG1.
Da die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 111 abgeschaltet wird, wenn die Spannung VCC1 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert oder die Spannung VREG1 niedriger ist als der vorbestimmte Wert, ist es mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, den falschen EIN-Zustand aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VREG1 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern.
Obwohl die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a die Ansteuerspannung VCC1 mit der Referenzspannung in 14 vergleicht, kann es eine Konfiguration geben, in der eine Differenz zwischen der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VREG1 mit der Referenzspannung verglichen wird.
<D-3. Effekte>
In den Gateansteuerschaltungen 109 und 110 der dritten bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 den Komparator 7 zum Vergleichen der Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 mit dem Schwellenwert, und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b1 umfasst ein Schaltelement (pMOSFET 23) mit einem Steueranschluss, an den die geteilte Spannung der Summe der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VCC2 angelegt wird, und Hauptanschlüssen, zwischen denen die negative Vorspannung VCC2 angelegt wird, und zweistufige NICHT-Gatter 24 und 25, die beide mit dem Hauptanschluss des pMOSFET 23 verbunden sind, zum Binarisieren der negativen Vorspannung VCC2. Die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a1 überwacht die Summe der Spannungen VCC1 und VCC2. Wenn die Summe der Spannungen VCC1 und VCC2 die Schwellenspannung des pMOSFET 23 überschreitet, überwachen die NICHT-Gatter 24 und 25 die negative Vorspannung VCC2. Daher ist es möglich, den falschen EIN-Zustand des SiC-MOSFET 5b aufgrund des Anstiegs der Ansteuerspannung VCC1, wobei die negative Vorspannung VCC2 nicht ausreichend angelegt wird, zu verhindern.
In der Gateansteuerschaltung 109 wird die Ansteuerspannung VCC1 durch die externe erste Leistungsversorgung (Leistungsversorgung 1) geliefert, die zwischen den Steueranschluss und den Hauptanschluss des SiC-MOSFET 5b geschaltet ist, und die negative Vorspannung VCC2 wird durch die externe zweite Leistungsversorgung (Leistungsversorgung 2) geliefert, die zwischen den Hauptanschluss des SiC-MOSFET 5b und die Masse GND geschaltet ist. Da die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 109 abgeschaltet wird, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2, die so geliefert werden, niedriger werden als der Schwellenwert, ist es möglich, den falschen EIN-Zustand des SiC-MOSFET 5b zu verhindern.
In der Gateansteuerschaltung 110 wird die Ansteuerspannung VCC1 durch die externe erste Leistungsversorgung (Leistungsversorgung 1) geliefert, die zwischen den Steueranschluss und den Hauptanschluss des SiC-MOSFET 5b geschaltet ist, und die negative Vorspannung VCC2 wird intern als geteilte Spannung der Ansteuerspannung VCC1 erzeugt. Da die Ausgabe der Gateansteuerschaltung 110 abgeschaltet wird, wenn die Ansteuerspannung VCC1 und/oder die negative Vorspannung VCC2, die so geliefert werden, niedriger werden als der Schwellenwert, ist es möglich, den falschen EIN-Zustand des SiC-MOSFET 5b zu verhindern.
In der Gateansteuerschaltung 111 gemäß der zweiten Variation umfasst die erste Spannungsüberwachungsschaltung 4a den Komparator 7 zum Vergleichen der Ansteuerspannung VCC1 oder der Differenz zwischen der Ansteuerspannung VCC1 und der negativen Vorspannung VREG1 als erste überwachte Spannung mit dem Schwellenwert und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung 4b2 umfasst die zweistufigen NICHT-Gatter 26 und 27 zum Binarisieren der zweiten überwachten Spannung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 8-298786 A [0004]

Claims

Gateansteuerschaltung zum Ansteuern eines Schaltelements (5b) mit isoliertem Gate, die Folgendes umfasst: eine Steuerungsansteuerschaltung (3) zum Anlegen einer Ansteuerspannung an einen Steueranschluss des Schaltelements (5b) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt; und eine Spannungsüberwachungsschaltung zum Überwachen sowohl einer ersten Spannung (VCC1), die eine Leistungsversorgungsspannung der Steuerungsansteuerschaltung (3) ist, als auch einer zweiten Spannung (VCC2), die den Steueranschluss negativ vorspannt, wobei die Steuerungsansteuerschaltung (3) eine Ausgabe abschaltet, wenn die erste und/oder die zweite Spannung (VCC1, VCC2), die durch die Spannungsüberwachungsschaltung überwacht werden, niedriger werden als ein Schwellenwert.
Gateansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsüberwachungsschaltung Folgendes umfasst: eine erste Spannungsüberwachungsschaltung (4a) zum Überwachen der ersten Spannung (VCC1) als erste überwachte Spannung; und eine zweite Spannungsüberwachungsschaltung (4b) zum Überwachen der zweiten Spannung (VCC2) als zweite überwachte Spannung.
Gateansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsüberwachungsschaltung Folgendes umfasst: eine erste Spannungsüberwachungsschaltung (4a) zum Überwachen einer Summe der ersten Spannung (VCC1) und der zweiten Spannung (VCC2) als erste überwachte Spannung; und eine zweite Spannungsüberwachungsschaltung (4b) zum Überwachen der zweiten Spannung (VCC2) als zweite überwachte Spannung.
Gateansteuerschaltung (102, 104) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (VCC1) durch eine externe erste Leistungsversorgung (1) geliefert wird, die zwischen einen Steueranschluss und einen Hauptanschluss des Schaltelements (5b) geschaltet ist, und die zweite Spannung (VCC2) durch eine externe zweite Leistungsversorgung (2) geliefert wird, die zwischen den Hauptanschluss des Schaltelements (5b) und die Masse geschaltet ist.
Gateansteuerschaltung (106) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (VCC1) durch eine externe einzelne Leistungsversorgung (1) geliefert wird, die zwischen einen Steueranschluss und einen Hauptanschluss des Schaltelements (5b) geschaltet ist, und die zweite Spannung (VCC2) intern als geteilte Spannung der ersten Spannung (VCC1) erzeugt wird.
Gateansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsüberwachungsschaltung (4a) einen ersten Komparator (7) zum Vergleichen der ersten überwachten Spannung mit einem ersten Schwellenwert umfasst, und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung (4b) einen zweiten Komparator (18) zum Vergleichen der zweiten überwachten Spannung mit einem zweiten Schwellenwert umfasst.
Gateansteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungsversorgungsspannung des zweiten Komparators (18) eine Summe der ersten Spannung (VCC1) und der zweiten Spannung (VCC2) ist.
Gateansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsüberwachungsschaltung (4a) einen ersten Komparator (7) zum Vergleichen der ersten Spannung (VCC1) mit einem ersten Schwellenwert umfasst, und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung (20) einen Leistungsversorgungsstrom des ersten Komparators (7) mit der zweiten Spannung (VCC2) erzeugt.
Gateansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsüberwachungsschaltung (4b) einen zweiten Komparator (18) zum Vergleichen der zweiten Spannung (VCC2) mit einem zweiten Schwellenwert umfasst, und die erste Spannungsüberwachungsschaltung (21) einen Leistungsversorgungsstrom des zweiten Komparators (18) mit der ersten Spannung (VCC1) erzeugt.
Gateansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsüberwachungsschaltung (4a1) einen Komparator (7) zum Vergleichen einer Summe der ersten Spannung (VCC1) und der zweiten Spannung (VCC2) mit einem Schwellenwert umfasst, und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung (4b1) ein Schaltelement (23) mit einem Steueranschluss, an den eine geteilte Spannung der Summe der ersten Spannung (VCC1) und der zweiten Spannung (VCC2) angelegt wird, und Hauptanschlüssen, zwischen denen die zweite Spannung (VCC2) angelegt wird, umfasst; und zweistufige NICHT-Gatter (24, 25), die mit einem Hauptanschluss des Schaltelements (23) verbunden sind, zum Binarisieren der zweiten Spannung (VCC2).
Gateansteuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (VCC1) durch eine externe erste Leistungsversorgung (1) geliefert wird, die zwischen einen Steueranschluss und einen Hauptanschluss des Schaltelements (5b) geschaltet ist, und die zweite Spannung (VCC2) durch eine externe zweite Leistungsversorgung (2) geliefert wird, die zwischen den Hauptanschluss des Schaltelements (5b) und die Masse geschaltet ist.
Gateansteuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (VCC1) durch eine externe einzelne Leistungsversorgung (1) geliefert wird, die zwischen einen Steueranschluss und einen Hauptanschluss des Schaltelements (5b) geschaltet ist, und die zweite Spannung (VCC2) intern als geteilte Spannung der ersten Spannung (VCC1) erzeugt wird.
Gateansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsüberwachungsschaltung (4a) einen Komparator (7) zum Vergleichen der ersten überwachten Spannung mit einem Schwellenwert umfasst, und die zweite Spannungsüberwachungsschaltung (4b2) zweistufige NICHT-Gatter (26, 27) zum Binarisieren der zweiten überwachten Spannung umfasst.