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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gate-Treiberschaltung, die eine Leistungshalbleitervorrichtung in einem Wechselrichter zum Antrieb eines Motors ansteuert, wie z.B. für einen Antrieb eines Fahrzeugs mit Wechselstrom (AC).
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2. Stand der Technik
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In einer Fahrzeugvorrichtung mit einem Motor und einem Wechselrichter zum Antrieb des Motors steigt das Rauschen bzw. die Geräusche (engl. Noise) und ein Schaltverlust (Leistungsverlust) zum Zeitpunkt, wenn eine Leistungshalbleitervorrichtung eingeschaltet wird und der Motor stark belastet ist.
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Bei Antrieb einer Leistungshalbleitervorrichtung, die an einem Wechselrichter angeschlossen ist, um einen Schaltverlust in einem stark belasteten Motor zu reduzieren, führt eine herkömmliche Gate-Treiberschaltung eine Steuerung durch, um den Verlust der Gate-Treiberschaltung auf einer effizienzorientierten Basis zu reduzieren.
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Als herkömmliche Technik einer Gate-Treiberschaltung zum Antrieb einer Leistungshalbleitervorrichtung gibt es ein Verfahren zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit, wobei eine Umschaltgeschwindigkeit eines Schaltzustands von einem Schaltelement, das der Wechselrichter umfasst, der mit einer Fahrzeughauptmaschine verbunden ist, in Abhängigkeit von einer Wechselrichtereingangsspannung, Wechselrichterausgangsstrom, Schaltelementtemperatur oder dergleichen variiert wird, um das Rauschen mit dem Verlust auszugleichen (siehe z.B.
Japanisches Patent mit der Nummer 4 844 653 ).
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Eine Fahrzeugvorrichtung weist eine Kompromissbeziehung zwischen Rauschen und Verlust auf, sodass die Steuerung für die Gate-Treiberschaltung, die die Leistungshalbleitervorrichtung ansteuert, kostspielig sind, aufgrund der Hinzufügung von Schaltungen oder Mechanismen für Rauschgegenmaßnahmen zum Zeitpunkt des Einschaltens, d.h. bei der Einschaltzeit, der Leistungshalbleitervorrichtung nur auf einer herkömmlichen Effizienz(Verlust)-orientierten Basis. Da für die Zukunft erwartet wird, dass Vorschriften bzw. Bestimmungen bezüglich des Rauschens in der Fahrzeugvorrichtung verstärkt werden, ist ein optimaler Ausgleich zwischen einer Rauschunterdrückung und einer Effizienzerhöhung erforderlich.
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Der in dem obigen japanischen Patent offenbarte Wechselrichter ist jedoch nachteilig, da dieser eine Gate-Treiberschaltung vom Konstantspannungstyp verwendet, die eine konstante Spannung an einem Gate-Anschluss bzw. an einem Gate-Terminal der Leistungshalbleitervorrichtung anlegt, das angesteuert wird, sodass Geräusche bzw. ein Rauschen (engl. Noise) groß ist, wenn der Strom zur Einschaltzeit ansteigt, und ein effizienter Verlustreduktioneffekt nicht erhalten werden kann, indem die Schaltgeschwindigkeit variabel gemacht wird.
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Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der oben erläuterten Nachteile, und weist somit die Aufgabe auf, eine Gate-Treiberschaltung bereitzustellen, die einen Ausgleich zwischen einer Rauschunterdrückung zum Zeitpunkt des Anschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung und einer Effizienzerhöhung ermöglicht, indem eine Reduzierung des Schaltverlusts aufgrund eines Hochgeschwindigkeitsschaltens erreicht wird, so dass dieses auf optimale Art und Weise gesteuert wird.
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Zum Erreichen der obigen Aufgabe umfasst eine Gate-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine spannungsgesteuerte Leistungshalbleitervorrichtung, die an einem Wechselrichter zum Antrieb eines Motors bei Wechselstrom angeschlossen ist: einen Stromvariationsabschnitt, der einen Ladestrom von einem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung variiert, bei Laden mit einem festen Strom von einer Steuerschaltung; und eine Bestimmungsschaltung, die den Stromvariationsabschnitt zur Rauschunterdrückung steuert, in Abhängigkeit von Lastbedingungen oder Antriebsbedingungen des Motors, erfasst durch einen Sensor, wodurch eine Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung variiert wird.
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung variiert den Stromwert, bei Aufladen der Gate-Kapazität mit einem konstanten Strom zur Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung, in Abhängigkeit von Lastbedingungen oder Antriebsbedingungen des Motors.
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Dies ermöglicht, dass ein Pegel des Hochfrequenzrauschens verringert wird, welches durch Änderungen einer Flussinitiierung eines Kollektorstroms oder eines Ladestroms verursacht wird, sowie eine optimale Steuerung der Schaltgeschwindigkeit für die Lastbedingungen (Zustände) oder Antriebsbedingungen der Leistungshalbleitervorrichtung, d.h. der Lastbedingungen oder Antriebsbedingungen des Motors, sowie eine Reduzierung des Schaltverlusts der Leistungshalbleitervorrichtung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung von einem Beispiel eines Leistungswandlungssystems, für das eine Gate-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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2 ist ein Schaltungsdiagramm zur Darstellung einer Anordnung (von einem einzelnen Armabschnitt) einer Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsformen 1–3 der vorliegenden Erfindung;
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3A–3C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 (Motor-Rotationsgeschwindigkeitsvariation) der vorliegenden Erfindung;
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4A–4C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 (Motor-Drehmomentvariation) der vorliegenden Erfindung;
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5A–5C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 (Motor-Ausgabevariation) der vorliegenden Erfindung;
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6 ist ein Schaltungsdiagramm zur Darstellung einer Anordnung (von einem einzelnen Armabschnitt) einer Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsformen 4–10 der vorliegenden Erfindung;
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7A–7C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 5 (Wechselrichterausgabe-Stromvariation) der vorliegenden Erfindung;
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8A–8C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 6 (Wechselrichterausgabe-Spannungsvariation) der vorliegenden Erfindung;
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9A–9C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 7 (Wechselrichtereingabe-Stromvariation) der vorliegenden Erfindung;
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Figuren 10A–10C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 8 (Wechselrichter-Eingangsspannungsvariation) der vorliegenden Erfindung;
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Figuren 11A–11C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 9 (Temperaturvariation einer Leistungshalbleitervorrichtung) der vorliegenden Erfindung;
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12A–12C sind Zeitdiagramme zur Darstellung eines Prozesses zum Variieren einer Schaltgeschwindigkeit einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 10 (Antriebsbedingungsvariation eines Motors) der vorliegenden Erfindung; und
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13 ist ein Schaltungsdiagramm zur Darstellung einer Anordnung (von einem einzelnen Armabschnitt) einer Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen einer Gate-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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Ausführungsform 1
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Eine Gate-Treiberschaltung der vorliegenden Erfindung wird als ein Teil eines Strom- bzw. Leistungswandlungssystems, wie z.B. in 1 gezeigt, verwendet. Das System mit Bezug auf 1 kurz dargestellt zeigt 200 einen Motor, z.B. einen Permanentmagnettyp-AC-Synchronmotor zum Antrieb/Regeneration, zeigt 300 eine wiederaufladbare elektrische Speichervorrichtung (z.B. eine Lithium-Ionen-Batterie, Nickel-Wasserstoff-Batterie oder einen elektrischen Doppelschichtkondensator), zeigt 100 eine Wechselrichtervorrichtung, die einen Strom, der zu dem Motor 200 geliefert wird, während der Antriebszeit von DC zu AC wandelt, und die einen regenerierten Strom bzw. eine regenerierte Leistung des Motors während der Regenerationszeit von AC zu DC wandelt, wobei 120 eine Leistungshalbleitervorrichtung vom Spannungsantriebstyp zeigt (z.B., IGBT oder MOSFET), 130 eine Diode zeigt, die reversparallel mit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verbunden ist, 110 eine Gate-Treiberschaltung zum Ansteuern der Leistungshalbleitervorrichtung zeigt, 140 eine Steuerschaltung zum Schalten der Leistungshalbleitervorrichtung zeigt, und 150 einen Glättungskondensator zum Aufheben von Welligkeiten einer Bus-Leitung zeigt.
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, wobei die Wechselrichtervorrichtung 100 insgesamt sechs Armabschnitte enthält, die jeweils im Wesentlichen den gleichen Betrieb aufweisen, sodass zum Zweck der Bequemlichkeit ein einzelner Armabschnitt beschrieben wird, der aus der in 1 gezeigten Wechselrichtervorrichtung 100 stammt, wobei das Stromwandlersystem in 1 für jede der Ausführungsformen gemeinsam ist.
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2 zeigt eine Anordnung (von einem einzelnen Armabschnitt) der Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die Gate-Treiberschaltung 110 ist in Reihe zwischen der Steuerschaltung 140 und einem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verbunden, und weist einen zweiten PNP-Bipolartransistor 112 auf, dessen Emitter mit der Steuerschaltung 140 verbunden ist; einen Widerstand 113, der zwischen dem Emitter einer Basis des zweiten PNP-Bipolartransistors 112 verbunden ist; einen erster PNP-Bipolartransistor 111, dessen Emitter mit der Verbindung zwischen der Basis des zweiten PNP-Bipolartransistors 112 und dem Widerstand 113 verbunden ist, dessen Basis mit einem Kollektor des zweiten PNP-Bipolartransistors 112 verbunden ist, und dessen Kollektor mit dem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verbunden ist; einen Widerstand 115, der parallel mit dem Widerstand 113 verbindbar ist; einen Schalter 116 zum Verbinden/Trennen des Widerstands 113 mit/von dem Widerstand 115; und eine AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117 zum An/Ausschalten des Schalters 116, wobei der Schalter 116 als AUS-geschaltet gezeigt ist.
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Im Betrieb wird, um die Leistungshalbleitervorrichtung 120 anzuschalten, ein AN-Signal von der Steuerschaltung 140 an die Gate-Treiberschaltung 110 gegeben, an der ein Basisstrom durch den Widerstand 113, den PNP-Bipolartransistor 111 und den Widerstand 114 fließt. Dies macht den PNP-Bipolartransistor 111 leitend, sodass ein Gate-Strom ig durch den Widerstand 113 und den PNP-Bipolartransistor 111 in das Gate-Terminal der Leistungshalbleitervorrichtung 120 fließt.
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Wenn der Gate-Strom ig anwächst und der Spannungsabfall über den Widerstand 113 eine Schwellenwertspannung zwischen dem Basis-Emitter des PNP-Bipolartransistors 112 übersteigt, wird der PNP-Bipolartransistor 112 leitend, wobei der PNP-Bipolartransistor 111 zwischen dem diesbezüglichen Basis-Emitter kurzgeschaltet wird, wodurch der PNP-Bipolartransistor 111 abgetrennt wird.
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Mit der Wiederholung eines derartigen Betriebs wird der Gate-Strom ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, unter einen Wert beschränkt, als ein oberer Grenzwert, der aus der Spannung zwischen dem Basis-Emitter des PNP-Bipolartransistors 112 dividiert durch den Widerstand 113 erhalten wird.
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Mit der Gate-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein steiler Anstieg des Gate-Stroms ig zum Zeitpunkt des Anlegens einer konstanten Spannung an der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unterdrückt werden, der in herkömmlichen Gate-Treiberschaltungen vom Konstantspannungstyp (nicht gezeigt) auftritt, wodurch eine Rauschunterdrückung ermöglicht wird. Indem die Leistungshalbleitervorrichtung 120 mit einem konstanten Strom angetrieben wird, kann darüber hinaus die Schaltgeschwindigkeit höher als die von herkömmlichen Konstantspannungsantriebstypen gemacht werden, sodass der Schaltfluss der Leistungshalbleitervorrichtung 120 reduziert werden kann.
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Ein Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert.
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Durch ein Umschalten oder Schalten des Widerstands des Widerstands 113, der zwischen der Steuerschaltung 140 und dem Emitter des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeit (Frequenz) des Motors 200, der mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden ist, kann in der Ausführungsform 1 die Schaltgeschwindigkeit (Rate) der Leistungshalbleitervorrichtung 120 umgeschaltet werden.
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Im Allgemeinen wächst ein Rauschen oder ein Spannungsstoß an, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 200 ansteigt. Zur Unterdrückung dieser muss die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung der Bedingung bestimmt werden, bei der der Motor bei der maximalen Rotationsgeschwindigkeit betrieben wird. Ein Antrieb des Motors 200 bei einer geringen Rotationsgeschwindigkeit führt entsprechend zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 200 wird durch einen Positionssensor (nicht gezeigt) oder einem Rotationswinkelsensor (nicht gezeigt), wie z.B. einen Drehmelder oder dergleichen abgetastet. Aufgrund dieser Sensorsignale (nicht gezeigt) folgt eine AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 160 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 116 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 116 AN ist, wodurch eine Parallelverbindung der Widerstände 113 und 115 bereitgestellt wird, wird der kombinierte Widerstandswert verringert, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 116 AUS ist. Der Gate-Strom ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, weist daher einen geringeren Wert auf, wodurch die Geschwindigkeit eines Ladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 erhöht wird und somit die Schaltgeschwindigkeit ansteigt.
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Die 3A–3C stellen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 1 dar, wobei 3A eine Variation der Motor-Rotationsgeschwindigkeit darstellt, sowie 3B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 116 und 3C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit. Wenn die Motor-Rotationsgeschwindigkeit hoch ist, wird, wie gezeigt, der Schalter 116 AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern. Wenn die Motor-Rotationsgeschwindigkeit gering ist, wird der Schalter 116 AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der somit beschriebenen Ausführungsform 1 die Rauschunterdrückung bei der Anschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 bei einer geringeren Rotationsgeschwindigkeit des Motors 200 reduziert werden.
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Ausführungsform 2
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch 2 gezeigt. Grundlage des Drehmoments des Motors 200, der mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden ist, wird der Widerstandswert des Widerstands geändert, der zwischen der Steuerschaltung 140 und dem Emitter des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, wodurch die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 geändert wird.
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Ein Rauschen oder ein Spannungsstoß steigen im Allgemeinen an, wenn das Drehmoment des Motors 200 ansteigt. Zur Unterdrückung dieser muss die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung von Bedingungen bestimmt werden, bei denen der Motor bei dem maximalen Drehmoment betrieben wird. Ein Antrieb des Motors 200 bei einem geringen Drehmoment führt somit zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Das Drehmoment des Motors 200 wird z.B. durch einen Drehmomentsensor (nicht gezeigt) abgetastet, wobei das Motordrehmoment ein Zieldrehmoment sein kann, das von einer darüber liegenden Steuerung (nicht gezeigt) der Wechselrichtervorrichtung 100 empfangen wird. Auf Grundlage dieser Sensorsignale (nicht gezeigt) erfolgt die AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 116 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 116 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 116 AN ist, wodurch eine Parallelverbindung der Widerstände 113 und 115 bereitgestellt wird, wird der kombinierte Widerstandswert verringert, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 116 AUS ist. Der Gate-Strom ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, weist daher einen höheren Grenzwert auf, wodurch die Geschwindigkeit des Ladens bzw. Aufladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 erhöht wird, und somit die Schaltgeschwindigkeit ansteigt.
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Die 4A–4C zeigen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 2, wobei 4A eine Variation des Motor-Drehmoments darstellt, sowie 4B eine Variation des AN/AUS-Zustands des Schalters 116 und 4C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit.
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Wenn das Motor-Drehmoment hoch ist, wird der Schalter 116, wie gezeigt, AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern. Wenn das Motor-Drehmoment gering ist, wird der Schalter 116 AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der beschriebenen Ausführungsform 2 die Rauschunterdrückung zur Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 bei einem geringeren Drehmoment des Motors 200 reduziert werden.
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Ausführungsform 3
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch 2 gezeigt. Auf Grundlage der Ausgabe des Motors 200, der mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden ist, wird hier der Widerstandswert des Widerstands verändert, der zwischen der Steuerschaltung 140 und dem Emitter des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, wodurch die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 geändert wird.
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Ein Rauschen oder ein Spannungsstoß wächst im Allgemeinen an, wenn die Ausgabe des Motors 200 ansteigt. Zur Unterdrückung dieser ist die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung von Bedingungen bestimmt werden, bei denen der Motor bei der Maximalausgabe betrieben wird. Ein Antrieb des Motors 200 bei einer geringen Ausgabe führt somit zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Die Ausgabe des Motors 200 wird durch eine arithmetische Operation mit Sensorausgaben von einem Positionssensor (nicht gezeigt) und einem Drehmomentsensor (nicht gezeigt) erfasst oder durch eine arithmetische Operation mit Sensorausgaben von einem Stromsensor (nicht gezeigt) zum Messen eines Eingangsstroms der Wechselrichtervorrichtung 100 und von einem Spannungssensor (nicht gezeigt) zum Messen einer Eingangsspannung der Wechselrichtervorrichtung 100.
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Es wird vermerkt, dass die Motorausgabe ein Ziel-Ausgangswert oder ein geschätzter Ausgangswert sein kann, der von einer darüber liegenden Steuerung (nicht gezeigt) der Wechselrichtervorrichtung 100 empfangen wird. Auf Grundlage dieser Sensorsignale (nicht gezeigt), erfolgt die AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 116 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 116 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 116 AN ist, wodurch eine Parallelverbindung der Widerstände 113 und 115 bereitgestellt wird, wird der kombinierte Widerstandswert verringert, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 116 AUS ist. Der Gate-Strom ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, weist daher einen höheren Grenzwert auf, wodurch die Geschwindigkeit zum Laden bzw. Aufladen der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 erhöht wird, und somit die Schaltgeschwindigkeit ansteigt.
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Die 5A–5C zeigen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 3, wobei 5A eine Variation einer Motorausgabe darstellt, sowie 5B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 116 und 5C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit.
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Wenn die Motorausgabe hoch ist, wird der Schalter 116, wie gezeigt, AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern. Wenn die Motor-Ausgabe gering ist, wird der Schalter 116 AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der beschriebenen Ausführungsform 3 die Rauschunterdrückung bei der Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 bei einer geringeren Ausgabe des Motors 200 reduziert werden.
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Ausführungsform 4
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Ausführungsform 4 der Gate-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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6 zeigt eine Anordnung (von einem einzelnen Armabschnitt) der Gate-Treiberschalung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
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Die Gate-Treiberschaltung 110 ist in Reihe zwischen der Steuerschaltung 140 und dem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verbunden, und weist den PNP-Bipolartransistor 112 auf, dessen Emitter mit der Steuerschaltung 140 verbunden ist; den Widerstand 113, der zwischen dem Emitter und der Basis des PNP-Bipolartransistors 112 verbunden ist; Kondensatoren 119 und 1110, die zwischen dem Emitter und dem Kollektor des PNP-Bipolartransistors 112 verbindbar sind; den PNP-Bipolartransistor 111, dessen Emitter mit der Verbindung zwischen der Basis des PNP-Bipolartransistors 112 und dem Widerstand 113 verbunden ist, dessen Basis mit dem Kollektor des PNP-Bipolartransistors 112 verbunden ist, und dessen Kollektor mit dem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verbunden ist; einen Schalter 118 zum Verbinden/Trennen des Kondensators 119 mit/von dem Widerstand 1110; und die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 118 AN/AUS zu schalten, wobei der Schalter 118 als AUS-geschaltet gezeigt ist.
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Um die Leistungshalbleitervorrichtung 120 AN zu schalten, wird im Betrieb ein AN-Signal von der Steuerschaltung 140 an die Gate-Treiberschaltung 110 gegeben, worauf ein Basis-Strom durch den Widerstand 113, den PNP-Bipolartransistor 111 und den Widerstand 114 fließt. Dies macht den PNP-Bipolartransistor 111 leitend und den Widerstand 113 parallel mit dem Kondensator 1110, sodass der Gate-Strom ig durch den Widerstand 113 und den PNP-Bipolartransistor 111 in das Gate-Terminal der Leistungshalbleiterschaltung 120 fließt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil eines Spannungsabfalls des Widerstands 113 in den Kondensator 1110 geladen, sodass ein Anstieg des Gate-Stroms ig unterdrückt wird.
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Wenn der Gate-Strom ig ansteigt und der Spannungsabfall über dem Widerstand 113 einer Schwellenwertspannung zwischen dem Basis-Emitter des PNP-Bipolartransistors 112 übersteigt, wird der PNP-Bipolartransistor 112 leitend, wodurch der PNP-Bipolartransistor 111 zwischen dem diesbezüglichen Basis-Emitter kurzgeschlossen wird, wodurch der PNP-Bipolartransistor 111 abgeschaltet bzw. getrennt wird.
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Mit einer Wiederholung eines derartigen Betriebs wird der Gate-Strom ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, auf einen Wert, als eine obere Grenze, beschränkt, die von der Spannung zwischen dem Basis-Emitter des PNP-Bipolartransistors 112, dividiert durch den Widersand 113 erhalten wird.
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Mit der Gate-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein starker Anstieg des Gate-Strom ig zum Zeitpunkt des Anlegens einer konstanten Spannung an der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unterdrückt werden, der in herkömmlichen Gate-Treiberschaltungen vom Konstantspannungstyp (nicht gezeigt) auftritt, wodurch eine Rauschunterdrückung ermöglicht wird. Wenn die Leistungshalbleitervorrichtung 120 mit einem konstanten Strom angesteuert wird, kann die Schaltgeschwindigkeit höher als die herkömmlicher Konstantspannungs-Ansteuertypen gemacht werden, sodass der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 reduziert werden kann.
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Ein Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden erläutert.
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Durch Umschalten der Kapazität des Kondensators, der zwischen der Steuerschaltung 140 und der Basis des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, auf Grundlage des Ausgangsstroms für den Motor 200, der mit der Wechselrichter-Vorrichtung 100 verbunden ist, kann in Ausführungsform 4 die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 umgeschaltet werden.
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Im Allgemeinen steigt ein Rauschen oder ein Spannungsstoß an, wenn der Ausgangsstrom der Wechselrichter-Vorrichtung 100 ansteigt. Zum Unterdrücken dieser muss die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung von Bedingungen bestimmt werden, bei denen die Wechselrichter-Vorrichtung bei dem maximalen Ausgangsstrom betrieben wird. Entsprechend führt ein geringer Wechselrichter-Ausgangsstrom zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Der Wechselrichter-Ausgangsstrom wird z.B. durch einen Stromsensor (nicht gezeigt) abgetastet. Auf Grundlage dieses Sensorsignals (nicht gezeigt), erfolgt eine AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 118 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 118 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 118 AN ist, wodurch eine parallele Verbindung der Kondensatoren 118 und 1110 bereitgestellt wird, wird der kombinierte Kapazitätswert erhöht, verglichen mit einem Fall, wenn der Schalter 118 AUS ist. Der Anstieg des Gate-Stroms ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, wird daher verzögert, wodurch die Geschwindigkeit des Aufladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verzögert wird, und somit die Schaltgeschwindigkeit abfällt.
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Die 7A–7C zeigen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 4, wobei 7A eine Variation des Wechselrichterausgangsstroms zeigt, sowie 7B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 118 und 7C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit.
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Wenn der Wechselrichterausgangsstrom hoch ist, wird der Schalter 118 AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern, und wenn der Wechselrichterausgangsstrom gering ist, wird der Schalter 118, wie gezeigt, AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der beschriebenen Ausführungsform 4 die Rauschunterdrückung bei der Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 zum Zeitpunkt eines geringeren Wechselrichterausgangsstroms reduziert werden.
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Ausführungsform 5
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch 6 gezeigt. Auf Grundlage der Wechselrichterausgangsspannung für den Motor 200, der mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden ist, wird die Kapazität des Kondensators geändert, der zwischen der Steuerschaltung 140 und der Basis des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, wodurch die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 geändert wird.
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Im Allgemeinen steigt ein Rauschen oder ein Spannungsstoß an, wenn die Wechselrichterausgangsspannung ansteigt. Zum Unterdrücken dieser muss die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung von Bedingungen bestimmt werden, bei denen der Wechselrichter bei der maximalen Ausgangsspannung betrieben wird. Eine geringe Wechselrichterausgangsspannung führt daher zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Die Wechselrichterausgangsspannung wird z.B. in einem Spannungssensor (nicht gezeigt) abgetastet. Aus Grundlage dieses Sensorsignals (nicht gezeigt), erfolgt eine AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 118 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 118 AN oder AUS zu schalten. Für den Fall, dass der Schalter 118 AN ist, wodurch eine Parallelverbindung der Kondensatoren 119 und 1110 bereitgestellt wird, wird der kombinierte Kapazitätswert erhöht, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 118 AUS ist. Der Anstieg des Gate-Stroms ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, wird daher verzögert, wodurch die Geschwindigkeit des Aufladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verzögert wird und somit die Schaltgeschwindigkeit abfällt.
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Die 8A–8C zeigen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 5, wobei 8A eine Variation der Wechselrichterausgangsspannung darstellt, sowie 8B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 118 und 8C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit.
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Wenn die Wechselrichterausgangsspannung hoch ist wird der Schalter 118, wie gezeigt, AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern, und wenn die Wechselrichterausgangsspannung gering ist wird der Schalter 118 AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der beschriebenen Ausführungsform 5 die Rauschunterdrückung zur Anschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 zum Zeitpunkt einer geringeren Wechselrichterausgangsspannung reduziert werden.
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Ausführungsform 6
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch 6 gezeigt. Auf Grundlage des Wechselrichtereingangsstroms von der Batterie 300, die mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden ist, wird die Kapazität des Kondensators geändert, der zwischen der Steuerschaltung 140 und der Basis des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, wodurch die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 geändert wird.
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Im Allgemeinen wächst das Rauschen oder ein Spannungsstoß an, wenn der Wechselrichtereingangsstrom ansteigt. Zum Unterdrücken dieser muss die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung von Bedingungen bestimmt werden, bei denen der Wechselrichter bei dem maximalen Eingangsstrom betrieben wird. Folglich führt ein geringer Wechselrichtereingangsstrom zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Der Wechselrichtereingangsstrom wird z.B. durch einen Stromsensor (nicht gezeigt) abgetastet. Auf Grundlage dieses Sensorsignals (nicht gezeigt), erfolgt eine AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 118 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 118 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 118 AN ist, wodurch eine parallele Verbindung der Kondensatoren 119 und 1110 bereitgestellt wird, wird die kombinierte Kapazität erhöht, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 118 AUS ist. Der Anstieg des Gate-Stroms ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, wird daher verzögert, wodurch die Geschwindigkeit eines Aufladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verzögert wird, und die Schaltgeschwindigkeit verringert wird.
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Die 9A–9C zeigen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 6, wobei 9A eine Variation des Wechselrichtereingangsstroms zeigt, sowie 9B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 118 und 9C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit. Wenn der Wechselrichtereingangsstrom hoch ist, wird der Schalter 118, wie gezeigt, AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern, und wenn der Wechselrichtereingangsstrom gering ist, wird der Schalter 118 AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der beschriebenen Ausführungsform 6 eine Rauschunterdrückung zur Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 zum Zeitpunkt eines geringeren Wechselrichtereingangsstroms reduziert werden.
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Ausführungsform 7
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch 6 gezeigt. Auf Grundlage der Wechselrichtereingangsspannung von der Batterie 300, die mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden ist, wird die Kapazität des Kondensators geändert, der zwischen der Steuerschaltung 140 und der Basis des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, wodurch die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 geändert wird. Es wird vermerkt, dass während die Wechselrichtereingangsspannung hier als eine Spannung der Batterie 300 gilt, die Wechselrichtereingangsspannung als eine Ausgangsspannung eines DC/DC-Wandlers gelten kann, von dem angenommen wird, dass dieser zwischen der Wechselrichtervorrichtung 100 und der Batterie 300 bereitgestellt ist.
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Im Allgemeinen wächst eine Spannung an, die an der Leistungshalbleitervorrichtung 120 anliegt, wenn die Wechselrichtereingangsspannung ansteigt. Zum Unterdrücken dieser muss die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung von Bedingungen bestimmt werden, bei denen der Wechselrichter bei der maximalen Eingangsspannung betrieben wird. Eine geringe Wechselrichtereingangsspannung führt folglich zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Die Wechselrichtereingangsspannung wird z.B. durch einen Spannungssensor (nicht gezeigt) abgetastet. Auf Grundlage dieses Sensorsignals (nicht gezeigt), erfolgt eine AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 118 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 118 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 118 AN ist, wodurch eine Parallelverbindung der Kondensatoren 119 und 1110 bereitgestellt wird, wird die kombinierte Kapazität erhöht, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 118 AUS ist. Der Anstieg des Gate-Stroms ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, wird daher verzögert, was zu einer Verzögerung der Geschwindigkeit eines Aufladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 führt, und somit die Schaltgeschwindigkeit verringert.
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Die 10A–10C zeigen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 7, wobei 10A eine Variation der Wechselrichtereingangsspannung zeigt, sowie die 10B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 118 und 10C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit. Wenn die Wechselrichtereingangsspannung hoch ist, wird der Schalter 118, wie gezeigt, An-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern, und wenn die Wechselrichtereingangsspannung gering ist, wird der Schalter 118 AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der beschriebenen Ausführungsform 7 eine Rauschunterdrückung zur Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 zum Zeitpunkt einer geringeren Wechselrichtereingangsspannung reduziert werden.
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Ausführungsform 8
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch 6 gezeigt. Auf Grundlage der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung 120, die an der Wechselrichtervorrichtung 100 angeschlossen ist, wird die Kapazität des Kondensators geändert, der zwischen der Steuerschaltung 140 und der Basis des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, wodurch die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 geändert wird.
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Wenn die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung ansteigt, wird im Allgemeinen ein Spannungsstoß erhöht und die Spannungsfestigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung selbst wird verringert, sodass die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung bestimmt werden muss. Eine höhere Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung führt somit zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung wird z.B. durch einen Temperatursensor (nicht gezeigt) abgetastet. Auf Grundlage dieses Sensorsignals (nicht gezeigt), erfolgt eine AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 118 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 118 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 118 AN ist, wodurch eine parallele Verbindung der Kondensatoren 119 und 1110 bereitgestellt wird, wird die kombinierte Kapazität erhöht, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 118 AUS ist. Der Anstieg des Gate-Stroms ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, wird daher verzögert, wodurch die Geschwindigkeit des Aufladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 verzögert wird, und somit die Schaltgeschwindigkeit verringert wird.
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Die 11A–11C stellen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß Ausführungsform 8 dar, wobei 11A eine Variation der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung zeigt, sowie 11B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 118 und 11C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit. Wenn die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung gering ist, wird der Schalter 118, wie gezeigt, AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern, und wenn die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung hoch ist, wird der Schalter 118 AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während gemäß der beschriebenen Ausführungsform 8 die Rauschunterdrückung zur Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 zu dem Zeitpunkt reduziert werden, wenn die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung hoch ist.
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Ausführungsform 9
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Die Gate-Treiberschaltung gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch 6 gezeigt. Auf Grundlage des Antriebs/Regenerations-Betriebsmodus des Motors 200, der mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden ist, wird die Kapazität des Kondensators geändert, der zwischen der Steuerschaltung 140 und der Basis des PNP-Bipolartransistors 111 verbunden ist, wodurch die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 geändert wird.
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Wenn eine Spannung, die an der Leistungshalbleitervorrichtung anliegt, höher in dem Regenerationsmodus des Motors ist, als in dem diesbezüglichen Antriebsmodus, sodass die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 unter Berücksichtigung des Antriebs/Regenerationsmodus des Motors 200 bestimmt werden muss. Der Antriebsmodus des Motors führt daher zu einer exzessiv geringen Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120.
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Der Antriebs/Regenerationsmodus des Motors kann in Abhängigkeit des Vorzeichens des Stroms bestimmt werden, der z.B. durch einen Stromsensor (nicht gezeigt) für die Wechselrichtervorrichtung abgetastet wird. Auf Grundlage dieses Sensorsignals (nicht gezeigt), erfolgt eine AN/AUS-Bestimmung für den Schalter 118 durch die AN/AUS-Bestimmungsschaltung 117, um den Schalter 118 AN oder AUS zu schalten.
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Für den Fall, dass der Schalter 118 AN ist, wodurch eine parallele Verbindung der Kondensatoren 119 und 1110 bereitgestellt wird, wird die kombinierte Kapazität erhöht, verglichen mit einem Fall, bei dem der Schalter 118 AUS ist. Der Anstieg des Gate-Stroms ig, der durch die Gate-Treiberschaltung 110 fließt, wird daher verzögert, was zu einer Verzögerung der Geschwindigkeit eines Aufladens der Gate-Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 120 führt, und somit die Schaltgeschwindigkeit verringert.
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Die 12A–12C zeigen einen Prozess zum Variieren der Schaltgeschwindigkeit gemäß der Ausführungsform 9, wobei 12A eine Variation des Antriebs/Regenerationsmodus des Motors 200 zeigt, sowie 12B eine Variation eines AN/AUS-Zustands des Schalters 118 und 12C eine Variation der Schaltgeschwindigkeit. Wenn der Betriebsmodus des Motors die Regeneration annimmt, wird der Schalter 118, wie gezeigt, AN-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verringern, und wenn der Betriebsmodus des Motors den Antrieb annimmt, wird der Schalter 118 AUS-geschaltet, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Während die Rauschunterdrückung gemäß der beschriebenen Ausführungsform 9 zur Einschaltzeit der Leistungshalbleitervorrichtung 120 durchgeführt wird, kann der Schaltverlust der Leistungshalbleitervorrichtung 120 zu dem Zeitpunkt reduziert werden, wenn der Betriebsmodus des Motors den Antrieb annimmt.
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Ausführungsform 10
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Es ist einem Durchschnittsfachmann ohne weiteres ersichtlich, dass ein größerer Effekt erzielt werden kann, indem die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Kombination der Parameter bestimmt wird, die in den obigen Ausführungsformen 1–9 beschrieben wurden, ohne dies im Detail zu erläutern.
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Ausführungsform 11
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Es ist dem Durchschnittsfachmann ebenso ohne weiteres ersichtlich, dass ein größerer Effekt erzielt werden kann, indem die Gate-Treiberschaltung 110 der obigen Ausführungsform 1–10 mit einer variablen Widerstandsschaltung, die in 3 gezeigt ist, und/oder einer variablen Kapazitätsschaltung, die in 6 gezeigt ist, kombiniert wird, ohne dies im Detail zu erläutern.
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Ausführungsform 12
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In der Gate-Treiberschaltung 110 der obigen Ausführungsformen 1–11 können, wie in 13 gezeigt, NPN-Bipolartransistoren für die oben erwähnten PNP-Bipolartransistoren substituiert werden, mit dem gleichen Betrieb und Effekt.
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Und zwar wird in der Ausführungsform der Gate-Treiberschaltung, die in 2 gezeigt ist, ein Emitter eines zweiten NPN-Bipolartransistors als zweites Schaltelement mit einem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung verbunden, der variable Widerstandsabschnitt zwischen dem Emitter und einer Basis des zweiten NPN-Bipolartransistors verbunden, ein erster NPN-Bipolartransistor als erstes Schaltelement weist einen Emitter auf, der mit einer Verbindung zwischen der Basis des zweiten NPN-Bipolartransistors und dem variablen Widerstandsabschnitt verbunden ist, sowie eine Basis, die mit einem Kollektor des zweiten NPN-Bipolartransistors und einem Kollektor verbunden ist, der mit der Steuerschaltung verbunden ist, und die Bestimmungsschaltung den Widerstand des variablen Widerstandsabschnitts variiert, der aus einer Parallelschaltung von Widerständen aufgebaut ist, in dem ein Teil der Widerstände AN/AUS-geschaltet wird.
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In der Ausführungsform der Gate-Treiberschaltung, die in 6 gezeigt ist, wird ein Emitter eines zweiten NPN-Bipolartransistors als zweites Schaltelement mit einem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung verbunden, der Widerstand wird zwischen dem Emitter und einer Basis des zweiten NPN-Bipolartransistors verbunden, ein erster NPN-Bipolartransistor als erstes Schaltelement weist einen Emitter auf, der mit einer Verbindung zwischen der Basis des zweiten NPN-Bipolartransistors und dem Widerstand verbunden ist, sowie eine Basis, die mit einem Kollektor des zweiten NPN-Bipolartransistors verbunden ist, und einem Kollektor, der mit der Steuerschaltung verbunden ist, wobei der variable Kapazitätsabschnitt zwischen dem Emitter und dem Kollektor des zweiten NPN-Bipolartransistors verbunden ist, und die Bestimmungsschaltung die Kapazität des variablen Kapazitätsabschnitts variiert, der aus einer Parallelschaltung von Kondensatoren besteht, in dem ein Teil der Kondensatoren AN/AUS-geschaltet wird.
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In der in 13 gezeigten Ausführungsform der Gate-Treiberschaltung ist ein Emitter eines zweiten NPN-Bipolartransistors als zweites Schaltelement mit einem Gate der Leistungshalbleitervorrichtung verbunden, der variable Widerstandsabschnitt ist zwischen dem Emitter und einer Basis des zweiten NPN-Bipolartransistors verbunden, ein erster NPN-Bipolartransistor als erstes Schaltelement weist einen Emittter auf, der mit einer Verbindung zwischen der Basis des zweiten NPN-Bipolartransistors und dem variablen Widerstandsabschnitt verbunden ist, sowie einer Basis, die mit einem Kollektor des zweiten NPN-Bipolartransistors verbunden ist, und einen Kollektor, der mit der Steuerschaltung verbunden ist, wobei der variable Kapazitätsabschnitt zwischen dem Emitter und dem Kollektor des zweiten NPN-Bipolartransistors verbunden ist, und die Bestimmungsschaltung den Widerstand des variablen Widerstandsabschnitts variiert, der aus einer Parallelschaltung von Widerständen besteht, in dem ein Teil der Widerstände AN/AUS-geschaltet werden, und/oder die Kapazität des variablen Kapazitätsabschznitts variiert, der aus einer Parallelschaltung von Kondensatoren besteht, in dem ein Teil der Kondensatoren AN/AUS-geschaltet werden.
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Ausführungsform 13
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Während die oben beschriebenen Ausführungsformen 1–12 die Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung in einer diskontinuierlichen Art und Weise ändern, würde natürlich selbst eine Modifikation zur Änderung der Schaltgeschwindigkeit in einer kontinuierlichen Art und Weise den gleichen Effekt erzielen.
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Die in 2 gezeigte Ausführungsform kann nämlich nicht nur mit mechanischen charakteristischen Werten angewendet werden, sondern ebenso mit der Wechselrichter-Eingangs/Ausgangs-Strom/Spannung, der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung, oder dem Antriebs/Regenerationsmodus des Motors in der in 6 gezeigten Ausführungsform, während die in 6 gezeigte Ausführungsform nicht nur mit der Wechselrichter/Eingangs/Ausgangs-Strom/Spannung, der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung, oder dem Antriebs/Regenerationsmodus des Motors angewendet werden kann, sondern ebenso mit mechanischen charakteristischen Werten in der in 2 gezeigten Ausführungsform.
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Während die obigen Ausführungsformen 1–13 eine Steuerung durchführen, um die Schaltgeschwindigkeit auf einer Rauschunterdrückungs-orientierten Grundlage zu reduzieren, wenn der Motor stark belastet wird, wird vermerkt, dass eine umgekehrte Anwendung erfolgen kann. Bei Anwendung einer Leistungshalbleitervorrichtung vom geringen Verlusttyp (z.B. SiC) oder dergleichen, kann in der Zukunft ein Ausgleich zwischen einer Rauschunterdrückung und einer Effizienz (Verlust) weiter optimiert werden.
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Die Leistungshalbleitervorrichtung kann darüber hinaus auch aus einem Nicht-Si-Halbleitermaterial bestehen, dessen Bandlücke größer als Si ist, wobei das Nicht-Si-Halbleitermaterial eines von SiC, einem GaN-basierten Material oder Diamant sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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