DE102016118190A1

DE102016118190A1 - Gatespannungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102016118190A1
Application number: DE102016118190.0A
Authority: DE
Inventors: Yosuke Osanai; Asahi OGATA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: US9673807B2; US20170099046A1; CN106849654B; DE102016118190B4; JP2017070164A; JP6350479B2; CN106849654A

Abstract

Eine Gatespannungssteuervorrichtung ist konfiguriert zum Durchführen von ersten bis dritten Prozessen, wenn das Gate-Typ-Schaltelement ausgeschaltet wird. In dem ersten Prozess wird die Gatespannung auf einen Wert verringert, der niedriger ist als ein Schwellenwert, um so eine Spannung zwischen Hauptanschlüssen zu erhöhen. In dem zweiten Prozess wird die Gatespannung nach einem Zeitpunkt, zu dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen während des ersten Prozesses einen Spitzenwert annimmt, auf einen Wert gesteuert, der höher ist als die Schwellenspannung. In dem dritten Prozess wird die Gatespannung auf einen Wert verringert, der gleich oder niedriger einer Schwellenspannung ist, während die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen während des zweiten Prozesses auf einem Wert bleibt, der niedriger ist als der Spitzenwert und höher ist als die Ein-Spannung.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 2. Oktober 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-196763 , deren gesamter Inhalt hiermit mittels Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingebunden wird.
TECHNISCHES GEBIEBT
Die hierin offenbarte Technik bezieht sich auf eine Gatespannungssteuervorrichtung zur Steuerung einer Gatespannung eines Gate-Typ-Schaltelements. Insbesondere meint in der vorliegenden Schrift das Gate-Typ-Schaltelement ein Bauelement, das einen Strom zwischen Hauptanschlüssen gemäß einer Spannung einer Gateelektrode schaltet. Das Gate-Typ-Schaltelement umfasst zum Beispiel einen FET (Feldeffekttransistor), einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und dergleichen.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Wenn das Gate-Typ-Schaltelement geschaltet wird, kann es einen Fall geben, in dem eine Spannung oder ein Strom wiederholt drastisch zunimmt und abnimmt. Dieses Phänomen wird als Über- bzw. Nachschwingen bezeichnet. Zum Beispiel offenbart die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2014-147237 eine Technik zum Unterbinden von Über- bzw. Nachschwingen in einem Gleichspannungs- bzw. Gleichstromwandler, der zwei IGBTs in Reihe geschaltet hat. Bei dieser Technik wird, wenn der IGBT auf einem unteren Arm eingeschaltet wird, der IGBT auf einem oberen Arm vorübergehend eingeschaltet. Es ist dadurch möglich, ein Über- bzw. Nachschwingen zu unterbinden, das in dem IGBT auf dem oberen Arm auftritt, wenn der IGBT auf dem unteren Arm eingeschaltet wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Über- bzw. Nachschwingen tritt auch auf, wenn das Gate-Typ-Schaltelement ausgeschaltet wird. Im Speziellen, wenn das Gate-Typ-Schaltelement ausgeschaltet wird, nimmt eine Spannung zwischen Hauptanschlüssen des Gate-Typ-Schaltelements drastisch zu, und nimmt außerdem ein Strom drastisch ab, der zwischen den Hauptanschlüssen des Gate-Typ-Schaltelements fließt (d. h. ein Hauptstrom). Demzufolge wird eine elektromotorische Kraft durch einen parasitären Induktor erzeugt, der in einer Verdrahtung vorliegt, auf/in der das Gate-Typ-Schaltelement eingefügt bzw. zwischengeschaltet ist. Aufgrund dieser elektromotorischen Kraft nimmt die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen gleich nach dem Ausschalten auf einen Spitzenwert zu, und nimmt sie dann wiederholt zu und ab. Außerdem nimmt in Zusammenhang mit den Zunahmen und Abnahmen der Spannung zwischen den Hauptanschlüssen auch der Hauptstrom zu und ab. Als solches tritt ein Über- bzw. Nachschwingen in diesem Gate-Typ-Schaltelement auf, wenn das Gate-Typ-Schaltelement ausgeschaltet wird. Die vorliegende Schrift stellt eine Technik zum Unterbinden bzw. Niederhalten eines Über- bzw. Nachschwingens in dem Gate-Typ-Schaltelement beim Ausschalten bereit.
Eine hierin offenbarte Gatespannungssteuervorrichtung steuert eine Gatespannung eines Gate-Typ-Schaltelements. Wenn das Gate-Typ-Schaltelement ausgeschaltet wird, führt die Gatespannungssteuervorrichtung erste bis dritte Prozesse durch. In dem ersten Prozess verringert die Gatespannungssteuervorrichtung die Gatespannung auf einen Wert, der gleich oder niedriger einer Schwellenspannung ist, um eine Spannung zwischen Hauptanschlüssen des Gate-Typ-Schaltelements ausgehend von einer Ein-Spannung zu erhöhen. In dem zweiten Prozess steuert die Gatespannungssteuervorrichtung die Gatespannung auf einen Wert, der höher als die Schwellenspannung ist, nach einem Zeitpunkt, zu dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen während des ersten Prozesses einen Spitzenwert annimmt. In dem dritten Prozess verringert die Gatespannungssteuervorrichtung die Gatespannung auf einen Wert, der gleich oder niedriger der Schwellenspannung ist, während die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen während des zweiten Prozesses auf einem Wert bleibt, der niedriger als der Spitzenwert und höher als die Ein-Spannung ist. Eine Änderungsrate der Spannung zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit gerade bzw. direkt/kurz/unmittelbar nach einem Endzeitpunkt des zweiten Prozesses ist niedriger als eine Änderungsrate der Spannung zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit gerade bzw. direkt/kurz/unmittelbar vor einem Startzeitpunkt des zweiten Prozesses.
Insbesondere meinen die vorgenannten ”Hauptanschlüsse” die zwei Anschlüsse, in denen ein Hauptstrom fließt, von den Anschlüssen, die das Gate-Typ-Schaltelement aufweist. Bei einem MOSFET beziehen sich die Hauptanschlüsse auf Source und Drain. Bei einem IGBT beziehen sich die Hauptanschlüsse auf Emitter und Kollektor. Außerdem meint die vorgenannte ”Änderungsrate der Spannung zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit” einen Absolutwert bzw. Betrag der Änderungsrate mit Bezug auf die Zeit. Daher meinen sowohl ein Phänomen, bei dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen drastisch zunimmt, als auch ein Phänomen, bei dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen drastisch abnimmt, dass die ”Änderungsrate der Spannung zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit” hoch ist.
Wie vorstehend dargelegt besteht ein parasitärer Induktor in der Verdrahtung, auf/in der das Gate-Typ-Schaltelement eingefügt bzw. zwischengeschaltet ist. Außerdem besteht eine parasitäre Kapazität zwischen den Hauptanschlüssen des Gate-Typ-Schaltelements. Wenn das Gate-Typ-Schaltelement ausgeschaltet wird, nimmt die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen aufgrund einer elektromotorischen Kraft von dem parasitären Induktor auf den Spitzenwert zu. Danach wird die parasitäre Kapazität mit der elektromotorischen Kraft von dem parasitären Induktor aufgeladen. Sobald die parasitäre Kapazität aufgeladen ist, wird die parasitäre Kapazität dann entladen, sodass ein Strom in dem parasitären Induktor fließen kann, und wird erneut eine elektromotorische Kraft in dem parasitären Induktor erzeugt. Als solches werden gleich nach dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen den Spitzenwert annimmt, eine Erzeugung einer elektromotorischen Kraft in dem parasitären Induktor und eine Auf- und Entladung der parasitären Kapazität wiederholt. Mit anderen Worten tritt gleich nach dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen den Spitzenwert annimmt, ein Über- bzw. Nachschwingen auf. Im Gegensatz dazu steuert die hierin offenbarte Gatespannungssteuervorrichtung in dem zweiten Prozess die Gatespannung nach dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen den Spitzenwert annimmt, auf einen Wert, der höher ist als die Schwellenspannung. Insbesondere würde, falls eine Periode des zweiten Prozesses zu lang wäre, das Gate-Typ-Schaltelement während des zweiten Prozesses vollständig eingeschaltet werden, was dazu führte, dass die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen auf die Ein-Spannung abnehmen würde. Daher wird der dritte Prozess (der Prozess des Verringerns der Gatespannung auf einen Wert, der gleich oder niedriger der Schwellenspannung ist) durchgeführt, um den zweiten Prozess zu beenden, bevor die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen während des zweiten Prozesses auf die Ein-Spannung abnimmt. Daher bleibt während des zweiten Prozesses die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen auf einem Wert, der niedriger als der Spitzenwert und höher als die Ein-Spannung ist. Wenn die Gatespannung in dem zweiten Prozess auf einen Wert gesteuert wird, der höher ist als die Schwellenspannung, fließt ein Strom in dem Gate-Typ-Schaltelement. Demzufolge wird die parasitäre Kapazität weniger leicht aufgeladen, und wird ein Über- bzw. Nachschwingen einfach gedämpft bzw. abgeschwächt. Außerdem wird Energie verbraucht, wenn ein Strom in dem Gate-Typ-Schaltelement fließt, was ebenfalls dazu führt, dass ein Über- bzw. Nachschwingen einfach gedämpft bzw. abgeschwächt wird. Dementsprechend ist die Änderungsrate der Spannung zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit gerade bzw. direkt/kurz/unmittelbar nach dem Endzeitpunkt des zweiten Prozesses (d. h. zu dem Startzeitpunkt des dritten Prozesses) niedriger als die Änderungsrate der Spannung zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit gerade bzw. direkt/kurz/unmittelbar vor dem Startzeitpunkt des zweiten Prozesses. Mit anderen Worten kann ein Über- bzw. Nachschwingen durch den zweiten Prozess gedämpft bzw. abgeschwächt werden. Als solches kann gemäß dieser Gatespannungssteuervorrichtung ein Über- bzw. Nachschwingen unterbunden bzw. niedergehalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltbild eines Gleichspannungs- bzw. Gleichstromwandlers 20;
2 ist ein Schaltbild einer Gatespannungssteuervorrichtung 10;
3 ist eine Graphik, die einen Betrieb einer herkömmlichen Gatespannungssteuervorrichtung veranschaulicht;
4 ist eine Graphik, die einen Betrieb der Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 veranschaulicht;
5 ist eine Graphik, die einen Betrieb der Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 2 veranschaulicht;
6 ist eine Graphik, die einen Betrieb der Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 3 veranschaulicht;
7 ist eine Graphik, die einen Betrieb der Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 4 veranschaulicht;
8 ist ein Schaltbild eines Aufwärtswandlers;
9 ist ein Schaltbild eines Abwärtswandlers; und
10 ist ein Schaltbild eines Wechselrichters
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[Ausführungsbeispiele 1]
1 zeigt einen Gleichspannungs- bzw. Gleichstromwandler 20, der eine Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 umfasst. Der Gleichspannungs- bzw. Gleichstromwandler 20 umfasst eine Hochpotentialverdrahtung 22, eine Zwischenverdrahtung 24, eine Niederpotentialverdrahtung 26, eine Batterie 28, eine Drosselspule 30, einen MOSFET 32a, eine Diode 34a, einen MOSFET 32b, eine Diode 34b und eine Kondensator 36. Die Batterie 28 ist zwischen der Zwischenverdrahtung 24 und der Niederpotentialverdrahtung 26 in einer solchen Ausrichtung geschaltet, dass eine positive Elektrode auf der Seite der Zwischenverdrahtung 24 platziert ist. Die Drosselspule 30 ist auf/in der Zwischenverdrahtung 24 eingefügt bzw. zwischengeschaltet. Der MOSFET 32a ist mit der Zwischenverdrahtung 24 an einer Position Q1 auf der gegenüberliegenden Seite der Batterie 28 bezüglich der Drosselspule 30 verbunden. Der MOSFET 32a ist zwischen der Zwischenverdrahtung 24 und der Hochpotentialverdrahtung 22 geschaltet. Die Diode 34a ist mit dem MOSFET 32a in einer solchen Ausrichtung parallel geschaltet, dass eine Kathode auf der Seite der Hochpotentialverdrahtung 22 platziert ist. Der MOSFET 32b ist mit der Zwischenverdrahtung 24 an der Position Q1 verbunden. Der MOSFET 32b ist zwischen der Zwischenverdrahtung 24 und der Niederpotentialverdrahtung 26 geschaltet. Die Diode 34b ist mit dem MOSFET 32b in einer solchen Ausrichtung parallel geschaltet, dass eine Kathode auf der Seite der Zwischenverdrahtung 24 platziert ist. Der Kondensator 36 ist zwischen der Hochpotentialverdrahtung 22 und der Niederpotentialverdrahtung 26 geschaltet. Die Gatespannungssteuervorrichtung 10 ist mit einem Gate von dem MOSFET 32a verbunden. Eine weitere Gatespannungssteuervorrichtung 10 ist mit einem Gate von dem MOSFET 32b verbunden.
Der Gleichspannungs- bzw. Gleichstromwandler 20 schaltet die MOSFETs 32a und 32b, um dadurch eine Spannung der Batterie 28 hochzusetzen, und liefert die hochgesetzte Spannung zwischen der Hochpotentialverdrahtung 22 und der Niederpotentialverdrahtung 26. Außerdem kann der Gleichspannungs- bzw. Gleichstromwandler 20 auch die MOSFETs 32a und 32b schalten, um dadurch die zwischen der Hochpotentialverdrahtung 22 und der Niederpotentialverdrahtung 26 gelieferte Hochspannung herabzusetzen, und die herabgesetzte Spannung zwischen der Zwischenverdrahtung 24 und der Niederpotentialverdrahtung 26 liefern.
Da die zwei Gatespannungssteuervorrichtungen 10 die gleiche Konfiguration aufweisen, wird hierin nachstehend die Gatespannungssteuervorrichtung 10 beschrieben, die mit dem MOSFET 32b verbunden ist. Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst die Gatespannungssteuervorrichtung 10 eine Gateüberwachungsschaltung 12, eine Pulserzeugungsschaltung 14 und eine Gateansteuerschaltung 16. Die Gateüberwachungsschaltung 12 fühlt bzw. tastet eine Gatespannung von dem MOSFET 32b ab. Die Pulserzeugungsschaltung 14 erzeugt ein Pulssignal V_sig2 gemäß der durch die Gateüberwachungsschaltung 12 abgefühlten bzw. -getasteten Gatespannung. Die Gateansteuerschaltung 16 empfängt ein von Außen übertragendes Steuersignal V_sig1. Außerdem empfängt die Gateansteuerschaltung 16 das von der Pulserzeugungsschaltung 14 übertragene Pulssignal V_sig2. Die Gateansteuerschaltung 16 steuert die Gatespannung von dem MOSFET 32b gemäß dem Steuersignal V_sig1 und dem Pulssignal V_sig2.
Außerdem stellt ein Induktor 42 in 2 einen parasitären Induktor einer Verdrahtung 40 dar, auf/in der der MOSFET 32b eingefügt bzw. zwischengeschaltet ist. Im Speziellen stellt der Induktor 42 einen parasitären Induktor zwischen dem Verbindungsabschnitt Q1 (einem Verbindungsabschnitt der Verdrahtung 40 und der Zwischenverdrahtung 24) und einem Verbindungsabschnitt Q2 (einem Verbindungsabschnitt der Verdrahtung 40 und der Niederpotentialverdrahtung 26) dar. Außerdem stellt ein Kondensator 44 in 2 eine parasitäre Kapazität zwischen Source und Drain von dem MOSFET 32b dar.
Als Nächstes wird ein Betrieb des Ausschaltens von dem MOSFET 32b beschrieben, der durch die Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt wird. Insbesondere wird zum Vergleich auch ein Betrieb des Ausschaltens von dem MOSFET 32b beschrieben, der durch eine herkömmliche Gatespannungssteuervorrichtung durchgeführt wird. Zunächst wird unter Verwendung von 3 ein Betrieb der herkömmlichen Gatespannungssteuervorrichtung beschrieben. Die herkömmliche Gatespannungssteuervorrichtung hat nicht die Pulserzeugungsschaltung 14. Daher steuert die herkömmliche Gatespannungssteuervorrichtung die Gatespannung nur basierend auf dem Steuersignal V_sig1.
Zu einem Zeitpunkt t0 in 3 ist das Steuersignal V_sig1 auf Hi gesetzt. Dementsprechend steuert die Gatespannungssteuervorrichtung die Gatespannung V_g auf eine Gate-Ein-Spannung V_gon (eine Spannung, die höher ist als eine Schwellenspannung V_gth). Daher ist der MOSFET 32b ein. Dementsprechend ist zu dem Zeitpunkt t0 eine Source-Drain-Spannung V_sd von dem MOSFET 32b auf eine Ein-Spannung V_sdon (einem extrem niedrigen Wert), und ist ein Drainstrom I_d von dem MOSFET 32b groß. Während das Steuersignal V_sig1 auf Hi ist, wird der MOSFET 32b in einem Ein-Zustand gehalten und nimmt der Drainstrom I_d allmählich zu. Während der Drainstrom I_d fließt, wird Energie in dem parasitären Induktor 42 gespeichert.
Wenn das Steuersignal V_sig1 zu einem Zeitpunkt t1 von Hi auf Lo geschaltet wird, startet die Gatespannungssteuervorrichtung eine Entladung von Ladungen von dem Gate von dem MOSFET 32b. Daher beginnt die Gatespannung V_g zu dem Zeitpunkt t1 abzunehmen. Sobald die Gatespannung V_g auf eine Spiegelspannung V_gmr abnimmt, wird die Gatespannung V_g auf dieser Spiegelspannung V_gmr annährend konstant. Selbst während die Gatespannung V_g auf der Spiegelspannung V_gmr bleibt, wird die Entladung von dem Gate fortgesetzt. Zu einem Zeitpunkt t2 in einer Periode, in der die Gatespannung V_g auf der Spiegelspannung V_gmr bleibt, werden Ladungen von dem Gate auf eine vorgeschriebene Menge verringert. Demzufolge beginnt der Drainstrom I_d drastisch abzunehmen, und beginnt außerdem die Spannung V_sd drastisch zuzunehmen. Mit anderen Worten beginnt es zu dem Zeitpunkt t2, dass der MOSFET 32b ausgeschaltet wird. Insbesondere wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel damit begonnen, dass der MOSFET 32b ausgeschaltet wird, bevor der Drainstrom I_d gesättigt ist. Nach dem Zeitpunkt t2 nimmt die Gatespannung V_g ausgehend von der Spiegelspannung V_gmr weiter ab, und fällt sie zu einem Zeitpunkt t3 unter die Schwellenspannung V_gth. Dementsprechend nimmt zu dem Zeitpunkt t3 der Drainstrom I_d auf ungefähr Null ab.
Ein Strom I_don in 3 ist ein Drainstrom zu dem Zeitpunkt t2, d. h. ein Drainstrom, gerade bevor der MOSFEST 32b ausgeschaltet zu werden beginnt. Zu dem Zeitpunkt t2 wird Energie E2 (E2 = 0,5·L·I_don ²) in dem parasitären Induktor 42 gespeichert. Insbesondere meint ein Symbol L eine Induktivität des parasitären Induktors 42 (d. h. eine parasitäre Induktivität). Wenn der Drainstrom I_d nach dem Zeitpunkt t2 drastisch abnimmt, verursacht der parasitäre Induktor 42 eine elektromotorische Kraft in einer Richtung, entlang derer der Drainstrom I_d fließt. Dementsprechend, wenn der MOSFET 32b zu dem Zeitpunkt t3 ausgeschaltet wird/ist, liegen eine Spannung V1 zwischen der Zwischenverdrahtung 24 und der Niederpotentialverdrahtung 26 und außerdem eine Induktionsspannung V2 des parasitären Induktors 42 zwischen Source und Drain von dem MOSFET 32b an. Dementsprechend nimmt die Spannung V_sd zu dem Zeitpunkt t3 einen Spitzenwert bzw. Scheitelwert V_sdp (= V1 + V2) an. Außerdem nimmt zu einem Zeitpunkt etwas nach dem Zeitpunkt t3 der Drainstrom I_d einen Minusspitzenwert bzw. Minusscheitelwert I_dp an. Nachdem die Spannung V_sd den Spitzenwert V_sdp annimmt, nimmt sie wiederholt drastisch zu und ab, und einhergehend mit der Spannung V_sd nimmt auch der Drainstrom I_d wiederholt drastisch zu und ab. Mit anderen Worten tritt nach dem Zeitpunkt t3 ein Über- bzw. Nachschwingen auf. Ein solches Über- bzw. Nachschwingen tritt dadurch auf, dass eine Erzeugung einer elektromotorischen Kraft in dem parasitären Induktor 42 und eine Auf- und Entladung der parasitären Kapazität 44 wiederholt werden. Wenn ein Strom aufgrund des Über- bzw. Nachschwingens fließt, wird Energie durch einen parasitären Widerstand der Verdrahtung verbraucht, wodurch verursacht wird, dass das Über- bzw. Nachschwingen allmählich gedämpft bzw. abgeschwächt wird. Wenn das Über- bzw. Nachschwingen vollständig gedämpft bzw. abgeschwächt ist, wird die Spannung V_sd auf der Spannung V1 (d. h. einem Wert, der niedriger ist als der Spitzenwert V_sdp und höher ist als die Ein-Spannung V_sdon) stabil, und wird der Drainstrom I_d auf ungefähr Null stabil.
Als solches dauert bei der herkömmlichen Gatespannungssteuervorrichtung ein Über- bzw. Nachschwingen an, bis es natürlich gedämpft bzw. abgeschwächt ist. Bei der herkömmlichen Gatespannungssteuervorrichtung kann ein Über- bzw. Nachschwingen nicht unterbunden bzw. niedergehalten werden. Dementsprechend tritt ein Problem dahingehend auf, dass der MOSFET 32b eine Rausch- bzw. Störungsquelle darstellt, und dergleichen.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. Die Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 umfasst die Pulserzeugungsschaltung 14 und steuert die Gatespannung basierend auf dem Pulssignal V_sig2 von der Pulserzeugungsschaltung 14 und dem Steuersignal V_sig1.
4 zeigt einen Betrieb der Gatespannungssteuervorrichtung 10. Ein Betrieb von dem Zeitpunkt t0 bis zu dem Zeitpunkt t3 in 4 ist gleich dem Betrieb von dem Zeitpunkt t0 bis zu dem Zeitpunkt t3 in 3. Auch in 4 tritt ein Über- bzw. Nachschwingen gerade nach dem Zeitpunkt t3 auf, wie in 3. Bei der Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 überwacht die Gateüberwachungsschaltung 12 die Gatespannung V_g. Die Pulserzeugungsschaltung 14 erzeugt das Pulssignal V_sig2 basierend auf der Gatespannung V_g, die durch die Gateüberwachungsschaltung 12 abgefühlt bzw. -getastet wird. Von dem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t4 wird das Pulssignal V_sig2 auf Lo gehalten. Wenn die Gatespannung V_g zu dem Zeitpunkt t3 unter die Schwellenspannung V_gth fällt, schaltet die Pulserzeugungsschaltung 14 zu dem Zeitpunkt t4 nach einem Verstreichen einer vorgeschriebenen Zeit seit dem Zeitpunkt t3 das Pulssignal V_sig2 von Lo auf Hi. Eine Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 ist eine Zeitdifferenz, die in der Pulserzeugungsschaltung 14 voreingestellt ist. Wenn das Pulssignal V_sig2 zu dem Zeitpunkt t4 Hi wird, erhöht die Gateansteuerschaltung 16 die Gatespannung V_g. Die Gatespannung V_g überschreitet die Schwellenspannung V_gth zu einem Zeitpunkt t5 nach Verstreichen einer vorgeschriebenen Zeit seit dem Zeitpunkt t4. Danach erhöht die Gateansteuerschaltung 16 die Gatespannung V_g auf einen Wert, der ungefähr so hoch ist wie die Spiegelspannung V_gmr. Zu einem Zeitpunkt t6 nach Verstreichen einer vorgeschriebenen Zeit seit dem Zeitpunkt t4 schaltet die Pulserzeugungsschaltung 14 das Pulssignal V_sig2 von Hi auf Lo. Eine Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t6 ist eine Zeitdifferenz, die in der Pulserzeugungsschaltung 14 voreingestellt ist. Wenn das Pulssignal V_sig2 zu dem Zeitpunkt t6 Lo wird, verringert die Gateansteuerschaltung 16 die Gatespannung V_g. Die Gatespannung V_g fällt zu einem Zeitpunkt t7 nach Verstreichen einer vorgeschriebenen Zeit seit dem Zeitpunkt t6 unter die Schwellenspannung V_gth. Nach dem Zeitpunkt t7 wird die Gatespannung V_g auf einem Wert gehalten, der gleich oder niedriger der Schwellenspannung V_gth (ungefähr 0 V) ist. Im Speziellen wird die Gatespannung V_g von gerade nach dem Zeitpunkt t7 bis zu einem nächsten Ein-Zeitpunkt (einem Zeitpunkt, zu dem das Steuersignal V_sig1 das nächste Mal auf Hi angehoben wird) auf ungefähr 0 V gehalten.
Als solches steuert die Gatespannungssteuervorrichtung 10, sobald die Gatespannung V_g zu dem Zeitpunkt t3 unter die Schwellenspannung V_gth fällt, die Gatespannung V_g in einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t7 auf einen Wert, der höher ist als die Schwellenspannung V_gth. Zu dem Zeitpunkt t7 verringert die Gatepannungssteuervorrichtung 10 dann die Gatespannung V_g auf einen Wert, der gleich oder niedriger der Schwellenspannung V_gth ist. Als solches führt die Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel durch: einen Prozess des Ausschaltens von dem MOSFET 32b (der hierin nachstehend als ein erster Prozess bezeichnet wird) zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t3; einen Prozess des vorübergehenden Einschaltens von dem MOSFET 32b (der hierin nachstehend als ein zweiter Prozess bezeichnet wird) nach dem ersten Prozess (d. h. in einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t7); und einen Prozess des erneuten Ausschaltens von dem MOSFET 32b (der hierin nachstehend als ein dritter Prozess bezeichnet wird) nach dem Zeitpunkt t7.
Wie es vorstehend dargelegt ist, nimmt die Spannung V_sd zum dem Zeitpunkt t3 den Spitzenwert V_sdp an, und tritt dann ein Über- bzw. Nachschwingen auf, wenn der MOSFET 32b in dem ersten Prozess ausgeschaltet wird. Der zweite Prozess wird in einem Zustand durchgeführt, in dem ein Über- bzw. Nachschwingen auftritt. Wenn der MOSFET 32b zu dem Zeitpunkt t5 in dem Zustand eingeschaltet wird, in dem ein Über- bzw. Nachschwingen auftritt, fließt ein durch das Über- bzw. Nachschwingen verursachter Strom durch den MOSFET 32b. Dementsprechend wird die parasitäre Kapazität 44 weniger leicht aufgeladen. Außerdem, wenn der Strom in dem MOSFET 32b fließt, wird durch den Widerstand von dem MOSFET 32b ein Verlust verursacht. Die Energie des Über- bzw. Nachschwingens wird/ist dadurch verbraucht. Dementsprechend wird nach dem Zeitpunkt t7, zu dem der MOSFET 32b ausgeschaltet wird/ist (d. h. einem Endzeitpunkt des zweiten Prozesses und einem Startzeitpunkt des dritten Prozesses), das Über- bzw. Nachschwingen beseitigt bzw. aufgehoben. Mit anderen Worten ändert sich die Spannung V_sd gerade vor dem Zeitpunkt t5 drastisch, zu dem der zweite Prozess startet, wohingegen die Spannung V_sd gerade nach dem Zeitpunkt t7 nahezu konstant wird, zu dem der zweite Prozess endet. Mit anderen Worten wird ein Ergebnis dahingehend erhalten, dass eine Änderungsrate dV_sd/dt der Spannung V_sd mit Bezug auf die Zeit (im Speziellen ein Absolutwert bzw. Betrag der Änderungsrate mit Bezug auf die Zeit) gerade nach dem Zeitpunkt t7 niedriger ist als gerade vor dem Zeitpunkt t5. Als solches ist es möglich, ein Über- bzw. Nachschwingen zu unterbinden bzw. niederzuhalten, indem der MOSFET 32b in einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t7 eingeschaltet wird. Wie es aus dem Vergleich zwischen 3 und 4 deutlich wird, kann gemäß der Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 ein Über- bzw. Nachschwingen schneller gedämpft bzw. abgeschwächt werden als bei der herkömmlichen Gatespannungssteuervorrichtung.
Außerdem ist es möglich, eine Verringerung einer Schaltgeschwindigkeit von dem MOSFET 32b zu verhindern, indem der zweite Prozess nach dem Zeitpunkt t3 durchgeführt wird, zu dem die Spannung V_sd den Spitzenwert V_sdp annimmt, wie es vorstehend beschrieben ist. Um ein Über- bzw. Nachschwingen zu unterbinden bzw. niederzuhalten, wird auch erwogen, den zweiten Prozess in einer Phase bzw. einem Stadium vor dem Zeitpunkt t3 zu starten (z. B. in einer Periode, in der die Spannung V_sd zunimmt (innerhalb einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3)). Falls der zweite Prozess (d. h. der Prozess des Einschaltens von dem MOSFET 32b) vor dem Zeitpunkt t3 durchgeführt wird, werden jedoch eine erhöhte Rate der Spannung V_sd und eine verringerte Rate des Drainstroms I_d niedrig, was eine Verringerung einer Schaltgeschwindigkeit bewirkt. Daher ist es möglich, ein Über- bzw. Nachschwingen zu unterbinden bzw. niederzuhalten, ohne die Schaltgeschwindigkeit zu verringern, indem der zweite Prozess nach dem Zeitpunkt t3 durchgeführt wird, wie es bei Ausführungsbeispiel 1 der Fall ist.
Insbesondere bleibt die Spannung V_sd selbst dann, wenn der MOSFET 32b in einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t7 (die hierin nachstehend als eine Periode des zweiten Prozesses bezeichnet wird) eingeschaltet wird, auf einem Wert nahe der Spannung V1, ohne übermäßig abzunehmen. Dies ist deshalb so, da die Periode des zweiten Prozesses kurz ist und daher die Gatespannung V_g nicht so erhöht wird, dass sie die Gate-Ein-Spannung V_gon erreicht. Die Spannung V_sd während der Periode des zweiten Prozesses ist hoch, und daher tritt leicht ein Verlust auf, wenn ein Strom während der Periode des zweiten Prozesses in dem MOSFET 32b fließt. Dementsprechend kann ein Über- bzw. Nachschwingen effektiver gedämpft bzw. abgeschwächt werden. Während der Periode des zweiten Prozesses bleibt die Spannung V_sd auf einem Wert zwischen dem Spitzenwert V_sdp und der Ein-Spannung V_sdon und näher an dem Spitzenwert V_sdp als der Ein-Spannung V_sdon. Im Speziellen bleibt während der Periode des zweiten Prozesses die Spannung V_sd auf einem Wert innerhalb einer maximalen Amplitude ΔV des Über- bzw. Nachschwingens mit Bezug auf die Spannung V1 (d. h. einem Wert V1 ± ΔV). Insbesondere weist die maximale Amplitude ΔV des Über- bzw. Nachschwingens eine Beziehung ΔV = V2 = V_sdp – V1 auf.
Insbesondere fließt während der Periode des zweiten Prozesses zusätzlich zu dem Strom aufgrund des Über- bzw. Nachschwingens auch ein Strom basierend auf der Spannung V1 zwischen der Zwischenverdrahtung 24 und der Niederpotentialverdrahtung 26. Wenn die Periode des zweiten Prozesses zu lang ist, wird eine durch den Strom basierend auf der Spannung V1 verursachter Verlust groß und wird ein Ausschaltverlust von dem MOSFET 32b groß. Dementsprechend wird/ist die Länge der Periode des zweiten Prozesses bevorzugt so eingestellt, dass ein Verlust E1, der in dem MOSFET 32b während der Periode des zweiten Prozesses verursacht wird, gleich oder kleiner dem Zweifachen einer Energie E2 ist, die in dem parasitären Induktor 24 vor einem Ausschalten gespeichert ist. Insbesondere kann der Verlust E1 ausgedrückt werden durch:
Außerdem wird die Energie E2 ausgedrückt durch E2 = 0,5·L·I_don ², wie es vorstehend beschrieben ist. Falls eine Beziehung E1 ≤ 2·E2 (d. h. E1 ≤ L·I_don ²) erfüllt ist, wird der Verlust E1 nicht übermäßig groß. Außerdem, wenn der Verlust E1 relativ zu der Energie E2 zu gering ist, kann ein Über- bzw. Nachschwingen während der Periode des zweiten Prozesses nicht hinlänglich gedämpft bzw. abgeschwächt werden, und verbleibt ein Über- bzw. Nachschwingen nach der Periode des zweiten Prozesses. Daher wird/ist die Periode des zweiten Prozesses bevorzugt so eingestellt, dass die Beziehung E1 ≥ 0,5·E2 erfüllt ist. Es ist bevorzugter, die Beziehung E1 = E2 zu erfüllen.
[Ausführungsbeispiel 2]
Wie es in 4 gezeigt ist, schaltet die Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 den MOSFET 32b zu dem Zeitpunkt t5 nach Verstreichen einer vorgeschriebenen Zeit seit dem Zeitpunkt t3 ein. Wenn jedoch der MOSFET 32b zu einem Zeitpunkt eingeschaltet wird, der näher an dem Zeitpunkt t3 liegt, kann ein Über- bzw. Nachschwingen schneller gedämpft bzw. abgeschwächt werden. Wie es in 5 gezeigt ist, schaltet die Gatespannungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 den MOSFET 32b zu einem Zeitpunkt ein, der nahezu gleich dem Zeitpunkt t3 ist. Mit anderen Worten wird der MOSFET 32b gerade nach dem Zeitpunkt t3 eingeschaltet, zu dem der Spitzenwert V_sdp der Spannung V_sd beobachtet wird. Gemäß der Konfiguration in 5 wird der zweite Prozess nahezu gleichzeitig mit dem Auftreten des Über- bzw. Nachschwingens durchgeführt, und kann das Über- bzw. Nachschwingen daher schneller gedämpft bzw. abgeschwächt werden. Wenn der zweite Prozess vor dem Zeitpunkt t3 gestartet wird, wird insbesondere die Schaltgeschwindigkeit von dem MOSFET 32b verringert, wie es vorstehend dargelegt ist, und ist es daher notwendig, den zweiten Prozess nach dem Zeitpunkt t3 durchzuführen, um die Schaltgeschwindigkeit nicht zu verringern.
[Ausführungsbeispiel 3]
Wie es in 4 gezeigt ist, wird bei Ausführungsbeispiel 1, das vorstehend dargelegt ist, die Gatespannung V_g während der Periode des zweiten Prozesses auf die Spiegelspannung V_gmr erhöht. Falls jedoch die Gatespannung V_g auf die Spiegelspannung V_gmr erhöht wird, kann es einen Fall geben, in dem der übermäßig hohe Drainstrom I_d während der Periode des zweiten Prozesses fließen kann. Im Gegensatz dazu, wie es in 6 gezeigt ist, steuert die Gatespannungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 die Gatespannung V_g während der Periode des zweiten Prozesses auf eine Spannung, die niedriger ist als die Spiegelspannung V_gmr. Durch Begrenzen der Gatespannung V_g auf unter die Spiegelspannung V_gmr als solches, ist es möglich, den Drainstrom I_d während der Periode des zweiten Prozesses zu steuern. Daher kann ein Phänomen unterbunden bzw. niedergehalten werden, bei dem der übermäßig hohe Drainstrom I_d während der Periode des zweiten Prozesses fließt, wodurch ein übermäßig großer Verlust verursacht wird. Mit anderen Worten kann gemäß der Konfiguration gemäß Ausführungsbeispiel 3 ein Verlust während der Periode des zweiten Prozesses leicht gesteuert werden.
[Ausführungsbeispiel 4]
Bei Ausführungsbeispiel 1, das vorstehend dargelegt ist, ist die Länge der Periode des zweiten Prozesses fest. Wie es vorstehend dargelegt ist, wird jedoch der Verlust E1, der während der Periode des zweiten Prozesses verursacht wird, bevorzugt gleich der Energie E2 gemacht, die in dem parasitären Induktor 42 vor einem Ausschalten gespeichert ist (= 0,5·L·I_don ²). Daher ändert sich eine zweckmäßige Länge der Periode des zweiten Prozesses abhängig von dem Drainstrom I_don vor einem Ausschalten. Die Gatespannungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 ändert die Länger der Periode des zweiten Prozesses gemäß dem Strom I_don. Mit anderen Worten hat die Gatespannungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 eine Funktion zum Überwachen des Drainstroms I_d. Falls der Drainstrom I_don vor einem Ausschalten klein ist, wird die Steuerung wie in 4 durchgeführt. Falls der Drainstrom I_don vor einem Ausschalten groß ist, wird eine Amplitude des Über- bzw. Nachschwingens groß, und wird daher die Periode des zweiten Prozesses länger gemacht, wie es in 7 gezeigt ist. Gemäß der Konfiguration gemäß Ausführungsbeispiel 4 ist es möglich, den während der Periode des zweiten Prozesses verursachten Verlust E1 zu reduzieren, während die Länge der Periode des zweiten Prozesses auf eine Länge eingestellt wird, die zum Dämpfen bzw. Abschwächen des Über- bzw. Nachschwingens notwendig ist.
Insbesondere wurde bei Ausführungsbeispiel 1, das vorstehend dargelegt ist, ein Beispiel beschrieben, in dem die Gatespannungssteuervorrichtung 10 auf einen Gleichspannungs- bzw. Gleichstromwandler 20 angewandt ist, der eine Aufwärtswandlungsfunktion und eine Abwärtswandlungsfunktion aufweist. Jedoch kann, wie es in 8 der Fall ist, die Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf einen Wandler angewandt werden, der ausschließlich zum Aufwärtswandeln bestimmt ist. Außerdem, wie es in 9 der Fall ist, kann die Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf einen Wandler angewandt werden, der ausschließlich zum Abwärtswandeln bestimmt ist. Außerdem, wie es in 10 gezeigt ist, kann die Gatespannungssteuervorrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel zur Steuerung eines Gate-Typ-Schaltelements in einer Wechselrichterschaltung verwendet werden. Die Wechselrichterschaltung von 10 umfasst eine Hochpotentialverdrahtung 92, eine Niederpotentialverdrahtung 94, Ausgangsverdrahtungen 96 und 98, sowie vier MOSFETs 34. Die MOSFETs 34 sind zwischen der Hochpotentialverdrahtung 92 und der Ausgangsverdrahtung 96, zwischen der Ausgangsverdrahtung 96 und der Niederpotentialverdrahtung 94, zwischen der Hochpotentialverdrahtung 92 und der Ausgangsverdrahtung 98, sowie zwischen der Ausgangsverdrahtung 98 und der Niederpotentialverdrahtung 94 geschaltet. Die Wechselrichterschaltung ermöglicht, dass die vier MOSFETs 34 so geschaltet werden, dass dadurch eine zwischen der Hochpotentialverdrahtung 92 und der Niederpotentialverdrahtung 94 anliegende Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt wird und die Wechselspannung zwischen den Ausgangsverdrahtungen 96 und 98 geliefert wird. Die Gatespannungssteuervorrichtung 10 ermöglicht, dass jeder von den MOSFETs 34 geschaltet wird.
Außerdem fühlt bzw. tastet bei Ausführungsbeispiel 1, das vorstehend dargelegt ist, die Gatespannungssteuervorrichtung 10 die Gatespannung V_g ab, und startet sie den zweiten Prozess nach dem Zeitpunkt t3, zu dem die Gatespannung V_g unter die Schwellenspannung V_gth fällt. Jedoch kann die Gatespannungssteuervorrichtung 10 den Drainstrom I_d abfühlen bzw. -tasten und den zweiten Prozess starten, nachdem der Drainstrom I_d den Minusspitzenwert I_dp annimmt. Außerdem kann die Gatespannungssteuervorrichtung 10 die Spannung V_sd abfühlen bzw. -tasten und den zweiten Prozess starten, nachdem die Spannung V_sd den Spitzenwert V_sdp annimmt. Außerdem kann ermöglicht sein, dass die Gatespannungssteuervorrichtung 10, anstatt einer Überwachung einer Spannung oder eines Stroms, einen Wert einer Zeit (einen festen Wert) speichert und den zweiten Prozess startet, wenn die so gespeicherte Zeit seit dem Zeitpunkt t1 verstreicht.
Außerdem ist bei den vorstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ein MOSFET als das Gate-Typ-Schaltelement verwendet. Es können jedoch andere Gate-Typ-Schaltelemente wie etwa ein IGBT und dergleichen verwendet werden.
Nachstehend werden hierin geeignete Konfigurationen gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen aufgeführt. Insbesondere weist jede der nachstehend aufgeführten Konfigurationen unabhängig Nützlichkeit bzw. Zweckmäßigkeit auf.
Bei einer Ausgestaltung, die hierin als Beispiel offenbart ist, ist eine Beziehung E1 ≤ L·I² erfüllt. Insbesondere meint das Symbol L eine parasitäre Induktivität einer Verdrahtung, auf/in der das Gate-Typ-Schaltelement eingefügt bzw. zwischengeschaltet ist. Das Symbol I meint einen Strom, der durch das Gate-Typ-Schaltelement vor einem Ausschalten fließt. Das Symbol E1 meint einen Verlust, der in dem Gate-Typ-Schaltelement während des zweiten Prozesses verursacht wird.
Die Energie E2, die in der parasitären Induktivität vor einem Ausschalten des Gate-Typ-Schaltelements gespeichert ist, steht in der Beziehung E2 = 0,5·L·I². Wenn die in dem Gate-Typ-Schaltelement während des zweiten Prozesses verbrauchte Energie (d. h. der Verlust E1) gleich E2 ist, ist es möglich, ein Über- bzw. Nachschwingen beinahe ohne Erhöhung des Ausschaltverlusts zu unterbinden bzw. niederzuhalten. Wenn der Verlust E1 während des zweiten Prozesses relativ zu der Energie E2 zu groß ist, wird der Ausschaltverlust groß. Obwohl es schwierig ist, den Verlust E1 während des zweiten Prozesses korrekt zu steuern, ist es möglich, ein Über- bzw. Nachschwingen zu unterbinden bzw. niederzuhalten, ohne den Ausschaltverlust so stark zu erhöhen, wenn die Beziehung E1 ≤ L·I² (d. h. E1 ≤ 2·E2) erfüllt ist.
Bei einer Ausgestaltung, die hierin als Beispiel offenbart ist, kann die Gatespannungssteuervorrichtung konfiguriert sein, die Gatespannung während des zweiten Prozesses auf einen Wert zu steuern, der niedriger ist als eine Spiegelspannung des Gate-Typ-Schaltelements. Insbesondere, wenn das Gate des Gate-Typ-Schaltelements aufgeladen wird, kann es eine Periode (die Spiegelperiode genannt wird) geben, in der die Gatespannung auf einem nahezu konstanten Wert gehalten wird. Die Spiegelspannung meint den Wert der Gatespannung während der Spiegelperiode.
Wenn ein großer Strom in dem Gate-Typ-Schaltelement während des zweiten Prozesses fließt, wird der in dem Gate-Typ-Schaltelement verursachte Verlust groß. Durch Steuerung der Gatespannung auf einen Wert, der niedriger ist als die Spiegelspannung, wie es vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, zu verhindern, dass ein großer Strom während des zweiten Prozesses in dem Gate-Typ-Schaltelement fließt. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass der Verlust, der in dem Gate-Typ-Schaltelement während des zweiten Prozesses verursacht wird, übermäßig groß ist.
Bei einer Ausgestaltung, die hierin als Beispiel offenbart ist, kann eine Gatespannungssteuervorrichtung konfiguriert sein, eine Periode des zweiten Prozesses länger zu machen, wenn ein Strom, der in dem Gate-Typ-Schaltelement vor einem Ausschalten fließt, größer ist.
Wenn ein großer Strom in dem Gate-Typ-Schaltelement vor einem Ausschalten fließt, wird eine größere Energie in dem parasitären Induktor gespeichert und tritt leichter ein Über- bzw. Nachschwingen auf, das eine große Amplitude aufweist. Um ein solches Über- bzw. Nachschwingen hinlänglich zu unterbinden bzw. niederhalten, muss die Periode des zweiten Prozesses länger gemacht werden. Andererseits, wenn die Periode des zweiten Prozesses zu lang ist, wird der in dem Gate-Typ-Schaltelement verursachte Verlust groß. Daher ist es möglich, das Über- bzw. Nachschwingen auf geeignete Weise zu unterbinden bzw. niederzuhalten und den Verlust ebenso zu unterbinden bzw. niederzuhalten, indem die Länge der Periode des zweiten Prozesses gemäß der Größe des Stroms angepasst wird, der in dem Gate-Typ-Schaltelement vor einem Ausschalten fließt.
Bei einer Ausgestaltung, die hierin als Beispiel offenbart ist, kann die Gatespannungssteuervorrichtung konfiguriert sein, die Gatespannung abzufühlen bzw. -tasten und den zweiten Prozess nach einem Zeitpunkt zu starten, zu dem die Gatespannung während des ersten Prozesses unter die Schwellenspannung fällt.
Der Zeitpunkt, zu dem die Gatespannung unter die Schwellenspannung fällt, fällt ungefähr mit dem Zeitpunkt zusammen, zu dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen den Spitzenwert annimmt. Daher kann der zweite Prozess basierend auf der Gatespannung gestartet werden. Außerdem kann gemäß dieser Konfiguration die Gatespannung basierend auf der Gatespannung gesteuert werden, und kann daher der zweite Prozess mit einer einfachen Schaltungskonfiguration durchgeführt werden.
Vorstehend wurden die Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben. Diese stellen jedoch nur Beispiele dar und schränken die Patentansprüche nicht ein. Die in den Patentansprüchen beschriebene Technik umfasst verschiedene Modifikationen und Veränderungen der konkreten Beispiele, die vorstehend dargestellt sind. Die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen erläuterten technischen Elemente bringen technische Nützlichkeit bzw. Zweckmäßigkeit unabhängig oder in Kombination von einigen von diesen zur Geltung, und die Kombination ist nicht auf eine solche beschränkt, die in den eingereichten Patentansprüchen beschrieben ist. Außerdem erreicht die Technik, die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen beispielhaft dargelegt ist, gleichzeitig eine Vielzahl von Aufgaben, und weist sie technisch Nützlichkeit bzw. Zweckmäßigkeit durch Erreichung von einer von solchen Aufgaben auf.
Eine Gatespannungssteuervorrichtung ist konfiguriert zum Durchführen von ersten bis dritten Prozessen, wenn das Gate-Typ-Schaltelement ausgeschaltet wird. In dem ersten Prozess wird die Gatespannung auf einen Wert verringert, der niedriger ist als ein Schwellenwert, um so eine Spannung zwischen Hauptanschlüssen zu erhöhen. In dem zweiten Prozess wird die Gatespannung nach einem Zeitpunkt, zu dem die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen während des ersten Prozesses einen Spitzenwert annimmt, auf einen Wert gesteuert, der höher ist als die Schwellenspannung. In dem dritten Prozess wird die Gatespannung auf einen Wert verringert, der gleich oder niedriger einer Schwellenspannung ist, während die Spannung zwischen den Hauptanschlüssen während des zweiten Prozesses auf einem Wert bleibt, der niedriger ist als der Spitzenwert und höher ist als die Ein-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 2015-196763 [0001]
JP 2014-147237 [0003]

Claims

Gatespannungssteuervorrichtung (10), die konfiguriert ist zum Steuern einer Gatespannung (V_g) von einem Gate-Typ-Schaltelement (32b), wobei, wenn das Gate-Typ-Schaltelement (32b) ausgeschaltet wird, die Gatespannungssteuervorrichtung (10) durchführt: einen ersten Prozess des Verringerns der Gatespannung (V_g) auf einen Wert, der gleich oder niedriger einer Schwellenspannung (V_gth) ist, um eine Spannung (V_sd) zwischen Hauptanschlüssen des Gate-Typ-Schaltelements (32b) ausgehend von einer Ein-Spannung (V_sdon) zu erhöhen; einen zweiten Prozess des Steuerns der Gatespannung (V_g) auf einen Wert, der höher als die Schwellenspannung (V_gth) ist, nach einem Zeitpunkt, zu dem die Spannung (V_sd) zwischen den Hauptanschlüssen während des ersten Prozesses einen Spitzenwert (V_sdp) annimmt; und einen dritten Prozess des Verringerns der Gatespannung (V_g) auf einen Wert, der gleich oder niedriger der Schwellenspannung (V_gth) ist, während die Spannung (V_sd) zwischen den Hauptanschlüssen während des zweiten Prozesses auf einem Wert bleibt, der niedriger als der Spitzenwert (V_sdp) und höher als die Ein-Spannung (V_sdon) ist, und wobei eine Änderungsrate der Spannung (V_sd) zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit gerade nach einem Endzeitpunkt des zweiten Prozesses niedriger ist als eine Änderungsrate der Spannung (V_sd) zwischen den Hauptanschlüssen mit Bezug auf die Zeit gerade vor einem Startzeitpunkt des zweiten Prozesses.
Gatespannungssteuervorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, die konfiguriert ist zum Steuern der Gatespannung (V_g) auf einen Wert, der niedriger ist als eine Spiegelspannung (V_gmr) des Gate-Typ-Schaltelements (32b), während des zweiten Prozesses.
Gatespannungssteuervorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, die konfiguriert ist zum Verlängern einer Periode des zweiten Prozesses, wenn ein Strom (I_don), der in dem Gate-Typ-Schaltelement (32b) vor dem Ausschalten fließt, größer ist.
Gatespannungssteuervorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die konfiguriert ist zum Abfühlen der Gatespannung (V_g) und Starten des zweiten Prozesses nach einem Zeitpunkt, zu dem die Gatespannung (V_g) während des ersten Prozesses unter die Schwellenspannung (V_gth) fällt.