DE102018206424A1

DE102018206424A1 - Ansteuervorrichtung und schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102018206424A1
Application number: DE102018206424.5A
Authority: DE
Inventors: Kunio Matsubara; Hirotoshi Kaneda
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2017-05-01
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2038-04-26
Also published as: US10944395B2; US11329645B2; US20210175885A1; CN108809060A; US20200112306A1; US10505535B2; US20180316344A1; JP6168253B1; CN108809060B; JP2018191423A; DE102018206424B4

Abstract

Neuerdings ist es ferner erwünscht, die Ausschaltverlustleistung zu reduzieren. Eine Ansteuervorrichtung umfasst: eine Gate-Ansteuerschaltung, zum Ansteuern der Gates eines ersten Halbleiterelements und eines zweiten Halbleiterelements, die zwischen einer Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und einer Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite in Reihe geschaltet sind; eine erste Zeitgeberschaltung, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn eine Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements zur Referenzspannung wird; und eine erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung, wobei die Gate-Ansteuerschaltung die Änderung einer Ladungsmenge des Gates des ersten Halbleiterelements gemäß dem ersten Taktsignal abschwächt.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung und eine Schaltvorrichtung.
Allgemeiner Stand der Technik
Herkömmlicherweise wurden für eine Ansteuervorrichtung, um jedes der Gates von zwei Halbleiterelementen, die in Reihe geschaltet sind, anzusteuern, diverse Techniken zum Ausschalten der Halbleiterelemente und dabei zum Reduzieren der Ausschaltverlustleistung, der Stoßspannung usw. vorgeschlagen. Beispielsweise wird ein Ansteuerverfahren offenbart, um die Stoßspannung zu reduzieren und dabei zu verhindern, dass die Ausschaltverlustleistung zunimmt, indem die Ansteuerbedingungen geändert werden, wenn die Spannung des auszuschaltenden Halbleiterelements zur Energieversorgungsspannung Ed wird (siehe beispielsweise Patentschrift 1 bis 3). Dieses Verfahren verwendet die Tatsache, dass die Kommutierung von Strom in das andere in Reihe geschaltete Halbleiterelement beginnt, wenn die Spannung des auszuschaltenden Halbleiterelements zur Energieversorgungsspannung Ed wird.
Patentschrift 1: Beschreibung des japanischen Patents Nr. 5516705 .
Patentschrift 2: japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2015-204659 .
Patentschrift 3: Beschreibung des japanischen Patents Nr. 4742828 .
Je schneller jedoch eine Schaltgeschwindigkeit des Halbleiterelements wird, desto größer ist der Einfluss der Induktivität der Verdrahtung der Hauptschaltung, so dass zu der Zeiteinstellung, zu der die Spannung des Halbleiterelements während des Ausschaltens zur Energieversorgungsspannung wird, die Kommutierung des Stroms in das andere Halbleiterelement nicht unbedingt beginnt. D.h. selbst wenn die Ansteuerbedingung zu dieser Zeiteinstellung geändert wird, ist es schwierig, den Kompromiss zwischen der zuvor beschriebenen Ausschaltverlustleistung und der Stoßspannung zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Ansteuervorrichtung bereitstellen. Die Ansteuervorrichtung kann eine Gate-Ansteuerschaltung umfassen, um die Gates eines ersten Halbleiterelements und eines zweiten Halbleiterelements, die in Reihe geschaltet sind, zwischen einer Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und einer Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite anzusteuern. Die Ansteuervorrichtung kann eine erste Zeitgeberschaltung umfassen, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn eine Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, reduziert wird und während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements kleiner oder gleich einer Referenzspannung wird. Die Ansteuervorrichtung kann eine erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung umfassen, um eine Änderung der Ladungsmenge des Gates des ersten Halbleiterelements durch die Gate-Ansteuerschaltung gemäß dem ersten Taktsignal abzuschwächen.
Die Ansteuervorrichtung kann ferner eine erste Bestimmungsschaltung umfassen, die bestimmt, ob die Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, zur Referenzspannung wird oder nicht. Die erste Zeitgeberschaltung kann ein erstes Taktsignal gemäß der Bestimmung generieren, dass die Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wurde, kleiner oder gleich der Referenzspannung war.
Die Ansteuervorrichtung kann ferner eine erste Einheit zum Senden eines Isolationssignals umfassen, die zwischen der ersten Bestimmungsschaltung und der ersten Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung bereitgestellt wird.
Die erste Zeitgeberschaltung kann voreingestellt sein, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn nach dem Empfang eines Steuersignals, um das erste Halbleiterelement auszuschalten, und dem Beginn des Ausschaltens des ersten Halbleiterelements die Zeit eine Zeiteinstellung erreicht, bevor eine Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, reduziert wird und kleiner oder gleich der Referenzspannung wird.
Die erste Zeitgeberschaltung kann ein erstes Taktsignal generieren, das eine vorbestimmte Pulsbreite aufweist. Die erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung kann eine Geschwindigkeit reduzieren, mit der die Gate-Ansteuerschaltung die Ladung des Gates des ersten Halbleiterelements ändert, während das erste Taktsignal generiert wird, nachdem das erste Taktsignal empfangen wurde.
Die erste Zeitgeberschaltung kann das Generieren des ersten Taktsignals beenden, bevor das Ausschalten des ersten Halbleiterelements endet. Die Referenzspannung kann 0 V betragen.
Die Ansteuervorrichtung kann ferner eine Bestimmungsschaltung umfassen, um zu bestimmen, ob eine Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements kleiner oder gleich der Referenzspannung wird oder nicht.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Schaltvorrichtung bereitstellen. Die Schaltvorrichtung kann die Ansteuervorrichtung nach dem ersten Aspekt umfassen. Die Schaltvorrichtung kann ein erstes Halbleiterelement und ein zweites Halbleiterelement umfassen, deren Gates durch die Ansteuervorrichtung angesteuert werden.
Das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement können Halbleiterelemente mit breiter Bandlücke sein.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Ansteuervorrichtung bereitstellen. Die Ansteuervorrichtung kann eine Gate-Ansteuerschaltung umfassen, um die Gates eines ersten Halbleiterelements und eines zweiten Halbleiterelements, die in Reihe geschaltet sind, zwischen einer Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und einer Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite anzusteuern. Die Ansteuervorrichtung kann eine erste Zeitgeberschaltung umfassen, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn eine Spannung, die an das erste Halbleiterelement angelegt wird, während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements größer oder gleich der Referenzspannung wird. Die Ansteuervorrichtung kann eine erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung umfassen, in welcher die Gate-Ansteuerschaltung die Änderung der Ladungsmenge des Gates des ersten Halbleiterelements gemäß dem ersten Taktsignal abschwächt.
Die erste Zeitgeberschaltung kann voreingestellt sein, um das erste Taktsignal zu generieren, wenn nach dem Empfang eines Steuersignals, um das erste Halbleiterelement auszuschalten, und dem Beginn des Ausschaltens des ersten Halbleiterelements die Zeit eine Zeiteinstellung erreicht, bevor eine Spannung, die an das erste Halbleiterelement angelegt wird, größer oder gleich der Referenzspannung wird.
Die Referenzspannung kann größer oder gleich der Spannung zwischen der Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite sein.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Ansteuervorrichtung bereitstellen. Die Ansteuervorrichtung kann eine Gate-Ansteuerschaltung umfassen, um die Gates eines ersten Halbleiterelements und eines zweiten Halbleiterelements, die in Reihe geschaltet sind, zwischen einer Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und einer Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite anzusteuern. Die Ansteuervorrichtung kann eine erste Zeitgeberschaltung umfassen, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn die Kommutierung in das zweite Halbleiterelement während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements beginnt. Die Ansteuervorrichtung kann eine erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung umfassen, um eine Änderung der Ladungsmenge des Gates des ersten Halbleiterelements durch die Gate-Ansteuerschaltung gemäß dem ersten Taktsignal abzuschwächen.
Die erste Zeitgeberschaltung kann voreingestellt sein, um das erste Taktsignal zu generieren, wenn nach dem Empfang eines Steuersignals, um das erste Halbleiterelement auszuschalten, und dem Beginn des Ausschaltens des ersten Halbleiterelements, die Zeit eine Zeiteinstellung erreicht, bevor die Kommutierung in das zweite Halbleiterelement beginnt.
Der Kurzdarstellungsteil beschreibt nicht unbedingt alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der zuvor beschriebenen Merkmale sein.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
2 Einzelheiten der Schaltvorrichtung.
3 eine beispielhafte Betriebswellenform gemäß der Schaltvorrichtung in einem Vergleichsbeispiel während des Ausschaltens.
4 eine beispielhafte Betriebswellenform gemäß der Schaltvorrichtung in einem anderen Vergleichsbeispiel während des Ausschaltens.
5 eine beispielhafte Betriebswellenform gemäß der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform während des Ausschaltens.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachstehend werden (einige) Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen schränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein, und alle Kombinationen der in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale sind für die Mittel, die durch die Aspekte der Erfindung bereitgestellt werden, nicht unbedingt notwendig.
1 zeigt eine Schaltvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Es sei zu beachten, dass die Konturpfeile in der Figur die Spannung darstellen.
Die Schaltvorrichtung 1 zeigt einen Teil einer Phase eines Umrichters, der beispielsweise verwendet wird, um Motoren anzutreiben oder elektrische Energie zuzuführen, und die Ausgangsspannung, die von einer Energieversorgungsausgangsklemme 105 durch Umschalten zwischen einer Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite, einer Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite und einer Energieversorgungsausgangsklemme 105 umgewandelt wird.
Dabei wird zwischen der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite eine Gleichstromspannung Ed, wie beispielsweise 600 bis 800 V, angelegt. Zudem können die Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite und die Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite Verdrahtungsinduktivitäten 1011, 1021 aufweisen, die von ihren jeweiligen Verdrahtungslängen abhängig sind.
Die Schaltvorrichtung 1 umfasst ein erstes Halbleiterelement 11 und ein zweites Halbleiterelement 12 und eine Ansteuervorrichtung 2.
Das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 sind nacheinander zwischen der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite und der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite in Reihe geschaltet. Die Energieversorgungsausgangsklemme 105 kann an den Mittelpunkt des ersten Halbleiterelements 11 und des zweiten Halbleiterelements 12 angeschlossen sein.
Das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 sind Schaltelemente, die durch die Ansteuervorrichtung 2, die noch beschrieben wird, ein- und ausgeschaltet werden können. Beispielsweise bilden das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 einen unteren Zweig und einen oberen Zweig des Umrichters.
Das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 sind Silizium-Halbleiterelemente, deren Grundmaterial Silizium ist. Zudem sind sie nicht auf Silizium-Halbleiterelemente eingeschränkt, sondern können Halbleiterelemente mit breiter Bandlücke sein. Das Halbleiterelement mit breiter Bandlücke ist ein Halbleiterelement, das eine größere Bandlücke als die des Silizium-Halbleiterelements aufweist, beispielsweise ein Halbleiterelement, das SiC, GaN, Diamant, ein Material auf Gallium-Nitrid-Basis, ein Material auf Gallium-Oxid-Basis, AlN, AlGaN, ZnO oder dergleichen umfasst. Eine Schaltgeschwindigkeit kann für den Fall, dass das Halbleiterelement mit breiter Bandlücke verwendet wird, weiter verbessert werden, als für den Fall, dass das Silizium-Halbleiterelement verwendet wird.
Zudem sind bei dieser Ausführungsform das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 MOSFETs und weisen eine parasitäre Diode auf, deren Kathode näher an der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite liegt (in 1 gezeigt). Es sei zu beachten, dass für das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 auch Halbleiterelemente, die andere Strukturen aufweisen, wie etwa ein IGBT oder ein Bipolartransistor, angewendet werden können, und dass je nach Bedarf Dioden, Schottky-Dioden usw. gegenparallel zu den jeweiligen Halbleiterelementen geschaltet sind.
Die Ansteuervorrichtung 2 steuert das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 basierend auf einem Eingangssignal an. Wenn beispielsweise das erste Halbleiterelement 11 und das zweite Halbleiterelement 12 abwechselnd in den EIN-Zustand umgeschaltet werden, schaltet die Ansteuervorrichtung 2, nachdem sie ein Element ausgeschaltet hat, um es in den AUS-Zustand umzuschalten, das andere Element ein. Dabei wird von dem ersten Halbleiterelement 11 und dem zweiten Halbleiterelement 12 ein Element zum Ausschalten als Ausschaltzielelement 13 bezeichnet, wohingegen ein Element, das im AUS-Zustand bleiben soll, als Gegenzweigelement 14 bezeichnet wird. Während einer Ausschaltperiode (d.h. bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise einer Periode von einem Beginn des Ausschaltens bis zum Abschluss desselben) reduziert die Ansteuervorrichtung 2 die Ausschaltverlustleistung und bewahrt und reduziert auch die Stoßspannung, indem sie eine Änderungsgeschwindigkeit einer Gate-Ladung des Ausschaltzielelements 13 umschaltet, d.h. indem sie eine Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Spannung (Vgs), wobei es sich um die Gate-Source-Spannung des Ausschaltzielelements 13 handelt, umschaltet.
Die Ansteuervorrichtung 2 umfasst eine Gate-Ansteuerschaltung 200, eine Bestimmungsschaltung 210, eine erste Zeitgeberschaltung 221 und eine zweite Zeitgeberschaltung 222 und eine erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung und eine zweite Schaltung 232 zum Ändern einer Ansteuerbedingung.
Die Gate-Ansteuerschaltung 200 steuert die Gates des ersten Halbleiterelements 11 und des zweiten Halbleiterelements 12 basierend auf dem Eingangssignal an. Die Gate-Ansteuerschaltung 200 kann anhand der ersten Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung dem Gate des ersten Halbleiterelements 11 ein Steuersignal für das erste Halbleiterelement 11 zuführen. Zudem kann die Gate-Ansteuerschaltung 200 anhand der zweiten Schaltung 232 zum Ändern einer Ansteuerbedingung dem Gate des zweiten Halbleiterelements 12 ein Steuersignal für das zweite Halbleiterelement 12 zuführen. Ein Steuersignal, das für das Ausschaltzielelement 13 während der Ausschaltperiode ausgegeben wird, ist ein Ausschaltsignal, um das Ausschaltzielelement 13 auszuschalten. Beispielsweise schaltet das Ausschaltsignal das Ausschaltzielelement von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand, indem es in der Sperrvorspannrichtung (-Vgs-Richtung) die Gate-Eingangskapazität Cgs₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 im EIN-Zustand auflädt.
Dabei wird während der Ausschaltperiode des zweiten Halbleiterelements 12, wobei eine Drain-Source-Spannung Vds₍₁₂₎ des zweiten Halbleiterelements 12 bis zu der Gleichstromspannung Ed zwischen der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite ansteigt, die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₁₎ des ersten Halbleiterelements 11 reduziert und schließlich gleich null. Nun wird jedoch die Entladung von der parasitären Kapazität des ersten Halbleiterelements 11 durch die Verdrahtungsinduktivität 1011 der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite verhindert, und die Spannung Vds₍₁₁₎ des ersten Halbleiterelements 11 wird noch nicht gleich null, selbst wenn die Spannung Vds₍₁₂₎ des zweiten Halbleiterelements 12 zur Gleichstromspannung Ed wird. Ähnlich wird während der Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements 11, wobei die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₁₎ des ersten Halbleiterelements 11 bis zu der Gleichstromspannung Ed ansteigt, die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₂₎ des zweiten Halbleiterelements 12 reduziert und schließlich gleich null. Nun wird jedoch die Entladung von der parasitären Kapazität des zweiten Halbleiterelements 12 durch die Verdrahtungsinduktivität 1021 der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite verhindert, und die Spannung Vds₍₁₂₎ des zweiten Halbleiterelements 12 wird noch nicht gleich null, selbst wenn die Spannung Vds₍₁₁₎ des ersten Halbleiterelements 11 zur Gleichstromspannung Ed wird. Somit wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Bestimmungsschaltung 210 in der Ansteuervorrichtung 2 bereitgestellt.
Die Bestimmungsschaltung 210 bestimmt, ob die Spannung Vds₍₁₄₎, die an das Gegenarmelement 14 angelegt wird, während der Ausschaltperiode kleiner oder gleich der Referenzspannung geworden ist oder nicht. Beispielsweise kann die Bestimmungsschaltung 210 bestimmen, ob die Spannung Vds₍₁₄₎, die an das zweite Halbleiterelement 12 angelegt wird, während der Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements 11 kleiner oder gleich der Referenzspannung wird oder nicht. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Bestimmungsschaltung 210 bestimmen, ob die Spannung Vds_(11), die an das erste Halbleiterelement 11 angelegt wird, während der Ausschaltperiode des zweiten Halbleiterelements 12 kleiner oder gleich der Referenzspannung wird oder nicht.
Dabei kann die Referenzspannung eine Spannung sein, die kleiner als eine Spannung Vds₍₁₄₎ ist, die an das Gegenzweigelement 14 zu dem Zeitpunkt angelegt wird, zu dem die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 zur Gleichstromspannung Ed zwischen der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite wird. Beispielsweise kann die Referenzspannung die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ zu der Zeiteinstellung sein, zu welcher der Drain-Strom in dem Gegenzweigelement 14 die Kommutierung in die parasitäre Diode oder eine gegenparallel geschaltete Diode beginnt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Referenzspannung beispielsweise 0 V, oder 0 V unter Ausschluss von Fehlern. Wenn sie von dem Ausschaltzielelement 13 aus gesehen wird, ist die Referenzspannung wertmäßig größer oder gleich der Gleichstromspannung Ed. Es sei zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform das Identifizieren und Bestimmen unter Verwendung der Referenzspannung erfolgen kann, doch können, wie zuvor beschrieben, das Identifizieren und Bestimmen unter Verwendung der Kommutierung der parasitären Diode oder der gegenparallel geschalteten Diode erfolgen.
Die Bestimmungsschaltung 210 kann der ersten Zeitgeberschaltung 221 ein Bestimmungsergebnis darüber zuführen, ob die Spannung Vds₍₁₂₎, die an das zweite Halbleiterelement 12 angelegt wird, während der Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements 11 kleiner oder gleich der Referenzspannung geworden ist oder nicht. Zudem kann die Bestimmungsschaltung 210 der zweiten Zeitgeberschaltung 222 ein Bestimmungsergebnis darüber zuführen, ob die Spannung Vds₍₁₁₎, die an das erste Halbleiterelement 11 angelegt wird, während der Ausschaltperiode des zweiten Halbleiterelements 12 kleiner oder gleich der Referenzspannung wird oder nicht.
Die erste Zeitgeberschaltung 221 generiert ein erstes Taktsignal, wenn die Spannung Vds₍₁₂₎, die an das zweite Halbleiterelement 12 angelegt wird, während der Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements 11 auf die Referenzspannung gesenkt wird. Beispielsweise kann die erste Zeitgeberschaltung 221 ein erstes Taktsignal gemäß der Bestimmung durch die Bestimmungsschaltung 210, dass die Spannung Vds₍₁₂₎, die an das zweite Halbleiterelement 12 angelegt wird, kleiner oder gleich der Referenzspannung geworden ist, generieren. Die erste Zeitgeberschaltung 221 kann das erste Taktsignal der ersten Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung zuführen.
Die zweite Zeitgeberschaltung 222 generiert ein zweites Taktsignal gemäß der Zeiteinstellung, zu der die Spannung Vds₍₁₁₎, die an das erste Halbleiterelement 11 angelegt wird, reduziert wird und während der Ausschaltperiode des zweiten Halbleiterelements 12 kleiner oder gleich der Referenzspannung wird. Beispielsweise kann die zweite Zeitgeberschaltung 222 ein zweites Taktsignal gemäß der Bestimmung durch die Bestimmungsschaltung 210, dass die Spannung Vds₍₁₁₎, die an das erste Halbleiterelement 11 angelegt wird, kleiner oder gleich der Referenzspannung geworden ist, generieren. Die zweite Zeitgeberschaltung 222 kann das zweite Taktsignal der zweiten Schaltung 232 zum Ändern einer Ansteuerbedingung zuführen.
Die erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung schwächt die Änderung der Gate-Ladungsmenge des ersten Halbleiterelements 11 gemäß der Gate-Ansteuerschaltung 200 gemäß dem ersten Taktsignal während der Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements 11 ab. Beispielsweise kann die erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung, bis sie ein erstes Taktsignal empfängt, das Ausschaltsignal, das von der Gate-Ansteuerschaltung 200 zugeführt wird, unverändert dem Gate des ersten Halbleiterelements 11 zuführen. Zudem kann die erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung, nachdem sie das erste Taktsignal empfangen hat, das Ausschaltsignal, nachdem sie es korrigiert hat, um einen absoluten Wert einer Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Spannung, mit anderen Worten einer Einkopplungsgeschwindigkeit einer Ladung, zu reduzieren, dem Gate des ersten Halbleiterelements 11 zuführen. Beispielsweise kann die erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung den Strom des Ausschaltsignals reduzieren, die Spannung des Ausschaltsignals reduzieren oder das Ausschaltsignal anhalten. Um beispielsweise den Strom des Ausschaltsignals zu reduzieren, kann ein interner Weg des Ausschaltsignals zum Gate in zwei Wege geteilt werden, um den Strom zu teilen. Um die Spannung des Ausschaltsignals zu reduzieren, kann ein Gate-Widerstand des ersten Halbleiterelements 11 erhöht werden, indem beispielsweise der interne Weg des Ausschaltsignals zum Gate von einem Weg, der einen kleinen Widerstandswert aufweist, auf einen Weg, der einen großen Widerstandswert aufweist, umgeschaltet wird, usw. Es sei zu beachten, dass die erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung eine Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung des ersten Halbleiterelements 11 gemäß der Gate-Ansteuerschaltung 200 gemäß einer voreingestellten Zeiteinstellung reduzieren kann. Die voreingestellte Zeiteinstellung ist die gleiche wie eine Zeiteinstellung, um das erste Taktsignal zu empfangen. Zudem kann das erste Taktsignal gemäß der Signalverzögerungszeit usw. generiert werden, oder es kann zu einer berechneten Zeiteinstellung generiert werden, um das erste Taktsignal zu generieren.
Die zweite Schaltung 232 zum Ändern einer Ansteuerbedingung, wie die erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung, reduziert eine Geschwindigkeit, mit der die Gate-Ansteuerschaltung 200 die Ladung des Gates des zweiten Halbleiterelements 12 gemäß dem zweiten Taktsignal während der Ausschaltperiode des zweiten Halbleiterelements 12 ändert.
Gemäß der zuvor beschriebenen Schaltvorrichtung 1 wird während der Ausschaltperiode des Ausschaltzielelements 13 (beispielsweise des ersten Halbleiterelements 11) ein Taktsignal gemäß der Zeiteinstellung generiert, zu der die Spannung Vds₍₁₄₎, die an das Gegenzweigelement 14 (beispielsweise das zweite Halbleiterelement 12) angelegt wird, reduziert und wird kleiner oder gleich der Referenzspannung (beispielsweise 0 V), und gemäß diesem Signal wird die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung des Ausschaltzielelements 13 reduziert. D.h. bis die Spannung Vds₍₁₄₎ des Gegenzweigelements 14 zur Referenzspannung wird, wird die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung des Ausschaltzielelements 13 erhöht, wohingegen die Änderungsgeschwindigkeit reduziert wird, wenn sie kleiner oder gleich der Referenzspannung ist. Entsprechend kann die Ausschaltverlustleistung reduziert werden, indem die Ausschaltperiode im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Änderungsgeschwindigkeit der Ladung reduziert wird, wenn die Spannung Vds₍₁₄₎, die an das Gegenzweigelement 14 angelegt wird, größer als die Referenzspannung ist, verkürzt wird. Zudem wird, wenn die Spannung Vds₍₁₄₎ des Gegenzweigelements 14 kleiner oder gleich der Referenzspannung wird, die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung reduziert, so dass die Stoßspannung reduziert werden kann.
2 zeigt Einzelheiten der Schaltvorrichtung 1. Es sei zu beachten, dass in 2 nur eine Konfiguration bezüglich des Ausschaltens des ersten Halbleiterelements 11 in der Konfiguration gezeigt ist, die in 1 gezeigt ist, es jedoch keine Rolle spielt, ob es eine Konfiguration bezüglich des Ausschaltens des zweiten Halbleiterelements 12 gibt oder nicht.
Die Ansteuervorrichtung 2 kann zusätzlich zu der in 1 gezeigten Konfiguration ferner die Widerstände 211, 212 und eine Einheit 215 zum Senden eines Isolationssignals umfassen.
Die Widerstände 211, 212 teilen die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₂₎ des zweiten Halbleiterelements 12, wobei es sich um das Gegenzweigelement 14 handelt. Die Widerstände 211, 212 sind zu dem zweiten Halbleiterelement 12 parallel geschaltet, und zwischen den Widerständen 211, 212 ist eine Bestimmungsschaltung 210 angeschlossen.
Die Bestimmungsschaltung 210 kann bestimmen, ob die Spannung Vds₍₁₂₎, die an das zweite Halbleiterelement 12 angelegt wird, während der Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements 11 kleiner oder gleich der Referenzspannung geworden ist oder nicht. Die Bestimmungsschaltung 210 kann der Einheit 215 zum Senden eines Isolationssignals ein Bestimmungsergebnis zuführen.
Die Einheit 215 zum Senden eines Isolationssignals wird zwischen der Bestimmungsschaltung 210 und der ersten Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung bereitgestellt. Die Einheit 215 zum Senden eines Isolationssignals kann die Signalspannung von der Bestimmungsschaltung 210 umwandeln und sie der ersten Zeitgeberschaltung 221 zuführen.
Gemäß der zuvor beschriebenen Schaltvorrichtung 1 wird während der Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements 11 ein Taktsignal gemäß der Zeiteinstellung, zu der die Spannung Vds₍₁₂₎, die an das zweite Halbleiterelement 12 angelegt wird, reduziert wird und kleiner oder gleich der Referenzspannung wird, generiert, und gemäß diesem Signal wird die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung des ersten Halbleiterelements 11 reduziert.
3 zeigt eine beispielhafte Betriebswellenform während des Ausschaltens gemäß der Schaltvorrichtung in einem Vergleichsbeispiel in der vorliegenden Ausführungsform. Es sei zu beachten, dass bei dieser Schaltvorrichtung ein Ausschaltsignal, das von der Gate-Ansteuerschaltung ausgegeben wird, dem Gate des Ausschaltzielelements 13 unverändert zugeführt wird.
Zunächst beginnt zu dem Zeitpunkt t1 ein negativer Gate-Strom Ig₍₁₃₎ zu fließen. Dadurch wird ein Ausschaltsignal von der Gate-Ansteuerschaltung ausgegeben, und die Einkopplung der Gate-Ladung in das Ausschaltzielelement 13 in einer Sperrvorspannrichtung beginnt. Dann wird während einer Periode von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 die Gate-Eingangskapazität Cgs₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 in der Sperrvorspannrichtung geladen, und die Gate-Source-Spannung Vgs₍₁₃₎ wird reduziert.
Wenn als Nächstes die Gate-Source-Spannung Vgs₍₁₃₎ auf die Spiegelspannung (Zeitpunkt t2) reduziert wird, wird ein Großteil der Gate-Ladung verwendet, um die Rückkopplungskapazität (Gate-Drain-Kapazität) Cgd₍₁₃₎ zu laden, die Änderung der Gate-Source-Spannung Vgs₍₁₃₎ wird flach (so genannte Spiegelperiode), und die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 wird erhöht.
Entsprechend wird, da die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ verringert wird und ein Entladestrom von der parasitären Kapazität Cds₍₁₄₎ des Gegenzweigelements 14 fließt, der Drain-Strom Id₍₁₃₎ reduziert und die Spannung VL, die von dem Stromänderungsbetrag abhängig ist, wird an die Verdrahtungsinduktivität 1011 der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite angelegt.
Wenn dann die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ des Gegenzweigelements 14 zu dem Zeitpunkt t3 gleich null wird, kommutiert der Ladestrom IL, der zu der Energieversorgungsausgangsklemme 105 fließt, in die parasitäre Diode des Gegenzweigelements 14, und gleichzeitig endet die Spiegelperiode an dem Ausschaltzielelement 13, und dann wird der Drain-Strom Id₍₁₃₎ schnell reduziert (und wird zu dem Zeitpunkt t4 gleich null). Dadurch nimmt die Spannung VL, die an die Verdrahtungsinduktivität 1011 der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite angelegt wird, sofort zu, und die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 steigt bis auf die Spitzenspannung Vp an. Anschließend wird sie zur Gleichstromspannung Ed zu dem Zeitpunkt t4.
Dann endet während einer Periode nach dem Zeitpunkt t4 die Ladung in die Gate-Eingangskapazität Cgs₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13, und das Ausschalten des Ausschaltzielelements 13 ist abgeschlossen. Obwohl dies in 3 nicht gezeigt ist, wenn das Ausschalten des Ausschaltzielelements 13 abgeschlossen ist, erfolgt das Einschalten des Gegenzweigelements 14.
4 zeigt eine beispielhafte Betriebswellenform während des Ausschaltens gemäß der Schaltvorrichtung in einem anderen Vergleichsbeispiel in der vorliegenden Ausführungsform. Es sei zu beachten, dass bei dieser Schaltvorrichtung ein Ausschaltsignal, das von der Gate-Ansteuerschaltung ausgegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt t21, der noch beschrieben wird, dem Gate des Ausschaltzielelements 13 unverändert zugeführt wird. Zudem wird nach dem Zeitpunkt t21 ein Ausschaltsignal korrigiert und dem Ausschaltzielelement 13 zugeführt.
Zunächst wird während einer Periode von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 ein Vorgang ausgeführt, um eine Betriebswellenform ähnlich wie die in 3 zu erzielen.
Wenn dann die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 zunimmt und gleich der Gleichstromspannung Ed zwischen der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite zu dem Zeitpunkt t21 in der Figur wird (siehe den gestrichelten Rahmen in der Figur), wird das Ausschaltsignal während einer Periode von dem Zeitpunkt t21 bis zu dem Zeitpunkt t35' korrigiert, und die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung des Ausschaltzielelements 13 wird verringert. Beispielsweise wird der Gate-Strom Ig₍₁₃₎ mit einem negativen konstanten Wert näher an null gesteuert.
Dabei wird zu dem Zeitpunkt t21, wie zuvor beschrieben, auf Grund eines Einflusses des Entladestroms von der parasitären Kapazität des Gegenzweigelements 14 die Spannung VL an der Verdrahtungsinduktivität 1011 der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite generiert, die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ wird nicht gleich null, und an dem Ausschaltzielelement 13 fährt die Spiegelperiode fort. Wenn zu dieser Zeiteinstellung die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung reduziert wird (d.h. der Gate-Strom Ig in der negativen Richtung reduziert wird), da eine Einkopplungsmenge der Gate-Ladung in der Sperrvorspannrichtung reduziert wird, wird eine zunehmende Geschwindigkeit dv/dt der Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ reduziert.
Wenn dann die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ des Gegenzweigelements 14 zu dem Zeitpunkt t3' gleich null wird, wobei t3' > t3, kommutiert der Ladestrom IL in die parasitäre Diode des Gegenzweigelements 14, und gleichzeitig endet die Spiegelperiode an dem Ausschaltzielelement 13, und dann wird der Drain-Strom Id₍₁₃₎ schnell reduziert (und wird zu dem Zeitpunkt t4' gleich null, wobei t4' > t4). Dadurch erhöht sich die Spannung VL, die an die Verdrahtungsinduktivität 1011 der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite angelegt wird, sofort, und die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 steigt bis auf die Spitzenspannung Vp' an. Dabei ist in der Betriebswellenform in 4 die Spitzenspannung Vp' kleiner als die Spitzenspannung Vp, indem die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung während einer Periode von dem Zeitpunkt t21 bis zu dem Zeitpunkt t35' reduziert wird. Anschließend wird sie zur Gleichstromspannung Ed zu dem Zeitpunkt t4'.
Dann endet während einer Periode nach dem Zeitpunkt t4' die Ladung in die Gate-Eingangskapazität Cgs₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13, und das Ausschalten des Ausschaltzielelements 13 ist abgeschlossen.
Zudem ist eine Ausschaltverlustleistung Eoff', die konzeptuell als eine schraffierte Region in der Betriebswellenform in 4 gezeigt wird, größer als die Ausschaltverlustleistung Eoff in 3. Dies ist der Fall, weil in der Betriebswellenform in 4 im Vergleich zu der Betriebswellenform in 3 die Reduzierungsgeschwindigkeit des Drain-Stroms Id₍₁₃₎ während einer Periode von dem Zeitpunkt t21 bis zu dem Zeitpunkt t3' klein ist, und eine Periode von dem Zeitpunkt t2 bis t4' länger als eine Periode von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4 ist.
5 zeigt eine beispielhafte Betriebswellenform der Schaltvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform während des Ausschaltens. Es sei zu beachten, dass bei dieser Schaltvorrichtung 1 ein Ausschaltsignal, das von der Gate-Ansteuerschaltung ausgegeben wird, bis zu einer Zeiteinstellung des Zeitpunktes t3 dem Gate des Ausschaltzielelements 13 unverändert zugeführt wird. Auch wird nach der Zeiteinstellung des Zeitpunktes t3 das Ausschaltsignal korrigiert und dem Ausschaltzielelement 13 zugeführt.
Während einer Periode von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t3 wird zunächst ein Vorgang ausgeführt, um eine Betriebswellenform ähnlich wie die in 3 zu erzielen.
Wenn dann die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ des Gegenzweigelements 14 zu dem Zeitpunkt t3 gleich null wird (siehe den gestrichelten Rahmen unten in der Figur), generiert die erste Zeitgeberschaltung 221 das erste Taktsignal, das eine vorbestimmte Pulsbreite aufweist. Entsprechend korrigiert die erste Schaltung 231 zum Ändern einer Ansteuerbedingung, während das erste Taktsignal generiert wird, nachdem das erste Taktsignal empfangen wurde, das Ausschaltsignal und reduziert die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung des ersten Halbleiterelements 11 (siehe den gestrichelten Rahmen oben in der Figur). Beispielsweise wird der Gate-Strom Ig₍₁₃₎ mit einem negativen konstanten Wert gesteuert, der näher an null liegt. Es sei bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise zu beachten, dass eine Periode, in der das erste Taktsignal generiert wird, eine Periode von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t35" sein kann, und ein Zeitpunkt t35" vor dem Zeitpunkt t4" liegen kann, der noch beschrieben wird, wenn das Ausschalten des Ausschaltzielelements 13 endet.
Dabei ist zu dem Zeitpunkt t3 die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ an dem Gegenzweigelement 14 gleich null geworden, und die Spiegelperiode ist an dem Ausschaltzielelement 13 zu Ende. Somit wird, während die Gate-Source-Spannung Vgs₍₁₃₎ beginnt, wieder reduziert zu werden, der Drain-Strom Id₍₁₃₎ schnell reduziert und wird zu dem Zeitpunkt t4" gleich null, wobei t4" ≥ t4.
Wenn die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ gleich null wird, kommutiert der Ladestrom IL in die parasitäre Diode des Gegenzweigelements 14, und gleichzeitig endet die Spiegelperiode am Ausschaltzielelement 13, und dann wird der Drain-Strom Id₍₁₃₎ schnell reduziert. Dadurch nimmt die Spannung VL, die an die Verdrahtungsinduktivität 1011 der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite angelegt wird, sofort zu, und die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 steigt bis auf die Spitzenspannung Vp an. Dabei ist die Betriebswellenform in 5 der Spitzenspannung Vp“ kleiner als die Spitzenspannung Vp, indem die Änderungsgeschwindigkeit der Gate-Ladung während der Periode von dem Zeitpunkt t3 bis zu der t35" reduziert wird. Danach wird die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ zur Gleichstromspannung Ed zu dem Zeitpunkt t4".
Dann endet während einer Periode nach dem Zeitpunkt t4" die Ladung in die Gate-Eingangskapazität Cgs₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13, und das Ausschalten des Ausschaltzielelements 13 ist abgeschlossen.
In der Betriebswellenform in 5 wird im Vergleich zu der Betriebswellenform in 3 eine Periode von dem Zeitpunkt t2, zu dem ein AUS-Vorgang des Ausschaltzielelements 13 beginnt, bis zu dem Zeitpunkt t4", zu dem der Drain-Strom Id₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 gleich null wird, etwas länger, doch wie zuvor beschrieben wird der “Stoßspannungsspitzenwert Vp kleiner. Somit ist die Ausschaltverlustleistung Eoff“ in der Betriebswellenform in “5 ungefähr so groß wie die Ausschaltverlustleistung Eoff in 3.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform sei zu beachten, dass beschrieben wurde, dass die erste Zeitgeberschaltung 221 und die zweites Zeitgeberschaltung 222 Taktsignale generieren, wenn eine Spannung, die an den Gegenzweigelement angelegt wird, auf die Referenzspannung gesenkt wird, doch sie können Taktsignale generieren, wenn die Kommutierung in das Gegenzweigelement beginnt. Beispielsweise können die erste Zeitgeberschaltung 221 und die zweite Zeitgeberschaltung 222 Taktsignale generieren, wenn der Drain-Strom die Kommutierung in das Gegenzweigelement mit der parasitären Diode oder die Diode, die gegenparallel geschaltet ist, beginnt. Beispielsweise können die erste Zeitgeberschaltung 221 und die zweite Zeitgeberschaltung 222 Taktsignale generieren, wenn der Beginn der Kommutierung durch ein Messergebnis angegeben wird, das durch Messen der Menge des Stroms, der in der parasitären Diode fließt, durch einen Stromsensor erzielt wurde.
Es wurde auch beschrieben, dass die Referenzspannung, die verwendet wird, um das erste Taktsignal zu generieren, die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ ist, wenn der Drain-Strom Id₍₁₄₎ in dem Gegenzweigelement 14 die Kommutierung in die parasitäre Diode beginnt, es kann jedoch eine andere Spannung sein. Beispielsweise kann die Referenzspannung eine Drain-Source-Spannung Vds₍₁₄₎ zu dem Zeitpunkt sein, zu dem die Drain-Source-Spannung Vds₍₁₃₎ des Ausschaltzielelements 13 größer als die Gleichstromspannung Ed zwischen der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite ist. Die Referenzspannung kann größer oder gleich der Spannung zwischen der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung 102 auf der negativen Seite sein. Auch kann die Referenzspannung kleiner als die Spannung VL sein, die an die Verdrahtungsinduktivität 1011 der Energieversorgungsleitung 101 auf der positiven Seite zu diesen Zeiteinstellungen angelegt wird.
Es wurde auch beschrieben, dass die erste Zeitgeberschaltung 221 und die zweite Zeitgeberschaltung 222 Taktsignale basierend auf Bestimmungsergebnissen usw. und dergleichen durch die Bestimmungsschaltung 210 generieren, sie können jedoch Taktsignale zu festen Zeiteinstellungen generieren. Beispielsweise kann mindestens eine von der ersten Zeitgeberschaltung 221 und der zweiten Zeitgeberschaltung 222 voreingestellt sein, um ein Taktsignal zu generieren, wenn nach dem Empfang eines Ausschaltsignals und dem Beginn des Ausschaltens des Ausschaltzielelements 13 die Zeit eine Zeiteinstellung, bevor die Spannung, die an das Gegenzweigelement 14 angelegt wird, reduziert wird und kleiner oder gleich der Referenzspannung wird, eine Zeiteinstellung, bevor die Kommutierung in das Gegenzweigelement beginnt, oder eine Zeiteinstellung, bevor die Spannung, die an das Ausschaltzielelement 13 angelegt wird, größer oder gleich der Referenzspannung wird, erreicht. Eine derartige Periode kann vor dem Versand der Schaltvorrichtung 1 gemessen werden und in der ersten Zeitgeberschaltung 221 und/oder der zweiten Zeitgeberschaltung 222 eingestellt werden. In diesem Fall kann die Bestimmungsschaltung 210 entfernt werden, und die Schaltvorrichtung 1 kann vereinfacht werden.
Bezugszeichenliste

1:: Schaltvorrichtung;
2:: Ansteuervorrichtung;
11:: erstes Halbleiterelement;
12:: zweites Halbleiterelement;
13:: Ausschaltzielelement;
14:: Gegenzweigelement;
101:: Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite;
102:: Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite;
105:: Energieversorgungsausgangsklemme;
200:: Gate-Ansteuerschaltung;
210:: Bestimmungsschaltung;
211:: Widerstand;
212:: Widerstand;
215:: Einheit zum Senden eines Isolationssignals;
221:: erste Zeitgeberschaltung;
222:: zweite Zeitgeberschaltung;
231:: erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung;
232:: zweite Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung;
1011:: Verdrahtungsinduktivität;
1021:: Verdrahtungsinduktivität

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5516705 [0003]
JP 2015204659 [0004]
JP 4742828 [0005]

Claims

Ansteuervorrichtung, umfassend: eine Gate-Ansteuerschaltung, um die Gates eines ersten Halbleiterelements und eines zweiten Halbleiterelements, die zwischen einer Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und einer Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite in Reihe geschaltet sind, anzusteuern; eine erste Zeitgeberschaltung, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn die Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements auf eine Referenzspannung gesenkt wird; und eine erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung, um die Änderung einer Ladungsmenge eines Gates des ersten Halbleiterelements durch die Gate-Ansteuerschaltung gemäß dem ersten Taktsignal abzuschwächen.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Bestimmungsschaltung, um zu bestimmen, ob die Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, zur Referenzspannung wird oder nicht, und wobei die erste Zeitgeberschaltung das erste Taktsignal gemäß der Bestimmung generiert, dass die Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, kleiner oder gleich der Referenzspannung wird.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend eine erste Einheit zum Senden eines Isolationssignals, die zwischen der ersten Bestimmungsschaltung und der ersten Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung bereitgestellt wird.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Zeitgeberschaltung voreingestellt ist, um das erste Taktsignal zu generieren, wenn nach dem Empfang eines Steuersignals, um das erste Halbleiterelement auszuschalten, und dem Beginn des Ausschaltens des ersten Halbleiterelements die Zeit eine Zeiteinstellung erreicht, bevor die Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, reduziert wird und kleiner oder gleich der Referenzspannung wird.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Zeitgeberschaltung das erste Taktsignal, das eine vorbestimmte Pulsbreite aufweist, generiert, und die erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung eine Geschwindigkeit reduziert, mit der die Gate-Ansteuerschaltung die Ladung eines Gates des ersten Halbleiterelements ändert, während das erste Taktsignal generiert wird, nachdem das erste Taktsignal empfangen wurde.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste Zeitgeberschaltung das Generieren des ersten Taktsignals beendet, bevor das Ausschalten des ersten Halbleiterelements endet.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Referenzspannung 0 V beträgt.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Bestimmungsschaltung, um zu bestimmen, ob die Spannung, die an das zweite Halbleiterelement angelegt wird, während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements kleiner oder gleich einer Referenzspannung wird.
Ansteuervorrichtung, umfassend: eine Gate-Ansteuerschaltung, um die Gates eines ersten Halbleiterelements und eines zweiten Halbleiterelements, die zwischen einer Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und einer Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite in Reihe geschaltet sind, anzusteuern; eine erste Zeitgeberschaltung, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn eine Spannung, die an das erste Halbleiterelement angelegt wird, während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements auf größer oder gleich der Referenzspannung erhöht wird; und eine erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung, wobei die Gate-Ansteuerschaltung eine Änderung einer Ladungsmenge eines Gates des ersten Halbleiterelements gemäß dem ersten Taktsignal abschwächt.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Zeitgeberschaltung voreingestellt ist, um das erste Taktsignal zu generieren, wenn nach dem Empfang eines Steuersignals, um das erste Halbleiterelement auszuschalten, und dem Beginn des Ausschaltens des ersten Halbleiterelements die Zeit eine Zeiteinstellung erreicht, bevor die Spannung, die an das erste Halbleiterelement angelegt wird, größer oder gleich der Referenzspannung wird.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Referenzspannung größer oder gleich der Spannung zwischen der Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und der Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite ist.
Ansteuervorrichtung, umfassend: eine Gate-Ansteuerschaltung, um die Gates eines ersten Halbleiterelements und eines zweiten Halbleiterelements, die zwischen einer Energieversorgungsleitung auf der positiven Seite und einer Energieversorgungsleitung auf der negativen Seite in Reihe geschaltet sind, anzusteuern; eine erste Zeitgeberschaltung, um ein erstes Taktsignal zu generieren, wenn die Kommutierung in das zweite Halbleiterelement während einer Ausschaltperiode des ersten Halbleiterelements beginnt; und eine erste Schaltung zum Ändern einer Ansteuerbedingung, wobei die Gate-Ansteuerschaltung eine Änderung einer Ladungsmenge eines Gates des ersten Halbleiterelements gemäß dem ersten Taktsignal abschwächt.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Zeitgeberschaltung voreingestellt ist, um das erste Taktsignal zu generieren, wenn nach dem Empfang eines Steuersignals, um das erste Halbleiterelement auszuschalten, und dem Beginn des Ausschaltens des ersten Halbleiterelements die Zeit eine Zeiteinstellung erreicht, bevor eine Kommutierung in das zweite Halbleiterelement beginnt.
Schaltvorrichtung, umfassend: die Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13; und das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement, deren Gates durch die Ansteuervorrichtung angesteuert werden.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 14, wobei das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement Halbleiterelemente mit breiter Bandlücke sind.