DE112014006834B4 - Control circuit, power converter and motor system - Google Patents

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Abstract

Ansteuerschaltung, die EIN/AUS einer Schaltschaltung steuert, die umfasst:ein erstes Schaltelement (T1), dessen Source mit einer ersten Spannung (VEE1) verbunden ist und dessen Drain mit einem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist, der ein Ansteuersignal ausgibt, das EIN/AUS der Schaltschaltung (SW1, SW2) steuert;ein zweites Schaltelement (T2), dessen Source mit einer zweiten Spannung (VDD) verbunden ist und dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist;ein drittes Schaltelement (T3), dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist; undein viertes Schaltelement (T4), dessen Drain mit der Source des dritten Schaltelements (T3) verbunden ist und dessen Source mit einer dritten Spannung (VEE2) verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dasseine Verbindung mit einem Verbindungsknoten der Source des dritten Schaltelements (T3) und dem Drain des vierten Schaltelements (T4) verbunden ist und die andere Verbindung einen Widerstand (R) aufweist, der mit der dritten Spannung (VEE2) verbunden werden soll.Drive circuit that controls ON / OFF of a switching circuit comprising: a first switching element (T1) whose source is connected to a first voltage (VEE1) and whose drain is connected to a signal output node (VOUT) that outputs a drive signal that is ON / OFF of the switching circuit (SW1, SW2) controls; a second switching element (T2) whose source is connected to a second voltage (VDD) and whose drain is connected to the signal output node (VOUT); a third switching element (T3) whose drain connected to the signal output node (VOUT); and a fourth switching element (T4) whose drain is connected to the source of the third switching element (T3) and whose source is connected to a third voltage (VEE2), characterized in that a connection to a connection node of the source of the third switching element (T3) and is connected to the drain of the fourth switching element (T4) and the other connection has a resistor (R) which is to be connected to the third voltage (VEE2).

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung, einen Leistungswandler und ein Motorsystem und insbesondere auf eine Technologie, die effektiv auf einen Leistungswandler anwendbar ist, der eine Leistungshalbleitervorrichtung unter Verwendung eines Siliziumcarbidmaterials und eine Halbleiteransteuerschaltung, die die Leistungshalbleitervorrichtung ansteuert, und dergleichen enthält.The present invention relates to a drive circuit, a power converter, and a motor system, and more particularly, to a technology that is effectively applicable to a power converter that includes a power semiconductor device using a silicon carbide material and a semiconductor drive circuit that drives the power semiconductor device, and the like.

Stand der TechnikState of the art

Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 eine Konfiguration eines Halbleiterelements mit isoliertem Gate, das eine Reihenschaltung aufweist, die aus einem Kondensator und einem Schalter, der zwischen seinem Gate und Emitter eingefügt ist, besteht, um eine Spiegelspannungszeit des Halbleiterelements zu reduzieren und eine Totzeit eines PWM-Inverters (Impulsbreitenmodulation-Inverters), der das Halbleiterelement enthält, zu reduzieren.For example, Patent Literature 1 discloses a configuration of an insulated gate semiconductor element having a series circuit composed of a capacitor and a switch interposed between its gate and emitter to reduce a mirror voltage time of the semiconductor element and a dead time of a PWM inverter (Pulse Width Modulation Inverter) containing the semiconductor element.

Außerdem offenbaren Patentliteratur 2 und Patentliteratur 3 Verfahren zum Adressieren eines Problems einer sogenannten Falschzündung. Die Falschzündung ist ein Phänomen, in dem dann, wenn ein Schalter eines unteren Zweigs abgeschaltet ist und ein Schalter eines oberen Zweigs angeschaltet ist, eine Gate-Spannung in dem Schalter des unteren Zweigs dadurch angehoben wird und dieser Schalter fälschlicherweise angeschaltet wird.In addition, Patent Literature 2 and Patent Literature 3 disclose methods for addressing a problem of so-called misfire. The misfire is a phenomenon in which when a lower branch switch is turned off and an upper branch switch is turned on, a gate voltage in the lower branch switch is thereby raised and this switch is erroneously turned on.

Insbesondere ist eine Technologie zum Verbinden einer sogenannten Schaltung mit geschaltetem Kondensator mit dem Gate des Schalters des unteren Zweigs und dynamisches Anlegen einer negativen Spannung an das Gate des Schalters des unteren Zweigs unter Verwendung der Schaltung mit geschaltetem Kondensator offenbart. Darüber hinaus beschreiben Nichtpatentliteratur 1, Nichtpatentliteratur 2 und Nichtpatentliteratur 3, dass kontinuierliches Energieversorgen eines SiC-MOSFET (Siliziumcarbid-Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor) Variationen seiner Schwellenspannung verursacht. Des Weiteren zeigt Patentliteratur 4 mit einem Verfahren zum Steuern einer Gate-Ansteuerschaltung, wie Schalter ein- oder ausgeschaltet werden, um den Pegel einer Ausgangsspannung von einem ersten Spannungspegel auf einen zweiten höheren Spannungspegel zu ändern, und um dann, den Pegel der Ausgangsspannung auf einen dritten Pegel zwischen dem ersten Pegel und dem zweiten Spannungspegel zu ändern, wenn ein Schaltelement eingeschaltet wird. In Patentliteratur 5 weist eine Gate-Ansteuerschaltung einen variablen Stromführungspfad auf, die einen Stromführungspfad zwischen einer Ansteuerungszielvorrichtung, einer Gleichstromquelle und einer Drossel umschaltet, um in mehreren Betriebsmodi einschließlich mindestens eines Haltemodus, eines Vorbereitungsmodus und eines Ausführungsmodus zu arbeiten. Der variable Stromführungspfad umfasst einen Rückflusspfad, um zu bewirken, dass ein durch die Drossel fließender Drosselstrom zur Gleichstromquelle zurückfließt, wenn eine Gate-Spannung der Ansteuerungszielvorrichtung von einem voreingestellten zulässigen Spannungsbereich abweicht. Ein Antriebssteuerteil setzt den Be triebsmodus des variablen Stromführungspfads in den Haltemodus und hält den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand der Antriebszielvorrichtung und schaltet ferner den Betriebsmodus in Abfolge des Vorbereitungsmodus und des Ausführungsmodus um und realisiert einschalten oder Ausschalten des fahrenden Zielgeräts. Patentliteratur 6 bezieht sich auf eine Gate-Treiberschaltung eines IGBTs einer Halbleiterschaltvorrichtung, und insbesondere auf eine Gate-Treiberschaltung, welche die Unterdrückung eines Spannungsstoßes während des Abschaltbetriebs und eine Abnahme des Schaltverlusts ermöglicht. In Patentliteratur 7 ist eine Ansteuerschaltung für eine spannungsgesteuerte Halbleitervorrichtung vorgesehen, die eine EIN-Gate-Ansteuerschaltung zum Liefern eines EIN-Steuersignals an eine Steuerelektrode der Halbleitervorrichtung aufweist, die eine stromschaltende AUS-Gate-Ansteuerschaltung ausführt, zum Liefern eines AUS-Steuersignals an die Steuerelektrode der Halbleitervorrichtung und weiter eine Hochspannungsquelle aufweist, die möglicherweise mit einer der EIN-Gate-Treiberschaltung und der AUS-Gate-Treiberschaltung verbunden ist, zum Liefern eines Steuerstroms mit einer vorbestimmten Stromerhöhungsrate an die Steuerelektrode des Halbleiterbauelements, und weiter eine Niederspannungsquelle zum Liefern eines ausreichenden Steuerstroms an die Steuerelektrode aufweist, um die Halbleitervorrichtung in einem normalen Zustand zu halten, und weiter einen Schalter aufweist zum Liefern eines Ausgangs des Hochspannungsstroms an die Steuerelektrode in einem früheren Abschnitt einer Ein- oder Ausschaltperiode und zum Liefern eines Ausgangssignal der Niederspannungsquelle an die Steuerelektrode in einem normalerweise EIN- oder einem normalerweise AUS-Zustand. In Patentliteratur 8 zeichnet sich eine Gatetreiberschaltung für ein spannungsgesteuertes Schaltelement in einem Stromrichter durch eine Detektoreinrichtung zur Messung einer für einen Schaltvorgang des Schaltelements charakteristischen physikalischen Größe und zur Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals sowie eine Stelleinrichtung zur Änderung eines oder mehrerer den Schaltvorgang beeinflussender Parameter der Gatetreiberschaltung nach Maßgabe des beim Ein-/Ausschalten des Schaltelements gewonnenen Steuersignals aus. Hierdurch wird ermöglicht, auch ohne eine Snubberschaltung Störungen bzw. Störspitzen beim Schaltvorgang zu verringern, die zu einer Beschädigung des Schaltelements führen könnten. In Patentliteratur 9 ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die mit einer Leistungshalbleitervorrichtung und einer Halbleitertreiberschaltung zum Ansteuern der Leistungshalbleitervorrichtung versehen ist, kann ein Fehlzünden verhindert werden, und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit kann erreicht werden. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung ist versehen mit einem ersten Schaltelement, das zwischen einer Leistungsversorgungsspannung und einem Ausgangsknoten eingefügt ist, und weiter versehen ist mit einem zweitem Schaltelement, das zwischen einer Masseversorgungsspannung und dem Ausgangsknoten eingefügt ist und mit einer Gate-Treiberschaltung zum Steuern des Ein-/Ausschaltens des zweiten Schaltelements. Wenn das Ausschalten des zweiten Schaltelements gesteuert wird, treibt die Gate-Treiberschaltung eine Gate-Source-Spannung beispielsweise mit einem Pegel von 0 V an. Wenn jedoch das erste Schaltelement von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand verschoben wird zu einem ersten Zeitpunkt in einem Zustand, in dem die Gate-Source-Spannung beispielsweise mit dem Pegel von 0 V angesteuert wird, legt die Gate-Treiberschaltung während einer ersten Periode, die sich kreuzt, vorübergehend einen Pegel einer negativen Spannung als Gate-Source-Spannung an über das erste Timing. Gegenstand von DE 11 2007 002 270 T5 ist die Verringerung von durch Überschwingen oder dergleichen verursachtem Rauschen, während der Einschaltleistungsverlust des Elements und der Sperrverzögerungsverlust der Diode in einem Schaltkreis eines Leistungshalbleiterelements, mit dem eine SiC-Diode mit kleinem Verzögerungsstrom parallel verbunden ist, reduziert wird. Dazu wird die Gate-Spannung bzw. Kollektor-Spannung des Leistungshalbleiter-Schaltelements erfasst und die Gate-Ansteuerspannung wird in mehreren Stufen auf der Grundlage des erfassten Werts geändert.In particular, technology for connecting a so-called switched capacitor circuit to the gate of the lower branch switch and dynamically applying a negative voltage to the gate of the lower branch switch using the switched capacitor circuit is disclosed. They also describe non-patent literature 1 , Non-patent literature 2 and non-patent literature 3 that continuously energizing an SiC-MOSFET (silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistor) causes variations in its threshold voltage. Furthermore, Patent Literature 4 shows, with a method for controlling a gate drive circuit, how switches are turned on or off to change the level of an output voltage from a first voltage level to a second higher voltage level, and then, the level of the output voltage to one change third level between the first level and the second voltage level when a switching element is turned on. In Patent Literature 5, a gate drive circuit has a variable current carrying path that switches a current carrying path between a drive target device, a DC power source, and a reactor to operate in multiple operating modes including at least one holding mode, a preparation mode, and an execution mode. The variable current path includes a return path to cause a reactor current flowing through the inductor to flow back to the DC source when a gate voltage of the drive target device deviates from a preset allowable voltage range. A drive control part sets the operation mode of the variable current carrying path to the holding mode and holds the ON state or the OFF state of the drive target device, and also switches the operating mode in sequence of the preparation mode and the execution mode and realizes switching on or off of the moving target device. Patent Literature 6 relates to a gate driver circuit of an IGBT of a semiconductor switching device, and more particularly to a gate driver circuit that enables suppression of a surge during shutdown operation and a decrease in switching loss. In Patent Literature 7, a drive circuit for a voltage controlled semiconductor device is provided, which has an ON gate drive circuit for supplying an ON control signal to a control electrode of the semiconductor device, which executes a current switching OFF gate drive circuit, for supplying an OFF control signal to the Control electrode of the semiconductor device and further comprises a high voltage source, which may be connected to one of the ON-gate driver circuit and the OFF-gate driver circuit, for supplying a control current at a predetermined rate of current increase to the control electrode of the semiconductor device, and further a low voltage source for supplying one has sufficient control current to the control electrode to maintain the semiconductor device in a normal state, and further includes a switch for supplying an output of the high voltage current to the control electrode in a previous portion of an egg n or off period and for supplying an output signal of the low voltage source to the control electrode in a normally ON or a normally OFF state. In patent literature 8, a gate driver circuit for a voltage-controlled switching element in a converter is characterized by a detector device for measuring a physical quantity characteristic of a switching process of the switching element and for generating a corresponding control signal, and an actuating device for changing one or more parameters of the gate driver circuit influencing the switching process in accordance with the requirements of the control signal obtained when the switching element is switched on / off. This makes it possible, even without a snubber circuit, to cause interference or interference peaks To reduce switching, which could damage the switching element. In Patent Literature 9, a power conversion device provided with a power semiconductor device and a semiconductor driver circuit for driving the power semiconductor device can be prevented from misfiring, and an improvement in reliability can be achieved. The power conversion device is provided with a first switching element inserted between a power supply voltage and an output node, and is further provided with a second switching element inserted between a ground supply voltage and the output node and with a gate driver circuit for controlling the on / off switching of the second switching element. When the turn-off of the second switching element is controlled, the gate driver circuit drives a gate-source voltage with a level of 0 V, for example. However, when the first switching element is shifted from an OFF state to an ON state at a first time in a state in which the gate-source voltage is driven at the level of 0 V, for example, the gate driver circuit turns on during first period that crosses temporarily a level of a negative voltage as a gate-source voltage on via the first timing. Subject of DE 11 2007 002 270 T5 is the reduction of noise caused by overshoot or the like while reducing the turn-on power loss of the element and the blocking delay loss of the diode in a circuit of a power semiconductor element to which a low-delay current SiC diode is connected in parallel. For this purpose, the gate voltage or collector voltage of the power semiconductor switching element is detected and the gate drive voltage is changed in several stages on the basis of the detected value.

EntgegenhaltungslisteCitation List

  • Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentschrift JP 2000 - 333 441 A Patent Literature 1: Japanese Unexamined Patent JP 2000 - 333 441 A.
  • Patentliteratur 2: Japanische ungeprüfte Patentschrift JP 2004 - 159 424 A Patent Literature 2: Japanese Unexamined Patent JP 2004 - 159 424 A
  • Patentliteratur 3: Japanische ungeprüfte Patentschrift JP 2009 - 21 823 A Patent Literature 3: Japanese Unexamined Patent JP 2009 - 21 823 A.
  • Patentliteratur 4: JP 2009 - 50 118 A ; Patentliteratur 5: US 2006 / 0 186 933 A1 ; Patentliteratur 6: DE 697 28 715 T2 ; Patentliteratur 7: US 5 089 719 A ; Patentliteratur 8: DE 197 41 391 A1 ; Patentliteratur 9: US 2013 / 0 265 029 A1 ; Patentliteratur 10: DE 11 2007 002 270 T5 Patent Literature 4: JP 2009 - 50 118 A. ; Patent Literature 5: US 2006/0 186 933 A1 ; Patent literature 6: DE 697 28 715 T2 ; Patent literature 7: US 5,089,719 A ; Patent literature 8: DE 197 41 391 A1 ; Patent literature 9: US 2013/0 265 029 A1 ; Patent literature 10: DE 11 2007 002 270 T5

NichtpatentliteraturNon-patent literature

  • Nichtpatentliteratur 1: Mrinal K. Das, „Commercially Available Cree Silicon Carbide Power Devices: Historical Success of JBS Diodes and Future Switch Prospects“, CS MANTECH Conference, 16.-19. Mai 2011, Palm Springs, California, USANon-patent literature 1 : Mrinal K. Das, "Commercially Available Cree Silicon Carbide Power Devices: Historical Success of JBS Diodes and Future Switch Prospects", CS MANTECH Conference, 16.-19. May 2011, Palm Springs, California, USA
  • Nichtpatentliteratur 2: Xiao Shen und sieben andere, „Atomic-scale origins of bias-temperature instabilities in SiC-SiO2 structures“, AP-PLIED PHYSICS LETTERS 98, 063507, 2011Non-patent literature 2 : Xiao Shen and seven others, "Atomic-scale origins of bias-temperature instabilities in SiC-SiO2 structures", AP-PLIED PHYSICS LETTERS 98, 063507, 2011
  • Nichtpatentliteratur 3: Aivars J. Lelis und sechs andere, „Time Dependence of Bias-Stress-Induced SiC MOSFET Threshold-Voltage Instability Measurements“, IEEE Transactions on Electron Devices, Band 55, Nr. 8, Seiten 1835-1840, August 2008Non-patent literature 3 : Aivars J. Lelis and six others, "Time Dependence of Bias-Stress-Induced SiC MOSFET Threshold-Voltage Instability Measurements", IEEE Transactions on Electron Devices, Band 55 , No. 8, pages 1835-1840, August 2008

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

In einem gewaltigen sozialen Trend des globalen Umweltschutzes wird eine Elektronikbranche, die die Belastung der Umwelt reduziert, immer wichtiger. Unter anderem wird eine Leistungsvorrichtung als eine Stromversorgung für ein Konsumgut wie z. B. einen Inverter eines Schienenfahrzeugs oder eines Hybrid-/Elektrofahrzeugs, einen Inverter einer Klimaanlage und einen Personalcomputer verwendet, und somit wird eine Verbesserung der Leistung der Leistungsvorrichtung in hohem Maße zum Verbessern der Elektrizitätseffizienz von Infrastruktursystemen und der Konsumprodukte beitragen.In a huge social trend of global environmental protection, an electronics industry that reduces environmental pollution is becoming increasingly important. Among other things, a power device is used as a power supply for a consumer good such. B. uses an inverter of a rail vehicle or a hybrid / electric vehicle, an inverter of an air conditioner and a personal computer, and thus an improvement in the performance of the power device will greatly contribute to improving the electricity efficiency of infrastructure systems and consumer products.

Verbessern der Elektrizitätseffizienz bedeutet Einsparen von Energieressourcen, die erforderlich sind, um ein System zu betreiben, oder mit anderen Worten Reduzieren von CO2-Emissionen oder Reduzieren der Umweltbelastung. Deshalb werden Forschung und Entwicklung zum Verbessern der Leistung der Leistungsvorrichtung aktiv ausgeführt.Improving electricity efficiency means saving the energy resources required to operate a system, or in other words reducing CO 2 emissions or reducing environmental impact. Therefore, research and development for improving the performance of the power device are actively carried out.

Im Allgemeinen sind Leistungsvorrichtungen aus Silizium (Si) hergestellt, wie z. B. eine hochintegrierte Schaltung (LSI). Für einen Leistungswandler wie z. B. einen Inverter, der die SI-Leistungsvorrichtung verwendet, wird, um den Energieverlust zu reduzieren, der in dem Inverter verursacht wird, aktiv Entwicklung durchgeführt, um die Struktur und das Profil der Störstellenkonzentration einer Diode und eines Schaltelements zu optimieren und dadurch solche Eigenschaften wie einen niedrigen EIN-Widerstand (Ron), eine hohe Stromdichte und eine hohe Spannungsfestigkeit zu erreichen.In general, power devices are made of silicon (Si), such as. B. a highly integrated circuit (LSI). For a power converter such as B. an inverter using the SI power device to actively reduce the energy loss caused in the inverter, development is carried out to optimize the structure and profile of the impurity concentration of a diode and a switching element, and thereby such properties how to achieve a low ON resistance (Ron), high current density and high dielectric strength.

Außerdem ziehen jetzt Verbindungshalbleiter wie z. B. Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), die einen größeren Bandabstand als Silizium aufweisen, die Aufmerksamkeit als Leistungsvorrichtungsmaterial auf sich. Diese Verbindungshalbleiter weisen aufgrund ihres großen Bandabstands im Vergleich zu Silizium eine ungefähr zehnmal höhere Durchbruchspannung auf.In addition, compound semiconductors such as As silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN), which have a larger band gap than silicon, attract attention as a power device material. Because of their large bandgap, these compound semiconductors have a breakdown voltage which is approximately ten times higher than that of silicon.

Somit kann im Vergleich mit der Si-Vorrichtung die Verbindungsvorrichtung eine dünnere Schichtdicke und einen in hohem Maße niedrigeren Widerstandswert (Ron), wenn sie mit Energie versorgt werden, aufweisen. Das kann einen sogenannten Leitungsverlust (Ron*i2), der durch den Widerstandswert (Ron) multipliziert mit einem Leitungsstrom (i) repräsentiert wird, reduzieren und dadurch in hohem Maße zu der Verbesserung der Elektrizitätseffizienz beitragen. Durch Fokussierung auf ein solches Merkmal werden Dioden und Schaltelemente, die ein Verbindungsmaterial verwenden, aktiv entwickelt.Thus, when compared to the Si device, the connection device can have a thinner layer thickness and a much lower resistance value (Ron) when energized. This can reduce a so-called line loss (Ron * i2), which is represented by the resistance value (Ron) multiplied by a line current (i), and thereby contribute greatly to the improvement of electricity efficiency. By focusing on such a feature, diodes and switching elements using a connecting material are actively developed.

Als eine Anwendung einer solchen Leistungsvorrichtung ist eine sogenannte Invertervorrichtung (DC/AC-Umsetzervorrichtung, Wechselstrom/Gleichstrom-Umsetzervorrichtung) wie in 6 von Patentliteratur 1 gezeigt verbreitet. Die Invertervorrichtung enthält zwei Gruppen des Schaltelements, die aus einer Leistungsvorrichtung und einer Freilaufdiode bestehen, die in Reihe zwischen einer Stromversorgung auf der Hochspannungsseite (oberer Zweig) und einer Stromversorgung auf der Niederspannungsseite (unterer Zweig) verbunden sind.As an application of such a power device, a so-called inverter device (DC / AC converter device, AC / DC converter device) is as in FIG 6 shown by Patent Literature 1. The inverter device contains two groups of the switching element, which consist of a power device and a freewheeling diode, which are connected in series between a power supply on the high voltage side (upper branch) and a power supply on the low voltage side (lower branch).

Durch alternierendes An- und Abschalten der Schaltelemente auf dem oberen und dem unteren Zweig wird der Gleichstrompegel auf der Stufe vor der Invertervorrichtung in den Wechselstrompegel umgesetzt, der einer Lastschaltung in der späteren Stufe wie z. B. einem Wechselstrom-Schutzwandler oder einem Motor zugeführt wird.By alternately switching on and off the switching elements on the upper and lower branches, the DC level on the stage upstream of the inverter device is converted into the AC level, which is a load circuit in the later stage such. B. an AC protective converter or a motor is supplied.

Der Verlust, der durch den Inverter verursacht werden kann, enthält hauptsächlich, wie vorstehend beschrieben, einen Leitungsverlust aufgrund des EIN-Widerstands (Ron) des Schaltelements oder der Diode, einen Erholungsverlust und einen Schaltverlust, der durch einen Drain-Source-Strom verursacht ist, der während einer Schaltoperation einer Übergangszeitspanne des Schaltelements von dem Ein- zu dem Aus- oder dem Aus- zu dem Ein-Zustand (einer Zeitspanne, in der eine Potentialdifferenz zwischen dem Drain und der Source vorhanden ist) fließt. Ein Element, von dem erwartet wird, dass es auf ein solches Schaltelement angewandt wird, wäre ein SiC-MOSFET (nachstehend SiCMOS).The loss that can be caused by the inverter mainly includes, as described above, a line loss due to the ON resistance (Ron) of the switching element or the diode, a recovery loss and a switching loss caused by a drain-source current that flows during a switching operation of a transition period of the switching element from the on to the off or the off to the on state (a period in which there is a potential difference between the drain and the source). One element that is expected to be applied to such a switching element would be an SiC-MOSFET (hereinafter SiCMOS).

Der SiCMOS ist eine Vorrichtungsstruktur im Wesentlichen gleich derjenigen des existierenden Si-MOSFET, und ihr Ansteuerverfahren ist ebenfalls ähnlich demjenigen des Si-MOSFET. Mit anderen Worten ist es möglich, eine existierende Gate-Ansteuerschaltung für ein Si-Element abzuleiten, das einfach zu verwenden ist.The SiCMOS is a device structure substantially the same as that of the existing Si-MOSFET, and its driving method is also similar to that of the Si-MOSFET. In other words, it is possible to derive an existing gate drive circuit for an Si element that is easy to use.

Es ist ein weiterer Vorteil zum Reduzieren des Verlusts, der durch die Inverteroperation verursacht ist, vorhanden aufgrund des im Vergleich zu dem Si-Element niedrigeren EIN-Widerstands. Es wird jedoch, wie in Nichtpatentliteratur 1 bis 3 beschrieben, ein Problem berichtet, dass die Schwellenspannung variiert, wenn er kontinuierlich mit Energie versorgt wird.There is another advantage to reducing the loss caused by the inverter operation due to the lower ON resistance compared to the Si element. However, as described in Non-Patent Literature 1 to 3, a problem is reported that the threshold voltage varies when it is continuously energized.

Beispielsweise wenn eine positive Vorspannung an das Gate für eine lange Zeit angelegt ist, verschiebt sich ein Schwellenwert zu der positiven Seite um δVtp (positive Vorspannung-Temperatur-Instabilität), und wenn eine negative Vorspannung an das Gate für eine lange Zeit angelegt ist, verschiebt sich der Schwellenwert zu einer negativen Seite um δVth (negative Vorspannung-Temperatur-Instabilität). Das Verschieben des Schwellenwerts auf diese Weise wird ein neues Problem verursachen, wie nachstehend beschrieben.For example, when a positive bias is applied to the gate for a long time, a threshold shifts to the positive side by δVtp (positive bias-temperature instability), and when a negative bias is applied to the gate for a long time the threshold to a negative side around δVth (negative bias temperature instability). Moving the threshold in this way will create a new problem as described below.

Das heißt, da sich der Schwellenwert zu der negativen Seite verschiebt, ist ein Risiko vorhanden, dass ein Kurzschlussstromverlust in der Invertervorrichtung aufgrund der Falschzündung verursacht wird.That is, since the threshold shifts to the negative side, there is a risk that a short-circuit current loss is caused in the inverter device due to the misfire.

Die Falschzündung tritt beispielsweise auf, wenn der obere Zweig von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand übergeht, während der untere Zweig in dem AUS-Zustand ist. In diesem Fall fließt dadurch, dass eine Drain-Spannung VDSD in dem oberen Zweig plötzlich ansteigt, ein Lade/Entladestrom durch die Gate-Drain-Kapazität in dem Schaltelement des unteren Zweigs.The misfire occurs, for example, when the upper branch changes from an OFF state to an ON state while the lower branch is in the OFF state. In this case, because a drain voltage VDSD in the upper branch suddenly increases, a charge / discharge current flows through the gate-drain capacitance in the switching element of the lower branch.

Als ein Ergebnis steigt die Gate-Source-Spannung VGSD in dem Schaltelement des unteren Zweigs von dem Spannungspegel des AUS-Zustands an. Wenn der Spannungspegel den Schwellenwert des Schaltelements übersteigt, wird das Schaltelement des unteren Zweigs, das normalerweise abgeschaltet sein sollte, fälschlicherweise angeschaltet.As a result, the gate-source voltage VGSD in the lower branch switching element rises from the voltage level of the OFF state. If the voltage level exceeds the switching element threshold, the switching element of the lower branch, which should normally be switched off, is incorrectly switched on.

Wie vorstehend beschrieben ist die Falschzündung ein Phänomen, in dem ein Schalter, der normalerweise abgeschaltet sein sollte, fälschlicherweise angeschaltet wird. Die Falschzündung kann in einem Fall auftreten, wenn der Si-MOSFET als das Schaltelement des unteren Zweigs verwendet wird, und tritt sogar noch leichter auf, wenn der SiCMOS verwendet wird, weil sich der Schwellenwert zu der negativen Seite verschiebt, wenn die negative Spannung während der AUS-Zeitspanne kontinuierlich an das Gate angelegt ist.As described above, misfire is a phenomenon in which a switch that should normally be turned off is incorrectly turned on. The misfire can occur in a case when the Si-MOSFET is used as the lower branch switching element and is even more likely to occur when the SiCMOS is used because the threshold shifts to the negative side when the negative voltage is during the OFF period is continuously applied to the gate.

Darüber hinaus steigt die Größe der Verschiebung des Schwellenwerts an, wenn die Zeit des Anlegens der negativen Spannung ansteigt, und deshalb tritt die Falschzündung leichter auf, wenn die Zeit des Anlegens der negativen Spannung ansteigt. In addition, the amount of the shift in the threshold value increases as the negative voltage application time increases, and therefore the misfire occurs more easily as the negative voltage application time increases.

Wenn die Falschzündung auftritt, wird das Schaltelement des unteren Zweigs angeschaltet, die Stromversorgung der Hochspannungsseite auf der Seite des oberen Zweigs und die Stromversorgung der Niederspannungsseite auf der Seite des unteren Zweigs werden kurzgeschlossen, und ein großer Kurzschlussstrom fließt zwischen den Stromversorgungen.When the misfire occurs, the lower branch switching element is turned on, the high voltage side power supply on the upper branch side and the low voltage side power supply on the lower branch side are short-circuited, and a large short-circuit current flows between the power supplies.

Der Kurzschlussstrom steigert den Verlust in der Invertervorrichtung und kann das Schaltelement möglicherweise durch Wärmeerzeugung beschädigen. Die Größe der Verschiebung des Schwellenwerts kann sich nicht gleichmäßig unter mehreren Chips verschieben, wobei in diesem Fall Rückflussströme auf einem Element konvergieren, das eine große Verschiebung des Schwellenwerts aufweist (Element mit reduziertem Schwellenwert), was verursacht, dass sich das Element selbst erwärmt und beschädigt.The short-circuit current increases the loss in the inverter device and can possibly damage the switching element through heat generation. The amount of threshold shift cannot shift evenly among multiple chips, in which case reflux currents converge on an element that has a large shift in the threshold (element with a reduced threshold), causing the element to self-heat and damage ,

Wie vorstehend beschrieben weist der SiCMOS nicht nur die Vorteile seines niedrigen EIN-Widerstands und Ableitung einer peripheren Schaltung des Si-Elements auf, sondern auch Risiken für erhöhten Verlust aufgrund des Auftretens von Falschzündung und Beschädigen des Elements aufgrund der Stromumrichtung durch Variation des Schwellenwerts auf.As described above, the SiCMOS not only has the advantages of its low ON resistance and derivative of a peripheral circuit of the Si element, but also risks of increased loss due to the occurrence of misfire and damage to the element due to current reversal by varying the threshold.

Ein Verfahren zum Adressieren eines solchen Problems ist ein sogenannter geschalteter Kondensator, wie in Patentliteratur 2 und 3 offenbart ist. Mit dem Verfahren in Patentliteratur 2 und 3 wird jedoch die negative Spannung während der AUS-Zeitspanne des Schaltelements kontinuierlich an das Gate angelegt.One method of addressing such a problem is a so-called switched capacitor as disclosed in Patent Literature 2 and 3. However, with the method in Patent Literature 2 and 3, the negative voltage is continuously applied to the gate during the OFF period of the switching element.

Deshalb steigt, wie vorstehend beschrieben, wenn der SiCMOS als das Schaltelement verwendet wird, die Größe der Verschiebung des Schwellenwerts an, um das Element leichter anschaltbar zu machen. Als ein Ergebnis kann die Falschzündung in dem unteren Zweig auftreten, sobald der obere Zweig angeschaltet wird, währen der untere Zweig abgeschaltet ist, und die Falschzündung kann in dem unteren Zweig durch ein geringfügiges Rauschen selbst nachdem der obere Zweig angeschaltet ist auftreten.Therefore, as described above, when the SiCMOS is used as the switching element, the amount of the shift in the threshold increases to make the element easier to turn on. As a result, the misfire in the lower branch can occur as soon as the upper branch is turned on while the lower branch is turned off, and the misfire can occur in the lower branch by a slight noise even after the upper branch is turned on.

Außerdem wird mit dem geschalteten Kondensator, der in Patentliteratur 2 und 3 offenbart ist, die negative Spannung in dem Gate des Schaltelements durch einen schwebenden Knoten zwischen dem Gate-Knoten und einem Ende des Kondensators gehalten.In addition, with the switched capacitor disclosed in Patent Literature 2 and 3, the negative voltage in the gate of the switching element is held by a floating node between the gate node and one end of the capacitor.

Es kann somit aufgrund des Rauschens und des Leckstroms manchmal schwierig sein, eine stabile negative Spannung für eine gewünschte Zeitspanne zu halten. Beispielsweise ist in Patentliteratur 2 und 3 eine Diode in dem schwebenden Knoten verbunden, und der Leckstrom kann über die Diode erzeugt werden.Thus, it can sometimes be difficult to maintain a stable negative voltage for a desired period of time due to the noise and leakage current. For example, in Patent Literature 2 and 3, a diode is connected in the floating node, and the leakage current can be generated through the diode.

Darüber hinaus muss mit dem geschalteten Kondensator der gewünschte Pegel der negativen Spannung durch optimales Konstruieren des Kapazitätswerts und dergleichen unter Berücksichtigung der Gate-Kapazität des Schaltelements erzeugt werden, es kann jedoch schwierig sein, den Kapazitätswert zu optimieren.In addition, with the switched capacitor, the desired level of negative voltage must be generated by optimally designing the capacitance value and the like considering the gate capacitance of the switching element, but it may be difficult to optimize the capacitance value.

Wenn der SiCMOS als das Schaltelement verwendet wird, ist es nicht einfach, den Kapazitätswert zu optimieren, da die Größe der Verschiebung des Schaltelements und die Variation der Größe der Verschiebung unter Chips wie vorstehend beschrieben berücksichtigt werden müssen.When the SiCMOS is used as the switching element, it is not easy to optimize the capacitance value because the amount of displacement of the switching element and the variation of the amount of displacement among chips must be considered as described above.

Außerdem muss, beispielsweise wenn das Schaltelement selbst zu einem anderen verändert wird, eine Konstante des geschalteten Kondensators und dergleichen wieder entsprechend konstruiert sein, was die Entwicklungszeit verlängern kann.In addition, for example, when the switching element itself is changed to another, a constant of the switched capacitor and the like must be constructed accordingly, which can extend the development time.

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände gemacht worden und zielt darauf, eine Technologie bereitzustellen, die zum Verhindern der Falschzündung fähig ist, und ihre Zuverlässigkeit in dem Leistungswandler, der mit der Leistungshalbleitervorrichtung und der Halbleiteransteuerschaltung, die die Vorrichtung ansteuert, ausgerüstet ist, zu verbessern.The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and aims to provide a technology capable of preventing misfire and its reliability in the power converter equipped with the power semiconductor device and the semiconductor drive circuit that drives the device is to improve.

Diese und andere Ziele und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen der Erfindung offensichtlich.These and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and accompanying drawings of the invention.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die hier offenbart sind, sind nachstehend kurz beschrieben.Representative embodiments of the present invention disclosed herein are briefly described below.

Eine repräsentative Ansteuerschaltung enthält ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement. In dem ersten Schaltelement ist seine Source mit einer ersten Spannung verbunden, und sein Drain ist mit einem Signalausgabeknoten verbunden, der ein Ansteuersignal ausgibt, das EIN und AUS der Schaltschaltung steuert.A representative control circuit contains a first switching element, a second switching element, a third switching element and a fourth switching element. In the first switching element, its source is connected to a first voltage, and its drain is connected to a signal output node that outputs a drive signal that controls ON and OFF of the switching circuit.

In der zweiten Schaltschaltung ist ihre Source mit einer zweiten Spannung verbunden, und ihr Drain ist mit dem Signalausgabeknoten verbunden. In der dritten Schaltschaltung ist ihr Drain mit dem Signalausgabeknoten verbunden. In der vierten Schaltschaltung ist ihr Drain mit der Source der dritten Schaltschaltung verbunden, und ihre Source ist mit einer dritten Spannung verbunden. In the second switching circuit, its source is connected to a second voltage and its drain is connected to the signal output node. In the third switching circuit, its drain is connected to the signal output node. In the fourth switching circuit, its drain is connected to the source of the third switching circuit, and its source is connected to a third voltage.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous effects of the invention

Effekte der repräsentativen Ausführungsformen der offenbarten Erfindung sind nachstehend kurz beschrieben.

  • (1) Verhindern der Falschzündung in dem Leistungswandler.
  • (2) Verbessern der Zuverlässigkeit des Leistungswandlers und eines Systems, das durch den Leistungswandler gebildet ist.
Effects of the representative embodiments of the disclosed invention are briefly described below.
  • (1) Prevent misfire in the power converter.
  • (2) Improve the reliability of the power converter and a system formed by the power converter.

Figurenlistelist of figures

  • 1 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Hauptteils eines Leistungswandlers gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. 1 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a main part of a power converter according to a first embodiment.
  • 2 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Gate-Ansteuerschaltung, die für den in 1 gezeigten Leistungswandler bereitgestellt ist, zeigt. 2 FIG. 11 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a gate drive circuit used for the in FIG 1 power converter shown is provided.
  • 3 ist ein erläuterndes Diagramm, das auf die Gate-Ansteuerschaltung und ein Schaltelement des in 1 gezeigten Leistungswandlers fokussiert. 3 FIG. 12 is an explanatory diagram related to the gate drive circuit and a switching element of FIG 1 shown power converter focused.
  • 4 ist ein Wellenformdiagramm, das beispielhafte Operation in 3 zeigt. 4 FIG. 14 is a waveform diagram illustrating exemplary operation in FIG 3 shows.
  • 5 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer in 1 gezeigten Gate-Treiber-Steuerschaltung zeigt. 5 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a device shown in FIG 1 gate driver control circuit shown.
  • 6 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Gate-Treiber-Steuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. 6 10 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a gate driver control circuit according to a second embodiment.
  • 7 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Gate-Treiber-Steuerschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. 7 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a gate driver control circuit according to a third embodiment.
  • 8 ist eine schematische Darstellung, die eine beispielhafte Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. 8th 14 is a schematic diagram showing an exemplary configuration of a power converter according to a fourth embodiment.
  • 9 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Schottky-Diode zeigt, die als eine in 8 gezeigte Freilaufdiode verwendet ist. 9 FIG. 11 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a Schottky diode used as one in FIG 8th shown freewheeling diode is used.
  • 10 ist ein erläuterndes Querschnittsdiagramm, das eine schematische beispielhafte Konfiguration eines Schaltelements zeigt, das in dem in 8 gezeigten Leistungswandler verwendet ist. 10 FIG. 12 is an explanatory cross-sectional diagram showing a schematic exemplary configuration of a switching element included in the in FIG 8th shown power converter is used.
  • 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Dreiphasenmotorsystems gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt. 11 10 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a three-phase motor system according to a fifth embodiment.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

In den folgenden Ausführungsformen werden getrennt Erläuterungen in mehreren Abschnitten oder Ausführungsformen vorgenommen, wie es zur Vereinfachung erforderlich ist, und sofern nicht anders spezifiziert sind die Erläuterungen füreinander nicht irrelevant, sondern können eine Variation, eine ausführliche Beschreibung, eine ergänzende Erläuterung eines Teils der oder einer gesamten weiteren sein.In the following embodiments, explanations are made separately in several sections or embodiments as necessary for simplification, and unless otherwise specified, the explanations are not irrelevant to each other, but may be a variation, a detailed description, a supplementary explanation of a part of the or entire others.

Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn in den folgenden Ausführungsformen auf eine Menge von Elementen (einschließlich einer Anzahl, eines numerischen Werts, einer Größe, eines Bereichs und dergleichen) Bezug genommen ist, sie nicht auf die spezifizierte Menge beschränkt ist, sondern irgendeine kleinere oder größere Menge zulässig sein kann, sofern nicht anders spezifiziert ist oder sofern sie nicht offensichtlich prinzipiell auf die spezifische Menge beschränkt ist.It is to be noted that when reference is made to a set of elements (including a number, a numerical value, a size, a range, and the like) in the following embodiments, it is not limited to the specified set, but any one smaller or larger quantities may be permitted, unless otherwise specified or unless they are not obviously limited in principle to the specific quantity.

Darüber hinaus ist natürlich eine Komponente (die eine Elementstufe und dergleichen enthält) in den folgenden Ausführungsformen nicht notwendigerweise wesentlich, sofern nicht anders spezifiziert, sofern sie nicht offensichtlich prinzipiell wesentlich ist, oder dergleichen.In addition, a component (including an element level and the like) is of course not necessarily essential in the following embodiments unless otherwise specified unless it is obviously essential in principle, or the like.

Ähnlich sollte in den folgenden Ausführungsformen, wenn auf eine Form, eine Positionsbeziehung und dergleichen der Komponenten Bezug genommen ist, sollte das diejenigen enthalten, die im Wesentlichen nahe der oder ähnlich der Form und dergleichen sind, sofern nicht anders spezifiziert oder sofern es offensichtlich prinzipiell nicht der Fall ist. Das gilt auch für die numerischen Werte und den Bereich.Similarly, in the following embodiments, when reference is made to a shape, positional relationship, and the like of the components, it should include those that are substantially close to or similar to the shape and the like, unless otherwise specified or unless obviously obvious in principle the case is. This also applies to the numerical values and the range.

Durchgehend für die Zeichnungen zum Beschreiben der Ausführungsformen weisen gleiche Komponenten als allgemeine Regel gleiche Bezugszeichen auf, und eine Beschreibung davon ist nicht wiederholt. Zur Verdeutlichung kann sogar eine Draufsicht schraffiert sein.Throughout the drawings for describing the embodiments, like components have the same reference numerals as a general rule, and description thereof is not repeated. A top view may even be hatched for clarity.

Obwohl die Ausführungsformen einen MOSFET (Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor) (als MOS-Transistor bezeichnet) als ein Beispiel eines MISFET (Metallisolatorhalbleiterfeldeffekttransistor) verwendet, ist eine nicht oxidierte Schicht als eine Gate-Isolierschicht nicht ausgeschlossen.Although the embodiments use a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) (referred to as a MOS transistor) as an example of one MISFET (metal insulator semiconductor field effect transistor) is used, a non-oxidized layer is not excluded as a gate insulating layer.

Nachstehend sind die Ausführungsformen basierend auf den Zeichnungen genau beschrieben.Hereinafter, the embodiments will be described in detail based on the drawings.

Erste AusführungsformFirst embodiment

<Konfigurationsbeispiel eines Hauptteils des Leistungswandlers><Configuration example of a main part of the power converter>

1 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Hauptteils eines Leistungswandlers PT gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. 1 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a main part of a power converter PT according to a first embodiment.

Der Leistungswandler PT ist beispielsweise als eine Halbbrückenschaltung konfiguriert. Die Halbbrückenschaltung ist als ein Teil einer Stromversorgungsvorrichtung wie beispielsweise einer DC/DC-Umsetzungsschaltung (Gleichstrom / Gleichstrom-Umsetzungsschaltung) verwendet. Sie ist auch auf eine Vollbrückenschaltung und eine Dreiphaseninverterschaltung erweitert, um als ein Teil der Stromversorgungsvorrichtung wie z. B. eine DC/AC-Umsetzungsschaltung oder ein Teil einer Motorsteuerungsvorrichtung für verschiedene Anwendungen verwendet bei Bedarf zu werden.The power converter PT is configured, for example, as a half-bridge circuit. The half-bridge circuit is used as part of a power supply device such as a DC / DC conversion circuit (DC / DC conversion circuit). It is also expanded to a full-bridge circuit and a three-phase inverter circuit to be used as part of the power supply device such as. B. a DC / AC conversion circuit or part of a motor control device for various applications to be used if necessary.

Der Leistungswandler PT enthält Gate-TreiberSteuerschaltungen GDCTL1, GDCTL2, ein Schaltelement SW1 auf der Seite des oberen Zweigs, ein Schaltelement SW2 auf der Seite des unteren Zweigs, Freilaufdioden DI1, DI2, die jeweils den Schaltelementen SW1, SW2 entsprechen, und Gate-Ansteuerschaltungen GD1, GD2. Das Schaltelement SW1 und das Schaltelement SW2 sind Schaltschaltungen.The power converter PT contains gate driver control circuits GDCTL1 . GDCTL2 , a switching element SW1 on the side of the upper branch, a switching element SW2 on the side of the lower branch, free-wheeling diodes DI1 . DI2 , each of the switching elements SW1 . SW2 correspond, and gate drive circuits GD1 . GD2 , The switching element SW1 and the switching element SW2 are switching circuits.

Jedes aus dem Schaltelement SW1, das ein zweiter Transistorschalter ist, und dem Schaltelement SW2, das ein erster Transistorschalter ist, ist beispielsweise durch einen n-Kanal-SiC-MOSFET (n-Kanal-SiCMOS) gebildet. Eine Stromversorgungsspannung VCC wird einem Drain des Schaltelements SW1 zugeführt, und ein Drain des Schaltelements SW2 ist mit der Source des Schaltelements SW1 verbunden. Eine Erdungsstromversorgungsspannung VSS wird der Source des Schaltelements SW2 zugeführt. Die Verbindung zwischen der Source des Schaltelements SW1 und dem Drain des Schaltelements SW2 ist ein Spannungsausgangsknoten.Each from the switching element SW1 , which is a second transistor switch, and the switching element SW2 , which is a first transistor switch, is formed, for example, by an n-channel SiC-MOSFET (n-channel SiCMOS). A power supply voltage VCC becomes a drain of the switching element SW1 fed, and a drain of the switching element SW2 is with the source of the switching element SW1 connected. A ground power supply voltage VSS becomes the source of the switching element SW2 fed. The connection between the source of the switching element SW1 and the drain of the switching element SW2 is a voltage output node.

Die Stromversorgungsspannung VCC kann ungefähr 1500 V sein, und die Erdungsstromversorgungsspannung VSS kann beispielsweise ungefähr 0 V sein. Die Freilaufdioden DI1, DI2 sind zwischen den Sources und den Drains der Schaltelemente SW1, SW2 unter Verwendung ihrer Source-Seite als eine Anode und ihrer Drain-Seite als eine Kathode verbunden.The power supply voltage VCC may be approximately 1500 V, and the ground power supply voltage VSS may be approximately 0 V, for example. The freewheeling diodes DI1 . DI2 are between the sources and drains of the switching elements SW1 . SW2 connected using its source side as an anode and its drain side as a cathode.

Die Gate-Treibersteuerschaltung GDCTL1 gibt ein Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs basierend auf einem Steuersignal HIN des oberen Zweigs aus. Die Gate-Treibersteuerschaltung GDCTL2 gibt ein Treibersteuersignal LO1 des unteren Zweigs basierend auf einem Steuersignal LIN des unteren Zweigs aus. Das Steuersignal HIN des oberen Zweigs und das Steuersignal LIN des unteren Zweigs werden beispielsweise durch einen Mikrocomputer erzeugt.The gate driver control circuit GDCTL1 outputs a drive control signal HO1 of the upper branch based on a control signal HIN of the upper branch. The gate driver control circuit GDCTL2 outputs a lower branch driver control signal LO1 based on a lower branch control signal LIN. The control signal HIN of the upper branch and the control signal LIN of the lower branch are generated, for example, by a microcomputer.

Die Gate-Treibersteuerschaltungen GDCTL1, GDCTL2 sind beispielsweise für eine Spannungsumsetzungsfunktion, eine Zeitanpassungsfunktion, eine Rauschentfernungsfunktion und verschiedene Schutzfunktionen für das obere Steuersignal HIN und das Steuersignal LIN des unteren Zweigs zuständig.The gate driver control circuits GDCTL1 . GDCTL2 are responsible, for example, for a voltage conversion function, a time adjustment function, a noise removal function and various protective functions for the upper control signal HIN and the control signal LIN of the lower branch.

Die Gate-Ansteuerschaltung GD1, die eine zweite Ansteuerschaltung ist, erzeugt ein Gate-Ansteuersignal, das ein Gate des Schaltelements SW1 ansteuert, basierend auf dem Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs. Die Gate-Ansteuerschaltung GD2, die eine erste Ansteuerschaltung ist, erzeugt ein Gate-Ansteuersignal, das ein Gate des Schaltelements SW2 ansteuert, basierend auf dem Treibersteuersignal LO1 des unteren Zweigs.The gate drive circuit GD1 , which is a second drive circuit, generates a gate drive signal that is a gate of the switching element SW1 drives, based on the drive control signal HO1 of the upper branch. The gate drive circuit GD2 , which is a first drive circuit, generates a gate drive signal that is a gate of the switching element SW2 drives, based on the driver control signal LO1 of the lower branch.

Obwohl nicht spezifisch beschränkt können die Gate-Treibersteuerschaltungen GDCTL1, GDCTL2 und die Gate-Ansteuerschaltungen GD1, GD2 aus einem einzelnen Halbleiterchip als eine Halbleiteransteuerschaltung hergestellt sein. Außerdem können die Schaltelemente SW1, SW2 aus einem weiteren Halbleiterchip hergestellt sein. In 1 ist als ein Beispiel eine Lastschaltung (Lastinduktor) LD mit der Verbindung zwischen den Schaltelementen SW1, SW2 verbunden. Die Anordnung und der Verbindungspunkt dieser Lastschaltung können abhängig von der Anwendung variieren.Although not specifically limited, the gate driver control circuits can GDCTL1 . GDCTL2 and the gate drive circuits GD1 . GD2 be made from a single semiconductor chip as a semiconductor drive circuit. In addition, the switching elements SW1 . SW2 be made from another semiconductor chip. In 1 is as an example a load circuit (load inductor) LD with the connection between the switching elements SW1 . SW2 connected. The arrangement and connection point of this load circuit can vary depending on the application.

<Konfigurationsbeispiel der Gate-Ansteuerschaltung><Configuration example of the gate drive circuit>

2 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration der Gate-Ansteuerschaltung GD2, die für den in 1 gezeigten Leistungswandler PT bereitgestellt ist, zeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl 2 das Konfigurationsbeispiel der Gate-Ansteuerschaltung GD2 zeigt, die Gate-Ansteuerschaltung GD1 dieselbe Konfiguration wie die Gate-Ansteuerschaltung GD2 aufweist. 2 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of the gate drive circuit GD2 that for the in 1 shown power converter PT is provided. It should be noted that, though 2 the configuration example of the gate drive circuit GD2 shows the gate drive circuit GD1 the same configuration as the gate drive circuit GD2 having.

Die Gate-Ansteuerschaltung GD2 ist durch die Transistoren T1 bis T4 gebildet, wie in 2 gezeigt ist. Jeder aus dem Transistor T1, der das erste Schaltelement ist, und dem dritten Transistor T3, der das dritte Schaltelement ist, besteht aus einem N-Kanal-Leistungs-MOSFET. Jeder aus dem Transistor T2, der das zweite Schaltelement ist, und dem Transistor T4, der das vierte Schaltelement ist, besteht aus einem P-Kanal-Leistungs-MOSFET. Diese Transistoren T1 bis T4 enthalten jeweils integrierte Dioden D1 bis D4.The gate drive circuit GD2 is through the transistors T1 to T4 formed as in 2 is shown. Everyone from the transistor T1 , which is the first switching element, and the third transistor T3 , which is the third switching element, consists of an N-channel power MOSFET. Everyone from the transistor T2 , which is the second switching element, and the transistor T4 , which is the fourth switching element, consists of a P-channel power MOSFET. These transistors T1 to T4 each contain integrated diodes D1 to D4 ,

Die integrierte Diode D1 ist zwischen der Source und dem Drain von Transistor T1 unter Verwendung seiner Drain-Seite als die Kathode und seiner Source-Seite als die Anode verbunden. Die integrierte Diode D2 ist zwischen der Source und dem Drain von Transistor T2 unter Verwendung seiner Drain-Seite als die Kathode und seiner Source-Seite als die Anode verbunden.The integrated diode D1 is between the source and drain of transistor T1 connected using its drain side as the cathode and its source side as the anode. The integrated diode D2 is between the source and drain of transistor T2 connected using its drain side as the cathode and its source side as the anode.

Die integrierte Diode D3 ist zwischen der Source und dem Drain von Transistor T3 unter Verwendung seiner Drain-Seite als die Kathode und seiner Source-Seite als die Anode verbunden. Die integrierte Diode D4 ist zwischen der Source und dem Drain von Transistor T4 unter Verwendung seiner Drain-Seite als die Kathode und seiner Source-Seite als die Anode verbunden.The integrated diode D3 is between the source and drain of transistor T3 connected using its drain side as the cathode and its source side as the anode. The integrated diode D4 is between the source and drain of transistor T4 connected using its drain side as the cathode and its source side as the anode.

Die Stromversorgungsspannung VDD, die die zweite Spannung ist, wird der Source des Transistors T2 zugeführt, und der Drain des Transistors T1 und der Drain des Transistors T3 sind jeweils mit dem Drain des Transistors T2 verbunden.The power supply voltage VDD, which is the second voltage, becomes the source of the transistor T2 fed, and the drain of the transistor T1 and the drain of the transistor T3 are each connected to the drain of the transistor T2 connected.

Der Verbindungsknoten der Transistoren T1 bis T3 ist der Signalausgabeknoten VOUT der Gate-Ansteuerschaltung GD2. Ein Signal, das aus dem Signalausgabeknoten VOUT ausgegeben wird, ist das Gate-Ansteuersignal, das das Gate des Schaltelements SW2 ansteuert.The connection node of the transistors T1 to T3 is the signal output node VOUT the gate drive circuit GD2 , A signal coming from the signal output node VOUT is output is the gate drive signal which is the gate of the switching element SW2 controls.

Die Stromversorgungsspannung VEE1, die eine erste Spannung ist, wird der Source des Transistors T1 zugeführt. Mit der Source von Transistor T3 ist der Drain des Transistors T4 verbunden, und der Source des Transistors T4 wird eine Stromversorgungsspannung VE-E2, die eine dritte Spannung ist, zugeführt.The power supply voltage VEE1 , which is a first voltage, becomes the source of the transistor T1 fed. With the source of transistor T3 is the drain of the transistor T4 connected, and the source of the transistor T4 a power supply voltage VE-E2, which is a third voltage, is supplied.

Das Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs wird in jedes Gate der Transistoren T1 bis T4 eingegeben. Die Transistoren T1 bis T4 erzeugen das Gate-Ansteuersignal basierend auf dem Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs.The driver control signal HO1 the top branch goes into each gate of the transistors T1 to T4 entered. The transistors T1 to T4 generate the gate drive signal based on the driver control signal HO1 of the top branch.

Die Stromversorgungsspannung VEE2 oder eine Stromversorgungsspannung VKK wird in das Gate des Transistors T1 als das Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs eingegeben. Die Stromversorgungsspannung VDD oder eine Stromversorgungsspannung VPP wird in das Gate des Transistors T2 als das Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs eingegeben.The power supply voltage VEE2 or a power supply voltage VKK gets into the gate of the transistor T1 as the driver control signal HO1 of the top branch entered. The power supply voltage VDD or a power supply voltage VPP is applied to the gate of the transistor T2 is input as the upper branch driver control signal HO1.

Die Stromversorgungsspannung VSS oder die Stromversorgungsspannung VEE2 wird in das Gate des Transistors T3 als das Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs eingegeben. Die Stromversorgungsspannung VEE2 oder die Stromversorgungsspannung VKK wird in das Gate des Transistors T4 als das Treibersteuersignal HO1 des oberen Zweigs eingegeben. Das Treibersteuersignal LO1 des unteren Zweigs, das in jeden dieser Transistoren T1 bis T4 eingegeben wird, wird aus der Gate-Treibersteuerschaltung GDCTL2 ausgegeben.The power supply voltage VSS or the power supply voltage VEE2 gets into the gate of the transistor T3 as the driver control signal HO1 of the top branch entered. The power supply voltage VEE2 or the power supply voltage VKK gets into the gate of the transistor T4 as the driver control signal HO1 of the top branch entered. The driver control signal LO1 of the lower branch that is in each of these transistors T1 to T4 is entered, the gate driver control circuit GDCTL2 output.

Die Stromversorgungsspannung VDD kann ungefähr + 15 V sein, und die Stromversorgungsspannung VPP kann beispielsweise ungefähr + 10 V sein. Die Stromversorgungsspannung VSS kann ungefähr 0 V sein, und die Stromversorgungsspannung VEE1 kann eine negative Spannung von ungefähr -15 V sein. Die Stromversorgungsspannung VEE2 kann eine negative Spannung von ungefähr -5 V sein, und die Stromversorgungsspannung VKK kann eine negative Spannung von ungefähr -10 V sein.The power supply voltage VDD can be approximately + 15 V, and the power supply voltage VPP can be approximately + 10 V, for example. The power supply voltage VSS can be approximately 0 V and the power supply voltage VEE1 can be a negative voltage of approximately -15 V. The power supply voltage VEE2 can be a negative voltage of about -5 V, and the power supply voltage VKK can be a negative voltage of approximately -10 V.

Die Stromversorgungsspannung VDD, die Stromversorgungsspannung VPP, die Stromversorgungsspannung VEE1, die Stromversorgungsspannung VEE2 und die Stromversorgungsspannung VKK werden durch eine Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY erzeugt, die in 5 gezeigt ist und später beschrieben ist.The power supply voltage VDD , the power supply voltage VPP, the power supply voltage VEE1 , the power supply voltage VEE2 and the power supply voltage VKK are generated by a power generation output unit VSPY generated that in 5 is shown and described later.

Die Gate-Ansteuerschaltung GD2 gibt eine aus der Stromversorgungsspannung VDD von ungefähr 15 V, der Stromversorgungsspannung VEE1 von ungefähr -15 V und der Stromversorgungsspannung VEE2 von ungefähr -5 V als das Gate-Ansteuersignal basierend auf dem Treibersteuersignal LO1 des unteren Zweigs aus.The gate drive circuit GD2 outputs one from the power supply voltage VDD of about 15 V, the power supply voltage VEE1 of approximately -15 V and the power supply voltage VEE2 of about -5 V as the gate drive signal based on the lower arm drive control signal LO1.

<Operationsbeispiel der Gate-Ansteuerschaltung><Operation example of the gate drive circuit>

Eine Operation der Gate-Ansteuerschaltung GD2 wird nachstehend beschrieben.An operation of the gate drive circuit GD2 will be described below.

Um die Stromversorgungsspannung VDD als das Gate-Ansteuersignal auszugeben, ist der Transistor T2 angeschaltet und die anderen Transistoren T1, T3, T4 sind abgeschaltet. In diesem Fall sollte der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in das Gate des Transistors T1 eingegeben wird, die Stromversorgungsspannung VEE1 sein. Der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in das Gate des Transistors T2 eingegeben wird, ist die Stromversorgungsspannung VPP.To the power supply voltage VDD to output as the gate drive signal is the transistor T2 turned on and the other transistors T1 . T3 . T4 are switched off. In this case, the voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch, which is in the gate of the transistor T1 is entered, the power supply voltage VEE1 his. The voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch, which is in the gate of the transistor T2 is entered, the power supply voltage is VPP.

Die Spannungspegel der Treibersteuersignale LO1 des unteren Zweigs, die in die Gates der Transistoren T3, T4 eingegeben werden, sind beide die Stromversorgungsspannung VEE2. Durch Anschalten des Transistors T2 wird die Stromversorgungsspannung VDD aus dem Signalausgabeknoten VOUT der Gate-Ansteuerschaltung GD2 als das Gate-Ansteuersignal ausgegeben. Zu dieser Zeit ist der Spannungspegel der Kathode der integrierten Diode D1 im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VDD, und der Spannungspegel der Anode ist im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VEE1. The voltage levels of the driver control signals LO1 of the lower branch that in the gates of the transistors T3 . T4 are entered, both are the power supply voltage VEE2 , By turning on the transistor T2 becomes the power supply voltage VDD from the signal output node VOUT the gate drive circuit GD2 output as the gate drive signal. At this time, the voltage level of the cathode is the integrated diode D1 essentially equal to the power supply voltage VDD , and the anode voltage level is substantially equal to the power supply voltage VEE1 ,

Der Spannungspegel der Kathode der integrierten Diode D3 ist im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VDD, und der Spannungspegel der Anode ist im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VEE2. In jedem Fall ist der Spannungspegel auf der Kathodenseite höher als derjenige auf der Anodenseite, was einen Kurzschluss zwischen den Stromversorgungen (VDD-VEE1, VEE2) durch die integrierten Dioden D1, D3 verhindern kann.The voltage level of the cathode of the integrated diode D3 is essentially the same as the power supply voltage VDD , and the anode voltage level is substantially equal to the power supply voltage VEE2 , In any case, the voltage level on the cathode side is higher than that on the anode side, which means a short circuit between the power supplies (VDD- VEE1 . VEE2 ) through the integrated diodes D1 . D3 can prevent.

Um die Stromversorgungsspannung VEE1 als das Gate-Ansteuersignal auszugeben, ist der Transistor T1 angeschaltet und die anderen Transistoren T2, T3, T4 sind abgeschaltet. In diesem Fall sollte der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in das Gate des Transistors T1 eingegeben wird, die Stromversorgungsspannung VKK sein.To the power supply voltage VEE1 to output as the gate drive signal is the transistor T1 turned on and the other transistors T2 . T3 . T4 are switched off. In this case, the voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch, which is in the gate of the transistor T1 is entered, the power supply voltage VKK.

Der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in das Gate des Transistors T2 eingegeben wird, ist die Stromversorgungsspannung VDD. Die Spannungspegel der Treibersteuersignale LO1 des unteren Zweigs, die in die Gates der Transistoren T3, T4 eingegeben werden, sind beide die Stromversorgungsspannung VEE2.The voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch, which is in the gate of the transistor T2 is entered is the power supply voltage VDD , The voltage levels of the driver control signals LO1 of the lower branch that in the gates of the transistors T3 . T4 are entered, both are the power supply voltage VEE2 ,

Durch Anschalten des Transistors T1 wird die Stromversorgungsspannung VEE1 aus dem Signalausgabeknoten VOUT der Gate-Ansteuerschaltung GD2 als das Gate-Ansteuersignal ausgegeben. Zu dieser Zeit ist der Spannungspegel der Kathode der integrierten Diode D2 im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VEE1.By turning on the transistor T1 becomes the power supply voltage VEE1 from the signal output node VOUT the gate drive circuit GD2 output as the gate drive signal. At this time, the voltage level of the cathode is the integrated diode D2 essentially equal to the power supply voltage VEE1 ,

Der Spannungspegel der Anode der integrierten Diode D4 ist die Stromversorgungsspannung VEE1, und der Spannungspegel der Kathode ist die Stromversorgungsspannung VEE2. Somit ist in jedem Fall ist der Spannungspegel auf der Kathodenseite höher als derjenige auf der Anodenseite, was einen Stromversorgungskurzschluss (VEE1-VDD, VEE2) durch die integrierten Dioden D2, D4 verhindern kann.The voltage level of the anode of the integrated diode D4 is the power supply voltage VEE1 , and the cathode voltage level is the power supply voltage VEE2 , Thus, in any case, the voltage level on the cathode side is higher than that on the anode side, causing a power short circuit ( VEE1 -V DD, VEE2 ) through the integrated diodes D2 . D4 can prevent.

Um die Stromversorgungsspannung VEE2 als das Gate-Ansteuersignal auszugeben, sind die Transistoren T3 und T4 angeschaltet, und die Transistoren T1 und T2 sind abgeschaltet. In diesem Fall ist der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in das Gate des Transistors T1 eingegeben wird, die Stromversorgungsspannung VEE1, und der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in den Transistor T2 eingegeben wird, ist die Stromversorgungsspannung VDD.To the power supply voltage VEE2 to output as the gate drive signal are the transistors T3 and T4 turned on, and the transistors T1 and T2 are switched off. In this case, the voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch, which is in the gate of the transistor T1 is entered, the power supply voltage VEE1 , and the voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch that is in the transistor T2 is entered is the power supply voltage VDD ,

Der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in das Gate des Transistors T3 eingegeben wird, ist die Stromversorgungsspannung VSS, und der Spannungspegel des Treibersteuersignals LO1 des unteren Zweigs, das in das Gate des Transistors T4 eingegeben wird, ist die Stromversorgungsspannung VKK.The voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch, which is in the gate of the transistor T3 is entered is the power supply voltage VSS , and the voltage level of the driver control signal LO1 of the lower branch, which is in the gate of the transistor T4 is entered is the power supply voltage VKK ,

Somit wird durch Anschalten der Transistoren T3 und T4 die Stromversorgungsspannung VEE2 aus dem Signalausgabeknoten VOUT der Gate-Ansteuerschaltung GD1 als das Gate-Ansteuersignal ausgegeben.Thus, by turning on the transistors T3 and T4 the power supply voltage VEE2 from the signal output node VOUT of the gate drive circuit GD1 output as the gate drive signal.

Zu dieser Zeit ist der Spannungspegel der Kathode der integrierten Diode D1 im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VEE2, und der Spannungspegel der Anode ist im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VEE1. Der Spannungspegel der Kathode der integrierten Diode D2 ist im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VDD, und der Spannungspegel der Anode ist im Wesentlichen gleich der Stromversorgungsspannung VEE2. Somit ist in jedem Fall ist der Spannungspegel auf der Kathodenseite höher als derjenige auf der Anodenseite, was einen Stromversorgungskurzschluss (VEE2-VDD, VEE1) durch die integrierten Dioden D1 und D2 verhindern kann.At this time, the voltage level of the cathode is the integrated diode D1 essentially equal to the power supply voltage VEE2 , and the anode voltage level is substantially equal to the power supply voltage VEE1 , The voltage level of the cathode of the integrated diode D2 is essentially the same as the power supply voltage VDD , and the anode voltage level is substantially equal to the power supply voltage VEE2 , Thus, in any case, the voltage level on the cathode side is higher than that on the anode side, causing a power short circuit ( VEE2 - VDD . VEE1 ) through the integrated diodes D1 and D2 can prevent.

Wie vorstehend beschrieben kann die Gate-Ansteuerschaltung GD2 das Signal als das Gate-Ansteuersignal an den drei unterschiedlichen Spannungspegeln der Stromversorgungsspannung VDD, der Stromversorgungsspannung VEE1 oder der Stromversorgungsspannung VEE2 ausgeben, während sie das Auftreten von Kurzschluss zwischen diesen Stromversorgungen verhindert.As described above, the gate driver circuit GD2 the signal as the gate drive signal at the three different voltage levels of the power supply voltage VDD , the power supply voltage VEE1 or the power supply voltage VEE2 output while preventing the occurrence of a short circuit between these power supplies.

<Ansteueroperation des Schaltelements><Driving operation of the switching element>

Ein Beispiel zum Ansteuern der Schaltelemente SW1, SW2 unter Verwendung der Gate-Ansteuerschaltungen GD1, GD2 in 2 ist jetzt beschrieben.An example for controlling the switching elements SW1 . SW2 using the gate driver circuits GD1 . GD2 in 2 is now described.

3 ist ein erläuterndes Diagramm, das auf die Gate-Ansteuerschaltungen GD1, GD2 und die Schaltelemente SW1, SW2 des in 1 gezeigten Leistungswandlers PT fokussiert. 4 ist ein Wellenformdiagramm, das eine beispielhafte Operation in 3 zeigt. Das in 4 gezeigte Beispiel zeigt Wellenformen in einem Fall, in dem, wenn das Schaltelement SW2 auf der Seite des unteren Zweigs abgeschaltet ist, das Schaltelement SW1 auf der Seite des oberen Zweigs von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand verschoben wird und dann wieder zu dem AUS-Zustand verschoben wird. 3 Fig. 11 is an explanatory diagram referring to the gate drive circuits GD1 . GD2 and the switching elements SW1 . SW2 of in 1 shown power converter PT focused. 4 FIG. 14 is a waveform diagram illustrating an exemplary operation in FIG 3 shows. This in 4 The example shown shows waveforms in a case where when the switching element SW2 is switched off on the side of the lower branch, the switching element SW1 on the upper branch side is shifted from the OFF state to the ON state and then shifted back to the OFF state.

4 zeigt von oben nach unten die Wellenformen einer Spannung VGSU, einer Spannung VDSU, einer Spannung VDSD und einer Spannung VGSD. Die Spannung VGSU ist die Gate-Source-Spannung des Schaltelements SW1. Die Spannung VDSU ist die Drain-Source-Spannung des Schaltelements SW1. Die Spannung VDSD ist die Drain-Source-Spannung des Schaltelements SW2. Die Spannung VGSD ist die Gate-Source-Spannung des Schaltelements SW2. 4 shows the waveforms of a voltage from top to bottom VGSU , a tension VDSU , a tension VDSD and a tension VGSD , The voltage VGSU is the gate-source voltage of the switching element SW1 , The voltage VDSU is the drain-source voltage of the switching element SW1 , The voltage VDSD is the drain-source voltage of the switching element SW2 , The voltage VGSD is the gate-source voltage of the switching element SW2 ,

Gemäß dem Ansteuerverfahren in der ersten Ausführungsform wird unmittelbar bevor das Schaltelement SW1 angeschaltet wird die Spannung VGSD des Schaltelements SW2 von dem Pegel der Stromversorgungsspannung VDD zu dem Pegel des negativen Potentials VEE1 verschoben. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung VGSD von dem Pegel der Stromversorgungsspannung VEE1 zu dem Pegel der Stromversorgungsspannung VEE2 verschoben wird, nachdem die Schaltoperation des Schaltelements SW1 fertiggestellt ist.According to the driving method in the first embodiment, immediately before the switching element SW1 the voltage is switched on VGSD of the switching element SW2 from the level of the power supply voltage VDD to the level of the negative potential VEE1 postponed. The process is characterized by the tension VGSD from the level of the power supply voltage VEE1 to the level of the power supply voltage VEE2 is shifted after the switching operation of the switching element SW1 is finished.

Während der AUS-Zeitspanne des Schaltelements SW2, die die Schaltzeitspanne des Schaltelements SW1 ausschließt, ist die Spannung VGSD auf den Pegel der Stromversorgungsspannung VEE2 eingestellt.During the OFF period of the switching element SW2 that the switching period of the switching element SW1 excludes, the voltage VGSD is at the level of the power supply voltage VEE2 set.

Um das genauer zu beschreiben wird die Spannung VGSU, die die Gate-Source-Spannung des Schaltelements SW1 auf der Seite des oberen Zweigs ist, von -5 V, die der Spannungspegel der Stromversorgungsspannung VEE2 sind, beispielsweise auf ungefähr + 15 V, die der Spannungspegel der Stromversorgungsspannung VDD sind, verschoben.To describe this in more detail, the voltage VGSU is the gate-source voltage of the switching element SW1 on the side of the upper branch, from -5 V, which is the voltage level of the power supply voltage VEE2 are, for example, about + 15 V, which is the voltage level of the power supply voltage VDD are moved.

Das kann die Spannung VDSU, die die Drain-Source-Spannung des Schaltelements SW1 ist, auf ungefähr die EIN-Spannung des Schaltelements SW1 (< 1 V) reduzieren.That can be the tension VDSU that the drain-source voltage of the switching element SW1 is about the ON voltage of the switching element SW1 Reduce (<1 V).

Somit steigt die Spannung VDSD, die die Drain-Source-Spannung des Schaltelements SW2 auf der Seite des unteren Zweigs ist, von ungefähr 0 V auf ungefähr 1500 V an. Zu dieser Zeit fließt ein Lade/Entladestrom durch eine parasitische Kapazität Cgd zwischen dem Gate und dem Drain des Schaltelements SW2, und dieser Strom fließt in das Gate des Schaltelements SW2. Als ein Ergebnis steigt die Spannung VGSD, die die Gate-Source-Spannung des Schaltelements SW2 ist, vorübergehend an.So the tension increases VDSD that the drain-source voltage of the switching element SW2 on the lower branch side, from about 0 V to about 1500 V. At this time, a charge / discharge current flows through a parasitic capacitance Cgd between the gate and the drain of the switching element SW2 , and this current flows into the gate of the switching element SW2 , As a result, the voltage VGSD, which is the gate-source voltage of the switching element, rises SW2 is temporarily on.

Falls die in Patentliteratur 2 und 3 offenbarten Ansteuerverfahren, die vorstehend beschrieben sind, jetzt verwendet werden, ist das negative Potential dynamisch und kontinuierlich zwischen dem Gate und der Source durchgehend durch die AUS-Zeitspanne des Schaltelements SW2 angelegt. In diesem Fall verschiebt sich, zusätzlich zu der Tatsache, dass das negative Potential instabil ist, die Schwellenspannung des Schaltelements SW2 in eine Richtung, um in chronologischer Reihenfolge einfacher eingeschaltet zu werden. Somit kann ein einem Augenblick, in dem das Schaltelement SW1 angeschaltet wird oder sogar danach, die Falschzündung in dem Schaltelement SW2 leichter auftreten, was zu einem Risiko führt, dass ein Durchgangsstrom von dem oberen Zweig zu dem unteren Zweig verursacht wird.If the driving methods disclosed in Patent Literature 2 and 3 described above are now used, the negative potential is dynamic and continuous between the gate and the source continuously through the OUT -Time span of the switching element SW2 created. In this case, in addition to the fact that the negative potential is unstable, the threshold voltage of the switching element shifts SW2 in one direction to be switched on more easily in chronological order. Thus, a moment when the switching element SW1 is turned on or even afterwards, the misfire in the switching element SW2 are more likely to occur, resulting in a risk of causing a through current from the upper branch to the lower branch.

Im Gegensatz dazu wird in den in 2 gezeigten Gate-Ansteuerschaltungen GD1, GD2 die Spannung VGSD des Schaltelements SW2 unmittelbar bevor das Schaltelement SW1 anschaltet auf den Pegel der Stromversorgungsspannung VEE1 verschoben.In contrast, in the in 2 gate drive circuits shown GD1 . GD2 the voltage VGSD of the switching element SW2 immediately before the switching element SW1 turns on to the level of the power supply voltage VEE1 postponed.

Auf diese Weise kann, beispielsweise in dem Augenblick, wenn das Schaltelement SW1 anschaltet, selbst wenn ein wesentlicher hoher Strom an dem Gate des Schaltelements SW2 gekoppelt ist, der Anstieg des Gate-Potentials ausreichend unterdrückt werden.In this way, for example, at the moment when the switching element SW1 turns on even when there is a substantial high current at the gate of the switching element SW2 is coupled, the rise in the gate potential can be sufficiently suppressed.

Nachdem die Schaltoperation des Schaltelements SW1 fertiggestellt ist, wird die Spannung VGSD, die die Gate-Source-Spannung des Schaltelements SW2 ist, von dem Pegel der Stromversorgungsspannung VEE1 auf den Pegel der Stromversorgungsspannung VEE2 verschoben, was die Zeit reduzieren kann, in der die Spannung mit dem Pegel der Stromversorgungsspannung VEE1 an das Gate des Schaltelements SW2 angelegt ist. Das kann die vorstehend genannte Größe der Verschiebung der Schwellenspannung minimieren.After the switching operation of the switching element SW1 is finished, the tension VGSD that the gate-source voltage of the switching element SW2 is from the level of the power supply voltage VEE1 to the level of the power supply voltage VEE2 shifted, which can reduce the time in which the voltage with the level of the power supply voltage VEE1 to the gate of the switching element SW2 is created. This can minimize the above-mentioned amount of shift in the threshold voltage.

Als ein Ergebnis wird es wahrscheinlich, dass die Falschzündung in dem Schaltelement SW2 auftritt, und dadurch wird der Durchgangsstrom von dem oberen Zweig zu dem unteren Zweig verhindert.As a result, it becomes likely that the misfire in the switching element SW2 occurs, and thereby the through current from the upper branch to the lower branch is prevented.

Das ermöglicht es, einen Leistungswandler mit geringem Verlust zu erreichen, indem der Vorteil der Eigenschaft des niedrigen EIN-Widerstands des SiCMOS genutzt wird, und die Zuverlässigkeit zu verbessern.This makes it possible to achieve a low-loss power converter by taking advantage of the low ON-resistance property of SiCMOS and to improve reliability.

Im Gegensatz dazu fällt, wenn das Schaltelement SW1 von EIN zu AUS verschoben wird, die Spannung VDSD, die die Drain-Source-Spannung des Schaltelements SW2 ist, von ungefähr 1500 V auf ungefähr 0 V. Gezogen durch den Abfall der Spannung VDSD fällt die Spannung VGSD, die die Gate-Source-Spannung des Schaltelements SW2 ist, ebenfalls ab. In contrast, when the switching element falls SW1 is shifted from ON to OFF, the voltage VDSD that the drain-source voltage of the switching element SW2 from approximately 1500 V to approximately 0 V. Drawn by the drop in voltage VDSD the tension drops VGSD that the gate-source voltage of the switching element SW2 is, too.

Der Abfall der Spannung VGSD verursacht ein sogenanntes Gate-Rauschen. Falls ein hohes elektrisches Feld an eine Gate-Isolierschicht in dem Schaltelement SW2 durch das Auftreten des Gate-Rauschens angelegt wird, kann die Zuverlässigkeit des Schaltelements SW2 schwer beeinträchtigt sein. Deshalb ist es wünschenswert, die Spannung, die durch das Gate-Rauschen angelegt wird, zu minimieren.The drop in tension VGSD causes so-called gate noise. If a high electric field is applied to a gate insulating layer in the switching element SW2 applied by the occurrence of gate noise, the reliability of the switching element SW2 to be severely impaired. Therefore, it is desirable to minimize the voltage applied by the gate noise.

Wie vorstehend beschrieben und nachdem die Schaltoperation des Schaltelements SW1 fertiggestellt ist, wird die Spannung VGSD von dem Pegel der Stromversorgungsspannung VEE1 auf den Pegel der Stromversorgungsspannung VEE2 geändert. Selbst wenn sich das Schaltelement SW1 von EIN zu AUS verschiebt, um das Gate-Rauschen zu verursachen, fällt die Spannung VGSD von dem Spannungspegel der Stromversorgungsspannung VEE2 zu einem gewissen Grad ab, es ist jedoch verhindert, dass sie niedriger wird als der Spannungspegel der Stromversorgungsspannung VEE1.As described above and after the switching operation of the switching element SW1 is completed, the voltage VGSD becomes the level of the power supply voltage VEE1 to the level of the power supply voltage VEE2 changed. Even if the switching element SW1 of ON to OUT shifts to cause the gate noise, the voltage drops VGSD from the voltage level of the power supply voltage VEE2 to a certain extent, but is prevented from becoming lower than the voltage level of the power supply voltage VEE1 ,

Somit kann, selbst wenn Gate-Rauschen auftritt, das hohe elektrische Feld, das an die Gate-Isolierschicht des Schaltelements SW2 angelegt ist, auf den Spannungsfestigkeitspegel der Gate-Isolierschicht oder darunter unterdrückt werden, und dadurch ist die Zuverlässigkeit des Schaltelements SW2 verbessert.Thus, even when gate noise occurs, the high electric field applied to the gate insulating layer of the switching element SW2 is applied to the withstand voltage level of the gate insulating layer or below, and thereby the reliability of the switching element SW2 improved.

Im Gegensatz dazu kann in einem Fall, wenn die Stromversorgungsspannung VEE1 kontinuierlich an die Spannung VGSD angelegt ist, selbst nachdem die Schaltoperation des Schaltelements SW1 fertiggestellt ist, die Spannung VGSD des Schaltelements SW2 an einem Spannungspegel sein, der niedriger ist als die Stromversorgungsspannung VEE1, wenn das Gate-Rauschen auftritt, was bewirkt, dass das hohe elektrische Feld, das höher ist als die Spannungsfestigkeit, an die Gate-Isolierschicht des Schaltelements SW2 angelegt wird. Das kann die Zuverlässigkeit des Schaltelements SW2 beeinträchtigen.In contrast, in a case when the power supply voltage VEE1 continuously on the tension VGSD is applied even after the switching operation of the switching element SW1 finished, the tension VGSD of the switching element SW2 be at a voltage level that is lower than the power supply voltage VEE1 when the gate noise occurs, causing the high electric field, which is higher than the withstand voltage, to the gate insulating layer of the switching element SW2 is created. That can reduce the reliability of the switching element SW2 affect.

<Konfigurationsbeispiel der Gate-Treibersteuerschaltung><Configuration example of the gate driver control circuit>

Jetzt ist die Gate-Treibersteuerschaltung GDCTL1 nachstehend beschrieben.Now the gate driver control circuit GDCTL1 described below.

5 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration der in 1 gezeigten Gate-Treiber-Steuerschaltung GDCTL1 zeigt. Obwohl 5 die Gate-Treibersteuerschaltung GDCTL1 zeigt, wird darauf hingewiesen, dass die Gate-Treibersteuerschaltung GDCTL2 dieselbe Konfiguration aufweist. 5 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of the in FIG 1 gate driver control circuit shown GDCTL1 shows. Even though 5 the gate driver control circuit GDCTL1 shows, it is noted that the gate driver control circuit GDCTL2 has the same configuration.

Die Gate-Treibersteuerschaltung GDCTL1 ist aus einer Logikeinheit LG und einer Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY aufgebaut, wie in 5 gezeigt ist.The gate driver control circuit GDCTL1 is from a logic unit LG and a power generation output unit VSPY constructed as in 5 is shown.

Die Logikeinheit LG erzeugt ein Ausgangssteuersignal OCT basierend auf dem Steuersignal HIN des oberen Zweigs und dem Steuersignal LIN des unteren Zweigs, die aus dem vorstehend genannten Mikrocomputer ausgegeben werden. Die Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY gibt das Gate-Ansteuersignal zu der Gate-Ansteuerschaltung GD1 basierend auf dem durch die Logikeinheit LG erzeugten Ausgangssteuersignal OCT aus.The logic unit LG generates an output control signal OCT based on the control signal HIN of the upper branch and the control signal LIN of the lower branch, which are output from the above-mentioned microcomputer. The power generation output unit VSPY outputs the gate drive signal to the gate drive circuit GD1 based on that by the logic unit LG generated output control signal OCT out.

Die Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY enthält DC/DC-Umsetzer DC1, DC2 und Signalselektoren SEL1 bis SEL3. Der DC/DC-Umsetzer DC1 erzeugt die Stromversorgungsspannung VPP von ungefähr 10 V aus der Stromversorgungsspannung VDD von ungefähr 15 V auf der Basis eines Source-Potentials COM (= VSS) des Schaltelements SW1. Der DC/DC-Umsetzer DC2 erzeugt die Stromversorgungsspannung VEE2 von ungefähr -5 V aus der Stromversorgungsspannung VEE1 von ungefähr -15V auf der Basis des Source-Potentials COM des Schaltelements SW1.The power generation output unit VSPY contains DC / DC converters DC1 . DC2 and signal selectors SEL1 to SEL3 , The DC / DC converter DC1 generates the power supply voltage VPP of approximately 10 V from the power supply voltage VDD of approximately 15 V based on a source potential COM (= VSS) of the switching element SW1 , The DC / DC converter DC2 generates the power supply voltage VEE2 of approximately -5 V from the power supply voltage VEE1 of approximately -15V based on the source potential COM of the switching element SW1 ,

Die Eingabe in zwei Eingangseinheiten, die in einem Signalselektor SEL1 enthalten sind, sind die Stromversorgungsspannung VDD von ungefähr 15 V bzw. die Stromversorgungsspannung VDD, die durch den DC/DC-Umsetzer DC1 erzeugt wird. Die Eingabe in einen Steueranschluss des Signalselektors SEL1 ist das Ausgangssteuersignal OCT, das durch die Logikeinheit LG erzeugt wird.The input in two input units in a signal selector SEL1 included are the power supply voltage VDD of approximately 15 V and the power supply voltage, respectively VDD by the DC / DC converter DC1 is produced. The input to a control connection of the signal selector SEL1 is the output control signal OCT by the logic unit LG is produced.

Der Signalselektor SEL1 wählt eine aus der Stromversorgungsspannung VDD und der Stromversorgungsspannung VPP basierend auf dem Ausgangssteuersignal OCT aus und gibt sie aus. Das Signal, das aus dem Signalselektor SEL1 ausgegeben wird, wird in das Gate des Transistors T2 der Gate-Ansteuerschaltung GD 1 als das Gate-Ansteuersignal eingegeben. Der Signalselektor SEL1 gibt die Stromversorgungsspannung VPP aus, um den Transistor T2 anzuschalten, und gibt die Stromversorgungsspannung VDD aus, um den Transistor T2 abzuschalten.The signal selector SEL1 selects one from the power supply voltage VDD and the power supply voltage VPP based on the output control signal OCT and outputs them. The signal coming from the signal selector SEL1 is output is in the gate of the transistor T2 the gate drive circuit GD 1 entered as the gate drive signal. The signal selector SEL1 gives the power supply voltage VPP out to the transistor T2 turn on, and gives the power supply voltage VDD out to the transistor T2 off.

Die Eingabe zu zwei Eingangseinheiten in einem Signalselektor SEL2 sind das Source-Potential COM VSS bzw. die Stromversorgungsspannung VEE2, die durch den DC/DC-Umsetzer DC2 erzeugt wird. Die Eingabe in einen Steueranschluss des Signalselektors SEL2 ist das Ausgangssteuersignal OCT, das aus Logikeinheit LG ausgegeben wird.The input to two input units in a signal selector SEL2 are the source potential COM VSS or the power supply voltage VEE2 by the DC / DC converter DC2 is produced. The input to a control connection of the signal selector SEL2 is the output control signal OCT that from logic unit LG is issued.

Der Signalselektor SEL2 wählt eines aus dem Source-Potential COM und der Stromversorgungsspannung VEE2 basierend auf dem Ausgangssteuersignal OCT aus und gibt es/sie aus. Das Signal, das aus dem Signalselektor SEL2 ausgegeben wird, wird in das Gate des Transistors T3 der Gate-Ansteuerschaltung GD1 eingegeben. Der Signalselektor SEL2 gibt das Source-Potential COM aus, um den Transistor T3 anzuschalten, und gibt die Stromversorgungsspannung VEE2 aus, um den Transistor T3 abzuschalten.The signal selector SEL2 selects one from the source potential COM and the power supply voltage VEE2 based on the output control signal OCT and gives it out. The signal coming from the signal selector SEL2 is output is in the gate of the transistor T3 the gate drive circuit GD1 entered. The signal selector SEL2 outputs the source potential COM to the transistor T3 turn on, and gives the power supply voltage VEE2 out to the transistor T3 off.

Die Eingabe zu zwei Eingangseinheiten in einem Signalselektor SEL3 sind die Stromversorgungsspannung VEE1 bzw. die Stromversorgungsspannung VKK, die durch den DC/DC-Umsetzer DC3 erzeugt wird. Die Eingabe in einen Steueranschluss des Signalselektors SEL3 ist das Ausgangssteuersignal OCT, das aus Logikeinheit LG ausgegeben wird.The input to two input units in a signal selector SEL3 are the power supply voltage VEE1 or the power supply voltage VKK generated by the DC / DC converter DC3. The input to a control connection of the signal selector SEL3 is the output control signal OCT that from logic unit LG is issued.

Der Signalselektor SEL3 wählt eine aus der Stromversorgungsspannung VKK und der Stromversorgungsspannung VEE1 basierend auf dem Ausgangssteuersignal OCT aus und gibt sie aus. Das Signal, das aus dem Signalselektor SEL3 ausgegeben wird, wird in das Gate des Transistors T1 der Gate-Ansteuerschaltung GD1 als das Gate-Ansteuersignal eingegeben.The signal selector SEL3 selects one of the power supply voltage VKK and the power supply voltage VEE1 outputs and outputs based on the output control signal OCT. The signal coming from the signal selector SEL3 is output is in the gate of the transistor T1 the gate drive circuit GD1 entered as the gate drive signal.

Der Signalselektor SEL3 gibt die Stromversorgungsspannung VKK aus, um den Transistor T1 anzuschalten, und gibt die Stromversorgungsspannung VEE1 aus, um den Transistor T1 abzuschalten.The signal selector SEL3 outputs the power supply voltage VKK to the transistor T1 turn on, and gives the power supply voltage VEE1 out to the transistor T1 off.

Die Eingabe zu zwei Eingangseinheiten in einem Signalselektor SEL4 sind die Stromversorgungsspannung VEE, die durch den DC/DC-Umsetzer DC2 erzeugt wird, bzw. die Stromversorgungsspannung VKK, die durch den DC/DC-Umsetzer DC3 erzeugt wird. Die Eingabe in einen Steueranschluss des Signalselektors SEL4 ist das Ausgangssteuersignal OCT, das aus Logikeinheit LG ausgegeben wird.The input to two input units in a signal selector SEL4 are the power supply voltage VEE by the DC / DC converter DC2 is generated, or the power supply voltage VKK by the DC / DC converter DC3 is produced. The input to a control connection of the signal selector SEL4 is the output control signal OCT that from logic unit LG is issued.

Der Signalselektor SEL4 wählt eine aus der Stromversorgungsspannung VKK und der Stromversorgungsspannung VEE2 basierend auf dem Ausgangssteuersignal OCT aus und gibt sie aus. Das Signal, das aus dem Signalselektor SEL4 ausgegeben wird, wird in das Gate des Transistors T4 der Gate-Ansteuerschaltung GD1 als das Gate-Ansteuersignal eingegeben.The signal selector SEL4 selects one from the power supply voltage VKK and the power supply voltage VEE2 based on the output control signal OCT and outputs them. The signal coming from the signal selector SEL4 is output is in the gate of the transistor T4 the gate drive circuit GD1 entered as the gate drive signal.

Der Signalselektor SEL4 gibt die Stromversorgungsspannung VKK aus, um den Transistor T4 anzuschalten, und gibt die Stromversorgungsspannung VEE2 aus, um den Transistor T4 abzuschalten.The signal selector SEL4 outputs the power supply voltage VKK to the transistor T4 turn on, and gives the power supply voltage VEE2 out to the transistor T4 off.

Wie vorstehend beschrieben wird der Transistor T1 der Gate-Ansteuerschaltung GD1 durch das Gate-Ansteuersignal entweder mit der Stromversorgungsspannung VEE1 oder der Stromversorgungsspannung VKK, die aus der Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY ausgegeben wird, betriebstechnisch gesteuert.As described above, the transistor T1 the gate drive circuit GD1 by the gate drive signal with either the power supply voltage VEE1 or the power supply voltage VKK coming from the power generation output unit VSPY is output, controlled by operation.

Der Transistor T2 wird durch das Gate-Ansteuersignal entweder mit der Stromversorgungsspannung VDD oder der Stromversorgungsspannung VPP, die aus der Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY ausgegeben wird, betriebstechnisch gesteuert. Ähnlich wird der Transistor T3 durch das Gate-Ansteuersignal mit entweder dem Source-Potential COM oder der Stromversorgungsspannung VEE2, die aus der Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY ausgegeben wird, betriebstechnisch gesteuert, und der Transistor T4 wird durch das Gate-Ansteuersignal entweder mit der Stromversorgungsspannung VEE2 oder der Stromversorgungsspannung VKK, die aus der Stromerzeugungsausgabeeinheit VSPY ausgegeben wird, betriebstechnisch gesteuert.The transistor T2 is by the gate drive signal with either the power supply voltage VDD or the power supply voltage VPP coming from the power generation output unit VSPY is output, controlled by operation. The transistor becomes similar T3 by the gate drive signal with either the source potential COM or the power supply voltage VEE2 coming from the power generation output unit VSPY is output, operationally controlled, and the transistor T4 is by the gate drive signal with either the power supply voltage VEE2 or the power supply voltage VKK coming from the power generation output unit VSPY is output, controlled by operation.

Wie vorstehend beschrieben, kann der repräsentative Leistungswandler PT, der die Leistungshalbleitervorrichtung und die Halbleiteransteuerschaltung, die die Leistungshalbleitervorrichtung ansteuert, enthält, die Falschzündung verhindern und die Zuverlässigkeit verbessern.As described above, the representative power converter can PT that includes the power semiconductor device and the semiconductor drive circuit that drives the power semiconductor device prevent misfire and improve reliability.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

<Konfigurationsbeispiel der Gate-Ansteuerschaltung (erste Variation><Configuration example of the gate drive circuit (first variation>

In einer zweiten Ausführungsform ist eine Variation der Gate-Ansteuerschaltungen GD1, GD2, die für den in 1 gezeigten Leistungswandler PT der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, beschrieben.In a second embodiment is a variation of the gate drive circuits GD1 . GD2 that for the in 1 shown power converter PT of the first embodiment are described.

6 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration der Gate-Ansteuerschaltung GD2 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl 6 das Konfigurationsbeispiel der Gate-Ansteuerschaltung GD2 zeigt, die Gate-Ansteuerschaltung GD1 dieselbe Konfiguration wie die Gate-Ansteuerschaltung GD2 aufweist. 6 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of the gate drive circuit GD2 according to the second embodiment. It should be noted that, though 6 the configuration example of the gate drive circuit GD2 shows the gate drive circuit GD1 the same configuration as the gate drive circuit GD2 having.

Die in 6 gezeigte Gate-Ansteuerschaltung GD2 weist dieselbe Konfiguration, wie sie in 2 gezeigt ist, der ersten Ausführungsform auf, die aus den Transistoren T1 bis T4 besteht, die die integrierten Dioden D1 bis D4 aufweisen, außer dass sie ferner einen Widerstand R enthält. Der Widerstand R ist zwischen der Drain des Transistors T4 und der Stromversorgungsspannung VEE2 verbunden.In the 6 shown gate drive circuit GD2 has the same configuration as in 2 is shown, the first embodiment, which consists of the transistors T1 to T4 consists of the integrated diodes D1 to D4 have, except that they also resistance R contains. The resistance R is between the drain of the transistor T4 and the power supply voltage VEE2 connected.

Beispielsweise wenn die Transistoren T3 und T4 abgeschaltet sind, kann die Verbindung zwischen der Source des Transistors T3 und der Drain des Transistors T4 zu einem schwebenden Knoten werden, wo das Potential nicht stabil ist. Zu einem schwebenden Knoten zu werden beinhaltet ein Risiko, eine Fehlfunktion in den Transistoren T3, T4 und dergleichen zu verursachen. Der Widerstand R ist vorgesehen, um einen solchen schwebenden Knoten zu verhindern. Ein Widerstandswert des Widerstands R ist vorzugsweise ein hoher Widerstandswert wie z. B. ungefähr 1 MΩ, an dem kein Strom erlaubt ist. Das kann einen Verbrauchsstrom des Gate-Ansteuerschaltung GD2 unterdrücken.For example, if the transistors T3 and T4 are turned off, the connection between the source of the transistor T3 and the drain of the transistor T4 become a floating knot where the potential is not stable. Becoming a floating node involves a risk of malfunction in the transistors T3 . T4 and the like. The resistance R is provided to prevent such a floating knot. A resistance value of the resistance R is preferably a high resistance value such as e.g. B. about 1 MΩ, at which no current is allowed. That can be a consumption current of the gate drive circuit GD2 suppress.

Wie vorstehend beschrieben, kann der repräsentative Leistungswandler PT, der die Leistungshalbleitervorrichtung und die Halbleiteransteuerschaltung, die die Leistungshalbleitervorrichtung ansteuert, enthält, die Falschzündung verhindern und die Zuverlässigkeit weiter verbessern.As described above, the representative power converter can PT that includes the power semiconductor device and the semiconductor drive circuit that drives the power semiconductor device prevent misfire and further improve reliability.

Dritte AusführungsformThird embodiment

<Konfigurationsbeispiel der Gate-Ansteuerschaltung (zweite Variation ><Configuration example of the gate drive circuit (second variation>

In einer dritten Ausführungsform ist eine Konfiguration der Gate-Ansteuerschaltung GD2, die einen Effekt eines Rauschens und dergleichen, das verursacht wird, wenn ein Schaltelement an/ausgeschaltet wird, reduzieren kann, beschrieben.In a third embodiment is a configuration of the gate drive circuit GD2 that can reduce an effect of noise and the like caused when a switching element is turned on / off.

7 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Gate-Ansteuerschaltung GD2 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl 7 auch das Konfigurationsbeispiel der Gate-Ansteuerschaltung GD2 zeigt, die Gate-Ansteuerschaltung GD1 dieselbe Konfiguration wie die Gate-Ansteuerschaltung GD2 aufweist. 7 FIG. 10 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a gate drive circuit GD2 according to the third embodiment. It should be noted that, though 7 also the configuration example of the gate drive circuit GD2 shows the gate drive circuit GD1 the same configuration as the gate drive circuit GD2 having.

Die in 7 gezeigte Gate-Ansteuerschaltung GD2 weist dieselbe Konfiguration der ersten Ausführungsform auf, wie sie in 2 gezeigt ist, die aus den Transistoren T1 bis T4 besteht, die die integrierten Dioden D1 bis D4 aufweisen, außer dass sie ferner Widerstandswertselektoren RSL1, RSL2 enthält.In the 7 shown gate drive circuit GD2 has the same configuration of the first embodiment as that in FIG 2 is shown that from the transistors T1 to T4 consists of the integrated diodes D1 to D4 except that they also have resistance value selectors RSL1 . RSL2 contains.

Der Widerstandswertselektor RSL1, der als eine erste Widerstandsschalteinheit dient, enthält einen Transistor T5 und die Widerstände R1, R2. Der Transistor T5 besteht aus einem P-Kanal-Leistungs-MOSFET. Die Stromversorgungsspannung VDD ist mit der Source des Transistors T5 und einem Anschluss des Widerstands R2 verbunden. Der Drain des Transistors T5 ist mit einem Anschluss des Widerstands R1 verbunden. Die Source des Transistors T2 ist mit dem anderen Anschluss der Widerstände R1, R2 verbunden.The resistance value selector RSL1 serving as a first resistance switching unit includes a transistor T5 and the resistors R1 . R2 , The transistor T5 consists of a P-channel power MOSFET. The power supply voltage VDD is with the source of the transistor T5 and a connection of the resistor R2 connected. The drain of the transistor T5 is with a connection of the resistor R1 connected. The source of the transistor T2 is with the other connection of the resistors R1 . R2 connected.

Der Widerstandswertselektor RSL2, der als eine zweite Widerstandsschalteinheit dient, enthält einen Transistor T6 und die Widerstände R3, R4. Der Transistor T6 besteht aus einem N-Kanal-Leistungs-MOSFET. Ein Anschluss der Widerstände R3, R4 ist mit der Source von Transistor T1 verbunden.The resistance value selector RSL2 , which serves as a second resistance switching unit, includes a transistor T6 and the resistors R3 . R4 , The transistor T6 consists of an N-channel power MOSFET. A connection of the resistors R3 . R4 is with the source of transistor T1 connected.

Der Drain des Transistors T6 ist mit dem anderen Anschluss des Widerstands R3 verbunden. Die Stromversorgungsspannung VE-E1 ist mit der Source des Transistors T6 und dem anderen Anschluss des Widerstands R4 verbunden.The drain of the transistor T6 is with the other terminal of the resistor R3 connected. The power supply voltage VE-E1 is at the source of the transistor T6 and the other terminal of the resistor R4 connected.

Die Eingabe zu den Gates der Transistoren T5, T6 ist das Steuersignal, das aus der in 5 gezeigten Logikeinheit LG der ersten Ausführungsform ausgegeben wird. Die Transistoren T5, T6 schalten basierend auf dem Steuersignal, das in ihre Gates eingegeben wird, an oder ab.The input to the gates of the transistors T5 . T6 is the control signal resulting from the in 5 logic unit shown LG of the first embodiment. The transistors T5 . T6 turn on or off based on the control signal input to their gates.

Jetzt werden jeweilige Widerstandswerte so eingestellt, dass der kombinierte Widerstandswert des Widerstands R1 und des Widerstands R2, der als ein erster Widerstandswert verwendet wird, kleiner ist als derjenige des Widerstands R2, der als ein zweiter Widerstandswert verwendet wird. Ähnlich werden jeweilige Widerstandswerte so eingestellt, dass der kombinierte Widerstandswert des Widerstands R3 und des Widerstands R4, der als ein dritter Widerstandswert verwendet wird, kleiner ist als derjenige des Widerstands R4, der als ein vierter Widerstandswert verwendet wird.Now the respective resistance values are set so that the combined resistance value of the resistor R1 and resistance R2 that is used as a first resistance value is smaller than that of the resistor R2 which is used as a second resistance value. Similarly, respective resistance values are set so that the combined resistance value of the resistor R3 and resistance R4 which is used as a third resistance value is smaller than that of the resistor R4 which is used as a fourth resistance value.

Eine Operation des Widerstandswertselektors RSL1 ist nachstehend beschrieben.An operation of the resistance selector RSL1 is described below.

Wenn das Schaltelement SW2 anschaltet, arbeitet der Widerstandswertselektor RSL1 so, dass die Stromversorgungsspannung VDD in das Gate des Schaltelements SW2 über den kombinierten Widerstandswert des Widerstands R1 und des Widerstands R2 eingegeben wird. Das heißt, die Logikeinheit LG gibt das Steuersignal aus, das den Transistor T5 anschaltet.If the switching element SW2 turns on, the resistance value selector works RSL1 so that the power supply voltage VDD in the gate of the switching element SW2 about the combined resistance value of the resistor R1 and resistance R2 is entered. That is, the logic unit LG outputs the control signal that the transistor T5 turns.

Somit kann, wenn der Schalter SW2 anfängt anzuschalten, durch Steuern, dass die Gate-Spannung schnell ansteigt, eine Hochgeschwindigkeitsoperation des Schaltelements erreicht werden. Ein schneller Anstieg der Gate-Spannung kann jedoch ein Nachschwingen oder einen Stromstoß verursachen, was zu einer Fehlfunktion des Schaltelements führen kann.Thus, if the switch SW2 begins to turn on, by controlling the gate voltage to rise rapidly, a high-speed operation of the switching element can be achieved. However, a rapid rise in gate voltage can cause ringing or a surge, which can cause the switching element to malfunction.

Deshalb wird, da die Gate-Spannung zu einem gewissen Grad nahe an den Spannungspegel der Stromversorgungsspannung VDD zieht, der Widerstandswertselektor SL1 so gesteuert, dass der Transistor T5 abgeschaltet wird und die Stromversorgungsspannung VDD nur durch den Widerstand R2, der den Widerstandswert höher als der kombinierte Widerstandswert aufweist, zugeführt wird. Das heißt, die Logikeinheit LG gibt das Steuersignal aus, das den Transistor T5 abschaltet. Das glättet die ansteigende Wellenform der Gate-Spannung und unterdrückt dadurch das Auftreten eines Nachschwingens oder eines Stromstoßes. Therefore, since the gate voltage pulls close to the voltage level of the power supply voltage VDD to a certain extent, the resistance value selector SL1 is controlled so that the transistor T5 is turned off and the power supply voltage VDD only through the resistor R2 which has the resistance value higher than the combined resistance value is supplied. That is, the logic unit LG outputs the control signal that the transistor T5 off. This smoothes the rising waveform of the gate voltage, thereby suppressing the occurrence of ringing or a surge.

Wie vorstehend beschrieben ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Schaltoperation zu verbessern, während die Hochgeschwindigkeitsoperation des Schaltelements erreicht wird.As described above, it is possible to improve the reliability of the switching operation while achieving the high speed operation of the switching element.

Dasselbe gilt, wenn das Schaltelement SW2 abgeschaltet wird, wobei der Transistor T6 des Widerstandswertselektors RSL2 angeschaltet wird und dann der Widerstand T6 abgeschaltet wird. Auf diese Weise kann, wie in dem Fall des Widerstandswertselektors RSL1, die Gate-Spannung des Schalters SW2 so gesteuert werden, dass sie schnell ansteigt. Außerdem wird, da die Gate-Spannung zu einem gewissen Grad nahe an den Spannungspegel der Stromversorgungsspannung VEE1 zieht, der Transistor T6 abgeschaltet und die fallende Wellenform der Gate-Spannung wird glatter, und dadurch wird das Auftreten des Nachschwingens oder des Stromstoßes unterdrückt. Wie vorstehend beschrieben ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Hochgeschwindigkeitsoperation und der Schaltoperation des Schaltelements zu verbessern. Es wird darauf hingewiesen, dass die Transistoren T5 und T6, nachdem das Nachschwingen des Schalters SW2 unterdrückt ist, wieder angeschaltet werden können. Das kann die Schaltzeit reduzieren, um den Schaltverlust zu reduzieren.The same applies if the switching element SW2 is turned off, the transistor T6 of the resistance value selector RSL2 is turned on and then the resistor T6 is switched off. In this way, as in the case of the resistance value selector RSL1 , the gate voltage of the switch SW2 controlled so that it rises quickly. In addition, since the gate voltage is close to the voltage level of the power supply voltage to a certain extent VEE1 pulls the transistor T6 is turned off and the falling waveform of the gate voltage becomes smoother, thereby suppressing the occurrence of ringing or surge. As described above, it is possible to improve the reliability of the high-speed operation and the switching operation of the switching element. It should be noted that the transistors T5 and T6 after the switch reverberates SW2 is suppressed, can be switched on again. This can reduce the switching time in order to reduce the switching loss.

Eine Operation, wenn das Abfühlsignal, das in einer vierten Ausführungsform beschrieben werden soll, aus dem Schaltelement ausgegeben wird, ist jetzt nachstehend beschrieben.An operation when the sensing signal to be described in a fourth embodiment is output from the switching element will now be described below.

Das Abfühlsignal wird ausgegeben, wenn ein Überstrom durch ein Schaltelement fließt aufgrund eines Kurzschlusses des Schaltelements, der durch beide Schaltelemente auf der Seite des höheren Zweigs und der Seite des unteren Zweigs, die zur gleichen Zeit angeschaltet sind, verursacht ist.The sense signal is output when an overcurrent flows through a switching element due to a short circuit of the switching element caused by both switching elements on the higher arm side and the lower arm side that are turned on at the same time.

Wenn das Abfühlsignal in die Logikeinheit LG, die in 5 gezeigt ist, eingegeben wird, steuert die Logikeinheit LG das Schaltelement abzuschalten. Das kann die Beschädigung des Schaltelements durch Sperren des Kurzschlussstroms verhindern.When the sensing signal enters the logic unit LG , in the 5 is entered, controls the logic unit LG switch off the switching element. This can prevent the switching element from being damaged by blocking the short-circuit current.

Wenn das Abfühlsignal eingegeben wird, schaltet die Logikeinheit LG den Transistor T6 sofort ab. Auf diese Weise wird das Schaltelement durch die Gate-Spannung, die durch den Widerstand R4 zugeführt wird, der einen Widerstandswert höher als der kombinierte Widerstandswert aufweist, abgeschaltet.When the sensing signal is entered, the logic unit switches LG the transistor T6 immediately. In this way, the switching element through the gate voltage, through the resistor R4 is supplied, which has a resistance value higher than the combined resistance value, switched off.

Glätten des Fallens der Gate-Spannung auf diese Weise kann das Auftreten des Nachschwingens oder des Stromstoßes unterdrücken und Fehlfunktion des Schaltelements verhindern. Falls das Fallen der Gate-Spannung abrupt gemacht wird, kann die Abschaltezeitspanne des Schaltelements reduziert sein, aber das Schaltelement wird durch das Nachschwingen oder den Stromstoß, der auf die Gate-Spannung auftritt, angeschaltet, was letztlich das Schaltelement beschädigen kann. Wie vorstehend beschrieben ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Schaltoperation des Schaltelements zu verbessern, selbst wenn eine Anomalität des Schaltelements vorhanden ist.Smoothing the fall of the gate voltage in this way can suppress the occurrence of the ringing or the surge and prevent malfunction of the switching element. If the gate voltage drop is made abrupt, the switching element's turn-off period may be reduced, but the switching element is turned on by the ringing or current surge that occurs on the gate voltage, which may ultimately damage the switching element. As described above, it is possible to improve the reliability of the switching operation of the switching element even if the switching element is abnormal.

Es wird darauf hingewiesen, dass obwohl 7 die Konfiguration zeigt, in der entweder der kombinierte Widerstandswert der Widerstände R1 und R2 oder der Widerstandswert des Widerstands R2 durch den Transistor T5 geschaltet wird, die Konfiguration des Widerstandswertselektors RSL1 (RSL2) nicht darauf beschränkt ist, sofern zwei unterschiedliche Widerstandswerte ausgewählt werden können.It should be noted that though 7 the configuration shows either the combined resistance value of the resistors R1 and R2 or the resistance value of the resistor R2 through the transistor T5 is switched, the configuration of the resistance value selector RSL1 ( RSL2 ) is not limited to this if two different resistance values can be selected.

Beispielsweise können der Widerstand R1 und der Widerstand R2, der einen Widerstandswert höher als der des Widerstands R1 aufweist, jeweilige Schalttransistoren aufweisen, so dass die Transistoren durch ihr getrenntes Steuern geschaltet werden können.For example, the resistance R1 and the resistance R2 which has a resistance value higher than that of the resistor R1 has respective switching transistors, so that the transistors can be switched by their separate control.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

<Anwendungsbeispiel des Leistungswandlers><Application example of the power converter>

8 ist eine schematische Darstellung, die eine beispielhafte Konfiguration des Leistungswandlers PT gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der in 8 gezeigte Leistungswandler PT besteht aus einer Dreiphaseninvertervorrichtung, auf die beispielsweise das Verfahren der ersten Ausführungsform angewandt wird. 8th 12 is a schematic diagram showing an exemplary configuration of the power converter PT according to a fourth embodiment of the present invention. The in 8th shown power converter PT consists of a three-phase inverter device to which, for example, the method of the first embodiment is applied.

In 8 sind die Schaltelemente SW1u, SW1v, SW1w, SW2u, SW2v, SW2w, die als Transistorschalter dienen, Schaltelemente, von denen jedes einen n-Kanal-SiCMOS verwendet. Die Schaltelemente SW1u, SW1v, SW1w, SW2u, SW2v, SW2w bilden eine Transistorschaltereinheit.In 8th are the switching elements SW1u . SW1V . SW1W . SW2u . SW2v . SW2w serving as transistor switches, switching elements, each of which uses an n-channel SiCMOS. The switching elements SW1u . SW1V . SW1W . SW2u . SW2v . SW2w form a transistor switch unit.

Zwischen der Source und dem Drain der Schaltelemente SW1u, SW1v, SW1w, SW2u, SW2v, SW2w sind jeweils Freilaufdioden D1u, D1v, D1w, D2u, D2v, D2w verbunden. Jede der Freilaufdioden D1u, D1v, D1w, D2u, D2v, D2w ist beispielsweise aus einer Schottky-Diode hergestellt.Between the source and the drain of the switching elements SW1u . SW1V . SW1W . SW2u . SW2v . SW2w are free-wheeling diodes D1U . D1V . D1W . d2u . d2v . D2w connected. Each of the free wheeling diodes D1U . D1V . D1W . d2u . d2v . D2w is made, for example, from a Schottky diode.

Die Schaltelemente SW1u, SW1v, SW1w sind auf der Seite des oberen Zweigs angeordnet, die Schaltelemente SW2u, SW2v, SW2w sind entsprechend auf der Seite des unteren Arms angeordnet. Die Schaltelemente SW1u, SW2u sind für eine U-Phase verwendet, die Schaltelemente SW1v, SW2v sind für eine V-Phase verwendet, und die Schaltelemente SW1w, SW2w sind für eine W-Phase verwendet.The switching elements SW1u . SW1V . SW1W are arranged on the side of the upper branch, the switching elements SW2u . SW2v . SW2w are arranged accordingly on the side of the lower arm. The switching elements SW1u . SW2u are used for a U phase, the switching elements SW1V . SW2v are used for a V phase, and the switching elements SW1W . SW2w are used for a W phase.

Jedes der Schaltelemente SW1u, SW1v, SW1w, SW2u, SW2v, SW2w ist mit einer nicht gezeigten Abfühlschaltung versehen, die einen Überstrom, eine Überspannung, eine Temperatur oder dergleichen des Schaltelements detektiert.Each of the switching elements SW1u . SW1V . SW1W . SW2u . SW2v . SW2w is provided with a sensing circuit, not shown, which detects an overcurrent, an overvoltage, a temperature or the like of the switching element.

Die Gate-Ansteuerschaltungen GD1u, GD1v, GD1w, GD2u, GD2v, GD2w sind solche Gate-Ansteuerschaltungen und Gate-Treibersteuerschaltungen, wie sie in 5 gezeigt sind, die jeweils die Schaltelemente SW1u, SW1v, SW1w, SW2u, SW2v, SW2w ansteuern.The gate drive circuits GD1u . GD1v . GD1w . GD2u . GD2v . GD2w are such gate drive circuits and gate drive control circuits as in FIG 5 are shown, each of the switching elements SW1u . SW1V . SW1W . SW2u . SW2v . SW2w drive.

Die Abfühlschaltung gibt nach dem Detektieren des Überstroms, der durch jedes Schaltelement fließt, der Überspannung, die an das Schaltelement angelegt ist, oder Überhitzung des Schaltelements ein Abfühlsignal SE aus. Das Abfühlsignal SE, das aus der Abfühlschaltung ausgegeben wird, wird in die Logikeinheit LG der Gate-Treibersteuerschaltung eingegeben. Die Logikeinheit LG führt eine Steuerung aus, um die Operationen aller Schaltelemente anzuhalten, wenn das Abfühlsignal SE eingegeben wird.The sensing circuit outputs a sensing signal SE after detecting the overcurrent flowing through each switching element, the overvoltage applied to the switching element, or overheating of the switching element. The sensing signal SE, which is output from the sensing circuit, is in the logic unit LG input to the gate driver control circuit. The logic unit LG executes control to stop the operations of all switching elements when the sensing signal SE is input.

Verbunden zwischen einem Ende (Drain-Knoten) des Schaltelements der Seite des oberen Zweigs und einem Ende (Source-Knoten) des Schaltelements der Seite des unteren Zweigs sind eine Stromversorgungsspannung VCC und ein Kondensator C0. Jede Gate-Ansteuerschaltung steuert das entsprechende Schaltelement an, um nach Bedarf an- und abzuschalten, und erzeugt dadurch ein Dreiphasen-AC-Signal, das unterschiedliche Phasen (U-Phase, V-Phase, W-Phase) präsentiert, aus der Stromversorgungsspannung VCC, die die DC-Spannung ist. Die Lastschaltung LD besteht beispielsweise aus einem Motor und wird nach Bedarf durch das Dreiphasen-AC-Signal (U-Phase, V-Phase, W-Phase) gesteuert.Connected between one end (drain node) of the upper branch side switching element and one end (source node) of the lower branch side switching element are a power supply voltage VCC and a capacitor C0 , Each gate drive circuit drives the corresponding switching element to turn on and off as needed, thereby generating a three-phase AC signal that presents different phases (U-phase, V-phase, W-phase) from the power supply voltage VCC which is the DC voltage. The power shift LD consists, for example, of a motor and is controlled as required by the three-phase AC signal (U-phase, V-phase, W-phase).

Genaue Operationen zu der Zeit von harten Schaltoperationen in der U-Phase, der V-Phase, der W-Phase sind dieselben wie diejenigen in 4 und dergleichen. In der Dreiphaseninvertervorrichtung verschiebt sich das Schaltelement auf der Seite des oberen Zweigs (beispielsweise das Schaltelement SW1u) zu dem EIN-Zustand, während das Schaltelement auf der Seite des unteren Zweigs (beispielsweise das Schaltelement SW2u) in dem AUS-Zustand ist.Exact operations at the time of hard switching operations in the U-phase, V-phase, W-phase are the same as those in FIG 4 and the same. In the three-phase inverter device, the switching element shifts on the upper branch side (for example, the switching element SW1u ) to the ON state while the switching element on the lower branch side (e.g. the switching element SW2u ) is in the OFF state.

Zu dieser Zeit steigt ein Drain-Potential (VD) auf der Seite des oberen Zweigs nahe an den Pegel der Stromversorgungsspannung VCC an. Wenn das Drain-Potential des Schaltelements der Seite des unteren Zweigs (beispielsweise das Schaltelement SW2u) abrupt ansteigt, steigt das Gate-Potential des Schaltelements der Seite des unteren Zweigs (beispielsweise der Schaltelement SW2u) vorübergehend an, wie mit Bezug auf 4 beschrieben ist.At this time, a drain potential (VD) on the upper arm side rises close to the level of the power supply voltage VCC. If the drain potential of the switching element of the lower branch side (for example, the switching element SW2u ) increases abruptly, the gate potential of the switching element on the lower branch side (for example, the switching element SW2u ) temporarily as with reference to 4 is described.

Weil jedoch die Gate-Ansteuerschaltung gemäß dieser Ausführungsform temporär die Stromversorgungsspannung VEE1 von ungefähr -15 V an das Gate des Schaltelements der Seite des unteren Zweigs (beispielsweise des Schaltelements SW2u) angelegt, kann sie die Falschzündung in dem Schaltelement verhindern. Außerdem wird nach dem Verhindern der Falschzündungsoperation das Gate-Potential jedes Schaltelements auf den Pegel der Stromversorgungsspannung VEE2 von ungefähr -5 V verschoben.However, because the gate drive circuit according to this embodiment temporarily the power supply voltage VEE1 of about -15 V to the gate of the switching element of the lower branch side (e.g. the switching element SW2u ) applied, it can prevent the misfire in the switching element. In addition, after preventing the misfire operation, the gate potential of each switching element becomes the level of the power supply voltage VEE2 shifted from about -5 volts.

Das ermöglicht es, die Größe der Verschiebung der Schwellenspannung jedes Schaltelements ausreichend zu unterdrücken. selbst wenn eine Energiezuführungsoperation auf der Dreiphaseninvertervorrichtung ausgeführt wird, und dadurch wird eine zuverlässigere und stabile Leistungswandlungsoperation erreicht.This makes it possible to sufficiently suppress the amount of shift in the threshold voltage of each switching element. even if a power supply operation is performed on the three-phase inverter device, and thereby a more reliable and stable power conversion operation is achieved.

Insbesondere arbeitet eine solche Dreiphaseninvertervorrichtung häufig mit einer hohen Leistung, was das Auftreten der Falschzündung erleichtert und den Schaden in dem Fall der Falschzündung erhöhen kann. Somit kann durch Verwenden des Verfahrens dieser Ausführungsform der SiCMOS den niedrigen Verlust erreichen, selbst wenn er mit der hohen Leistung arbeitet, und außerdem das Falschzündung vermeiden und dadurch einen nützlichen Effekt erreichen.In particular, such a three-phase inverter device often operates at a high power, which facilitates the occurrence of misfire and can increase the damage in the case of misfire. Thus, by using the method of this embodiment, the SiCMOS can achieve the low loss even when operating at the high power and also avoid the misfire and thereby achieve a useful effect.

<Konfigurationsbeispiel der Schottky-Diode><Configuration example of the Schottky diode>

9 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Schottky-Diode zeigt, die als die Freilaufdiode verwendet ist, wie in 8 gezeigt ist. 9(a) ist eine Draufsicht des Hauptteils des Halbleiterchips mit der darauf gebildeten Schottky-Diode, und 9(b) ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' in 9(a). Die 9(a) und 9(b) zeigen die Schottky-Diode, die eine JTE-Konfiguration (Sperrschichtbeendigungserweiterungs-Konfiguration) in ihrem Sperrschichtbereich aufweist. 9 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of a Schottky diode used as the free-wheeling diode as in FIG 8th is shown. 9 (a) 13 is a plan view of the main part of the semiconductor chip with the Schottky diode formed thereon, and 9 (b) FIG. 12 is a cross sectional view taken along a line AA 'in FIG 9 (a) , The 9 (a) and 9 (b) show the Schottky diode having a JTE (junction termination extension) configuration in its junction region.

Eine Driftschicht DFTd vom n-minus-Typ ist auf einer Hauptoberfläche eines Substrats SUBd vom n-plus-Typ gebildet (Oberseite in 9(b)). Ein Schutzringbereich PGR vom p-plus-Typ, ein JTE-Bereich PJ vom p-Typ und ein Kanalstoppbereich CSd vom n-plus-Typ sind auf der Oberseite der Driftschicht DFTd gebildet, so dass sie einen aktiven Bereich ACTd, der in der Mitte des Halbleiterchips von oben gesehen gebildet ist, umgeben. Darüber hinaus ist eine Isolierschicht IL3 auf der Driftschicht DFTd gebildet. A drift layer DFTD of the n-minus type is on a main surface of a substrate Subd formed by the n-plus type (top in 9 (b) ). A guard ring area PGR of the p-plus type, a JTE area PJ p-type and a channel stop area CSd of the n-plus type are on top of the drift layer DFTD formed so that they have an active area ACTd , which is formed in the center of the semiconductor chip as seen from above. In addition, there is an insulating layer IL3 on the drift layer DFTD educated.

Außerdem sind eine Oberflächenelektrode IL1, die mit dem Schutzringbereich PGR verbunden ist, und eine Kanalstoppelektrode IL2, die mit dem Kanalstoppbereich CSd über eine Öffnung, die in der Isolierschicht IL3 gebildet ist, verbunden ist, gebildet. Auf der Rückseite (Unterseite in 9(b)) gegenüber der Hauptoberfläche des Substrats SUBd ist eine Rückseitenelektrode CA gebildet, die mit dem Substrat SUBd verbunden ist. Obwohl nicht gezeigt sind eine Passivierungsschicht, eine Harzschicht und dergleichen ebenfalls oberhalb der Oberflächenelektrode IL1 und der Kanalstoppelektrode IL2 gebildet.There is also a surface electrode IL-1 that with the guard ring area PGR is connected, and a channel double electrode IL2 that with the channel stop area CSd through an opening in the insulating layer IL3 is formed, is connected, formed. On the back (bottom in 9 (b) ) opposite the main surface of the substrate Subd is a backside electrode CA formed with the substrate Subd connected is. Although not shown, a passivation layer, a resin layer, and the like are also above the surface electrode IL-1 and the channel double electrode IL2 educated.

Auf dem aktiven Bereich ACTd, der sich in der Mitte des Halbleiterchips CH befindet, ist eine Schottky-Diode gebildet, die die sogenannte JBS-Struktur (Sperrschicht-Schottky-Struktur), in der beispielsweise ein p-plus-Bereich und ein n-minus-Bereich alternierend angeordnet sind, aufweist.On the active area ACTd that is in the middle of the semiconductor chip CH is located, a Schottky diode is formed, which has the so-called JBS structure (barrier layer Schottky structure), in which, for example, a p-plus region and an n-minus region are arranged alternately.

In dem Fall, in dem der Schutzringbereich PGR nahe der Umfangsfläche des Halbleiterchips angeordnet ist, neigen elektrische Felder zur Konzentration an einem Randabschnitt davon; durch Bilden des JTE-Bereichs PJ nahe diesem Bereich ist es jedoch möglich, die Konzentration des elektrischen Felds in dem Randabschnitt abzuschwächen.In the case where the guard ring area PGR located near the peripheral surface of the semiconductor chip, electric fields tend to concentrate at an edge portion thereof; by forming the JTE area PJ however, near this range, it is possible to weaken the concentration of the electric field in the edge portion.

Das kann die Leistungsvorrichtung gegen eine hohe Spannung widerstandsfähig machen. Das heißt, durch Kombinieren mit dem in 8 gezeigten Schaltelement oder dergleichen ist es möglich, ein zuverlässigeres Leistungswandlungssystem zu erreichen.This can make the power device resistant to high voltage. That is, by combining it with the in 8th shown switching element or the like, it is possible to achieve a more reliable power conversion system.

<Konfigurationsbeispiel des Schaltelements><Configuration example of the switching element>

10 ist ein erläuterndes Querschnittsdiagramm, das eine schematische beispielhafte Konfiguration eines Schaltelements zeigt, das in dem in 8 gezeigten Leistungswandler PT verwendet ist. 10(a) ist ein erläuterndes Querschnittsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel jedes Elementtransistors in einem aktiven Elementbereich zeigt, während 10(b) ein erläuterndes Querschnittsdiagramm eines anderen Konfigurationsbeispiels als 10(a) ist. 10 FIG. 12 is an explanatory cross-sectional diagram showing a schematic exemplary configuration of a switching element included in the in FIG 8th shown power converter PT is used. 10 (a) FIG. 12 is an explanatory cross-sectional diagram showing a configuration example of each element transistor in an active element region while 10 (b) an explanatory cross-sectional diagram of a configuration example other than 10 (a) is.

Zuerst zeigt 10(b) einen einzelnen vertikalen SiCMOS, der eine Grabenstruktur aufweist. Eine Source-Schicht N+, die ein Bereich vom n-plus-Typ sein soll, der mit einer Source-Elektrode SPm verbunden ist, ist mit der Driftschicht DFTd über einen Kanal verbunden, der in der Basis-Schicht P, die ein Bereich vom p-Typ sein soll, gebildet ist. Die DFT kann beispielsweise ein Bereich vom n-minus-Typ sein, der zum Sicherstellen seiner Spannungsfestigkeit zuständig ist. Das Substrat SUB kann beispielsweise ein Bereich vom n-plus-Typ sein, mit dem eine Drain-Elektrode DRm verbunden ist.First shows 10 (b) a single vertical SiCMOS that has a trench structure. A source layer N +, which is said to be an n-plus type region, with a source electrode SPm is connected to the drift layer DFTD connected via a channel in the base layer P which is to be a p-type region. The DFT can be, for example, an n-minus type area that is responsible for ensuring its dielectric strength. The substrate SUB can be, for example, an n-plus type region with which a drain electrode DRm connected is.

Eine solche Grabenstruktur weist den Vorteil auf, den EIN-Widerstandswert in dem gesamten SiCMOS zu reduzieren, weil kein sogenannter JFET-Bereich, der ein Halbleiterbereich vom n-Typ ist, der zwischen die Basis-Schichten P eingeschoben ist, vorhanden ist.Such a trench structure has the advantage of reducing the ON resistance value in the entire SiCMOS, because no so-called JFET region, which is an n-type semiconductor region, lies between the base layers P is inserted, is present.

Mit anderen Worten ist es durch Kombinieren der Halbleiteransteuerschaltung gemäß dieser Ausführungsform (der Gate-Ansteuerschaltung und der Gate-Treibersteuerschaltung) möglich, ein Leistungswandlersystem mit weniger Verlust zu erreichen.In other words, by combining the semiconductor drive circuit according to this embodiment (the gate drive circuit and the gate driver control circuit), it is possible to achieve a power conversion system with less loss.

Im Gegensatz dazu zeigt 10(a) einen SiCMOS vom sogenannten DMOS-Typ (Doppeldiffusionsmetalloxidhalbleiter-Typ), der keine Grabenstruktur aufweist. In diesem Fall ist die Vorrichtungsstruktur einfach, was einen Vorteil zum Reduzieren der Herstellungskosten im Vergleich zu dem SiCMOS vom Grabenstrukturtyp aufweist.In contrast, it shows 10 (a) a so-called DMC type (double diffusion metal oxide semiconductor type) which has no trench structure. In this case, the device structure is simple, which has an advantage of reducing the manufacturing cost compared to the trench structure type SiCMOS.

Wie vorstehend beschrieben ist es möglich, einen zuverlässigeren Leistungswandler PT mit weniger Leistungsverlust bereitzustellen.As described above, it is possible to have a more reliable power converter PT with less power loss.

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

<Konfigurationsbeispiel des Dreiphasenmotor Systems><Configuration example of the three-phase motor system>

In einer fünften Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, in dem der in 8 der vierten Ausführungsform gezeigte Leistungswandler PT auf ein Dreiphasenmotorsystem angewandt ist, das einen Motor antreibt, der auf einem Schienenfahrzeug oder dergleichen montiert ist.In a fifth embodiment, an example is described in which the in 8th power converter shown in the fourth embodiment PT is applied to a three-phase motor system that drives a motor that is mounted on a rail vehicle or the like.

11 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration des Dreiphasenmotorsystems MS gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. 11 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an exemplary configuration of the three-phase motor system MS according to the fifth embodiment.

Das Schienenfahrzeug wird aus einer Oberleitung RT über einen Stromabnehmer PG mit elektrischem Strom versorgt. Eine hohe Wechselspannung in der Oberleitung RT kann beispielsweise ungefähr 25 kV oder 15 kV sein. Die hohe Wechselspannung wird beispielsweise durch einen isolierten Haupttransformator MTR auf ungefähr 1,5 kV bis 3,0 kV reduziert.The rail vehicle becomes an overhead line RT via a pantograph PG supplied with electrical power. A high AC voltage in the overhead line RT can for example about 25 kV or 15 kV. The high AC voltage is caused, for example, by an insulated main transformer MTR reduced to approximately 1.5 kV to 3.0 kV.

Die Wechselspannung, die auf ungefähr 1,5 kV reduziert ist, wird auf eine Gleichspannung von ungefähr 1,5 kV durch einen AC/DC-Umsetzer CON gleichgerichtet.The AC voltage, which is reduced to approximately 1.5 kV, is converted to a DC voltage of approximately 1.5 kV by an AC / DC converter CON rectified.

Die Gleichspannung wird dann durch einen DC/AC-Inverter INV über einen Kondensator CL in eine Wechselspannung umgesetzt, um eine gewünschte Dreiphasen-Wechselspannung zu einem Dreiphasenmotor M3 auszugeben und dadurch den Dreiphasenmotor M3 anzutreiben.The DC voltage is then through a DC / AC inverter INV through a capacitor CL converted to an AC voltage to a desired three-phase AC voltage to a three-phase motor M3 output and thereby the three-phase motor M3 drive.

Die Konfiguration des DC/AC-Umsetzers INV ist dieselbe wie in 8 gezeigt. Darüber hinaus kann die in 2 gezeigte Gate-Ansteuerschaltung auch als die Gate-Ansteuerschaltung verwendet werden, die beispielsweise für den AC/DC-Umsetzer CON verwendet ist. Ein Bezugszeichen WHL in 11 gibt ein Rad an.The configuration of the DC / AC converter INV is the same as in 8th shown. In addition, the in 2 shown gate drive circuit can also be used as the gate drive circuit, for example for the AC / DC converter CON is used. A reference number WHL in 11 indicates a wheel.

Wie vorstehend beschrieben kann der in 8 gezeigte Leistungswandler PT auf den DC/AC-Umsetzer INV angewandt werden, der das Dreiphasenmotorsystem des Schienenfahrzeugs bildet. Auf diese Weise kann ein Verlust in der Umsetzerschaltung und der Inverterschaltung reduziert sein, und dadurch ist die Eliminierung einer Strahlungsrippe und dergleichen ermöglicht. Als ein Ergebnis kann das Volumen des Dreiphasenmotorsystems MS reduziert sein.As described above, the in 8th shown power converter PT to the DC / AC converter INV applied, which forms the three-phase motor system of the rail vehicle. In this way, a loss in the converter circuit and the inverter circuit can be reduced, and thereby the elimination of a radiation fin and the like is made possible. As a result, the volume of the three-phase motor system MS be reduced.

Reduzieren des Volumens des Dreiphasenmotorsystems MS kann zu einem Niederflur-Schienenfahrzeug führen durch Verkleinern der Unterfluranteile, die das Dreiphasenmotorsystem MS enthalten. Außerdem ist es beispielsweise durch Verkleinern der Unterfluranteile möglich, einen Platz zum neuartigen Bereitstellen einer Batterie BAT freizulassen, wie in 11, die aus einer Lithiumionen-Batterie oder dergleichen besteht.Reduce the volume of the three-phase motor system MS can lead to a low-floor rail vehicle by reducing the under-floor proportions that make up the three-phase motor system MS contain. In addition, it is possible, for example, by reducing the amount of underfloor parts, to provide a new type of battery BAT release as in 11 consisting of a lithium ion battery or the like.

Wenn das Fahrzeug nicht fährt, ist es möglich, elektrische Energie in der Batterie BAT zu speichern, ohne die elektrische Energie über das Rad WHL zu der Oberleitung RT zurückzuführen. Das kann zu einer Verbesserung der Rückgewinnungseffizienz des Schienenfahrzeugs führen. Mit anderen Worten ist es möglich, die Lebenslaufkosten des Schienensystems zu reduzieren.If the vehicle is not running, it is possible to put electrical energy in the battery BAT to store without the electrical energy through the wheel WHL to the overhead line RT due. This can lead to an improvement in the recovery efficiency of the rail vehicle. In other words, it is possible to reduce the life cycle costs of the rail system.

Obwohl diese Erfindung, die durch die Erfinder gemacht ist, insbesondere vorstehend mit Bezug auf die Ausführungsformen beschrieben ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen verändert werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.Of course, although this invention made by the inventors is described above with reference to the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, but can be changed in various ways without departing from the spirit of the invention.

Das heißt, dass natürlich verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, solange solche Ziele wie Verhindern der Falschzündung, Reduktion der Größe der Verschiebung der Schwellenspannung für langdauernde Energiezuführungsoperationen und Reduktion des elektrischen Leistungsverlusts erreicht werden können.That is, of course, various changes can be made as long as such goals as preventing misfire, reducing the amount of shift in the threshold voltage for long-term power supply operations, and reducing electrical power loss can be achieved.

Jedes Schaltelement ist nicht auf das Siliziumcarbid (SiC) beschränkt, sondern kann Silizium (Si) oder eine Verbindungsvorrichtung wie z. B. Galliumnitrid (GaN) verwenden. Natürlich kann, wenn ein Verbindungsmaterial als das Schaltelement wie z. B. die Invertervorrichtung verwendet ist, der Verlust in der Invertervorrichtung durch Kombinieren des Schaltelements mit der HalbleiterAnsteuerschaltung in den Ausführungsformen reduziert werden.Each switching element is not limited to silicon carbide (SiC), but can be silicon (Si) or a connecting device such as. B. Use gallium nitride (GaN). Of course, if a connection material as the switching element such as. B. the inverter device is used, the loss in the inverter device can be reduced by combining the switching element with the semiconductor drive circuit in the embodiments.

Ebenfalls kann natürlich der Leistungswandler gemäß den Ausführungsformen auf elektrische Leistungssysteme für verschiedene Anwendungen angewandt werden, um einen ähnlichen Effekt bereitzustellen. Typische Beispiele können eine Invertervorrichtung einer Klimaanlage, einen DC/DC-Umsetzer einer Server-Stromversorgung, einen Inverter eines Solarstromsystems, eine Invertervorrichtung eines Hybrid-Fahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs sein.Also, of course, the power converter according to the embodiments can be applied to electrical power systems for various applications to provide a similar effect. Typical examples may be an inverter device of an air conditioner, a DC / DC converter of a server power supply, an inverter of a solar power system, an inverter device of a hybrid vehicle or an electric vehicle.

Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Variationen enthält. Beispielsweise sind die vorstehenden Ausführungsformen zum besseren Verständnis genau beschrieben und sind nicht darauf beschränkt, dass sie notwendigerweise alle der vorstehend beschriebenen Konfigurationen enthalten.It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, but contains various variations. For example, the foregoing embodiments have been described in detail for better understanding and are not limited to necessarily including all of the configurations described above.

Ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform kann durch eine Konfiguration in einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, oder eine Konfiguration einer Ausführungsform kann zu einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Es ist auch möglich, einen Teil einer Konfiguration in jeder Ausführungsform hinzuzufügen, zu eliminieren oder durch eine andere Konfiguration zu ersetzen.Part of a configuration in one embodiment may be replaced by a configuration in another embodiment, or a configuration of an embodiment may be added to a configuration of another embodiment. It is also possible to add, eliminate, or replace part of a configuration in any embodiment with another configuration.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

PTPT
Leistungswandlerpower converter
GDCTL1GDCTL1
Gate-TreibersteuerschaltungGate drive control circuit
GDCTL2GDCTL2
Gate-TreibersteuerschaltungGate drive control circuit
SW1SW1
Schaltelementswitching element
SW2SW2
Schaltelementswitching element
DI1DI1
FreilaufdiodeFreewheeling diode
DI2DI2
FreilaufdiodeFreewheeling diode
GD1GD1
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
GD2GD2
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
T1 bis T4T1 to T4
Transistortransistor
D1 bis D4D1 to D4
integrierte Diodeintegrated diode
VSPYVSPY
StromerzeugungsausgabeeinheitPower generation output unit
LGLG
Logikeinheitlogic unit
DC1, DC2DC1, DC2
DC/DC-UmsetzerDC / DC converter
SEL1SEL1
Signalselektorsignal selector
SEL2SEL2
Signalselektorsignal selector
SEL3SEL3
Signalselektorsignal selector
RR
Widerstandresistance
RSL1, RSL2RSL1, RSL2
WiderstandswertselektorWiderstandswertselektor
RSL2RSL2
T5, T6T5, T6
Transistortransistor
R1 bis R4R1 to R4
Widerstandresistance
SW1uSW1u
Schaltelementswitching element
SW1vSW1V
Schaltelementswitching element
SW1wSW1W
Schaltelementswitching element
SW2uSW2u
Schaltelementswitching element
SW2vSW2v
Schaltelementswitching element
SW2wSW2w
Schaltelementswitching element
D1uD1U
FreilaufdiodeFreewheeling diode
D1vD1V
FreilaufdiodeFreewheeling diode
D1wD1W
FreilaufdiodeFreewheeling diode
GD1uGD1u
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
GD1vGD1v
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
GD1wGD1w
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
GD2uGD2u
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
GD2vGD2v
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
GD2wGD2w
Gate-AnsteuerschaltungGate drive circuit
C0C0
Kondensatorcapacitor
LDLD
LastschaltungPowershift
CHCH
HalbleiterchipSemiconductor chip
SUBdSubd
Substratsubstratum
DFTdDFTD
Driftschichtdrift layer
ACTdACTd
aktiver Bereichactive area
PGRPGR
SchutzringbereichGuard ring region
PJPJ
JTE-BereichJTE region
CSdCSd
KanalstoppbereichChannel stop region
IL1IL-1
Oberflächenelektrodesurface electrode
IL2IL2
KanalstoppelektrodeChannel stop electrode
IL3IL3
Isolierschichtinsulating
CACA
RückseitenelektrodeBack electrode
SPmSPm
Source-ElektrodeSource electrode
NN
Source-SchichtSource layer
PP
Basis-SchichtBase layer
DFTDFT
Driftschichtdrift layer
SUBSUB
Substratsubstratum
DRmDRm
Drain-ElektrodeDrain
MSMS
DreiphasenmotorsystemThree-phase motor system
RTRT
Oberleitungcatenary
PGPG
Stromabnehmerpantograph
MTRMTR
Haupttransformatormain transformer
CONCON
AC/DC-UmsetzerAC / DC converter
INVINV
DC/AC-InverterDC / AC inverter
CLCL
Kondensatorcapacitor
M3M3
DreiphasenmotorThree-phase motor
WHLWHL
Radwheel
BATBAT
Batteriebattery

Claims (14)

Ansteuerschaltung, die EIN/AUS einer Schaltschaltung steuert, die umfasst: ein erstes Schaltelement (T1), dessen Source mit einer ersten Spannung (VEE1) verbunden ist und dessen Drain mit einem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist, der ein Ansteuersignal ausgibt, das EIN/AUS der Schaltschaltung (SW1, SW2) steuert; ein zweites Schaltelement (T2), dessen Source mit einer zweiten Spannung (VDD) verbunden ist und dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist; ein drittes Schaltelement (T3), dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist; und ein viertes Schaltelement (T4), dessen Drain mit der Source des dritten Schaltelements (T3) verbunden ist und dessen Source mit einer dritten Spannung (VEE2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung mit einem Verbindungsknoten der Source des dritten Schaltelements (T3) und dem Drain des vierten Schaltelements (T4) verbunden ist und die andere Verbindung einen Widerstand (R) aufweist, der mit der dritten Spannung (VEE2) verbunden werden soll.Drive circuit that controls ON / OFF of a switching circuit comprising: a first switching element (T1) whose source is connected to a first voltage (VEE1) and whose drain is connected to a signal output node (VOUT) that outputs a drive signal that is ON / OFF of the switching circuit (SW1, SW2) controls; a second switching element (T2) whose source is connected to a second voltage (VDD) and whose drain is connected to the signal output node (VOUT); a third switching element (T3) whose drain is connected to the signal output node (VOUT); and a fourth switching element (T4), the drain of which is connected to the source of the third switching element (T3) and the source of which is connected to a third voltage (VEE2), characterized in that a connection to a connection node of the source of the third switching element (T3 ) and the drain of the fourth switching element (T4) and the other connection has a resistor (R) which is to be connected to the third voltage (VEE2). Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, wobei das zweite Schaltelement (T2) und das vierte Schaltelement (T4) jeweils aus einem MOS-Transistor vom P-Typ bestehen und das erste Schaltelement (T1) und das dritte Schaltelement (T3) jeweils aus einem MOS-Transistor vom N-Typ bestehen. Control circuit after Claim 1 , wherein the second switching element (T2) and the fourth switching element (T4) each consist of a P-type MOS transistor and the first switching element (T1) and the third switching element (T3) each consist of an N-type MOS transistor consist. Ansteuerschaltung nach Anspruch 2, wobei das erste bis vierte Schaltelement (T1-T4) Leistungs-MOSFETs sind, von denen jeder eine integrierte Diode enthält.Control circuit after Claim 2 , wherein the first to fourth switching elements (T1-T4) are power MOSFETs, each of which contains an integrated diode. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Ansteuerschaltung (GD1, GD2) eine dritte Spannung (VEE2) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn die Schaltschaltung (SW1, SW2) abgeschaltet ist, eine zweite Spannung (VDD) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn die Schaltschaltung (SW1, SW2) von AUS zu EIN verschoben wird, und nach dem Ausgeben der ersten Spannung (VEE1) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) die dritte Spannung (VEE2) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn die Schaltschaltung (SW1, SW2) von EIN zu AUS verschoben wird.Control circuit after Claim 1 , wherein the drive circuit (GD1, GD2) outputs a third voltage (VEE2) to the signal output node (VOUT) when the switching circuit (SW1, SW2) is switched off, outputs a second voltage (VDD) to the signal output node (VOUT) when the Switching circuit (SW1, SW2) is shifted from OFF to ON, and after the first voltage (VEE1) is output to the signal output node (VOUT), the third voltage (VEE2) is output to the signal output node (VOUT) when the switching circuit (SW1, SW2 ) is shifted from ON to OFF. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Spannung (VEE1), die aus dem ersten Schaltelement (T1) ausgegeben wird, und die dritte Spannung (VEE2), die aus dem dritten Schaltelement (T3) ausgegeben wird, ein negatives Potential aufweisen, und die dritte Spannung (VEE2) ein höheres Potential aufweist als die erste Spannung (VEE1).Control circuit after Claim 1 , wherein the first voltage (VEE1) output from the first switching element (T1) and the third voltage (VEE2) output from the third switching element (T3) have a negative potential, and the third voltage (VEE2 ) has a higher potential than the first voltage (VEE1). Leistungswandler (PT), der umfasst: einen ersten Transistorschalter (SW1), der zwischen einem Spannungsausgangsknoten, der eine Stromversorgungsspannung ausgibt, die einer Last zugeführt werden soll, und einem Referenzpotential verbunden ist; einen zweiten Transistorschalter (SW2), der zwischen der Stromversorgungsspannung und dem Spannungsausgangsknoten verbunden ist; und eine erste Ansteuerschaltung (GD1), die EIN/AUS des ersten Transistorschalters (SW1) steuert, wobei die erste Ansteuerschaltung (GD1) enthält: ein erstes Schaltelement (T1), dessen Source mit einer ersten Spannung (VEE1) verbunden ist und dessen Drain mit einem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist, der ein Ansteuersignal ausgibt, das EIN/AUS des ersten oder zweiten Transistorschalters (SW2) steuert; ein zweites Schaltelement (T2), dessen Source mit einer zweiten Spannung (VDD) verbunden ist und dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist; ein drittes Schaltelement (T3), dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist; und ein viertes Schaltelement (T4), dessen Drain mit der Source des dritten Schaltelements (T3) verbunden ist und dessen Source mit einer dritten Spannung (VEE2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung mit einem Verbindungsknoten der Source des dritten Schaltelements (T3) und dem Drain des vierten Schaltelements (T4) verbunden ist und die andere Verbindung einen Widerstand (R) aufweist, der mit der dritten Spannung (VEE2) verbunden werden soll.A power converter (PT) comprising: a first transistor switch (SW1) connected between a voltage output node that outputs a power supply voltage to be supplied to a load and a reference potential; a second transistor switch (SW2) connected between the power supply voltage and the voltage output node; and a first drive circuit (GD1) that controls ON / OFF of the first transistor switch (SW1), the first drive circuit (GD1) including: a first switching element (T1) whose source is connected to a first voltage (VEE1) and whose drain is connected to a signal output node (VOUT) which outputs a drive signal which controls ON / OFF of the first or second transistor switch (SW2); a second switching element (T2) whose source is connected to a second voltage (VDD) and whose drain is connected to the signal output node (VOUT); a third switching element (T3) whose drain is connected to the signal output node (VOUT); and a fourth switching element (T4), the drain of which is connected to the source of the third switching element (T3) and the source of which is connected to a third voltage (VEE2), characterized in that a connection to a connection node of the source of the third switching element (T3 ) and the drain of the fourth switching element (T4) and the other connection has a resistor (R) which is to be connected to the third voltage (VEE2). Leistungswandler (PT) nach Anspruch 6, wobei die erste Ansteuerschaltung (GD1) die dritte Spannung (VEE2) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn der erste Transistorschalter (SW1) abgeschaltet ist, die zweite Spannung (VDD) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn der erste Transistorschalter (SW1) von AUS zu EIN verschoben wird, und nach dem Ausgeben der ersten Spannung (VEE1) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) die dritte Spannung (VEE2) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn der erste Transistorschalter (SW1) von EIN zu AUS verschoben wird.Power converter (PT) after Claim 6 , wherein the first drive circuit (GD1) outputs the third voltage (VEE2) to the signal output node (VOUT) when the first transistor switch (SW1) is switched off, the second voltage (VDD) to the signal output node (VOUT) when the first transistor switch (SW1) is shifted from OFF to ON, and after the first voltage (VEE1) is output to the signal output node (VOUT), the third voltage (VEE2) is output to the signal output node (VOUT) when the first transistor switch (SW1) is ON OFF is moved. Leistungswandler (PT) nach Anspruch 6, der ferner umfasst: eine zweite Ansteuerschaltung (GD2), die EIN/AUS des zweiten Transistorschalters (SW2) steuert, wobei die zweite Ansteuerschaltung (GD2) die dritte Spannung (VEE2) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn der zweite Transistorschalter (SW2) abgeschaltet ist, die zweite Spannung (VDD) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn der zweite Transistorschalter (SW2) von AUS zu EIN verschoben wird, und nach dem Ausgeben der ersten Spannung (VEE1) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) die dritte Spannung (VEE2) zu dem Signalausgabeknoten (VOUT) ausgibt, wenn der zweite Transistorschalter (SW2) von EIN zu AUS verschoben wird.Power converter (PT) after Claim 6 , further comprising: a second drive circuit (GD2) that controls ON / OFF of the second transistor switch (SW2), the second drive circuit (GD2) outputting the third voltage (VEE2) to the signal output node (VOUT) when the second transistor switch ( SW2) is switched off, the second voltage (VDD) to the signal output node (VOUT) when the second transistor switch (SW2) is shifted from OFF to ON, and after the output of the first voltage (VEE1) to the signal output node (VOUT) outputs third voltage (VEE2) to the signal output node (VOUT) when the second transistor switch (SW2) is shifted from ON to OFF. Leistungswandler (PT) nach Anspruch 6, wobei der erste und der zweite Transistorschalter (SW1, SW2) aus Siliziumcarbid oder Galliumnitrid bestehen.Power converter (PT) after Claim 6 , wherein the first and the second transistor switch (SW1, SW2) consist of silicon carbide or gallium nitride. Leistungswandler (PT) nach Anspruch 6, wobei der erste und der zweite Transistorschalter (SW1, SW2) jeweils enthalten: einen MOSFET; und eine Freilaufdiode, die zwischen der Source und dem Drain des MOSFET verbunden ist.Power converter (PT) after Claim 6 , the first and second transistor switches (SW1, SW2) each including: a MOSFET; and a free wheeling diode connected between the source and the drain of the MOSFET. Leistungswandler (PT) nach Anspruch 6, wobei die erste Ansteuerschaltung (GD1) ferner enthält: eine erste Widerstandsschaltersteuereinheit (RSL1), die zwischen der Source der zweiten Spannung (VDD) und dem zweiten Schaltelement (T2) verbunden ist; und eine zweite Widerstandsschaltersteuereinheit (RSL2), die zwischen der ersten Spannung (VEE1) und der Source des ersten Schaltelements (T1) verbunden ist, wobei die erste Widerstandsschaltersteuereinheit (RSL1) einen aus dem ersten Widerstandswert und einem zweiten Widerstandswert, der höher ist als der erste Widerstandswert, basierend auf einem Steuersignal auswählt, und die zweite Widerstandsschaltersteuereinheit (RSL2) einen aus einem dritten Widerstandswert und einem vierten Widerstandswert, der höher ist als der dritte Widerstandswerts, basierend auf einem Steuersignal auswählt.Power converter (PT) after Claim 6 , wherein the first drive circuit (GD1) further includes: a first resistance switch control unit (RSL1) connected between the source of the second voltage (VDD) and the second switching element (T2); and a second resistance switch control unit (RSL2) which is connected between the first voltage (VEE1) and the source of the first switching element (T1) is connected, the first resistance switch control unit (RSL1) selecting one of the first resistance value and a second resistance value that is higher than the first resistance value based on a control signal, and the second resistance switch control unit (RSL2) selects one of a third resistance value and a fourth resistance value that is higher than the third resistance value based on a control signal. Leistungswandler (PT) nach Anspruch 11, wobei die zweite Widerstandsschaltersteuereinheit (RSL2) den vierten Widerstandswert auswählt, wenn ein Abfühlsignal, das den ersten Transistorschalter (SW1) anhält, erzeugt wird.Power converter (PT) after Claim 11 wherein the second resistance switch control unit (RSL2) selects the fourth resistance value when a sensing signal that stops the first transistor switch (SW1) is generated. Motorsystem, das umfasst: einen Transformator (MTR), der eine Wechselspannung reduziert; einen AC/DC-Umsetzer (CON), der die Wechselspannung, die durch den Transformator (MTR) reduziert ist, in eine Gleichspannung umsetzt; einen DC/AC-Inverter (INV), der die Gleichspannung, die durch den AC/DC-Umsetzer (CON) umgesetzt ist, in eine Dreiphasenwechselspannung umsetzt; und einen Dreiphasenmotorantrieb basierend auf der Dreiphasenwechselspannung, die durch den DC/AC-Inverter (INV) umgesetzt ist, wobei der DC/AC-Inverter (INV) enthält: eine Transistorschaltereinheit, die mehrere Transistorschalter (SW1u, SWlv, SWlw, SW2u, SW2v, SW2w) aufweist und die Gleichspannung, die durch den AD/DC-Umsetzer (CON) umgesetzt ist, durch eine Schaltoperation in die Dreiphasenwechselspannung umsetzt; und mehrere Ansteuerschaltungen (GD1u, GD1v, GD1w, GD2u, GD2v, GD2w), die jeweils EIN/AUS der Transistorschalter (SW1u, SW1v, SW1w, SW2u, SW2v, SW2w) steuern, und die Ansteuerschaltung (GD1u, GD1v, GD1w, GD2u, GD2v, GD2w) enthält: ein erstes Schaltelement (T1), dessen Source mit einer ersten Spannung (VEE1) verbunden ist und dessen Drain mit einem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist, der ein Ansteuersignal ausgibt, das EIN/AUS des Transistorschalters steuert; ein zweites Schaltelement (T2), dessen Source mit einer zweiten Spannung (VDD) verbunden ist und dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist; ein drittes Schaltelement (T3), dessen Drain mit dem Signalausgabeknoten (VOUT) verbunden ist; und ein viertes Schaltelement (T4), dessen Drain mit der Source des dritten Schaltelements (T3) verbunden ist und dessen Source mit einer dritten Spannung (VEE2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung mit einem Verbindungsknoten der Source des dritten Schaltelements (T3) und dem Drain des vierten Schaltelements (T4) verbunden ist und die andere Verbindung einen Widerstand (R) aufweist, der mit der dritten Spannung (VEE2) verbunden werden soll.A motor system comprising: a transformer (MTR) that reduces an AC voltage; an AC / DC converter (CON) that converts the AC voltage reduced by the transformer (MTR) into a DC voltage; a DC / AC inverter (INV) which converts the DC voltage, which is converted by the AC / DC converter (CON), into a three-phase AC voltage; and a three-phase motor drive based on the three-phase AC voltage implemented by the DC / AC inverter (INV), the DC / AC inverter (INV) including: a transistor switch unit that includes a plurality of transistor switches (SW1u, SWlv, SWlw, SW2u, SW2v , SW2w) and the DC voltage, which is converted by the AD / DC converter (CON), is converted by a switching operation into the three-phase AC voltage; and a plurality of drive circuits (GD1u, GD1v, GD1w, GD2u, GD2v, GD2w), each of which controls ON / OFF of the transistor switches (SW1u, SW1v, SW1w, SW2u, SW2v, SW2w), and the drive circuit (GD1u, GD1v, GDuw , GD2v, GD2w) includes: a first switching element (T1) whose source is connected to a first voltage (VEE1) and whose drain is connected to a signal output node (VOUT) which outputs a drive signal which controls ON / OFF of the transistor switch; a second switching element (T2) whose source is connected to a second voltage (VDD) and whose drain is connected to the signal output node (VOUT); a third switching element (T3) whose drain is connected to the signal output node (VOUT); and a fourth switching element (T4), the drain of which is connected to the source of the third switching element (T3) and the source of which is connected to a third voltage (VEE2), characterized in that a connection to a connection node of the source of the third switching element (T3 ) and the drain of the fourth switching element (T4) and the other connection has a resistor (R) which is to be connected to the third voltage (VEE2). Motorsystem nach Anspruch 13, wobei der Dreiphasenmotor (M3) auf ein Schienenfahrzeug montiert ist.Engine system after Claim 13 , wherein the three-phase motor (M3) is mounted on a rail vehicle.
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