DE60311316T2

DE60311316T2 - Gate-treiber, den gate-treiber enthaltende motor-treibervorrichtung, und mit der motor-treibervorrichtung ausgestattetes gerät

Info

Publication number: DE60311316T2
Application number: DE60311316T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Amagasaki-shi Yasohara; Koji Moriguchi-shi KAMEDA; Kazuaki Neyagawa-shi SAKURAMA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: AU2003269496A8; WO2004057748A3; CN1934785A; KR20050085635A; MY134624A; DE60311316D1; AU2003269496A1; EP1581999B1; WO2004057748A2; US20040135528A1; EP1581999A2; CN1934785B; US7362061B2; KR100632980B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motor-Antriebsvorrichtung, die geeignet ist, die folgenden Motoren anzutreiben:
einen Papierzuführungsmotor und einen Scannermotor, die in einem Antriebssystem eines Druckers und einer Kopiermaschine eingesetzt werden;
einen Spindelmotor und einen Kopfaktuator, die in einem Antriebssystem von Informationsvorrichtungen, wie zum Beispiel optischen Speichervorrichtungen und Festplattenvorrichtungen, eingesetzt werden;
einen Lüftergebläsemotor und einen Verdichtermotor, die in einer Klimatisierungseinrichtung, einem Kühlschrank und einer Luftreinigungseinrichtung eingesetzt werden,
einen Verbrennungsgebläsemotor, der in einer Warnwasserversorgung eingesetzt wird;
einen Waschtrommel-Antriebsmotor, der in einer Waschmaschine eingesetzt wird;
einen Gebläsemoor, der in einem Haushaltsgerät, wie zum Beispiel in einem Staubsauger, eingesetzt wird; und
einen bürstenlosen Gleichstrommotor, einen Induktionsmotor, einen Reluktanzmotor und einen Schrittmotor, die in einer FA-Vorrichtung und in einer Industrieausrüs tung eingesetzt werden, wie zum Beispiel in einer Komponenten-Montagevorrichtung, in einem Industrieroboter, in einer allgemeinen Invertiervorrichtung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Gate-Treiber, der geeignet ist, eine Gate-Elektrode von Leistungstransistoren, wie zum Beispiel eines MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), eines IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), die beide mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektroden beinhalten, anzutreiben. Da die oben genannten Motoren durch ein Impulsbreitenmodulations-Antriebsverfahren (nachfolgend PWM-Antrieb genannt) angetrieben werden, was eine enge Beziehung zu einem Gate-Treiber eines Leistungstransistors darstellt.
Stand der Technik
Von Informationsvorrichtungen, wie zum Beispiel Druckern, Kopiermaschinen, Vorrichtungen für optische Medien und Festplattenvorrichtungen, wird in jüngster Zeit gefordert, dass sie mit größerer Geschwindigkeit und auch in reduzierter Größe arbeiten. Dieses Marktumfeld erfordert, dass die in den genannten Vorrichtungen eingesetzten Motoren eine größere Leistung in einem kleineren Gerätekörper bereitstellen, und gleichzeitig fordert der Markt, dass die Motoren Strom sparen.
In Haushaltgeräten, wie zum Beispiel Klimatisierungseinrichtungen, Kühlschränken, Warmwasserversorgungen, Waschmaschinen, werden Wechselstrominduktionsmotoren eingesetzt. In jüngster Zeit werden in den genannten Geräten jedoch bürstenlose Gleichstrommotoren anstelle der Wechselstrominduktionsmotoren eingesetzt, da die bürstenlosen Gleichstrommotoren die Geräte effektiver betreiben und Strom sparen können.
In der Industrie war der Motor lediglich eine Stromquelle, jedoch wird in der jüngsten Vergangenheit an den Motor die Forderung gestellt, seine Drehzahl zu ändern und effektiver zu arbeiten, so dass im Bereich der Industrie durch Wechselrichter angetriebene Motoren sowie bürstenlose Gleichstrommotoren verbreiteter eingesetzt werden.
In dem Bereich FA wird der Servomotor zum Antreiben von Robotern oder von Komponenten-Montagemaschinen eingesetzt, so dass der Servomotor präzises Antreiben bei veränderlichen Drehzahlen oder präzises Positionieren ausführt.
Die genannten Motoren verwenden im Allgemeinen das PWM-Antriebsverfahren (Impulsbreitenmodulation), um Strom zu sparen, und für Antrieb mit veränderlicher Drehzahl. PWM-Antrieb wird durch das folgende Verfahren erzielt: Die mit Antriebsspulen des Motors gekoppelten Leistungstransistoren werden an- oder abgeschaltet und das Ein-/Aus-Verhältnis wird veränderlich eingestellt, so dass Stromversorgung zu den Antriebsspulen gesteuert werden kann. Dieses Verfahren ist als das Stromspar-Antriebsverfahren hinlänglich bekannt. Dieses PWM-Antriebsverfahren ist in verschiedenen Motoren von Haushaltsgeräten, FA-Vorrichtungen und Industrievorrichtungen eingesetzt worden. Zusätzlich zu den genannten Gebieten werden durch das PWM-Antriebsverfahren angetriebene Motoren aufgrund des oben diskutierten Marktumfeldes in jüngster Zeit auch in Informationsvorrichtungen eingesetzt.
Die durch das PWM-Antriebsverfahren angetriebenen Motoren verwenden Leistungstransistoren, die für Ein-/Aus-Schaltvorgänge geeignet sind, das heißt im Allgemeinen MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate). Ein Merkmal der genannten Leistungstransistoren besteht darin, dass sie mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektroden beinhalten.
Wenn der Leistungstransistor, der die mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektrode umfasst, von dem Ausschaltzustand zu dem Einschaltzustand, das heißt von dem Unterbrechungszustand zu dem leitenden Zustand geändert wird, ist die folgende Struktur erforderlich: Im Falle einer schnellen Schaltgeschwindigkeit (hohe dV/dt) beim Zwingen des Leistungstransistors in Leitung oder in Unterbrechung ist der Gate-Treiber zum Antreiben der Gate-Elektrode des Leistungstransistors mit einem Impulsfilter ausgerüstet, um Fehlfunktion des Gate-Treibers aufgrund dieser schnellen Schaltgeschwindigkeit zu verhindern (siehe zum Beispiel die japanische Patentanmeldung, ungeprüfte Patentschrift Nr. H04-230117).
Eine Struktur, bei der ein Leistungstransistor durch einen Gate-Treiber angetrieben wird, wird in 9 als ein Beispiel des Standes der Technik gezeigt. 9 zeigt eine Struktur eines herkömmlichen Gate-Treibers.
In 9 ist der Leistungstransistor 802 ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und umfasst eine mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektrode. In dem Transistor 802 wird die Gate-Elektrode durch den Gate-Treiber 803 angetrieben, so dass der Transistor 802 aus dem Unterbrechungszustand in den leitenden Zustand übergeht oder umgekehrt. Der Gate-Treiber 803 umfasst Transistoren 831 und 832, die abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, so dass die Gate-Elektrode des Transistors 802 eine positive Spannung oder Nullspannung wird.
Indem mit anderen Worten der Transistor 831 eingeschaltet und der Transistor 832 ausgeschaltet werden, wird die Gate-Elektrode des Transistors 802 gezwungen, eine positive Spannung anzunehmen und leitend zu sein. Indem der Transistor 831 ausgeschaltet und der Transistor 832 eingeschaltet werden, wird die Gate-Elektrode des Transistors 802 gezwungen, eine Nullspannung anzunehmen und ausgeschaltet zu werden.
Der Gate-Treiber 803 in dieser Struktur und mit diesem Betrieb ändert den Leistungstransistor 802 steil von dem Unterbrechungszustand zu dem leitenden Zustand oder umgekehrt, da eine Spannung aufgrund des Ein-/Aus-Zustandes der Transistoren 831 und 832 rasch an die Gate-Elektrode des Transistors 802 angelegt wird. Diese plötzliche Änderung des Transistors 802 verstärkt Schaltgeräusche und verursacht mitunter Fehlfunktionen in peripheren Geräten und Schaltungen. Die Verstärkung von Schaltgeräuschen verschlechtert mitunter auch den Transistor 802 an sich und verursacht Funktionsstörungen des Gate-Treibers an sich.
Um die oben diskutierten Probleme zu überwinden, werden, wie in 10 gezeigt wird, die Widerstände 101, 102, die Diode 103 und der Kondensator 107 zwischen dem Gate-Treiber 803 und dem Transistor 802 zwischengeschaltet werden, so dass die Geschwindigkeit der Änderung von dem Unterbrechungszustand zu dem leitenden Zustand oder umgekehrt eingestellt werden kann.
Das Zwischenschalten solcher Bauelemente, wie zum Beispiel der Widerstände 101, 102, der Diode 103, moderiert die Geschwindigkeit des Anlegens einer Spannung an die Gate-Elektrode des Transistors 802 aufgrund der Eingangskapazität (nicht gezeigt) sowohl der genannten Bauelemente als auch der Gate-Elektrode des Transistors 802. Dieser Mechanismus ermöglicht das Einstellen der Geschwindigkeit des Änderns des Unterbrechungszustandes des Transistors 802 zu dem leitenden Zustand oder umgekehrt. Dieses Verfahren wird in der japanischen Patentanmeldung, ungeprüfte Patentschrift Nr. H04-230117, offengelegt.
Der oben diskutierte herkömmliche Gate-Treiber erfordert, dass eine Anzahl von Bauelementen, wie zum Beispiel die oben genannten Widerstände und eine Diode, zwischen den Gate-Treiber und den Leistungstransistor zwischengeschaltet werden, um die folgenden Ziele zu erreichen: (1) Einstellen der Geschwindigkeit des Änderns des Unterbrechungszustandes zu dem leitenden Zustand oder umgekehrt, um Schaltgeräusche zu reduzieren, (2) geeignetes Betreiben des Leistungstransistors, um Verschlechterung des Leistungstransistors zu verhindern.
Wenn eine Motor-Antriebsvorrichtung unter Verwendung des oben genannten Gate-Treibers gebildet wird, wird eine Vielzahl von Leistungstransistoren 802a, 802b, 802c, 802d, 802e und 802f benötigt, um die Motor-Antriebsspulen 811, 813 und 815 anzutreiben. Die zwischenzuschaltenden Bauelemente werden in der entsprechenden Anzahl benötigt, die der Anzahl der genannten Leistungstransistoren entspricht. Insbesondere werden die Widerstände 111, 112,114,115,131, 132,134, 135, 151, 154, 155, die Dioden 113, 116, 133, 136, 153, 156 und die Kondensatoren 117, 118, 137, 138, 157 und 158 benötigt.
An sich benötigen der herkömmliche Gate-Treiber und die Motor-Antriebsvorrichtung, die diesen herkömmlichen Gate-Treiber verwendet, eine Anzahl von Bauelementen, die zwischenzuschalten sind, um die Geschwindigkeit des Änderns des Unterbrechungszustandes zu dem leitenden Zustand der Leistungstransistoren oder umgekehrt zu moderieren. Infolgedessen treiben die genannten Bauelemente als solche sowie die Montage derselben die Kosten in die Höhe, und weiterhin wird die Gestaltung der gedruckten Schaltung kompliziert und die Fläche der gedruckten Schaltung vergrö ßert sich. Diese Faktoren verhindern, dass die Motor-Antriebsvorrichtung und die Vorrichtungen, die die Vorrichtung nutzen, kostengünstig und verkleinert werden.
Um die oben genannten Probleme zu überwinden, können die Transistoren 831 und 832, die den Gate-Treiber 803 bilden, einfach durch eine Konstantstromquelle ersetzt werden. Diese Ersetzung kann die zwischengeschalteten Bauelemente, wie zum Beispiel Widerstände und Dioden, eliminieren und die Geschwindigkeit des Anlegens einer Spannung an die Gate-Elektrode des Transistors 803 aufgrund des Konstantstromwertes und der Eingangskapazität der Gate-Elektrode des Transistors 802 moderieren.
Dieses einfache Ersetzen der Transistoren 831 und 832 durch die Konstantstromquelle schränkt jedoch die Leistungstransistoren ein, die an den Gate-Treiber angelegt werden können, so dass der Gate-Treiber nicht für eine Vielzahl von Leistungstransistoren genutzt werden kann.
Insbesondere weist ein Leistungstransistor an seiner Gate-Elektrode, die mit Oxid-Film isoliert ist, eine Kondensator-Struktur auf, und die Kondensator-Struktur bildet eine Eingangskapazität. Diese Eingangskapazität wird größer, wenn der Leistungstransistor eine größere Ausgangsgröße aufweist, welche den absoluten Maximalstrom und die Stehspannung umfasst. Mit anderen Worten ist die Eingangskapazität der Gate-Elektrode von der Ausgangsgröße des Leistungstransistors abhängig.
Daher ist die oben genannte einfache Ersetzung der Transistoren 831 und 832 durch eine Konstantstromquelle nur auf Leistungstransistoren anwendbar, die eine Eingangskapazität aufweisen, die mit dem Konstantstromwert übereinstimmt. Bei einem Leistungstransistor mit einer kleinen Eingangskapazität wird die Geschwindigkeit des Änderns des leitenden Zustandes zu dem Unterbrechungszustand oder umgekehrt zu schnell, wodurch Schaltgeräusch verstärkt wird. Im Gegensatz dazu reduziert ein Leistungstransistor mit einer großen Eingangskapazität die Geschwindigkeit des Änderns des leitenden Zustandes zu dem Unterbrechungszustand und/oder umgekehrt zu stark, wodurch größerer Schaltverlust eintritt. Mit anderen Worten sind nur Leistungstransistoren mit einer Eingangskapazität, die mit dem Konstantstromwert der Konstantstromquelle übereinstimmt, anwendbar.
Ein Leistungstransistor mit einer mit Oxid-Film isolierten Gate-Elektrode weist eine Eingangskapazität auf, die von der Struktur seiner Gate-Elektrode abhängig ist. Im Allgemeinen weist ein Leistungstransistor mit einer Grabenstruktur seiner Gate-Elektrode, der vor kurzem entwickelt worden ist, eine größere Eingangskapazität auf als eine herkömmliche planare Struktur. Mit dem technologischen Fortschritt und der Kostensenkung von Halbleitern wird die Chipfläche eines Halbleiters mit der gleichen Kapazität wie ein herkömmlicher aufgrund feinerer Chiptechnologie und eines Schrumpfverfahrens kleiner, so dass die Eingangskapazität ebenfalls kleiner wird.
Das einfache Ersetzen der Transistoren 831 und 832 durch eine Konstantstromquelle kann somit nur schwer eine Vielzahl von Gate-Strukturen von Leistungstransistoren unterstützen. Mit anderen Worten kann der Einsatz des Gate-Treibers in einer Motor-Antriebsvorrichtung nur schwer eine Vielzahl von Motorausgängen unterstützen, indem eine Ausgangsgröße eines Leistungstransistors geändert wird, und die Verwendung desselben kann daher nur schwer Leistungstransistoren unterstützen, die unterschiedliche Strukturen von Gate-Elektroden aufweisen.
Das Dokument US 6 476 654 beschreibt eine Schnittstellenschaltung, die die Slew Rate eines Schnittstellenausganges entsprechend einem Konstantstromwert einer Stromquelle bestimmt.
Das Dokument EP 0 423 963 beschreibt eine Konstantzeit-Verzögerungsschaltung, die unempfindlich gegenüber Schwankungen der Temperatur ist und keinen Gleichstromverlust aufweist. Die Schaltung umfasst eine temperaturunempfindliche Bezugsstromquelle zum dynamischen Laden und Entladen einer kapazitiven Last, um eine Konstantzeit-Verzögerung zu erzeugen.
Das Dokument WO 97 12 443 zeigt eine aktive Strombegrenzungsschaltung, in der ein Halbleiter-Leistungstransistor langsam angeschaltet wird, indem seine Gate-Source-Kapazität langsam aufgeladen wird, vorzugsweise durch Anlegen einer rampenartigen Antriebswellenform an das Gate des Leistungstransistors. Das langsame Zuschalten des Leistungstransistors begrenzt automatisch die Amplitude des Stromflusses durch den Haupt-Strompfad des Leistungstransistors und eliminiert oszillierendes Einschwingen in der Schaltung.
Das Dokument US 6 236 239 zeigt eine Treiberschaltung zum Übergeben eines Ausgangssignals an einen Ausgangsanschluss als Antwort auf Treibereingänge und eine Vorspannungsschaltung zum Anlegen von Spannungen VP und VN (< VP) an die Treiberschaltung. Die Anstiegszeit des Ausgangssignals kann eingestellt werden, indem die Spannung NV gesteuert wird, welche an das Gate eines nMOS-Transistors angelegt wird. Die Abfallzeit des Ausgangssignals kann eingestellt werden, indem die Spannung VP gesteuert wird, welche an das Gate eines pMOS-Transistors angelegt wird. Die Steuerung der Spannungen VN und VP wird erzielt, indem die Gate-Längen und die Gate-Breiten der jeweiligen MOS-Transistoren in der Vorspannungsschaltung verändert werden.
Offenlegung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung behandelt die oben diskutierten Probleme und hat zum Ziel, einen Gate-Treiber bereitzustellen, der leicht auf Leistungstransistoren angewendet werden kann, die unterschiedliche Ausgangsgrößen aufweisen, und dieser Gate-Treiber kann eine geeignete Geschwindigkeit des Änderns des Unterbrechungszustandes eines Leistungstransistors zu dem leitenden Zustand und/oder umgekehrt mit einer im Wesentlichen geringen Anzahl zusätzlicher Bauelemente und zu geringen Kosten erzielen. Die vorliegende Erfindung hat weiterhin zum Ziel, eine Motor-Antriebsvorrichtung bereitzustellen, die den oben genannten Gate-Treiber verwendet, und die Motor-Antriebsvorrichtung kann durch das Schalten des Leistungstransistors bei PWM-Antrieb erzeugte Geräusche mit eine relativ geringen Anzahl zusätzlicher Bauelemente und zu geringen Kosten reduzieren, und diese Antriebsvorrichtung kann die Änderungen von Ausgangsgrößen des Motors gut bewältigen. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, Vorrichtungen, die mit der Motor-Antriebsvorrichtung ausgerüstet sind, bereitzustellen.
Der Gate-Treiber der vorliegenden Erfindung ändert einen Leistungstransistor, der eine mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektrode beinhaltet, von dem leitenden Zustand zu dem Unterbrechungszustand oder umgekehrt, wobei der Gate-Treiber die folgenden Bauelemente umfasst:
eine erste Stromquelle zum Ausgeben eines ersten Stromwertes, um ein elektrisches Potential der Gate-Elektrode anzuheben, wenn der Leistungstransistor von dem Unterbrechungszustand zu dem leitenden Zustand übergeht;
eine zweite Stromquelle zum Ausgeben eines zweiten Stromwertes, um das elektrische Potential der Gate-Elektrode zu senken, wenn der Leistungstransistor von dem leitenden Zustand zu dem Unterbrechungszustand übergeht.
Der erste und der zweite Stromwert werden von wenigstens einer Art von Stromquellen-Steuerinformationen aufbereitet.
Die oben genannte Struktur kann eine geeignete Geschwindigkeit des Änderns des leitenden Zustands zu einem Unterbrechungszustand und/oder umgekehrt mit einer im Wesentlichen geringen Annzahl von Bauelementen und zu geringen Kosten erzielen, und gleichzeitig kann der oben genannte Gate-Treiber gut auf Antriebs-Leistungstransistoren, die unterschiedliche Ausgangsgrößen aufweisen, angewendet werden.
Die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst den oben genannten Gate-Treiber. Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung umfassen diese Motor-Antriebsvorrichtungen sowie die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung zum Unterdrücken von Geräuschen, die durch Umschalten der Motor-Antriebsvorrichtung und der Vorrichtungen erzeugt werden. Der Gate-Treiber der vorliegenden Erfindung kann den oben diskutierten Nutzen mit der geringen Anzahl von Bauelementen erzielen und weiterhin Motoren unterstützen, die eine Vielzahl von Ausgangsgrößen aufweisen und mit der Antriebsvorrichtung sowie den Vorrichtungen ausgerüstet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Struktur eines Gate-Treibers gemäß einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Struktur eines Gate-Treibers gemäß einem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Struktur eines Gate-Treibers gemäß einem dritten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Struktur einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einem vierten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Struktur eines Zuweisungsanschlusses einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einem fünften beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Struktur eines Zuweisungsanschlusses der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einem sechsten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Struktur einer Klimatisierungsvorrichtung (eine Außen-Einheit), einschließlich eines Lüftermotors, der von der Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angetrieben wird, gemäß einem siebenten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Struktur eines Tintenstrahldruckers, der die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in dem Antriebssystem aufweist, gemäß dem achten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Struktur eines herkömmlichen Gate-Treibers.
10 zeigt eine Struktur eines anderen herkömmlichen Gate-Treibers.
11 zeigt eine Struktur einer herkömmlichen Motor-Antriebsvorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen vorgestellt. In den folgenden Beschreibungen wird ein Eingangsabschnitt, der ein Gate-Treiber-Steuersignal empfängt, zu dem Stromquellen-Steuerinformationen zugeführt werden, kurz als Zuweisungsanschluss bezeichnet, und die Stromquellen-Steuerinformationen werden durch ein passives Bauelement (Widerstand) oder durch Kommunikationsinformationen ersetzt.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 1
1 zeigt eine Struktur eines Gate-Treibers gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 1 umfasst der Leistungstransistor 2 eine mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektrode, und der MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) ist als diese Art von Leistungstransistor hinlänglich bekannt. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird der MOSFET als ein Beispiel verwendet.
Der Gate-Treiber 3 hat eine Kupplung zum Verbinden mit der Außenseite, und die Kupplung umfasst die folgenden Elemente:
einen Verbindungsabschnitt mit einer Gate-Elektrode (Anschluss T6);
einen Verbindungsabschnitt mit einer Source-Elektrode (Anschluss T7); und
eine Gruppe von Eingangsanschlüssen, die Gate-Treiber-Steuerinformationen (Zuweisungsanschluss T1, Zuweisungsanschluss T2 und Eingangsanschluss, der das Schalt-Steuersignal C (Anschluss T10) empfängt).
Der Gate-Treiber 3 umfasst weiterhin die folgenden Bauelemente als seine interne Struktur:
eine erste Stromquelle 31;
eine zweite Stromquelle 32;
eine Gate-Schaltung (NICHT-Schaltung) 35; und
eine Strom-Zuweisungseinrichtung 4.
Das Schalt-Steuersignal C bleibt abwechselnd hoch (Pegel H) und niedrig (Pegel L).
Ein Anschluss, der auf der Stromversorgungsseite angeordnet ist, (ein erster Anschluss) einer ersten Stromquelle 31 ist mit der inneren Stromversorgung (nicht gezeigt) des Gate-Treibers gekoppelt, und ein Ausgangsanschluss (ein zweiter Anschluss) der ersten Stromquelle 31 ist mit einem Anschluss, der auf der Stromversorgungsseite angeordnet ist, (einem ersten Anschluss) der zweiten Stromversorgung 32 gekoppelt. Ein Ausgangsanschluss (ein zweiter Anschluss) einer zweiten Stromquelle 32 ist über einen Anschluss T7 mit einer Source-Elektrode des Leistungstransistors 2 gekoppelt. Ein Verbindungspunkt des Ausgangsanschlusses der ersten Stromquelle 31 und der Anschluss der zweiten Stromquelle 32, der auf der Stromversorgungsseite angeordnet ist, sind über den Anschluss T6 mit der Gate-Elektrode des Leistungstransistors 2 gekoppelt.
Insbesondere umfasst der Gate-Treiber 3 eine erste Stromquelle 31 und eine zweite Stromquelle 32, und die erste Stromquelle 31 ist mit der Gate-Elektrode des Leistungstransistors 2 gekoppelt, und die zweite Stromquelle ist zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des Transistors 2 gekoppelt.
Die Strom-Zuweisungseinrichtung 4 wirkt auf die erste Stromquelle 31 und die zweite Stromquelle 32. Die Strom-Zuweisungseinrichtung 4 umfasst zwei Zuweisungsanschlüsse T1 und T2, die ein Gate-Treiber-Steuersignal empfangen. Die Anschlüsse T1 und T2 sind mit passiven Bauelementen (Widerständen 61 und 62) als Eingang der Stromquellen-Steuerinformationen gekoppelt.
Das Schalt-Steuersignal C wirkt auf die erste Stromquelle 31, und ein Umkehrsignal des Signals C wirkt auf die zweite Stromquelle 32. Zwischenzeitlich wird das Signal C durch die Gate-Schaltung 35 umgekehrt. Das Signal C wird in den Anschluss T10 eingeleitet und wirkt danach auf die erste und die zweite Stromquelle 31, 32.
Wenn das Signal C auf dem H-Pegel bleibt, gibt die erste Stromquelle 31 den Stromwert I1 aus, und die zweite Stromquelle 32 wird elektrisch geöffnet und gibt den zweiten Stromwert I2 nicht aus. Wenn das Signal C auf dem L-Pegel bleibt, wird die erste Stromquelle 31 elektrisch geöffnet und gibt den ersten Stromwert I1 nicht aus. Die zweite Stromquelle 32 gibt den zweiten Stromwert I2 aus.
Die erste und die zweite Stromquelle 31, 32, die Strom-Zuweisungseinrichtung 4 und die Gate-Schaltung 35 bilden den Gate-Treiber 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und sie können in eine monolithische integrierte Schaltung 5 integriert werden.
Als Nächstes wird ein Betrieb des oben genannten Gate-Treibers vorgestellt werden. Zuerst wird der Betrieb zum Zwingen des Leistungstransistors 2 in Leitung beschrieben.
Der Betrieb zum Zwingen des Transistors 2 in Leitung beginnt mit dem Setzen des Schalt-Steuersignals C auf den H-Pegel. Wenn das Signal C zu dem H-Pegel übergeht, gibt die erste Stromquelle 31 den ersten Stromwert I1 aus, und die zweite Stromquelle 32 wird elektrisch geöffnet, danach fließt der Stromwert I1 zu der Gate-Elektrode des Leistungstransistors 2.
Der Transistor 2 umfasst die Gate-Elektrode, die wie oben beschrieben mit einem Oxid-Film isoliert ist, und die Gate-Elektrode weist eine Kondensatorstruktur auf, die sowohl zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode als auch zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode vorliegt. Diese Kondensatorstrukturen bilden eine Eingangskapazität (in dem Fall des MOSFET wird die Eingangskapazität im Allgemeinen als „Ciss" bezeichnet, und in dem Fall des IGBT wird sie als „Cies" bezeichnet).
Zuerst wirkt der Stromwert I1, der zu der Gate-Elektrode des Transistors 2 fließt, als Ladestrom für die Eingangskapazität des Transistors 2, dessen Gate-Source-Spannung (nachfolgend einfach als „Gate-Spannung" bezeichnet) sich mit dem Laden zu der Eingangskapazität erhöht. Wenn die Gate-Spannung den Schwellenwert erreicht, der durch die Kennlinien des Transistors 2 bestimmt wird, beginnt der Transistor 2 Unterbrechung und wird zu gegebener Zeit vollständig unterbrochen (Unterbrechungszustand).
Eine Zeit von einem Anfangs-Unterbrechungszustand bis zu dem vollständigen Unterbrechungszustand, das heißt eine Schaltzeit bei Unterbrochenwerden, wird im Allgemeinen durch den Stromwert I2 bestimmt und die Eingangskapazität des Transistors 2. Mit anderen Worten kann eine Schaltgeschwindigkeit (eine Zeit, die benötigt wird, um einen Unterbrechungszustand zu einem leitenden Zustand zu ändern) des Leitendseins des Transistors 2 etwas mit dem Stromwert I1 eingestellt werden.
Als Nächstes wird Betrieb zum Unterbrechen des Leistungstransistors 2 beschrieben. Dieser Betrieb beginnt mit dem Setzen des Schalt-Steuersignals C auf den L-Pegel. Wenn das Signal C zu dem L-Pegel übergeht, wird zuerst die Stromquelle 31 elektrisch geöf5fnet, und die zweite Stromquelle 32 gibt den zweiten Stromwert I2 aus, der als Entladestrom von der Eingangskapazität des Transistors 2 wirkt. Die Gate-Spannung des Transistors 2 nimmt mit der Entladung von der Eingangskapazität mit dem Stromwert I2 ab. Wenn die Gate-Spannung den Schwellenwert erreicht, der durch die Kennlinien des Transistors 2 bestimmt wird, beginnt der Transistor 2 Unterbrechung und wird zu gegebener Zeit vollständig unterbrochen (Unterbrechungszustand).
Eine Zeit von dem Anfangs-Unterbrechungszustand bis zur vollständigen Unterbrechung, das heißt eine Schaltzeit bei Unterbrochensein, wird im Allgemeinen durch den Stromwert I2 bestimmt und die Eingangskapazität des Transistors 2. Mit anderen Worten kann eine Schaltgeschwindigkeit (eine Zeit, die benötigt wird, um einen leitenden Zustand zu einem Unterbrechungszustand zu ändern) des Unterbrochenwerdens des Transistors 2 mit dem Stromwert I2 etwas eingestellt werden.
Die vorstehende Beschreibung beweist, das der Stromwert I1 oder I2 die Eingangskapazität des Transistors 2 lädt oder entlädt, und die Gate-Spannung erhöht sich oder verringert sich mit dem Laden oder Entladen, so dass der Transistor 2 leitend oder unterbrochen wird. Die Schaltgeschwindigkeit bei diesem Leitendsein oder Unterbrochensein kann mit dem Stromwert I1 oder I2 etwas eingestellt werden.
In 1 weist die Strom-Zuweisungseinrichtung 4 die Stromwerte I1 und I2 zu. Die Strom-Zuweisungseinrichtung 4 ist über den Zuweisungsanschluss T1 mit dem Widerstand 61 gekoppelt und gibt das Strom-Zuweisungssignal SI1 aus, das als Antwort auf den Widerstand 61 bestimmt wird. Zuerst empfängt die Stromquelle 31 das Signal SI1 und gibt einen ersten Stromwert I1 als Antwort auf das Signal SI1 aus. Mit anderen Worten weist die Strom-Zuweisungseinrichtung 4 zuerst einen ersten Stromwert I1, der als Antwort auf einen Wert des Widerstandes 61 bestimmt wird, der ersten Stromquelle 31 zu, so dass die erste Stromquelle 31 den ersten Stromwert I1 ausgeben kann. Analog dazu weist die Strom-Zuweisungseinrichtung 4 den zweiten Stromwert I2, der als Antwort auf einen Wert des Widerstandes 62, der mit dem Zuweisungsanschluss T2 gekoppelt ist, bestimmt wird, der zweiten Stromquelle 32 zu, so dass die zweite Stromquelle 32 den zweiten Stromwert I2 ausgeben kann.
Der erste Stromwert I1 wird durch den Widerstand 61, der mit dem Anschluss T1 gekoppelt ist, zugewiesen, so dass die Schaltgeschwindigkeit des Leitendseins des Transistors 2 eingestellt werden kann, und der zweite Stromwert I2 wird durch den Widerstand 62, der mit dem Anschluss T2 gekoppelt ist, zugewiesen, so dass die Schaltgeschwindigkeit von Unterbrochensein des Transistors 2 eingestellt werden kann.
Ein Kondensator kann zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode oder zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode hinzugefügt werden, um die Schaltgeschwindigkeit feiner einzustellen. Dieser zusätzliche Kondensator kann auch Fehlfunktion aufgrund externer Geräusche eliminieren.
Wie in diesem ersten Ausführungsbeispiel diskutiert wurde, gibt die erste Stromquelle 31, wenn der Leistungstransistor 2 in Leitung gezwungen wird, einen ersten Stromwert I1 aus, um die Gate-Spannung zu erhöhen, und wenn der Transistor 2 in den Unterbrechungszustand gezwungen wird, gibt die zweite Stromquelle 32 den zweiten Stromwert I2 aus, um die Gate-Spannung zu senken. Der erste und der zweite Stromwert I1 und I2 können durch die Zuweisungsanschlüsse T1 und T2 zugewiesen werden.
Diese Struktur ermöglicht das geeignete Einstellen der Geschwindigkeit des Leitendseins oder des Unterbrochenwerdens des Leistungstransistors ohne Zwischenschaltung von Dioden und Widerständen zwischen dem Gate-Treiber 3 und dem Transistor 2, so dass Schaltgeräusche verringert werden können und die Transistoren gehindert werden können, auszufallen. Die Einstellung kann durch lediglich zwei Widerstände 61 und 62 durchgeführt werden, die mit den Zuweisungsanschlüssen T1 und T2 gekoppelt sind, so dass der Gate-Treiber in der Größe verkleinert und seine Kosten reduziert werden können.
In dem Fall des Zwingens von Leistungstransistoren mit unterschiedlicher Eingangskapazität in Leitung und Unterbrechung können deren Schaltgeschwindigkeiten eingestellt werden, indem lediglich die Widerstände 61 und 62 gegen andere geeignete Widerstände ausgetauscht werden.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 2
2 zeigt eine Struktur eines Gate-Treibers gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem bereits diskutierten ersten Ausführungsbeispiel sind die Widerstände 61 und 62 mit zwei Zuweisungsanschlüssen T1 und T2 gekoppelt, wodurch der erste Stromwert I1 und der zweite Stromwert I2 zugewiesen werden. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst der Gate-Treiber 3 einen Zuweisungsanschluss T3, der mit dem Widerstand 63 gekoppelt ist, wie in 2 gezeigt wird, so dass die Stromwerte I1 und I2 zugewiesen werden.
Insbesondere weist die Strom-Zuweisungseinrichtung 4b ein vorgegebenes Verhältnis der Strom-Zuweisungssignale SI1 und SI2 zueinander auf. Auf der Grundlage eines Wertes des Widerstandes 63, der mit dem Anschluss T3 gekoppelt ist, gibt die Strom-Zuweisungseinrichtung 4b die Signale SI1 und SI2 als Antwort auf das genannte Verhältnis aus. Der Stromwert I1 als Antwort auf das Signal SI1 wird über den Anschluss T8 an die Gate-Elektrode des Leistungstransistors 2 übergeben. Der Stromwert I2 wird als Antwort auf das Signal SI2 über den Anschluss T9 an eine Source-Elektrode des Transistors 2 übergeben. Das an den Anschluss 10 übergebene Schalt-Steuersignal C arbeitet analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel.
Diese Struktur ermöglicht Einstellung einer Zeit, die benötigt wird, um einen Unterbrechungszustand des Transistors 2 mit lediglich einem Widerstand, der an den Zuweisungsanschluss T3 gekoppelt ist, zu einem leitenden Zustand zu ändern oder umgekehrt. Diese Struktur reduziert somit die Größe des Gate-Treibers und seine Kosten weiter.
In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Widerstand an einen Zuweisungsanschluss gekoppelt, um die Stromwerte U1 und I2 zuzuweisen; jedoch ist dies nicht notwendigerweise ein Widerstand, sondern ein passives Bauelement, wie zum Beispiel ein Kondensator oder ein induktiver Bindwiderstand können ebenso verwendet werden, um einen analogen Vorteil zu erhalten.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 3
3 zeigt eine Struktur eines Gate-Treibers gemäß dem dritten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem dritten Ausführungsbeispiel können die Anschlüsse CLK und DATA, die Kommunikationsinformationen empfangen, zum Beispiel als Zuweisungsanschlüsse T4 und T5, wie in 3 gezeigt, verwendet werden, und serielle Kommunikationsinformationen werden an diese Anschlüsse übergeben. Auf der Grundlage der seriellen Kommunikationsinformationen weist die Strom-Zuweisungseinrichtung 4c die Stromwerte I1 und I2 zu. In 3 werden die Eingangsanschlüsse CLK und DATA verwendet; jedoch gibt es verschiedene Verfahren in der seriellen Kommunikation, zum Beispiel wird nur der Anschluss DATA als Eingangsanschluss vorbereitet, oder ein Freigabeanschluss wird hinzugefügt, so dass dieses Ausführungsbeispiel in einer Vielzahl von Kommunikationsformen erzielt werden kann. Das Schalt-Steuersignal C, das an den Anschluss 10 übergeben wird, arbeitet analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das dritte Ausführungsbeispiel beweist, dass eine Zeit, die benötigt wird, um einen Unterbrechungszustand des Transistors 2 in einen leitenden Zustand zu ändern oder umgekehrt, durch Kommunikationsinformationen vorbereitet werden kann. In dem Fall von Leistungstransistoren mit unterschiedlichen Ausgangsgrößen kann die Hardware des Gate-Treibers gemeinsam genutzt werden, so dass die Arbeitszeit für die Verwaltung von Modellarten reduziert werden kann und dass Materialeinsparungen erwartet werden können.
In den bereits diskutierten Ausführungsbeispielen wird die Zeit, die für eine Änderung eines Unterbrechungszustandes eines Leistungstransistors zu einem leitenden Zustand und/oder umgekehrt benötigt wird, unterschiedlich wie folgt genannt: Geschwindigkeit des Schaltvorganges eines Leistungstransistors; Schaltgeschwindigkeit eines Leistungstransistors; und Schaltgeschwindigkeit von Leitendsein (oder Unterbrochensein) eines Leistungstransistors. Diese Ausdrücke drücken eine Änderung von einem Unterbrechungszustand zu einem leitenden Zustand und/oder umgekehrt eines Leistungstransistors sowie einen Übergangszustand zwischen diesen beiden Zuständen aus.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 4
4 zeigt eine Struktur einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß dem vierten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Gate-Treiber, der in der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel enthalten ist, ist der Gate-Treiber, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wird; somit wird eine erneute Beschreibung desselben an dieser Stelle weggelassen.
In 4 sind die Dreiphasen-Antriebsspulen 11, 13 und 15 des Motors 30 wie folgt mit dem Wechselrichter 20 verbunden: Der Wechselrichter 20 umfasst die Leistungstransistoren 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f. Die Transistoren 2a und 2b sind in Reihe in Bezug auf die Gleichspannungsquelle Vdc gekoppelt, wie in dem gepunkteten Block 21 gezeigt wird. Der Verbindungspunkt dieser Reihenverbindung ist mit der Phase-U-Antriebsspule 11 gekoppelt. Analog dazu sind die Transistoren 2c und 2d in Reihe in Bezug auf die Gleichspannungsquelle Vdc gekoppelt, wie in dem gepunkteten Block 23 gezeigt wird. Der Verbindungspunkt dieser Reihenverbindung ist mit der Phase-V-Antriebsspule 13 gekoppelt. Die Transistoren 2e und 2f sind in Reihe in Bezug auf die Gleichspannungsquelle Vdc gekoppelt, wie in dem gepunkteten Block 25 gezeigt wird. Dieser Verbindungspunkt ist mit der Phase-W-Antriebsspule 15 gekoppelt. Zwischenzeitlich bildet der gemeinsame Verbindungspunkt der Antriebsspulen 11, 13 und 15 den neutralen Punkt N.
Die Transistoren 2a, 2c und 2e sind die ersten Leistungstransistoren und bilden einen oberen Arm des Wechselrichters 20, und die Transistoren 2b, 2d und 2f sind die zweiten Leistungstransistoren und bilden einen unteren Arm des Wechselrichters 20. Ein jeder Leistungstransistor umfasst eine Gate-Elektrode, die mit Oxid-Film isoliert ist, und ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) wird hier als Beispiel verwendet, da dieser in dem ersten Ausführungsbeispiel ebenfalls verwendet wird.
Die Gate-Treiber 3a, 3c und 3e weisen eine identische Struktur auf und sind über die Anschlüsse T11, T12, T14, T15, T17 beziehungsweise T18 mit den ersten Leistungstransistoren 2a, 2c beziehungsweise 2e gekoppelt. Die Gate-Treiber 3b, 3d und 3f wiesen eine identische Struktur auf und sind über die Anschlüsse T13, T16 und T19 an jeweilige Gate-Elektroden der zweiten Leistungstransistoren 2b, 2d und 2f gekoppelt.
Ein jeder Gate-Treiber 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f ist gleich dem in 1 gezeigten Gate-Treiber 3 ohne die Strom-Zuweisungseinrichtung 4, und jeweilige erste Stromwerte Ia1, Ib1, Ic1, Id1, Ie1 und If1 nutzen gemeinsam das Strom-Zuweisungssignal SI1, das von der Strom-Zuweisungseinrichtung 41 übergeben wird. Die ersten Stromwerte Ic1, Id1, Ie1 und If1 werden nicht gezeigt, sind jedoch identisch mit Ia1 und Ib1. Analog dazu nutzen die jeweiligen zweiten Stromwerte Ia1, Ib2, Ic2, Id2, Ie2 und If2 gemeinsam das Strom-Zuweisungssignal SI2, das von der Strom-Zuweisungseinrichtung 41 übergeben wird. Die zweiten Stromwerte Ic2, Id2, Ie2 und If2 werden nicht gezeigt, sind jedoch identisch mit Ia2 und Ib2.
Die Gate-Treiber 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f empfangen Schalt-Steuersignale Ca, Cb, Cc, Cd, Ce und Cf, die analog zu dem in 1 des ersten Ausführungsbeispieles gezeigten Schalt-Steuersignal C arbeiten, und diese Signale werden von der PWM-Steuereinheit 55 übergeben und bleiben abwechselnd auf dem H-Pegel (H-Pegel-Signal oder großes Signal) und auf dem L-Pegel (L-Pegel-Signal oder schwaches Signal). Die PWM-Steuereinheit 55 empfängt das Befehlssignal Co von dem Steueranweisungs-Abschnitt 57.
Die Gate-Treiber 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, die Strom-Zuweisungseinrichtung 41, die PWM-Seuereinheit 55 und der Steueranweisungs-Abschnitt 57 sind in die monolithische integrierte Schaltung 50 integriert, so dass die Zuweisungsanschlüsse T1 und T2, die mit der Strom-Zuweisungseinrichtung 41 gekoppelt sind, Anschlüsse der monolithischen integrierten Schaltung 50 sind. Die Zuweisungsanschlüsse T1 und T2 sind mit den Widerständen 61 und 62 gekoppelt, die extern an der integrierten Schaltung 50 befestigt sind.
Ein Betrieb der oben diskutierten Motor-Antriebsvorrichtung wird nachfolgend vorgestellt. Der Steueranweisungs-Abschnitt 57 gibt das Befehlssignal Co aus, um den Motor anzuweisen, mit einer gewünschten Drehzahl zu drehen, oder um das Anlegen einer Spannung an die Antriebsspulen anzuweisen oder um das Durchleiten eines Antriebsstroms (Drehmomentanweisung) durch die Antriebsspulen des Motors anzuweisen. Die PWM-Steuereinheit 55 gibt Schalt-Steuersignale Ca, Cb, Cc, Cd, Ce und Cf aus, um Strom zu den jeweiligen Phasenspulen 11, 13 und 15 des Motors als Antwort auf das Befehlssignal Co zu speisen.
Die Steuersignale Ca und Cb sind verantwortlich für die Phase-U-Antriebsspule 11, und diese Signale zwingen die Leistungstransistoren 2a und 2b, die mit der Spule 11 gekoppelt sind, über die Gate-Treiber 3a und 3b in Leitung oder in Unterbrechung. Die Signale Ca und Cb werden durch Überlagerung eines PWM-Signals, das eine recht hohe Frequenz aufweist (zum Beispiel in dem Bereich von mehreren Hertz bis mehreren Kilohertz), das in Abhängigkeit von einer Position eines Triebwerkes des Motors erzeugt wird, gebildet. Das Triebwerk wird nachfolgend als Rotor bezeichnet. Das PWM-Signal ist ein Impulsbreitenmodulationssignal und seine Impulsbreite wird durch das Signal Co eingestellt, wodurch ein Strombetrag, der zu den Antriebsspulen zu speisen ist, geregelt wird.
Die Signale Cc und Cd sind verantwortlich für die Phase-V-Antriebsspule 13 und arbeiten analog zu den oben diskutierten Signalen Ca und Cb. Die Signale Ce und Cf sind verantwortlich für die Phase-W-Antriebsspule 15 und arbeiten analog zu den Signalen Ca und Cb. Jeweilige Primärsignale der vorstehenden drei Gruppen von Signalen weisen einen Phasenunterschied von 120 Grad in elektrischen Winkeln zueinander auf, so dass jeweilige Antriebsspulen 11, 13 und 15 sequentiell angetrieben werden, um den Motor anzutreiben. Die Drehzahl des Motors kann in Antwort auf eine Impulsbreite des PWM-Signals, das auf die Primärsignale überlagert ist, flexibel gesteuert werden.
Die vorstehende Diskussion beschreibt einen grundlegenden Betrieb der Motor-Antriebsvorrichtung. Als Nächstes werden unten die Gate-Treiber 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f und die Strom-Zuweisungseinrichtung 41 vorgestellt.
In 4 weisen die Gate-Treiber 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f eine grundlegend identische Struktur auf und arbeiten auf die gleiche Art und Weise. Die folgende Beschreibung betrifft somit nur den Gate-Treiber 3a, und die Beschreibung der anderen Gate-Treiber wird weggelassen.
Der Gate-Treiber 3a ist grundlegend der gleiche wie der Gate-Treiber 3, der in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Strom-Zuweisungseinrichtung 42 außerhalb des Gate-Treibers 3a bereitgestellt wird, da die Strom-Zuweisungssignale SI1 und SI2 durch die Gate-Treiber 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f gemeinsam genutzt werden. Es besteht kein wesentlicher Unterschied zwischen den Gate-Treibern 3a und 3.
Der Gate-Treiber 3a zwingt den Leistungstransistor 2a in Leitung, wenn das Schalt-Steuersignal Ca auf dem H-Pegel (hoch) ist und schaltet den Transistor 2a ab, wenn das Signal Ca auf dem L-Pegel ist (niedrig). Dies ist der gleiche Betrieb wie der in 1 gezeigte Gate-Treiber 3. Insbesondere gibt die erste Stromquelle 3A1, wenn das Signal Ca auf dem H-Pegel ist, den Stromwert Ia1 aus. Zu diesem Zeitpunkt ist die zweite Stromquelle 3a2 elektrisch geöffnet. Der Stromwert Ia1 arbeitet als Ladestrom zu einer Eingangskapazität, die in der Gate-Elektrode des ersten Leistungstransistors 2a vorhanden ist, und erhöht die Gate-Spannung, wodurch der Transistor 2a in Leitung gezwungen wird. Wenn das Signal Ca auf dem L-Pegel (niedrig) ist, gibt die zweite Stromquelle 3a2 den zweiten Stromwert Ia2 aus, wobei zu diesem Zeitpunkt die erste Stromquelle 3a1 elektrisch geöffnet ist. Der Stromwert Ia2 arbeitet als Entladestrom von der Eingangskapazität des Transistors 2a und senkt die Gate-Spannung, wodurch er den ersten Leistungstransistor 2a abschaltet.
Der erste Stromwert Ia1 oder der zweite Stromwert Ia2 als solcher lädt beziehungsweise entlädt die Eingangskapazität des ersten Leistungstransistors 2a, und die Ladung beziehungsweise Entladung erhöht oder senkt die Gate-Spannung, so dass die Transistoren 2a leitend werden oder unterbrochen werden.
Die Schaltgeschwindigkeit bei dem Leitendwerden oder Unterbrochenwerden kann mit den Stromwerten Ia1 oder Ia2 etwas eingestellt werden. Dies ist das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel.
Die vorstehenden Stromwerte Ia1 und Ia2 werden als Antwort auf die Strom-Zuweisungssignale SI1 und SI2, die von der Strom-Zuweisungseinrichtung 41 gespeist werden, zugewiesen, und die Signale SI1 und SI2 werden als Antwort auf die Widerstände 61 und 62, die mit den Zuweisungsanschlüssen T1 und T2 gekoppelt sind, übergeben. Mit anderen Worten werden die Stromwerte Ia1 und Ia2 in Abhängigkeit von den Werten der Widerstände 61 und 62, die mit den Anschlüssen T1 und T2 zu koppeln sind, übergeben.
Daher können die Widerstände 61 und 62 die Zeit einstellen, die benötigt wird, um den Unterbrechungszustand des ersten Leistungstransistors 2a zu dem leitenden Zustand zu ändern und/oder umgekehrt. Die Beschreibung zu dem Gate-Treiber 3a ist auf die anderen Gate-Treiber 3b, 3c, 3d, 3e und 3f anwendbar.
Die Schaltgeschwindigkeiten der Leistungstransistoren 2b, 2c, 2d, 2e und 2f, die den Gate-Treibern 3b, 3c, 3d, 3e und 3f entsprechen, sind die gleichen wie die des ersten Leistungstransistors 2a, da die Signale SI1 und SI2, die den ersten und den zweiten Stromwert zuweisen, von den jeweiligen Gate-Treibern gemeinsam genutzt werden. Mit anderen Worten können die Widerstände 61 und 62, die mit dem Anschluss T1 und dem Anschluss T2 gekoppelt sind, die Schaltgeschwindigkeiten aller Leistungstransistoren im Allgemeinen auf den gleichen Wert einstellen, und die Einstellung kann durch eine Operation von außerhalb der monolithischen integrierten Schaltung 50 ausgeführt werden.
Wie weiter oben beschrieben worden ist, sind in dem vierten Ausführungsbeispiel die Leistungstransistoren 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f, die die Antriebsspulen 11, 13 und 16 des Motors antreiben, entsprechend mit Gate-Treibern 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f ausgerüstet, die grundlegend in der selben Art und Weise arbeiten wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete Gate-Treiber 3. Alle oder Teile dieser Gate-Treiber sind in die monolithische integrierte Schaltung integriert, und der erste und der zweite Stromwert, die von den jeweiligen Gate-Treibern übergeben werden, können mit zwei Zuweisungsanschlüssen T1 und T2 durch eine Operation von außerhalb der monolithischen integrierten Schaltung zugewiesen werden.
Diese Struktur kann die Dioden und die Widerständeeinsparen, die zu einem jeden Leistungstransistor hinzugefügt werden, wie in Verbindung mit dem in 11 gezeigten Stand der Technik beschrieben wurde, einsparen und ermöglicht, dass die beiden Widerstände 61 und 62, die mit den Zuweisungsanschlüssen T1 und T2 gekoppelt sind, die Schaltgeschwindigkeiten aller Leistungstransistoren in einer Operation einstellen. Infolgedessen kann die Motor-Antriebsvorrichtung in der Größe verkleinert werden und können ihre Kosten gesenkt werden.
Die Geschwindigkeit des Änderns des leitenden Zustandes des Leistungstransistors zu dem Unterbrechungszustand oder umgekehrt wird somit geeignet so eingestellt, dass Schaltgeräusche, die durch den PWM-Antrieb des Motors erzeugt werden, reduziert werden können und dass der Leistungstransistor an sich gegen Ausfall geschützt werden kann.
Bei dem Zwingen von Leistungstransistoren mit verschiedener Eingangskapazität in Leitung oder Unterbrechung können die Schaltgeschwindigkeiten eingestellt werden, indem lediglich die Widerstände 61 und 62 durch geeignete ersetzt werden. Daher kann die vorliegende Erfindung gut auf Leistungstransistoren mit unterschiedlichen Ausgangsgrößen angewendet werden. Mit anderen Worten kann die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auf Motoren mit unterschiedlichen Ausgangsgrößen angewendet werden.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 5
5 zeigt eine Struktur eines Zuweisungsanschlusses einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß dem fünften beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem obenstehenden vierten Ausführungsbeispiel sind die Widerstände 61 und 62 mit den Zuweisungsanschlüssen T1 und T2 gekoppelt, so dass der erste und der zweite Stromwert zugewiesen werden. In diesem fünften Ausführungsbeispiel ist jedoch ein Widerstand 63 mit einem Zuweisungsanschluss T3 gekoppelt, wodurch der erste und der zweite Stromwert zugewiesen werden.
Insbesondere weist in diesem fünften Ausführungsbeispiel die Strom-Zuweisungseinrichtung 41 ein vorgegebenes Verhältnis der Strom-Zuweisungssignale SI1 zu SI2 auf. Die Strom-Zueisungseinrichtung 41 gibt die Signale SI1 und SI2 in Abhängigkeit von einem Wert des Widerstandes 63, der mit dem Zuweisungsanschluss T3 gekoppelt ist, aus. Der Gate-Treiber 3a gibt Stromwerte als Antwort auf die Signale SI1 und SI2 an eine Gate-Elektrode und an eine Source-Elektrode eines ersten Leistungstransistors (nicht gezeigt) aus. Der Gate-Treiber 3b gibt Stromwerte als Antwort auf die Signale SI1 und SI2 an eine Gate-Elektrode eines zweiten Leistungstransistors (nicht gezeigt) aus. Die Gate-Treiber 3c, 3d, 3e und 3f arbeiten analog zu den Gate-Treibern 3a und 3b, die oben diskutiert worden sind.
Diese Struktur ermöglicht, dass nur ein Widerstand, der mit dem Zuweisungsanschluss T3 gekoppelt ist, eine Zeit einstellt, die benötigt wird, um den Unterbrechungszustand des Leistungstransistors zu dem leitenden Zustand zu ändern und/oder umgekehrt, so dass die Motor-Antriebsvorrichtung weiter in der Größe verkleinert werden kann und dass die Kosten weiter reduziert werden können.
In dem vierten und dem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Widerstand mit einem Zuweisungsanschluss gekoppelt, um einen ersten und einen zweiten Stromwert zuzuweisen; jedoch ist es nicht erforderlich, einen Widerstand zu verwenden, und andere passive Bauelemente, wie zum Beispiel ein Kondensator oder eine Induktionsspule, können anstelle eines Widerstandes verwendet werden, um einen ähnlichen Vorteil zu erzielen.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 6
6 zeigt eine Struktur eines Zuweisungsanschlusses einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß dem sechsten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 gezeigt wird, werden die Anschlüsse CLK und DATA, die Kommunikationsinformationen empfangen, als die Zuweisungsanschlüsse T4 und T5 verwendet, und serielle Kommunikationsinformationen, die in diese Anschlüsse eingeleitet werden, können einen ersten und einen zweiten Stromwert zuweisen. Diese Struktur ermöglicht, dass die Kommunikationsinformationen eine Zeit zuweisen, die benötigt wird, um einen Unterbrechungszustand eines Leistungstransistors in einen leitenden Zustand zu ändern und/oder umgekehrt. In dem Fall von Leistungstransistoren mit unterschiedlichen Ausgangsgrößen kann die Hardware des Gate-Treibers gemeinsam genutzt werden, so dass Arbeitszeit für die Verwaltung von Modellarten reduziert werden kann und dass Materialeinsparung erwartet werden kann.
Es gibt verschiedene Verfahren in der seriellen Kommunikation, wie zum Beispiel nur der Anschluss DATA wird als Eingabeanschluss vorbereitet, oder ein Freigabe-Anschluss wird hinzugefügt, so dass dieses Ausführungsbeispiel in einer Vielzahl von Kommunikationsformen erzielt werden kann.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 7
7 zeigt eine Struktur eines Klimatisierungsgerätes (Außen-Einheit), das einen Lüftermotor aufweist, der die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß dem siebenten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet. In 7 ist die Außen-Einheit 201 durch eine Trennwand 204, die auf einem Bodenblech 202 angeordnet ist, in einen Verdichterraum 206 und in einen Wärmetauscherraum 209 unterteilt. In dem Verdichterraum 206 ist der Verdichter 205 angeordnet, und in dem Wärmetauscherraum 207 sind der Wärmetauscher 207 und ein Gebläsemotor 208 zum Kühlen des Wärmetauschers 207 angeordnet. An der Trennwand 204 ist ein Kasten 210 angeordnet, der elektronische Geräte enthält.
Der Lüftermotor 208 besteht aus einem Gebläselüfter, der auf einer Drehwelle eines bürstenlosen Gleichstrommotors montiert ist und von der Motor-Antriebsvorrichtung 203 angetrieben wird, die in dem Kasten 210 untergebracht ist. Antreiben des Lüftermotors 208 bewirkt, dass der Gebläselüfter dreht, um den Wärmetauscherraum 209 zu kühlen.
Die in dem vierten bis dem sechsten Ausführungsbeispiel beschriebenen Motor-Antriebsvorrichtungen, die bereits diskutiert worden sind, können als Motor-Antriebsvorrichtung 203 genutzt werden, so dass das Klimatisierungsgerät (die Außen-Einheit), einschließlich der Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in den Genuss der Vorteile dieser Motor-Antriebsvorrichtungen gemäß dem vierten bis dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gelangen.
Beispielhaftes Ausführungsbeispiel Nr. 8
8 zeigt einen Aufbau eines Tintenstrahldruckers, der eine Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß einem achten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in seinem Antriebssystem aufweist. In 8 umfasst der Tintenstrahldrucker (nachfolgend einfach als Drucker bezeichnet) 310 ein Antriebssystem, das die folgenden Elemente umfasst:
einen Schlittenmotor 301, der bewirkt, dass ein Druckkopf 307, der an einem Schlitten angebracht ist, ein Papier abtastet; und
einen Papierzuführungsmotor 306 zum Zuführen eines Blattes Dokumentenpapiers.
Der Schlittenmotor 301 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der von der Motor-Antriebsvorrichtung 300 angetrieben wird, und der Papierzuführungsmotor 306 ist ein Schrittmotor.
Drehung des Papierzuführungsmotors 306 überträgt seine Drehkraft auf die Papierzuführwalze 305, die Papier 308 zu der Seite der Zeichnung zuführt. Der Schlittenmotor 301 weist an seiner Drehwelle eine Riemenscheibe 302 auf, und ein Taktband 303 ist über die Riemenscheibe 302 geführt. Der Druckkopf 307 ist an einem Band 303 angebracht, und eine Düse des Kopfes 307 gibt flüssige Farbe auf das Papier 308 aus. Die Drehung des Schlittenmotors 301 in Vorwärtsrichtung oder in Rückwärtsrichtung bewirkt, dass der Druckkopf 307 über die Riemenscheibe und das Band auf 8 rechts oder links abtastet. Der Druckkopf 307 tastet des Papier 308 ab und gibt Tinte auf das Papier 308 aus, und das Papier 308 wird zugeführt, so dass auf dem Papier 308 ein Bild entsteht.
Die Motor-Antriebsvorrichtungen können als Motor-Antriebsvorrichtung 300 verwendet werden, so dass der Drucker, der die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält, in den Genuss der Vorteile der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß dem vierten bis dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gelangt.
Mit Ausnahme der in dem siebenten und in dem achten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtungen sind die folgenden Vorrichtungen geeignet für Anwendung der Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung: Kopiergerät, Vorrichtung für optische Medien, Festplattenvorrichtung, Klimatisierungsgerät (Außen-Einheit), Luftreinigungseinrichtung, Warmwasserversorgung, Kühlschrank, Staubsauger, Waschmaschine, FA-Vorrichtung, universelle Invertiervorrichtung.
Wie weiter oben bereits diskutiert wurde, umfasst der Gate-Treiber der vorliegenden Erfindung eine erste Stromquelle und eine zweite Stromquelle. Die erste Stromquelle gibt einen ersten Stromwert aus, wodurch sie eine Gate-Spannung erhöht und einen Leistungstransistor in Leitung zwingt, und die zweite Stromquelle gibt einen zweiten Stromwert aus, wodurch sie eine Gate-Spannung senkt und den Leistungstransistor in Unterbrechung zwingt. Der erste und der zweite Stromwert können durch wenigstens einen Zuweisungsanschluss zugewiesen werden.
Diese Struktur ermöglicht geeignetes Einstellen einer Zeit, die erforderlich ist, um einen Unterbrechungszustand des Leistungstransistors mit einer kleinen Anzahl von Bauelementen in einen leitenden Zustand und/oder umgekehrt zu ändern, so dass der Gate-Treiber in der Größe verkleinert und dass seine Kosten reduziert werden können. Der Gate-Treiber der vorliegenden Erfindung kann gut für Antriebs-Leistungstransistoren verwendet werden, die verschiedene Ausgangsgrößen aufweisen. Der erste und der zweite Stromwert können durch Kommunikationsinformationen durch den Zuweisungsanschluss zugewiesen werden, so dass Leistungstransistoren, die verschiedene Ausgangsgrößen oder verschiedene Elektrodenstrukturen aufweisen, die Hardware des Gate-Treibers gemeinsam nutzen können. Infolgedessen kann Arbeitszeit für die Verwaltung von Modellarten reduziert werden, und Materialeinsparung kann erwartet werden.
Die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt eine Vielzahl von Gate-Treibern der vorliegenden Erfindung entsprechend einer Vielzahl von Leistungstransistoren bereit, die die Antriebsspulen des Motors antreiben. Alle oder Teile der mehreren Gate-Treiber sind in eine monolithische integrierte Schaltung integriert, und jeweilige erste und zweite Stromwerte eines jeden Treibers können mit wenigstens einem Zuweisungsanschluss durch eine Operation von außerhalb der monolithischen integrierten Schaltung zugewiesen werden.
Diese Struktur ermöglicht es, die Schaltgeräusche, die erzeugt werden, wenn der Motor durch das PWM-Antriebsverfahren angetrieben wird, mit einer kleinen Anzahl von Bauelementen zu reduzieren, so dass die Motor-Antriebsvorrichtung in der Größe verkleinert werden kann und dass ihre Kosten reduziert werden können. Die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in einer Vielzahl von Motoren verwendet werden, indem die Ausgangsgrößen der Leistungstransistoren gut verändert werden können. Der erste und der zweite Stromwert können durch Kommunikationsinformationen über den Zuweisungsanschluss zugewiesen werden, so dass Leistung der Transistoren mit unterschiedlichen Ausgangsgrößen oder unterschiedlichen Elektrodenstrukturen die Hardware der Motor-Antriebsvorrichtung gemeinsam nutzen kann. Infolgedessen kann Arbeitszeit für die Verwaltung von Modellarten reduziert werden, und Materialeinsparungen können erwartet werden.
Da die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Motoren verwendet werden kann, kann die Motor-Antriebsvorrichtung gut in Antriebssysteme verschiedener Vorrichtungen, wie zum Beispiel Informationsvorrichtungen, Haushaltsgeräten, Industrieausrüstungen und FA-Vorrichtungen, eingebaut werden. Die Vorrichtungen, die die Motor-Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen, können in der Größe verkleinert werden, und ihre Kosten sowie ihre Geräuschentwicklung können reduziert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Gate-Treiber der vorliegenden Erfindung erzielt mit einer kleinen Anzahl von Bauelementen geeignete Einstellung einer Ein-/Aus-Geschwindigkeit des durch den Gate-Treiber angetriebenen Leistungstransistors. Dieser Gate-Treiber kann weiterhin nicht nur für Leistungstransistoren mit unterschiedlichen Ausgangsgrößen verwendet werden, sondern auch in einer Motor-Antriebsvorrichtung, die einen Motor mittels des PWM-Antriebsverfahrens antreibt. Der Gate-Treiber kann umfassend in anderen Motor-Antriebsverfahren und in einer Anwendung, in der ein Leistungstransistor als Schaltelement verwendet wird, angewendet werden. Die Motor-Antriebsvorrichtung, die den Gate-Treiber der vorliegenden Erfindung beinhaltet, kann in verschiedene Vorrichtungen eingebaut werden, so dass diese Vorrichtungen in der Größe verkleinert werden können und dass ihre Kosten sowie ihre Geräuschbildung reduziert werden können.

2: Leistungstransistor
2a, 2c, 2e: erster Leistungstransistor
2b, 2d, 2f: zweiter Leistungstransistor
3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f: Gate-Treiber
4, 4b, 4c, 41: Strom-Zuweisungseinrichtung
5, 50: monolithische integrierte Schaltung (IC)
11, 13, 15: Motor-Antriebsspule
20: Wechselrichter-Abschnitt
30: Motor
31, 3a1, 3b1: erste Stromquelle
32, 3a2, 3b2: zweite Stromquelle
35, 3b5: Gate-Schaltung (NICHT-Schaltung)
61, 62, 63: Widerstand (passives Bauelement, Stromquellen-Steuerinformationen)
203, 300: Motor-Antriebsvorrichtung
C: Schalt-Steuersignal
I1, I2: Stromwert
SI1, SI2: Strom-Zuweisungssignal
T1, T2, T3, T4, T5, T10: Zuweisungsanschluss (Eingangsanschluss, der das Gate-Treiber-Steuersignal empfängt)
T6, T8, T11, T13, T14, T16, T17, T19: Verbindungsabschnitt zu der Gate-Elektrode
T7, T9, T12, T15, T18: Verbindungsabschnitt zu der Source-Elektrode

Claims

Gate-Treiber, der einen Leistungstransistor (2), der eine mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektrode enthält, in Leitung oder Unterbrechung zwingt, wobei der Gate-Treiber umfasst: eine erste Stromquelle (31), die einen ersten Stromwert (I1) ausgibt, um ein elektrisches Potential der Gate-Elektrode anzuheben und einen Unterbrechungszustand des Leistungstransistors zu einem leitenden Zustand zu ändern; und eine zweite Stromquelle (32), die einen zweiten Stromwert (I2) ausgibt, um das elektrische Potential der Gate-Elektrode zu senken und den leitenden Zustand des Leistungstransistors zu dem Unterbrechungszustand zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromwert (I1) und der zweite Stromwert (I2) auf Basis wenigstens eines Typs von Stromquellen-Steuerinformationen (61, 62, 63, CLK, DATA) zugewiesen werden.
Gate-Treiber nach Anspruch 1, der des Weiteren umfasst: einen Koppler, der mit der Außenseite des Gate-Treibers (3) zu koppeln ist, wobei der Koppler einen Verbindungsabschnitt mit der Gate-Elektrode (T6), einen Verbindungsabschnitt mit einer Source-Elektrode des Leistungstransistors (T7) und eine Gruppe von Eingangsanschlüssen (T1, T2, T10) zum Empfangen eines Gate-Treiber-Steuersignals enthält, eine Gate-Schaltung (35) zum Invertieren eines Schalt-Steuersignals (C), das über einen der Eingangsanschlüsse (10) zugeführt wird, die zum Empfangen eines Gate-Treiber-Steuersignals eingerichtet sind, und eine Strom-Zuweisungseinrichtung (4), die so eingerichtet ist, dass sie ein erstes Ausgangssignal (SI1) und ein zweites Ausgangssignal (SI2) zuführt; wobei der erste Stromwert (I1) auf Basis des von der Strom-Zuweisungseinrichtung (4) zugeführten ersten Ausgangssignals (SI1) zugewiesen wird, der zweite Strom wert (I2) auf Basis des von der Strom-Zuweisungseinrichtung (4) zugeführten zweiten Ausgangssignals (SI2) zugewiesen wird, der Ausgang der ersten Stromquelle (31) durch das Schalt-Steuersignal (C) gesteuert wird und der Ausgang der zweiten Stromquelle (32) durch das von der Gate-Schaltung (35) ausgegebene invertierte Schalt-Steuersignal (C) gesteuert wird; die Strom-Zuweisungseinrichtung (4) so eingerichtet ist, dass sie wenigstens einen Typ von Stromquellen-Steuerinformationen (61, 62, 63, CLK, DATA) über jeden der Eingangsanschlüsse bis auf den empfängt, über den das Schalt-Steuersignal (C) zugeführt wird, und das erste sowie das zweite Ausgangssignal (SI1, SI2) der Strom-Zuweisungseinrichtung (4) auf Basis der Stromquellen-Steuerinformationen (61, 62, 63, CLK, DATA) gesteuert werden; ein erster Anschluss der ersten Stromquelle (31) mit der Energiezufuhr des Gate-Treibers (3) gekoppelt ist, ein zweiter Anschluss der ersten Stromquelle (31) mit einem ersten Anschluss der zweiten Stromquelle (32) gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss der zweiten Stromquelle (32) mit der Source-Elektrode (s) des Leistungstransistors (2) über den Verbindungsabschnitt zu der Source-Elektrode (T7) gekoppelt ist; ein Verbindungspunkt des zweiten Anschlusses der ersten Stromquelle (31) und des ersten Anschlusses der zweiten Stromquelle (32) mit der Gate-Elektrode (g) des Leistungstransistors (2) über den Verbindungsabschnitt mit der Gate-Elektrode (T6) gekoppelt ist; wenn das Schalt-Steuersignal (C) ein Hochpegelsignal ist, die erste Stromquelle (31) so eingerichtet ist, dass sie den ersten Stromwert (I1) ausgibt, und die zweite Stromquelle (32) so eingerichtet ist, dass sie den zweiten Stromwert (I2) nicht ausgibt, der erste Stromwert (I1) in die Gate-Elektrode (g) des Leistungstransistors (2) eingeleitet wird, um zu einem Ladestrom einer Eingangskapazität des Leistungstransistors (2) zu werden, der Ladestrom in die Eingangskapazität eine Spannung zwischen der Gate-Elektrode (g) und der Source-Elektrode (s) des Leistungstransistors (2) bis auf eine Schwellenspannung anhebt, so dass Leitung zwischen einer Drain- Elektrode des Leistungstransistors (2) und der Source-Elektrode (s) verfügbar wird, und eine Zeit, die erforderlich ist, um einen Unterbrechungszustand des Leistungstransistors (2) zu einem leitenden Zustand zu ändern, auf Basis der Stromquellen-Steuerinformationen (61, 62, 63, CLK, DATA) gesteuert wird; wenn das Schalt-Steuersignal (C) ein Niedrigpegelsignal ist, die erste Stromquelle (31) so eingerichtet ist, dass sie den ersten Stromwert (I1) nicht ausgibt, und die zweite Stromquelle (32) so eingerichtet ist, dass sie den zweiten Stromwert (I2) ausgibt, so dass Elektronenladungen, die in die Eingangskapazität des Leistungstransistors (2) geladen werden, zu einem Entladestrom (I2) zu dem ersten Anschluss der zweiten Stromquelle (32) werden; der Entladestrom von der Eingangskapazität die Spannung zwischen der Gate-Elektrode (g) und der Source-Elektrode (s) des Leistungstransistors (2) auf eine Schwellenspannung absenkt, so dass die Drain-Elektrode und die Source-Elektrode (s) des Leistungstransistors (2) zwangsweise unterbrochen werden, und eine Zeit, die erforderlich ist, um den leitenden Zustand des Leistungstransistors (2) zu dem Unterbrechungszustand zu ändern, auf Basis der Stromquellen-Steuerinformationen (61, 62, 63, CLK, DATA) gesteuert wird.
Gate-Treiber nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Stromquelle (31) und die zweite Stromquelle (32) durch wenigstens eine monolithische integrierte Schaltung (5) gebildet werden und wenigstens ein Element von Stromquellen-Steuerinformationen (61, 62, 63, CLK, DATA), die von außerhalb der monolithisch integrierten Schaltung zugeführt werden, den ersten Stromwert (I1) und den zweiten Stromwert (I2) zuweist.
Gate-Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stromquellen-Steuerinformationen (61, 62) in zwei Eingangsanschlüsse (T1, T2) einer Gruppe von Eingangsanschlüssen eingeleitet werden, die ein Gate-Treiber-Steuersignal empfangen, und jeder der Eingangsanschlüsse (T1, T2) mit einem passiven Element gekoppelt ist, das den ersten bzw. den zweiten Stromwert (I1, I2) zuweist.
Gate-Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stromquellen-Steuerinformationen (63) nur in einen Eingangsanschluss (T3) einer Gruppe von Eingangsanschlüssen eingeleitet werden, die ein Gate-Treiber-Steuersignal empfangen, der Eingangsanschluss (T3) mit einem passiven Element gekoppelt ist, das entweder den ersten oder den zweiten Stromwert (I1, I2) zuweist, und ein Verhältnis des ersten Stromwertes (I1) zu dem zweiten Stromwert (I2) vorgegeben ist.
Gate-Treiber nach Anspruch 3, wobei die Stromquellen-Steuerinformationen (CLK, DATA) in wenigstens einen Eingangsanschluss (T4, T5) einer Gruppe von Eingangsanschlüssen eingeleitet werden, die ein Gate-Treiber-Steuersignal empfangen, die Stromquellen-Steuerinformationen (CLK, DATA) Kommunikationsinformationen sind, die von außerhalb des Gate-Treibers (3) zugeführt werden, und der erste sowie der zweite Stromwert (I1, I2) auf Basis der Kommunikationsinformationen zugewiesen werden.
Motor-Treibervorrichtung, die umfasst: einen Gate-Treiber (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; eine Motortreiberspule (11, 13, 15), die entweder einphasig oder mehrphasig ist; und einen ersten Leistungstransistor (2a, 2c, 2e) sowie einen zweiten Leistungstransistor (2b, 2d, 2f), die in Reihe zwischen Anschlüsse einer Energiequelle gekoppelt sind, wobei ein Ende der Treiberspule mit einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Leistungstransistor gekoppelt ist; wobei eine Zahl der ersten Leistungstransistoren (2a, 2c, 2e) und eine Zahl der zweiten Leistungstransistoren (2b, 2d, 2f) einer Zahl von Phasen der Treiberspulen (11, 13, 15) entsprechen und die Leistungstransistoren Gate-Elektroden enthalten, die mit Oxid-Film isoliert sind, wobei eine Vielzahl der Gate-Treiber (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f), die einer Vielzahl der ersten und der zweiten Leistungstransistoren (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) entsprechen, vorbereitet sind, die Vielzahl der ersten und der zweiten Leistungstransistoren zu zwingen und alle oder Teile der Vielzahl der Gate-Treiber durch eine monolithische integrierte Schaltung (50) gebildet werden; und wobei der erste Stromwert (Ia1) sowie der zweite Stromwert (Ia2) jedes der Gate-Treiber (3a) wenigstens einem Anschluss (T1, T2), der ein Gate-Treiber-Steuersignal empfängt, durch eine Betätigung von außerhalb der monolithisch integrierten Schaltung (50) zugewiesen werden.
Motor-Treibervorrichtung, die umfasst: einen Gate-Treiber (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; einen Invertierabschnitt (20), der von den ersten und zweiten Leistungstransistoren (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) und Ausgangsanschlüssen (U, V, W) gebildet wird, wobei jeweilige erste und zweite Leistungstransistoren in Reihe zwischen Anschlüsse einer Energiezufuhr gekoppelt sind und jeder Ausgangsanschluss ein Verbindungspunkt zwischen jeweiligen ersten und zweiten Leistungstransistoren ist; wobei eine Zahl der ersten Leistungstransistoren (2a, 2c, 2e) und eine Zahl der zweiten Leistungstransistoren (2b, 2d, 2f) einer Zahl von Ausgangsanschlüssen (U, V, W) des Invertierabschnitts (20) entsprechen und die Leistungstransistoren mit Oxid-Film isolierte Gate-Elektroden enthalten, wobei eine Vielzahl der Gate-Treiber (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f), die der Vielzahl der ersten und der zweiten Leistungstransistoren (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) entsprechen, dazu vorbereitet sind, die Vielzahl der ersten und der zweiten Leistungstransistoren zu zwingen, und alle oder Teile der Vielzahl der Gate-Treiber durch eine monolithische integrierte Schaltung (50) gebildet werden, und wobei der erste Stromwert (Ia1) und der zweite Stromwert (Ia2) jedes der Gate-Treiber (2a) wenigstens einem Anschluss (T1, T2), der ein Gate-Treiber-Steuersignal empfängt, durch einen Vorgang von außerhalb der monolithisch integrierten Schaltung zugewiesen werden.
Motor-Treibervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei zwei Elemente der Eingangsanschlüsse (T1, T2), die ein Gate-Treiber-Steuersignal empfangen, verfügbar sind und jeder der zwei Anschlüsse (T1, T2) mit einem passiven Element (61, 62) gekoppelt ist und der erste Stromwert (Ia1) sowie der zweite Stromwert (Ia2) jeweils auf Basis von Werten der passiven Elemente zugewiesen werden.
Motor-Treibervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei nur ein Element des Eingangsanschlusses (T3), der ein Gate-Treiber-Steuersignal empfängt, verfügbar ist und der Eingangsanschluss (T3) mit einem passiven Element (63) gekoppelt ist, das entweder den ersten Stromwert (Ia1) oder den zweiten Stromwert (Ia2) zuweist, und ein Verhältnis des ersten Stromwertes (Ia1) zu dem zweiten Stromwert (Ia2) vorgegeben ist.
Motor-Treibervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei wenigstens ein Element des Eingangsanschlusses (T4, T5), der ein Gate-Treiber-Steuersignal und die Stromquellen-Steuerinformationen empfängt, verfügbar ist die Stromquellen-Steuerinformationen Kommunikationsinformationen (CLK, DATA) sind, die von außerhalb des Gate-Treibers zugeführt werden, und der erste Stromwert (Ia1) sowie der zweite Stromwert (Ia2) auf Basis der Kommunikationsinformationen zugewiesen werden.
Vorrichtung, die mit der Motor-Treibervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung ein Drucker, ein Kopiergerät, eine Vorrichtung für optische Medien, eine Festplattenvorrichtung, eine Klimatisierungseinrichtung, eine Luftreinigungseinrichtung, eine Warmwasserquelle, ein Kühlschrank, ein Staubsauger, eine Waschmaschine, eine FA-Vorrichtung oder eine universelle Invertiervorrichtung ist.