JP2003319638A - Circuit for driving gate of semiconductor element - Google Patents

Circuit for driving gate of semiconductor element

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JP2003319638A
JP2003319638A JP2002116040A JP2002116040A JP2003319638A JP 2003319638 A JP2003319638 A JP 2003319638A JP 2002116040 A JP2002116040 A JP 2002116040A JP 2002116040 A JP2002116040 A JP 2002116040A JP 2003319638 A JP2003319638 A JP 2003319638A
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semiconductor device
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JP2002116040A
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Inventor
Akihiro Hanamura
Makoto Iwashima
Masanori Yamagiwa
正憲 山際
誠 岩島
昭宏 花村
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
日産自動車株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow stable switching action by preventing an increase in the switching loss and the breakage of an element. <P>SOLUTION: Power Vb1 for turn-on is supplied to a gate of a semiconductor element Q1 via a gate resistor R1 for turn-on by a switch element SW1 for turn-on so as to turn on the semiconductor element Q1, and power Vb2 for turn-off is supplied to the gate of the semiconductor element Q1 via a gate resistor R2 for turn-off by a switch SW2 for turn-off so as to turn-off the semiconductor element Q1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は半導体スイッチング素子のゲートを駆動する回路に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a circuit for driving the gate of the semiconductor switching element. 【0002】 【従来の技術】半導体スイッチング素子のゲートを駆動して半導体スイッチング素子の導通状態(以下、オンという)と非導通状態(以下、オフという)を制御する回路が知られている(例えば特開平08−322240号公報参照)。 [0002] conductive state of the semiconductor switching element to drive the gate of a semiconductor switching element (hereinafter, ON hereinafter) and non-conducting state (hereinafter, referred to as OFF) circuit that controls are known (e.g. see Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-322240). 【0003】図11は半導体スイッチング素子の従来のゲート駆動回路を示す。 [0003] Figure 11 shows a conventional gate driving circuit of the semiconductor switching element. また、図2はゲート駆動回路を用いた電力変換回路を示す。 Also, FIG. 2 shows a power conversion circuit using the gate drive circuit. 図11において、ゲート駆動回路2は、半導体スイッチング素子Q1のゲートGを駆動制御してスイッチング素子Q1をオンまたはオフする。 11, the gate driving circuit 2 turns on or off the switching element Q1 and drives and controls the gate G of the semiconductor switching element Q1. なお、この例では半導体スイッチング素子Q1にI Incidentally, the semiconductor switching element Q1 in this example I
GBTを用いている。 We are using the GBT. スイッチング素子Q1のコレクターCとエミッターE間に並列に接続されるダイオードD Diode D connected in parallel between the collector C and the emitter E of the switching element Q1
1は、フライホイールダイオードである。 1 is a flywheel diode. 【0004】ゲート駆動回路2は、スイッチング素子Q [0004] The gate drive circuit 2, switching element Q
1をオンするためのNPNトランジスター(以下、オン用トランジスターという)SW1と、オフするためのP NPN transistor for turning on 1 (hereinafter, referred to on a transistor) and SW1, P for turning off
NPトランジスター(以下、オフ用トランジスターという)SW2とが直列に接続され、オン用トランジスターSW1のエミッターEとオフ用トランジスターSW2のエミッターEは、ゲート抵抗器R3を介してスイッチング素子Q1のゲートGに接続されている。 NP transistor and a (hereinafter, OFF-called transistor) SW2 are connected in series, the emitter E of the emitter E and OFF-transistor SW2 ON for transistor SW1 is connected to the gate G of the switching element Q1 through a gate resistor R3 It is. また、オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2の直列回路は駆動用電源Vb1とVb2の両端に接続されている。 Also, the series circuit of the on for transistor SW1 and off for the transistor SW2 is connected to both ends of the drive power supply Vb1 and Vb2. 【0005】駆動用電源Vb1とVb2は直列に接続されており、電源Vb1がスイッチング素子Q1をオンするための電源であり、電源Vb2がスイッチング素子Q1をオフするための電源である。 [0005] driving power source Vb1 and Vb2 are connected in series, the power supply Vb1 is a power source for turning on the switching element Q1, the power supply Vb2 is a power source for turning off the switching element Q1. オン用電源Vb1の+端子はオン用トランジスターSW1のコレクターCに接続されており、オフ用電源Vb2の−端子はオフ用トランジスターS + Terminal on the power supply Vb1 is connected to the collector C of the turned on for transistors SW1, off power Vb2 - terminal off for transistor S
W2のコレクターCに接続されている。 It is connected to W2 collector C of. また、オン用電源Vb1の−端子とオフ用電源Vb2の+端子はともにスイッチング素子Q1のエミッターEに接続されている。 Also, the on-power source Vb1 - + pin of the off power source Vb2 are both connected to the emitter E of the switching element Q1. 【0006】オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースBには、スイッチング素子Q [0006] The base B of on for transistor SW1 and off for the transistor SW2, the switching element Q
1をオンまたはオフするための制御信号(以下、オン/ Control signal for turning on or off 1 (hereinafter, ON /
オフ信号という)が供給されている。 Off-state signal) is supplied. 両トランジスターSW1、SW2のベースBにハイレベルのオン信号が供給されると、オン用トランジスターSW1がオンし、オン用電源Vb1からオン用トランジスターSW1とゲート抵抗器R3を介してスイッチング素子Q1のゲートGに正電圧が印加され、ゲートGとエミッターE間の容量に電荷が充電される。 A high-level ON signal to the base B of the two transistors SW1, SW2 is supplied, on a transistor SW1 is turned on, the gate of the switching element Q1 from the ON power source Vb1 via an on for transistor SW1 and the gate resistor R3 a positive voltage is applied to G, the charge is charged in the capacitance between the gate G and the emitter E. そして、スイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧がしきい値を超えると、 When the voltage between the gate G and the emitter E of the switching element Q1 exceeds a threshold,
スイッチング素子Q1がターンオンする。 The switching element Q1 is turned on. 【0007】一方、両トランジスターSW1、SW2のベースBにローレベルのオフ信号が供給されると、オン用トランジスターSW1がオフし、代わってオフ用トランジスターSW2がオンする。 On the other hand, when the OFF signal of low level to the base B of the two transistors SW1, SW2 is supplied, it is turned off is turned on for transistors SW1, instead OFF-transistor SW2 is turned on. これにより、オフ用電源Vb2からオフ用トランジスターSW2とゲート抵抗器R Thus, the transistor for off from the off power source Vb2 SW2 and the gate resistor R
3を介してスイッチング素子Q1のゲートGに負電圧が印加され、ゲートGとエミッターE間の容量に充電された電荷が放電される。 Negative voltage to the gate G of the switching element Q1 through 3 is applied, charges charged in the capacitance between the gate G and the emitter E is discharged. スイッチング素子Q1のゲートG The gate G of the switching element Q1
とエミッターE間の電圧がしきい値を下回ると、スイッチング素子Q1がターンオフする。 The voltage between the emitter E is below the threshold, the switching element Q1 is turned off. 【0008】図2に示す電力変換回路は、単相または3 [0008] Power conversion circuit shown in FIG. 2, single-phase or 3
相インバーターの1相分を示す。 Showing one phase of the phase inverter. この電力変換回路では、半導体スイッチング素子Q1とQ2とが直列に接続され、この直列回路が主回路電源Vc1の両端に接続されている。 In this power conversion circuit includes a semiconductor switching element Q1 and Q2 are connected in series, the series circuit is connected to both ends of the main circuit power supply Vc1. スイッチング素子Q1、Q2にはそれぞれ、フライホイールダイオードD1、D2が並列に接続されている。 Each of the switching elements Q1, Q2, flywheel diodes D1, D2 are connected in parallel. また、スイッチング素子Q1のエミッターEとスイッチング素子Q2のコレクターCは負荷L1に接続されている。 Further, the collector C of the emitter E and the switching element Q2 of the switching element Q1 is connected to the load L1. 【0009】半導体スイッチング素子Q1、Q2はそれぞれ、図11に示すゲート駆動回路2によりオンまたはオフされる。 [0009] Each semiconductor switching elements Q1, Q2 are turned on or off by a gate drive circuit 2 shown in FIG. 11. なお、図11ではスイッチング素子Q1のゲート駆動回路2のみを示すが、スイッチング素子Q2 Although shown only the gate drive circuit 2 of the switching element Q1 in FIG. 11, the switching element Q2
のゲート駆動回路も図11に示すゲート駆動回路と同様である。 The gate drive circuit is also the same as the gate driving circuit shown in FIG. 11. 【0010】図3(b)は、半導体スイッチング素子Q1 [0010] FIG. 3 (b), the semiconductor switching elements Q1
のターンオフ時の動作波形を示す。 It shows the operation waveform at the time of turn-off. なお、半導体スイッチング素子Q2のターンオフ時の動作波形も図3(b)に示す動作波形と同様である。 The operation waveforms at turn-off of the semiconductor switching element Q2 is also the same as the operation waveforms shown in FIG. 3 (b). 時刻t3において、スイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1 At time t3, the voltage between the gate G and the emitter E of the switching element Q1 Vge1
がしきい値より低くなると、スイッチング素子Q1がターンオフ動作を開始する。 There becomes lower than the threshold value, the switching element Q1 starts to turn-off operation. すなわち、コレクターCとエミッターE間の電圧Vce1が上昇し、この電圧Vce1がほぼ主回路電源Vc1の電圧Eに達するとコレクター電流I In other words, increases the voltage Vce1 between a collector C and the emitter E, collector current I when the voltage Vce1 reaches approximately the voltage E of the main circuit power supply Vc1
c1が減少し始める。 c1 begins to decrease. このとき、主回路の寄生インダクダンスとコレクター電流Ic1の変化率(−di/dt)との積で決まるサージ電圧ΔV1と、主回路電源Vc1の電圧E At this time, the surge voltage ΔV1 determined by the product of the parasitic Indakudansu and rate of change of the collector current Ic1 of the main circuit (-di / dt), the voltage E of the main circuit power supply Vc1
との合計値(E+ΔV1)がスイッチング素子Q1のコレクターCとエミッターE間に印加される。 Total value of (E + [Delta] V1) is applied between the collector C and the emitter E of the switching element Q1. 【0011】通常、IGBTなどの電力用半導体スイッチング素子を用いた電力変換回路では、ターンオフ時の上記電圧値(E+ΔV1)の最大値が半導体スイッチング素子の許容値を超えないように、ゲート抵抗器R3の抵抗値を設定している。 [0011] Normally, in the power conversion circuit using a semiconductor switching element for power, such as IGBT, as the maximum value of the voltage value at the turn-off time (E + [Delta] V1) does not exceed the allowable value of the semiconductor switching element, the gate resistors R3 It has set the resistance value. 【0012】また、IGBTなどの電力用半導体スイッチング素子のスイッチング速度は、スイッチング素子のジャンクション(接合)温度Tjに依存することが知られている。 Further, the switching speed of the power semiconductor switching element such as IGBT is known to be dependent on the junction (bonding) temperature Tj of the switching element. 図3(b)に示すターンオフ波形のように、ジャンクション温度Tjの上昇にともなってスイッチング素子Q1のターンオフ時のスイッチング速度が遅くなり、その結果、コレクター電流Ic1の変化率(−di/d As turn-off waveform shown in FIG. 3 (b), the switching speed at turn-off of the switching element Q1 with increasing junction temperature Tj becomes slow, resulting, rate of change of the collector current Ic1 (-di / d
t)が小さくなるから、図中に破線で示すように、スイッチング素子Q1に印加されるサージ電圧ΔV1が小さくなる。 Since t) becomes smaller, as shown by the broken line in the drawing, the surge voltage ΔV1 to be applied to the switching element Q1 is reduced. しかし、その反面、スイッチング素子Q1の電流瞬時値と電圧瞬時値との積で決まる損失を時間積分したスイッチング損失Eswが増大する。 However, on the other hand, the switching losses Esw increases obtained by integrating the loss determined by the product of the current instantaneous value and the instantaneous voltage of the switching element Q1 time. 【0013】ジャンクション温度Tjの上昇にともなうスイッチング損失Eswの増加を防止するために、図11 [0013] In order to prevent an increase in switching losses Esw with increasing junction temperature Tj, and 11
に示すゲート抵抗器R3に負の温度係数を備えた感温抵抗器を用いる場合がある。 It is sometimes used to temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient gate resistor R3 shown in. これは、ゲート抵抗器R3を半導体スイッチング素子Q1の近傍に設置することによって、ジャンクション温度Tjを検出し、検出温度に応じてゲート抵抗器R3の抵抗値が変化する特性を利用したものである。 This is accomplished by installing a gate resistor R3 in the vicinity of the semiconductor switching elements Q1, detects the junction temperature Tj, and in which the resistance value of the gate resistor R3 according to the detected temperature using a characteristic that varies. ジャンクション温度Tjが上昇した場合に、ゲート抵抗器R3の抵抗値が減少するため、ターンオフ時にスイッチング素子Q1のスイッチング速度が遅くなる、すなわちコレクター電流Ic1の変化率(−di/ If the junction temperature Tj rises, the resistance value of the gate resistor R3 is reduced, the switching speed of the switching element Q1 becomes slow at turn-off, i.e. the rate of change of the collector current Ic1 (-di /
dt)が小さくなるのを防ぎ、上述したスイッチング損失Eswの増加を防止することができる。 dt) prevent the decrease, it is possible to prevent an increase in switching losses Esw described above. 【0014】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11 [0014] SUMMARY OF THE INVENTION However, 11
に示す従来の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路には次のような問題がある。 There are the following problems in the gate drive circuit of a conventional semiconductor switching device shown in. 今、図2に示す電力変換回路において、フライホイールダイオードD2を介して負荷L1に電流が流れているときに、図3(a)に示すターンオン波形のように、時刻t1においてスイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1がしきい値を超えると、スイッチング素子Q1がターンオン動作を開始し、コレクター電流Ic1が流れ始める。 Now, in the power conversion circuit shown in FIG. 2, when the current is flowing in the load L1 via the flywheel diode D2, the gate of the switching element Q1 in the manner, time t1 turn waveform shown in FIG. 3 (a) When the voltage Vge1 between G and the emitter E exceeds the threshold value, the switching element Q1 starts turn-on operation, the collector current Ic1 starts flowing. このとき同時にフライホイールダイオードD2が逆回復動作を行い、スイッチング素子Q1にリカバリー電流ΔIが重畳して流れ、スイッチング素子Q2のコレクターCとエミッターE間には電圧Vce2が印加される。 At this time it performs the reverse recovery operation flywheel diode D2 simultaneously, the recovery current ΔI in the switching element Q1 flows superimposed, between the collector C and the emitter E of the switching element Q2 voltage Vce2 applied. スイッチング素子Q2に発生するサージ電圧ΔV2は、リカバリー電流の特性と主回路の寄生インダクダンスで決まる。 Surge voltage generated in the switching element Q2 [Delta] V2 is determined by the parasitic Indakudansu characteristics and the main circuit of the recovery current. 【0015】上述したように、IGBTなどの電力用半導体スイッチング素子のターンオフ時のスイッチング速度はジャンクション温度Tjに依存するが、ターンオン時のスイッチング速度は、スイッチング素子の種類や並列接続されるフライホイールダイオードの特性の影響もあり、通常、(1)温度依存性がない、(2)ターンオフ時のスイッチング速度の温度依存性とは逆の正の温度依存性がある、あるいは(3)ターンオフ時のスイッチング速度の温度依存性より小さい温度依存性を示す。 [0015] As described above, the switching speed at turn-off of the power semiconductor switching element such as IGBT is dependent on the junction temperature Tj is the switching speed at turn the switching device type and connected in parallel are flywheel diodes There is also the influence of the properties, usually, (1) the temperature dependence is not, (2) there is a positive temperature dependence of the inverse of the temperature dependence of the switching speed at turn-off, or (3) switching at turn-off It shows a small temperature dependence than the temperature dependence of the rate. 【0016】このため、従来の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路では、スイッチング素子のジャンクション温度Tjの上昇にともなって、ターンオフ時のスイッチング速度の温度依存性に合わせて負の温度係数を設定したゲート抵抗器R3の抵抗値が減少するため、ターンオン時のスイッチング速度はジャンクション温度上昇前のスイッチング速度よりもさらに速くなる。 [0016] Therefore, in the gate driving circuit of a conventional semiconductor switching devices, with increasing junction temperature Tj of the switching element, the gate resistance is set to a negative temperature coefficient in accordance with the temperature dependence of the switching speed at turn-off time since the resistance value of the vessel R3 decreases the switching speed at turn is faster than the switching speed before junction temperature rise. その結果、図3(a)に破線で示すターンオン波形のように、スイッチング素子Q1に流れるリカバリー電流ΔIが増大し、スイッチング素子Q2のサージ電圧ΔV2も高くなり、スイッチング素子Q2の許容値を超えてスイッチング素子Q2を破損する恐れがある。 As a result, as the turn-on waveform shown by the broken line in FIG. 3 (a), increases the recovery current ΔI flowing through the switching element Q1, a surge voltage ΔV2 of the switching element Q2 is also increased beyond the allowable value of the switching element Q2 It can damage the switching element Q2. 【0017】本発明の目的は、スイッチング損失の増大と素子破壊を防止して安定なスイッチング動作を実現することにある。 An object of the present invention is to achieve a stable switching operation to prevent the growth and element breakdown of the switching losses. 【0018】 【課題を解決するための手段】(1) 請求項1の発明は、ターンオン用スイッチ素子により半導体素子の近傍に配置したターンオン用ゲート抵抗器を介して前記半導体素子のゲートへターンオン用電源を供給し、前記半導体素子をターンオンする、あるいは、ターンオフ用スイッチ素子により前記半導体素子の近傍に配置したターンオフ用ゲート抵抗器を介して前記半導体素子のゲートへターンオフ用電源を供給し、前記半導体素子をターンオフする。 [0018] SUMMARY OF THE INVENTION (1) The invention of claim 1, for turn via a gate resistor for turning on disposed in the vicinity of the semiconductor element by turning on switching element to the gate of the semiconductor element power supply, the turns on the semiconductor element, or by supplying a turn-off power to the gate of the semiconductor element via the turn-off gate resistor arranged in the vicinity of the semiconductor element by turning off switching element, the semiconductor to turn off the device. (2) 請求項2の半導体素子のゲート駆動回路は、前記ターンオン用ゲート抵抗器と前記ターンオフ用ゲート抵抗器には、前記半導体素子のターンオン時とターンオフ時のスイッチング速度が最適になる特性を有する抵抗器を用いる。 (2) the gate drive circuit as claimed in claim 2, wherein the turn-on gate resistor and the turn-off gate resistor, having a switching speed becomes optimum characteristics of turn-on and during turn-off of the semiconductor element the resistor is used. (3) 請求項3の半導体素子のゲート駆動回路は、前記ターンオフ用ゲート抵抗器には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、前記ターンオン用ゲート抵抗器には温度依存性のない抵抗器を用いる。 (3) the gate drive circuit as claimed in claim 3, wherein using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient in the turn-off gate resistor, independent of temperature in the turn-on gate Resistors use of the vessel. (4) 請求項4の半導体素子のゲート駆動回路は、前記ターンオフ用ゲート抵抗器には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、前記ターンオン用ゲート抵抗器には正の温度係数を有する感温抵抗器を用いる。 (4) a gate drive circuit as claimed in claim 4, the use of a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient in the turn-off gate resistor, wherein the turn-on gate resistor having a positive temperature coefficient using temperature-sensitive resistor. (5) 請求項5の半導体素子のゲート駆動回路は、前記ターンオフ用ゲート抵抗器には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、前記ターンオン用ゲート抵抗器には前記ターンオフ用ゲート抵抗器よりも小さい負の温度係数を有する感温抵抗器を用いる。 (5) a gate drive circuit as claimed in claim 5, wherein using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient in the turn-off gate resistors, gate resistors for the turn-off to the turn-on gate resistor using temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient smaller than. (6) 請求項6の半導体素子のゲート駆動回路は、前記ターンオン用ゲート抵抗器の前記ターンオン用スイッチ素子側または前記半導体素子のゲート側に、前記ターンオン用スイッチ素子側をアノードとし前記半導体素子のゲート側をカソードとする方向に、前記ターンオン用ゲート抵抗器と直列にターンオン用ダイオードを接続する。 (6) a gate drive circuit as claimed in claim 6, the gate side of the turn-on switching element side or the semiconductor device of the turn-on gate resistor, said semiconductor device to said turn-on switching element side and the anode in the direction of the gate side and the cathode, to connect the turn-on diode to the gate resistor in series for the turn. (7) 請求項7の半導体素子のゲート駆動回路は、前記ターンオフ用ゲート抵抗器の前記ターンオフ用スイッチ素子側または前記半導体素子のゲート側に、前記ターンオフ用スイッチ素子側をカソードとし前記半導体素子のゲート側をアノードとする方向に、前記ターンオフ用ゲート抵抗器と直列にターンオフ用ダイオードを接続する。 (7) The gate drive circuit of a semiconductor device according to claim 7, the gate side of the turn-off switching element side or the semiconductor device of the turn-off gate resistors, the turn-off switching element side and the cathode of the semiconductor element in the direction of the gate side and the anode, connecting the turnoff diode to the gate resistor in series for the turn-off. (8) 請求項8の半導体素子のゲート駆動回路は、前記ターンオン用ゲート抵抗器、前記ターンオフ用ゲート抵抗器、前記ターンオン用ダイオードおよび前記ターンオフ用ダイオードの一部またはすべてを、前記半導体素子の表面に積層して設置する。 (8) the gate drive circuit as claimed in claim 8, wherein the turn-on gate resistors, the turn-off gate resistors, some or all of the turn-on diodes and the turn-off diode, a surface of the semiconductor element laminated to installed. 【0019】 【発明の効果】(1) 請求項1の発明によれば、半導体素子のジャンクション温度の変化に応じてターンオン用ゲート抵抗器とターンオフ用ゲート抵抗器の抵抗値を変化させることが可能になり、半導体素子のジャンクション温度が変化してもスイッチング速度を一定に保つことができ、スイッチング損失の増大や、サージ電圧による半導体素子の破損を防ぎ、半導体素子の安定なスイッチング動作を実現することができる。 [0019] [Effect of the Invention] (1) According to the present invention, possible to change the resistance value of the gate resistor and the turn-off gate resistors for turning on in response to a change in junction temperature of the semiconductor element to be, even if the junction temperature of the semiconductor element changes can keep switching speed constant, increase in the switching loss, preventing damage to the semiconductor element due to the surge voltage, to achieve a stable switching operation of the semiconductor element can. (2) 請求項2の発明によれば、上記請求項1の効果をより一層高めることができる。 (2) According to the second aspect of the present invention, it is possible to further increase the effect of the first aspect. (3) 請求項3の発明によれば、半導体素子のターンオン時のスイッチング速度に温度依存性がない場合には、半導体素子のスイッチング損失の増大やサージ電圧による半導体素子の破壊のない安定なスイッチング動作を実現することができる。 (3) According to the invention of claim 3, in the absence Temperature dependence on the switching speed at turn the semiconductor elements, a stable switching without breakdown of the semiconductor element due to the increase or surge voltage of the switching loss of the semiconductor element it is possible to realize the operation. (4) 請求項4の発明によれば、半導体素子のターンオン時のスイッチング速度が正の温度依存性を示す場合には、半導体素子のスイッチング損失の増大やサージ電圧による半導体素子の破壊のない安定なスイッチング動作を実現することができる。 (4) According to the invention of claim 4, the switching speed during turn-on of the semiconductor element is to indicate a positive temperature dependence, no breakdown of the semiconductor element due to the increase or surge voltage of the switching loss of the semiconductor device stable it is possible to realize a switching operation. (5) 請求項5の発明によれば、半導体素子のターンオン時のスイッチング速度の温度依存性がターンオン時のスイッチング速度の温度依存性よりも小さい場合には、半導体素子のスイッチング損失の増大やサージ電圧による半導体素子の破壊のない安定なスイッチング動作を実現することができる。 (5) According to the invention of claim 5, when the temperature dependence of the switching speed at turn the semiconductor device is less than the temperature dependence of the switching speed at turn may increase or surge in switching loss of the semiconductor element it is possible to realize the fracture, stable switching operation of the semiconductor device according to a voltage. (6) 請求項6および7の発明によれば、請求項1〜 (6) According to the invention of claim 6 and 7, claim 1
5の上記効果に加え、ゲート駆動回路と半導体素子のスイッチング部との間のゲート信号用配線を1本にすることができ、配線工数を削減できる。 In addition to 5 above effects, the gate signal wiring between the switching portion of the gate driver circuit and the semiconductor element can be one, can reduce wiring man-hours. (7) 請求項8の発明によれば、NTCサーミスタやPTCサーミスタなどのゲート抵抗器を薄い板状に成形することによって、半導体素子に良好に積層することができ、さらに実装工数を低減することができる。 (7) According to the invention of claim 8, shaping the gate resistor, such as an NTC thermistor or a PTC thermistor thin plate can be satisfactorily laminated to the semiconductor element, to further reduce the mounting man-hours can. また、 Also,
半導体素子とゲート抵抗器が直接接触した状態で積層されるため、半導体素子の熱が正確かつ時間遅れなくゲート抵抗器に伝わってゲート抵抗器の抵抗値が変化し、半導体素子のジャンクション温度変化によるスイッチング速度の変動をより少なくすることができる。 Since the semiconductor element and the gate resistors are stacked in direct contact, the semiconductor device heat is transmitted to the gate resistor not delay accurate and time vary the resistance value of the gate resistor, due to the junction temperature change of the semiconductor element it is possible to reduce the variation of the switching speed. 【0020】 【発明の実施の形態】−−−発明の第1の実施の形態− DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION --- first embodiment of the invention -
−− 図1は第1の実施の形態の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路を示す。 - Figure 1 illustrates a gate drive circuit of the semiconductor switching elements of the first embodiment. ゲート駆動回路1は、半導体スイッチング素子Q1のゲートGを駆動制御してスイッチング素子Q1をオンまたはオフする。 The gate drive circuit 1 turns on or off the switching element Q1 and drives and controls the gate G of the semiconductor switching element Q1. なお、この例では半導体スイッチング素子Q1にIGBTを用いる例を示すが、半導体スイッチング素子はIGBTに限定されず、 Although in this example shows an example of using the IGBT in the semiconductor switching elements Q1, the semiconductor switching element is not limited to IGBT,
トランジスターやMOSでもよい。 It may be a transistor or MOS. スイッチング素子Q The switching element Q
1のコレクターCとエミッターEの間には、フライホイールダイオードD1を接続する。 Between 1 collector C and the emitter E, to connect the flywheel diode D1. 【0021】ゲート駆動回路1には、スイッチング素子Q1をオンするためのNPNトランジスター(オン用トランジスター)SW1と、オフするためのPNPトランジスター(オフ用トランジスター)SW2とを備える。 [0021] Gate drive circuit 1 includes a NPN transistor (ON for transistor) SW1 for turning on the switching element Q1, and a PNP transistor (OFF-transistor) SW2 to OFF.
オン用トランジスターSW1のエミッターEはオン用ゲート抵抗器R1を介してスイッチング素子Q1のゲートGに接続し、オフ用トランジスターSW2のエミッターEはオフ用ゲート抵抗器R2を介してスイッチング素子Q1のゲートGに接続する。 Emitter E ON for transistor SW1 is connected to the gate G of the switching element Q1 via the on-gate resistor R1, the gate G of the switching element Q1 emitter E of OFF-transistor SW2 via the off-gate resistors R2 to connect to. また、オン用トランジスターSW1のコレクターCはオン用電源Vb1の+端子に接続し、オフ用トランジスターSW2のコレクターCはオフ用電源Vb2の−端子に接続する。 Further, the collector C of the turned on for transistor SW1 is connected to the positive terminal of the on-power source Vb1, the collector C of the OFF-transistor SW2 is off power supply Vb2 - connected to the terminal. 【0022】さらに、オン用電源Vb1とオフ用電源Vb2 [0022] In addition, on power supply Vb1 and off power supply Vb2
とを直列に接続してそれらの接続点、すなわちオン用電源Vb1の−端子とオフ用電源Vb2の+端子をスイッチング素子Q1のエミッターEに接続する。 Connecting the positive terminal of the terminal and the off-power source Vb2 to the emitter E of the switching element Q1 - DOO their connection points connected in series, i.e. the on-power source Vb1. オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースB The base B of the on for the transistor SW1 and off for the transistor SW2
を接続し、それらのベースBにはスイッチング素子Q1 Connect, to their base B switching element Q1
をオンまたはオフするための制御信号(オン/オフ信号)を供給する。 Supplying on or off to control signals for (ON / OFF signal). 【0023】オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースBにハイレベルのオン信号を供給すると、オン用トランジスターSW1がオンし、オン用電源Vb1からオン用トランジスターSW1とオン用ゲート抵抗器R1を介してスイッチング素子Q1のゲートGに正電圧が印加され、ゲートGとエミッターE間の容量に電荷が充電される。 [0023] the base B of the on for transistor SW1 and off for the transistor SW2 is supplied a high-level ON signal, ON for transistor SW1 is turned on, the ON for transistor SW1 and the on-gate resistor R1 to the on power source Vb1 a positive voltage is applied to the gate G of the switching element Q1 via the charge is charged in the capacitance between the gate G and the emitter E. そして、スイッチング素子Q Then, the switching element Q
1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1がしきい値を超えると、スイッチング素子Q1がターンオンする。 When the voltage Vge1 between the gate G and the emitter E of 1 exceeds the threshold, the switching element Q1 is turned on. 【0024】一方、オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースBにローレベルのオフ信号を供給すると、オン用トランジスターSW1がオフし、代わってオフ用トランジスターSW2がオンする。 On the other hand, by supplying a low-level OFF signal to the base B of the on for transistor SW1 and off for transistor SW2, and turned off on a transistor SW1, instead OFF-transistor SW2 is turned on.
これにより、オフ用電源Vb2からオフ用トランジスターSW2とオフ用ゲート抵抗器R2を介してスイッチング素子Q1のゲートGに負電圧が印加され、ゲートGとエミッターE間の容量に充電された電荷が放電される。 Thus, a negative voltage is applied to the gate G of the switching element Q1 from off power source Vb2 through the OFF-transistor SW2 and off gate resistor R2, the electric charge charged in the capacitance between the gate G and the emitter E is discharged It is. そして、スイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE The gate G of the switching element Q1 and the emitter E
間の電圧Vge1がしきい値を下回ると、スイッチング素子Q1がターンオフする。 Voltage Vge1 between falls below the threshold value, the switching element Q1 is turned off. 以上、正負の両電源Vb1、V Above, both positive and negative power supply Vb1, V
b2を例に説明したが、片電源を用いても同様に動作するため、両電源に限定されるものではない。 b2 was explained as an example in the present embodiment, in order to operate in the same manner by using a single power supply, but is not limited to dual supply. 【0025】図2は、図1に示すゲート駆動回路を用いた単相または3相インバーターの1相分の電力変換回路を示す。 [0025] Figure 2 shows a power conversion circuit for one phase of the single-phase or three-phase inverter using the gate driving circuit shown in FIG. この電力変換回路については従来技術の欄で説明したが、改めてその概要を説明する。 This for power conversion circuit described in the background section, again illustrating the overview. この電力変換回路は、半導体スイッチング素子Q1とQ2を直列に接続し、この直列回路を主回路電源Vc1の両端に接続する。 The power conversion circuit connects the semiconductor switching elements Q1 and Q2 in series to connect this series circuit across the main circuit power supply Vc1.
スイッチング素子Q1、Q2にはそれぞれ、フライホイールダイオードD1、D2を並列に接続する。 Each of the switching elements Q1, Q2, connecting the flywheel diodes D1, D2 in parallel. また、スイッチング素子Q1のエミッターEとスイッチング素子Q2のコレクターCを負荷L1に接続する。 Also connects the collector C of the emitter E and the switching element Q2 of the switching element Q1 to the load L1. 【0026】半導体スイッチング素子Q1、Q2のゲートGとエミッターE間には図1に示すゲート駆動回路1 The semiconductor switching elements Q1, Q2 gate drive circuit 1 shown in FIG. 1 between the gate G and the emitter E of
をそれぞれ接続し、スイッチング素子Q1、Q2をオンまたはオフする。 It was connected, on or off the switching elements Q1, Q2. なお、図1ではスイッチング素子Q1 The switching element Q1 in FIG. 1
のゲート駆動回路1のみを示すが、スイッチング素子Q Only shows a gate drive circuit 1, the switching element Q
2のゲート駆動回路も図1に示すゲート駆動回路と同様である。 The gate drive circuit 2 is the same and the gate driving circuit shown in FIG. さらに、単相または3相インバーターの電力変換回路におけるQ1、Q2以外の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路にも、図1に示すゲート駆動回路と同様な回路を用いる。 Furthermore, even if the gate drive circuit of the semiconductor switching elements Q1, Q2 than in the power conversion circuit of single-phase or three-phase inverter, using the same circuit and a gate driving circuit shown in FIG. 【0027】図3は、半導体スイッチング素子Q1のターンオン時(a)とターンオフ時(b)の動作波形を示す。 FIG. 3 shows an operation waveform at the time of turn-on of the semiconductor switching elements Q1 (a) and during turn-off (b).
なお、単相または3相インバーターの電力変換回路におけるQ1、Q2以外の半導体スイッチング素子も図3と同様なターンオフ動作とターンオン動作を繰り返す。 Incidentally, it repeated the same turn-off operation and the turn-on operation Q1, also semiconductor switching elements other than Q2 and 3 in the power conversion circuit of single-phase or three-phase inverter. 半導体スイッチング素子Q1のジャンクション温度Tjが上昇した場合のターンオフ時に、スイッチング速度が遅くなるのを防ぎ、スイッチング損失Eswの増大を防止する方法は、上述した従来のゲート駆動回路と同様である。 At turn-off when the junction temperature Tj of the semiconductor switching elements Q1 rises, prevents the switching speed becomes slow, a method to prevent an increase in switching losses Esw is the same as the conventional gate driving circuit described above. すなわち、オフ用ゲート抵抗器R2に負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、それをスイッチング素子Q That is, using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient off gate resistor R2, a switching element Q it
1の近傍に設置することによって、スイッチング素子Q By placing in the vicinity of 1, the switching element Q
1のジャンクション温度Tjの上昇に応じてオフ用ゲート抵抗器R2の抵抗値を減少させ、ゲートGとエミッターE間の充電電荷の放電速度を速くしてスイッチング速度の低下を防止する。 Reducing the resistance of the off-gate resistors R2 in response to an increase in the first junction temperature Tj, and to prevent a reduction in switching speed and increase the discharge speed of charges between the gate G and the emitter E. 【0028】一方、半導体スイッチング素子Q1のジャンクション温度Tjが上昇した場合に、スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング素子Q2に発生するサージ電圧ΔV2を抑制するには次のようにする。 On the other hand, when the junction temperature Tj of the semiconductor switching elements Q1 rises, so that the following to suppress the surge voltage ΔV2 generated in the switching element Q2 at the time of turn-on of the switching element Q1. ターンオン時は、フライホイールダイオードD2から負荷L1に負荷電流が流れている状態で、図3(a)に示すターンオン波形のように、時刻t1においてスイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1がしきい値を超えると、スイッチング素子Q1がターンオン動作を開始し、電流Ic1が流れ始める。 At turn-on, in a state where the load current to the load L1 from the flywheel diode D2 is flowing, the voltage between the gate G and the emitter E of the switching element Q1 in the manner, time t1 turn waveform shown in FIG. 3 (a) Vge1 When but exceeds the threshold value, the switching element Q1 starts turn-on operation, the current Ic1 starts flowing. また、同時にフライホイールダイオードD2が逆回復(リカバリー)動作をし、スイッチング素子Q1にリカバリー電流ΔIが重畳して流れ、スイッチング素子Q2にはリカバリー電流の特性と寄生インダクダンスで決まるサージ電圧ΔV Further, the reverse recovery (recovery) operation is the flywheel diode D2 simultaneously, the surge voltage ΔV recovery current ΔI flows superimposed on the switching element Q1, the switching element Q2 which is determined by parasitic Indakudansu characteristic of the recovery current
2が重畳された電圧Vce2が印加される。 2 is a voltage Vce2 superimposed is applied. 【0029】上述したように、電力用半導体スイッチング素子のターンオン時のスイッチング速度は、(1)ジャンクション温度Tjに依存しない、(2)ターンオフ時のスイッチング速度の温度依存性とは逆の正の温度依存性を示す、あるいは(3)ターンオフ時のスイッチング速度の温度依存性よりも小さい温度依存性を示す。 [0029] As described above, the switching speed at turn the power semiconductor switching devices, (1) does not depend on the junction temperature Tj, (2) reverse the positive temperature of the temperature dependence of the switching speed at turn-off time It shows the dependence, or (3) shows a small temperature dependence than the temperature dependence of the switching speed at turn-off time. 【0030】したがって、(1)の場合、すなわち半導体スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度に温度依存性がない場合には、オン用ゲート抵抗器R1に温度依存性のない抵抗器を用いる。 [0030] Therefore, in the case of (1), that is, when there is no temperature dependence in the switching speed at turn the semiconductor switching elements Q1, using a temperature-independent resistor on gate resistor R1. なお、この場合にはオン用ゲート抵抗器R1をスイッチング素子Q1 The switching element Q1 ON gate resistor R1 in this case
の近傍に設置する必要はない。 Need not be installed in the vicinity of. 【0031】また、(2)の場合、すなわちスイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度が正の温度依存性を示す場合には、オン用ゲート抵抗器R1に正の温度係数を有する感温抵抗器を用い、それをスイッチング素子Q1の近傍に設置する。 Further, (2), that when the switching speed at turn the switching element Q1 exhibits a positive temperature dependence, the temperature-sensitive resistor having a positive temperature coefficient on the gate resistor R1 used, placing it in the vicinity of the switching element Q1. 【0032】さらに、(3)の場合、すなわちスイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度の温度依存性がターンオフ時のスイッチング速度の温度依存性よりも小さい場合には、オン用ゲート抵抗器R1にオフ用ゲート抵抗器R2よりも小さい負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、それをスイッチング素子Q1の近傍に設置する。 Furthermore, (3), that when the temperature dependence of the switching speed at turn the switching element Q1 is smaller than the temperature dependence of the switching speed during turn-off, off-on gate resistor R1 using temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient smaller than the use gate resistors R2, placing it in the vicinity of the switching element Q1. 【0033】(2)および(3)の場合には、スイッチング素子Q1のジャンクション温度Tjに応じてオン用ゲート抵抗器R1の抵抗値を変化させ、ジャンクション温度Tjが上昇してもスイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度を一定に保つ。 [0033] (2) and in the case of (3) in response to the junction temperature Tj of the switching element Q1 by changing the resistance value of the on-gate resistors R1, also the junction temperature Tj rises of the switching element Q1 keep the switching speed of the turn-on at a constant level. すなわち、スイッチング素子Q1に流れるリカバリー電流ΔIおよびスイッチング素子Q2のサージ電圧ΔV2の増大を防ぎ、 That prevents an increase in the surge voltage ΔV2 of the recovery current ΔI and the switching element Q2 flowing through the switching element Q1,
スイッチング素子Q2の破損を防止することができる。 It is possible to prevent breakage of the switching element Q2. 【0034】このように第1の実施の形態によれば、ターンオン用トランジスターSW1によりターンオン用ゲート抵抗器R1を介して半導体スイッチング素子Q1のゲートGへターンオン用電源Vb1を供給し、半導体スイッチング素子Q1をターンオンするとともに、ターンオフ用トランジスターSW2によりターンオフ用ゲート抵抗器R2を介して半導体スイッチング素子Q1のゲートGへターンオフ用電源Vb2を供給し、半導体スイッチング素子Q1をターンオフするようにしたので、ターンオフ時およびターンオン時のスイッチング速度をそれぞれ独立にかつ最適に制御することができ、さらに、ターンオン用ゲート抵抗器R1とターンオフ用ゲート抵抗器R2を半導体スイッチング素子Q1の近傍に配置するようにしたので、 [0034] Thus, according to the first embodiment, the turn-on transistor SW1 through a turn-on gate resistor R1 to supply a turn-on power source Vb1 to the gate G of the semiconductor switching elements Q1, the semiconductor switching elements Q1 while turning on to supply a turn-off power source Vb2 to the gate G of the semiconductor switching elements Q1 through the turn-off gate resistor R2 by turnoff transistor SW2, since so as to turn off the semiconductor switching element Q1, during turn-off and switching speed can be independently and optimally control each at turn, further, since the turn-on gate resistor R1 and the turn-off gate resistor R2 to be arranged in the vicinity of the semiconductor switching elements Q1, 導体スイッチング素子Q1のジャンクション温度Tjの変化に応じて正確に、かつ時間遅れなくターンオン用ゲート抵抗器R1とターンオフ用ゲート抵抗器R2の抵抗値を変化させることが可能になり、 Accurately and it is possible to change the resistance value of the turn-on gate resistor R1 and the turn-off gate resistor R2 without any time delay in response to a change in junction temperature Tj of the conductor switching elements Q1,
半導体スイッチング素子Q1のジャンクション温度Tj Junction temperature Tj of the semiconductor switching elements Q1
が変化してもスイッチング速度を一定に保つことができ、スイッチング損失の増大やサージ電圧によるスイッチング素子の破損を防ぎ、安定したスイッチング動作を実現することができる。 There also vary can keep switching speed constant, to prevent breakage of the switching element due to the increase or surge voltage of the switching losses, it is possible to realize a stable switching operation. 【0035】また、ターンオン用ゲート抵抗器R1とターンオフ用ゲート抵抗器R2には、半導体スイッチング素子Q1のターンオン時とターンオフ時のスイッチング速度が最適になる特性を有する抵抗器を用いることによって、上記効果をより一層高めることができる。 Further, the turn-on gate resistor R1 and the turn-off gate resistor R2, by using a resistor having a switching speed becomes optimum characteristics of turn-on and during turn-off of the semiconductor switching elements Q1, the effect it is possible to increase even more. 【0036】半導体スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度に温度依存性がない場合には、ターンオフ用ゲート抵抗器R2には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、ターンオン用ゲート抵抗器R1には温度依存性のない抵抗器を用いるようにしたので、スイッチング損失の増大やサージ電圧による半導体スイッチング素子の破壊のない安定なスイッチング動作を実現することができる。 [0036] When there is no temperature dependence on the switching speed at turn the semiconductor switching elements Q1, the turn-off gate resistor R2 with temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient, the turn-on gate resistor R1 since to use a temperature-independent resistor, it is possible to realize a fracture, stable switching operation of the semiconductor switching element due to the increase or surge voltage of the switching losses. 【0037】半導体スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度が正の温度依存性を示す場合には、ターンオフ用ゲート抵抗器R2には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、ターンオン用ゲート抵抗器R [0037] When the switching speed at turn the semiconductor switching element Q1 exhibits a positive temperature dependence, the turn-off gate resistor R2 with temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient, the turn-on gate resistor vessel R
1には正の温度係数を有する感温抵抗器を用いるようにしたので、スイッチング損失の増大やサージ電圧による半導体スイッチング素子Q1の破壊のない安定なスイッチング動作を実現することができる。 Since the 1 to use a temperature-sensitive resistor having a positive temperature coefficient, it is possible to realize the fracture, stable switching operation of the semiconductor switching elements Q1 due to the increase or surge voltage of the switching losses. 【0038】半導体スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度の温度依存性がターンオン時のスイッチング速度の温度依存性よりも小さい場合には、ターンオフ用ゲート抵抗器R2に負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、ターンオン用ゲート抵抗器R1にターンオフ用ゲート抵抗器R2よりも小さい負の温度係数を有する感温抵抗器を用いるようにしたので、スイッチング損失の増大やサージ電圧による半導体スイッチング素子の破壊のない安定なスイッチング動作を実現することができる。 [0038] When the temperature dependence of the switching speed at turn the semiconductor switching element Q1 is smaller than the temperature dependence of the switching speed at turn is temperature sensitive resistor having a negative temperature coefficient turnoff gate resistor R2 with vessels, since to use a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient smaller than the turn-off gate resistor R2 to turn on the gate resistors R1, breakdown of the semiconductor switching element due to the increase or surge voltage of the switching losses it can be achieved without a stable switching operation. 【0039】なお、フライホイールダイオードD1、D It should be noted, flywheel diodes D1, D
2のリカバリー電流ΔIは、主にフライホイールダイオードD1、D2のリカバリー電荷とオン用ゲート抵抗器R1の抵抗値により決まるが、リカバリー電流ΔIの温度特性はフライホイールダイオードD1、D2の温度特性に依存するので、オン用ゲート抵抗器R1の温度係数をフライホイールダイオードD1、D2のリカバリー電荷温度特性に応じて設定する。 2 recovery current ΔI is primarily but determined by the resistance of the flywheel diodes D1, D2 of the recovery charge and the on-gate resistor R1, the temperature characteristic of the recovery current ΔI depends on the temperature characteristic of the flywheel diodes D1, D2 since, set according to the temperature coefficient of the on gate resistor R1 to the recovery charge temperature characteristic of the flywheel diode D1, D2. そして、オン用ゲート抵抗器R1をスイッチング素子Q1、Q2の近傍またはフライホイールダイオードD1、D2の近傍に配置することによって、スイッチング素子Q1、Q2の温度が変化した場合でも、ターンオン時のスイッチング速度をターンオフ時のスイッチング速度と独立に制御することができるため、サージ電圧ΔV2の増大を抑制してスイッチング素子Q1、Q2の破壊を防止することができる。 Then, by arranging the on-gate resistor R1 in the vicinity of the switching elements Q1, Q2 near or flywheel diodes D1, D2, even if the temperature of the switching elements Q1, Q2 is changed, the switching speed at turn it is possible to independently control the switching speed at turn-off, it is possible to prevent destruction of the switching elements Q1, Q2 by suppressing the increase of surge voltage [Delta] V2. 【0040】−−−発明の第2の実施の形態−−− 上述した第1の実施の形態のように、オン用ゲート抵抗器R1とオフ用ゲート抵抗器R2をスイッチング素子Q [0040] --- second embodiment of the invention --- as in the first embodiment described above, the switching element ON gate resistors R1 and off gate resistors R2 Q
1のジャンクション温度Tjに応じて抵抗値を変化させる場合には、それらをスイッチング素子Q1の近傍に配置するのが望ましい。 If the resistance value is changed according to the first junction temperature Tj, and they are preferably disposed in the vicinity of the switching element Q1. ところがそうすると、ゲート駆動回路1のオン用トランジスターSW1とオン用ゲート抵抗器R1との間、およびオフ用トランジスターSW2とオフ用ゲート抵抗器R2との間を別個のゲート信号用配線で接続しなければならず、ゲート駆動回路1とスイッチング素子Q1との間のゲート信号用配線が2本に増えてしまい、配線工数が増大することになる。 However Then, between the ON for transistor SW1 and the on-gate resistor R1 of the gate drive circuit 1, and to be connected between the OFF-transistor SW2 and off gate resistor R2 with a separate gate signal line Narazu, gate signal wiring between the gate drive circuit 1 and the switching element Q1 will be increased to two, so that the wiring time is increased. 【0041】そこで、オン用ゲート抵抗器R1とオフ用ゲート抵抗器R2をスイッチング素子Q1の近傍に配置しながら、ゲート駆動回路とスイッチング素子Q1との間を1本のゲート信号用配線で接続するようにした第2 [0041] Therefore, while placing the ON gate resistors R1 and off gate resistor R2 in the vicinity of the switching element Q1, is connected at one gate signal line between the gate drive circuit and the switching element Q1 the second was like to
の実施の形態を説明する。 Describing the embodiments. 【0042】図4は、第2の実施の形態の半導体スイッチング素子とそのゲート駆動回路を示す。 [0042] Figure 4 illustrates a semiconductor switching element of the second embodiment of the gate drive circuit. なお、図4において図1に示す回路素子と同様な素子に対しては同一の符号を付して説明する。 Incidentally, it is denoted by the same reference numerals for the same elements as the circuit elements shown in FIG. 1 in FIG. 4. ゲート駆動回路3は、半導体スイッチング素子Q1のゲートGを駆動制御してスイッチング素子Q1をオンまたはオフする。 The gate driving circuit 3 turns on or off the switching element Q1 and drives and controls the gate G of the semiconductor switching element Q1. なお、この例では半導体スイッチング素子Q1にIGBTを用いる例を示すが、半導体スイッチング素子はIGBTに限定されず、トランジスターまたはMOSでもよい。 Although in this example shows an example of using the IGBT in the semiconductor switching elements Q1, the semiconductor switching element is not limited to IGBT, it may be transistors or MOS. スイッチング素子Q1のコレクターCとエミッターEの間には、フライホイールダイオードD1を接続する。 Between the collector C and emitter E of the switching element Q1, which connects the flywheel diode D1. 【0043】ゲート駆動回路3には、スイッチング素子Q1をオンするためのNPNトランジスター(オン用トランジスター)SW1と、オフするためのPNPトランジスター(オフ用トランジスター)SW2とを備える。 In [0043] the gate driving circuit 3 includes a NPN transistor (ON for transistor) SW1 for turning on the switching element Q1, and a PNP transistor (OFF-transistor) SW2 to OFF.
オン用トランジスターSW1のエミッターEとオフ用トランジスターSW2のエミッターEとを互いに接続し、 Connected to each other and the emitter E of the emitter E and OFF-transistor SW2 ON for transistor SW1,
オン用トランジスターSW1のコレクターCをゲート電源Vgの+端子に接続し、さらにオフ用トランジスターSW2のコレクターCをゲート電源Vgの−端子に接続する。 The collector C of the on for transistor SW1 is connected to the positive terminal of the gate power supply Vg, further collectors C off for transistor SW2 of the gate power source Vg - connected to the terminal. また、オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースBを互いに接続し、それらのベースBにはスイッチング素子Q1をオンまたはオフするための制御信号(オン/オフ信号)を供給する。 Also, connect the base B of the on for transistor SW1 and off for transistor SW2 each other, are on their base B supplies a control signal for turning on or off the switching element Q1 (the on / off signal). 【0044】オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のエミッターEは、単一のゲート信号用配線5を介してスイッチング素子Q1側に内蔵されるスイッチング部4の整流ダイオードD2とD3に接続する。 The emitter on a transistor SW1 and off for transistor SW2 E is connected to the rectifier diode D2 and D3 of the switching unit 4 which is incorporated in the switching element Q1 side via the line 5 for a single gate signal. スイッチング部4は、オン用ゲート抵抗器R1と直列にオン用ダイオードD2を接続するとともに、オフ用ゲート抵抗器R2と直列にオフ用ダイオードD3を接続し、これらの2組の直列回路を並列に接続してスイッチング素子Q1のゲートGへ接続する。 The switching unit 4 is configured to connect the on-gate resistor R1 in series with the on diode D2, connect the off diode D3 in series with the off-gate resistors R2, these two sets of series circuits in parallel connection to be connected to the gate G of the switching element Q1. 【0045】オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースBにハイレベルのオン信号を供給すると、オン用トランジスターSW1がオンし、ゲート電源Vgからオン用トランジスターSW1、オン用ダイオードD2およびオン用ゲート抵抗器R1を介してスイッチング素子Q1のゲートGに正電圧が印加され、 [0045] Supplying high level ON signal to the base B of the on for transistor SW1 and off for the transistor SW2, ON for transistor SW1 is turned ON for transistor SW1 from the gate power source Vg, on diode D2 and on gate positive voltage to the gate G of the switching element Q1 is applied through a resistor R1,
ゲートGとエミッターE間の容量に電荷が充電される。 Charge the capacitance between the gate G and the emitter E is charged.
そして、スイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1がしきい値を超えると、スイッチング素子Q1がターンオンする。 The voltage Vge1 between the gate G and the emitter E of the switching element Q1 exceeds a threshold, the switching element Q1 is turned on. 【0046】一方、オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースBにローレベルのオフ信号を供給すると、オン用トランジスターSW1がオフし、代わってオフ用トランジスターSW2がオンする。 Meanwhile, by supplying a low-level OFF signal to the base B of the on for transistor SW1 and off for transistor SW2, and it turned off on a transistor SW1, instead OFF-transistor SW2 is turned on.
これにより、ゲート電源Vgからオフ用トランジスターSW2、オフ用ダイオードD3およびオフ用ゲート抵抗器R2を介してスイッチング素子Q1のゲートGに負電圧が印加され、ゲートGとエミッターEとの間の容量に充電された電荷が放電される。 Thus, OFF-transistor SW2 from the gate power source Vg, a negative voltage is applied to the gate G of the switching element Q1 through the off diode D3 and off gate resistor R2, the capacitance between the gate G and the emitter E charged charge is discharged. そして、スイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1がしきい値を下回ると、スイッチング素子Q1がターンオフする。 The voltage Vge1 between the gate G and the emitter E of the switching element Q1 falls below the threshold value, the switching element Q1 is turned off. 【0047】ここで、オフ用ゲート抵抗器R2に負の温度係数を持つ感温抵抗器を用い、スイッチング素子Q1 [0047] Here, using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient off gate resistor R2, a switching element Q1
の熱が伝わる近傍に配置すると、スイッチング素子Q1 When placed near the heat is transferred, the switching element Q1
の温度に応じてオフ用ゲート抵抗器R2の抵抗値が変化する。 The resistance of the off-gate resistors R2 changes according to the temperature. スイッチング素子Q1のジャンクション温度Tj Junction temperature Tj of the switching element Q1
の上昇にともなって、オフ用ゲート抵抗器R2の抵抗値が減少するため、ゲートGとエミッターEとの間の容量に充電された電荷の放電速度が速くなる。 With increasing, the resistance value of the off-gate resistors R2 decreases, the discharge rate of the electric charge charged in the capacitance between the gate G and the emitter E becomes faster. これにより、 As a result,
ターンオフ時にスイッチング素子Q1のスイッチング速度が速くなり、上述したスイッチング損失Eswの増加を防止することができる。 Switching speed of the switching element Q1 becomes faster at turn-off, it is possible to prevent an increase in switching losses Esw described above. 【0048】また、上述したように、ターンオン時におけるダイオードのリカバリー電流の温度特性はダイオードの温度特性に依存するため、オン用ゲート抵抗器R1 [0048] Further, as described above, since the temperature characteristic of the recovery current of the diode at the time of turn-on depends on the temperature characteristics of the diode, the on gate resistor R1
の温度係数をダイオードのリカバリー電荷温度特性に応じて設定する。 It is set according to the temperature coefficient of the recovery charge temperature characteristics of the diode. 具体的には、上述したように、(1)半導体スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度に温度依存性がない場合には、オン用ゲート抵抗器R1に温度依存性のない抵抗器を用いる。 Specifically, as described above, (1) if there is no temperature dependence on the switching speed at turn the semiconductor switching device Q1, using a temperature-independent resistor on gate resistor R1. なお、この場合にはオン用ゲート抵抗器R1をスイッチング素子Q Incidentally, the on-gate resistor R1 in this case the switching device Q
1の近傍に設置する必要はない。 Need not be installed in the vicinity of 1. 【0049】また、(2)スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度が正の温度依存性を示す場合には、オン用ゲート抵抗器R1に正の温度係数を有する感温抵抗器を用い、それをスイッチング素子Q1の近傍に設置する。 [0049] Further, (2) when the switching speed at turn the switching element Q1 exhibits a positive temperature dependency, with a temperature-sensitive resistor having a positive temperature coefficient on the gate resistor R1, it the installation in the vicinity of the switching element Q1. 【0050】さらに、(3)スイッチング素子Q1のターンオン時のスイッチング速度の温度依存性がターンオフ時のスイッチング速度の温度依存性よりも小さい場合には、オン用ゲート抵抗器R1にオフ用ゲート抵抗器R [0050] Further, (3) when the temperature dependence of the switching speed at turn the switching element Q1 is smaller than the temperature dependence of the switching speed at turn-off time, the off gate resistor ON gate resistors R1 R
2よりも小さい負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、それをスイッチング素子Q1の近傍に設置する。 Using temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient smaller than 2, to install it in the vicinity of the switching element Q1. 【0051】ここで、負の温度係数を持つ感温抵抗器には例えばNTC(Negative Temperature Coefficient) [0051] Here, the temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient for example NTC (Negative Temperature Coefficient)
サーミスタを、正の温度係数を持つ感温抵抗器には例えばPTC(Positive Temperature Coefficient)などを用いることができる。 Thermistor, the temperature-sensitive resistor having a positive temperature coefficient can be used, for example PTC (Positive Temperature Coefficient). NTCサーミスタはMn-NiやMn NTC thermistors are Mn-Ni and Mn
-Co-Cuなどのセラミックスを主成分とし、PTCサーミスタはチタン酸バリウム系などのセラミックスを主成分としたものである。 A main component ceramics such as -Co-Cu, PTC thermistor is one composed mainly of ceramics such as barium titanate. 【0052】そして、オン用ゲート抵抗器R1をスイッチング素子の近傍またはフライホイールダイオードの近傍に配置することによって、スイッチング素子またはフライホイールダイオードの温度が変化した場合でも、ターンオン時のスイッチング速度をターンオフ時のスイッチング速度と独立に制御することができるため、サージ電圧の増大を抑制してスイッチング素子の破壊を防止できる。 [0052] Then, by placing the on-gate resistor R1 in the vicinity of or near the flywheel diode of the switching element, even when the temperature of the switching element or flywheel diode is changed, upon turn-off switching speed at turn it is possible to control the switching speed of the independently can prevent destruction of the switching device by suppressing the increase of surge voltage. 【0053】図5は、図4に示す回路を実際の配線パターンと電子部品で構成した例を示す。 [0053] Figure 5 shows an example in which an actual wiring pattern and the electronic components of the circuit shown in FIG. 絶縁基板6の上面には、金属箔板の電気配線パターン7によりダイオードD2、D3と抵抗器R1、R2が接続されて直並列回路が形成されており、その直並列回路が金属ワイヤー配線8を介してスイッチング素子Q1に接続されている。 On the upper surface of the insulating substrate 6, the diode D2 by electric wiring pattern 7 of a metal foil sheet, D3 and resistors R1, R2 are connected in series-parallel circuit is formed, the series-parallel circuit to the metal wire wiring 8 It is connected to the switching element Q1 through. 【0054】図6は変形例の半導体スイッチング素子とそのゲート駆動回路を示す。 [0054] Figure 6 shows a semiconductor switching element and the gate drive circuit of the modification. この変形例では、図4に示す実施例に対して、オン用ダイオードD2とオン用ゲート抵抗器R1の並び順と、オフ用ダイオードD3とオフ用ゲート抵抗器R2の並び順を変えてスイッチング素子Q1のゲートGへ接続してスイッチング部4Aを構成する。 In this modification, with respect to the embodiment shown in FIG. 4, the order of on diode D2 and on gate resistor R1, the switching by changing the order of off diode D3 and OFF gate resistor R2 element Q1 connected to the gate G of constituting the switching unit 4A. 図7は、図6に示す変形例の回路を実際の配線パターンと電子部品で構成した例を示す。 Figure 7 shows an example in which an actual wiring pattern and the electronic components of the circuit modification shown in FIG. 絶縁基板6Aの上面には、金属箔板の電気配線パターン7AによりダイオードD2、D3と抵抗器R1、R2が接続されて直並列回路が形成されており、その直並列回路が金属ワイヤー8Aを介してスイッチング素子Q1(図7では不図示) On the upper surface of the insulating substrate 6A, diodes D2 by electrical wiring patterns 7A of the metal foil plate, D3 and resistors R1, R2 are connected in series-parallel circuit is formed, the series-parallel circuit via metal wires 8A the switching element Q1 Te (not shown in FIG. 7)
に接続されている。 It is connected to the. 【0055】このように第2の実施の形態によれば、ターンオン用ゲート抵抗器R1のターンオン用トランジスターSW1側または半導体スイッチング素子Q1のゲートG側に、ターンオン用トランジスターSW1側をアノードとし半導体スイッチング素子Q1のゲートG側をカソードとする方向に、ターンオン用ゲート抵抗器R1と直列にターンオン用ダイオードD2を接続するようにした。 [0055] Thus, according to the second embodiment, the gate G side of the turn-on transistor SW1 side or the semiconductor switching element Q1 of turn-on gate resistor R1, the semiconductor switching element to the turn-on transistor SW1 side and anode Q1 gate G side in the direction of the cathode of, and to connect the turn-on gate resistor R1 and the turn-on diode D2 in series. また、ターンオフ用ゲート抵抗器R2のターンオフ用トランジスターSW2側または半導体スイッチング素子Q1のゲートG側に、ターンオフ用トランジスターS Further, the gate G side of the turnoff transistors SW2 side or the semiconductor switching elements Q1 turn-off gate resistors R2, turnoff transistors S
W2側をカソードとし半導体スイッチング素子Q1のゲートG側をアノードとする方向に、ターンオフ用ゲート抵抗器R2と直列にターンオフ用ダイオードD3を接続するようにした。 The W2 side of the gate G of the semiconductor switching elements Q1 and a cathode in the direction of the anode, and to connect the turnoff diode D3 in series with the turn-off gate resistor R2. これにより、上述した第1の実施の形態の効果に加え、ゲート駆動回路3と半導体スイッチング素子Q1のスイッチング部4との間のゲート信号用配線を1本にすることができ、配線工数を削減できるという効果が得られる。 Thus, in addition to the effects of the first embodiment described above, the gate signal wiring between the switching unit 4 of the gate driver circuit 3 and the semiconductor switching element Q1 can be one, reducing wiring work an effect that can be obtained. 【0056】−−−発明の第3の実施の形態−−− 図4に示す第2の実施の形態の回路からオフ用ダイオードD3を省略した第3の実施の形態を説明する。 [0056] --- explaining the third embodiment --- third embodiment is omitted off diode D3 from the circuit of the second embodiment shown in FIG. 4 of the invention. 図8 Figure 8
は、第3の実施の形態の半導体スイッチング素子とそのゲート駆動回路を示す。 Shows the semiconductor switching device of the third embodiment of the gate drive circuit. なお、図8において、図1および図4に示す回路素子と同様な素子に対しては同一の符号を付して説明する。 In FIG. 8, will be denoted by the same numerals denote the same elements as the circuit elements shown in FIGS. 1 and 4. 【0057】第3の実施の形態の動作を説明する。 [0057] illustrating the operation of the third embodiment. オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2 On for transistor SW1 and off for the transistor SW2
のベースBにハイレベルのオン信号を供給すると、オン用トランジスターSW1がオンする。 When the base B supplies a high-level ON signal, ON for transistor SW1 is turned on. そして、ゲート電源Vgからオン用トランジスターSW1、オン用ダイオードD2およびオン用ゲート抵抗器R1の経路と、ゲート電源Vgからオン用トランジスターSW1およびオフ用ゲート抵抗器R2の経路とを介してスイッチング素子Q1のゲートGに正電圧が印加され、ゲートGとエミッターE間の容量に電荷が充電される。 Then, on a transistor SW1 from the gate power source Vg, and the path of the on diode D2 and on gate resistor R1, the switching element Q1 from the gate power source Vg via the path on for transistors SW1 and off gate resistor R2 It is a positive voltage to the gate G of the applied, charges are charged in the capacitance between the gate G and the emitter E. そして、スイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1 Then, the voltage between the gate G and the emitter E of the switching element Q1 Vge1
がしきい値を超えると、スイッチング素子Q1がターンオンする。 There exceeds the threshold, the switching element Q1 is turned on. 【0058】一方、オン用トランジスターSW1とオフ用トランジスターSW2のベースBにローレベルのオフ信号を供給すると、オン用トランジスターSW1がオフし、代わってオフ用トランジスターSW2がオンする。 Meanwhile, by supplying a low-level OFF signal to the base B of the on for transistor SW1 and off for transistor SW2, and it turned off on a transistor SW1, instead OFF-transistor SW2 is turned on.
これにより、ゲート電源Vgからオフ用トランジスターSW2およびオフ用ゲート抵抗器R2を介してスイッチング素子Q1のゲートGに負電圧が印加され、ゲートG Thus, a negative voltage is applied to the gate G of the switching element Q1 from the gate power source Vg through the OFF-transistor SW2 and off gate resistor R2, the gate G
とエミッターEとの間の容量に充電された電荷が放電される。 Electric charge charged in the capacitance between the emitter E and is discharged. そして、スイッチング素子Q1のゲートGとエミッターE間の電圧Vge1がしきい値を下回ると、スイッチング素子Q1がターンオフする。 The voltage Vge1 between the gate G and the emitter E of the switching element Q1 falls below the threshold value, the switching element Q1 is turned off. 【0059】ここで、オフ用ゲート抵抗器R2に負の温度係数を持つ感温抵抗器を用い、スイッチング素子Q1 [0059] Here, using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient off gate resistor R2, a switching element Q1
の熱が伝わる近傍に配置すると、スイッチング素子Q1 When placed near the heat is transferred, the switching element Q1
の温度に応じてオフ用ゲート抵抗器R2の抵抗値が変化する。 The resistance of the off-gate resistors R2 changes according to the temperature. スイッチング素子Q1のジャンクション温度Tj Junction temperature Tj of the switching element Q1
の上昇にともなって、オフ用ゲート抵抗器R2の抵抗値が減少するため、ゲートGとエミッターEとの間の容量に充電された電荷の放電速度が速くなる。 With increasing, the resistance value of the off-gate resistors R2 decreases, the discharge rate of the electric charge charged in the capacitance between the gate G and the emitter E becomes faster. これにより、 As a result,
ターンオフ時にスイッチング素子Q1のスイッチング速度が速くなり、上述したスイッチング損失Eswの増加を防止することができる。 Switching speed of the switching element Q1 becomes faster at turn-off, it is possible to prevent an increase in switching losses Esw described above. 【0060】一方、ターンオン時には、スイッチング素子Q1のゲート入力抵抗がオン用ゲート抵抗器R1とオフ用ゲート抵抗器R2の合成抵抗値となるため、上述したように、フライホイールダイオードのリカバリー電荷温度特性に応じてオン用ゲート抵抗器R1の抵抗値と温度係数を設定する。 [0060] On the other hand, at the time of turn-on, since the gate input resistance of the switching element Q1 is combined resistance value of the on-gate resistor R1 and the off gate resistor R2, as described above, the recovery charge temperature characteristic of the flywheel diode setting the resistance value and the temperature coefficient of the on-gate resistor R1 in accordance with the. 【0061】図9は、図8に示す第3の実施の形態の回路を実際の配線パターンと電子部品で構成した例を示す。 [0061] Figure 9 shows an example in which an actual wiring pattern and the electronic components of the circuit of the third embodiment shown in FIG. 絶縁基板6Bの上面には、金属箔板の電気配線パターン7BによりダイオードD2と抵抗器R1、R2が接続されて直並列回路が形成されており、その直並列回路が金属ワイヤー8Bを介してスイッチング素子Q1に接続されている。 On the upper surface of the insulating substrate 6B, the electric wiring pattern 7B by a diode D2 resistors R1, R2 are connected in series-parallel circuit of the metal foil plate is formed, the series-parallel circuit via metal wires 8B switching It is connected to the element Q1. 【0062】−−−発明の第4の実施の形態−−− 図10は、半導体スイッチング素子の表面にNTCサーミスタまたはPTCサーミスタと整流用ダイオードを形成した例を示す。 [0062] --- fourth embodiment of the invention --- 10 shows an example of forming an NTC thermistor or a PTC thermistor and the rectifying diode on the surface of the semiconductor switching element. NTCサーミスタまたはPTCサーミスタを用いたオン用抵抗器R1とオフ用抵抗器R2とを、半導体スイッチング素子Q1の表面に直接接触する状態で積層する。 The on-resistor R1 and the off resistor R2 with NTC thermistor or PTC thermistor, is laminated in a state of direct contact with the surface of the semiconductor switching element Q1. また、オン用ダイオードD2とオフ用ダイオードD3をポリSiなどにより半導体スイッチング素子Q1上に形成する。 Further, to form an on diode D2 and off diode D3 due poly-Si on the semiconductor switching element Q1. なお、これらのダイオードD Incidentally, these diodes D
2、D3を絶縁基板6C上に設置してもよい。 2, D3 and may be installed on an insulating substrate 6C. 半導体スイッチング素子Q1のゲート電極と抵抗器R1、R2およびダイオードD2、D3の間は、半導体スイッチング素子Q1上の電気配線9やワイヤーボンディングなどで電気的に接続する。 Between the semiconductor switching element gate electrode and the resistor R1 of Q1, R2 and diodes D2, D3 are electrically connected, such as by electrical wiring 9 and wire bonding of the semiconductor switching elements Q1. なお、7Cは金属箔板の電気配線パターン、8Cは金属ワイヤーである。 Incidentally, 7C electric wiring pattern of the metal foil plate, 8C is a metal wire. 【0063】この第4の実施の形態によれば、ゲート抵抗器R1、R2のNTCサーミスタやPTCサーミスタを薄い板状に成形することによって、半導体スイッチング素子Q1に良好に積層することができ、さらに実装工数を低減することができる。 [0063] According to the fourth embodiment, by forming the NTC thermistor or PTC thermistor of the gate resistors R1, R2 to the thin plate can be satisfactorily laminated to the semiconductor switching elements Q1, further it is possible to reduce the implementation effort. また、第4の実施の形態によれば、半導体スイッチング素子Q1とゲート抵抗器R In addition, according to the fourth embodiment, the semiconductor switching elements Q1 and the gate resistor R
1、R2が直接接触した状態で積層されるため、半導体スイッング素子Q1の熱が正確にかつ時間遅れなくゲート抵抗器R1、R2に伝わってゲート抵抗器R1、R2 1, since R2 is laminated in direct contact, the semiconductor Suinngu element Q1 of heat without a delay accurately and time gate resistors R1, R2 to the transmitted gate resistors R1, R2
の抵抗値が変化し、半導体スイッチング素子Q1のジャンクション温度変化によるスイッチング速度の変動をより少なくすることができる。 Can be the resistance value is changed, fewer variations in switching speed according to the junction temperature change of the semiconductor switching element Q1. 【0064】特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。 [0064] The correspondence between the components of the components and an embodiment of the claims is as follows. すなわち、 That is,
半導体スイッチング素子Q1、Q2が半導体素子を、ターンオン用トランジスターSW1がターンオン用スイッチ素子を、ターンオフ用トランジスターSW2がターンオフ用スイッチ素子をそれぞれ構成する。 The semiconductor switching elements Q1, Q2 are semiconductor elements, the turn-on transistor SW1 is a turn-on switching element, turnoff transistor SW2 constitute a switching element for turning off respectively. なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。 Incidentally, as long as they do not impair the characteristic features of the present invention, each component is not limited to the above configuration.

【図面の簡単な説明】 【図1】 第1の実施の形態の半導体スイッチング素子とそのゲート駆動回路を示す図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram of the first exemplary embodiment of a semiconductor switching element showing the gate drive circuit. 【図2】 図1に示すゲート駆動回路を用いた単相または3相インバーターの1相分の電力変換回路を示す図である。 2 is a diagram illustrating a power conversion circuit for one phase of the single-phase or three-phase inverter using the gate driving circuit shown in FIG. 【図3】 電力変換回路における半導体スイッチング素子のターンオン時とターンオフ時の動作波形を示す図である。 3 is a diagram showing operation waveforms of the turn-on and during turn-off of the semiconductor switching element in the power conversion circuit. 【図4】 第2の実施の形態の半導体スイッチング素子とそのゲート駆動回路を示す図である。 4 is a diagram showing a semiconductor switching element and the gate drive circuit of the second embodiment. 【図5】 図4に示す回路を実際の配線パターンと電子部品で構成した例を示す図である。 5 is a diagram showing an example in which an actual wiring pattern and the electronic components of the circuit shown in FIG. 【図6】 変形例の半導体スイッチング素子とそのゲート駆動回路を示す図である。 6 is a diagram showing a semiconductor switching device of Variation and its gate drive circuit. 【図7】 図6に示す変形例の回路を実際の配線パターンと電子部品で構成した例を示す図である。 7 is a diagram showing an example in which an actual wiring pattern and the electronic components of the circuit modification shown in FIG. 【図8】 第3の実施の形態の半導体スイッチング素子とそのゲート駆動回路を示す図である。 8 is a diagram a third embodiment of the semiconductor switching element showing the gate drive circuit. 【図9】 図8に示す第3の実施の形態の回路を実際の配線パターンと電子部品で構成した例を示す図である。 9 is a diagram showing an example in which an actual wiring pattern and the electronic components of the circuit of the third embodiment shown in FIG. 【図10】 半導体スイッチング素子の表面にNTCサーミスタまたはPTCサーミスタと整流用ダイオードを形成した例を示す図である。 10 is a diagram showing an example of forming an NTC thermistor or a PTC thermistor and the rectifying diode on the surface of the semiconductor switching element. 【図11】 従来の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路を示す図である。 11 is a diagram showing a gate driving circuit of a conventional semiconductor switching device. 【符号の説明】 1、2 ゲート駆動回路4、4A、4B スイッチング部5 ゲート信号用配線6、6A、6B 絶縁基板7、7A、6B 電気配線パターン8、8A、8B 金属ワイヤーQ1、Q2 半導体スイッチング素子D1、D2 フライホイールダイオードSW1 オン用トランジスターSW2 オフ用トランジスターVb1 オン用電源Vb2 オフ用電源R1 オン用ゲート抵抗器R2 オフ用ゲート抵抗器L1 負荷Vc1 主回路電源Vg ゲート電源 [Reference Numerals] 1, 2 gate driver circuit 4, 4A, 4B switching unit 5 the gate signal line 6, 6A, 6B insulating substrate 7, 7A, 6B electric wiring pattern 8, 8A, 8B metal wires Q1, Q2 semiconductor switching elements D1, D2 flywheel diode SW1 oN for transistor SW2 oFF-transistor Vb1 on power Vb2 off power R1 oN gate resistors R2-off gate resistor L1 load Vc1 main circuit power supply Vg gate power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩島 誠 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内Fターム(参考) 5F038 BH02 BH04 BH12 BH15 DF01 EZ20 5H740 AA05 BA11 BB01 BC01 BC02 JA01 JB02 KK01 MM08 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor rock formation Makoto Kanagawa Prefecture, Kanagawa-ku, Yokohama-shi Takaracho address 2 Nissan automobile Co., Ltd. in the F-term (reference) 5F038 BH02 BH04 BH12 BH15 DF01 EZ20 5H740 AA05 BA11 BB01 BC01 BC02 JA01 JB02 KK01 MM08

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】ターンオン用スイッチ素子によりターンオン用ゲート抵抗器を介して半導体素子のゲートへターンオン用電源を供給し、前記半導体素子をターンオンする、あるいは、ターンオフ用スイッチ素子によりターンオフ用ゲート抵抗器を介して前記半導体素子のゲートへターンオフ用電源を供給し、前記半導体素子をターンオフする半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオン用ゲート抵抗器および前記ターンオフ用ゲート抵抗器を前記半導体素子の近傍に配置することを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 Via Claims 1. A turn-on gate resistor by turning on switching element to supply a turn-on power source to the gate of the semiconductor element to turn on the semiconductor element, or by turning off switch element through the turn-off gate resistors to supply a turn-off power to the gate of the semiconductor device, the gate drive circuit of a semiconductor device that turns off the semiconductor device, the gate resistor and the turn-off gate resistors for the turn-on the the gate drive circuit of a semiconductor device characterized by disposing in the vicinity of the semiconductor element. 【請求項2】請求項1に記載の半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオン用ゲート抵抗器と前記ターンオフ用ゲート抵抗器には、前記半導体素子のターンオン時とターンオフ時のスイッチング速度が最適になる特性を有する抵抗器を用いることを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 2. A gate drive circuit of a semiconductor device according to claim 1, wherein the turn-on gate resistor and the turn-off gate resistor, said semiconductor device switching speed is optimal turn-on and turn-off of the the gate drive circuit of a semiconductor device, which comprises using a resistor having made properties. 【請求項3】請求項2に記載の半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオフ用ゲート抵抗器には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、前記ターンオン用ゲート抵抗器には温度依存性のない抵抗器を用いることを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 3. A gate drive circuit of a semiconductor device according to claim 2, wherein using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient in the turn-off gate resistor, the temperature dependent on the turn-on gate resistor the gate drive circuit of a semiconductor device, which comprises using a sex-free resistor. 【請求項4】請求項2に記載の半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオフ用ゲート抵抗器には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、前記ターンオン用ゲート抵抗器には正の温度係数を有する感温抵抗器を用いることを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 4. The gate drive circuit of a semiconductor device according to claim 2, wherein using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient in the turn-off gate resistor, positive in the turn-on gate resistor the gate drive circuit of a semiconductor device characterized by using a temperature-sensitive resistor with a temperature coefficient. 【請求項5】請求項2に記載の半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオフ用ゲート抵抗器には負の温度係数を有する感温抵抗器を用い、前記ターンオン用ゲート抵抗器には前記ターンオフ用ゲート抵抗器よりも小さい負の温度係数を有する感温抵抗器を用いることを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 5. The gate drive circuit of a semiconductor device according to claim 2, wherein using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient in the turn-off gate resistors, the turn-off to the turn-on gate resistor the gate drive circuit of a semiconductor device characterized by using a temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient smaller than the use gate resistors. 【請求項6】請求項3〜5のいずれかの項に記載の半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオン用ゲート抵抗器の前記ターンオン用スイッチ素子側または前記半導体素子のゲート側に、前記ターンオン用スイッチ素子側をアノードとし前記半導体素子のゲート側をカソードとする方向に、前記ターンオン用ゲート抵抗器と直列にターンオン用ダイオードを接続することを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 6. A gate drive circuit of a semiconductor device according to any one of claims 3 to 5, the gate side of the turn-on switching element side or the semiconductor device of the turn-on gate resistors, the turn-on the use switching element side in the direction of the an anode gate of the semiconductor element and the cathode, the gate drive circuit of a semiconductor device characterized by connecting the turn-on diode in series with the turn-on gate resistor. 【請求項7】請求項6に記載の半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオフ用ゲート抵抗器の前記ターンオフ用スイッチ素子側または前記半導体素子のゲート側に、前記ターンオフ用スイッチ素子側をカソードとし前記半導体素子のゲート側をアノードとする方向に、前記ターンオフ用ゲート抵抗器と直列にターンオフ用ダイオードを接続することを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 7. The gate drive circuit of a semiconductor device according to claim 6, to the gate of the turn-off switching element side or the semiconductor device of the turn-off gate resistors, the turn-off switching element side and cathode wherein in a direction of the gate side and the anode of the semiconductor device, a gate drive circuit of a semiconductor device characterized by connecting a turnoff diode in series with the turn-off gate resistor. 【請求項8】請求項3〜7のいずれかの項に記載の半導体素子のゲート駆動回路において、 前記ターンオン用ゲート抵抗器、前記ターンオフ用ゲート抵抗器、前記ターンオン用ダイオードおよび前記ターンオフ用ダイオードの一部またはすべてを、前記半導体素子の表面に積層して設置することを特徴とする半導体素子のゲート駆動回路。 8. The gate drive circuit of a semiconductor device according to any one of claims 3-7, wherein the turn-on gate resistors, the turn-off gate resistors, the turn-on diodes and the turn-off diode the gate drive circuit of a semiconductor device, wherein a part or all installed laminated on the surface of the semiconductor element.
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