【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流モータを可変速度制御するためのインバータ等に用いられる電圧駆動型パワースイッチング素子の駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータに用いられるＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のパワースイッチング素子は、電圧駆動式である。この電圧駆動型パワースイッチング素子を入力手段からのオンオフ信号により駆動するため、入力手段からのオンオフ信号を駆動電源により増幅する駆動回路が用いられる。この駆動回路にも電圧駆動型パワー素子が用いられる。
【０００３】
このような駆動回路として、図３に示される駆動回路１００が知られている。駆動電源１０１と、駆動電源１０１に直列に接続され、ドレイン（Ｄ）同士を接続するように設けられたｐ型の第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１０２及びｎ型の第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１０３と、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１０２のソース（Ｓ）に直列に接続された抵抗（Ｒ１）１０４及び第２の駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１０３のソース（Ｓ）に直列に接続された抵抗（Ｒ２）１０５と、を備え、前記第１及び第２の電圧駆動型パワー素子１０２，１０３のドレイン（Ｄ）を電圧駆動型パワースイッチング素子１０６のゲート（Ｇ）に出力可能に接続し、前記第１及び第２の電圧駆動型パワー素子１０２，１０３のゲート（Ｇ）を入力手段１０７に反転素子１０８を介して接続したものである。
ドライブＩＣ等の入力手段１０７の出力に合わせる為に、反転素子１０８を用いる反転回路が設けられている。
【０００４】
また、実開平６−７３２５号公報には、図３に示されるような駆動回路１５０が開示されている。直列接続された第１駆動電源１５１ａ及び第２駆動電源１５１ｂと、これら駆動電源１５１ａ，１５１ｂに直列に接続され、ソース（Ｓ）同士を互いに接続するように設けられたｎ型の第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１５２及びｐ型の第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１５３と、を備え、前記第１及び第２の電圧駆動型パワー素子１５２，１５３のソース（Ｓ）を電圧駆動型パワースイッチング素子１５６のゲート（Ｇ）に出力可能に接続し、第１及び第２の電圧駆動型パワー素子１５２，１５３のゲート（Ｇ）を入力手段１５７に接続し、第１駆動電源１５１ａと第２駆動電源１５１ｂとの間と電圧駆動型パワースイッチング素子１５６のソース（Ｓ）とを更に接続したものである。
電圧駆動型パワースイッチング素子１５６をオフするとき、必ず電圧駆動型パワースイッチング素子１５６のゲート電圧が第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１５３のドレイン（Ｄ）よりもＶＴＨ分高くなるため、負電源となる第２駆動電源１５１ｂを用いている。
【０００５】
【特許文献１】
実開平６−７３２５号公報（図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３の駆動回路では、反転素子１０８を用いる反転回路が必要であり、図４の駆動回路では、負電源１５１ｂが必要であり、回路構成が複雑になるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、回路構成を単純にして電圧駆動型パワースイッチング素子を完全にオフさせることができるパワー素子駆動回路を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１のパワー素子駆動回路は、入力手段からの信号を増幅して電圧駆動型パワースイッチング素子を駆動する駆動回路であって、駆動電源と、前記駆動電源に直列に接続され、ソース同士を互いに接続するように設けられた第１の電圧駆動型パワー素子及び第２の電圧駆動型パワー素子とを備え、前記第１及び第２の電圧駆動型パワー素子のソースを前記電圧駆動型パワースイッチング素子のゲートに出力可能に接続し、前記第１及び第２の電圧駆動型パワー素子のゲートを前記入力手段に接続したパワー素子駆動回路において、前記入力手段と前記第１及び第２の電圧駆動型パワー素子のソースとを抵抗を介して接続したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の駆動回路によると、第１の電圧駆動型パワー素子のソースと第２の電圧駆動型パワー素子のソースとを接続することにより、入力手段からの信号に対する反転回路が不要となり、第１の電圧駆動型パワー素子のソース及び第２の電圧駆動型パワー素子のソースと、第１の電圧駆動型パワー素子のゲート及び第２の電圧駆動型パワー素子のゲートとが抵抗を介して接続されるため、電圧駆動型パワースイッチング素子を完全にオフすることができる。
【００１０】
請求項２記載のパワー素子駆動回路は、請求項１において、前記抵抗と並列にコンデンサーを接続し、前記抵抗と前記入力手段との間に直列に前記抵抗より抵抗値が低い第２の抵抗を直列に接続したものである。
【００１１】
請求項２の駆動回路によると、第２の抵抗とコンデンサーを更に加えることにより、電圧駆動型パワースイッチング素子のゲート電圧が下がってきても、コンデンサーに蓄積された電荷により、第２の電圧駆動型パワー素子がオフすることなく、電圧駆動型パワースイッチング素子のゲート電圧をより早くゼロボルトまで下げることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１３】
まず、第１実施形態におけるパワー素子駆動回路を図１に基づいて説明する。駆動回路１０は、駆動電源１１と、駆動電源１１に直列に接続され、ソース（Ｓ）同士を互いに接続するように設けられたｎ型の第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２及びｐ型の第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３と、第１の電圧駆動型パワー素子１２のドレイン（Ｄ）に直列に接続された抵抗（Ｒ２）１４及び第２の駆動型パワー素子１３のドレイン（Ｄ）に直列に接続された抵抗（Ｒ３）１５と、第１の電圧駆動型パワー素子１２のソース（Ｓ）及び第１の電圧駆動型パワー素子１３のソース（Ｓ）とを電圧駆動型パワースイッチング素子１６のゲート（Ｇ）に接続する回路１８と、電圧駆動型パワースイッチング素子１６のソース（Ｓ）と抵抗（Ｒ３）１５の駆動電源１１側とを接続する回路１９と、ドライブＩＣ等の入力手段２０を第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２のゲート（Ｇ）及び第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３のゲート（Ｇ）とに接続する回路２１と、この回路２１と第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２のソース（Ｓ）及び第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３のソース（Ｓ）とを抵抗２２を介して接続する回路２３と、を備えて構成される。
【００１４】
この第１実施形態の駆動回路１０の作動を説明する。
まず、電圧駆動型パワースイッチング素子１６がオンする時を説明する。
入力手段１６からハイ（Ｈ）入力が入ると、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２のゲート（Ｇ）−ソース（Ｓ）間に電圧が印加され、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２がオンする。このとき、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３のゲート（Ｇ）−ソース（Ｓ）間には逆バイアスがかかるため、オフしている。
そして、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２を通して電圧駆動型パワースイッチング素子１６のゲート（Ｇ ）に充電され、ゲート電圧が上昇する。
さらに、ゲート電圧が高くなると、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２はオフするが、残りは抵抗（Ｒ１）２２を通して充電される。
【００１５】
すなわち、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２を用いた場合、オンするときにそのゲート電圧が〔（駆動電源１１の電圧）−（第１の電圧駆動型パワー素子１２のＶＴＨ）になると、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１２はオフするが、抵抗（Ｒ３）２２を通じての充電により、電圧駆動型パワースイッチング素子１６のゲート電圧が十分高いため、電圧駆動型パワースイッチング素子１６は問題なくオンできる。
【００１６】
つぎに、電圧駆動型パワースイッチング素子１６がオフする時を説明する。
入力手段２０からロー（Ｌ）入力が入ると、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１５のソース（Ｓ）とゲート（Ｇ）との間に電圧が立ち、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１５がオンする。このとき、第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）１４のゲート（Ｇ）−ソース（Ｓ）間には逆バイアスがかかるため、オフしている。
そして、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３を通して電圧駆動型パワースイッチング素子１６のゲート（Ｇ）の電荷は放電され、ゲート電圧が下がる。
さらに、ゲート電圧が低くなると、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３はオフするが、残りは抵抗（Ｒ１）２２を通して放電される。
【００１７】
すなわち、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３を用いた場合、オフするときにそのゲート電圧が第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３のＶＴＨ以下になると、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３はオフするが、抵抗（Ｒ３）２２を通じての放電により、電圧駆動型パワースイッチング素子１６のＶＴＨが第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３のＶＴＨより高いものであれば、電圧駆動型パワースイッチング素子１６は問題なくオフできる。
【００１８】
つぎに、第２の実施形態におけるパワー素子駆動回路を図１に基づいて説明する。
この駆動回路５０は、第１実施形態における駆動回路１０に更に、以下のものが備えられた構成である。なお、第１実施形態と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
抵抗（Ｒ１）２２と並列にコンデンサー（Ｃ１）５１を設ける回路５２と、入力手段２０と回路２１との間に直列に接続された抵抗（Ｒ４）５３とを更に備える構成である。ここで、抵抗（Ｒ４）５３は、抵抗（Ｒ１）２２に比較して大きい。
【００２０】
抵抗（Ｒ４）５３とコンデンサー（Ｃ１）５０とを更に加えることにより、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３におけるゲート（Ｇ）の電圧が下がっても、コンデンサー（Ｃ１）に蓄えられた電荷により、第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）１３がオフすることなく、電圧駆動型パワースイッチング素子１６のゲート（Ｇ）の電圧を早くゼロボルトまで下げることができる。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
例えば、上記実施の形態においては、電圧駆動型パワー素子１２，１３，１６としてＦＦＴを用いる場合を説明したが、ＩＧＢＴを用いるものであってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１によると、反転回路や負電源を用いることなく、簡単な回路構成により電圧駆動型パワースイッチング素子をオンオフできるという効果を奏する。
【００２３】
請求項２によると、電圧駆動型パワースイッチング素子のオンオフを確実にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパワー素子駆動回路の回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るパワー素子駆動回路の回路図である。
【図３】従来例に係るパワー素子駆動回路の回路図である。
【図４】他の従来例に係るパワー素子駆動回路の回路図である。
【符号の説明】
１０，５０ 駆動回路
１１ 駆動電源
１２ 第１の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ１）
１３ 第２の電圧駆動型パワー素子（ＦＥＴ２）
１６ 電圧駆動型パワースイッチング素子
２０ 入力手段
２２ 抵抗
５１ コンデンサー
５３ 抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive circuit for a voltage-driven power switching element used for an inverter or the like for performing variable speed control of an AC motor.
[0002]
[Prior art]
Power switching elements such as IGBTs and FETs used for the inverter are of a voltage driven type. In order to drive this voltage-driven power switching element with an on / off signal from the input means, a drive circuit is used which amplifies the on / off signal from the input means with a drive power supply. This drive circuit also uses a voltage-driven power element.
[0003]
A drive circuit 100 shown in FIG. 3 is known as such a drive circuit. A drive power supply 101, a p-type first voltage-drive power element (FET1) 102 connected in series to the drive power supply 101 and connected to the drains (D), and an n-type second voltage A driving power element (FET2) 103, a resistor (R1) 104 connected in series to the source (S) of the first voltage driving power element (FET1) 102, and a second driving power element (FET2) 103 And a resistor (R2) 105 connected in series to the source (S) of the voltage-driven power switching element 106. The drain (D) of the first and second voltage-driven power elements 102 and 103 is A gate (G) is connected so as to be able to output, and the gates (G) of the first and second voltage-driven power elements 102 and 103 are connected to an input means 107 via an inversion element 108. .
In order to match the output of the input means 107 such as a drive IC, an inversion circuit using an inversion element 108 is provided.
[0004]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-7325 discloses a drive circuit 150 as shown in FIG. A first driving power supply 151a and a second driving power supply 151b connected in series, and an n-type first voltage connected in series to the driving power supplies 151a and 151b and provided to connect the sources (S) to each other. A driving power element (FET1) 152 and a p-type second voltage driving power element (FET2) 153, and the sources (S) of the first and second voltage driving power elements 152 and 153 are connected to each other. A gate (G) of the voltage-driven power switching element 156 is connected so as to be able to output, a gate (G) of the first and second voltage-driven power elements 152 and 153 is connected to the input means 157, and a first drive power supply is connected. In this configuration, the source (S) of the voltage-driven power switching element 156 is further connected between the first drive power supply 151b and the second drive power supply 151b.
When turning off the voltage drive type power switching device 156, for sure the gate voltage of the voltage driven type power switching device 156 becomes V TH min higher than the drain of the second voltage drive type power element (FET2) 153 (D), The second drive power supply 151b serving as a negative power supply is used.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-7325 (FIG. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the drive circuit in FIG. 3 requires an inversion circuit using the inversion element 108, and the drive circuit in FIG. 4 requires the negative power supply 151b, which has a problem that the circuit configuration is complicated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power element driving circuit capable of completely turning off a voltage-driven power switching element by simplifying a circuit configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a power element driving circuit according to claim 1 is a driving circuit that amplifies a signal from an input means and drives a voltage-driven power switching element, wherein a driving power supply and a driving power supply A first voltage-driven power element and a second voltage-driven power element that are connected in series and provided to connect the sources to each other; In a power element driving circuit, a source is connected to a gate of the voltage-driven power switching element so as to be able to output, and gates of the first and second voltage-driven power elements are connected to the input means. The source of the first and second voltage-driven power elements is connected via a resistor.
[0009]
According to the driving circuit of the first aspect, by connecting the source of the first voltage-driven power element and the source of the second voltage-driven power element, an inverting circuit for the signal from the input means becomes unnecessary. The source of the first voltage-driven power element and the source of the second voltage-driven power element are connected to the gate of the first voltage-driven power element and the gate of the second voltage-driven power element via a resistor. Therefore, the voltage-driven power switching element can be completely turned off.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the power element driving circuit according to the first aspect, a capacitor is connected in parallel with the resistor, and a second resistor having a lower resistance than the resistor is connected in series between the resistor and the input means. They are connected in series.
[0011]
According to the driving circuit of the second aspect, by further adding the second resistor and the capacitor, even if the gate voltage of the voltage-driven power switching element decreases, the second voltage-driven power switching element is charged by the electric charge accumulated in the capacitor. The gate voltage of the voltage-driven power switching element can be quickly reduced to zero volts without turning off the power element.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
First, a power element drive circuit according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The drive circuit 10 includes a drive power supply 11, an n-type first voltage drive power element (FET 1) 12 connected in series with the drive power supply 11, and provided to connect the sources (S) to each other. A second voltage-driven power element (FET2) 13, a resistor (R2) 14 connected in series to the drain (D) of the first voltage-driven power element 12, and a second drive-type power element 13 The resistance (R3) 15 connected in series to the drain (D) of the first voltage-driven power element 12, the source (S) of the first voltage-driven power element 12, and the source (S) of the first voltage-driven power element 13 A circuit 18 connected to the gate (G) of the driving type power switching element 16, a circuit 19 connecting the source (S) of the voltage driving type power switching element 16 and the driving power supply 11 side of the resistor (R3) 15, and a drive IC A circuit 21 for connecting the input means 20 to the gate (G) of the first voltage-driven power element (FET1) 12 and the gate (G) of the first voltage-driven power element (FET2) 13; A circuit 23 that connects the source 21 of the first voltage-driven power element (FET1) 12 and the source (S) of the second voltage-driven power element (FET2) 13 via a resistor 22; It comprises.
[0014]
The operation of the drive circuit 10 according to the first embodiment will be described.
First, a case where the voltage-driven power switching element 16 is turned on will be described.
When a high (H) input is input from the input means 16, a voltage is applied between the gate (G) and the source (S) of the first voltage-driven power element (FET1) 12, and the first voltage-driven power element is turned on. (FET1) 12 turns on. At this time, since the reverse bias is applied between the gate (G) and the source (S) of the second voltage-driven power element (FET2) 13, it is off.
Then, the gate (G) of the voltage-driven power switching element 16 is charged through the first voltage-driven power element (FET1) 12, and the gate voltage rises.
Further, when the gate voltage increases, the first voltage-driven power element (FET1) 12 is turned off, but the rest is charged through the resistor (R1) 22.
[0015]
That is, when the first voltage-driven power element (FET1) 12 is used, when it is turned on, its gate voltage is [(voltage of the drive power supply 11) − (V TH of the first voltage-driven power element 12). Then, the first voltage-driven power element (FET1) 12 is turned off, but the gate voltage of the voltage-driven power switching element 16 is sufficiently high due to charging through the resistor (R3) 22, so that the voltage-driven power switching is performed. The element 16 can be turned on without any problem.
[0016]
Next, a case where the voltage-driven power switching element 16 is turned off will be described.
When a low (L) input is input from the input means 20, a voltage rises between the source (S) and the gate (G) of the second voltage-driven power device (FET2) 15 and the second voltage-driven power The element (FET2) 15 turns on. At this time, since the reverse bias is applied between the gate (G) and the source (S) of the first voltage-driven power device (FET1) 14, the device is off.
Then, the charge of the gate (G) of the voltage-driven power switching element 16 is discharged through the second voltage-driven power element (FET2) 13, and the gate voltage decreases.
Further, when the gate voltage decreases, the second voltage-driven power element (FET2) 13 is turned off, but the rest is discharged through the resistor (R1) 22.
[0017]
That is, when a second voltage drive type power element (FET2) 13, when its gate voltage when off equal to or less than V TH of the second voltage drive type power element (FET2) 13, a second voltage driven power element (FET2) 13 is turned off, by discharge through the resistor (R3) 22, the V TH of the voltage driven type power switching device 16 from the V TH of the second voltage drive type power element (FET2) 13 If it is high, the voltage-driven power switching element 16 can be turned off without any problem.
[0018]
Next, a power element drive circuit according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The drive circuit 50 has a configuration in which the following is further provided in the drive circuit 10 in the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0019]
The circuit further includes a circuit 52 provided with a capacitor (C1) 51 in parallel with the resistor (R1) 22, and a resistor (R4) 53 connected in series between the input means 20 and the circuit 21. Here, the resistance (R4) 53 is larger than the resistance (R1) 22.
[0020]
By further adding the resistor (R4) 53 and the capacitor (C1) 50, even if the voltage of the gate (G) in the second voltage-driven power element (FET2) 13 drops, the voltage is stored in the capacitor (C1). The charge can quickly lower the voltage of the gate (G) of the voltage-driven power switching element 16 to zero volts without turning off the second voltage-driven power element (FET2) 13.
[0021]
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made within the scope of the claims.
For example, in the above embodiment, the case where the FFT is used as the voltage-driven power elements 12, 13, 16 has been described, but an IGBT may be used.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, the voltage driven power switching element can be turned on and off with a simple circuit configuration without using an inversion circuit or a negative power supply.
[0023]
According to the second aspect, there is an effect that ON / OFF of the voltage-driven power switching element can be surely achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a power element drive circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a power element driving circuit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a power element drive circuit according to a conventional example.
FIG. 4 is a circuit diagram of a power element drive circuit according to another conventional example.
[Explanation of symbols]
10,50 drive circuit 11 drive power supply 12 first voltage-driven power element (FET1)
13. Second voltage-driven power element (FET2)
Reference Signs List 16 voltage-driven power switching element 20 input means 22 resistor 51 capacitor 53 resistor
