JP2004297914A - Drive circuit of power-switching element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress surge voltage applied to a semiconductor switching element, using a simple circuit. <P>SOLUTION: The gate of the power switching element 11 of a voltage driven type is connected to a junction point between sources of a n-channel FET13 and a p-channel FET14. To the drain of the voltage driving type power switching element 11, one end of a Zener diode 19 for surge voltage absorption is connected, and the other end of the Zener diode 19 is connected to the gate of the p-channel FET14. If surge voltage exceeds a fixed value, the p-channel FET14 is turned off, and the charges of the gate of the voltage driven type power switching element 11 are discharged via a resistor 17. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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】
比較的大きな電流のオン、オフ制御を行う回路においては、スイッチング素子のオフ時にそのとき流れている電流のdi/dtに比例したサージ電圧が発生する。そのようなサージ電圧から半導体スイッチング素子を保護するためのツェナーダイオードを使用した駆動回路として図2に示すような回路が知られている。
【0003】
図2の回路は、インバータ回路等を構成する電圧駆動型スイッチング素子21のゲートGに、pチャネルFET22のドレインDと、nチャネルFET23のドレインDが接続されている。また、電圧駆動型スイッチング素子21のドレインDとゲートGとの間には、回路のインダクタンス成分等により発生するサージ電圧を吸収するためにツェナーダイオード24が接続されている。
【0004】
pチャネルFET22のソースには抵抗25が接続され、nチャネルFET23のソースには抵抗26が接続されている。また、pチャネルFET22のゲートとnチャネルFET23のゲートは、駆動信号生成回路27の出力に接続されている。
【0005】
上記の回路では、電圧駆動型スイッチング素子21をオフしたときに発生するサージ電圧をツェナーダイオード24で全て吸収する必要があるので、許容損失の大きなツェナーダイオード24を使用する必要がある。そのためツェナーダイオード24の外形寸法が大きくなり、部品コストも高くなるという問題点がある。
【0006】
また、特開平6−291631号公報(特許文献1)には、サージ電圧を抑制する駆動回路として図3に示すような回路が開示されている。
図3において、電流制御用の電圧駆動型スイッチング素子(例えば、IGBT)Q1のゲートは、第1の抵抗手段31とスイッチ32を介して電源Vccに接続されると共に、第2の抵抗手段33とスイッチ34を介して接地側に接続されている。
【0007】
スイッチ32とスイッチ34は、制御回路35から出力される出力信号Sにより制御され、出力信号Sがハイレベルのときスイッチ32がオン、スイッチ34がオフとなり、出力信号Sがローレベルのときスイッチ32がオフ、スイッチ34がオンする。
【0008】
第1の抵抗手段31及び第2の抵抗手段33は、電圧駆動型スイッチング素子Q1のコレクタ電圧を検出する電圧検出手段36の出力に応じて抵抗値が変化する回路である。
上記の駆動回路は、第1の抵抗手段31及び第2の抵抗手段33の値を、コレクタ電圧に応じて変化させ、電圧駆動型スイッチング素子Q1のゲートの充電及び放電速度を制御することで、ターンオン時及びターンオフ時のdi/dtを小さくできる。
【0009】
また、特開2001−45740号公報(特許文献2)には、図4に示すような駆動回路が開示されている。
図4において、パワー半導体素子(電圧駆動型スイッチング素子)41のゲートは、直列に接続されたMOSFET42,抵抗43,抵抗44及びMOSFET45の抵抗43と抵抗44の接続点に接続されている。MOSFET42のドレインには正の電源電圧VBが供給され、MOS45のソースには、負の電源電圧VSSが供給され、MOSFET42及び45のゲートにはレベルシフト回路53の出力信号が供給されている。
【0010】
パワー半導体素子41のゲートは、抵抗46を介してMOSFET47のドレインに接続され、MOSFET47のゲートには抵抗48を介してモノマルチバイブレータ回路(以下、MMV回路)49から所定幅のはパルス信号が供給される。また、MOSFET47のゲートはMOSFET50のドレインに接続されている。
【0011】
MOSFET50のゲートには、パワー半導体素子41のドレイン電圧を抵抗51と抵抗52で分圧された電圧が印加される。
上記の回路において、抵抗51と抵抗52とMOSFET50からなる回路は、パワー半導体素子41のドレイン電圧を検出するための回路であり、抵抗46とMOSFET47からなる回路は、パワー半導体素子41のゲート電荷を放電するための回路である。
【0012】
パワー半導体素子41がオフする最初の時点では、ゲート電荷は抵抗44とMOSFET45を通る経路と、抵抗46とMOSFET47を通る経路で放電する。パワー半導体素子41のドレイン、ソース間の電圧が所定値以上となり、MOSFET50がオンすると、MOSFET47がオフし、パワー半導体素子41のゲート電荷は抵抗44を介して放電する。これにより、放電電流が減少し、ターンオフタイムが長くなるのでパワー半導体素子41を流れる電流のdi/dtを小さくすることができる。
【0013】
【特許文献1】
特開平6−291631号(図1、段落0013,0014)
【0014】
【特許文献2】
特開2001−45740号(図1、段落0021〜0025)
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1及び2に記載されたサージ電圧の抑制回路は、主回路のパワー半導体素子のコレクタ電圧またはドレイン電圧を検出する回路と、ゲート電荷を放電するときの放電時定数を変化させるための抵抗の切り替え回路が必要であり、駆動回路の構成が複雑となり、部品コストも高くなるという問題点がある。
【0016】
本発明の課題は、簡単な回路で半導体スイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑制することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明のパワースイッチング素子の駆動回路は、第1及び第2の主電流用電極を有する第1の半導体素子と、前記第1の半導体素子の前記第2の主電流用電極と第3の主電流用電極が接続され、第4の主電流用電極に第1の抵抗が接続された第2の半導体素子とを有し、入力信号が前記第1及び第2の半導体素子の制御端子に入力され、前記第1の半導体素子の前記第2の主電流用電極と前記第2の半導体素子の第3の主電流用電極の接続点からパワースイッチング素子の制御端子に駆動信号を供給するパワースイッチング素子の駆動回路であって、前記入力信号を第2の抵抗を介して前記第1の半導体素子と前記第2の半導体素子の前記接続点に供給し、前記パワースイッチング素子の主電流が流れる主電流用電極に一端が接続されたサージ電圧吸収素子の他端を、前記第2の半導体素子の制御端子に接続する。
【0018】
この発明によれば、ターンオフ動作の開始時は、パワースイッチング素子の制御端子に接続される抵抗値を小さくし、一定以上のサージ電圧が発生したときは、例えば、第2の半導体素子をオフさせて、制御端子に接続される抵抗値を大きくすることができる。これにより、ターンオフ時にパワースイッチング素子の制御端子から引き抜く電流を少なくし、パワースイッチング素子の主電流のdi/dtを小さくすることでサージ電圧のピーク値を抑制することができる。
【0019】
本発明の他のパワースイッチング素子の駆動回路は、第1の電圧駆動型半導体素子と、前記第1の電圧駆動型半導体素子のソースとソースが接続され、ドレインに第1の抵抗が接続された第2の電圧駆動型半導体素子とを有し、入力信号が前記第1及び第2の電圧駆動型半導体素子のゲートに入力され、前記第1及び第2の電圧駆動型半導体素子のソースから電圧駆動型パワースイッチング素子のゲートに駆動信号を供給するパワースイッチング素子の駆動回路であって、前記入力信号を第2の抵抗を介して前記第1及び第2の電圧駆動型半導体素子のソースに供給し、前記電圧駆動型パワースイッチング素子のドレインに一端が接続されたサージ電圧吸収素子の他端を、前記第2の電圧駆動型半導体素子のゲートに接続する。
【0020】
この発明によれば、大きなサージ電圧が発生した場合に、例えば、サージ電圧吸収素子により第2の電圧駆動型半導体素子をオフさせ、パワースイッチング素子のゲートに接続される抵抗値を変化させることができる。すなわち、ターンオフ動作の開始時は、パワースイッチング素子のゲートに接続される抵抗値を小さくし、一定以上のサージ電圧が発生したときには、ゲートに接続される抵抗値を大きくして、ターンオフ時の主電流のdi/dtを小さくし、サージ電圧のピーク値を抑制することができる。
【0021】
また、第1の電圧駆動型半導体素子のゲートには入力信号が直接入力し、第2の電圧駆動型半導体素子のゲートには、抵抗を介して入力信号が入力するようにしても良い。
請求項1の記載の発明の第1の半導体素子の第1及び第2の主電流用電極は、例えば、図1のFET13のドレイン及びソースに対応し、第2の半導体素子の第3の主電流用電極は、FET14のソースに対応し、第4の主電流用電極は、FET14のドレインに対応する。第1の半導体素子の第2の主電流電極と第2の半導体素子の第3の主電流用電極とが接続された接続点は、FET13のソースとFET14のソースが接続された接続点に対応する。さらに、第1及び第2の半導体素子の接続点に入力信号を供給する抵抗は、図1の抵抗17に対応する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態の駆動回路の回路図である。
この実施の形態の駆動回路は、例えば、バッテリフォークリフトのバッテリ電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を構成する電圧駆動型パワースイッチング素子(IGBT、FETなど)11の駆動回路である。
【0023】
抵抗12は、nチャネル電圧駆動型半導体素子(以下、nチャネルFETという)13のドレインDに接続され、nチャネルFET13のソースSはpチャネル電圧駆動型半導体素子(以下、pチャネルFETという)14のソースSと接続され、pチャネルFET1のドレインDは抵抗15に接続されている。抵抗12の他端は駆動電源16の正側に接続され、抵抗15の他端は接地側に接続されている。
【0024】
nチャネルFET13のゲートGは抵抗17を介してソースSに接続され、pチャネルFET14のゲートGは、抵抗18と抵抗17を介してソースSと接続されている。
入力信号は、nチャネルFET13のゲートと抵抗17と抵抗18の接続点に入力し、抵抗18を介してpチャネルFET14のゲートに供給されるとと共に、抵抗17を介してnチャネルFET13及びpチャネルFET14のソースの接続点に供給される。
【0025】
電圧駆動型パワースイッチング素子11のゲートは、nチャネルFET13とpチャネルFET14のソースの接続点に接続されている。電圧駆動型パワースイッチング素子11のドレインには、サージ電圧吸収用のツェナーダイオード(サージ電圧吸収素子)19の一端(カソード)が接続され、ツェナーダイオード19の他端(アノード)は、pチャネルFET14のゲートに接続されている。
【0026】
次に、以上のような構成の駆動回路の動作を説明する。最初に、電圧駆動型パワースイッチング素子11がオンするときの動作を説明する。
図1に示す矩形波の入力信号がハイレベルとなると、nチャネルFET13のゲート、ソース間の電圧VGSは順バイアスとなるので、nチャネルFET13がオンする。このとき、pチャネルFET14のゲート、ソース間は逆バイアスとなるのでFET14はオフする。
【0027】
従って、電圧駆動型パワースイッチング素子11のゲートには、駆動電源16からFET13を介して駆動電圧が供給されると共に、抵抗17を介して駆動電圧が供給される。
次に、電圧駆動型パワースイッチング素子11がオフするときの動作を説明する。矩形波の入力信号がローレベルとなると、nチャネルFET13のゲート、ソース間が逆バイアスとなり、nチャネルFET13がオフする。このとき、pチャネルFET14のゲート、ソース間は順バイアスとなり、pチャネルFET14がオンする。
【0028】
電圧駆動型パワースイッチング素子11のターンオフ動作の開始時は、ゲートの電荷が、抵抗17とpチャネルFET14のドレインに接続されている抵抗15を介して放電する。
電圧駆動型パワースイッチング素子11がターンオフすると、そのときのドレイン電流のdi/dtの値に比例したサージ電圧が発生する。サージ電圧のピーク値がツェナーダイオード19のツェナー電圧を越えると、ツェナーダイオード19に電流が流れ、pチャネルFET14のゲートに正の電圧が印加され、pチャネルFET14がオフする。
【0029】
pチャネルFET14がオフすると、電圧駆動型パワースイッチング素子11のゲート電荷は、抵抗17だけを介して放電されるので放電時間、つまりターンオフ時間が長くなり、ドレイン電流のdi/dtを小さくできる。これにより電圧駆動型パワースイッチング素子11のドレインに印加されるサージ電圧のピーク値が抑制される。その結果、ツェナーダイオード19が吸収する必要のあるサージ電圧のエネルギーも少なくなる。
【0030】
従って、電圧駆動型パワースイッチング素子11をサージ電圧から保護するツェナーダイオード19の許容電力容量を小さくできるので、ツェナーダイオード19として基板に表面実装できる小型のチップ部品を使用することが可能となる。
【0031】
さらに、電圧駆動型パワースイッチング素子11を駆動するための駆動回路も2個のFET13,14と、抵抗12,15,17,18と、サージ電圧からパワースイッチング素子を保護するためのツェナーダイオード19とで構成することができるので、複雑な電圧検出回路及び抵抗の切り替え回路が不要となる。
【0032】
本発明のパワースイッチング素子の駆動回路は、実施の形態に述べた電圧駆動型スイッチング素子に限らず、バイポーラトランジスタ等の電流駆動型素子、GTO等にも適用できる。
サージ電圧吸収素子は、ツェナーダイオードに限らず、例えば、一定電圧を越えたときに電流値が変化するような特性を有する素子であれば、どのようなものでも良い。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、電流を遮断したときに発生するサージ電圧のピーク値を抑制することのできる駆動回路を簡単な構成の回路で実現できる。また、サージ電圧のピーク値を抑えることで、許容電力損失の小さいサージ電圧吸収素子を使用することができるのでサージ電圧吸収素子を小型化し、部品コストを低減できる。また、サージ電圧吸収素子の電力損失を小さくすることで表面実装型のサージ電圧吸収素子が使用できるので実装スペースを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態の駆動回路の回路図である。
【図2】従来の駆動回路の回路図である。
【図3】従来の駆動回路の回路図である。
【図4】従来の駆動回路の回路図である。
【符号の説明】
11 電圧駆動型パワースイッチング素子
13 nチャネルFET
14 pチャネルFET
12,15,17,18 抵抗
19 ツェナーダイオード
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power switching element drive circuit.
[0002]
[Prior art]
In a circuit that performs on / off control of a relatively large current, a surge voltage proportional to di / dt of the current flowing at that time is generated when the switching element is turned off. A circuit as shown in FIG. 2 is known as a drive circuit using a Zener diode for protecting a semiconductor switching element from such a surge voltage.
[0003]
In the circuit of FIG. 2, the drain D of the p-channel FET 22 and the drain D of the n-channel FET 23 are connected to the gate G of the voltage-driven switching element 21 constituting an inverter circuit and the like. A zener diode 24 is connected between the drain D and the gate G of the voltage-driven switching element 21 to absorb a surge voltage generated by an inductance component of the circuit.
[0004]
A resistor 25 is connected to the source of the p-channel FET 22, and a resistor 26 is connected to the source of the n-channel FET 23. The gate of the p-channel FET 22 and the gate of the n-channel FET 23 are connected to the output of the drive signal generation circuit 27.
[0005]
In the above-mentioned circuit, it is necessary to absorb all the surge voltage generated when the voltage-driven switching element 21 is turned off by the Zener diode 24, so that it is necessary to use the Zener diode 24 having a large allowable loss. For this reason, there is a problem that the external dimensions of the Zener diode 24 are increased and the cost of parts is also increased.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-291631 (Patent Document 1) discloses a circuit as shown in FIG. 3 as a drive circuit for suppressing a surge voltage.
In FIG. 3, the gate of a voltage-driven switching element (for example, IGBT) Q1 for current control is connected to a power supply Vcc via a first resistance means 31 and a switch 32, and is connected to a second resistance means 33. The switch 34 is connected to the ground side.
[0007]
The switches 32 and 34 are controlled by an output signal S output from the control circuit 35. When the output signal S is at a high level, the switch 32 is turned on, the switch 34 is turned off, and when the output signal S is at a low level, the switch 32 is turned off. Is turned off, and the switch 34 is turned on.
[0008]
The first resistance means 31 and the second resistance means 33 are circuits whose resistance values change according to the output of the voltage detection means 36 for detecting the collector voltage of the voltage-driven switching element Q1.
The drive circuit changes the values of the first resistance means 31 and the second resistance means 33 according to the collector voltage, and controls the charge and discharge speed of the gate of the voltage-driven switching element Q1. Di / dt at turn-on and at turn-off can be reduced.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-45740 (Patent Document 2) discloses a driving circuit as shown in FIG.
In FIG. 4, a gate of a power semiconductor element (voltage-driven switching element) 41 is connected to a connection point between the resistances 43 and 44 of a MOSFET 42, a resistance 43, a resistance 44 and a MOSFET 45 connected in series. The positive power supply voltage VB is supplied to the drain of the MOSFET 42, the negative power supply voltage VSS is supplied to the source of the MOS 45, and the output signal of the level shift circuit 53 is supplied to the gates of the MOSFETs 42 and 45.
[0010]
The gate of the power semiconductor element 41 is connected to the drain of a MOSFET 47 via a resistor 46, and a pulse signal of a predetermined width is supplied to the gate of the MOSFET 47 from a monomultivibrator circuit (hereinafter, MMV circuit) 49 via a resistor 48. Is done. The gate of the MOSFET 47 is connected to the drain of the MOSFET 50.
[0011]
A voltage obtained by dividing the drain voltage of the power semiconductor element 41 by the resistors 51 and 52 is applied to the gate of the MOSFET 50.
In the above circuit, the circuit including the resistors 51, 52, and the MOSFET 50 is a circuit for detecting the drain voltage of the power semiconductor element 41, and the circuit including the resistor 46 and the MOSFET 47 transfers the gate charge of the power semiconductor element 41. This is a circuit for discharging.
[0012]
At the first time when the power semiconductor element 41 is turned off, the gate charge is discharged through a path passing through the resistor 44 and the MOSFET 45 and a path passing through the resistor 46 and the MOSFET 47. When the voltage between the drain and the source of the power semiconductor element 41 becomes equal to or higher than a predetermined value and the MOSFET 50 is turned on, the MOSFET 47 is turned off, and the gate charge of the power semiconductor element 41 is discharged via the resistor 44. As a result, the discharge current decreases and the turn-off time increases, so that di / dt of the current flowing through the power semiconductor element 41 can be reduced.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-6-291631 (FIG. 1, paragraphs 0013 and 0014)
[0014]
[Patent Document 2]
JP-A-2001-45740 (FIG. 1, paragraphs 0021 to 0025)
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The surge voltage suppressing circuits described in Patent Documents 1 and 2 include a circuit for detecting a collector voltage or a drain voltage of a power semiconductor element of a main circuit, and a resistor for changing a discharge time constant when discharging a gate charge. Are required, and the configuration of the drive circuit becomes complicated, and the parts cost increases.
[0016]
An object of the present invention is to suppress a surge voltage applied to a semiconductor switching element with a simple circuit.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
A drive circuit for a power switching element according to the present invention includes a first semiconductor element having first and second main current electrodes, and a second main current electrode and a third main electrode of the first semiconductor element. A second semiconductor element to which a current electrode is connected and a first resistor connected to a fourth main current electrode, wherein an input signal is input to control terminals of the first and second semiconductor elements; Power switching for supplying a drive signal to a control terminal of a power switching element from a connection point between the second main current electrode of the first semiconductor element and the third main current electrode of the second semiconductor element. A drive circuit for driving the element, wherein the input signal is supplied to a connection point between the first semiconductor element and the second semiconductor element via a second resistor, and a main current of the power switching element flows. A circuit with one end connected to the current electrode The other end of the voltage absorbing element, connected to the control terminal of the second semiconductor element.
[0018]
According to the present invention, at the start of the turn-off operation, the resistance value connected to the control terminal of the power switching element is reduced, and when a surge voltage exceeding a certain level occurs, for example, the second semiconductor element is turned off. Thus, the resistance value connected to the control terminal can be increased. Thus, the peak current of the surge voltage can be suppressed by reducing the current drawn from the control terminal of the power switching element at the time of turn-off and reducing the di / dt of the main current of the power switching element.
[0019]
In another drive circuit for a power switching element according to the present invention, a first voltage-driven semiconductor element is connected to a source of the first voltage-driven semiconductor element, and a first resistor is connected to a drain. A second voltage-driven semiconductor device, wherein an input signal is input to the gates of the first and second voltage-driven semiconductor devices, and a voltage is applied from the sources of the first and second voltage-driven semiconductor devices. A drive circuit for a power switching element for supplying a drive signal to a gate of the drive type power switching element, wherein the input signal is supplied to sources of the first and second voltage driven semiconductor elements via a second resistor. The other end of the surge voltage absorbing element, one end of which is connected to the drain of the voltage-driven power switching element, is connected to the gate of the second voltage-driven semiconductor element.
[0020]
According to the present invention, when a large surge voltage is generated, for example, the second voltage-driven semiconductor element is turned off by the surge voltage absorbing element, and the resistance value connected to the gate of the power switching element is changed. it can. That is, at the start of the turn-off operation, the resistance value connected to the gate of the power switching element is reduced, and when a surge voltage exceeding a certain level occurs, the resistance value connected to the gate is increased, so that the main resistance at the time of turn-off is reduced. The di / dt of the current can be reduced, and the peak value of the surge voltage can be suppressed.
[0021]
Further, an input signal may be directly input to the gate of the first voltage-driven semiconductor element, and an input signal may be input to the gate of the second voltage-driven semiconductor element via a resistor.
The first and second main current electrodes of the first semiconductor device according to the first aspect of the present invention correspond to, for example, the drain and source of the FET 13 in FIG. 1, and the third main electrode of the second semiconductor device. The current electrode corresponds to the source of the FET 14, and the fourth main current electrode corresponds to the drain of the FET 14. The connection point where the second main current electrode of the first semiconductor element is connected to the third main current electrode of the second semiconductor element corresponds to the connection point where the source of the FET 13 and the source of the FET 14 are connected. I do. Further, a resistor for supplying an input signal to a connection point between the first and second semiconductor elements corresponds to the resistor 17 in FIG.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a drive circuit according to an embodiment of the present invention.
The drive circuit of the present embodiment is, for example, a drive circuit of a voltage-driven power switching element (IGBT, FET, etc.) 11 that constitutes an inverter circuit that converts a battery voltage of a battery forklift into an AC voltage.
[0023]
The resistor 12 is connected to the drain D of an n-channel voltage-driven semiconductor device (hereinafter, referred to as an n-channel FET) 13, and the source S of the n-channel FET 13 is a p-channel voltage-driven semiconductor device (hereinafter, referred to as a p-channel FET) 14 , And the drain D of the p-channel FET 1 is connected to the resistor 15. The other end of the resistor 12 is connected to the positive side of the drive power supply 16, and the other end of the resistor 15 is connected to the ground side.
[0024]
The gate G of the n-channel FET 13 is connected to the source S via the resistor 17, and the gate G of the p-channel FET 14 is connected to the source S via the resistors 18 and 17.
An input signal is input to the connection point between the gate of the n-channel FET 13 and the resistors 17 and 18, supplied to the gate of the p-channel FET 14 via the resistor 18, and connected to the n-channel FET 13 and the p-channel It is supplied to the connection point of the source of the FET 14.
[0025]
The gate of the voltage-driven power switching element 11 is connected to a connection point between the sources of the n-channel FET 13 and the p-channel FET 14. One end (cathode) of a zener diode (surge voltage absorbing element) 19 for absorbing surge voltage is connected to the drain of the voltage-driven power switching element 11, and the other end (anode) of the zener diode 19 is connected to the p-channel FET 14. Connected to the gate.
[0026]
Next, the operation of the driving circuit having the above configuration will be described. First, an operation when the voltage-driven power switching element 11 is turned on will be described.
When the rectangular wave input signal shown in FIG. 1 becomes a high level, the voltage VGS between the gate and the source of the n-channel FET 13 becomes forward-biased, so that the n-channel FET 13 is turned on. At this time, since a reverse bias is applied between the gate and the source of the p-channel FET 14, the FET 14 is turned off.
[0027]
Therefore, the drive voltage is supplied to the gate of the voltage-driven power switching element 11 from the drive power supply 16 via the FET 13 and the drive voltage via the resistor 17.
Next, an operation when the voltage-driven power switching element 11 is turned off will be described. When the rectangular wave input signal goes low, the gate and source of the n-channel FET 13 become reverse biased, and the n-channel FET 13 turns off. At this time, a forward bias is applied between the gate and the source of the p-channel FET 14, and the p-channel FET 14 is turned on.
[0028]
At the start of the turn-off operation of the voltage-driven power switching element 11, the charge on the gate is discharged via the resistor 17 and the resistor 15 connected to the drain of the p-channel FET.
When the voltage-driven power switching element 11 is turned off, a surge voltage proportional to the value of di / dt of the drain current at that time is generated. When the peak value of the surge voltage exceeds the Zener voltage of the Zener diode 19, a current flows through the Zener diode 19, a positive voltage is applied to the gate of the p-channel FET 14, and the p-channel FET 14 is turned off.
[0029]
When the p-channel FET 14 is turned off, the gate charge of the voltage-driven power switching element 11 is discharged only through the resistor 17, so that the discharge time, that is, the turn-off time becomes longer, and the di / dt of the drain current can be reduced. Thereby, the peak value of the surge voltage applied to the drain of the voltage-driven power switching element 11 is suppressed. As a result, the energy of the surge voltage that needs to be absorbed by the Zener diode 19 also decreases.
[0030]
Accordingly, the allowable power capacity of the Zener diode 19 that protects the voltage-driven power switching element 11 from surge voltage can be reduced, so that a small chip component that can be surface-mounted on a substrate can be used as the Zener diode 19.
[0031]
Further, a drive circuit for driving the voltage-driven power switching element 11 also includes two FETs 13 and 14, resistors 12, 15, 17, and 18, and a Zener diode 19 for protecting the power switching element from surge voltage. Therefore, a complicated voltage detection circuit and a resistor switching circuit are not required.
[0032]
The drive circuit of the power switching element of the present invention is not limited to the voltage-driven switching element described in the embodiment, but can be applied to a current-driven element such as a bipolar transistor, a GTO, and the like.
The surge voltage absorbing element is not limited to a Zener diode, and may be any element having a characteristic such that a current value changes when a certain voltage is exceeded.
[0033]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive circuit which can suppress the peak value of the surge voltage which generate | occur | produces when interrupting | blocking an electric current can be implement | achieved with the circuit of a simple structure. Further, by suppressing the peak value of the surge voltage, a surge voltage absorbing element having a small allowable power loss can be used, so that the surge voltage absorbing element can be downsized and the cost of parts can be reduced. Further, by reducing the power loss of the surge voltage absorbing element, a surface mount type surge voltage absorbing element can be used, so that the mounting space can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a drive circuit according to an embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional driving circuit.
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional driving circuit.
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional driving circuit.
[Explanation of symbols]
11 Voltage-driven power switching element 13 n-channel FET
14 p-channel FET
12, 15, 17, 18 resistor 19 Zener diode

Claims (2)

主電流が流れる第1及び第2の主電流用電極を有する第1の半導体素子と、前記第1の半導体素子の前記第2の主電流用電極と第3の主電流用電極が接続され、第4の主電流用電極に第1の抵抗が接続された第2の半導体素子とを有し、
入力信号が前記第1及び第2の半導体素子の制御端子に入力され、前記第1の半導体素子の前記第2の主電流用電極と前記第2の半導体素子の第3の主電流用電極の接続点からパワースイッチング素子の制御端子に駆動信号を供給するパワースイッチング素子の駆動回路であって、
前記入力信号を第2の抵抗を介して前記第1の半導体素子と前記第2の半導体素子の前記接続点に供給し、
前記パワースイッチング素子の主電流が流れる電極に一端が接続されたサージ電圧吸収素子の他端を、前記第2の半導体素子の制御端子に接続したパワースイッチング素子の駆動回路。
A first semiconductor element having first and second main current electrodes through which a main current flows, and a second main current electrode and a third main current electrode of the first semiconductor element connected to each other; A second semiconductor element in which a first resistor is connected to a fourth main current electrode;
An input signal is input to the control terminals of the first and second semiconductor elements, and the second main current electrode of the first semiconductor element and the third main current electrode of the second semiconductor element are connected. A drive circuit of a power switching element that supplies a drive signal from a connection point to a control terminal of the power switching element,
Supplying the input signal to the connection point between the first semiconductor element and the second semiconductor element via a second resistor;
A drive circuit for a power switching element, wherein the other end of the surge voltage absorbing element having one end connected to an electrode of the power switching element through which a main current flows is connected to a control terminal of the second semiconductor element.
第1の電圧駆動型半導体素子と、前記第1の電圧駆動型半導体素子のソースとソースが接続され、ドレインに第1の抵抗が接続された第2の電圧駆動型半導体素子とを有し、
入力信号が前記第1及び第2の電圧駆動型半導体素子のゲートに入力され、前記第1及び第2の電圧駆動型半導体素子のソースから電圧駆動型パワースイッチング素子のゲートに駆動信号を供給するパワースイッチング素子の駆動回路であって、
前記入力信号を第2の抵抗を介して前記第1及び第2の電圧駆動型半導体素子のソースに供給し、
前記電圧駆動型パワースイッチング素子のドレインに一端が接続されたサージ電圧吸収素子の他端を、前記第2の電圧駆動型半導体素子のゲートに接続したパワースイッチング素子の駆動回路。
A first voltage-driven semiconductor element, a second voltage-driven semiconductor element having a source connected to the source of the first voltage-driven semiconductor element and a drain connected to a first resistor,
An input signal is input to the gates of the first and second voltage-driven semiconductor devices, and a drive signal is supplied from the sources of the first and second voltage-driven semiconductor devices to the gate of the voltage-driven power switching device. A drive circuit for a power switching element,
Supplying the input signal to sources of the first and second voltage-driven semiconductor elements via a second resistor;
A drive circuit for a power switching element, wherein the other end of the surge voltage absorbing element having one end connected to the drain of the voltage-driven power switching element is connected to the gate of the second voltage-driven semiconductor element.
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