JP2005328609A - Drive circuit for voltage drive type semiconductor element - Google Patents

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和幸 東
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the switching loss of a voltage drive type semiconductor element while suppressing radiation noise generated from the voltage drive type semiconductor element. <P>SOLUTION: A capacitor C101 and a current limiting circuit Q102 are connected in series between the gate terminal G of the voltage drive type semiconductor element Q101 and the common line of the drive circuit of the voltage drive type semiconductor element Q101. This drive circuit limits a current so that the current flowing to the capacitor C101 may decrease according as the collector current of the voltage drive type semiconductor element Q101 increases by means of an inventing amplifier 110, an operational amplifier I101, LP filters R102 and C102, and a resistor R101. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラートランジスター)などの電圧駆動型半導体素子を駆動する回路に関する。   The present invention relates to a circuit for driving a voltage-driven semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

電圧駆動型半導体素子を用いて電力のスイッチングを行い、負荷を駆動するインバーターなどの電力用半導体装置では、電圧駆動型半導体素子がターンオンするときのコレクター電流変化率dIc/dtが大きいと、ターンオン時の電流と電圧が振動して放射ノイズが発生する。この放射ノイズの増加は、放射ノイズ障害を引き起こすばかりでなく、電力用半導体装置自体の動作を不安定にする。   In a power semiconductor device such as an inverter that performs power switching using a voltage-driven semiconductor element and drives a load, if the collector current change rate dIc / dt when the voltage-driven semiconductor element is turned on is large, The current and voltage of the oscillates and radiates noise. This increase in radiation noise not only causes a radiation noise disturbance, but also makes the operation of the power semiconductor device itself unstable.

そこで、電圧駆動型半導体素子のゲートとエミッターとの間にコンデンサーを接続し、ターンオン時のコレクター電流変化率dIc/dtを小さくして放射ノイズの発生を抑制するとともに、ターンオン時のコレクター電圧Vceの“テール”(電圧駆動型半導体素子のターンオン時にコレクター電圧Vceがなだらかにオン電圧まで低下していく現象)を小さくしてスイッチング損失を抑制するようにした電圧駆動型半導体素子の駆動回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, a capacitor is connected between the gate and the emitter of the voltage-driven semiconductor element to reduce the collector current change rate dIc / dt at turn-on to suppress the generation of radiation noise, and the collector voltage Vce at turn-on is reduced. There is known a drive circuit for a voltage-driven semiconductor element in which the “tail” (a phenomenon in which the collector voltage Vce gradually decreases to the on-voltage when the voltage-driven semiconductor element is turned on) is reduced to suppress switching loss. (For example, refer to Patent Document 1).

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開2003−125574号公報
Prior art documents related to the invention of this application include the following.
JP 2003-125574 A

しかしながら、上述した従来の電圧駆動型半導体素子の駆動回路では、コレクター電流Icが大きい領域では放射ノイズの発生量が少なくなるにも関わらず、電圧駆動型半導体素子のスイッチング時には必ずゲートとエミッター間に接続したコンデンサーが充放電動作し、スイッチング速度が低下してスイッチング損失が増大する。そのため、電圧駆動型半導体素子のターンオン時のコレクター電圧Vceのテールを小さくしてスイッチング損失を低減しても、コンデンサーの充放電によるスイッチング速度の低下のためにスイッチング損失が増大し、全体としてスイッチング損失を低減できない可能性がある。   However, in the conventional voltage-driven semiconductor element drive circuit described above, the amount of radiation noise is reduced in the region where the collector current Ic is large, but the voltage-driven semiconductor element is always switched between the gate and the emitter when switching. The connected capacitor is charged / discharged, the switching speed is lowered, and the switching loss is increased. Therefore, even if the tail of the collector voltage Vce at the turn-on time of the voltage-driven semiconductor element is reduced to reduce the switching loss, the switching loss increases due to the reduction of the switching speed due to the charging / discharging of the capacitor, and the switching loss as a whole. May not be reduced.

電圧駆動型半導体素子のゲート端子と電圧駆動型半導体素子の駆動回路の共通ラインとの間にコンデンサーと電流制限回路とを直列に接続し、電流制限回路によって、電圧駆動型半導体素子のコレクター電流が増加するほどコンデンサーに流れる電流が減少するように電流制限する。   A capacitor and a current limiting circuit are connected in series between the gate terminal of the voltage driven semiconductor element and the common line of the driving circuit of the voltage driven semiconductor element, and the collector current of the voltage driven semiconductor element is reduced by the current limiting circuit. The current is limited so that the current flowing through the capacitor decreases as the value increases.

本発明によれば、電圧駆動型半導体素子から発生する放射ノイズを抑制しながら、電圧駆動型半導体素子のスイッチング損失を低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the switching loss of a voltage drive type semiconductor element can be reduced, suppressing the radiation noise which generate | occur | produces from a voltage drive type semiconductor element.

電圧駆動型半導体素子であるIGBTを用いて誘導負荷を駆動する一実施の形態を説明する。   An embodiment in which an inductive load is driven using an IGBT which is a voltage-driven semiconductor element will be described.

IGBT(Q101)には、コレクター端子C、エミッター端子Eおよびゲート端子Gの他にエミッター電流検出用セルに接続されたセンス端子Sが設けられている。IGBT(Q101)のコレクター端子Cとエミッター端子Eとの間には、誘導性負荷L101と直流電源VBとが直列に接続され、誘導性負荷L101の両端には誘導性負荷L101のエネルギー回生のためのダイオードD100が並列に接続される。また、IGBT(Q101)のエミッター端子Eは電圧駆動型半導体素子の電力回路の共通ラインGNDCへ接続される。   In addition to the collector terminal C, the emitter terminal E, and the gate terminal G, the IGBT (Q101) is provided with a sense terminal S connected to the emitter current detection cell. Between the collector terminal C and the emitter terminal E of the IGBT (Q101), an inductive load L101 and a DC power supply VB are connected in series, and the inductive load L101 has both ends for energy regeneration of the inductive load L101. Are connected in parallel. The emitter terminal E of the IGBT (Q101) is connected to the common line GNDC of the power circuit of the voltage driven semiconductor element.

プッシュプル接続されたNPNトランジスターQ103とPNPトランジスターQ104は、IGBT(Q101)の駆動用入力信号Vinを入力するための入力回路であり、IGBT駆動用入力信号VinはトランジスターQ103とQ104のベース端子へ入力される。また、NPNトランジスターQ103のエミッター端子はゲート抵抗器Rgonを介してIGBT(Q101)のゲート端子Gへ接続され、PNPトランジスターQ104のコレクター端子はゲート抵抗器Rgoffを介してIGBT(Q101)のゲート端子Gへ接続される。   The push-pull connected NPN transistor Q103 and PNP transistor Q104 are input circuits for inputting an input signal Vin for driving the IGBT (Q101), and the input signal Vin for driving the IGBT is input to the base terminals of the transistors Q103 and Q104. Is done. The emitter terminal of the NPN transistor Q103 is connected to the gate terminal G of the IGBT (Q101) via the gate resistor Rgon, and the collector terminal of the PNP transistor Q104 is connected to the gate terminal G of the IGBT (Q101) via the gate resistor Rgoff. Connected to.

IGBT(Q101)のゲート端子Gと駆動回路の共通ラインとの間に、IGBT(Q101)のゲート−エミッター間に並列接続となるように、コンデンサーC101とNch−MOSFET(Q102)とが直列に接続される。コンデンサーC101は、IGBT(Q101)がターンオンするときのコレクター電流Icの変化率dIc/dtを小さくし、放射ノイズの発生を抑制するためのものである。また、Nch−MOSFET(Q102)は、IGBT(Q101)のコレクター電流Icが大きい領域においてコンデンサーC101へ流れる充放電電流を制限し、IGBT(Q101)のコレクター電圧Vceの“テール”を小さくしてスイッチング損失を抑制するためのものである。   A capacitor C101 and an Nch-MOSFET (Q102) are connected in series between the gate terminal G of the IGBT (Q101) and the common line of the drive circuit so as to be connected in parallel between the gate and emitter of the IGBT (Q101). Is done. The capacitor C101 is for reducing the rate of change dIc / dt of the collector current Ic when the IGBT (Q101) is turned on and suppressing the generation of radiation noise. The Nch-MOSFET (Q102) limits the charge / discharge current flowing to the capacitor C101 in the region where the collector current Ic of the IGBT (Q101) is large, and reduces the “tail” of the collector voltage Vce of the IGBT (Q101). This is to suppress loss.

IGBT(Q101)のコレクター電流Ic検出用に設けられたセンス端子Sは、センス抵抗器R101を介して電圧駆動型半導体素子の電力回路の共通ラインGNDCへ接続される。センス抵抗器R101の一端は抵抗器R102とコンデンサーC102とから構成されるローパスフィルター(LPフィルター)へ接続され、さらにローパスフィルター(LPフィルター)の出力はボルテージフォロワー構成のオペアンプI101の入力プラス端子へ接続される。このオペアンプI101ではインピーダンス変換が行われる。   The sense terminal S provided for detecting the collector current Ic of the IGBT (Q101) is connected to the common line GNDC of the power circuit of the voltage driven semiconductor element via the sense resistor R101. One end of the sense resistor R101 is connected to a low pass filter (LP filter) composed of a resistor R102 and a capacitor C102, and the output of the low pass filter (LP filter) is connected to an input positive terminal of an operational amplifier I101 having a voltage follower configuration. Is done. The operational amplifier I101 performs impedance conversion.

オペアンプI101の出力は反転増幅回路110の入力へ接続される。反転増幅回路110はオペアンプI102とゲイン調整用抵抗器R103、R104とにより構成され、オペアンプI102の入力プラス端子には動作電圧をオフセットするためにオフセット電圧Voが入力される。オペアンプI102の出力、すなわち反転増幅回路110の出力は、コンデンサーC101の充放電電流制御用のNch−MOSFET(Q102)のゲート端子へ接続される。   The output of the operational amplifier I101 is connected to the input of the inverting amplifier circuit 110. The inverting amplifier circuit 110 is composed of an operational amplifier I102 and gain adjusting resistors R103 and R104, and an offset voltage Vo is input to the input plus terminal of the operational amplifier I102 in order to offset the operating voltage. The output of the operational amplifier I102, that is, the output of the inverting amplifier circuit 110 is connected to the gate terminal of the Nch-MOSFET (Q102) for charge / discharge current control of the capacitor C101.

図2は、図1に示す駆動回路各部の動作波形を示すタイムチャートである。図2を参照しながら一実施の形態の動作を説明する。IGBT(Q101)の駆動用入力信号Vinがローレベルからハイレベルへ変化するとNPNトランジスターQ103がオンし、電源Vccからゲート抵抗器Rgonを介してIGBT(Q101)のゲート端子Gへ電流が流れ、IGBT(Q101)のゲート電圧Vgeが上昇する。このゲート電圧VgeがIGBT(Q101)のしきい値を越えるとIGBT(Q101)がオンし、電源VBから誘導負荷L101を介してコレクター電流Icが流れる。   FIG. 2 is a time chart showing operation waveforms of each part of the drive circuit shown in FIG. The operation of the embodiment will be described with reference to FIG. When the drive input signal Vin of the IGBT (Q101) changes from the low level to the high level, the NPN transistor Q103 is turned on, and a current flows from the power source Vcc to the gate terminal G of the IGBT (Q101) via the gate resistor Rgon. The gate voltage Vge of (Q101) increases. When the gate voltage Vge exceeds the threshold value of the IGBT (Q101), the IGBT (Q101) is turned on, and the collector current Ic flows from the power source VB through the inductive load L101.

IGBT(Q101)がオンしてコレクター電流Icが流れると、コレクター電流Icに応じてセンス端子Sからセンス電流Isが抵抗器R101へ流れ込む。コレクター電流Icに対するセンス電流Isの比率は、電圧駆動型半導体素子であるIGBT(Q101)の構造により予め定められている。センス電流Isによって抵抗器R101の両端に発生する電圧は、ローパスフィルター(LP-フィルター)を介してオペアンプI101へ入力される。オペアンプI101でインピーダンス変換された後、反転増幅回路110へ入力され、反転増幅回路110でオフセット電圧Voを基準にして波形が正負反転される。なお、オフセット電圧VoはNch-MOSFET(Q102)のしきい値Vthになるように調整されている。反転増幅回路110の出力はNch-MOSFET(Q102)のゲート端子へ入力される。これにより、IGBT(Q101)のコレクター電流Icが増加するほどNch-MOSFET(Q102)のゲート電圧が減少する。   When the IGBT (Q101) is turned on and the collector current Ic flows, the sense current Is flows from the sense terminal S to the resistor R101 in accordance with the collector current Ic. The ratio of the sense current Is to the collector current Ic is determined in advance by the structure of the IGBT (Q101) that is a voltage-driven semiconductor element. A voltage generated across the resistor R101 by the sense current Is is input to the operational amplifier I101 through a low-pass filter (LP-filter). The impedance is converted by the operational amplifier I101 and then input to the inverting amplifier circuit 110. The inverting amplifier circuit 110 inverts the waveform with respect to the offset voltage Vo. The offset voltage Vo is adjusted to be the threshold value Vth of the Nch-MOSFET (Q102). The output of the inverting amplifier circuit 110 is input to the gate terminal of the Nch-MOSFET (Q102). As a result, the gate voltage of the Nch-MOSFET (Q102) decreases as the collector current Ic of the IGBT (Q101) increases.

図3は、Nch-MOSFET(Q102)のドレイン電流Idに対するドレイン−ソース間電圧Vdsの特性を示す。この特性から明らかなように、Nch-MOSFET(Q102)のゲート電圧Vgeが減少するほど、ドレイン電流Idが制限されて小さくなっていく。IGBT(Q101)のコレクター電流Icの増加にともなってNch-MOSFET(Q102)のゲート電圧が減少するため、Nch-MOSFET(Q102)によってコンデンサーC101を流れる電流が抑制される。この結果、コンデンサーC101に充放電される電荷量Qは、IGBT(Q101)のコレクター電流Icが増加するにしたがって減少する。   FIG. 3 shows the characteristics of the drain-source voltage Vds with respect to the drain current Id of the Nch-MOSFET (Q102). As is apparent from this characteristic, the drain current Id is limited and decreases as the gate voltage Vge of the Nch-MOSFET (Q102) decreases. Since the gate voltage of the Nch-MOSFET (Q102) decreases as the collector current Ic of the IGBT (Q101) increases, the current flowing through the capacitor C101 is suppressed by the Nch-MOSFET (Q102). As a result, the charge amount Q charged / discharged in the capacitor C101 decreases as the collector current Ic of the IGBT (Q101) increases.

図2において、期間1と期間2のコレクター電流IcとコンデンサーC101の電荷量Qとを比較すると、コレクター電流Icが増加するほどコンデンサーC101の電荷量Qが減少していることがわかる。つまり、IGBT(Q101)のコレクター電流Icが大きくなるとコンデンサーC101へ流れる電流が少なくなって、あたかもコンデンサーC101が接続されていないのと等価な状態へ連続的に遷移していく。なお、コンデンサーC101の電荷量Qの最大値Qmaxは、コンデンサーC101と電源Vccの積である。   In FIG. 2, when the collector current Ic in the period 1 and the period 2 is compared with the charge amount Q of the capacitor C101, it can be seen that the charge amount Q of the capacitor C101 decreases as the collector current Ic increases. That is, when the collector current Ic of the IGBT (Q101) increases, the current flowing to the capacitor C101 decreases, and the state continuously transitions to an equivalent state as if the capacitor C101 is not connected. The maximum value Qmax of the charge amount Q of the capacitor C101 is a product of the capacitor C101 and the power source Vcc.

図4は、一実施の形態の電圧駆動型半導体素子の駆動回路を用いた場合の、IGBTコレクター電流Icに対するノイズ発生量を示す。この一実施の形態ではコレクター電流Icが大きい領域においてコンデンサーC101に流れる充放電電流を制限するので、コンデンサーC101によるノイズ抑制効果が小さくなり、Nch-MOSFET(Q102)を用いない従来の駆動回路よりも放射ノイズの発生量が増加するが、それでも十分に許容(NG)レベル以下にすることができる。   FIG. 4 shows the amount of noise generated with respect to the IGBT collector current Ic when the voltage-driven semiconductor element drive circuit of one embodiment is used. In this embodiment, since the charge / discharge current flowing through the capacitor C101 is limited in the region where the collector current Ic is large, the noise suppression effect by the capacitor C101 is reduced, and the conventional drive circuit which does not use the Nch-MOSFET (Q102). Although the amount of radiation noise generated increases, it can still be sufficiently below the allowable (NG) level.

図5は、一実施の形態の電圧駆動型半導体素子の駆動回路を用いた場合の、IGBTコレクター電流Icに対するスイッチング損失Eswを示す。コレクター電流Icが増加するにしたがってコンデンサーC101へ流れる充放電電流が抑制され、あたかもコンデンサーC101が接続されていないのと等価な状態になるので、IGBT(Q101)のコレクター電圧Vceの“テール”が小さくなってスイッチング損失Eswが減少する。   FIG. 5 shows the switching loss Esw with respect to the IGBT collector current Ic when the voltage-driven semiconductor element drive circuit according to the embodiment is used. As the collector current Ic increases, the charging / discharging current flowing to the capacitor C101 is suppressed, and it is equivalent to the case where the capacitor C101 is not connected. Therefore, the “tail” of the collector voltage Vce of the IGBT (Q101) is small. Thus, the switching loss Esw is reduced.

次に、一実施の形態の電圧駆動型半導体素子の駆動回路をインバーターへ適用した場合の効果について説明する。図6は三相交流インバーターの電力変換回路を示す。図6において、Pは正側直流母線、Nは負側直流母線、UはU相交流出力線、VはV相交流出力線、WはW相交流出力線をそれぞれ示す。このインバーターでは電圧駆動型半導体素子としてIGBTを用いている。   Next, the effect when the voltage-driven semiconductor element drive circuit of one embodiment is applied to an inverter will be described. FIG. 6 shows a power conversion circuit of a three-phase AC inverter. In FIG. 6, P is a positive DC bus, N is a negative DC bus, U is a U-phase AC output line, V is a V-phase AC output line, and W is a W-phase AC output line. In this inverter, an IGBT is used as a voltage-driven semiconductor element.

図7(a)はU、V、W相いずれかのインバーター交流出力線を流れる相電流、すなわちIGBTのコレクター電流Icを示し、図7(b)はIGBTのスイッチング損失Eswを示す。相電流すなわちIGBTのコレクター電流Icが大きい領域では、コンデンサーC101がない状態と等価であるため、従来の駆動回路よりもスイッチング損失Eswは小さくなっている。   7A shows the phase current flowing through the inverter AC output line of any of U, V, and W phases, that is, the collector current Ic of the IGBT, and FIG. 7B shows the switching loss Esw of the IGBT. In the region where the phase current, that is, the collector current Ic of the IGBT is large, this is equivalent to the state where the capacitor C101 is not present, and therefore the switching loss Esw is smaller than that of the conventional drive circuit.

このように、一実施の形態では、電圧駆動型半導体素子IGBT(Q101)のゲート端子Gと電圧駆動型半導体素子IGBT(Q101)の駆動回路の共通ラインとの間にコンデンサーC101とNch-MOSFET(Q102)とを直列に接続し、反転増幅回路110、オペアンプI101、LPフィルターR102、C102および抵抗器R101によって、電圧駆動型半導体素子IGBT(Q101)のコレクター電流が増加するほどコンデンサーC101に流れる電流が減少するように電流制限するようにした。放射ノイズの発生が少なくなるコレクター電流が大きい領域では、コンデンサーに流れる電流を小さく制限できるので、電圧駆動型半導体素子IGBT(Q101)のゲート端子Gへの充電時間が速くなり、ターンオン時のコレクター電圧Vceのテールを小さくしてスイッチング損失を低減できる。一方、放射ノイズの発生が多くなるコレクター電流が小さい領域では、コンデンサーC101に流れる電流量を大きくできるので、放射ノイズの発生を抑制できる。つまり、電圧駆動型半導体素子IGBT(Q101)のコレクター電流に応じてコンデンサーC101の電気的効果が連続的に変化し、放射ノイズの発生を効果的に抑制しながらスイッチング損失を低減することができる。   As described above, in one embodiment, the capacitor C101 and the Nch-MOSFET (Nch-MOSFET) are connected between the gate terminal G of the voltage driven semiconductor element IGBT (Q101) and the common line of the drive circuit of the voltage driven semiconductor element IGBT (Q101). Q102) are connected in series, and the current flowing through the capacitor C101 increases as the collector current of the voltage-driven semiconductor element IGBT (Q101) increases by the inverting amplifier circuit 110, the operational amplifier I101, the LP filters R102, C102, and the resistor R101. The current was limited so as to decrease. In a region where the collector current is large, where the generation of radiation noise is small, the current flowing through the capacitor can be limited to a small value, so that the charging time to the gate terminal G of the voltage-driven semiconductor element IGBT (Q101) increases, and the collector voltage at turn-on The switching loss can be reduced by reducing the Vce tail. On the other hand, in a region where the collector current where the generation of radiation noise increases is small, the amount of current flowing through the capacitor C101 can be increased, so that generation of radiation noise can be suppressed. That is, the electrical effect of the capacitor C101 continuously changes in accordance with the collector current of the voltage-driven semiconductor element IGBT (Q101), and the switching loss can be reduced while effectively suppressing the generation of radiation noise.

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。すなわち、IGBT(Q101)が電圧駆動型半導体素子を、コンデンサーC101がコンデンサーを、Nch-MOSFET(Q102)、反転増幅回路110、オペアンプI101、LP−フィルターR102,C102および抵抗器R101が電流制限回路を、Nch-MOSFET(Q102)が電流制限用半導体素子を、反転増幅回路110、オペアンプI101、LP−フィルターR102,C102および抵抗器R101が制御回路をそれぞれ構成する。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。   The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, IGBT (Q101) is a voltage-driven semiconductor element, capacitor C101 is a capacitor, Nch-MOSFET (Q102), inverting amplifier circuit 110, operational amplifier I101, LP-filters R102 and C102, and resistor R101 are current limiting circuits. Nch-MOSFET (Q102) constitutes a current limiting semiconductor element, and inverting amplifier circuit 110, operational amplifier I101, LP-filters R102 and C102 and resistor R101 constitute a control circuit. In addition, as long as the characteristic function of this invention is not impaired, each component is not limited to the said structure.

なお、一実施の形態では電圧駆動型半導体素子としてIGBTを用いた例を示したが、電圧駆動型半導体素子はIGBTに限定されず、例えばパワーMOSFETなどであってもよい。   In the embodiment, the IGBT is used as the voltage-driven semiconductor element. However, the voltage-driven semiconductor element is not limited to the IGBT, and may be a power MOSFET, for example.

また、上述した一実施の形態では、コレクター電流に対して所定の比率で電流を出力するセンス端子Sを備えた電圧駆動型半導体素子(IGBT)を用い、センス端子Sからの出力電流が増加するほどコンデンサーC101に流れる電流を小さく制限する例を示したが、このようなセンス端子Sを備えていない電圧駆動型半導体素子に対しては、コレクター電流を検出する電流センサーを用いればよい。   In the embodiment described above, a voltage-driven semiconductor element (IGBT) having a sense terminal S that outputs a current at a predetermined ratio with respect to the collector current is used, and the output current from the sense terminal S increases. Although an example in which the current flowing through the capacitor C101 is limited to a small value has been shown, a current sensor that detects a collector current may be used for such a voltage-driven semiconductor element that does not include the sense terminal S.

さらに、上述した一実施の形態では、コンデンサーC101に流れる電流を制限する電流制限回路にNch-MOSFET(Q102)を用いた例を示したが、電流制限回路に用いる素子はMOSFETに限定されず、例えばトランジスターなどを用いてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the Nch-MOSFET (Q102) is used as the current limiting circuit that limits the current flowing through the capacitor C101 has been shown. However, the element used in the current limiting circuit is not limited to the MOSFET. For example, a transistor may be used.

一実施の形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of one embodiment. 一実施の形態の回路各部の動作波形を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation waveform of each part of the circuit of one embodiment. Nch-MOSFETの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of Nch-MOSFET. IGBTのコレクター電流に対するノイズ発生量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the noise generation amount with respect to the collector current of IGBT. IGBTのコレクター電流に対するスイッチング損失の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the switching loss with respect to the collector current of IGBT. 三相交流インバーターの電力変換回路を示す図である。It is a figure which shows the power converter circuit of a three-phase alternating current inverter. 三相交流インバーターの相電流に対するIGBTのコレクター電流(a)とスイッチング損失(b)を示す図である。It is a figure which shows the collector current (a) and switching loss (b) of IGBT with respect to the phase current of a three-phase alternating current inverter.

符号の説明Explanation of symbols

Q101 電圧駆動型半導体素子(IGBT)
Q102 Nch-MOSFET
Q103、Q104 トランジスター
L101 負荷
D101 ダイオード
C101、C102 コンデンサー
R101、R102、R103、R104、Rgon、Rgoff 抵抗器
I101、I102 オペアンプ
VB 電源
110 反転増幅回路
GNDC 装置の共通ライン
Q101 Voltage-driven semiconductor device (IGBT)
Q102 Nch-MOSFET
Q103, Q104 Transistor L101 Load D101 Diode C101, C102 Capacitors R101, R102, R103, R104, Rgon, Rgoff Resistor I101, I102 Operational amplifier VB Power supply 110 Inverting amplifier circuit GNDC Common line of device

Claims (4)

電圧駆動型半導体素子のゲート端子と前記電圧駆動型半導体素子の駆動回路の共通ラインとの間に、コンデンサーと電流制限回路とを直列に接続した電圧駆動型半導体素子の駆動回路であって、
前記電流制限回路は、前記電圧駆動型半導体素子のコレクター電流が増加するほど前記コンデンサーに流れる電流が減少するように電流制限することを特徴とする電圧駆動型半導体素子の駆動回路。
A drive circuit for a voltage-driven semiconductor element in which a capacitor and a current limiting circuit are connected in series between a gate terminal of the voltage-driven semiconductor element and a common line of the drive circuit for the voltage-driven semiconductor element,
The drive circuit for a voltage-driven semiconductor element, wherein the current limiting circuit limits the current so that the current flowing through the capacitor decreases as the collector current of the voltage-driven semiconductor element increases.
請求項1に記載の電圧駆動型半導体素子の駆動回路において、
前記電圧駆動型半導体素子はコレクター電流に対して所定の比率で電流を出力するセンス端子を備えており、
前記電流制限回路は、前記センス端子からの出力電流に基づいて前記コンデンサーに流れる電流を制限することを特徴とする電圧駆動型半導体素子の駆動回路。
The drive circuit of the voltage drive type semiconductor device according to claim 1,
The voltage-driven semiconductor element includes a sense terminal that outputs a current at a predetermined ratio with respect to a collector current,
The drive circuit for a voltage-driven semiconductor element, wherein the current limiting circuit limits a current flowing through the capacitor based on an output current from the sense terminal.
請求項1または請求項2に記載の電圧駆動型半導体素子の駆動回路において、
前記電流制限回路は、前記コンデンサーと直列に接続した電流制限用半導体素子と、前記電圧駆動型半導体素子のコレクター電流が増加するほど前記電流制限用半導体素子の電流通流率を低減する制御回路とから成ることを特徴とする電圧駆動型半導体素子の駆動回路。
In the drive circuit of the voltage drive type semiconductor element according to claim 1 or 2,
The current limiting circuit includes a current limiting semiconductor element connected in series with the capacitor, and a control circuit that reduces the current conduction rate of the current limiting semiconductor element as the collector current of the voltage-driven semiconductor element increases. A drive circuit for a voltage-driven semiconductor element, comprising:
請求項3に記載の電圧駆動型半導体素子の駆動回路において、
前記電流制限用半導体素子にNチャンネル型MOSFETを用い、そのドレイン端子を前記コンデンサーに接続するとともにソース端子を前記共通ラインに接続し、前記制御回路によって、前記電圧駆動型半導体素子のコレクター電流が増加するほど前記Nチャンネル型MOSFETのゲート端子への入力電圧を低減することを特徴とする電圧駆動型半導体素子の駆動回路。
In the drive circuit of the voltage drive type semiconductor device according to claim 3,
An N-channel MOSFET is used for the current limiting semiconductor element, and the drain terminal is connected to the capacitor and the source terminal is connected to the common line. The control circuit increases the collector current of the voltage-driven semiconductor element. The drive circuit of the voltage drive type semiconductor device, wherein the input voltage to the gate terminal of the N-channel type MOSFET is reduced as it goes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111665385A (en) * 2020-06-05 2020-09-15 河南华兴通信技术有限公司 Communication base station safety monitoring device

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