JP2008278552A - ブリッジ回路における縦型mosfet制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】デッドタイムの初期時にはHi−MOSFET2とLo−MOSFET3のうちオフする側のゲート信号Vg1、Vg2を出力電圧Voff1とすることで、第1オフ状態にする。これにより、外付けダイオードD1、D2に電流が多く流れないようにでき、外付けダイオードD1、D2に電流が多く流れることによるダイオード損失を低減することが可能となる。次に、Hi−MOSFET2とLo−MOSFET3の他方をオンさせる際には、それに先立ってHi−MOSFET2とLo−MOSFET3のうちオフした側のゲート信号Vg1、Vg2を出力電圧Voff2に切替え、第2オフ状態にする。これにより、外付けダイオードD1、D2に電流を多く流し、逆回復特性を改善することが可能となる。
【選択図】図6
Description
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる縦型MOSFETにて構成された負荷駆動を行うハーフブリッジ回路1とその制御装置の回路概略図である。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のハーフブリッジ回路1および制御装置の構成に関しては第1実施形態と同様であり、作動に関してのみ異なっている。このため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。ここでは、インダクタLに流れる電流が負荷から2つの縦型MOSFET2、3の中点(矢印)の方向へ流れる場合を用いて、デッドタイムの後にLo−MOSFET3がオンし、Hi−MOSFET2に逆回復現象が発生するタイミングについて説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態も、ハーフブリッジ回路1および制御装置の構成に関しては第1実施形態と同様であり、作動に関してのみ異なっている。このため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態も、ハーフブリッジ回路1および制御装置の構成に関しては第1実施形態と同様である。また、作動に関しては、第3実施形態を変更したものであるため、第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第5実施形態について説明する。図12は、本実施形態にかかる縦型MOSFET2、3にて構成された負荷駆動を行うハーフブリッジ回路11とその制御装置の回路概略図である。なお、本実施形態は、ハーフブリッジ回路11への負荷4や入力電源Eなどの接続形態が異なっているが、作動に関しては第1〜第4実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なっている部分についてのみ説明する。
本発明の第6実施形態について説明する。図13は、本実施形態にかかる縦型MOSFETにて構成された負荷駆動を行うフルブリッジ回路とその制御装置の回路概略図である。なお、本実施形態のフルブリッジ回路は、2つの縦型MOSFETが直列接続されたハーフブリッジ回路1、11が結合されて構成されていることと、各ハーフブリッジ回路1、11への負荷4や入力電源Eなどの接続形態が第1、第5実施形態と異なっているが、作動に関しては第1〜第4実施形態と同様である。したがって、第1、第4実施形態と異なっている部分についてのみ説明する。
上記各実施形態では、逆回復現象が終了するまでの時間を電流検出部5a、5bの検出結果から求めているが、この時間はある程度決まっているので、予め実験などによって求めておくこともできる。例えば、縦型MOSFET2、3のドレイン−ソース間に流れ得る最大電流値の場合の逆回復電流が0になるまでに要する時間に設定したり、縦型MOSFET2、3のドレイン−ソース間の最大定格電流に流れ得る最大電流値の場合の逆回復電流が0になるまでに要する時間に設定することができる。
Claims (15)
- 縦型MOSFET(2、3、12、13)と、前記縦型MOSFET(2、3、12、13)に対して逆並列接続された外付けダイオード(D1、D2)とを有し、前記縦型MOSFET(2、3、12、13)の内蔵ダイオード(2a、3a)の順方向電圧(Vf)をゲート電圧で制御できるブリッジ回路における縦型MOSFET制御方法であって、
前記内蔵ダイオード(2a、3a)の順方向電圧Vfを、前記ゲート電圧を第1電圧(Voff1)とするときの第1の順方向電圧Vf1と、前記ゲート電圧を第2電圧(Voff2)とするときの第2の順方向電圧Vf2とに制御し、前記外付けダイオード(D1、D2)の順方向電圧Vfdと前記内蔵ダイオード(2a、3a)の第1の順方向電圧Vf1および第2の順方向電圧Vf2との間に、Vfd<Vf1<Vf2またはVf1<Vfd<Vf2の関係が成立するとき、
前記縦型MOSFET(2、3、12、13)のゲート電圧を前記第1電圧(Voff1)とすることで第1の順方向電圧Vf1にし、前記内蔵ダイオード(2a、3a)の方が前記外付けダイオード(D1、D2)よりも多く流せる第1オフ状態にするステップと、
前記縦型MOSFET(2、3、12、13)のゲート電圧を前記第2電圧(Voff2)とすることで第2の順方向電圧Vf2にし、前記内蔵ダイオード(2a、3a)よりも前記外付けダイオード(D1、D2)の方に多く流せる第2オフ状態にするステップとを含んでいることを特徴とするブリッジ回路における縦型MOSFET制御方法。 - 前記縦型MOSFET(2、3、12、13)は2つあり、該2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)が直列接続されることでハーフブリッジ回路(1、11)が構成され、かつ、該2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)それぞれに対して前記外付けダイオード(D1、D2)が逆並列接続されており、
前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)のゲート電圧をオン状態にするために必要な第3電圧(Von)を印加することで該2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)をオン状態にすると共に、前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)のゲート電圧を前記第1電圧(Voff1)もしくは前記第2電圧(Voff2)とすることでオフ状態にする制御を行い、
前記ハーフブリッジ回路(1、11)の前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)のうちの一方がオフ状態からオン状態へ変化するときに、他方の前記ゲート電圧によって前記内蔵ダイオードの順方向電圧を制御することで該他方の縦型MOSFETのオフ状態を前記第1オフ状態もしくは前記第2オフ状態に制御することを特徴とする請求項1に記載のブリッジ回路における縦型MOSFET制御方法。 - 前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)を交互にオンオフさせるに際し、双方共にオフさせるデッドタイムを設けるようなオンオフ制御を行い、
前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方をオン状態からオフ状態に切替えると共に他方をオフ状態からオン状態に切替える際、
前記一方をオン状態からオフ状態に切替えて前記デッドタイムに入ったときに、前記一方を前記第1オフ状態に切替えたのち、前記他方をオン状態に切替える以前に前記一方を前記第2オフ状態に切替え、
さらに、前記他方をオフ状態からオン状態に切替えてから所定時間後に前記一方を再び前記第1オフ状態に切替えるという動作を行うことを特徴とする請求項2に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。 - 前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)を交互にオンオフさせるに際し、双方共にオフさせるデッドタイムを設けるようなオンオフ制御を行い、
前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方をオン状態からオフ状態に切替えると共に他方をオフ状態からオン状態に切替える際、
前記一方をオン状態からオフ状態に切替えて前記デッドタイムに入ったときに、前記一方を前記第2オフ状態に切替え、
さらに、前記他方をオフ状態からオン状態に切替えてから所定時間後に前記一方を前記第1オフ状態に切替えるという動作を行うことを特徴とする請求項2に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。 - 前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方のみを繰り返しオンオフさせ、他方を常にオフ状態に制御し、
前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方をオン状態からオフ状態に切替えるときに、該一方を前記第2オフ状態に切替え、
前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方をオフ状態からオン状態に切替えるときに、該一方をオン状態に切替える前に前記他方を第2オフ状態とし、該一方をオン状態に切替えてから所定時間後に前記他方を前記第1オフ状態に切替えるという動作を行うことを特徴とする請求項2に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。 - 前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方のみを繰り返しオンオフさせ、他方を常にオフ状態に制御し、
前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方をオン状態からオフ状態に切替えるときに、該一方を前記第2オフ状態に切替え、
前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の一方をオフ状態からオン状態に切替えるときに、該一方をオン状態に切替える前に前記他方を第2オフ状態とし、該一方をオン状態に切替えてから再びオフ状態に切替えるときに、前記他方を前記第1オフ状態に切替えるという動作を行うことを特徴とする請求項2に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。 - 前記一方をオン状態に切替える前の時間として、前記ゲート電圧が前記第1電圧(Voff1)から前記第2電圧(Voff2)に変化するために必要な時間を前記第3電圧(Von)が前記ゲート電圧として印加される時間から遡った時間(Ta)以上前の時間に設定することを特徴とする請求項3、5、6のいずれか1つに記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記ゲート電圧が前記第1電圧(Voff1)から前記第2電圧(Voff2)に変化するために必要な時間として、予め決めた時間を用いることを特徴とする請求項7に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記所定時間として、前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)がオフ状態からオン状態に切り替わる際に発生する逆回復現象が終了するまでに要する時間以上の時間を用いることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1つに記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記逆回復現象が終了するまでに要する時間を、前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)に流れる電流を電流検出部(5a、5b)にて検出し、該電流検出部(5a、5b)で逆回復現象が終了したことを検出するまでの時間とすることを特徴とする請求項9に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記逆回復現象が終了するまでに要する時間として、前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)のドレイン−ソース間に流れ得る最大電流値の場合の逆回復電流が0になるまでに要する時間とすることを特徴とする請求項9に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記逆回復現象が終了するまでに要する時間として、前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)のドレイン−ソース間の最大定格電流の場合の逆回復電流が0になるまでに要する時間とすることを特徴とする請求項9に記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)として、第1導電型ベース層とゲート酸化膜との間に第2導電型チャネル層を形成した蓄積型チャネルを形成する縦型MOSFETを用いることを特徴とする請求項2ないし12のいずれか1つに記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記第2電圧(Voff2)として、前記2つの縦型MOSFET(2、3、12、13)の閾値電圧(Vth)よりも低い電圧を用いることを特徴とする請求項2ないし13のいずれか1つに記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
- 前記第3電圧(Von)と前記第2電圧(Voff2)の和が0となるようにし、かつ、前記第1電圧(Voff1)を0Vとすることを特徴とする請求項2ないし14のいずれか1つに記載のブリッジ回路における縦型MOSFETの制御方法。
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