JP2009290287A - Switching circuit and driving circuit of transistor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize delay of rising of gate voltage potential in a switching circuit having circuitry for maintaining the gate voltage potential of a transistor below a threshold potential. <P>SOLUTION: A switching circuit comprises a voltage controlled main transistor, a sub-transistor connected with the ground terminal and having a drain-source voltage at on time which is lower than the gate threshold voltage of the main transistor, a first power line provided with a first resistor and connecting the gate of the main transistor with a terminal which is connected with a power supply, a second power line which allows a current flowing from the gate of the main transistor to the sub-transistor selectively, and a third power line provided with a second resistor and connecting the terminal with the sub-transistor, wherein the resistance of the second resistor is smaller than a value obtained by dividing the product of the capacity of the main transistor and the resistance of the first resistor by the capacity of the sub-transistor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電圧制御型トランジスタのゲートに電圧を印加して動作させるスイッチング回路、及びその一部を構成するトランジスタの駆動回路に関する。   The present invention relates to a switching circuit that operates by applying a voltage to the gate of a voltage-controlled transistor, and a transistor drive circuit that forms part of the switching circuit.

近年、インバータの一部を構成する半導体装置において、電圧制御型のトランジスタ、特にIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が広く用いられている。これらのトランジスタは、電源にスイッチや電圧調整用の抵抗を介してゲートが接続され、スイッチの駆動によりゲート電位がスレショルド電位以上となったときにコレクタ−エミッタ間(又はソース−ドレイン間)に電流(以下、主電流と称する)が流れるように動作する。逆に、主電流を流さないように制御する際には、スイッチの駆動により抵抗を介してゲートを低電位の端子(一般的にはグランド端子)に接続し、ゲート電位がスレショルド電位未満となるようにする。   2. Description of the Related Art In recent years, voltage-controlled transistors, particularly IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), are widely used in semiconductor devices that form part of an inverter. In these transistors, the gate is connected to a power source via a switch or a voltage adjusting resistor, and when the gate potential becomes equal to or higher than the threshold potential by driving the switch, a current flows between the collector and the emitter (or between the source and the drain). (Hereinafter, referred to as a main current) flows. Conversely, when controlling the main current not to flow, the gate is connected to a low potential terminal (generally a ground terminal) via a resistor by driving the switch, and the gate potential becomes less than the threshold potential. Like that.

これらのトランジスタにおいて、主電流が変化する際に(特に、インバータの上下アームのトランジスタのオンオフが切り替わる際に)、電流の一部がゲートに流れ込むという現象が知られている。上記の構成では、ゲートに流れ込んだ電流は抵抗を介してグランド端子に流れることとなり、このゲートに流れ込んだ電流が大きいときには、スイッチをグランド端子側にしているにも拘わらず、ゲート電位がスレショルド電位以上のまま維持されてしまうという問題が生じる。この結果、インバータの同一アームのトランジスタが同時にオンするアーム短絡等が発生し、トランジスタが破壊される場合がある。このため、所望のタイミングで、ゲート電位を迅速にスレショルド電位未満にする仕組みを有することが望ましい。   In these transistors, a phenomenon is known in which a part of the current flows into the gate when the main current changes (particularly when the transistors of the upper and lower arms of the inverter are switched on and off). In the above configuration, the current flowing into the gate flows through the resistor to the ground terminal. When the current flowing into the gate is large, the gate potential is the threshold potential even though the switch is on the ground terminal side. The problem of being maintained as described above arises. As a result, an arm short circuit or the like in which the transistors in the same arm of the inverter are simultaneously turned on may occur and the transistors may be destroyed. For this reason, it is desirable to have a mechanism for quickly reducing the gate potential to less than the threshold potential at a desired timing.

係る問題点に配慮した半導体装置の保護回路についての発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この保護回路は、主電流の増加に応じて上昇する検出電圧がしきい電圧を超えたときに、自動的に主トランジスタのゲートをエミッタに接続するように構成されており、これによって、主電流の増加時に主トランジスタのゲート電位が強制的にスレショルド電位未満になるように制御している。
特開平10−145206号公報
An invention relating to a protection circuit for a semiconductor device in consideration of such problems has been disclosed (for example, see Patent Document 1). This protection circuit is configured to automatically connect the gate of the main transistor to the emitter when the detection voltage that rises as the main current increases exceeds the threshold voltage. Control is performed so that the gate potential of the main transistor is forcibly made lower than the threshold potential when the voltage increases.
JP-A-10-145206

しかしながら、上記従来の特許文献1に記載の保護回路は、主トランジスタのゲートをエミッタに接続するためのトランジスタ(以下、オフ保持用トランジスタと称する)が主トランジスタと並列に電源装置に接続された構成である。従って、オフ保持用トランジスタのドレイン−ソース間容量に起因して、電圧印加開始から主トランジスタのゲート電位がスレショルド電位に達するまでの時間が長くなるという問題が生じる。この時間が長くなると、半導体装置全体性の応答性が悪くなるだけでなく、主トランジスタの発熱が大きくなり、十分な放熱性を確保しなければならないこととなる。このために、主トランジスタのサイズを大きくしたり、定格電流を下げたりするものとすると、装置のコスト増や性能低下を招くため、好ましくない。また、この時間がオフ保持用トランジスタのドレイン−ソース間容量に依存するため、回路全体の設計が煩わしくなるという問題も生じる。   However, the protection circuit described in Patent Document 1 has a configuration in which a transistor for connecting the gate of the main transistor to the emitter (hereinafter referred to as an off-holding transistor) is connected to the power supply device in parallel with the main transistor. It is. Therefore, due to the drain-source capacitance of the off-holding transistor, there arises a problem that the time from the start of voltage application until the gate potential of the main transistor reaches the threshold potential is increased. If this time becomes long, not only the responsiveness of the whole semiconductor device is deteriorated, but also the heat generation of the main transistor becomes large, and sufficient heat dissipation must be ensured. For this reason, if the size of the main transistor is increased or the rated current is decreased, the cost of the device is increased and the performance is lowered. Further, since this time depends on the drain-source capacitance of the off-holding transistor, there is a problem that the design of the entire circuit becomes troublesome.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、トランジスタのゲート電位をスレショルド電位未満に維持するための構成を備えるスイッチング回路において、ゲート電位の立ち上がりの遅延を抑制することを、主たる目的とする。   The present invention is for solving such a problem, and a main object of the present invention is to suppress a delay in rising of the gate potential in a switching circuit having a configuration for maintaining the gate potential of the transistor below the threshold potential. And

上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、
電圧制御される主トランジスタと、
グランド端子に接続され、前記主トランジスタのゲートスレショルド電圧よりもオン時ドレインーソース間電圧が低い副トランジスタと、
第1の抵抗が設けられ、電源装置に接続される端子と前記主トランジスタのゲートとを接続する第1の電力ラインと、
前記主トランジスタのゲートから前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容する第2の電力ラインと、
第2の抵抗が設けられ、前記端子と前記副トランジスタとを接続する第3の電力ラインと、を有し、
前記第2の抵抗の抵抗値は、前記主トランジスタの容量と前記第1の抵抗の抵抗値の積を前記副トランジスタの容量で除した値よりも小さい値である、
スイッチング回路である。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
A voltage controlled main transistor;
A sub-transistor connected to the ground terminal and having a drain-source voltage lower than the gate threshold voltage of the main transistor when on;
A first power line provided with a first resistor and connecting a terminal connected to a power supply device and the gate of the main transistor;
A second power line that selectively allows current to flow from the gate of the main transistor to the sub-transistor;
A second resistor, a third power line connecting the terminal and the sub-transistor,
The resistance value of the second resistor is a value smaller than a value obtained by dividing the product of the capacitance of the main transistor and the resistance value of the first resistor by the capacitance of the sub-transistor.
It is a switching circuit.

この本発明の第1の態様によれば、従来の、トランジスタのゲート電位をスレショルド電位未満に維持するための構成を備えるもの比して、ゲート電位の立ち上がりの遅延を抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, the delay in rising of the gate potential can be suppressed as compared with the conventional configuration for maintaining the gate potential of the transistor below the threshold potential.

本発明の第2の態様は、
電圧制御される主トランジスタと、
グランド端子に接続され、前記主トランジスタのゲートスレショルド電圧よりもオン時ドレインーソース間電圧が低い副トランジスタと、
第1の抵抗が設けられ、電源装置に接続される端子と前記主トランジスタのゲートとを接続する第1の電力ラインと、
前記主トランジスタのゲートから前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容する第2の電力ラインと、
第2の抵抗が設けられ、前記端子と前記副トランジスタとを接続する第3の電力ラインと、を有し、
前記第2の抵抗の抵抗値は、前記第1の抵抗の抵抗値よりも小さい値である、
スイッチング回路である。
The second aspect of the present invention is:
A voltage controlled main transistor;
A sub-transistor connected to the ground terminal and having a drain-source voltage lower than the gate threshold voltage of the main transistor when on;
A first power line provided with a first resistor and connecting a terminal connected to a power supply device and the gate of the main transistor;
A second power line that selectively allows current to flow from the gate of the main transistor to the sub-transistor;
A second resistor, a third power line connecting the terminal and the sub-transistor,
The resistance value of the second resistor is smaller than the resistance value of the first resistor.
It is a switching circuit.

この本発明の第2の態様によれば、従来の、トランジスタのゲート電位をスレショルド電位未満に維持するための構成を備えるもの比して、ゲート電位の立ち上がりの遅延を抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, the delay in rising of the gate potential can be suppressed as compared with the conventional configuration for maintaining the gate potential of the transistor below the threshold potential.

本発明の第1又は第2の態様において、前記第3の電力ラインは、前記第2の端子から前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容するものとすると、好適である。   In the first or second aspect of the present invention, it is preferable that the third power line selectively allows a current flowing from the second terminal to the sub-transistor.

本発明の第3の態様は、
主トランジスタを電圧制御するためのトランジスタの駆動回路であって、
グランド端子に接続された副トランジスタと、
第1の抵抗が設けられ、電源装置に接続される端子と前記主トランジスタのゲートとを接続する第1の電力ラインと、
前記主トランジスタのゲートから前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容する第2の電力ラインと、
第2の抵抗が設けられ、前記端子と前記副トランジスタとを接続する第3の電力ラインと、
を有するトランジスタの駆動回路である。
The third aspect of the present invention is:
A transistor driving circuit for voltage-controlling a main transistor,
A sub-transistor connected to the ground terminal;
A first power line provided with a first resistor and connecting a terminal connected to a power supply device and the gate of the main transistor;
A second power line that selectively allows current to flow from the gate of the main transistor to the sub-transistor;
A third power line provided with a second resistor connecting the terminal and the sub-transistor;
A driving circuit of a transistor having

本発明によれば、トランジスタのゲート電位をスレショルド電位未満に維持するための構成を備えるスイッチング回路において、ゲート電位の立ち上がりの遅延を抑制することができる。   According to the present invention, in a switching circuit having a configuration for maintaining the gate potential of a transistor below a threshold potential, a delay in rising of the gate potential can be suppressed.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

以下、本発明の一実施例に係るスイッチング回路1について説明する。   Hereinafter, a switching circuit 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

[構成]
図1は、スイッチング回路1の全体構成の一例を示す図である。スイッチング回路1は、主要な構成として、電圧制御されるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)10と、抵抗Rg、Rgp、Rgn、Rb、ダイオードDs、Db、端子MP、MN、SoutD、及びこれらを接続する電力線と、トランジスタ30と、を備える。なお、IGBT10が、特許請求の範囲における「主トランジスタ」に相当し、トランジスタ30が、特許請求の範囲における「副トランジスタ」に相当する。また、スイッチング回路1からIGBT10を除いたものが、特許請求の範囲における「トランジスタの駆動回路」に相当する。
[Constitution]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the switching circuit 1. The switching circuit 1 is connected to a voltage-controlled IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 10, resistors Rg, Rgp, Rgn, Rb, diodes Ds, Db, terminals MP, MN, SoutD, and these as main components. A power line and a transistor 30 are provided. The IGBT 10 corresponds to a “main transistor” in the claims, and the transistor 30 corresponds to a “sub-transistor” in the claims. Further, a circuit obtained by removing the IGBT 10 from the switching circuit 1 corresponds to a “transistor driving circuit” in the claims.

IGBT10は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタであり、ゲート10Aの電位(ゲート電位)がスレショルド電位(例えば、3[V]等)以上となったときに、コレクタ−エミッタ間に電流を流すように動作する。なお、主トランジスタはIGBTに限定されず、MOSFET等、他の種類の電圧制御型トランジスタが用いられてもよい。   The IGBT 10 is a bipolar transistor in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is incorporated in the gate portion, and when the potential of the gate 10A (gate potential) becomes a threshold potential (for example, 3 [V] or the like) It operates so that a current flows between the collector and the emitter. The main transistor is not limited to the IGBT, and other types of voltage controlled transistors such as MOSFETs may be used.

端子MPには、例えば定格電圧が15[V]であるバッテリ等の電源の正極が、スイッチング素子Qpを介して接続される。また、端子MNには、バッテリ等の電源の負極及びグランド端子(0[V])が、スイッチング素子Qnを介して接続される。スイッチング素子Qp、Qnは、いずれか一方のみがオンとなるように、図示しない制御装置によって制御される。   For example, a positive electrode of a power source such as a battery having a rated voltage of 15 [V] is connected to the terminal MP via a switching element Qp. The terminal MN is connected to a negative electrode of a power source such as a battery and a ground terminal (0 [V]) via a switching element Qn. The switching elements Qp and Qn are controlled by a control device (not shown) so that only one of them is turned on.

端子SoutDには、電源の負極及びグランド端子がトランジスタ30を介して接続される。トランジスタ30は、例えばMOSFETであり、IGBT10のコレクタ−エミッタ間に流れる電流(以下、主電流と称する)が大きく変化したときにオンとなるように、図示しない制御装置によって制御される。また、これに限らず、スイッチング素子Qp、Qnのオンオフと同期して定期的にオンとなるように制御されてもよい。   The negative terminal of the power source and the ground terminal are connected to the terminal SoutD via the transistor 30. The transistor 30 is, for example, a MOSFET, and is controlled by a control device (not shown) so as to be turned on when a current flowing between the collector and the emitter of the IGBT 10 (hereinafter referred to as a main current) changes greatly. Further, the present invention is not limited to this, and control may be performed so that the switching elements Qp and Qn are periodically turned on in synchronization with the on / off of the switching elements Qp and Qn.

端子MPからゲート10Aに至る電力線(特許請求の範囲における「第1の電力ライン」に相当する)には、抵抗Rgp、Rgが順に設けられている。   Resistors Rgp and Rg are sequentially provided on a power line (corresponding to a “first power line” in the claims) from the terminal MP to the gate 10A.

ゲート10Aから端子SoutDに至る電力線(特許請求の範囲における「第2の電力ライン」に相当する)には、ダイオードDsが設けられており、出力端子MGから端子SoutDへ流れる電流を選択的に許容するようになっている。   A power line (corresponding to a “second power line” in the claims) from the gate 10A to the terminal SoutD is provided with a diode Ds, and selectively allows current flowing from the output terminal MG to the terminal SoutD. It is supposed to be.

端子MPから端子SoutDに至る電力線(特許請求の範囲における「第3の電力ライン」に相当する)には、抵抗Rb及びダイオードDbが設けられており、端子MPから端子SoutDへ流れる電流を選択的に許容するようになっている。   A power line (corresponding to a “third power line” in the claims) from the terminal MP to the terminal SoutD is provided with a resistor Rb and a diode Db, and selectively selects a current flowing from the terminal MP to the terminal SoutD. Is tolerated.

また、端子MPからゲート10Aに至る電力線における抵抗Rgpと抵抗Rgの間から分岐して端子MNに至る電力線には、抵抗Rgnが設けられている。   Also, a resistor Rgn is provided on the power line that branches from between the resistor Rgp and the resistor Rg in the power line from the terminal MP to the gate 10A and reaches the terminal MN.

抵抗Rbの抵抗値は、抵抗RgとRgpの抵抗値の和にIGBT10のゲート−エミッタ間容量Csを乗じた値をトランジスタ30のドレイン−ソース間容量Cmで除した値よりも小さい値である。この意義については後述する。   The resistance value of the resistor Rb is smaller than a value obtained by dividing the sum of the resistance values of the resistors Rg and Rgp by the gate-emitter capacitance Cs of the IGBT 10 by the drain-source capacitance Cm of the transistor 30. This significance will be described later.

[従来からの問題点]
ここで、従来の装置において生じる問題点について説明する。図2は、従来の半導体装置の構成を簡略化して示す図である。この半導体装置では、主トランジスタのゲート電位をグランド電位に強制的に低下させるための副トランジスタが、主トランジスタと並列に電源装置に接続されている。電源装置とこれらのトランジスタの間には。抵抗Rjが設けられている。
[Conventional issues]
Here, problems that occur in the conventional apparatus will be described. FIG. 2 is a simplified diagram showing a configuration of a conventional semiconductor device. In this semiconductor device, a sub-transistor for forcibly lowering the gate potential of the main transistor to the ground potential is connected to the power supply device in parallel with the main transistor. Between the power supply and these transistors. A resistor Rj is provided.

係る構成では、電源装置がオンとなってから主トランジスタのゲート電位がスレショルド電位以上となるまでの時間が、副トランジスタの容量(副トランジスタがMOSFETであればドレイン−ソース容量)Csjに依存し、副トランジスタを備えない場合に比して長くなってしまう。図3は、係る様子を示す図である。本図において、主トランジスタの容量をCmjと表記した。この結果、半導体装置全体性の応答性が悪くなるだけでなく、主トランジスタの発熱が大きくなり、十分な放熱性を確保しなければならないこととなる。このために、主トランジスタのサイズを大きくしたり、定格電流を下げたりすることが考えられるが、装置のコスト増や性能低下を招くため、好ましくない。また、この時間がオフ保持用トランジスタのドレイン−ソース間容量に依存するため、回路全体の設計が煩わしくなるという問題も生じる。   In such a configuration, the time from when the power supply device is turned on until the gate potential of the main transistor becomes equal to or higher than the threshold potential depends on the capacitance of the sub-transistor (drain-source capacitance if the sub-transistor is a MOSFET) Csj, This is longer than when no sub-transistor is provided. FIG. 3 is a diagram showing such a state. In this figure, the capacity of the main transistor is denoted as Cmj. As a result, not only the responsiveness of the whole semiconductor device is deteriorated but also the heat generation of the main transistor is increased, and sufficient heat dissipation must be ensured. For this reason, it is conceivable to increase the size of the main transistor or reduce the rated current, but this is not preferable because it increases the cost of the device and decreases the performance. Further, since this time depends on the drain-source capacitance of the off-holding transistor, there is a problem that the design of the entire circuit becomes troublesome.

[スイッチング回路1の動作]
これに対し、本実施例のスイッチング回路1では、スイッチング素子Qpがオンとなってから最も早く電位が立ち上がる端子MPから端子SoutDに至る電力線に、抵抗Rbを設けているため、トランジスタ30のドレイン電位が上昇するのと並行してゲート10Aのゲート電位が上昇することとなる。従って、従来の構成に比して、ゲート電位の立ち上がりの遅延を抑制することができる。また、従来の構成に抵抗やダイオードを追加したのみであるため、消費電力が増大しない。なお、IGBT10のコレクタ−エミッタ間に流れる主電流が変化する際にゲートに流れ込むと見込まれる電流によりゲート10Aのゲート電位がスレショルド電圧を超えることがないように、十分小さい等価抵抗のトランジスタ30を用いている。
[Operation of switching circuit 1]
On the other hand, in the switching circuit 1 of this embodiment, the resistor Rb is provided on the power line from the terminal MP to the terminal SoutD where the potential rises earliest after the switching element Qp is turned on. In parallel with the increase in the gate potential, the gate potential of the gate 10A increases. Therefore, a delay in rising of the gate potential can be suppressed as compared with the conventional configuration. Further, since only a resistor and a diode are added to the conventional configuration, power consumption does not increase. It should be noted that a transistor 30 having a sufficiently small equivalent resistance is used so that the gate potential of the gate 10A does not exceed the threshold voltage due to the current expected to flow into the gate when the main current flowing between the collector and emitter of the IGBT 10 changes. ing.

また、スイッチング回路1は、ゲート10Aとトランジスタ30との間にダイオードDsを備えている。これにより、トランジスタ30に供給されるべき電流がゲート10Aに回ってゲート10Aの電位を上昇させるのを防止している。従って、ゲート10Aの電位の立ち上がりはIGBT10のゲート−エミッタ間容量Cm及び抵抗Rgp、Rgに依存することとなり、回路全体の設計を容易にすることができる。   In addition, the switching circuit 1 includes a diode Ds between the gate 10A and the transistor 30. This prevents the current to be supplied to the transistor 30 from going to the gate 10A and raising the potential of the gate 10A. Therefore, the rise of the potential of the gate 10A depends on the gate-emitter capacitance Cm and the resistors Rgp and Rg of the IGBT 10, and the design of the entire circuit can be facilitated.

更に、スイッチング回路1は、抵抗Rbの抵抗値を、抵抗RgとRgpの抵抗値の和にIGBT10のゲート−エミッタ間容量Cmを乗じた値をトランジスタ30のドレイン−ソース間容量Csで除した値よりも小さい値としている。これにより、トランジスタ30のドレイン電位は、ゲート10Aの電位よりも早く立ち上がることとなる。従って、ゲート10Aの電位が先に立ち上がることによりゲート10Aからトランジスタ30に電流が流れ、ゲート10Aの電位が不安定になる(例えば、振動等を生じる)という不都合が生じるのを回避している。   Further, the switching circuit 1 is obtained by dividing the resistance value of the resistor Rb by the sum of the resistance values of the resistors Rg and Rgp and the gate-emitter capacitance Cm of the IGBT 10 by the drain-source capacitance Cs of the transistor 30. It is set to a smaller value. As a result, the drain potential of the transistor 30 rises earlier than the potential of the gate 10A. Therefore, it is possible to avoid the inconvenience that the potential of the gate 10A rises first, whereby a current flows from the gate 10A to the transistor 30 and the potential of the gate 10A becomes unstable (for example, vibration or the like occurs).

図4は、これらの構成により実現される、IGBT10のゲート電位、及びトランジスタ30のドレイン電位の特性を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the gate potential of the IGBT 10 and the drain potential of the transistor 30 realized by these configurations.

なお、ダイオードDbは、トランジスタ30がオフの状態でスイッチング素子Qpがオフ、Qnがオンとなった場合(通常時のIGBT10オフ動作時)において、ゲート10Aから流れる電流が、抵抗Rg、及びRgnを通って端子MNに至るようにするためのものである。ダイオードDbが存在しない場合、ゲート10AからダイオードDs、抵抗Rb、Rgp、Rgnを順に通って端子MNに至る電力径路が存在するため、ゲート10Aの電位を低下させる際の応答を最適化するための回路全体の設計(実際には抵抗比の決定等)が困難なものとなる。ダイオードDbを備えることにより、抵抗Rg,Rgp、Rgnの比率等を最適に決定するのが容易となるのである。   Note that the diode Db is configured such that when the switching element Qp is turned off and the Qn is turned on when the transistor 30 is turned off (when the normal IGBT 10 is turned off), the current flowing from the gate 10A causes the resistors Rg and Rgn to flow. This is to reach the terminal MN through. When there is no diode Db, there is a power path from the gate 10A through the diode Ds, resistors Rb, Rgp, and Rgn to the terminal MN in order, so that the response when the potential of the gate 10A is lowered is optimized. It becomes difficult to design the entire circuit (actually, determination of the resistance ratio, etc.). By providing the diode Db, it becomes easy to optimally determine the ratio of the resistors Rg, Rgp, Rgn and the like.

[利用例]
スイッチング回路1は、例えば図5に示す如きインバータ50の一部として用いられる。インバータ50は、3本のアーム51、52、53を有し、各アームにIGBT10が2個取り付けられている。各アームにおけるIGBT10は、一方がオンであれば他方がオフとなるように、図示しない制御装置によって制御される。そして、各アームに取り付けられたIGBT10が、例えば120度の位相ズレをもってオンオフ制御され、モータ60が回転制御される。この際に、IGBT10には上記の如くゲート10Aの電位を所望のタイミングで迅速に低下させるための構成が接続されているため、同一アームのトランジスタが同時にオンするアーム短絡等が発生することが防止される。
[Usage example]
The switching circuit 1 is used as a part of an inverter 50 as shown in FIG. 5, for example. The inverter 50 has three arms 51, 52, and 53, and two IGBTs 10 are attached to each arm. The IGBT 10 in each arm is controlled by a control device (not shown) so that if one is on, the other is off. The IGBT 10 attached to each arm is on / off controlled with a phase shift of 120 degrees, for example, and the motor 60 is rotationally controlled. At this time, since the IGBT 10 is connected to the configuration for quickly reducing the potential of the gate 10A at a desired timing as described above, it is possible to prevent the occurrence of an arm short circuit in which the transistors of the same arm are simultaneously turned on. Is done.

[まとめ]
以上説明した本実施例のスイッチング回路1によれば、端子MPから端子SoutDに至る電力線に抵抗Rbを設けているため、トランジスタ30のドレイン電位が上昇するのと並行してゲート10Aのゲート電位が上昇する。従って、従来の構成に比して、消費電力を余り上昇させることなく、ゲート電位の立ち上がりの遅延を抑制することができる。
[Summary]
According to the switching circuit 1 of the present embodiment described above, since the resistor Rb is provided on the power line from the terminal MP to the terminal SoutD, the gate potential of the gate 10A is increased in parallel with the rise of the drain potential of the transistor 30. To rise. Therefore, it is possible to suppress the delay of the rise of the gate potential without significantly increasing the power consumption as compared with the conventional configuration.

また、ゲート10Aとトランジスタ30との間にダイオードDsを備えているため、ゲート10Aの電位の立ち上がりが抵抗Rgp、Rgに依存することとなり、回路全体の設計を容易にすることができる。更に、抵抗Rbの抵抗値を、抵抗RgとRgpの抵抗値の和にIGBT10のゲート−エミッタ間容量を乗じた値をトランジスタ30のドレイン−ソース間容量で除した値よりも小さい値としているため、ゲート10Aの電位が先に立ち上がることによりゲート10Aからトランジスタ30に電流が流れ、ゲート10Aの電位が不安定になるという不都合が生じるのを回避することができる。   Further, since the diode Ds is provided between the gate 10A and the transistor 30, the rise of the potential of the gate 10A depends on the resistors Rgp and Rg, and the design of the entire circuit can be facilitated. Furthermore, the resistance value of the resistor Rb is set to a value smaller than the value obtained by dividing the sum of the resistance values of the resistors Rg and Rgp by the gate-emitter capacitance of the IGBT 10 by the drain-source capacitance of the transistor 30. Thus, it is possible to avoid the inconvenience that the potential of the gate 10A rises first, whereby a current flows from the gate 10A to the transistor 30 and the potential of the gate 10A becomes unstable.

[変形例]
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
[Modification]
The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

例えば、抵抗Rbの抵抗値を、抵抗RgとRgpの抵抗値の和にIGBT10のゲート−エミッタ間容量を乗じた値をトランジスタ30のドレイン−ソース間容量で除した値よりも小さい値とするものとしたが、より簡易な制約を課してもよい。例えば、IGBT10のゲート−エミッタ間容量Cmが、トランジスタ30のドレイン−ソース間容量Cs以上である装置に適用することを前提とすれば、単に、抵抗Rbの抵抗値を、抵抗RgとRgpの抵抗値の和よりも小さい値とするものとしてもよい。   For example, the resistance value of the resistor Rb is set to a value smaller than a value obtained by dividing the sum of the resistance values of the resistors Rg and Rgp by the gate-emitter capacitance of the IGBT 10 by the drain-source capacitance of the transistor 30. However, simpler restrictions may be imposed. For example, assuming that the gate-emitter capacitance Cm of the IGBT 10 is applied to a device having a drain-source capacitance Cs greater than that of the transistor 30, the resistance value of the resistor Rb is simply changed to the resistances of the resistors Rg and Rgp. The value may be smaller than the sum of the values.

また、図6に示す如く、抵抗RgpとRgnを区別せず、ゲート10Aのオン制御時の電力径路とオフ制御時の電力径路を共用するものとしてもよい。この場合、端子MPとMNを区別する必要はない。   Further, as shown in FIG. 6, the resistors Rgp and Rgn are not distinguished from each other, and the power path during the on-control of the gate 10A and the power path during the off-control may be shared. In this case, it is not necessary to distinguish between the terminals MP and MN.

また、図7に示す如く、ゲート10Aから端子SoutDに至る電力線の途中にバッファ70を設けてもよい。本図の構成は、出力端子MGから端子SoutDに流れる電流が比較的大きい場合に適用されると好適である。バッファ70は、トランジスタ72と、抵抗Rebと、を備える。トランジスタ72は、トランジスタ30と同様、IGBT10のコレクタ−エミッタ間に流れる主電流が変化する際にゲートに流れ込むと見込まれる電流によりゲート10Aのゲート電位がスレショルド電圧を超えることがないように、十分小さい抵抗を用いている。トランジスタ72は、エミッタ−ベース間に一定以上の電位差が発生するとオン状態となるように動作する。抵抗Rebは、トランジスタ30がオフ状態となったときにトランジスタ72のベース−エミッタ間の電位差を0[V]にするために設けられている。係る構成によれば、出力端子MGから端子SoutDに流れる電流が比較的大きい場合にも対応することができる。   Further, as shown in FIG. 7, a buffer 70 may be provided in the middle of the power line from the gate 10A to the terminal SoutD. The configuration of this figure is preferably applied when the current flowing from the output terminal MG to the terminal SoutD is relatively large. The buffer 70 includes a transistor 72 and a resistor Reb. Similar to the transistor 30, the transistor 72 is sufficiently small so that the gate potential of the gate 10A does not exceed the threshold voltage due to the current expected to flow into the gate when the main current flowing between the collector and emitter of the IGBT 10 changes. A resistor is used. The transistor 72 operates so as to be turned on when a certain potential difference or more is generated between the emitter and the base. The resistor Reb is provided to set the potential difference between the base and the emitter of the transistor 72 to 0 [V] when the transistor 30 is turned off. According to such a configuration, it is possible to cope with a case where the current flowing from the output terminal MG to the terminal SoutD is relatively large.

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。   The present invention can be used in the automobile manufacturing industry, the automobile parts manufacturing industry, and the like.

本発明の一実施例に係るスイッチング回路1の全体構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the whole structure of the switching circuit 1 which concerns on one Example of this invention. 従来の半導体装置の構成を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows the structure of the conventional semiconductor device. 主トランジスタのゲート電位がスレショルド電位以上となるまでの時間が、副トランジスタの容量に依存して、副トランジスタを備えない場合に比して長くなってしまう様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the time until the gate potential of a main transistor becomes more than a threshold potential becomes long compared with the case where a subtransistor is not provided depending on the capacity | capacitance of a subtransistor. 本実施例の構成により実現される、IGBT10のゲート電位、及びトランジスタ30のドレイン電位の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the gate electric potential of IGBT10 and the drain electric potential of the transistor 30 implement | achieved by the structure of a present Example. スイッチング回路1が好適に適用されるインバータ50の構成例である。It is a structural example of the inverter 50 to which the switching circuit 1 is applied suitably. 抵抗RgpとRgnを区別せず、ゲート10Aのオン制御時の電力径路とオフ制御時の電力径路を共用する場合の構成例である。In this configuration example, the resistors Rgp and Rgn are not distinguished from each other, and the power path during the on-control of the gate 10A and the power path during the off-control are shared. ゲート10Aから端子SoutDに至る電力線の途中にバッファ70を設けた場合の構成例である。In this configuration example, a buffer 70 is provided in the middle of the power line from the gate 10A to the terminal SoutD.

符号の説明Explanation of symbols

1 スイッチング回路
10 IGBT
10A ゲート
30、72 トランジスタ
50 インバータ
51、52、53 アーム
60 モータ
70 バッファ
Ds、Db ダイオード
Qp、Qn スイッチング素子
Rg、Rgp、Rgn、Rb、Rj、Reb 抵抗
MP、MN、SoutD 端子
MG 出力端子
1 Switching circuit 10 IGBT
10A Gate 30, 72 Transistor 50 Inverter 51, 52, 53 Arm 60 Motor 70 Buffer Ds, Db Diode Qp, Qn Switching element Rg, Rgp, Rgn, Rb, Rj, Reb Resistance MP, MN, SoutD terminal MG Output terminal

Claims (4)

電圧制御される主トランジスタと、
グランド端子に接続され、前記主トランジスタのゲートスレショルド電圧よりもオン時ドレインーソース間電圧が低い副トランジスタと、
第1の抵抗が設けられ、電源装置に接続される端子と前記主トランジスタのゲートとを接続する第1の電力ラインと、
前記主トランジスタのゲートから前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容する第2の電力ラインと、
第2の抵抗が設けられ、前記端子と前記副トランジスタとを接続する第3の電力ラインと、を有し、
前記第2の抵抗の抵抗値は、前記主トランジスタの容量と前記第1の抵抗の抵抗値の積を前記副トランジスタの容量で除した値よりも小さい値である、
スイッチング回路。
A voltage controlled main transistor;
A sub-transistor connected to the ground terminal and having a drain-source voltage lower than the gate threshold voltage of the main transistor when on;
A first power line provided with a first resistor and connecting a terminal connected to a power supply device and the gate of the main transistor;
A second power line that selectively allows current to flow from the gate of the main transistor to the sub-transistor;
A second resistor, a third power line connecting the terminal and the sub-transistor,
The resistance value of the second resistor is a value smaller than a value obtained by dividing the product of the capacitance of the main transistor and the resistance value of the first resistor by the capacitance of the sub-transistor.
Switching circuit.
電圧制御される主トランジスタと、
グランド端子に接続され、前記主トランジスタのゲートスレショルド電圧よりもオン時ドレインーソース間電圧が低い副トランジスタと、
第1の抵抗が設けられ、電源装置に接続される端子と前記主トランジスタのゲートとを接続する第1の電力ラインと、
前記主トランジスタのゲートから前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容する第2の電力ラインと、
第2の抵抗が設けられ、前記端子と前記副トランジスタとを接続する第3の電力ラインと、を有し、
前記第2の抵抗の抵抗値は、前記第1の抵抗の抵抗値よりも小さい値である、
スイッチング回路。
A voltage controlled main transistor;
A sub-transistor connected to the ground terminal and having a drain-source voltage lower than the gate threshold voltage of the main transistor when on;
A first power line provided with a first resistor and connecting a terminal connected to a power supply device and the gate of the main transistor;
A second power line that selectively allows current to flow from the gate of the main transistor to the sub-transistor;
A second resistor, a third power line connecting the terminal and the sub-transistor,
The resistance value of the second resistor is smaller than the resistance value of the first resistor.
Switching circuit.
前記第3の電力ラインは、前記端子から前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容する、
請求項1又は2に記載のスイッチング回路。
The third power line selectively allows current to flow from the terminal to the sub-transistor;
The switching circuit according to claim 1 or 2.
主トランジスタを電圧制御するためのトランジスタの駆動回路であって、
グランド端子に接続された副トランジスタと、
第1の抵抗が設けられ、電源装置に接続される端子と前記主トランジスタのゲートとを接続する第1の電力ラインと、
前記主トランジスタのゲートから前記副トランジスタへ流れる電流を選択的に許容する第2の電力ラインと、
第2の抵抗が設けられ、前記端子と前記副トランジスタとを接続する第3の電力ラインと、
を有するトランジスタの駆動回路。
A transistor driving circuit for voltage-controlling a main transistor,
A sub-transistor connected to the ground terminal;
A first power line provided with a first resistor and connecting a terminal connected to a power supply device and the gate of the main transistor;
A second power line that selectively allows current to flow from the gate of the main transistor to the sub-transistor;
A third power line provided with a second resistor connecting the terminal and the sub-transistor;
A driving circuit of a transistor having
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