JP2012049946A - 電圧駆動型素子を駆動する駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力電圧の異なる複数の電源を備えた、電圧駆動型素子を駆動する駆動装置で、駆動電源と電圧駆動型素子との接続部の電圧降下を抑制する。
【解決手段】 駆動装置の駆動電源は、複数の直流電源を備えており、複数の直流電源のうち、最も出力電圧の絶対値が大きい第１直流電源は、第１スイッチング素子を介して接続部と接続しており、複数の直流電源のうち、第１直流電源よりも出力電圧の絶対値が小さい１つ以上の第２直流電源の各々は、第２スイッチング素子および電流低減素子を介して接続部と接続している。第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のそれぞれは、対応する直流電源と接続部とを導通状態と非導通状態とに切替えると共に、導通状態としたときに流れる電流と逆方向の電流の向きを順方向とする寄生ダイオードを有する半導体素子である。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電圧駆動型素子を駆動する駆動装置に関する。

ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の電圧駆動型素子を駆動するに際して、電圧駆動型素子の動作を安定化させる等の目的で、オン電圧の大きさを制御する場合がある。例えば、特許文献１に記載の駆動装置は、オン電圧発生用に、出力電圧の異なる２つの電源Ｖ_Ｌ，Ｖ_Ｓ（電圧Ｖ_Ｌ＞電圧Ｖ_Ｓ）と、各電源Ｖ_Ｌ，Ｖ_Ｓに直列接続するスイッチング素子Ｓ_Ｌ，Ｓ_Ｓとを備えている。この駆動装置では、２つの電源Ｖ_Ｌ，Ｖ_Ｓのいずれか一方が出力端子から出力されるようにスイッチング素子Ｓ_Ｌ，Ｓ_Ｓを制御して、オン電圧の大きさを切り替える。

特開２００１−３５２７４８号公報

特許文献１に記載の駆動回路において、スイッチング素子Ｓ_Ｌ，Ｓ_ＳとしてＭＯＳＦＥＴ等の寄生ダイオードを有する半導体素子を用いる場合がある。この場合に、スイッチング素子Ｓ_Ｌをオン状態にし、出力電圧が大きい電源Ｖ_Ｌを出力端子に接続すると、スイッチング素子Ｓ_Ｓをオフ状態にしていても、出力端子からスイッチング素子Ｓ_Ｓの寄生ダイオードを経由して電源Ｖ_Ｓに向かって電流が流れてしまうことがある。このため、出力端子の電圧が設計値（電源Ｖ_Ｌに応じた電圧）よりも低くなってしまう。

本発明は、駆動電源と、電圧駆動型素子のゲートと駆動電源とに接続している接続部とを備え、駆動電源から接続部を介して電圧駆動型素子に駆動電圧を供給して電圧駆動型素子を駆動する駆動装置を提供する。この駆動装置では、駆動電源は、複数の直流電源を備えている。複数の直流電源のうち、最も出力電圧の絶対値が大きい第１直流電源は、第１スイッチング素子を介して接続部と接続している。複数の直流電源のうち、第１直流電源よりも出力電圧の絶対値が小さい１つ以上の第２直流電源の各々は、第２スイッチング素子および電流低減素子を介して接続部と接続している。第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のそれぞれは、対応する直流電源と接続部とを導通状態と非導通状態とに切替えると共に、導通状態としたときに流れる電流と逆方向の電流の向きを順方向とする寄生ダイオードを有する半導体素子である。

上記の駆動装置では、第１スイッチング素子をオン状態し、第１直流電源と接続部とを導通状態とした場合に、電流低減素子が、第２スイッチング素子が第２直流電源と接続部とを導通状態としたときに流れる電流と逆方向の電流を低減するため、接続部の電圧の絶対値が小さくなることが抑制される。

電流低減素子は、第２スイッチング素子と接続部、又は、第２直流電源と第２スイッチング素子とを導通状態と非導通状態とに切替えると共に、導通状態としたときに流れる電流の向きを順方向とする寄生ダイオードを有するスイッチング素子であってもよい。この場合、第２スイッチング素子の寄生ダイオードの順方向と、電流低減素子の寄生ダイオードの順方向が逆向きになるように電流低減素子と第２スイッチング素子とが接続される。

電流低減素子は、ダイオードであってもよい。この場合、第２スイッチング素子の寄生ダイオードの順方向と、電流低減素子のダイオードの順方向が逆向きになるように電流低減素子と第２スイッチング素子とが接続される。

電流低減素子は、第１スイッチング素子よりも抵抗値の大きい抵抗素子であってもよい。また、一端が接続部に接続すると共に他端が接地されているキャパシタと、電圧駆動型素子のゲート抵抗と接続部とを導通状態と非導通状態とに切替えるゲート用スイッチング素子をさらに備えていてもよい。

実施例１の駆動装置の回路構成を示す概略図。 変形例の駆動装置の回路構成を示す概略図。 実施例２の駆動装置の回路構成を示す概略図。 実施例３の駆動装置の回路構成を示す概略図。 変形例の駆動装置の回路構成を示す概略図。 変形例の駆動装置の回路構成を示す概略図。 実施例４の駆動装置の回路構成を示す概略図。 変形例の駆動装置の回路構成を示す概略図。 変形例の駆動装置の回路構成を示す概略図。

以下、本願に係る、電圧駆動型素子を駆動する駆動装置の実施形態を例示的に説明する。なお、本願に係る電圧駆動型素子は、絶縁ゲートを有する電圧駆動型スイッチング素子とすることができ、特にパワー半導体スイッチング素子とすることができる。パワー半導体スイッチング素子には、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタが含まれる。

（第１実施形態）
本願に係る駆動装置では、電流低減素子は、第１スイッチング素子よりも抵抗値の大きい抵抗素子とすることができる。本実施形態に係る駆動装置を具現化した実施例について、以下、説明する。

図１は、実施例１に係る駆動装置１０の回路構成を示す概略図である。駆動装置１０は、電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートに接続される第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１および第２ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ２と、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１および第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２と、第１直流電源Ｖ_１と、第１スイッチング素子Ｍ_１と、第２直流電源Ｖ_２と、第２スイッチング素子Ｍ_２と、抵抗素子Ｒ_２と、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１の一端と第１スイッチング素子Ｍ_１の一端と抵抗素子Ｒ_２の一端が接続されている第１接続部１０１と、各スイッチング素子Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_Ｄ１、Ｍ_Ｄ２を制御する制御ブロック１３０とを備えている。

第１直流電源Ｖ_１、第２直流電源Ｖ_２、第１スイッチング素子Ｍ_１、第２スイッチング素子Ｍ_２、抵抗素子Ｒ_２は、駆動電源を構成している。第１接続部１０１は、駆動電源に接続していると共に、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１を介して電圧駆動型素子１２０のゲート抵抗部である第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１に接続している。第１直流電源Ｖ_１および第２直流電源Ｖ_２は、低電位側が接地され、かつ高電位側が第１接続部１０１側に接続されており、正電圧を出力する。第１直流電源Ｖ_１および第２直流電源Ｖ_２は、第１接続部１０１を介して電圧駆動型素子１２０に駆動電圧を供給して電圧駆動型素子１２０を駆動する。

第１直流電源Ｖ_１の出力電圧値は、第２直流電源Ｖ_２の出力電圧値よりも大きい。第１直流電源Ｖ_１は、第１スイッチング素子Ｍ_１を介して第１接続部１０１と接続している。第２直流電源Ｖ_２は、第２スイッチング素子Ｍ_２と接続しており、第２スイッチング素子Ｍ_２は、抵抗素子Ｒ_２を介して第１接続部１０１と接続している。

第１スイッチング素子Ｍ_１は、寄生ダイオードを有する半導体素子であり、より具体的には、ｐ型のＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子Ｍ_１のドレイン端子は第１接続部１０１に接続されており、ソース端子は第１直流電源Ｖ_１に接続されている。第１スイッチング素子Ｍ_１は、第１直流電源Ｖ_１と第１接続部１０１とを導通状態と非導通状態とに切替える。具体的には、第１スイッチング素子Ｍ_１のゲート端子に入力する電圧に応じて、第１スイッチング素子Ｍ_１のソース端子とドレイン端子の間を導通状態と非導通状態とに切替える。第１スイッチング素子Ｍ_１を非導通状態としたときに、第１スイッチング素子Ｍ_１の寄生ダイオードの順方向は、第１接続部１０１から第１直流電源Ｖ_１とへ向かう方向となる。すなわち、第１スイッチング素子Ｍ_１の寄生ダイオードの順方向は、ドレイン端子からソース端子に向かう方向である。

第２スイッチング素子Ｍ_２も、第１スイッチング素子Ｍ_１と同様、寄生ダイオードを有する半導体素子であり、本実施例では、ｐ型のＭＯＳＦＥＴを用いている。第２スイッチング素子Ｍ_２のドレイン端子は、固定抵抗素子である抵抗素子Ｒ_２を介して第１接続部１０１に接続されており、ソース端子は第２直流電源Ｖ_２に接続されている。第２スイッチング素子Ｍ_２は、第２直流電源Ｖ_２と第１接続部１０１とを導通状態と非導通状態とに切替える。具体的には、第２スイッチング素子Ｍ_２のゲート端子に入力する電圧に応じて、第２スイッチング素子Ｍ_２のソース端子とドレイン端子の間を導通状態と非導通状態とに切替える。第２スイッチング素子Ｍ_２を非導通状態としたときに、第２スイッチング素子Ｍ_２の寄生ダイオードの順方向は、第１接続部１０１から第２直流電源Ｖ_２へと向かう方向となる。

第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１は、固定抵抗素子であり、一端が電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートに接続されており、他端が第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１に接続されている。第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１は、電圧駆動型素子１２０のゲート電流の充電速度を決定している。第２ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ２は、固定抵抗素子であり、一端が電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートに接続されており、他端が第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２に接続されている。第２ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ２は、電圧駆動型素子１２０のゲート電流の放電速度を決定している。抵抗素子Ｒ_２の抵抗値は、第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１の抵抗値よりも十分小さく、第１スイッチング素子Ｍ_１の抵抗値よりも十分大きい。

第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１は、ｐ型のＭＯＳＦＥＴである。第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１は、ドレイン端子が第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１を介して電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートに接続されており、ソース端子が第１接続部１０１を介して駆動電源に接続されている。

電圧駆動型素子１２０がターンオンするとき、第１スイッチング素子Ｍ_１と第２スイッチング素子Ｍ_２のいずれか一方がターンオンするとともに第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_１がターンオンすることによって、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_１を介して駆動電源から正の駆動電圧が電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートに供給される。

第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２は、ｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、電圧駆動型素子１２０と接地端子の間に設けられている。第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２は、ドレイン端子が第２ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ２を介して電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートに接続されており、ソース端子が接地端子に接続されている。電圧駆動型素子１２０がターンオフするとき、第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２がターンオンすることによって、第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２を介して電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートに接地電圧が供給される。

制御ブロック１３０は、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）から供給される制御信号に基づいて、第１スイッチング素子Ｍ_１に駆動信号Ｓ１０を出力し、第２スイッチング素子Ｍ_２に駆動信号Ｓ２０を出力し、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１に駆動信号Ｓ３０を出力し、第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２に駆動信号Ｓ４０を出力する。

次に、駆動装置１０の動作を説明する。制御ブロック１３０から出力される駆動信号Ｓ１０およびＳ３０に基づいて第１スイッチング素子Ｍ_１、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１をオン状態とすると、第１直流電源Ｖ_１から第１接続部１０１に、駆動電圧Ｖ_１が供給される。この時、制御ブロック１３０から出力される駆動信号Ｓ２０、Ｓ４０に基づいて、第２スイッチング素子Ｍ_２および第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２はオフ状態となっている。

第２スイッチング素子Ｍ_２は、第１接続部１０１側から第２直流電源Ｖ_２側に向かう方向を順方向とする寄生ダイオードを備えているため、抵抗素子Ｒ_２が接続されていない場合には、第１接続部１０１側から第２直流電源Ｖ_２側に電流が流れて、第１接続部１０１の電圧Ｖ_Ａが降下してしまう現象が起こる。本実施例では、抵抗素子Ｒ_２が電流低減素子として用いられており、抵抗素子Ｒ_２によって第１接続部１０１側から第２直流電源Ｖ_２側に向かう電流を制限することができる。特に、本実施例では、抵抗素子Ｒ_２の抵抗値が、第１スイッチング素子Ｍ_１の抵抗値よりも十分大きくされている。このため、第２スイッチング素子Ｍ_２が寄生ダイオードを備えていても、第１接続部１０１の電圧Ｖ_Ａが降下することが抑制され、第１直流電源Ｖ_１の電圧により近い値にすることができる。

一方、制御ブロック１３０から出力される駆動信号Ｓ２０に基づいて第２スイッチング素子Ｍ_２をオン状態にして、駆動信号Ｓ３０に基づいて第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１をターンオンすると、第２直流電源Ｖ_２から、第２スイッチング素子Ｍ_２、抵抗素子Ｒ_２を経由して、第１接続部１０１に向かって電流が流れる。これによって、第２直流電源Ｖ_２から第１接続部１０１に、駆動電圧Ｖ_２が供給される。この時、制御ブロック１３０から出力される駆動信号Ｓ１０、Ｓ４０に基づいて、第１スイッチング素子Ｍ_１および第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２はオフ状態となっている。なお、第１スイッチング素子Ｍ_１、第２スイッチング素子Ｍ_２の切り替えは、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１のオン時に行ってもよいし、オフ時に行ってもよい。特に、本実施例では、抵抗素子Ｒ_２の抵抗値が第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１の抵抗値よりも十分小さくされているため、第１接続部１０１の電圧Ｖ_Ａを、第２直流電源Ｖ_２の電圧とほぼ等しくすることができる。

上記のとおり、本実施例に係る駆動装置によれば、電圧の異なる２つの直流電源を有する駆動電源を用いた場合でも、第１接続部１０１の電圧Ｖ_Ａを高精度に切り替えて制御することができるので、電圧駆動型素子１２０のゲート電圧を高精度に制御できる。

なお、本実施例に係る駆動装置は、第１接続部１０１と電圧駆動型素子１２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１と第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１のいずれか一方もしくは双方を含まない回路構成としてもよい。第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１を含まない場合、電圧駆動型素子１２０をターンオンするタイミングに合わせて、第１スイッチング素子Ｍ_２または第２スイッチング素子Ｍ_２をオン状態にすればよい。

また、駆動装置は、出力電圧の相違する第２直流電源を２つ以上備えていてもよい。この場合、複数の第２直流電源のうち、出力電圧がより低い直流電源Ｖ_２Ｌｏｗに対応する電流低減素子としての抵抗素子の抵抗値Ｒ_２Ｌｏｗは、出力電圧がより高い直流電源Ｖ_{２Ｈｉｇｈ}に対応する電流低減素子としての抵抗素子の抵抗値Ｒ_{２Ｈｉｇｈ}よりも高いことが好ましい。直流電源Ｖ_{２Ｈｉｇｈ}が第１接続部に接続した場合に、第１接続部の電圧Ｖ_Ａが低下することを抑制できる。

また、上述した実施例では、第２直流電源Ｖ_２に第２スイッチング素子Ｍ_２を接続し、第２スイッチング素子Ｍ_２を抵抗素子Ｒ_２を介して第１接続部１０１に接続したが、第２直流電源Ｖ_２に抵抗素子Ｒ_２を接続し、抵抗素子Ｒ_２を第２スイッチング素子Ｍ_２を介して第１接続部１０１に接続するようにしてもよい。

（変形例）
本願に係る駆動装置は、図２に示すように、電圧駆動型素子のオフ時の電圧を制御するオフ側の駆動電源をさらに備えていてもよい。

図２に示す駆動装置１１では、第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２は第２接続部１０２を介してオフ側の駆動電源に接続されている。オフ側の駆動電源は、第３直流電源Ｖ_３と、第４直流電源Ｖ_４と、第３スイッチング素子Ｍ_３と、第４スイッチング素子Ｍ_４と、抵抗素子Ｒ_４を備えている。第３直流電源Ｖ_３の高電位側は接地されており、低電位側は第３スイッチング素子Ｍ_３を介して第２接続部１０２に接続されている。第４直流電源Ｖ_４の高電位側は接地されており、低電位側は第４スイッチング素子Ｍ_４および抵抗素子Ｒ_４を介して第２接続部１０２に接続されている。第３直流電源Ｖ_３の電圧値は、第４直流電源Ｖ_４の電圧値よりも大きい。第３スイッチング素子Ｍ_３および第４スイッチング素子Ｍ_４は、ｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、直流電源側Ｖ_３、Ｖ_４側から第２接続部１０２側に向かう方向を順方向とする寄生ダイオードを有している。第３スイッチング素子Ｍ_３および第４スイッチング素子Ｍ_４は、制御ブロック１３０から出力される駆動信号Ｓ５０、駆動信号Ｓ６０によって制御されている。その他の構成は、図１に示す駆動装置１０と同様であるから、同一の参照番号を付すことによって重複説明を省略する。

電圧駆動型素子１２０がターンオフするとき、第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２がターンオンすると共に第３スイッチング素子Ｍ_３と第４スイッチング素子Ｍ_４のいずれか一方をターンオンすることによって、第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２を介して電圧駆動型素子１２０の絶縁ゲートにオフ側の駆動電圧が供給される。第３スイッチング素子Ｍ_３と第４スイッチング素子Ｍ_４のオン／オフを制御することによって、第２接続部１０２に供給する負の駆動電圧を切り替えることができる。第４スイッチング素子Ｍ_４をオフ状態にすると共に第３スイッチング素子Ｍ_３をオン状態にする際には、第４スイッチング素子Ｍ_４が寄生ダイオードを有していても、抵抗素子Ｒ_４によって第４直流電源Ｖ_４側から第２接続部１０２に向かう電流を制限することができる。このため、第２接続部１０２の電圧Ｖ_Ｂの絶対値が低下することを抑制でき、第３直流電源Ｖ_３から供給される電圧（−Ｖ_３）により近くすることができる。

なお、図２に示す変形例においても、第１接続部１０１と電圧駆動型素子１２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１と第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１のいずれか一方または双方を含まない回路構成としてもよい。第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１を含まない場合、電圧駆動型素子１２０をターンオンするタイミングに合わせて、第１スイッチング素子Ｍ_１または第２スイッチング素子Ｍ_２をターンオンすればよい。また、第２接続部１０２と電圧駆動型素子１２０のゲートとの間に第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２と第２ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ２のいずれか一方または双方を含まない回路構成としてもよい。第２ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ２を含まない場合、電圧駆動型素子１２０をターンオフするタイミングに合わせて、第３スイッチング素子Ｍ_３または第４スイッチング素子Ｍ_４をオン状態にすればよい。

本願に係る駆動装置は、さらに、キャパシタを備えていてもよい。図３は、実施例２に係る駆動装置２０の回路構成を示す概略図である。図３に示すように、駆動装置２０は、キャパシタＣ_１をさらに備えており、キャパシタＣ_１の一方は第１接続部２０１及び抵抗素子Ｒ_２に接続され、他方は接地されている。なお、キャパシタＣ_１の容量は、電圧駆動型素子２２０のゲート容量よりも十分大きい。その他の構成は、図１に示す駆動装置１０と同様であるから、同一の符号を付すことによって、もしくは、図１における１００番台の参照番号を２００番台に読み替えることによって、重複説明を省略する。

図１に示す駆動装置１０では、第１スイッチング素子Ｍ_２がオフ状態で、かつ、第２スイッチング素子Ｍ_２がオン状態のときに、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１をターンオンすると、第２直流電源Ｖ_２から第２スイッチング素子Ｍ_２、抵抗素子Ｒ_２及び第１接続部１０１を介して電圧駆動型素子のゲート側へ突入電流が流れ、第１接続部１０１の電圧が低下する。この際、抵抗素子Ｒ_２の抵抗値が大きい場合には、第１接続部１０１の電圧低下が大きくなる。

図３に示す駆動装置では、第１接続部１０１に接続するキャパシタＣ_１を備えているため、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１をオフ状態とした上で、第１スイッチング素子Ｍ_２をオフ状態とすると共に第２スイッチング素子Ｍ_２をオン状態とすると、第２直流電源Ｖ_２から第２スイッチング素子Ｍ_２及び抵抗素子Ｒ_２を介してキャパシタＣ_１に電荷が蓄積される。キャパシタＣ_１に電荷が蓄積された状態から第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１をターンオンすると、キャパシタＣ_１に蓄積された電荷が第１接続部２０１を介して電圧駆動型素子２２０のゲート側へ電流が流れ込む。キャパシタＣ_１の容量が電圧駆動型素子２２０のゲート容量よりも十分大きい場合には、キャパシタＣ_１から十分な電流が電圧駆動型素子２２０のゲート側へ流れるため、第２直流電源Ｖ_２から第２スイッチング素子Ｍ_２、抵抗素子Ｒ_２及び第１接続部２０１を介して電圧駆動型素子のゲート側へ流れる電流量を抑制することができる。このため、第１接続部２０１の電圧が低下することを抑制できる。

（第２実施形態）
本願に係る駆動装置では、電流低減素子は、ダイオードであり、第２スイッチング素子の寄生ダイオードの順方向と、電流低減素子のダイオードの順方向が逆向きになるように電流低減素子を接続することができる。本実施形態に係る駆動装置を具現化した実施例について、以下、説明する。

図４は、実施例３に係る駆動装置３０の回路構成を示す概略図である。図４に示すように、実施例３に係る駆動装置３０では、実施例１に係る駆動装置１０における抵抗素子Ｒ_２に代えて、ダイオードＤ_２が設けられている。ダイオードＤ_２は、第２スイッチング素子Ｍ_２と第１接続部３０１との間に、第２スイッチング素子Ｍ_２から第１接続部３０１に向かう方向が順方向となる向きで接続されている。その他の構成は、図１に示す駆動装置１０と同様であるから、同一の符号を付すことによって、もしくは、図１における１００番台の参照番号を３００番台に読み替えることによって、重複説明を省略する。

本実施例では、抵抗素子Ｒ_２に代えて、ダイオードＤ_２によって第１接続部３０１側から第２直流電源Ｖ_２側に向かう電流を制限することができる。このため、第２スイッチング素子Ｍ_２をオフ状態とすると共に第１スイッチング素子Ｍ_１をオン状態としたときに、第１接続部３０１の電圧Ｖ_Ａを、第１直流電源Ｖ_１の電圧とほぼ等しくすることができる。本実施例のようにダイオードＤ_２を用いた場合には、第１接続部３０１側から第２直流電源Ｖ_２側に向かう電流が実質流れないようにすることができるため、電流低減素子として抵抗素子Ｒ_２を用いる場合と比べて、第１接続部３０１の電圧Ｖ_Ａを、第１直流電源Ｖ_１の電圧により近づけることが可能となる。

実施例１のように、電流低減素子として抵抗素子Ｒ_２を用いる場合には、第１直流電源Ｖ_１の電圧Ｖ_１を第１接続部１０１に供給する際には、第１接続部１０１の電圧Ｖ_Ａの低下を抑制するために、抵抗素子Ｒ_２の抵抗値は大きい方が好ましい。一方、第２直流電源Ｖ_２の電圧Ｖ_２を第１接続部１０１に供給する際には、抵抗素子Ｒ_２の抵抗値が大きいと、上述したように第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１をターンオンした瞬間の突入電流によって、第１接続部１０１の電圧Ｖ_Ａが低下してしまう。このため、抵抗素子Ｒ_２の抵抗値は小さい方が好ましい。さらに、２つ以上の第２直流電源を有する場合には、複数の第２直流電源のうち、出力電圧がより低い直流電源Ｖ_２Ｌｏｗに対応する抵抗素子の抵抗値Ｒ_２Ｌｏｗは、出力電圧がより高い直流電源Ｖ_{２Ｈｉｇｈ}に対応する抵抗素子の抵抗値Ｒ_{２Ｈｉｇｈ}よりも高いことが好ましい。このように、電流低減素子として抵抗素子Ｒ_２を用いる場合には、抵抗素子Ｒ_２の抵抗値を適宜設計する必要がある。本実施例においては、電流低減素子としてダイオードＤ_２を用いているため、かかる抵抗素子の抵抗値の設計が不要となり、３つ以上の出力電圧が相違する直流電源を含む駆動電源を比較的容易に設計することができる。

（変形例）
なお、本実施例に係る駆動装置では、第１接続部３０１と電圧駆動型素子３２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１と第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１のいずれか一方または双方を含まない回路構成としてもよい。例えば、図５に示す駆動装置３１のように、第１接続部３０２と電圧駆動型素子３２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１を含まない回路構成とすることもできる。また、図６に示す駆動装置３２のように、第１接続部３０３と電圧駆動型素子３２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１および第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１を含まない回路構成とすることもできる。駆動装置３２では、抵抗素子Ｒ_Ｄ１１は、第１スイッチング素子Ｍ_１と第１接続部３０３との間に接続されており、抵抗素子Ｒ_Ｄ１２は、ダイオードＤ_２と第１接続部３０３との間に接続されている。実施例１等と同様に、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１を含まない場合、電圧駆動型素子３２０をターンオンするタイミングに合わせて、第１スイッチング素子Ｍ_２または第２スイッチング素子Ｍ_２をターンオンすればよい。また、実施例１の変形例において説明したように、電圧駆動型素子のオフ時の電圧を制御するオフ側の駆動電源をさらに備えている駆動装置であってもよい。

（第３実施形態）
本願に係る駆動装置では、電流低減素子は、第２スイッチング素子と第１接続部、又は、第２直流電源と第２スイッチング素子とを導通状態と非導通状態とに切替えると共に、導通状態としたときに流れる電流の向きを順方向とする寄生ダイオードを有するスイッチング素子とすることができる。この場合、電流低減素子であるスイッチング素子は、第２スイッチング素子の寄生ダイオードの順方向と、電流低減素子の寄生ダイオードの順方向とが逆向きになるように接続することができる。本実施形態に係る駆動装置を具現化した実施例について、以下、説明する。

図７は、実施例４に係る駆動装置４０の回路構成を示す概略図である。図７に示すように、実施例４に係る駆動装置４０では、実施例１に係る駆動装置１０における抵抗素子Ｒ_２に代えて（または実施例３に係る駆動装置３０におけるダイオードＤ_２に代えて）、スイッチング素子Ｍ_ｒ２が設けられている。スイッチング素子Ｍ_ｒ２は、第２スイッチング素子Ｍ_２と第１接続部４０１との間に接続されている。スイッチング素子Ｍ_ｒ２は、ｐ型のＭＯＳＦＥＴであり、寄生ダイオードを有している。スイッチング素子Ｍ_ｒ２は、第２スイッチング素子Ｍ_２から第１接続部４０１に向かう方向がスイッチング素子Ｍ_ｒ２の寄生ダイオードの順方向となる向きで接続されている。制御ブロック４３０は、駆動信号Ｓ２１によって第２スイッチング素子Ｍ_２をオン／オフ制御し、駆動信号Ｓ２２によってスイッチング素子Ｍ_ｒ２をオン／オフ制御する。その他の構成は、図１に示す駆動装置１０と同様であるから、同一の符号を付すことによって、もしくは、図１における１００番台の参照番号を４００番台に読み替えることによって、重複説明を省略する。

本実施例では、スイッチング素子Ｍ_ｒ２の寄生ダイオードよって第１接続部４０１側から第２直流電源Ｖ_２側に向かう電流を制限することができる。このため、第１直流電源Ｖ_１の電圧Ｖ_１を第１接続部４０１に供給する場合に、第１接続部４０１の電圧Ｖ_Ａを、第１直流電源Ｖ_１の電圧Ｖ_１とほぼ等しくすることができる。本実施例のようにスイッチング素子Ｍ_ｒ２を用いた場合には、第１接続部４０１側から第２直流電源Ｖ_２側に向かう電流が実質流れないようにすることができるため、電流低減素子として抵抗素子Ｒ_２を用いる場合と比べて、第１接続部４０１の電圧Ｖ_Ａを、第１直流電源Ｖ_１の電圧Ｖ_１により近づけることが可能となる。

実施例３のように、電流低減素子としてダイオードＤ_２を用いた場合には、第２直流電源Ｖ_２の電圧Ｖ_２を第１接続部３０１に供給する場合に、第１接続部３０１の電圧Ｖ_Ａは、ダイオードＤ_２の順方向電圧降下の分だけ第２直流電源Ｖ_２の電圧よりも低くなる。ダイオードＤ_２の順方向電圧降下は温度依存性があるため、駆動装置３０が電圧駆動型素子３２０を駆動する速度が温度によって変化し、安定に駆動できない。本実施例においては、電流低減素子として、スイッチング素子Ｍ_ｒ２を用いているため、第２スイッチング素子Ｍ_２とスイッチング素子Ｍ_ｒ２を同時にターンオンする制御を行うことによって、駆動装置４０の温度が変化しても、電圧駆動型素子４２０を安定して駆動することができる。

また、電流低減素子としてスイッチング素子Ｍ_ｒ２を用い、その寄生ダイオードを利用して第１接続部４０１側から第２直流電源Ｖ_２側に向かう電流を制限しているため、実施例３と同様に、３つ以上の出力電圧の相違する直流電源を含む駆動電源を比較的容易に設計することができる。

(変形例)
なお、第１接続部４０１と電圧駆動型素子４２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１と第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１のいずれか一方または双方を含まない回路構成としてもよい。例えば、図８に示す駆動装置４１のように、第１接続部４０２と電圧駆動型素子４２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１を含まない回路構成とすることもできる（図５に示す駆動装置３１と同様）。図５に示す駆動装置３１と同様に、第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１を含まない場合、電圧駆動型素子４２０をターンオンするタイミングに合わせて、第１スイッチング素子Ｍ_１をターンオンし、あるいは、第２スイッチング素子Ｍ_２及びスイッチング素子Ｍ_ｒ２をターンオンすればよい。また、図９に示す駆動装置４２のように、第１接続部４０３と電圧駆動型素子４２０のゲートとの間に第１ゲート用スイッチング素子Ｍ_Ｄ１および第１ゲート抵抗素子Ｒ_Ｄ１を含まない回路構成とすることもできる（図６に示す駆動装置３２と同様）。駆動装置４２では、抵抗素子Ｒ_Ｄ１１は、第１スイッチング素子Ｍ_１と第１接続部４０３との間に接続されており、抵抗素子Ｒ_Ｄ１２は、スイッチング素子Ｍ_ｒ２と第１接続部４０１との間に接続されている。また、実施例１の変形例において説明したように、電圧駆動型素子のオフ時の電圧を制御するオフ側の駆動電源をさらに備えている駆動装置であってもよい。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０，１１，２０，３０〜３２，４０〜４２ 駆動装置
１０１，２０１，３０１〜３０３，４０１〜４０３ 第１接続部
１０２ 第２接続部
１２０，２２０，３２０，４２０ 電圧駆動型素子
１３０，２３０，３３０，４３０ 制御ブロック

Claims (5)

1. 駆動電源と、電圧駆動型素子のゲートと駆動電源とに接続している接続部とを備え、駆動電源から接続部を介して電圧駆動型素子に駆動電圧を供給して電圧駆動型素子を駆動する駆動装置であって、
   駆動電源は、複数の直流電源を備えており、
   複数の直流電源のうち、最も出力電圧の絶対値が大きい第１直流電源は、第１スイッチング素子を介して接続部と接続しており、
   複数の直流電源のうち、第１直流電源よりも出力電圧の絶対値が小さい１つ以上の第２直流電源の各々は、第２スイッチング素子および電流低減素子を介して接続部と接続しており、
   第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のそれぞれは、対応する直流電源と接続部とを導通状態と非導通状態とに切替えると共に、導通状態としたときに流れる電流と逆方向の電流の向きを順方向とする寄生ダイオードを有する半導体素子である、駆動装置。
2. 電流低減素子は、第２スイッチング素子と接続部、又は、第２直流電源と第２スイッチング素子とを導通状態と非導通状態とに切替えると共に、導通状態としたときに流れる電流の向きを順方向とする寄生ダイオードを有するスイッチング素子であり、
   第２スイッチング素子の寄生ダイオードの順方向と、電流低減素子の寄生ダイオードの順方向とが逆向きになるように電流低減素子と第２スイッチング素子とが接続されている、請求項１に記載の駆動装置。
3. 電流低減素子は、ダイオードであり、
   第２スイッチング素子の寄生ダイオードの順方向と、電流低減素子のダイオードの順方向とが逆向きになるように電流低減素子と第２スイッチング素子とが接続されている、請求項１に記載の駆動装置。
4. 電流低減素子は、第１スイッチング素子よりも抵抗値の大きい抵抗素子である、請求項１に記載の駆動装置。
5. 一端が接続部に接続すると共に他端が接地されているキャパシタと、
   電圧駆動型素子のゲート抵抗部と接続部とを導通状態と非導通状態とに切替えるゲート用スイッチング素子をさらに備える、請求項４に記載の駆動装置。

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