JP2013027307A - Igbt駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、IGBTの制御信号のゲート−エミッタ電圧の傾きを制御するIGBT駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明によるIGBT駆動方法によって、IGBTのゲート−エミッタ間電圧の傾きを低減して、IGBTの両端に印加される過度電圧を低減できる。
【選択図】図4A
【解決手段】本発明によるIGBT駆動方法によって、IGBTのゲート−エミッタ間電圧の傾きを低減して、IGBTの両端に印加される過度電圧を低減できる。
【選択図】図4A
Description
本発明は絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor;IGBT)に関し、より詳細には限流器用電力素子として使われるIGBTを駆動するための方法に関する。
一般に、IGBTはゲート−エミッタ端子を介した電圧駆動素子で、バイポーラ接合トランジスタ(Bipolar junction transistor;BJT)と金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(Metal−Oxide−Semiconductor Field Effect Transistor;MOSFET)の長所を組み合わせた素子である。
IGBTは、MOSFETと同様に高入力インピーダンスを有し、BJTと同様に低いオン状態導通損失特性を有する。
図1Aは、IGBTの記号を示したものである。図1Aにおいて、Dはダイオードを、Cはコレクタを、Eはエミッタを、Gはゲートをそれぞれ示す。
図1Bは、IGBTの電流遮断(turn−off)特性を説明するためのグラフである。ゲート静電容量により、ゲート電圧が閾値電圧を超えると、IGBTは導通(turn−on)し、閾値電圧以下に落ちるとターンオフする。
IGBTのスイッチング時に発生するコレクタ−エミッタ電圧(VCE)は、通電線路の浮遊インダクタンスによる過度電圧と入力電圧だけ発生するようになる。このような過度電圧の大きさを制限するIGBT駆動技術が求められる。
図2は、従来のIGBT駆動方法を説明するための構成図である。
図面に示したように、従来のIGBT100と受動素子(R、L、C)200が並列に構成された並列回路において、IGBT100側に流れる電流の遮断動作時にIGBTの両端に過度電圧(Vce)が生じる。このような過度電圧は、IGBT100の破損に絶対的な影響を及ぼすこととなる。
従来のIGBT回路において、過度電圧を防止するために、スナーバ回路300を並列に連結して使っている。スナーバとは、半導体デバイスの過度電圧を緩和するために使われる補助回路素子あるいは素子の組み合せをいう。主にRC(抵抗−キャパシター)またはRCD(抵抗−キャパシター−ダイオード)で構成される。
しかし、このようなスナーバ回路300は、高電圧設計時にさらに多くの受動電力素子を要し、このような受動素子は、IGBTの動作時に追加的な損失を招く恐れがある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、IGBTの制御信号のゲート−エミッタ電圧の傾きを制御するIGBT駆動方法を提供することにある。
上記のような技術的課題を解決するために、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)のドライバー集積回路(IC)において、IGBTのターンオフ時にIGBTの両端に印加される過度電圧を低減するための、本発明のIGBT駆動方法は、IGBTのゲート−エミッタ間電圧の傾きを低減して、IGBTの両端に印加される過度電圧を低減することが好ましい。
本発明の一実施形態において、IGBTのゲート−エミッタ電圧の傾きの低減は、IGBTのドライバーICの内部抵抗を大きく変化させて行うことが好ましい。
本発明の一実施形態において、IGBTのドライバーの内部抵抗を、実質的に25kΩまで大きく変化させることが好ましい。
本発明の一実施形態において、IGBTのゲート−エミッタ電圧の傾きの低減は、IGBTの閾値電圧の維持時間を長くして行うことが好ましい。
このような本発明は、IGBTの制御信号のゲート−エミッタ電圧の傾きを制御して、IGBTの電流遮断動作時の電流の傾きを低減して、電流遮断動作時のIGBTの両端に印加される電圧を効率的に低減することができる。
本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な実施形態を有し、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。
しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解しなければならない。
第1、第2等の序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために使われるが、構成要素は用語によって限定されない。
用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使われる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限り、第2構成要素は第1構成要素と命名でき、同様に第1構成要素も第2構成要素と命名できる。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、「接続されて」いると記述する時には、その他の構成要素に直接的に連結されていたり、または接続されていたりしていてもよいが、その中間に他の構成要素が存在してもよいことを理解しなければならない。一方、ある構成要素が、他の構成要素に「直接連結されて」いる、「直接接続されて」いると記述する時には、その中間に他の構成要素が存在しないことを理解しなければならない。
本願に使われた用語は、単に特定の実施形態を説明するために使われたものであって、本発明を限定する意図はない。単数の表現は文脈上、明らかに異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。
本願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。
また、本願に添付された図面は、説明の便宜のために、拡大または縮小して示されたものと理解しなければならない。
本発明は、図2でスナーバ回路300を取り除き、IGBTの電流遮断動作時のIGBTの両端にかかる過度電圧を低くするために、IGBTの電流を制御するためのVGEの特性を変化させる方法を提案する。即ち、本発明は、スナーバ回路を構成する代わりに、IGBTスイッチング技術を利用して、過度電圧によるIGBTの破損を防止するものである。
本発明について図面を参照して詳細に説明し、図面符号に関係なく同一または対応する構成要素は同じ参照番号を付してこれについての重複説明は省略する。
図3は、本発明に係るIGBT駆動方法を説明するための構成図であり、本発明のIGBTの駆動は図示していないIGBTドライバー集積回路(IC)を介して行われる。即ち、図示されてはいないが、本発明によるIGBTの駆動は、IGBTと連結されたICを介して行われる。
図面に示したように、本発明のIGBT駆動回路は、IGBT10に抵抗(R)、インダクター(L)及びキャパシター(C)で構成される受動素子20が並列連結されて構成され、IGBT駆動IC(図示せず)は、本発明のICBT10に制御信号を伝送するように構成される。
IGBT10のターンオフ動作時に、IGBT10の両端にかかる過度電圧(Vce)またはピーク電圧は、L・dI/dtによって決められる。ここで、Lは、並列連結された受動素子20に含まれるインダクターのインダクタンスを意味し、dI/dtはターンオフ動作時の電流の傾きを意味する。
即ち、過度電圧を低くするためには、インダクタンスLを低減するか、ターンオフされる電流の傾きを低減すれば良い。しかし、インダクタンスLを低減することは、回路構成上限界があるため、ターンオフされる電流の傾きを低減した方がより効果的である。
従って、本発明は、ターンオフされる電流の傾きを低減するためにIGBT制御信号のVGEの傾きを変化させる方法を提案する。
即ち、IGBTに通電される電流の量は、IGBT制御信号のVGEの値に応じて変化するが、このようなVGEを制御することによってIGBTのターンオフ動作時の電流の傾きを低減することができる。
図4Aは、本発明によりVGEの傾きを変化させた例を示したグラフで、図4Bは図4Aの場合のIGBTの両端にかかる電圧を示した一実施形態のグラフである。
図面に示したように、本発明のIGBT駆動方法は、図示されないIGBTのドライバーICの内部抵抗を変化させる方法でVGEの傾きを変化させる。
即ち、図4Aを参照すると、IGBTのドライバーICの内部抵抗が5kΩの場合より25kΩの場合にVGEの傾きが低減されることが分かり、この時のIGBTの両端にかかる電圧(VIGBT)も低減されることが分かる。
このように、本発明の駆動方法は、IGBTのドライバーICの内部抵抗をより大きくすることによって、VGEの傾きを低減し、IGBTの両端にかかる電圧を低減する。
但し、本発明の VGEの傾きを低減する方法は、IGBTのドライバーICの内部抵抗をより大きくすることには限定されず、例えば、閾値電圧の維持時間を長くしてVGEの傾きを低減してもよい。
本発明のIGBT駆動方法は、ターンオフされる電流の傾きを低減するために、IGBTのドライバーICから入力されるIGBTのゲート−エミッタ制御信号の VGEの傾きを低減する方法を提示する。IGBTに通電される電流の量は、IGBT制御信号のVGEの値によって変化するが、このような VGEを制御することによって、IGBTのターンオフ動作時における電流の傾きを低減することができる。
以上、代表的な実施形態により本発明について詳細に説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、上述した実施形態に対して本発明の範疇から逸脱しない限度内で、多様な変形が可能であることを理解できる。従って、本発明の権利範囲は、説明した実施形態に限定されず、後述する特許請求の範囲だけでなく、特許請求範囲とその均等物等によって定められるべきである。
10、100 IGBT
20、200 受動素子
300 スナーバ回路
20、200 受動素子
300 スナーバ回路
Claims (4)
- 絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)のドライバー集積回路(IC)で、前記IGBTのターンオフ時に前記IGBTの両端に印加される過度電圧を低減するための、IGBT駆動方法において、
前記IGBTのゲート−エミッタ間電圧の傾きを低減して、前記IGBTの両端に印加される過度電圧を低減する、
ことを特徴とするIGBT駆動方法。 - 前記IGBTのゲート−エミッタ電圧の傾きの低減は、前記IGBTのドライバーICの内部抵抗を大きく変化させて行う、請求項1に記載のIGBT駆動方法。
- 前記IGBTのドライバーの内部抵抗を、実質的に25kΩまで大きく変化させる、請求項1または2に記載のIGBT駆動方法。
- 前記IGBTのゲート−エミッタ電圧の傾きの低減は、前記IGBTの閾値電圧の維持時間を長くして行う、請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載のIGBT駆動方法。
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US9655221B2 (en) | 2013-08-19 | 2017-05-16 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | High frequency, repetitive, compact toroid-generation for radiation production |
US9706630B2 (en) | 2014-02-28 | 2017-07-11 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Galvanically isolated output variable pulse generator disclosure |
US10978955B2 (en) | 2014-02-28 | 2021-04-13 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Nanosecond pulser bias compensation |
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US10892140B2 (en) | 2018-07-27 | 2021-01-12 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Nanosecond pulser bias compensation |
US10020800B2 (en) | 2013-11-14 | 2018-07-10 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | High voltage nanosecond pulser with variable pulse width and pulse repetition frequency |
US11539352B2 (en) | 2013-11-14 | 2022-12-27 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Transformer resonant converter |
US9444448B2 (en) | 2013-12-10 | 2016-09-13 | General Electric Company | High performance IGBT gate drive |
US10790816B2 (en) * | 2014-01-27 | 2020-09-29 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Solid-state replacement for tube-based modulators |
US10483089B2 (en) | 2014-02-28 | 2019-11-19 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | High voltage resistive output stage circuit |
US9496864B2 (en) | 2014-12-18 | 2016-11-15 | General Electric Company | Gate drive circuit and method of operating same |
US11542927B2 (en) | 2015-05-04 | 2023-01-03 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Low pressure dielectric barrier discharge plasma thruster |
US9812941B2 (en) * | 2015-09-11 | 2017-11-07 | Nxp Usa, Inc. | High power driver having multiple turn off modes |
CN105790743A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-07-20 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种有源电压控制大功率igbt的方法及系统 |
US10903047B2 (en) | 2018-07-27 | 2021-01-26 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Precise plasma control system |
US11430635B2 (en) | 2018-07-27 | 2022-08-30 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Precise plasma control system |
US11227745B2 (en) | 2018-08-10 | 2022-01-18 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Plasma sheath control for RF plasma reactors |
US11004660B2 (en) | 2018-11-30 | 2021-05-11 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Variable output impedance RF generator |
EP4266579A3 (en) | 2017-02-07 | 2023-12-27 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Transformer resonant converter |
KR102208429B1 (ko) | 2017-08-25 | 2021-01-29 | 이글 하버 테크놀로지스, 인코포레이티드 | 나노초 펄스를 이용한 임의의 파형 발생 |
US10607814B2 (en) | 2018-08-10 | 2020-03-31 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | High voltage switch with isolated power |
US11222767B2 (en) | 2018-07-27 | 2022-01-11 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Nanosecond pulser bias compensation |
US11532457B2 (en) | 2018-07-27 | 2022-12-20 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Precise plasma control system |
US11302518B2 (en) | 2018-07-27 | 2022-04-12 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Efficient energy recovery in a nanosecond pulser circuit |
WO2020146436A1 (en) | 2019-01-08 | 2020-07-16 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Efficient energy recovery in a nanosecond pulser circuit |
TWI778449B (zh) | 2019-11-15 | 2022-09-21 | 美商鷹港科技股份有限公司 | 高電壓脈衝電路 |
WO2021134000A1 (en) | 2019-12-24 | 2021-07-01 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Nanosecond pulser rf isolation for plasma systems |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000253646A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Toshiba Corp | 絶縁ゲート型半導体素子のゲート回路 |
US20020070772A1 (en) * | 2000-10-23 | 2002-06-13 | International Rectifier Corporation | Gate drive circuit with feedback-controlled active resistance |
JP2009071956A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Mitsubishi Electric Corp | ゲート駆動回路 |
US7570101B1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Advanced insulated gate bipolar transistor gate drive |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5444591A (en) * | 1993-04-01 | 1995-08-22 | International Rectifier Corporation | IGBT fault current limiting circuit |
JP3373704B2 (ja) | 1995-08-25 | 2003-02-04 | 三菱電機株式会社 | 絶縁ゲートトランジスタ駆動回路 |
JP3421507B2 (ja) * | 1996-07-05 | 2003-06-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体素子の駆動回路 |
JP3161589B2 (ja) * | 1996-10-17 | 2001-04-25 | 富士電機株式会社 | 電力変換器のゲート駆動回路 |
JP4846106B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2011-12-28 | 三菱電機株式会社 | 電界効果型半導体装置及びその製造方法 |
JP4044861B2 (ja) * | 2003-04-03 | 2008-02-06 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置およびその電力変換装置を備える電力変換システム装置 |
GB2433358A (en) | 2005-12-13 | 2007-06-20 | Bombardier Transp Gmbh | Operating electronic valves having an insulated gate |
JP2007288094A (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Igbtとそれを駆動するゲート駆動回路 |
JP2008306618A (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Nissan Motor Co Ltd | 電圧駆動型素子を駆動するための駆動回路 |
KR100967781B1 (ko) | 2008-04-10 | 2010-07-05 | 엘에스산전 주식회사 | 인버터에서 스위칭 소자의 구동회로 |
KR101449083B1 (ko) * | 2010-05-06 | 2014-10-13 | 엘에스산전 주식회사 | 스위칭 게이트 드라이브 |
JP5460519B2 (ja) * | 2010-08-09 | 2014-04-02 | 本田技研工業株式会社 | 半導体素子の駆動装置及び方法 |
CN102097418B (zh) * | 2010-12-17 | 2012-06-27 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | Igbt驱动单元 |
US8400739B2 (en) * | 2011-02-28 | 2013-03-19 | General Electric Company | System and method for operating inverters |
-
2011
- 2011-07-22 KR KR1020110073229A patent/KR20130011812A/ko not_active Application Discontinuation
-
2012
- 2012-06-21 US US13/530,008 patent/US8723591B2/en active Active
- 2012-06-27 EP EP12173744A patent/EP2549650A1/en not_active Withdrawn
- 2012-07-19 CN CN2012102520251A patent/CN102891669A/zh active Pending
- 2012-07-20 JP JP2012161511A patent/JP2013027307A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000253646A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Toshiba Corp | 絶縁ゲート型半導体素子のゲート回路 |
US20020070772A1 (en) * | 2000-10-23 | 2002-06-13 | International Rectifier Corporation | Gate drive circuit with feedback-controlled active resistance |
JP2009071956A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Mitsubishi Electric Corp | ゲート駆動回路 |
US7570101B1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Advanced insulated gate bipolar transistor gate drive |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131015 |
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A02 | Decision of refusal |
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