JP2013099181A - 駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動回路10は、チャージポンプ回路部14を備えている。チャージポンプ回路部14は、メインスイッチング素子SW10がターンオンする遷移期間の初期段階において、キャパシタC1に充電された充電電圧に基づいて駆動電源18の電圧Vsを昇圧して駆動電圧Vgprを生成する。チャージポンプ回路部14では、指示信号S1に基づいてキャパシタC1に充電される充電電圧が調整可能に構成されている。
【選択図】図1
Description
図1に、車両用のインバータ装置に搭載されるメインスイッチング素子SW10(請求項に記載のスイッチング素子の一例)を駆動する駆動回路10の回路図を示す。一例では、メインスイッチング素子SW10には、nチャネル型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が用いられており、その半導体材料には炭化珪素又は窒化ガリウム系のワイドバンドギャップの化合物半導体が用いられている。駆動回路10は、メインスイッチング素子SW10のゲート電極に対して電荷を充電又はゲート電極から電荷を放電させることで、ゲート電極のゲート電圧Vgを上昇又は降下させる。このような駆動回路10は、メインスイッチング素子SW10のゲート電圧Vgを制御することで、メインスイッチング素子SW10を流れるドレイン電流Idを制御する。
図3に示されるように、タイミングT1でPWM信号が立上がると、第1スイッチング素子SW1及び第3スイッチング素子SW3がオンし、第2スイッチング素子SW2及び第4スイッチング素子SW4がオフする。これにより、図4に示されるように、第3スイッチング素子SW3、第3ダイオードD3、第1ダイオードD1、第1スイッチング素子SW1を介して駆動電源18からメインスイッチング素子SW10のゲート抵抗Rgに駆動電圧Vgprが印加される。駆動電圧Vgprは、概ね駆動電源18の電圧Vsから第3ダイオードD3と第1ダイオードD1の順方向降下電圧を引いた値となる。図3に示されるように、メインスイッチング素子SW10のゲート電圧Vgは、タイミングT1で駆動電圧Vgprの印加が開始してから、タイミングT2で定常状態になるまで上昇する。メインスイッチング素子SW10のゲート電圧Vgが閾値を超えると、メインスイッチング素子SW10がターンオンする。なお、メインスイッチング素子SW10のスイッチング損失は、駆動電圧Vgprの印加が開始するタイミングT1からゲート電圧Vgが定常状態となるタイミングT2までの時間に強く依存する。メインスイッチング素子SW10のスイッチング損失を低減するためには、この時間を短縮することが肝要である。
図3に示されるように、PWM信号がローのときに(第1スイッチング素子SW1及び第3スイッチング素子SW3がオフし、第2スイッチング素子SW2及び第4スイッチング素子SW4がオンのときに)、タイミングT4で可変電圧生成部22に指示信号S1が入力する。可変電圧生成部22は、指示信号S1に応じて制御電圧Vconを出力する。これにより、図6に示されるように、第1キャパシタC1が充電される。すなわち、駆動回路10は、メインスイッチング素子SW10がオフのときに、指示信号S1に基づいて第1キャパシタC1を充電する。第1キャパシタC1の充電電圧VC1は、概ね可変電圧生成部22の制御電圧Vconから第2ダイオードD2の順方向降下電圧を引いた値である。
(1)駆動回路10では、可変電圧生成部22が、外部からの指示信号S1に基づいて第1キャパシタC1に蓄積される電荷量を独立して調整可能に構成されていることを特徴としている。このため、メインスイッチング素子SW10がターンオンする遷移期間の初期段階の駆動電圧Vgprも独立して調整可能である。駆動回路10は、外部からの指示信号S1を利用して、メインスイッチング素子SW10がターンオンする遷移期間の初期段階の駆動電圧Vgprを柔軟に制御することができる。
図9に示されるように、前述の駆動回路10と対比すると、駆動回路100は、第2チャージポンプ制御回路部17と第4ダイオードD4と第2キャパシタC2とを有していることを特徴としている。第2チャージポンプ制御回路部17は、第5スイッチング素子SW5と第6スイッチング素子SW6と第3インバータINV3を有している。第5スイッチング素子SW5と第6スイッチング素子SW6は直列に接続されている。第5スイッチング素子SW5は、nチャネル型のMOSFETであり、ドレインが駆動電源18の正極に接続されており、ソースが第6スイッチング素子SW6に接続されている。第6スイッチング素子SW6は、nチャネル型のMOSFETであり、ドレインが第5スイッチング素子SW5に接続されており、ソースが接地されている。
また、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。
12:切換え制御回路部
14:チャージポンプ回路部
18:駆動電源
22:可変電圧生成部
C1,C2:キャパシタ
S1:指示信号
Claims (3)
- スイッチング素子を駆動する駆動回路であって、
スイッチング素子のゲートに駆動電圧を印加する状態と印加しない状態を切換える切換え制御回路部と、
前記スイッチング素子がターンオンする遷移期間の初期段階において、キャパシタに充電された充電電圧に基づいて駆動電源の電圧を昇圧して前記駆動電圧を生成し、前記駆動電圧を前記切換え制御回路部に提供するチャージポンプ回路部と、を備えており、
前記チャージポンプ回路部では、指示信号に基づいて前記キャパシタに充電される充電電圧が調整可能に構成されている駆動回路。 - 前記チャージポンプ回路部は、複数のキャパシタを有しており、選択信号に基づいて前記複数のキャパシタから選択されたキャパシタを充電する請求項1に記載の駆動回路。
- 前記チャージポンプ回路部は、ミラー期間が終了するまでに、前記キャパシタに充電された電荷を放電する請求項1又は2に記載の駆動回路。
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