JP2014057491A - 半導体スイッチング素子のゲート駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゲート駆動回路の電源が失われた時にも、半導体スイッチング素子をオフ状態に維持でき、アーム短絡を防止することを目的とする。
【解決手段】半導体スイッチング素子をオンさせるためのゲート電極に印加するオン用ゲート電圧を出力する第一のゲート電圧電源と、半導体スイッチング素子の2つの主電極間の電圧を入力として、2つの主電極のうち電流が流出する側の主電極であるソース電極に対して負電圧となる第二の負のゲート電圧を出力する第二のゲート電圧電源と、一端がソース電極の電位となり、他端が第二の負のゲート電圧により負電位となるように充電される負バイアス用コンデンサと、負バイアス用コンデンサの負電位側の端子および第一のゲート電圧電源のオン用ゲート電圧の出力と、半導体スイッチング素子のゲート電極との間の接続関係をスイッチするスイッチ回路と、を備えるようにした。
【選択図】図1
【解決手段】半導体スイッチング素子をオンさせるためのゲート電極に印加するオン用ゲート電圧を出力する第一のゲート電圧電源と、半導体スイッチング素子の2つの主電極間の電圧を入力として、2つの主電極のうち電流が流出する側の主電極であるソース電極に対して負電圧となる第二の負のゲート電圧を出力する第二のゲート電圧電源と、一端がソース電極の電位となり、他端が第二の負のゲート電圧により負電位となるように充電される負バイアス用コンデンサと、負バイアス用コンデンサの負電位側の端子および第一のゲート電圧電源のオン用ゲート電圧の出力と、半導体スイッチング素子のゲート電極との間の接続関係をスイッチするスイッチ回路と、を備えるようにした。
【選択図】図1
Description
この発明は、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路に関するものである。
SiCやGaNなどのワイドバンドギャップ半導体を用いたMOSFET(金属−半導体電界効果トランジスタ)などのスイッチング素子は、スイッチング特性は優れているが、ノーマリオン特性を有するものがある。ノーマリオン特性を有する半導体スイッチング素子を使用する場合、確実にオフ状態にするために、ゲート−ソース間に負電圧を印加できるゲート駆動回路を用いる必要がある。しかし、なんらかの理由により、ゲート駆動回路の電源が動作しなくなると、ゲート−ソース間の電圧はゼロになり、ノーマリオンのスイッチング素子はオン状態となる。このとき、スイッチング素子のドレイン−ソース間に電圧が印加されていれば、ドレイン−ソース間がアーム短絡し、短絡電流が流れ、素子破壊に至る。よって、ノーマリオン特性を有する半導体スイッチング素子を使用する場合、ゲート駆動回路の電源が動作しなくなることを想定して、対策を行う必要がある。
このような対策の一つとして、特許文献1では、主電源となる第一の直流電源の負側に、第二の直流電源を接続し、第二の直流電源を利用して第一の直流電源の短絡を回避する回路が開示されている。これにより、ゲート駆動回路の電源が動作しなくなっても、第二の直流電源が動作している限り、ゲート−ソース間に負電圧を印加し続けることができる。
また、特許文献2では、主電源から、負電圧を自給するゲート駆動回路が開示されている。これにより、ゲート駆動回路の電源が動作しなくなっても、主電源が電圧を出力している限り、ゲート−ソース間に負電圧を印加し続けることができる。
上記従来技術において、特許文献1に記載のものは、第二の直流電源が動作しなくなった場合、ゲート−ソース間に負電圧を印加し続けることはできない。その場合、第二の直流電源が動作しなくなったからといって、アーム短絡を生じさせる第一の直流電源が動作しなくなっているとは限らない。
特許文献2に記載のものは、アーム短絡を生じさせる主電源が動作している限り負電圧を印加することができ、逆にアーム短絡を生じさせる主電源が動作しなくなった場合、ゲート−ソース間に負電圧を印加する必要がなくなる。しかし、主電源は一つとは限らない。例えば、第一の主電源と第二の主電源の間にあり、両電源間でエネルギーのやり取りを行う変換器の場合、あるスイッチング素子のドレイン−ソース間には、第一の主電源と、第二の主電源の電圧が印加されることになる。この変換器において、一方の主電源からゲート駆動回路の電源を作成した場合、その主電源が動作しなくなれば、ゲート−ソース間に負電圧を印加することができず、他方の主電源によって、アーム短絡が引き起こされる。
本発明の目的は、半導体スイッチング素子のゲート駆動回路において、ゲート駆動回路の電源が失われた時にも、半導体スイッチング素子をオフ状態に維持でき、アーム短絡を防止できる半導体スイッチング素子のゲート駆動回路を提供することである。
2つの主電極と、この2つの主電極間のオン・オフを電圧で制御するためのゲート電極を有する電圧駆動型の半導体スイッチング素子のゲート電極を駆動する半導体スイッチング素子のゲート駆動回路において、半導体スイッチング素子をオンさせるためのゲート電極に印加するオン用ゲート電圧を出力する第一のゲート電圧電源と、半導体スイッチング素子の2つの主電極間の電圧を入力として、2つの主電極のうち電流が流出する側の主電極であるソース電極に対して負電圧となる第二の負のゲート電圧を出力する第二のゲート電圧電源と、一端がソース電極の電位となり、他端が第二の負のゲート電圧により負電位となるように充電される負バイアス用コンデンサと、負バイアス用コンデンサの負電位側の端子および第一のゲート電圧電源のオン用ゲート電圧の出力と、半導体スイッチング素子のゲート電極との間の接続関係をスイッチするスイッチ回路と、を備えるようにした。
この発明によれば、第二のゲート電圧電源の入力は、半導体スイッチング素子のドレイン・ソース間に接続されており、スイッチング素子のドレイン−ソース間電圧が印加されている限り、第二のゲート電圧電源により、負バイアス電位が維持されるため、半導体スイッチング素子においてオフ状態が維持され、アーム短絡に至ることがない。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るゲート駆動回路の構成を示す回路図である。図2は、上記ゲート駆動回路が組み込まれた電力変換器1の構成の一例を示す回路図である。なお、上記ゲート駆動回路は、図2の例に限らず、半導体スイッチング素子を用いた電力変換器に組み込むことができる。
図1はこの発明の実施の形態1に係るゲート駆動回路の構成を示す回路図である。図2は、上記ゲート駆動回路が組み込まれた電力変換器1の構成の一例を示す回路図である。なお、上記ゲート駆動回路は、図2の例に限らず、半導体スイッチング素子を用いた電力変換器に組み込むことができる。
電力変換器1は、第一の主電源2と第二の主電源10の間に接続され、第一の主電源2と第二の主電源10の間でエネルギーの授受を行うDC/DCコンバータであり、一般にチョッパ方式と呼ばれる。第一の主電源2の電圧は、第二の主電源10の電圧より高く、エネルギー移動時には、第一の主電源2の視点で見ると降圧動作となり、第二の主電源10の視点でみると昇圧動作となる。
電力変換器1は、平滑コンデンサ3、半導体スイッチング素子であるMOSFET6とMOSFET7、リアクトル8、平滑コンデンサ9、MOSFET6のゲート駆動回路4、MOSFET7のゲート駆動回路5で構成される。MOSFET6とMOSFET7は、ソースとドレインの2つの主電極と、この2つの主電極間のオン・オフを電圧で制御するためのゲート電極を有する電圧駆動型の半導体スイッチング素子である。リアクトル8の一方端は、第二の主電源10の電源ラインに接続され、他方端はMOSFET6とMOSFET7の接続点、すなわちMOSFET6のソースとMOSFET7のドレインとに接続されている。MOSFET6とMOSFET7は、第一の主電源2の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。MOSFET6のドレインは第一の主電源2の電源ラインに接続され、MOSFET7のソースはアースラインに接続される。MOSFET6、およびMOSFET7を所定の周波数、デューティでオン、オフを繰り返し、リアクトル8に対してエネルギーの蓄積、放出を繰り返すことにより、2つの主電源間でエネルギーを移動させる。図示していないが、第一の主電源2と第二の主電源10には、負荷、または、充電器が接続されており、外部へのエネルギーの放電、外部からのエネルギーの充電が行われる。
MOSFET6、およびMOSFET7は、ノーマリオンの特性を有する半導体スイッチング素子であり、ぞれぞれのゲート駆動回路は、ゲートに負バイアス電圧を印加できる回路構成になっている。本願においてノーマリオンの素子とは、ゲート電圧が0の場合にオン状態となる素子を言うが、ゲート電圧が完全な0ではオフ状態であっても、ゲートにノイズ的なエネルギーが入力されるだけでオン状態となる素子も含む。すなわち、実使用において、スイッチング素子をオフ状態にするときはゲートに負電圧を印加して駆動するスイッチング素子のことをノーマリオンの素子と呼ぶ。
また、半導体スイッチング素子は珪素によって形成されたものの他、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成しても良い。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドがある。ワイドバンドギャップ半導体を用いた場合、許容電流密度が高く、電力損失も低いため、電力用半導体素子を用いた装置の小型化が可能となる。また、スイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いた場合、MOSFET等、双方向にスイッチング可能な素子の耐電圧が上がり、高電圧領域まで適用が可能となる。
以下、ゲート駆動回路について説明するが、ゲート駆動回路4、およびゲート駆動回路5は、回路、動作ともに同じであるので、ゲート駆動回路5について説明する。図1に示すように、ゲート駆動回路5は、PチャネルMOSFET12、NチャネルMOSFET13、ゲート抵抗14、駆動制御装置11、負バイアス用コンデンサ17、ダイオード15、ダイオード16、第一のゲート電圧電源21、第二のゲート電圧電源19で構成される。PチャネルMOSFET12、NチャネルMOSFET13、負バイアス用コンデンサ17は、正のゲート電圧+VccとMOSFET7のソースとの間に直列に接続されている。ゲート抵抗14の一方端は、MOSFET7のゲートに接続され、他方端はMOSFET12とMOSFET13の接続点、すなわちMOSFET12のソースとMOSFET13のドレインとに接続されている。MOSFET12のドレインは正のゲート電圧+Vccに接続され、MOSFET13のソースは負バイアス用コンデンサ17の負電圧側、ダイオード15のアノード、ダイオード16のアノードに接続される。負バイアス用コンデンサ17の正電圧側は、MOSFET7のソースに接続される。ダイオード15のカソードは、第一のゲート電圧電源21の一出力である第一の負のゲート電圧−Vcc1に接続される。また、ダイオード16のカソードは、第二のゲート電圧電源19の出力である第二の負のゲート電圧−Vcc2に接続されている。このようにして、負バイアス用コンデンサ17が、MOSFET7のソースに対して負の電圧に充電される。
第一のゲート電圧電源21は、電源20の電圧を入力とし、正のゲート電圧+Vccと、第一の負のゲート電圧−Vcc1を出力する。電源20は、安定した直流電源に接続されていればよく、第一の主電源2または第二の主電源10、あるいは図示しない他の電源に接続されている。以下の説明では、電源20は、第一の主電源2であるとする。第一のゲート電圧電源21は基本的には絶縁型を用い、基準電位は電気的に絶縁する。正常動作時は、正のゲート電圧+Vccと第一の負のゲート電圧−Vcc1を用いて、MOSFET7をスイッチングさせる。
第二のゲート電圧電源19は、MOSFET7のドレイン、ソース間の電圧を入力とし、第二の負のゲート電圧−Vcc2を出力する。第二のゲート電圧電源19の入力の基準電位はMOSFET7のソースであり、出力の正電圧側がソースに接続されるため、第二のゲート電圧電源19は非絶縁型の電源でもよいし、絶縁型の電源でもよい。後で説明するように、異常時には、第二の負のゲート電圧−Vcc2を用いて、MOSFET7のオフ状態を維持する。
駆動制御装置11は、PチャネルMOSFET12とNチャネルMOSFET13を相補の関係でオン、オフさせるようにPチャネルMOSFET12とNチャネルMOSFET13を制御することにより、MOSFET7のゲート容量に対して電荷を充電または放電する。ここで、NチャネルMOSFET13は、ノーマリオンの特性を有するものを用いている。また、第一の負のゲート電圧−Vcc1は、第二の負のゲート電圧−Vcc2より大きな電圧に設定されている。
PチャネルMOSFET12がオン、NチャネルMOSFET13がオフの場合、正のゲート電圧+Vccが、ゲート抵抗14、ゲート容量、ソース間に印加され、ゲート容量に電荷が充電され、ゲート−ソース間電圧が、MOSFET7の閾値電圧を超えると、MOSFET7がオンする。PチャネルMOSFET12がオフ、NチャネルMOSFET13がオンの場合、ソースに対しゲートは、負バイアス用コンデンサ17の電圧分引き下げられ、MOSFET7はオフになる。このように、PチャネルMOSFET12とNチャネルMOSFET13の直列体が、正のゲート電圧+Vccおよび負バイアス用コンデンサと、MOSFET7のゲート電極との間の接続関係をスイッチするスイッチ回路30を構成している。
第二のゲート電圧電源19の例としてフライバック方式を用いた回路を図3に示す。第二のゲート電圧電源19は、MOSFET22、トランス25、整流ダイオード23、平滑コンデンサ24で構成される。コンデンサ26は、MOSFET7の寄生容量、またはスナバ回路の容量を示している。動作は、MOSFET22をオンし、励磁エネルギーをトランス25に蓄積し、MOSFET22をオフさせ、励磁エネルギーを二次回路へ放出し、1次側エネルギーを二次側へ伝える。
例えば図2の回路において、MOSFET7がオフ、MOSFET6がオンしているときは、MOSFET7のドレイン−ソース間には第一の主電源2の電圧が発生しているため、この間に第二のゲート電圧電源19の入力から出力にエネルギーを伝える動作をさせる。
一方、MOSFET7がオンしている時にはMOSFET7のドレイン−ソース間の電圧はほぼゼロなので、第二のゲート電圧電源19は入力がなくなり、出力できない。そのため、MOSFET7がオフしている期間に、確実に第二のゲート電圧電源19が出力するために、MOSFET22のスイッチング周波数は、MOSFET7のスイッチング周波数より高くすることが望ましい。
図4に、第一の負のゲート電圧−Vcc1が途中で正常に出力されなくなった場合の、負バイアス用コンデンサ17の電圧の時間変化(図4(a))と、第二のゲート電圧電源19の二次側の整流ダイオード23の平均電流の時間変化(図4(b))を示す。第一の負のゲート電圧−Vcc1が正常に出力されている場合は、負バイアス用コンデンサ17の電位は、第一の負のゲート電圧−Vcc1となっている。この時、第二のゲート電圧電源19は、ほとんど動作せず、二次側の整流ダイオードの平均電流は0に近い。第一の負のゲート電圧−Vcc1が出力されなくなった場合は、負バイアス用コンデンサ17の電荷が放電され、負バイアス用コンデンサ17の電位は低下する。負バイアス用コンデンサ17の電位が、第二の負のゲート電圧−Vcc2以下になると、第二のゲート電圧電源19が、出力電圧を第二の負のゲート電圧−Vcc2に保持するよう動作し、二次側の整流ダイオード23の平均電流が増加する。
図5に第一の負のゲート電圧−Vcc1が正常に出力されている場合の、MOSFET7のドレイン−ソース間電圧(Vds)波形(図5(a))と、MOSFET22のゲート信号波形(図5(b))と、整流ダイオード23の電流波形(図5(c))と、第二の負のゲート電圧(−Vcc2)波形(図5(d))を示す。MOSFET22のスイッチング周波数は、MOSFET7のスイッチング周波数の10倍とした。ドレイン−ソース間電圧は、MOSFET7がオフしている期間は、第一の主電源2の電圧が印加されおり、その電圧を入力とし、第二のゲート電圧電源19の二次側の整流ダイオード23から平滑コンデンサ24にエネルギーが伝送され、第二のゲート電圧電源19の出力電圧を第二の負のゲート電圧−Vcc2に保持する。一方、MOSFET7がオンしている期間は、ドレイン−ソース間電圧はほぼゼロであり、第二のゲート電圧電源19の二次側の整流ダイオード23に電流を流すことができず、平滑コンデンサ24にエネルギーを伝送できない。よって、第二のゲート電圧電源19の平滑コンデンサ24の容量が小さいと、図5(d)に示すように、MOSFET7の周波数で第二のゲート電圧電源19の出力電圧に電圧リプルが生じる。
図6に、第一の主電源2が異常となり第一の負のゲート電圧−Vcc1が出力されない場合の、MOSFET7のドレイン−ソース間電圧(Vds)波形(図6(a))と、MOSFET22のゲート信号波形(図6(b))と、整流ダイオード23の電流波形(図6(c))と、第二の負のゲート電圧(−Vcc2)波形(図6(d))を示す。ドレイン−ソース間電圧は、第二の主電源10の電圧まで低下し、直流電圧として印加され続ける。第二のゲート電圧電源19は第二の主電源10の電圧を入力とし、出力を第二の負のゲート電圧−Vcc2に保持する。第一の負のゲート電圧−Vcc1が失われたため、リーク電流等で抜けていく電荷はすべて、第二のゲート電圧電源19によって供給される。そのため、整流ダイオード23の平均電流は増加する。
駆動制御装置11の電源が第一の主電源2から供給されている場合、第一の主電源2が異常となった場合、駆動制御装置11も動作不良となり、MOSFET12、13を制御することができない。しかし、MOSFET13がノーマリオンの特性を持つものを使っているため、MOSFET13はオン状態を維持し、MOSFET7を負バイアスに保つことができる。
まとめると、電源20の喪失、接続不良、第一のゲート電圧電源の故障などにより、第一の負のゲート電圧−Vcc1が出力されなくなっても、MOSFET7のドレイン−ソース間電圧が印加されている限り、第二のゲート電圧電源19の出力により、負バイアス用コンデンサの電位が第二の負バイアス電圧−Vcc2に維持される。また駆動制御装置11が動作しなくなっても、MOSFET13がノーマリオンであるため、MOSFET7のゲートと、負バイアス用コンデンサ17の接続が維持される。以上によりMOSFE
T7がオンし、アーム短絡に至ることがない。MOSFET7のドレイン−ソース間に電圧が印加されなくなった場合、第二のゲート電圧電源19も出力が維持されなくなってMOSFET7がオンするが、MOSFET7のドレイン−ソース間に電圧が印加されていないため、短絡電流は流れず、MOSFET7が破壊するなどの問題は生じない。
T7がオンし、アーム短絡に至ることがない。MOSFET7のドレイン−ソース間に電圧が印加されなくなった場合、第二のゲート電圧電源19も出力が維持されなくなってMOSFET7がオンするが、MOSFET7のドレイン−ソース間に電圧が印加されていないため、短絡電流は流れず、MOSFET7が破壊するなどの問題は生じない。
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2による半導体スイッチング素子のゲート駆動回路を示す回路図である。図7において、図1と同一符号は、同一または相当する部分を示す。実施の形態1では、通常の動作時には、第一の負のゲート電圧−Vcc1を出力する第一のゲート電圧電源を別に設けた。しかし、第一の負のゲート電圧−Vcc1は必ずしも必要なく、図7に示すように、第一のゲート電圧電源210は、MOSFET7をオンさせるためのゲート電圧+Vccのみを出力するものであってもよい。この場合、負バイアス用コンデンサ17を負電圧に充電するための電源は、半導体スイッチング素子であるMOSFET7のゲート−ソース間電圧を入力とする第二のゲート電圧電源19のみであるが、この構成であってもMOSFET7のオン・オフ動作をさせることができる。
図7は、本発明の実施の形態2による半導体スイッチング素子のゲート駆動回路を示す回路図である。図7において、図1と同一符号は、同一または相当する部分を示す。実施の形態1では、通常の動作時には、第一の負のゲート電圧−Vcc1を出力する第一のゲート電圧電源を別に設けた。しかし、第一の負のゲート電圧−Vcc1は必ずしも必要なく、図7に示すように、第一のゲート電圧電源210は、MOSFET7をオンさせるためのゲート電圧+Vccのみを出力するものであってもよい。この場合、負バイアス用コンデンサ17を負電圧に充電するための電源は、半導体スイッチング素子であるMOSFET7のゲート−ソース間電圧を入力とする第二のゲート電圧電源19のみであるが、この構成であってもMOSFET7のオン・オフ動作をさせることができる。
図7の構成であっても、MOSFET7のゲート−ソース間に電圧が発生している場合は、負バイアス用コンデンサ17を負電圧に充電できるため、MOSFET7を確実にオフさせることができる。逆に、負バイアス用コンデンサ17を負電圧に全く充電できない状態は、図2の例であれば第一の主電源2および第二の主電源10共に喪失して、共に電圧が0となった場合である。このような場合は、MOSFET7のゲート電圧を負とする必要がなく、すなわち負バイアス用コンデンサ17を負電圧に充電する必要がない。
以上のように、本発明は、少なくとも負バイアス用コンデンサ17を負電圧に充電するゲート電圧電源として、負バイアスを与える半導体スイッチング素子の両端の電圧を入力とする電源を備えることにより、確実に負バイアス用コンデンサ17を負電圧に充電することができ、当該半導体スイッチング素子がノーマリオンの素子であっても、確実にオフの状態を実現できるものである。
なお、本発明は、半導体スイッチング素子が電圧駆動型の素子であって、ノーマリオンの素子の場合に効果が大きいが、半導体スイッチング素子が電圧駆動型の素子であってノーマリオフのものに適用しても動作することは言うまでもない。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
1:電圧変換器 2:第一の主電源
3:平滑コンデンサ 4、5:ゲート駆動回路
6、7:半導体スイッチング素子(MOSFET)
10:第二の主電源 11:駆動制御装置
12:PチャネルMOSFET 13:NチャネルMOSFET
15、16:ダイオード 17:負バイアス用コンデンサ
19:第二のゲート電圧電源 21:第一のゲート電圧電源
30:スイッチ回路
3:平滑コンデンサ 4、5:ゲート駆動回路
6、7:半導体スイッチング素子(MOSFET)
10:第二の主電源 11:駆動制御装置
12:PチャネルMOSFET 13:NチャネルMOSFET
15、16:ダイオード 17:負バイアス用コンデンサ
19:第二のゲート電圧電源 21:第一のゲート電圧電源
30:スイッチ回路
Claims (11)
- 2つの主電極と、この2つの主電極間のオン・オフを電圧で制御するためのゲート電極を有する電圧駆動型の半導体スイッチング素子の前記ゲート電極を駆動する半導体スイッチング素子のゲート駆動回路において、
前記半導体スイッチング素子をオンさせるための前記ゲート電極に印加するオン用ゲート電圧を出力する第一のゲート電圧電源と、
前記半導体スイッチング素子の前記2つの主電極間の電圧を入力として、前記2つの主電極のうち電流が流出する側の主電極であるソース電極に対して負電圧となる第二の負のゲート電圧を出力する第二のゲート電圧電源と、
一端が前記ソース電極の電位となり、他端が前記第二の負のゲート電圧により負電位となるように充電される負バイアス用コンデンサと、
前記負バイアス用コンデンサの負電位側の端子および前記第一のゲート電圧電源のオン用ゲート電圧の出力と、前記半導体スイッチング素子のゲート電極との間の接続関係をスイッチするスイッチ回路と、
を備えたことを特徴とする半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。 - 前記スイッチ回路がPチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETの直列体であり、前記スイッチ回路が前記第一のゲート電圧電源のオン用ゲート電圧の出力端子と前記負バイアス用コンデンサとの間に、前記NチャネルMOSFET側が前記負バイアス用コンデンサに接続されるように接続され、前記PチャネルMOSFETと前記NチャネルMOSFETの接続点はゲート抵抗を介して前記ゲート電極に接続され、前記PチャネルMOSFETと前記NチャネルMOSFETを相補的にオン・オフすることにより前記半導体スイッチング素子をスイッチング駆動することを特徴とする請求項1に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記NチャネルMOSFETは、ノーマリオンの特性を有することを特徴とする請求項2に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記第二のゲート電圧電源は、スイッチングによりDC/DCコンバータを構成するスイッチング電源であることを特徴とする請求項2に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記第二のゲート電圧電源のスイッチング周波数は、前記半導体スイッチング素子のスイッチング周波数よりも高いことを特徴とする請求項4に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記第一のゲート電圧電源は、前記ソース電極に対して負電圧となる第一の負のゲート電圧をさらに出力し、この第一の負のゲート電圧または前記第二の負のゲート電圧のいずれかの負のゲート電圧により、前記負バイアス用コンデンサが前記ソース電極に対して負電圧となるよう充電されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記第一の負のゲート電圧は前記第二の負のゲート電圧よりも絶対値が大きいことを特徴とする請求項6に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記第一のゲート電圧電源の前記第一の負のゲート電圧の出力端子と前記負バイアス用コンデンサの間に第一のダイオードが接続され、前記第二のゲート電圧電源の前記第二の負のゲート電圧の出力端子と前記負バイアス用コンデンサの間に第二のダイオードが接続されたことを特徴とする請求項7に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記半導体スイッチング素子はノーマリオンの特性を有する半導体素子であり、この半導体スイッチング素子を駆動することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記半導体スイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体により形成されており、この半導体スイッチング素子を駆動することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体の材料は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、ダイヤモンドのいずれかの材料であることを特徴とする請求項10に記載の半導体スイッチング素子のゲート駆動回路。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2012
- 2012-09-14 JP JP2012202246A patent/JP2014057491A/ja active Pending
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