JP2015228772A - Gate drive circuit - Google Patents

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洋介 長内
Yosuke Osanai
洋介 長内
小林 潤一
Junichi Kobayashi
潤一 小林
弘明 落合
Hiroaki Ochiai
弘明 落合
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a heat evolution of a gate drive circuit.SOLUTION: A gate drive circuit is provided for applying a constant voltage to a transistor gate by stepping down a power supply voltage, the circuit includes: a temperature detection circuit for detecting the temperature of the gate drive circuit; a comparator for comparing the voltage of the gate to the reference voltage; and a series regulator for generating a higher constant voltage than the reference voltage if the temperature of the gate drive circuit is higher than a prescribed temperature and if the voltage of the gate is lower than the reference voltage.

Description

本発明は、ゲート駆動回路に関する。   The present invention relates to a gate driving circuit.

従来より、シリーズレギュレータを用いて電源電圧を降圧し、安定化させた定電圧を、スイッチング素子のゲートに印加することで、電源の低コスト化、装置の高精度化を図ったスイッチング素子の駆動装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   Conventionally, switching power supply voltage is reduced by using a series regulator, and the stabilized constant voltage is applied to the switching element gate to drive the switching element to reduce the cost of the power supply and increase the accuracy of the device. An apparatus is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−34450号公報JP 2012-34450 A

しかしながら、電源電圧とシリーズレギュレータの出力電圧との差が大きいと、ゲートを駆動させる間に、ゲート駆動回路の発熱が増大してしまうという問題がある。   However, if the difference between the power supply voltage and the output voltage of the series regulator is large, there is a problem that heat generation of the gate drive circuit increases while the gate is driven.

そこで、ゲート駆動回路の発熱を抑制することを目的とする。   Therefore, an object is to suppress the heat generation of the gate drive circuit.

上記目的を達成するため、一態様によれば、
電源電圧を降圧し、トランジスタのゲートに定電圧を印加するゲート駆動回路であって、
前記ゲート駆動回路の温度を検知する温度検知回路と、
前記ゲートの電圧と基準電圧とを比較する比較器と、
前記ゲート駆動回路の温度が所定温度より高く、且つ、前記ゲートの電圧が前記基準電圧より低い場合に、前記基準電圧より高い定電圧を生成するシリーズレギュレータと、
を有する、ゲート駆動回路が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect,
A gate drive circuit that steps down the power supply voltage and applies a constant voltage to the gate of the transistor,
A temperature detection circuit for detecting the temperature of the gate drive circuit;
A comparator for comparing the voltage of the gate with a reference voltage;
A series regulator that generates a constant voltage higher than the reference voltage when the temperature of the gate driving circuit is higher than a predetermined temperature and the voltage of the gate is lower than the reference voltage;
A gate drive circuit is provided.

一態様によれば、ゲート駆動回路の発熱を抑制することができる。   According to one aspect, heat generation of the gate drive circuit can be suppressed.

実施形態1に係るゲート駆動回路を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gate drive circuit according to the first embodiment. 実施形態1に係るゲート駆動回路の動作を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of the gate drive circuit according to the first embodiment. 実施形態1に係るゲート駆動回路の動作を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of the gate drive circuit according to the first embodiment. 実施形態1に係るゲート駆動回路を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gate drive circuit according to the first embodiment. 実施形態1に係るゲート駆動回路を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gate drive circuit according to the first embodiment. 実施形態1に係るゲート駆動回路を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gate drive circuit according to the first embodiment. 実施形態2に係るゲート駆動回路を例示する図である。6 is a diagram illustrating a gate drive circuit according to a second embodiment. FIG. 実施形態2に係るゲート駆動回路の動作を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of the gate drive circuit according to the second embodiment. 実施形態2に係るゲート駆動回路の動作を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of the gate drive circuit according to the second embodiment. 実施形態3に係るゲート駆動回路を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a gate drive circuit according to a third embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〈第1の実施の形態〉
<ゲート駆動回路の構成>
図1に、本実施の形態に係るゲート駆動回路100の概略構成の一例を示す。ゲート駆動回路100は、例えば、自動車等の車両に搭載される。このような車両の具体例として、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、電気自動車、等が挙げられる。
<First Embodiment>
<Configuration of gate drive circuit>
FIG. 1 shows an example of a schematic configuration of a gate drive circuit 100 according to the present embodiment. The gate drive circuit 100 is mounted on a vehicle such as an automobile, for example. Specific examples of such a vehicle include a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and an electric vehicle.

ゲート駆動回路100は、温度検知回路101、比較器(例えば、コンパレータ等)102、シリーズレギュレータ103、AND回路104、スイッチング素子105、を含む。   The gate drive circuit 100 includes a temperature detection circuit 101, a comparator (for example, a comparator) 102, a series regulator 103, an AND circuit 104, and a switching element 105.

電源電圧を電源電圧VCC、基準電圧を基準電圧Vref、ゲート駆動回路100の出力電圧を電圧VMP、スイッチング素子106のゲート電圧をゲート電圧Vge、シリーズレギュレータ103の出力電圧を電圧Vref'と表す。   The power supply voltage is represented as a power supply voltage VCC, the reference voltage is represented as a reference voltage Vref, the output voltage of the gate drive circuit 100 is represented as a voltage VMP, the gate voltage of the switching element 106 is represented as a gate voltage Vge, and the output voltage of the series regulator 103 is represented as a voltage Vref ′.

ゲート駆動回路100は、シリーズレギュレータ103を用いて電源電圧VCCを降圧し、安定化させた定電圧を、図1に示すスイッチング素子(トランジスタ)106のゲートに印加する。スイッチング素子106の駆動は、該定電圧により制御される。スイッチング素子106は、ダイオード107と逆並列に接続され、ゲート抵抗108と直接に接続される。   The gate drive circuit 100 steps down the power supply voltage VCC using the series regulator 103 and applies a stabilized constant voltage to the gate of the switching element (transistor) 106 shown in FIG. The driving of the switching element 106 is controlled by the constant voltage. The switching element 106 is connected in antiparallel with the diode 107 and directly connected with the gate resistor 108.

温度検知回路101は、例えば、温度検知回路101内に設けられる公知の温度センサ(図示せず)によりゲート駆動回路100の温度を検知して、検知信号をAND回路104へと、出力する。温度検知回路101は、例えば、ゲート駆動回路100の温度が、所定温度より高い場合、検知信号として、"ハイレベル"信号(=H信号)をAND回路104へと、出力する。温度検知回路101は、例えば、ゲート駆動回路100の温度が、所定温度以下である場合、検知信号として、"ロウレベル"信号(=L信号)をAND回路104へと、出力する。   The temperature detection circuit 101 detects the temperature of the gate drive circuit 100 using, for example, a known temperature sensor (not shown) provided in the temperature detection circuit 101, and outputs a detection signal to the AND circuit 104. For example, when the temperature of the gate drive circuit 100 is higher than a predetermined temperature, the temperature detection circuit 101 outputs a “high level” signal (= H signal) to the AND circuit 104 as a detection signal. For example, when the temperature of the gate drive circuit 100 is equal to or lower than a predetermined temperature, the temperature detection circuit 101 outputs a “low level” signal (= L signal) to the AND circuit 104 as a detection signal.

なお、所定温度は、ゲート駆動回路の仕様、構成、等に合わせて、適宜設定される温度であるため、特にその温度が限定されるものではない。少なくとも、ゲート駆動回路が過熱状態であるか否かを検知できる温度が設定されていれば良い。   The predetermined temperature is not particularly limited because it is a temperature that is appropriately set according to the specification, configuration, and the like of the gate drive circuit. At least a temperature that can detect whether or not the gate drive circuit is in an overheated state may be set.

比較器102は、反転入力端子(−端子)に入力されるゲート電圧Vgeと、非反転入力端子(+端子)に入力される基準電圧Vrefとを比較して、比較信号をAND回路104へと、出力する。比較器102は、例えば、ゲート電圧Vgeが、基準電圧Vrefより低い場合、比較信号として、H信号をAND回路104へと、出力する。比較器102は、例えば、ゲート電圧Vgeが、基準電圧Vref以上である場合、比較信号として、L信号をAND回路104へと、出力する。   The comparator 102 compares the gate voltage Vge input to the inverting input terminal (− terminal) with the reference voltage Vref input to the non-inverting input terminal (+ terminal), and outputs the comparison signal to the AND circuit 104. ,Output. For example, when the gate voltage Vge is lower than the reference voltage Vref, the comparator 102 outputs an H signal to the AND circuit 104 as a comparison signal. For example, when the gate voltage Vge is equal to or higher than the reference voltage Vref, the comparator 102 outputs the L signal to the AND circuit 104 as a comparison signal.

シリーズレギュレータ103は、AND回路104から出力される出力信号に基づいて、出力電圧(=電圧Vref')を生成する。シリーズレギュレータ103内に設けられるアンプ(AMP)の非反転入力端子(+端子)には、電圧Vref'が入力され、反転入力端子(−端子)には、電圧VMPが入力される。   The series regulator 103 generates an output voltage (= voltage Vref ′) based on the output signal output from the AND circuit 104. The voltage Vref ′ is input to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the amplifier (AMP) provided in the series regulator 103, and the voltage VMP is input to the inverting input terminal (−terminal).

例えば、AND回路104から出力される出力信号がH信号である場合、ゲート駆動回路100の温度は、所定温度より高く(ゲート駆動回路100は、過熱状態である)、且つ、ゲート電圧Vgeは、基準電圧Vrefより低いことを意味する。   For example, when the output signal output from the AND circuit 104 is an H signal, the temperature of the gate driving circuit 100 is higher than a predetermined temperature (the gate driving circuit 100 is in an overheated state), and the gate voltage Vge is It means that it is lower than the reference voltage Vref.

この場合、シリーズレギュレータ103は、一時的に、ゲート駆動回路100の出力電圧(=電圧VMP)を上昇させ、基準電圧Vrefより高い定電圧(シリーズレギュレータ103の出力電圧となる)を生成する。スイッチング素子106のゲートは、該電圧に基づいて、駆動する。   In this case, the series regulator 103 temporarily increases the output voltage (= voltage VMP) of the gate drive circuit 100 and generates a constant voltage (becomes the output voltage of the series regulator 103) higher than the reference voltage Vref. The gate of the switching element 106 is driven based on the voltage.

例えば、AND回路104から出力される出力信号がL信号である場合、ゲート駆動回路100の温度は、所定温度以下(ゲート駆動回路100は、過熱状態ではない)、又は/且つ、ゲート電圧Vgeは、基準電圧Vref以上であることを意味する。   For example, when the output signal output from the AND circuit 104 is an L signal, the temperature of the gate driving circuit 100 is equal to or lower than a predetermined temperature (the gate driving circuit 100 is not in an overheated state), and / or the gate voltage Vge is , It means that the reference voltage Vref or higher.

この場合、シリーズレギュレータ103は、ゲート駆動回路100の出力電圧(=電圧VMP)を、基準電圧Vref(シリーズレギュレータ103の出力電圧となる)に保つ。スイッチング素子106のゲートは、該電圧に基づいて、駆動する。   In this case, the series regulator 103 maintains the output voltage (= voltage VMP) of the gate drive circuit 100 at the reference voltage Vref (which becomes the output voltage of the series regulator 103). The gate of the switching element 106 is driven based on the voltage.

即ち、シリーズレギュレータ103は、ゲート駆動回路100が過熱状態である場合には、出力電圧と電源電圧VCCとの差を小さくする。これにより、ゲートを駆動させる間におけるゲート駆動回路100の発熱増大を抑制することができる。   That is, the series regulator 103 reduces the difference between the output voltage and the power supply voltage VCC when the gate drive circuit 100 is in an overheated state. As a result, it is possible to suppress an increase in heat generation of the gate drive circuit 100 while driving the gate.

AND回路104は、温度検知回路101から出力される検知信号、比較器102から出力される比較信号に基づいて、出力信号(論理積)を生成し、シリーズレギュレータ103へと、出力する。検知信号は、ゲート駆動回路100の温度が所定温度より高いか否かを示す信号であり、比較信号は、ゲートの電圧が基準電圧Vrefより低いか否かを示す信号である。   The AND circuit 104 generates an output signal (logical product) based on the detection signal output from the temperature detection circuit 101 and the comparison signal output from the comparator 102, and outputs the output signal to the series regulator 103. The detection signal is a signal indicating whether or not the temperature of the gate driving circuit 100 is higher than a predetermined temperature, and the comparison signal is a signal indicating whether or not the gate voltage is lower than the reference voltage Vref.

例えば、温度検知回路101からH信号が入力され、且つ、比較器102からH信号が入力されると、AND回路104は、H信号を、シリーズレギュレータ103へと出力する。   For example, when the H signal is input from the temperature detection circuit 101 and the H signal is input from the comparator 102, the AND circuit 104 outputs the H signal to the series regulator 103.

又、例えば、温度検知回路101からH信号が入力され、且つ、比較器102からL信号が入力されると、AND回路104は、L信号を、シリーズレギュレータ103へと出力する。   For example, when the H signal is input from the temperature detection circuit 101 and the L signal is input from the comparator 102, the AND circuit 104 outputs the L signal to the series regulator 103.

又、例えば、温度検知回路101からL信号が入力され、且つ、比較器102からH信号が入力されると、AND回路104は、L信号を、シリーズレギュレータ103へと出力する。   For example, when the L signal is input from the temperature detection circuit 101 and the H signal is input from the comparator 102, the AND circuit 104 outputs the L signal to the series regulator 103.

又、例えば、温度検知回路101からL信号が入力され、且つ、比較器102からL信号が入力されると、AND回路104は、L信号を、シリーズレギュレータ103へと出力する。   For example, when the L signal is input from the temperature detection circuit 101 and the L signal is input from the comparator 102, the AND circuit 104 outputs the L signal to the series regulator 103.

スイッチング素子105は、マイコン(マイクロコンピュータ)等から出力される駆動信号に基づいて、オンオフ制御される。例えば、駆動信号がH信号であり、スイッチング素子105がオンすると、シリーズレギュレータ103とスイッチング素子106とは導通するため、スイッチング素子106のゲートに、シリーズレギュレータ103の出力電圧が印加される。又、例えば、駆動信号がL信号であり、スイッチング素子105がオフすると、シリーズレギュレータ103とスイッチング素子106とは非導通するため、スイッチング素子106のゲートに、シリーズレギュレータ103の出力電圧が印加されない。   The switching element 105 is on / off controlled based on a drive signal output from a microcomputer or the like. For example, when the drive signal is an H signal and the switching element 105 is turned on, the series regulator 103 and the switching element 106 become conductive, so that the output voltage of the series regulator 103 is applied to the gate of the switching element 106. For example, when the drive signal is an L signal and the switching element 105 is turned off, the series regulator 103 and the switching element 106 are non-conductive, so that the output voltage of the series regulator 103 is not applied to the gate of the switching element 106.

なお、スイッチング素子は、特に限定されるものではなく、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、バイポーラトランジスタ、等を用いることができる。   The switching element is not particularly limited, and for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a bipolar transistor, or the like can be used.

<ゲート駆動回路100の出力電圧>
次に、図2及び図3を用いて、ゲート駆動回路100の出力電圧(=電圧VMP)の動作の一例について説明する。
<Output Voltage of Gate Drive Circuit 100>
Next, an example of the operation of the output voltage (= voltage VMP) of the gate drive circuit 100 will be described with reference to FIGS.

図2に、ゲート駆動回路100が過熱状態ではない場合の、電圧VMPの動作を示す。図3に、ゲート駆動回路100が過熱状態である場合の、電圧VMPの動作を示す。   FIG. 2 shows the operation of the voltage VMP when the gate drive circuit 100 is not overheated. FIG. 3 shows the operation of the voltage VMP when the gate drive circuit 100 is in an overheated state.

図2に示すように、ゲート駆動回路100の出力電圧は、基準電圧Vrefとなるため、スイッチング素子106のゲートには、基準電圧Vrefが印加される。基準電圧Vrefは、電源電圧VCCより低い。   As shown in FIG. 2, since the output voltage of the gate drive circuit 100 becomes the reference voltage Vref, the reference voltage Vref is applied to the gate of the switching element 106. The reference voltage Vref is lower than the power supply voltage VCC.

図3(A)に示すように、ゲート駆動回路100の出力電圧は、一時的に上昇し、電源電圧VCCとなるため、スイッチング素子106のゲートには、電源電圧VCCが印加される。即ち、電源電圧VCCとシリーズレギュレータ103の出力電圧との差が小さくなる。この際、スイッチング素子106のゲートには、過剰な電圧ストレスが与えられることは無い。   As shown in FIG. 3A, the output voltage of the gate drive circuit 100 temporarily rises to become the power supply voltage VCC, so that the power supply voltage VCC is applied to the gate of the switching element 106. That is, the difference between the power supply voltage VCC and the output voltage of the series regulator 103 is reduced. At this time, excessive voltage stress is not applied to the gate of the switching element 106.

なお、発熱の割合に応じて、ゲート駆動回路100の出力電圧を変化させることが可能である。ゲート駆動回路100の出力電圧は、基準電圧Vref以上電源電圧VCC以下を満たす範囲で、発熱の割合が高い程、高くなるように、設定されることが好ましい。例えば、図3(B)に示すように、ゲート駆動回路100の出力電圧を、電源電圧VCCと基準電圧Vrefとの間の中間電圧Vrefα(=(電源電圧VCC−基準電圧Vref)/2)としても良い。   Note that the output voltage of the gate drive circuit 100 can be changed in accordance with the rate of heat generation. The output voltage of the gate drive circuit 100 is preferably set so as to increase as the rate of heat generation increases in a range satisfying the reference voltage Vref and the power supply voltage VCC. For example, as shown in FIG. 3B, the output voltage of the gate drive circuit 100 is set to an intermediate voltage Vrefα (= (power supply voltage VCC−reference voltage Vref) / 2) between the power supply voltage VCC and the reference voltage Vref. Also good.

本実施の形態に係るゲート駆動回路100によれば、ゲート駆動回路100が過熱状態である場合に、シリーズレギュレータの出力電圧を上昇させ、電源電圧とシリーズレギュレータの出力電圧との差を小さくする。即ち、必要時のみ、基準電圧よりも高い電圧で、スイッチング素子106のゲートを定電圧制御することで、ゲート駆動回路100の発熱を抑制することができる。又、ゲート駆動回路100が過熱状態であっても、ゲートの駆動を継続させ、ゲートの制御継続性を高めることができる。   According to the gate drive circuit 100 according to the present embodiment, when the gate drive circuit 100 is in an overheated state, the output voltage of the series regulator is increased, and the difference between the power supply voltage and the output voltage of the series regulator is reduced. That is, heat generation of the gate drive circuit 100 can be suppressed by performing constant voltage control on the gate of the switching element 106 with a voltage higher than the reference voltage only when necessary. Further, even when the gate driving circuit 100 is in an overheated state, the gate driving can be continued and the control continuity of the gate can be improved.

ゲート駆動回路100の構成は、図1に示す構成に、特に限定されるものではない。例えば、図4に示すように、オンオフ制御用の、電流容量が小さいスイッチング素子109を新たに設ける構成としても良い。該構成とすることにより、アンプの電流容量を削減することができるため、ゲート駆動回路の低コスト化を図れる。又、図5に示すように、スイッチング素子105、109として、NMOSトランジスタを用いる構成としても良い。   The configuration of the gate drive circuit 100 is not particularly limited to the configuration shown in FIG. For example, as shown in FIG. 4, a switching element 109 having a small current capacity for on / off control may be newly provided. With this configuration, the current capacity of the amplifier can be reduced, so that the cost of the gate driving circuit can be reduced. Further, as shown in FIG. 5, NMOS transistors may be used as the switching elements 105 and 109.

又、例えば、図6に示すように、ゲート駆動回路が過熱状態であるか否かを、検知信号によりマイコンへ通知する機能を有する構成としても良い。該構成とすることにより、マイコン側で、システム電圧VPを、適切に制御することができる。例えば、ゲート駆動回路が過熱状態である場合に、システム電圧VPを低くし、スイッチング動作を遅くすることで(スイッチング素子のdi/dt(電流変化率)を小さくすることで)、サージを抑制できる。   For example, as shown in FIG. 6, it may be configured to have a function of notifying the microcomputer by a detection signal whether or not the gate drive circuit is in an overheated state. With this configuration, the system voltage VP can be appropriately controlled on the microcomputer side. For example, when the gate drive circuit is in an overheated state, the surge can be suppressed by lowering the system voltage VP and slowing down the switching operation (by reducing the di / dt (current change rate) of the switching element). .

〈第2の実施の形態〉
本実施の形態では、ゲート駆動回路の電源回路として、シリーズレギュレータを用いずに、定電流駆動回路を用いる場合について、説明する。
<Second Embodiment>
In this embodiment, the case where a constant current driving circuit is used as a power supply circuit of a gate driving circuit without using a series regulator will be described.

図7に、本実施の形態に係るゲート駆動回路200の概略構成の一例を示す。   FIG. 7 shows an example of a schematic configuration of the gate drive circuit 200 according to the present embodiment.

ゲート駆動回路200は、温度検知回路101、定電流駆動回路201、スイッチング素子202、を含む。   The gate drive circuit 200 includes a temperature detection circuit 101, a constant current drive circuit 201, and a switching element 202.

電源電圧を電源電圧VCC、基準電圧を基準電圧(VCC−Vconst)、ゲート駆動回路200の出力電圧を電圧VFB、スイッチング素子106のゲート電圧をゲート電圧Vge、定電流を電流(Vconst/Rref)と表す。   The power supply voltage is the power supply voltage VCC, the reference voltage is the reference voltage (VCC-Vconst), the output voltage of the gate drive circuit 200 is the voltage VFB, the gate voltage of the switching element 106 is the gate voltage Vge, and the constant current is the current (Vconst / Rref). Represent.

定電流駆動回路201は、ゲート駆動回路200が過熱状態ではない場合、ゲート容量を、定電流で充電し、ゲート駆動回路200が過熱状態である場合、停止する。定電流駆動回路201は、スイッチング素子202を介して、マイコンへと検知信号を出力し、又、定電流駆動回路201には、マイコンからの駆動信号が入力される。   The constant current drive circuit 201 charges the gate capacitance with a constant current when the gate drive circuit 200 is not overheated, and stops when the gate drive circuit 200 is overheated. The constant current drive circuit 201 outputs a detection signal to the microcomputer via the switching element 202, and the constant current drive circuit 201 receives a drive signal from the microcomputer.

<ゲート駆動回路200の出力電圧及び定電流>
次に、図8及び図9を用いて、ゲート駆動回路200の出力電圧及び定電流の動作の一例について説明する。
<Output Voltage and Constant Current of Gate Drive Circuit 200>
Next, an example of the operation of the output voltage and the constant current of the gate drive circuit 200 will be described with reference to FIGS.

図8に、ゲート駆動回路200が過熱状態ではない場合の、電圧VFBの動作を示す。図9に、ゲート駆動回路200が過熱状態である場合の、電圧VFBの動作を示す。   FIG. 8 shows the operation of the voltage VFB when the gate drive circuit 200 is not in an overheated state. FIG. 9 shows the operation of the voltage VFB when the gate drive circuit 200 is in an overheated state.

図8(A)に示すように、ゲート駆動回路200の出力電圧は、基準電圧(VCC−Vconst)となるため、スイッチング素子106のゲートには、基準電圧(VCC−Vconst)が印加される。基準電圧(VCC−Vconst)は、電源電圧VCCより低い。又、図8(B)に示すように、定電流駆動回路201は、定電流駆動を行うため、電流は一定(定電流=(Vconst/Rref))である。   As shown in FIG. 8A, since the output voltage of the gate drive circuit 200 becomes the reference voltage (VCC-Vconst), the reference voltage (VCC-Vconst) is applied to the gate of the switching element 106. The reference voltage (VCC-Vconst) is lower than the power supply voltage VCC. Further, as shown in FIG. 8B, since the constant current driving circuit 201 performs constant current driving, the current is constant (constant current = (Vconst / Rref)).

図9(A)に示すように、ゲート駆動回路200の出力電圧は、電圧Vrefβとなるため、スイッチング素子106のゲートには、電圧Vrefβが印加される。電圧Vrefβは、基準電圧(VCC−Vconst)より低い。又、図9(B)に示すように、定電流駆動回路201は、定電流駆動を行わないため、電流は一定ではない(変化する)。   As shown in FIG. 9A, since the output voltage of the gate drive circuit 200 is the voltage Vrefβ, the voltage Vrefβ is applied to the gate of the switching element 106. The voltage Vrefβ is lower than the reference voltage (VCC−Vconst). Further, as shown in FIG. 9B, the constant current drive circuit 201 does not perform constant current drive, and thus the current is not constant (changes).

従って、図8(A)の場合は、図8(B)の場合と比較して、電圧VFBとスイッチング素子106のゲート電圧Vgeとの差が大きくなる。つまり、図8(A)の場合は、図8(B)の場合と比較して、定電流駆動回路201に印加される電圧が大きくなる。   Therefore, in the case of FIG. 8A, the difference between the voltage VFB and the gate voltage Vge of the switching element 106 is larger than in the case of FIG. That is, in the case of FIG. 8A, the voltage applied to the constant current driver circuit 201 is larger than that in the case of FIG.

本実施の形態に係るゲート駆動回路200によれば、ゲート駆動回路200が過熱状態である場合に、定電流駆動回路201の定電流駆動を停止し、定電流駆動回路201への印加電圧を小さくする。即ち、必要時のみ、ゲート駆動回路200の出力電圧を、基準電圧より低くすることで、ゲート駆動回路200の発熱を抑制することができる。又、検知信号を利用することで、ゲート駆動回路200に発生するサージを抑制することができる。   According to the gate drive circuit 200 according to the present embodiment, when the gate drive circuit 200 is in an overheated state, the constant current drive of the constant current drive circuit 201 is stopped and the voltage applied to the constant current drive circuit 201 is reduced. To do. That is, heat generation of the gate drive circuit 200 can be suppressed by making the output voltage of the gate drive circuit 200 lower than the reference voltage only when necessary. Further, a surge generated in the gate drive circuit 200 can be suppressed by using the detection signal.

〈第3の実施の形態〉
本実施の形態では、ゲート駆動回路に、温度モニタ回路及びハイセレクト回路を追加し、スイッチング素子106の温度を、温度センス素子(例えば、サーミスタ、温度センスダイオード、等)により検知する場合について、説明する。
<Third Embodiment>
In this embodiment, a case where a temperature monitor circuit and a high-select circuit are added to the gate drive circuit and the temperature of the switching element 106 is detected by a temperature sense element (for example, a thermistor, a temperature sense diode, etc.) will be described. To do.

図10に、本実施の形態に係るゲート駆動回路300の概略構成の一例を示す。   FIG. 10 shows an example of a schematic configuration of the gate drive circuit 300 according to this embodiment.

ゲート駆動回路300は、温度検知回路101、比較器102、シリーズレギュレータ103、AND回路104、スイッチング素子105、温度モニタ回路301、温度モニタ回路302、ハイセレクト回路303、を含む。   The gate drive circuit 300 includes a temperature detection circuit 101, a comparator 102, a series regulator 103, an AND circuit 104, a switching element 105, a temperature monitor circuit 301, a temperature monitor circuit 302, and a high select circuit 303.

温度モニタ回路301は、温度検知回路101により検知されたゲート駆動回路300の温度に基づいて、第1のモニタ信号を生成し、ハイセレクト回路303へと、出力する。   The temperature monitor circuit 301 generates a first monitor signal based on the temperature of the gate drive circuit 300 detected by the temperature detection circuit 101 and outputs the first monitor signal to the high select circuit 303.

温度モニタ回路302は、温度センス素子304により検知されたスイッチング素子106の温度に基づいて、第2のモニタ信号を生成し、ハイセレクト回路303へと、出力する。   The temperature monitor circuit 302 generates a second monitor signal based on the temperature of the switching element 106 detected by the temperature sense element 304 and outputs the second monitor signal to the high select circuit 303.

ハイセレクト回路303は、第1のモニタ信号と第2のモニタ信号とを比較し、温度の高い方の信号を選択して、温度信号を生成し、マイコンへと、出力する。つまり、ハイセレクト回路303は、ゲート駆動回路300、スイッチング素子106の両方が過熱状態であるか否かという情報、ゲート駆動回路300、スイッチング素子106の片方が過熱状態であるか否かをという情報を、温度信号によりマイコンへ通知する。   The high select circuit 303 compares the first monitor signal and the second monitor signal, selects the signal having the higher temperature, generates a temperature signal, and outputs the temperature signal to the microcomputer. That is, the high select circuit 303 has information on whether or not both the gate drive circuit 300 and the switching element 106 are in an overheated state, and information on whether or not one of the gate drive circuit 300 and the switching element 106 is in an overheated state. Is notified to the microcomputer by a temperature signal.

例えば、ゲート駆動回路300及びスイッチング素子106が過熱状態ではない場合、ハイセレクト回路303は、ゲート駆動回路300、スイッチング素子106の両方が過熱状態ではないという温度信号を、マイコンへ通知する。ゲート駆動回路300は、マイコンからの駆動信号に基づいて、スイッチング素子106のゲートに、基準電圧Vrefを印加する。   For example, when the gate drive circuit 300 and the switching element 106 are not overheated, the high select circuit 303 notifies the microcomputer of a temperature signal that both the gate drive circuit 300 and the switching element 106 are not overheated. The gate drive circuit 300 applies a reference voltage Vref to the gate of the switching element 106 based on a drive signal from the microcomputer.

例えば、ゲート駆動回路300が過熱状態であり、スイッチング素子106が過熱状態ではない場合、ハイセレクト回路303は、ゲート駆動回路300のみが過熱状態であるという温度信号を、マイコンへ通知する。ゲート駆動回路300は、マイコンからの駆動信号に基づいて、スイッチング素子106のゲートに、基準電圧Vrefより高い電圧を印加し、更に、マイコンは、システムの出力を制限する(負荷率制限)。これにより、ゲート駆動回路300における発熱抑制及びサージ抑制が可能になる。   For example, when the gate drive circuit 300 is overheated and the switching element 106 is not overheated, the high select circuit 303 notifies the microcomputer of a temperature signal that only the gate drive circuit 300 is overheated. The gate drive circuit 300 applies a voltage higher than the reference voltage Vref to the gate of the switching element 106 based on a drive signal from the microcomputer, and the microcomputer limits the output of the system (load factor limitation). Thereby, it is possible to suppress heat generation and surge in the gate drive circuit 300.

例えば、スイッチング素子106が過熱状態であり、ゲート駆動回路300が過熱状態ではない場合、ハイセレクト回路303は、スイッチング素子106のみが過熱状態であるという温度信号を、マイコンへ通知する。マイコンは、システムの出力を制限する。これにより、スイッチング素子106における発熱抑止が可能になる。   For example, when the switching element 106 is overheated and the gate drive circuit 300 is not overheated, the high select circuit 303 notifies the microcomputer of a temperature signal that only the switching element 106 is overheated. The microcomputer limits the output of the system. Thereby, the heat generation in the switching element 106 can be suppressed.

例えば、ゲート駆動回路300及びスイッチング素子106が過熱状態である場合、ハイセレクト回路303は、ゲート駆動回路300、スイッチング素子106の両方が過熱状態であるという温度信号を、マイコンへ通知する。ゲート駆動回路300は、マイコンからの駆動信号に基づいて、スイッチング素子106のゲートに、基準電圧Vrefより高い電圧を印加し、更に、マイコンは、システムの出力を制限する。これにより、ゲート駆動回路300における発熱抑制及びサージ抑制、スイッチング素子106における発熱抑止が可能になる。   For example, when the gate drive circuit 300 and the switching element 106 are in an overheated state, the high select circuit 303 notifies the microcomputer of a temperature signal that both the gate drive circuit 300 and the switching element 106 are in an overheated state. The gate drive circuit 300 applies a voltage higher than the reference voltage Vref to the gate of the switching element 106 based on a drive signal from the microcomputer, and the microcomputer limits the output of the system. As a result, heat generation suppression and surge suppression in the gate drive circuit 300 and heat generation suppression in the switching element 106 are possible.

本実施の形態に係るゲート駆動回路300によれば、ゲート駆動回路300及びスイッチング素子106過熱状態を検知し、過熱状態に応じて、シリーズレギュレータの出力電圧、システムの出力、等の制御を行う。これにより、ゲート駆動回路300における発熱抑制及びスイッチング素子106における発熱抑止と、ゲートストレス抑制とを両立させ、制御継続性及び信頼性の高いゲート駆動回路300を実現することができる。   According to the gate drive circuit 300 according to the present embodiment, an overheat state of the gate drive circuit 300 and the switching element 106 is detected, and the output voltage of the series regulator, the output of the system, and the like are controlled according to the overheat state. Accordingly, it is possible to realize both the suppression of heat generation in the gate drive circuit 300 and the suppression of heat generation in the switching element 106 and the suppression of gate stress, and the gate drive circuit 300 having high control continuity and high reliability.

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was explained in full detail, this invention is not limited to this specific embodiment, In the range of the summary of this invention described in the claim, various Can be modified or changed.

100,200,300 ゲート駆動回路
101 温度検知回路
102 比較器
103 シリーズレギュレータ
106 スイッチング素子(トランジスタ)
100, 200, 300 Gate drive circuit 101 Temperature detection circuit 102 Comparator 103 Series regulator 106 Switching element (transistor)

Claims (1)

電源電圧を降圧し、トランジスタのゲートに定電圧を印加するゲート駆動回路であって、
前記ゲート駆動回路の温度を検知する温度検知回路と、
前記ゲートの電圧と基準電圧とを比較する比較器と、
前記ゲート駆動回路の温度が所定温度より高く、且つ、前記ゲートの電圧が前記基準電圧より低い場合に、前記基準電圧より高い定電圧を生成するシリーズレギュレータと、
を有する、ゲート駆動回路。
A gate drive circuit that steps down the power supply voltage and applies a constant voltage to the gate of the transistor,
A temperature detection circuit for detecting the temperature of the gate drive circuit;
A comparator for comparing the voltage of the gate with a reference voltage;
A series regulator that generates a constant voltage higher than the reference voltage when the temperature of the gate driving circuit is higher than a predetermined temperature and the voltage of the gate is lower than the reference voltage;
A gate driving circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110022051A (en) * 2018-01-09 2019-07-16 戴洛格半导体(英国)有限公司 Device and method for driving power grade

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