JP2018148552A

JP2018148552A - 半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する回路

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Publication number: JP2018148552A
Application number: JP2018028322A
Authority: JP
Inventors: セカールコンダパリラーマチャンドラ; Sekhar Kondapalli Ramachandra
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2038-02-20
Also published as: US20180254776A1; US10187051B2; JP6513245B2

Abstract

【課題】本開示は、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する回路および方法を開示する。
【解決手段】回路は、半導体スイッチング装置のゲート端子に接続される電流制御可変インダクタと、フィードバック制御回路とを備える。フィードバック制御回路は、時間に対するゲート電流の瞬時変化率を計算する差分モジュールと、基準電圧を発生する基準発生器と、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御するために可変インダクタのインダクタンスの値を制御する制御部とを備える。
【選択図】図３

Description

本開示は半導体スイッチング装置に関する。特に、限定はしないが、本開示は、半導体スイッチング装置の最適動作のために半導体スイッチング装置のゲート電流を調整するフィードバック制御回路を開示する。

半導体スイッチング装置では、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）または金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor-FET）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：Bipolar Junction Transistor）などが一定ＤＣ源から裁断波（chopped wave）を得るのに一般的に用いられた。チョッピングするプロセスの際、スイッチング装置では、スイッチングする方法によっては電磁気（ＥＭ：electromagnetic）ノイズ問題と熱暴走問題との両方が生じやすい。ゲート端子電圧および電流の制御は、どの半導体装置でもスイッチングする一般的な方法である。一般的に、スイッチング装置を高速でオンオフするのに高い変化率のゲートトリガ電流が推奨される。高い変化率の電流（ゲート回路と主回路との両方）は、半導体スイッチング装置に関連する誘導性回路および容量性回路と相互作用し、回路の電磁ノイズを引き起こす。国際的な基準によれば、ＥＭノイズ（導電性のノイズおよび放射性のノイズ）は所定の限度内になければならない。ノイズレベルを下げるためには、オン時間およびオフ時間を長くしてスイッチング装置を動作させなければならない。

しかしながら、長いオン時間およびオフ時間で半導体スイッチング装置を動作させると、スイッチングロスが大きい熱挙動が生じる。スイッチングロスが大きいと、スイッチ熱暴走問題が生じる。

したがって、ＥＭノイズと熱暴走問題とのトレードオフが存在することは明らかである。通常のシステムでは、ＥＭノイズを加減するか、半導体スイッチング装置の熱問題を低減するかのいずれかに対処している。

図１Ａは、半導体スイッチング装置のゲート電流の振幅を制御する通常の回路を示す。図１Ａでは、Ｃ_ＧＳは、半導体スイッチング装置のゲート端子およびソース端子の静電容量を指す。コンデンサＣ_ＧＳの電圧は半導体スイッチング装置のオン時間およびオフ時間を決定する。Ｃ_ＧＳを非常に高速で充電すると、ＥＭノイズ問題が起こり、熱挙動低速スイッチングでは、オン期間およびオフ期間が長くなり、スイッチ熱暴走問題が生じる。

図１Ｂは、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する通常の回路を示す。図１Ｂでは、インダクタが半導体スイッチング装置の入力ゲート端子に配置されている。インダクタを用いてゲート電流を調整することができることで、半導体スイッチング装置の長いオンオフ期間を操作することができ、これにより、電磁ノイズ問題を低減することができるが、熱問題が起こる場合がある。ただし、インダクタンスの値は個々の回路に応じて変わる。インダクタンスの値は個々の回路について計算しなければならない。したがって、図１Ｂの回路では、半導体スイッチング装置に関連する異なる回路に利用することができる共通の解決手段が提供されない。

この背景技術の項で開示されている知識は、本発明の一般的な背景の理解を容易にするためのものにすぎず、この知識が当業者にとって既知である先行技術を形成することの自認または示唆の任意の形態としてとらえるべきではない。

一実施形態では、本開示は、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する回路を開示する。回路は、半導体スイッチング装置のゲート端子に接続される電流制御可変インダクタと、フィードバック制御回路とを備える。フィードバック制御回路は、時間に対するゲート電流の瞬時変化率を計算する差分モジュールと、基準信号を発生する基準発生器と、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御するために可変インダクタのインダクタンスの値を制御する制御部とを備える。

一実施形態では、本開示は、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する方法を開示する。方法は、ゲート電流を、電流制御可変インダクタを通じて半導体スイッチング装置のゲート端子に提供することを含む。時間に対するゲート電流の瞬時変化率を、基準パラメータおよび測定パラメータに基づいて基準電圧を発生させること、ならびに、誤差信号に基づいて電流を発生することによって可変インダクタのインダクタンス値を調整すること、により、ゲート電流の瞬時変化率を求め、このゲート電流の瞬時変化率と基準電圧とに基づいて誤差信号を計算し、これにより、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する。

上記概要は例示にしかすぎず、何らかに限定することを意図しない。上記の例示態様、実施形態および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態および特徴が図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになる。

本開示の新規の特徴および特性は添付の特許請求の範囲に示されている。ただし、例示実施形態の以下の詳細な説明を参照することで、添付の図面とともに読めば、開示自体、ならびに使用の好ましい様式、さらなる目的およびその利点がよりよく理解される。１つ以上の実施形態が例のみとして添付の図面に関して以下記載されている。添付の図面では、同様の参照符号は同様の要素を表す。添付の図面は以下の通りである。

半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する通常の回路を示す。半導体スイッチング装置のゲート電流を調整するインダクタを有する通常の回路を示す。本開示のいくつかの実施形態に係る、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する回路を示す。本開示のいくつかの実施形態に係る、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御するためのフィードバック制御回路の実現例を示す。本開示のいくつかの実施形態に係る、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御するための基準電圧を発生する典型的な回路を示す。本開示のいくつかの実施形態に係る、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する方法ステップを示す典型的なフローチャートを示す。本開示のいくつかの実施形態に係る、半導体スイッチング装置の最適動作点を示すグラフを示す。

本主題の原理を具体化する例示システムの概念図を本明細書の任意のブロック図が表すことは、当業者により理解される。同様に、任意のフローチャート、フロー図、状態遷移図、疑似コードなどが様々なプロセスを表し、これらのプロセスが、コンピュータ可読媒体において実質的に表現され、コンピュータまたはプロセッサによって、このようなコンピュータまたはプロセッサが明確に示されているか否かにかかわらず、実行され得ることも理解される。

本明細書では、「典型的な（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という語は、「例、事例または図示例として用いられる」を意味するのに、本明細書で用いられる。「典型的な」として本明細書で記載される本主題の任意の実施形態または実現例は、必ずしも他の実施形態よりも好ましいか、有効であると解釈されるべきであるというわけではない。

本開示には様々な修正および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態が図面に例として示されており、以下に詳細に記載されている。しかしながら、開示されている特定の形態に限定することを意図しない。それどころか、開示が開示の範囲に含まれるすべての修正例、均等物および代替例をカバーすることになるのは当然である。

「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」またはこれらの語の、その他のバリエーションは非排他的包含をカバーすることを意図している。したがって、列挙された構成要素またはステップを備える仕組み、装置または方法は、これらの構成要素またはステップのみを含むのではなく、明確に列挙されていないか、このような仕組みまたは装置または方法に特有である他の構成要素またはステップを含んでもよい。言い換えると、「備える」の前に記載されるシステムまたは装置中の１つ以上の要素については、別段制約を受けることなく、システムまたは装置中の他の要素または別の要素の存在を排除しない。

本開示の複数の実施形態は、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する回路に関する。回路は時間に対するゲート電流の瞬時変化率を計算する。さらに、回路は、可変インダクタのどのインダクタンス値を調整するかに基づいて基準電圧を発生する。調整された可変インダクタにより電流が生成され、したがって、ゲート電流が調整される。調整ゲート電流を用いて半導体スイッチング装置を最適に動作させる。

図２は、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する回路を示す。この回路は、信号発生器２００、ゲート抵抗Ｒ_Ｇ、電圧源Ｖ_ＣＣ、抵抗Ｒ_Ｃ、可変インダクタＬ_ＶＡＲ、フィードバック制御回路２０１、半導体スイッチング装置２０２、コンデンサＣ_ＧＳ、コンデンサＣ_ＧＤおよびコンデンサＣ_ＤＳを備える。半導体スイッチング装置２０２は、ゲート端子、ソース端子およびドレイン端子を有する。ゲート端子は可変インダクタＬ_ＶＡＲおよびゲート抵抗Ｒ_Ｇを通じて信号発生器２００に接続されている。ゲート抵抗Ｒ_Ｇを流れる電流がＩ_Ｇで示されている。電流Ｉ_Ｇは半導体スイッチング装置２０２のゲート端子まで流れる。フィードバック制御回路２０１は、電流Ｉ_Ｇを集めて、時間に対する電流Ｉ_Ｇの瞬時変化率の値を計算する。さらに、フィードバック制御回路２０１は基準電流Ｉ_ＲＥＦを発生する。基準電流Ｉ_ＲＥＦにより可変インダクタＬ_ＶＡＲのインダクタンスの値を調整することで、ゲート電流Ｉ_Ｇを変更する。変更されたゲート電流を調整ゲート電流Ｉ_ＧＲと呼ぶ。調整ゲート電流Ｉ_ＧＲにより半導体スイッチング装置２０２を最適に動作させる。

一実施形態では、半導体スイッチング装置２０２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）および接合型電界効果トランジスタ（Ｊ−ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）を含んでもよいが、これらに限定されない。

図３は、本開示のいくつかの実施形態に係る、半導体スイッチング装置のゲート電流を制御するためのフィードバック制御回路２０１の実現例を示す。フィードバック制御回路２０１は、電流源３０１、制御回路３０２、差分モジュール３０３および基準発生器３０４を備える。電流源３０１は、可変インダクタＬ_ＶＡＲの補助巻線３０６に接続されている。補助巻線３０６は、補助巻線３０６に印加される電流に基づいて可変インダクタＬ_ＶＡＲの１次巻線３０５で電流を誘導する。１次巻線３０５で誘導される電流はゲート電流Ｉ_Ｇを制御するために用いられる。１次巻線３０５から出力される電流が調整ゲート電流Ｉ_ＧＲである。差分モジュール３０３は半導体スイッチング装置２０２のゲート端子からゲート電流Ｉ_Ｇを得る。さらに、差分モジュール３０３は時間に対するゲート電流Ｉ_Ｇの瞬時変化率を計算する。時間に対するゲート電流Ｉ_Ｇの瞬時変化率は、本開示において本明細書ではｄＩ_Ｇ／ｄｔと表される場合がある。その後、差分モジュール３０３はｄＩ_Ｇ／ｄｔを制御回路３０２に提供する。また、基準発生器３０４は基準電圧を発生して、基準電圧を制御回路３０２に提供する。

基準発生器３０４は基準電圧Ｖ_ＲＥＦを提供する。基準電圧Ｖ_ＲＥＦは、回路の基準電磁ノイズ４０１と、半導体スイッチング装置の基準熱挙動４０３との関数である。基準電磁ノイズ４０１および基準熱挙動４０３は、装置をその最適レベルで動作させる場合の値である。

以下、基準発生器３０４の回路がより詳細に示されている図４を参照する。基準発生器３０４は、基準電磁ノイズ４０１、基準熱挙動４０３、ノイズ判断モジュール（図に示されていない）からの測定電磁ノイズ４０２、および挙動判断モジュール（図に示されていない）からの測定熱挙動４０４を受ける。基準発生器３０４は、第１の和ブロック４０５、第２の和ブロック４０６、第１の比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラ４０７、第２のＰＩＤコントローラ４０８および演算増幅器（オペアンプ）４０９を備える。測定電磁ノイズ４０２および測定熱挙動４０４は、半導体スイッチング装置２０２および図２の回路のノイズ測定値を含んでもよい。第１の和ブロック４０５は、基準電磁ノイズ４０１信号と、ノイズ判断モジュールからの測定電磁ノイズ４０２信号とを受ける。さらに、第１の和ブロック４０５は、基準電磁ノイズ４０１信号と測定電磁ノイズ４０２信号との間の誤差ｅ_１を決定する。同様に、第２の和ブロック４０６は、基準熱挙動４０３と測定熱挙動４０４との間の誤差ｅ_２を決定する。本明細書では、基準電磁ノイズ４０１および基準熱挙動４０３は、半導体スイッチング装置を最適レベルで動作させるのに必要な基準パラメータを指す。一実施形態では、基準電磁ノイズ４０１はノイズ判断モジュールによって計算され、基準熱挙動４０３は挙動判断モジュールによって計算される。さらに、第１のＰＩＤコントローラ４０７は、ｅ_１を受けて、測定電磁ノイズ４０２信号が基準電磁ノイズ４０１信号と同程度になるのに必要な補正量を決定し、第１の補正信号ｃ_１が第１のＰＩＤコントローラ４０７によって発生させられる。同様に、第２のＰＩＤコントローラ４０８は、ｅ_２を受けて、測定熱挙動４０４信号が基準熱挙動４０３信号と同程度になるのに必要な補正量を決定し、第２の補正信号ｃ_２が第２のＰＩＤコントローラ４０８によって発生させられる。さらに、第１のＰＩＤコントローラ４０７および第２のＰＩＤコントローラ４０８は、第１の補正信号ｃ_１および第２の補正信号ｃ_２をオペアンプ４０９にそれぞれ提供する。オペアンプ４０９は差動アンプとして運用される。一実施形態では、第１の補正信号ｃ_１はオペアンプ４０９に対して反転端子で提供され、第２の補正信号ｃ_２はオペアンプ４０９の非反転端子に提供される。オペアンプ４０９は、第１の補正信号と第２の補正信号との差に相当する出力基準電圧Ｖ_ＲＥＦを生成する。さらに、基準電圧Ｖ_ＲＥＦは制御回路３０２に提供される。基準電圧Ｖ_ＲＥＦは、以下で与えられる式１を用いて計算される。
Ｖ_ＲＥＦ＝−（ｃ_１）（Ｒ_Ｆ／Ｒ_１）＋（ｃ_２）（（Ｒ_１＋Ｒ_Ｆ）／Ｒ_１）（Ｒ_Ｇ／（Ｒ_Ｇ＋Ｒ_２））…（１）
式中、
Ｒ_１およびＲ_２＝入力抵抗
Ｒ_Ｆ＝フィードバック抵抗
Ｒ_Ｇ＝グランド抵抗

図３を参照して、制御回路３０２は基準電圧Ｖ_ＲＥＦとｄＩ_Ｇ／ｄｔとを比較して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦとｄＩ_Ｇ／ｄｔとの差を判断する。差電圧はＶ_Ｄと示される場合がある。一実施形態では、Ｖ_Ｄは、ｄＩ_Ｇ／ｄｔが基準電圧Ｖ_ＲＥＦと同程度になるのに必要な電圧の補正量を示す。さらに、制御回路３０２は、可変インダクタに印加する、Ｖ_Ｄに対応する基準電流Ｉ_ＲＥＦの値を判断する。一実施形態では、基準電流Ｉ_ＲＥＦは可変インダクタＬ_ＶＡＲの補助巻線３０６に印加される。制御回路３０２はＩ_ＲＥＦの値を電流源３０１に提供する。電流源３０１は基準電流Ｉ_ＲＥＦを発生して基準電流Ｉ_ＲＥＦを補助巻線３０６に提供する。補助巻線３０６と１次巻線３０５とは共通のコア上に巻回されている。したがって、補助巻線３０６は１次巻線３０５で電流を誘導する。したがって、１次巻線３０５の誘導電流により、可変インダクタＬ_ＶＡＲのインダクタンスの値が調整される。インダクタンスが変更されることより、可変インダクタＬ_ＶＡＲを流れる電流Ｉ_Ｇの変化が引き起こされる。可変インダクタＬ_ＶＡＲを流れる変化した電流が、調整ゲート電流Ｉ_ＧＲである。調整ゲート電流Ｉ_ＧＲにより、半導体スイッチング装置２０２のゲート端子が最適に制御される。

図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る、半導体スイッチング装置２０２のゲート電流を制御する方法を示すフローチャートを示す。

図５に示されているように、方法５００は、半導体スイッチング装置２０２のゲート電流を制御する１つ以上のステップを備えてもよい。方法５００は、コンピュータ実行可能指示に関して一般的に記載することができる。通常、コンピュータ実行可能指示は、特定の機能を発揮するか、特定の抽象データ型をインプリメントするルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、プロシージャ、モジュールおよび関数を含むことができる。

方法５００が記載されている順序は、限定として解釈することを意図しておらず、記載されている方法ブロックの任意の数を任意の順序で組み合わせて方法を実施することができる。さらに、本明細書に記載されている主題の精神および範囲から逸脱しない限りにおいて、個々のブロックを方法から削除してもよい。さらにまた、任意の適当なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで方法を実施することができる。

ステップ５０１で、信号発生器２００は、可変インダクタＬ_ＶＡＲを通じてゲート電流Ｉ_Ｇを半導体スイッチング装置２０２のゲート端子に提供する。ステップ５０１では、信号発生器２００は、半導体スイッチング装置２０２のゲート端子を動作させるために電流Ｉ_Ｇを発生する。

ステップ５０２で、差分モジュール３０３はｄＩ_Ｇ／ｄｔを計算する。差分モジュール３０３は半導体スイッチング装置２０２のゲート端子からのゲート電流Ｉ_Ｇを計算する。さらに、差分モジュール３０３は、時間に対するゲート電流Ｉ_Ｇが変化する率を判断する。

ステップ５０３で、基準発生器３０４は基準電圧Ｖ_ＲＥＦを発生する。基準発生器３０４に基準電磁ノイズ４０１信号および基準熱挙動４０３信号が提供される。さらに、基準発生器３０４はノイズ判断部および挙動判断部から測定電磁ノイズ４０２信号および測定熱挙動４０４信号をそれぞれ受ける。その後、第１の和モジュール４０５は基準電磁ノイズ４０１信号と測定電磁ノイズ４０２信号との間の誤差ｅ_１を決定する。その後、第１のＰＩＤコントローラはｅ_１を受けて第１の補正信号ｃ_１を発生する。同様に、第２の和モジュール４０６は基準熱挙動４０３信号との間の誤差ｅ_２を判断する。その後、第２のＰＩＤコントローラ４０８はｅ_２を受けて第２の補正信号ｃ_２を発生する。さらに、第１の補正信号ｃ_１および第２の補正信号ｃ_２は、オペアンプ４０９に提供される。オペアンプ４０９は差分アンプとして構成されている。したがって、オペアンプ４０９は第１の補正信号ｃ_１と第２の補正信号ｃ_２との差を出力する。オペアンプ４０９の出力が基準電圧Ｖ_ＲＥＦである。

ステップ５０４で、制御回路３０２は、基準発生器３０４から基準電圧Ｖ_ＲＥＦを受け、差分モジュール３０３からｄＩ_Ｇ／ｄｔを受ける。さらに、制御回路３０２は基準電圧Ｖ_ＲＥＦとｄＩ_Ｇ／ｄｔとを比較して差電圧Ｖ_Ｄを判断する。Ｖ_Ｄは、ｄＩ_Ｇ／ｄｔが基準電圧Ｖ_ＲＥＦと同程度になるのに必要な電圧の補正量を示す。さらに、制御回路３０２は、可変インダクタＬ_ＶＡＲの補助巻線３０６に印加する、電圧の補正に対応する基準電流Ｉ_ＲＥＦの値を決定する。制御回路３０２はＩ_ＲＥＦの値を電流源３０１に提供する。電流源３０１は基準電流Ｉ_ＲＥＦを発生して基準電流Ｉ_ＲＥＦを補助巻線３０６に提供する。補助巻線３０６のＩ_ＲＥＦは１次巻線３０５で電流を誘導する。したがって、１次巻線３０５の誘導電流により、可変インダクタＬ_ＶＡＲのインダクタンスの値が調整される。調整により、ゲート電流Ｉ_Ｇの変化が引き起こされる。ゲート電流Ｉ_Ｇの変化が調整ゲート電流Ｉ_ＧＲである。調整ゲート電流Ｉ_ＧＲは、半導体スイッチング装置２０２を最適に動作させるために半導体スイッチング装置２０２のゲート端子に提供される。

図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る半導体スイッチング装置２０２の最適動作点を示すグラフを示す。グラフは、縦軸の測定電磁ノイズ４０２および測定熱挙動４０４と横軸のｄＩ_Ｇ／ｄｔとを備える。グラフは、ｄＩ_Ｇ／ｄｔに対する測定電磁ノイズ４０２および測定熱挙動４０４の変化を示す。線６０１は測定熱挙動４０４を表し、線６０２は測定電磁ノイズ４０２を表す。グラフから、ｄＩ／ｄｔが増加するにしたがって、測定電磁ノイズ４０２の値が増加し、測定熱挙動４０４の値が減少することが明らかである。したがって、半導体スイッチング装置２０２を最適点で動作させなければならない。６０３は、半導体スイッチング装置２０２を動作させる最適点を示す。６０３で、測定電磁ノイズ４０２と測定熱挙動４０４とがバランスし、これらは基準電磁ノイズ４０１および基準熱挙動４０３とみなされる。このようにして、調整ゲート電流Ｉ_ＧＲによって最適点６０３で半導体スイッチング装置２０２を動作させる。一実施形態では、最適結果を生じさせるために、半導体スイッチング装置２０２を最適点６０３の周囲で動作させてもよい。

一実施形態では、ゲート電流Ｉ_Ｇを連続的にモニタすることによって最適点６０３を動的に計算することができる。この実施形態では、フィードバック制御回路２０１は予め定められた期間、ゲート電流Ｉ_Ｇを取得してモニタし、最適点６０３を計算してもよい。

「一実施形態（ａｎｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「実施形態（ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「複数の実施形態（ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「１つ以上の実施形態（ｏｎｅｏｒｍｏｒｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「いくつかの実施形態（ｓｏｍｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」および「一実施形態（ｏｎｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の語は、別段明確に記載されない限り、「１つ以上の発明の１つ以上の（ただし、すべてとは限らない）実施形態」を意味する。

「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびこれらの語のバリエーションは、別段明確に記載されない限り、「含むが、これに限定されない」ことを意味する。

項目の列挙されたリストは、別段明確に記載されない限り、項目の一部または全部が互いに排他的であることを意味しない。「一つの（ａ）」、「一つの（ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」の語は、別段明確に記載されない限り、「１つ以上」を意味する。

いくつかの構成要素が互いに通信する一実施形態の記載は、このようなすべての構成要素を必要とすることを意味しない。それどころか、任意に選択できる様々な構成要素が記載されており、本発明の多種多様な可能な実施形態が示されている。

単一の装置または物品が本明細書に記載されている場合、１つ以上の装置／物品（これらが協働するか否かは問わない）を単一の装置／物品の代わりに用いてもよいことは容易に理解される。同様に、１つ以上の装置または物品（これらが協働するか否かは問わない）が本明細書に記載されている箇所では、単一の装置／物品を１つ以上の装置または物品の代わりに用いてもよいこと、または、示されている数の装置またはプログラムの代わりに異なる数の装置／物品を用いてもよいことは容易に理解される。装置の機能および／または特徴を、これの代わりに、このような機能／特徴を有するようには明確に記載されていない１つ以上の他の装置によって、具体化してもよい。このように、本発明の他の実施形態は装置それ自体を含む必要はない。

図５の図示動作は、特定の順序で起こる特定のイベントを示す。別の複数の実施形態では、特定の動作を異なる順序で実行してもよいし、修正してもよいし、除去してもよい。さらに、複数のステップを上記のロジックに加えてもよく、この場合でも記載されている実施形態に矛盾しない。さらに、本明細書に記載されている動作は逐次的に行ってもよいし、特定の動作を並列に処理してもよい。またさらに、動作を単一の処理部によって実行してもよいし、分散した処理部によって実行してもよい。

一実施形態では、本開示は、可変インダクタのインダクタンスの値を調整することによって、最適点で半導体スイッチング装置を動作させる回路を開示する。

一実施形態では、ユーザ要求に基づいて半導体スイッチング装置を動作させるための最適点を選択するためのユーザ自由度が本開示により提供される。

一実施形態では、最適点の動的な計算のための方法および回路が本開示により提供される。したがって、最適点は変更されてもよく、変更された最適点で動作するように半導体スイッチング装置を調節してもよい。

一実施形態では、電磁ノイズおよび熱挙動を低減する方法および回路が本開示により提供される。

一実施形態では、本開示で開示されている回路を既存の回路と組み合わせることができる。したがって、本開示の回路では追加コストはかからない。

最後に、本明細書で用いられる言葉は主に読みやすさと教示の目的で選択されており、本発明の主題を叙述する、すなわち限定するようには選択されていない。したがって、発明の範囲が、この詳細な説明によってではなく、本明細書に基づく出願について発行される任意の請求項によって限定されることを意図している。したがって、本発明の実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に示されている本発明の範囲を説明する（ただし、限定はしない）ことを意図している。

様々な態様および実施形態が本明細書で開示されているが、他の態様および実施形態が当業者には明らかである。本明細書に開示される様々な態様および実施形態は説明のためのものであり、限定することを意図せず、真の範囲および精神が以下の特許請求の範囲によって示されている。

２００信号発生器
２０１フィードバック制御回路
２０２半導体スイッチング装置
３０１電流源
３０２制御回路
３０３差分モジュール
３０４基準発生器
３０５１次巻線
３０６補助巻線
４０１基準電磁ノイズ
４０２測定電磁ノイズ
４０３基準熱挙動
４０４測定熱挙動
４０５第１の和モジュール
４０６第２の和モジュール
４０７第１のＰＩＤコントローラ
４０８第２のＰＩＤコントローラ
４０９オペアンプ

Claims

電源と半導体スイッチング装置のゲート端子との間に接続される電流制御可変インダクタと、
フィードバック制御回路と
を備える、前記半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する回路であって、
前記フィードバック制御回路は、
時間に対するゲート電流の瞬時変化率を感知する差分モジュールであって、前記ゲート電流を前記半導体スイッチング装置の前記ゲート端子から受ける、差分モジュールと、
基準パラメータおよび測定パラメータに基づいて基準信号を発生する基準発生器と、
誤差信号に基づいて電流を発生することによって前記可変インダクタのインダクタンス値を調整する制御回路であって、前記ゲート電流の前記瞬時変化率と前記基準電圧とに基づいて前記誤差信号を計算し、これにより、前記半導体スイッチング装置の前記ゲート電流を制御する制御回路とを備える、回路。
前記基準パラメータは、前記回路の電磁（ＥＭ）ノイズと前記半導体スイッチング装置の熱挙動との少なくとも１つである、請求項１に記載の回路。
前記測定パラメータは、前記回路の電磁（ＥＭ）ノイズと前記半導体スイッチング装置の熱挙動との少なくとも１つである、請求項１に記載の回路。
前記回路からの前記ＥＭノイズを判断するノイズ判断部と、前記半導体スイッチング装置の挙動を判断する挙動判断部とをさらに備える請求項３に記載の回路。
前記基準パラメータは前記半導体スイッチング装置の動作の最適領域を示す、請求項１に記載の回路。
前記フィードバック制御回路は前記誤差信号に基づいて前記電流を発生する電流源を備える、請求項１に記載の回路。
半導体スイッチング装置のゲート電流を制御する方法であって、
ゲート電流を電流制御可変インダクタを通じて前記半導体スイッチング装置のゲート端子に提供することと、
時間に対する前記ゲート電流の瞬時変化率を感知することであって、前記ゲート電流を前記半導体スイッチング装置の前記ゲート端子から受ける、感知することと、
基準パラメータおよび測定パラメータに基づいて基準信号を発生することと、
誤差信号に基づいて電流を発生することによって前記可変インダクタのインダクタンス値を調整することであって、前記ゲート電流の前記瞬時変化率と前記基準電圧とに基づいて前記誤差信号を計算し、これにより、前記半導体スイッチング装置の前記ゲート電流を制御する、調整することと
を含む、方法。
前記基準パラメータは、前記回路の電磁（ＥＭ）ノイズと前記半導体スイッチング装置の熱挙動との少なくとも１つである、請求項７に記載の方法。
前記測定パラメータは、前記回路の電磁（ＥＭ）ノイズと前記半導体スイッチング装置の熱挙動との少なくとも１つである、請求項７に記載の方法。
前記回路から前記ＥＭノイズを判断することがノイズ判断部によって実行され、前記半導体スイッチング装置の挙動を判断することが挙動判断部によって実行される、請求項７に記載の方法。
前記基準パラメータは前記半導体スイッチング装置の動作の最適領域を示す、請求項７に記載の方法。
フィードバック制御回路は前記誤差信号に基づいて前記電流を発生する電流源を備える、請求項７に記載の方法。