JP2018196276A - ハイサイドゲート駆動回路、半導体モジュール、および3相インバータシステム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、前提技術のHVIC100を示す図である。HVIC100は、ハイサイドスイッチング素子Q1を駆動するハイサイドゲート駆動回路101と、ローサイドスイッチング素子Q2を駆動するローサイドゲート駆動回路102を備えている。ハイサイドスイッチング素子Q1とローサイドスイッチング素子Q2は、いずれもMOSFETであり、還流ダイオードD1,D2が逆並列接続されている。
<B−1.構成、動作>
図3は、実施の形態1のハイサイドゲート駆動回路103の構成を示す図である。図3において、図1に示した前提技術と同様の構成には同一の参照符号を付している。ハイサイドゲート駆動回路103は、U相、V相およびW相からなる3相、6個のスイッチング素子を駆動する。ハイサイドゲート駆動回路103において、各相のスイッチング素子を駆動する回路の構成は同様であるため、図3ではV相およびW相の回路の内部構成の図示を省略している。以下、代表してU相の回路構成について説明する。
ハイサイドゲート駆動回路103によって駆動されるハイサイドスイッチング素子Q1は、例えば珪素によって形成されるが、これに限らない。ハイサイドスイッチング素子Q1は、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り形成されても良い。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドである。
図6は、実施の形態2の半導体モジュール104を示す図である。半導体モジュール104は、実施の形態1のハイサイドゲート駆動回路103の6個を1つのパッケージに集積した6in1モジュールである。6in1モジュールは、ディスクリートモジュールと比較して、ワイヤ配線の容易性、および放熱構造に優れており、高周波数動作が可能である。
実施の形態3は、実施の形態1のハイサイドゲート駆動回路103、または実施の形態2の半導体モジュールを電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、実施の形態3では、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
Claims (7)
- ハイサイドスイッチング素子を駆動するハイサイドゲート駆動回路であって、
入力信号に同期した第1パルスを生成するパルス生成回路と、
前記第1パルスの基準電圧を前記ハイサイドスイッチング素子の電源電圧にレベルシフトするレベルシフト回路と、を備え、
前記レベルシフト回路は、前記第1パルスにより駆動するMOSFETを備え、
前記ハイサイドゲート駆動回路は、
前記MOSFETのソース電位がHighレベルとなる期間にHighレベルとなるマスク信号を生成するマスク信号生成回路と、
前記マスク信号がHighレベルの期間であるマスク期間中に前記レベルシフト回路に前記第1パルスが入力された場合、前記マスク期間後に第2パルスを前記レベルシフト回路に入力するリショット回路と、を備える、
ハイサイドゲート駆動回路。 - 前記レベルシフト回路は、前記MOSFETのソース端子に1次側が接続されたカレントミラー回路をさらに備え、
前記マスク信号生成回路には、前記カレントミラー回路を構成するバイポーラトランジスタのベース信号が入力される、
請求項1に記載のハイサイドゲート駆動回路。 - 前記マスク信号と前記MOSFETのゲート電位が共にHighレベルのときに、Highレベルとなるステータス信号を生成するパルスステータス生成回路をさらに備え、
前記リショット回路は、前記マスク期間内に前記ステータス信号がHighレベルのとき、前記マスク期間後に前記第2パルスを前記レベルシフト回路に入力する、
請求項1又は2に記載のハイサイドゲート駆動回路。 - 前記第1パルスは、前記入力信号の立ち上がりに同期したオンパルスと、前記入力信号の立下りに同期したオフパルスとを含み、
前記MOSFETは、前記オンパルスにより駆動するオン側MOSFETと、前記オフパルスにより駆動するオフ側MOSFETとを有し、
前記マスク信号生成回路は、前記オン側MOSFETのソース電位と前記オフ側MOSFETのソース電位が共にHighレベルとなる期間にHighレベルとなる前記マスク信号を生成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のハイサイドゲート駆動回路。 - 前記ハイサイドスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体である、
請求項1から4のいずれか1項に記載のハイサイドゲート駆動回路。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のハイサイドゲート駆動回路を6個1つのパッケージに集積した、
半導体モジュール。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のハイサイドゲート駆動回路を有する、
3相インバータシステム。
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