JP2020178238A - Gate drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゲート駆動回路に関する。 The present invention relates to a gate drive circuit.
ゲート駆動回路として、ゲート駆動型の半導体素子を定電流で駆動するものがある。これは、ゲート駆動型半導体素子として例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やSiC(炭化珪素)のMOSトランジスタなどを、定電流駆動することで立ち上がり時のスイッチング損失を低減させるようにしたものである。 As a gate drive circuit, there is one that drives a gate drive type semiconductor element with a constant current. In this method, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a SiC (silicon carbide) MOS transistor as a gate-driven semiconductor element is driven with a constant current to reduce the switching loss at the time of rising.
この場合、定電流供給をする回路では、例えば、半導体素子のゲートへの通電経路に電流検出抵抗および電流供給用のMOSトランジスタなどを設け、差動アンプにより電流検出抵抗で発生する電圧降下が参照電圧と一致するようにMOSトランジスタを駆動制御する構成がある。 In this case, in the circuit that supplies a constant current, for example, a current detection resistor and a MOS transistor for current supply are provided in the energization path to the gate of the semiconductor element, and the voltage drop generated by the current detection resistor by the differential amplifier is referred to. There is a configuration in which the MOS transistor is driven and controlled so as to match the voltage.
このようなゲート駆動回路においては、駆動信号を与えてから半導体素子のゲートに定電流を供給するまでに、回路の起動時間および立ち上がり時間(以下、起動立ち上がり時間と称する)を要する。このため、半導体素子の使用形態によってはこの起動立ち上がり時間が悪影響を与えることがある。 In such a gate drive circuit, it takes a circuit start-up time and a start-up time (hereinafter, referred to as start-up time) from the time when the drive signal is given until the constant current is supplied to the gate of the semiconductor element. Therefore, depending on the usage pattern of the semiconductor element, this start-up time may be adversely affected.
例えば、ゲート駆動型の半導体素子は、インバータなどのブリッジ回路などに用いられる場合に、直列に接続された2つの半導体素子が同時にオン状態とならないようにデッドタイムを設定する必要がある。この場合に、上記した起動立ち上がり時間が長いとデッドタイムが長くなることになる。このため、オフ状態の半導体素子に対して逆方向の電流が寄生ダイオードなどを通じて流れることになり、順方向電圧分だけ電力損失として発生することになる。 For example, when a gate-driven semiconductor element is used in a bridge circuit such as an inverter, it is necessary to set a dead time so that two semiconductor elements connected in series do not turn on at the same time. In this case, if the above-mentioned start-up time is long, the dead time becomes long. Therefore, a current in the opposite direction flows through the parasitic diode or the like with respect to the semiconductor element in the off state, and a power loss is generated by the amount of the forward voltage.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、ゲート駆動型の半導体素子を駆動する際に、ゲートに短時間で定電流を供給できるようにしたゲート駆動回路を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gate drive circuit capable of supplying a constant current to a gate in a short time when driving a gate drive type semiconductor element. There is.
請求項1に記載のゲート駆動回路は、ゲート駆動型の半導体素子(1)を定電流駆動するゲート駆動回路であって、前記半導体素子のゲートに定電流を供給する駆動用MOSトランジスタ(4)と、前記駆動用MOSトランジスタのゲートに駆動信号を与える差動アンプ(6)と、前記駆動用MOSトランジスタに狙いの定電流を流すための参照電圧を前記差動アンプに与える参照電源(7)と、前記駆動用MOSトランジスタに流れる電流を検出し、検出される電流値が前記狙いの定電流に達するまでの期間中は、前記狙いの定電流よりも大きい電流値となるように前記参照電源による参照電圧を設定する制御回路(5)とを備えている。
The gate drive circuit according to
上記構成を採用することにより、制御回路は、外部から駆動信号が与えられると、参照電源に対して駆動用MOSトランジスタの電流が狙いの定電流に達するまでは、狙いの定電流よりも大きい定電流に相当する参照電圧を設定する。これにより、差動アンプは、狙いの定電流に達するまでの間、大きい定電流を出力する条件で起動することで、起動時間および立ち上がり時間が短縮され、駆動用MOSトランジスタのゲートに狙いの定電流を流すための駆動信号を早く与えることができる。これによって、ゲート駆動型の半導体素子のゲートに迅速にゲート電圧を与えて駆動させることができる。 By adopting the above configuration, the control circuit, when a drive signal is given from the outside, is larger than the target constant current until the current of the drive MOS transistor with respect to the reference power supply reaches the target constant current. Set the reference voltage corresponding to the current. As a result, the differential amplifier is started under the condition of outputting a large constant current until the target constant current is reached, so that the start-up time and the rise time are shortened, and the target is set at the gate of the drive MOS transistor. A drive signal for passing an electric current can be given quickly. As a result, the gate of the gate-driven semiconductor element can be driven by quickly applying a gate voltage.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1および図2を参照して説明する。
図1において、IGBT1はゲート駆動型の半導体素子であり、ゲート駆動回路2はこのIGBT1を定電流駆動する。ゲート駆動回路2は、入力端子A、Bおよび出力端子Cを有している。電流検出抵抗3は、一端子が直流電源VDに接続されるとともに入力端子Aに接続され、他端子が入力端子Bに接続されている。IGBT1のゲートは出力端子Cに接続されている。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
In FIG. 1, the
ゲート駆動回路2には、pチャンネル型の駆動用MOSトランジスタ(以下、単にMOSトランジスタと称する)4、制御回路5、差動アンプ6および参照電源7が設けられる。MOSトランジスタ4は、ソースが入力端子Bに接続され、ドレインが出力端子Cに接続される。制御回路5は、入力端子Bから電流検出抵抗3による検出電圧VPが入力され、この検出電圧VPに応じて参照電源7の電圧VREFを切り替え設定する。
The
差動アンプ6は、反転入力端子に入力端子Bに与えられる電圧VPが入力され、非反転入力端子に参照電源7から電圧VREFが与えられる。差動アンプ6は、出力端子がMOSトランジスタ4のゲートに接続され、非反転入力端子と反転入力端子との間の電圧差に応じた駆動信号をMOSトランジスタ4のゲートに与える。 In the differential amplifier 6, the voltage VP given to the input terminal B is input to the inverting input terminal, and the voltage VREF is given to the non-inverting input terminal from the reference power supply 7. The output terminal of the differential amplifier 6 is connected to the gate of the MOS transistor 4, and a drive signal corresponding to the voltage difference between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal is given to the gate of the MOS transistor 4.
参照電源7は、差動アンプ6の非反転入力端子に電圧VREFを設定するもので、具体的には、狙いの定電流を設定するための参照電圧Vref0と、起動時に設定する参照電圧Vref1を切り替え設定可能に設けられる。 The reference power supply 7 sets the voltage VREF to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 6. Specifically, the reference voltage Vref0 for setting the target constant current and the reference voltage Vref1 set at startup are set. It is provided so that it can be switched and set.
参照電源7による電圧VREFの切り替え設定の具体的な構成については、例えば抵抗部と定電流部とを直列に接続し、抵抗部の抵抗値を切り替えたり、あるいは定電流部の定電流値を切り替えるなど、種々の構成を採用することができる。 For the specific configuration of the voltage VREF switching setting by the reference power supply 7, for example, the resistance part and the constant current part are connected in series to switch the resistance value of the resistance part or the constant current value of the constant current part. And so on, various configurations can be adopted.
次に、上記構成の作用について図2も参照して説明する。
図2は、各部の電圧および電流の波形を示しており、時刻t0でIGBT1の駆動信号が与えられた場合を想定している。制御回路5は、駆動信号が与えられると、図2に示しているように、参照電源7により差動アンプ6に設定する電圧VREFとして参照電圧Vref1を設定するように制御する。参照電圧Vref1は、狙いの定電流I0を設定するための参照電圧Vref0よりも低い電圧に設定され、次式(1)の条件を満たしている。
Vref1<Vref0 …(1)
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
FIG. 2 shows the waveforms of the voltage and current of each part, and it is assumed that the drive signal of the
Vref1 <Vref0 ... (1)
時刻t0の時点では、MOSトランジスタ4はオフ状態でまだ電流IDが流れていないので、差動アンプ6に入力される電圧VPは、図2中太い破線で示すように、直流電源VDと同じレベルである。差動アンプ6では、次式(2)に示すように、入力される参照電圧Vref1と検出電圧VPとの差電圧ΔV1が、参照電圧Vref0の場合の差電圧ΔV0よりも大きいので、起動時間TBと立ち上がり時間TRが短くなる。
ΔV1=VP−Vref1、ΔV0=VP−Vref0
ΔV1>ΔV0 …(2)
At time t0, the MOS transistor 4 is in the off state and the current ID has not yet flowed. Therefore, the voltage VP input to the differential amplifier 6 is at the same level as the DC power supply VD as shown by the thick broken line in FIG. Is. In the differential amplifier 6, as shown in the following equation (2), the difference voltage ΔV1 between the input reference voltage Vref1 and the detection voltage VP is larger than the difference voltage ΔV0 when the reference voltage Vref0, so that the start-up time TB And the rise time TR becomes shorter.
ΔV1 = VP-Vref1, ΔV0 = VP-Vref0
ΔV1> ΔV0 ... (2)
差動アンプ6は、時刻t0からt1までの起動時間TBの期間中は、出力信号がハイレベルに保持されているので、MOSトランジスタ4はオフ状態が保持され電流IDはゼロである。このため、入力端子Bの検出電圧VPも電流検出抵抗3での電圧降下が発生しておらず電源電圧VDと等しい状態である。 Since the output signal of the differential amplifier 6 is held at a high level during the start-up time TB from the time t0 to t1, the MOS transistor 4 is held in the off state and the current ID is zero. Therefore, the detection voltage VP of the input terminal B is also in a state equal to the power supply voltage VD without a voltage drop at the current detection resistor 3.
続いて、時刻t1からt2までの立ち上がり期間TRになると、差動アンプ6は、MOSトランジスタ4に対する出力電圧が徐々に低下するので、MOSトランジスタ4の電流IDもこれに応じて増加していく。このとき、MOSトランジスタ4の電流IDは、差の電圧ΔV1に応じた増加率で狙いの定電流値I0に達するまで上昇する。また、MOSトランジスタ4の電流IDが増加すると、電流検出抵抗3の電圧降下が増加し、これによって差動アンプ6へ入力される検出電圧VPが低下してくる。 Subsequently, when the rising period TR from time t1 to t2 is reached, the output voltage of the differential amplifier 6 with respect to the MOS transistor 4 gradually decreases, so that the current ID of the MOS transistor 4 also increases accordingly. At this time, the current ID of the MOS transistor 4 rises at an increase rate corresponding to the difference voltage ΔV1 until the target constant current value I0 is reached. Further, when the current ID of the MOS transistor 4 increases, the voltage drop of the current detection resistor 3 increases, which causes the detection voltage VP input to the differential amplifier 6 to decrease.
制御回路5は、時刻t2で検出電圧VPが低下して参照電圧Vref0に達すると、これを判定して参照電源7に対して電圧VREFを狙いの定電流I0を設定する参照電圧Vref0に切り替え設定する。これにより、MOSトランジスタ4の電流IDは、参照電圧Vref0に対応した狙いの定電流I0に等しくなり、この状態が保持される。
When the detection voltage VP drops at time t2 and reaches the reference voltage Vref0, the
図2には、本実施形態の効果を示すために、電圧VREFを狙いの定電流I0を設定する参照電圧Vref0よりも低い参照電圧Vref1として設定しない場合、つまり電圧VREFがはじめから参照電圧Vref0に設定されている場合ついて比較例として示している。ここでは、比較例の検出電圧はVp、MOSトランジスタ4の電流はIdとして説明する。 In FIG. 2, in order to show the effect of the present embodiment, the voltage VREF is not set as the reference voltage Vref1 lower than the reference voltage Vref0 for setting the target constant current I0, that is, the voltage VREF is set to the reference voltage Vref0 from the beginning. If it is set, it is shown as a comparative example. Here, the detection voltage of the comparative example will be described as Vp, and the current of the MOS transistor 4 will be described as Id.
この場合には、時刻t0の時点では、MOSトランジスタ4はオフ状態でまだ電流Idが流れていないので、差動アンプ6に入力される電圧Vpは、図2中点線で示すように、直流電源VDと同じレベルである。このとき、差動アンプ6では、入力される参照電圧Vref0と電圧Vpとの差電圧ΔV0に応じて起動時間Tbと立ち上がり時間Trが前述の場合に比べて長くなる。 In this case, at time t0, the MOS transistor 4 is in the off state and the current Id has not yet flowed. Therefore, the voltage Vp input to the differential amplifier 6 is a DC power supply as shown by the middle dotted line in FIG. It is the same level as VD. At this time, in the differential amplifier 6, the start-up time Tb and the start-up time Tr become longer than in the above-mentioned case according to the difference voltage ΔV0 between the input reference voltage Vref0 and the voltage Vp.
前述の式(2)に示したように、ΔV0はΔV1よりも小さいので、差動アンプ6は、起動時間Tbが時刻t0からt1xまで延長され、上記した起動時間TBよりも長い時間となる。さらに、時刻t1xからの立ち上がり時間Trについても、ΔV0はΔV1よりも小さいから、MOSトランジスタ4の電流Idは、差の電圧ΔV0に応じて前述よりも長い時間で狙いの定電流値I0に達するまで上昇する。したがって、電流Idが狙いの定電流I0に達する時刻t2xまでの立ち上がり時間Trも上記した立ち上がり時間TRよりも長くなる。 As shown in the above equation (2), since ΔV0 is smaller than ΔV1, the start-up time Tb of the differential amplifier 6 is extended from the time t0 to t1x, which is longer than the start-up time TB described above. Further, since ΔV0 is smaller than ΔV1 also for the rise time Tr from the time t1x, the current Id of the MOS transistor 4 reaches the target constant current value I0 in a longer time than described above according to the difference voltage ΔV0. Rise. Therefore, the rise time Tr until the time t2x when the current Id reaches the target constant current I0 is also longer than the rise time TR described above.
以上のように、本実施形態では、IGBT1のゲートへの電流IDが狙いの定電流I0に達するまでの間、定電流I0を設定するための参照電圧Vref0よりも低い参照電圧Vref1を与えて差動アンプ6を動作させることで、起動時間TBおよび立ち上がり時間TRを短くし、この後狙いの定電流I0に達した時点で参照電圧Vref0に切り替えるようにした。これにより、起動時間および立ち上がり時間を短くすることができ、IGBT1をインバータ回路などに用いる場合でも、デッドタイムを短くして効率よく使用することができるようになる。
As described above, in the present embodiment, the reference voltage Vref1 lower than the reference voltage Vref0 for setting the constant current I0 is given until the current ID to the gate of the IGBT1 reaches the target constant current I0. By operating the dynamic amplifier 6, the start-up time TB and the start-up time TR are shortened, and then the reference voltage Vref0 is switched to when the target constant current I0 is reached. As a result, the start-up time and start-up time can be shortened, and even when the
(第2実施形態)
図3および図4は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、ゲート駆動回路2aにおいて、参照電源7aによる電圧VREFの変更設定をするための構成を具体的に示す。
(Second Embodiment)
3 and 4 show the second embodiment, and the parts different from the first embodiment will be described below. In this embodiment, in the
図3は、参照電源7aの電圧VREFの変更要素を示すもので、参照電源7aは、入力端子Aとグランドとの間に、可変抵抗部8と定電流源9との直列回路を接続した構成としている。可変抵抗部8と定電流源9との共通接続点から電圧VREFを差動アンプ6に与える構成である。可変抵抗部8の抵抗値は、制御回路5により変更設定するように制御される。
FIG. 3 shows a change element of the voltage VREF of the
この構成によれば、定電流源9の電流値と可変抵抗部8の抵抗値との積が電圧VREFとなるので、可変抵抗部8の抵抗値を制御回路5により変更設定することで電圧VREFを変更設定することができる。
According to this configuration, the product of the current value of the constant current source 9 and the resistance value of the
図4は、図3の構成を具体的な回路にした制御回路5aおよび参照電源7aの構成を示している。制御回路5aは、コンパレータ11および参照電源12を有する。コンパレータ11の反転入力端子は入力端子Bに接続され、検出電圧VPが入力される。コンパレータ11の非反転入力端子は入力端子Aから参照電源12を介して接続され、狙いの定電流I0を設定する参照電圧Vref0が入力される。
FIG. 4 shows the configuration of the
また、参照電源7aの可変抵抗部8は、抵抗13および14の直列回路と、抵抗13を短絡するスイッチ15を有する。スイッチ15は、制御回路5aのコンパレータ11の出力端子から制御信号が与えられる。
Further, the
上記構成において、参照電源7aは、スイッチ15がオフの状態では、定電流源9の電流が抵抗13および14を介して流れることで、電圧VREFを低い参照電圧Vref1に設定し、スイッチ15がオンの状態では、定電流源9の電流が抵抗14に流れることで、電圧VREFを高い参照電圧Vref0に設定する。これに対して、制御回路5aは、入力端子Bの検出電圧VPが電源電圧VDから参照電圧Vref0に至るまでの間は、コンパレータ11からスイッチ15をオフ駆動する制御信号が出力され、検出電圧VPが参照電圧Vref0に達すると、スイッチ15をオンさせる。
したがって、このような第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
In the above configuration, in the
Therefore, even with such a second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、この実施形態では、図3の可変抵抗部8の具体例として図4に示す回路構成を示したが、これに限らず、例えば2つの抵抗を並列接続し、一方をスイッチによりオープン状態にすることで抵抗値を切り替える構成を用いることができる。
In this embodiment, the circuit configuration shown in FIG. 4 is shown as a specific example of the
(第3実施形態)
図5および図6は第3実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、参照電源7bによる電圧VREFの変更設定をするための構成について、第2実施形態とは別の構成を具体的に示す。
(Third Embodiment)
5 and 6 show the third embodiment, and the parts different from the first embodiment will be described below. In this embodiment, a configuration different from that of the second embodiment is specifically shown for the configuration for changing and setting the voltage VREF by the
図5は、参照電源7bの電圧VREFの変更要素を示すもので、参照電源7bは、入力端子Aとグランドとの間に、抵抗8aと可変電流源9aとの直列回路を接続した構成としている。抵抗8aと可変電流源9aとの共通接続点から電圧VREFを差動アンプ6に与える構成である。可変電流源9aの電流値は、制御回路5により変更設定するように制御される。
FIG. 5 shows a change element of the voltage VREF of the
この構成によれば、抵抗8aと可変電流源9aの電流値との積が電圧VREFとなるので、可変電流源9aの電流値を制御回路5により変更設定することで電圧VREFを変更設定することができる。
According to this configuration, the product of the
図6は、図5の構成を具体的な回路にした制御回路5bおよび参照電源7bの構成を示している。制御回路5bは、コンパレータ21および参照電源22を有する。コンパレータ21の非反転入力端子は入力端子Bに接続され、検出電圧VPが入力される。コンパレータ21の反転入力端子は入力端子Aから参照電源22を介して接続され、狙いの定電流I0を設定する参照電圧Vref0が入力される。
FIG. 6 shows the configuration of the
また、参照電源7bの可変電流源9aは、定電流源23および24の並列回路と、定電流源24をオープンにするスイッチ25を有する。スイッチ25は、制御回路5bのコンパレータ21の出力端子から制御信号が与えられる。
Further, the variable
上記構成において、参照電源7bは、スイッチ25がオンの状態では、定電流源23および24の電流が抵抗8aに流れることで、電圧VREFを低い参照電圧Vref1に設定し、スイッチ25がオフの状態では、定電流源23の電流が抵抗8aに流れることで、電圧VREFを高い参照電圧Vref0に設定する。これに対して、制御回路5bは、入力端子Bの検出電圧VPが電源電圧VDから参照電圧Vref0に至るまでの間は、コンパレータ21からスイッチ25をオンさせる制御信号が出力され、検出電圧VPが参照電圧Vref0に達すると、スイッチ15をオフ駆動させる。
したがって、このような第3実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
In the above configuration, when the
Therefore, even with such a third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(第4実施形態)
図7および図8は第4実施形態を示すもので、以下、第3実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、ゲート駆動回路2cの制御回路5cにより、MOSトランジスタ4の電流IDの大きさに応じて参照電源7cの電圧VREFを変化させるようにしている。
(Fourth Embodiment)
7 and 8 show the fourth embodiment, and the parts different from the third embodiment will be described below. In this embodiment, the
参照電源7cは、入力端子Aとグランドとの間に、抵抗8aと定電流源9との直列回路を接続した構成としている。定電流源9は、抵抗8aに定電流を流すことで差動アンプ6に参照電圧Vref0を電圧VREFとして設定する回路である。これに対して、制御回路5cは、参照電源7cの抵抗8aに流す電流を増加させて電圧VREFを制御する。
The
制御回路5cは、電流アンプ31および参照電源32を備えている。電流アンプ31は、アンプ部31aと出力部31bとを有する。アンプ部31aは、非転入力端子に入力端子Bの検出電圧VPが入力され、反転入力端子に入力端子Aから参照電源32を介して参照電圧が入力される。アンプ部31aは、入力電圧の差に比例した電流を出力部31bにより流すように制御する。参照電源32は、起動時に電圧VREFとして参照電圧Vref1を設定するように参照電圧が設定されている。
The
次に上記構成の作用について図8も参照して説明する。
制御回路5cは、駆動信号が与えられると、図8に示しているように、参照電源7cにより設定する電圧VREFとして参照電圧Vref1を設定するように制御する。参照電源7cは、定電流源9により抵抗8aに流す定電流で、電圧VREFとして参照電圧Vref0を設定するものであるが、これに制御回路5cにより、抵抗8a流す電流を増大させる。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
When a drive signal is given, the
起動時には、MOSトランジスタ4に電流IDが流れていないので、電流検出抵抗3による電圧降下は生じておらず、入力端子Bの検出電圧VPは電源電圧VDに等しい。このため、制御回路5cにおいては、電流アンプ31の入力電圧差が参照電圧に等しくなり、その電圧差に比例した電流を流すように出力部31bを制御する。
Since the current ID does not flow through the MOS transistor 4 at the time of startup, the voltage drop due to the current detection resistor 3 does not occur, and the detection voltage VP of the input terminal B is equal to the power supply voltage VD. Therefore, in the
参照電源7cでは、抵抗8aに流れる電流が定電流源9の電流に加えて、電流アンプ31の出力部31bにより流れる電流が加算される。これによって、抵抗8aの電圧降下が増大し、図8に示すように、差動アンプ6の非反転入力端子には電圧VREFとして参照電圧Verf1が設定される。
In the
この結果、起動時においては、差動アンプ6では、入力される参照電圧Vref1と電源電圧VDに等しい検出電圧VPとの差の電圧ΔV1に応じて起動時間TBと立ち上がり時間TRが決まるので、MOSトランジスタ4に電流が流れ始める時刻t1までの起動時間TBが短縮される。 As a result, at the time of start-up, in the differential amplifier 6, the start-up time TB and the start-up time TR are determined according to the voltage ΔV1 of the difference between the input reference voltage Vref1 and the detection voltage VP equal to the power supply voltage VD. The start-up time TB up to the time t1 when the current starts to flow in the transistor 4 is shortened.
この後、時刻t1から差動アンプ6が立ち上がり始めてMOSトランジスタ4を駆動して電流IDが流れるようになると、これによって電流検出抵抗3の電圧降下が生じ、入力端子Bの検出電圧VPが下がってくる。検出電圧VPが低下してくると、制御回路5cにおいては、電流アンプ31への入力電圧差が減少してくるので、出力部31bの電流値を下げるように制御する。
After that, when the differential amplifier 6 starts to rise from time t1 and drives the MOS transistor 4 to cause the current ID to flow, the voltage drop of the current detection resistor 3 occurs, and the detection voltage VP of the input terminal B drops. come. When the detection voltage VP decreases, the input voltage difference to the
この結果、参照電源7cは、抵抗8aの電圧降下が減少して電圧VREFの値が徐々に上昇する。これによって、電圧VREFの値が参照電圧Vref1から増大していく。この後、時刻t2aでMOSトランジスタ4の電流IDが狙いの定電流I0に達すると、検出電圧VPは参照電圧Vref0に等しくなる。
As a result, in the
このとき、制御回路5cにおいては、電流アンプ31の入力電圧差も無くなるので出力部31bによる電流もゼロになる。この結果、参照電源7cは、定電流源9の定電流だけによる電圧VREFとなり、参照電圧Vref0に等しくなり、MOSトランジスタ4の電流IDは、狙いの定電流I0が保持される。
At this time, in the
このような第4実施形態では、IGBT1のゲートへの電流IDが狙いの定電流I0に達するまでの間、定電流I0を設定するための参照電圧Vref0よりも低い電圧VREFを与えて差動アンプ6を動作させるようにした。これにより、起動時間TBおよび立ち上がり時間TRを短くすることができ、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In such a fourth embodiment, a differential amplifier is provided with a voltage VREF lower than the reference voltage Vref0 for setting the constant current I0 until the current ID to the gate of the
なお、上記実施形態では、参照電源による電圧VREFの設定を、参照電圧Vref1からVref0に切り替える方式、参照電圧Vref1からVref0に連続的に変化するように設定する方式を示したが、この他に、時間とともに段階的に切り替える構成を採用することもできる。 In the above embodiment, the setting of the voltage VREF by the reference power supply is shown as a method of switching the reference voltage Vref1 to Vref0 and a method of setting the reference voltage Vref1 to Vref0 continuously. It is also possible to adopt a configuration that switches in stages over time.
(他の実施形態)
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the present invention can be modified or extended as follows.
また、上記各実施形態では、参照電源7、7a、7b、7cは、抵抗部と定電流部とを設ける構成としているが、これに限らず、別途電源を設ける構成とすることもできるし、能動素子などを制御することで電圧VREFを設定する構成とすることもできる。
Further, in each of the above embodiments, the
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the examples, it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within an equal range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are also within the scope of the present disclosure.
図面中、1はIGBT(ゲート駆動型の半導体素子)、2、2a、2b、2cはゲート駆動回路、3は電流検出抵抗、4はpチャンネル型の駆動用MOSトランジスタ、5、5a、5b、5cは制御回路、6は差動アンプ、7、7a、7b、7cは参照電源、8は可変抵抗部、8aは抵抗、9は定電流源、9aは可変電流源、31は電流アンプである。 In the drawing, 1 is an IGBT (gate drive type semiconductor element), 2, 2a, 2b, 2c is a gate drive circuit, 3 is a current detection resistor, 4 is a p-channel type drive MOS transistor, 5, 5a, 5b, 5c is a control circuit, 6 is a differential amplifier, 7, 7a, 7b, 7c is a reference power supply, 8 is a variable resistance unit, 8a is a resistor, 9 is a constant current source, 9a is a variable current source, and 31 is a current amplifier. ..
Claims (7)
前記半導体素子のゲートに定電流を供給する駆動用MOSトランジスタ(4)と、
前記駆動用MOSトランジスタのゲートに駆動信号を与える差動アンプ(6)と、
前記駆動用MOSトランジスタに狙いの定電流を流すための参照電圧を前記差動アンプに与える参照電源(7、7a、7b、7c)と、
前記駆動用MOSトランジスタに流れる電流を検出し、検出される電流値が前記狙いの定電流に達するまでの期間中は、前記狙いの定電流よりも大きい電流値となるように前記参照電源による参照電圧を設定する制御回路(5、5a、5b、5c)とを備えたゲート駆動回路。 A gate drive circuit that drives a gate-driven semiconductor element with a constant current.
A driving MOS transistor (4) that supplies a constant current to the gate of the semiconductor element, and
A differential amplifier (6) that gives a drive signal to the gate of the drive MOS transistor, and
A reference power supply (7, 7a, 7b, 7c) that supplies a reference voltage to the differential amplifier for passing a target constant current through the driving MOS transistor, and
Reference by the reference power source so that the current value flowing through the driving MOS transistor is detected and the current value becomes larger than the target constant current during the period until the detected current value reaches the target constant current. A gate drive circuit including a control circuit (5, 5a, 5b, 5c) for setting a voltage.
前記制御回路(5a)は、前記電流検出抵抗の端子間電圧が前記狙いの定電流を設定する前記参照電圧に達したときに前記参照電源(7a)による参照電圧を切り替え設定するコンパレータ(11)を有する請求項2に記載のゲート駆動回路。 A current detection resistor (3) is provided in the energization path of the drive MOS transistor.
The control circuit (5a) switches and sets the reference voltage by the reference power supply (7a) when the voltage between the terminals of the current detection resistor reaches the reference voltage for setting the target constant current (11). The gate drive circuit according to claim 2.
前記参照電源(7c)は、前記狙いの定電流を設定する前記参照電圧用の抵抗(8a)および定電流源(9)を備え、
前記制御回路は、前記電流検出抵抗の端子間電圧と前記狙いの定電流を設定する前記参照電圧との差電圧に比例した電流を前記参照電源の抵抗に流して前記参照電圧を前記狙いの定電流を設定する前記参照電圧より低く設定する電流アンプ(31)を有する請求項6に記載のゲート駆動回路。 A current detection resistor (3) is provided in the energization path of the drive MOS transistor.
The reference power supply (7c) includes a resistor (8a) for the reference voltage and a constant current source (9) for setting the target constant current.
In the control circuit, a current proportional to the difference voltage between the terminal voltage of the current detection resistor and the reference voltage for setting the target constant current is passed through the resistance of the reference power supply, and the reference voltage is set to the target. The gate drive circuit according to claim 6, further comprising a current amplifier (31) that sets the current below the reference voltage.
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