JP2021005950A - トランジスタ駆動回路及びトランジスタのゲート電圧制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施形態のIGBT駆動回路1は、電圧駆動型のトランジスタであるIGBT2を駆動するもので、オン駆動回路3,オン時のゲートクランプ回路4,オフ駆動回路5及びオフ時のゲートクランプ回路6を備えている。オン駆動回路3及びゲートクランプ回路4にはオン駆動信号が入力され、オフ駆動回路5及びゲートクランプ回路6にはオフ駆動信号が入力されている。また、ゲートクランプ回路6には、図2に示す過電流検出回路7より出力される異常検出信号が入力されている。
以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。図5に示すように、第2実施形態のIGBT駆動回路45は、ゲートクランプ回路6に替わるゲートクランプ回路46を備えている。ゲートクランプ回路46は、スイッチ制御回路21に替わるスイッチ制御回路47を備えている。スイッチ制御回路47はパルス生成回路48を備え、パルス生成回路48のリセット端子は負論理であり、そのリセット端子には異常検出信号が与えられている。
第3〜第6実施形態は、オン駆動回路の構成のバリエーションを示す。尚、以降の実施形態においてオン駆動信号,オフ駆動信号及び異常検出信号の図示は省略している。図7に示す第3実施形態のオン駆動回路51は定電流制御回路であり、電源VCCとFET11のソースとの間に抵抗素子52が接続されている。基準電源16の負側端子は電源VCCに接続されており、正側端子は増幅器15の反転入力端子に接続されている。増幅器15の非反転入力端子はFET11のソースに接続されている。FET11のドレインはIGBT2のゲートに接続されている。
図8に示す第4実施形態のオン駆動回路53はスイッチ制御回路であり、FET11のゲートにはドライバ54を介してオン駆動信号が与えられる。
第7〜第10実施形態は、オフ駆動回路の構成のバリエーションを示す。図11に示すオフ駆動回路61は、オン駆動回路3と同様の定電圧制御回路である。
図12に示すオフ駆動回路62は定電流制御回路であり、NチャネルMOSFET63のドレインはIGBT2のゲートに接続され、ドレインは抵抗素子64を介してグランドに接続されている。基準電源65の負側端子はグランドに接続され、正側端子は増幅器66の非反転入力端子に接続されている。増幅器66の反転入力端子は、FET63のドレインに接続されている。
図14に示すオフ駆動回路69は、オフ駆動回路5のスイッチ制御回路と、電源回路68との組み合わせで構成される。
第11,第12実施形態は、オフ側ゲートクランプ回路の構成のバリエーションを示す。図15に示す第11実施形態のゲートクランプ回路71は、オフ駆動回路61と同様の定電圧制御回路である。
図16に示す第12実施形態のゲートクランプ回路71は、スイッチ制御回路73と電源回路74との組み合わせである。スイッチ制御回路73は、スイッチ制御回路21の抵抗素子29を削除したもので、電源回路74は電源回路56と同様の構成である。スイッチ28は、IGBT2のゲートとFET11Aのドレインとの間に接続されている。
異常検出回路は、過電流検出回路7に限ることなく、電圧駆動型トランジスタの駆動状態に関する異常を検出するものであれば良い。
電圧駆動型のトランジスタは、IGBT2に限らない。
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。
Claims (22)
- 電圧駆動型のトランジスタ(2)のゲートに駆動電圧を出力するトランジスタ駆動回路であって、
オン指令が入力されると前記ゲートにオン電圧を出力するオン駆動回路(3,51,53,56,58)と、
オフ指令が入力されると前記ゲートにオフ電圧を出力するオフ駆動回路(5,61,62,67,69)と、
前記トランジスタの駆動状態について異常を検出すると、異常検出信号を出力する異常検出回路(7)と、
前記異常検出信号が入力されると、前記トランジスタのターンオフ時に前記ゲートの電圧を一定時間だけ、前記オン電圧よりも低く且つ前記オフ電圧よりも高いクランプ電圧に維持するゲートクランプ回路(6,46,71,72)とを備えるトランジスタ駆動回路。 - 前記異常検出回路は、前記トランジスタを介して流れる過電流を異常として検出する請求項1記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記ゲートクランプ回路は、前記トランジスタのターンオン時に前記ゲートの電圧を一定時間だけ、前記オン電圧よりも低く且つ前記オフ電圧よりも高いクランプ電圧に維持するゲートオンクランプ回路(4)を備える請求項1又は2記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記ゲートクランプ回路によるクランプ電圧は、前記トランジスタのターンオン時とターンオフ時とで異なるように設定される請求項3記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記ゲートクランプ回路(46)は、前記トランジスタのオン時において前記ゲートに前記クランプ電圧を印加している状態で前記異常検出信号が入力されなくなると、前記ゲートの電圧を前記オン電圧に復帰させる請求項1から4の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記ゲートクランプ回路(71)は、電源電圧と異なるクランプ電圧を生成する定電圧制御回路である請求項1から5の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記ゲートクランプ回路(72)は、電源電圧と異なるクランプ電圧を生成する電源回路(74)と、
この電源回路の出力端子と前記ゲートとの間に接続されるスイッチ(28)と、
このスイッチのオンオフを制御するオンオフ制御回路(30,31)とを備える請求項1から5の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。 - 前記オン駆動回路(3)は、電源電圧と異なるオン電圧を生成する定電圧制御回路である請求項1から7の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記オン駆動回路(62)は、前記ゲートを定電流で充電する定電流制御回路である請求項1から7の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記オン駆動回路(53)は、電源と前記ゲートとの間に接続されるトランジスタ(11)のオンオフを、前記オン駆動信号により制御するスイッチ制御回路である請求項1から7の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記オン駆動回路(55)は、電源電圧と異なる電圧を生成する電源回路(56)と、
この電源回路の出力端子と前記ゲートとの間に接続され、前記ゲートを定電流で充電する定電流制御回路(51)とを備える請求項1から7の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。 - 前記オン駆動回路(58)は、電源電圧と異なる電圧を生成する電源回路(56)と、
電源と前記ゲートとの間に接続されるトランジスタ(11A)のオンオフを、前記オン駆動信号により制御するスイッチ制御回路とを備える請求項1から7の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。 - 前記オフ駆動回路(61)は、電源電圧と異なるオフ電圧を生成する定電圧制御回路である請求項1から12の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記オフ駆動回路(62)は、前記ゲートを定電流で放電する定電流制御回路である請求項1から12の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記オフ駆動回路(5)は、前記ゲートとグランドとの間に接続されるトランジスタ(18)のオンオフを制御するスイッチ制御回路である請求項1から12の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。
- 前記オフ駆動回路(67)は、電源電圧と異なる電圧を生成する電源回路(62)と、
この電源回路の出力端子と前記ゲートとの間に接続され、前記ゲートを定電流で放電する定電流制御回路(68)とを備える請求項1から12の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。 - 前記オフ駆動回路(69)は、電源電圧と異なる電圧を生成する電源回路(68)と、
この電源回路の出力端子と前記ゲートとの間に接続されトランジスタ(18)のオンオフを制御するスイッチ制御回路(5)とを備える請求項1から12の何れか一項に記載のトランジスタ駆動回路。 - 電圧駆動型のトランジスタのゲートに出力する駆動電圧を制御する方法であって、
オン指令が入力されると前記ゲートにオン電圧を出力し、
オフ指令が入力されると前記ゲートにオフ電圧を出力し、
前記トランジスタのターンオフ時に当該トランジスタの駆動状態について異常を検出すると、前記ゲートの電圧を一定時間だけ、前記オン電圧よりも低く且つ前記オフ電圧よりも高いクランプ電圧に維持するように制御するトランジスタのゲート電圧制御方法。 - 前記トランジスタを介して流れる過電流を異常として検出する請求項18記載のトランジスタのゲート電圧制御方法。
- 前記トランジスタのターンオン時にも前記異常を検出すると、前記ゲートの電圧を一定時間だけ、前記オン電圧よりも低く且つ前記オフ電圧よりも高いクランプ電圧に維持するように制御する請求項18又は19記載のトランジスタのゲート電圧制御方法。
- 前記クランプ電圧を、前記トランジスタのターンオン時とターンオフ時とで異なるように制御する請求項20記載のトランジスタのゲート電圧制御方法。
- 前記トランジスタのオン時において前記ゲートに前記クランプ電圧を印加している状態で前記異常検出信号が入力されなくなると、前記ゲートの電圧を前記オン電圧に復帰させる請求項18から21の何れか一項に記載のトランジスタのゲート電圧制御方法。
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