JP2022081380A - Gate drive circuit and control method for gate drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直列接続された半導体デバイスを駆動するためのゲート駆動回路に関する。 The present invention relates to a gate drive circuit for driving semiconductor devices connected in series.
特許文献1に記載のあるようなパルス電源は高耐圧化するために複数の半導体デバイスを直列に接続している。図16に特許文献1の回路構成図(左:ゲートアンプ回路、右:全体構成図)を示す。図16に示すように、特許文献1では高圧側である半導体素子と低圧側である制御回路とを絶縁するために光ファイバーを使用し、ゲートアンプを駆動することにより半導体デバイスを駆動している。
In the pulse power supply as described in
この場合、ゲートオフ時に負電圧を印加できないためSiC-MOSFETのようにゲート電圧の閾値が低い場合には誤点弧の危険性があり短絡回路の発生や、電圧分担の不均一が生じ、装置が破損に至る危険性がある。 In this case, since a negative voltage cannot be applied when the gate is off, if the threshold voltage of the gate voltage is low as in SiC- MOSFET, there is a risk of erroneous arc, short circuit occurs, and voltage sharing becomes uneven, and the device becomes There is a risk of damage.
また、当該のゲートアンプは駆動対象の半導体デバイスと並列に接続する必要があるため、ゲートアンプを構成するトランジスタ(特許文献1では符号33)などの素子は駆動対象の半導体素子と同等の耐圧を有する必要があり、高コストかつ大型化してしまうという問題がある。 Further, since the gate amplifier needs to be connected in parallel with the semiconductor device to be driven, elements such as a transistor (reference numeral 33 in Patent Document 1) constituting the gate amplifier have a withstand voltage equivalent to that of the semiconductor element to be driven. It is necessary to have it, and there is a problem that it is expensive and large in size.
以上示したようなことから、ゲート駆動回路において、高圧回路と低圧回路の絶縁を維持しつつ、負バイアスを印加することができ、かつ、安価で小型化を実現することが課題となる。 From the above, it is an issue that the gate drive circuit can apply a negative bias while maintaining the insulation between the high-voltage circuit and the low-voltage circuit, and can be reduced in size at low cost.
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、n個直列接続された半導体デバイスのゲート駆動回路であって、ゲート信号及び電力を伝送する伝送部と、前記伝送部に一次巻線が接続された第1トランスを有するトランス部と、n個の前記半導体デバイスをそれぞれ制御する1段目駆動回路~n段目駆動回路を有する駆動回路部と、を備え、前記1段目駆動回路~n段目駆動回路はそれぞれ、前記第1トランスの二次巻線,三次巻線と駆動対象の前記半導体デバイスとの間に複数のスイッチデバイスと第1,第2電源キャパシタとを有し、駆動対象の前記半導体デバイスのゲート指令がhighの時は前記複数のスイッチデバイスを制御して駆動対象の前記半導体デバイスに前記第1電源キャパシタを並列接続し、駆動対象の前記半導体デバイスのゲート指令がlowの時は前記複数のスイッチデバイスを制御して駆動対象の前記半導体デバイスに前記第2電源キャパシタを逆並列接続することを特徴とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and one aspect thereof is a gate drive circuit of n semiconductor devices connected in series, a transmission unit for transmitting a gate signal and power, and a transmission unit. A transformer unit having a first transformer to which a primary winding is connected to the transmission unit and a drive circuit unit having a first-stage drive circuit to an n-stage drive circuit for controlling n semiconductor devices are provided. The first-stage drive circuit to the n-th stage drive circuit have a plurality of switch devices and first and second stages between the secondary winding and the tertiary winding of the first transformer and the semiconductor device to be driven, respectively. It has a power supply capacitor, and when the gate command of the semiconductor device to be driven is high, the plurality of switch devices are controlled to connect the first power supply capacitor in parallel to the semiconductor device to be driven, and the drive target is When the gate command of the semiconductor device is low, the plurality of switch devices are controlled to connect the second power supply capacitor in antiparallel to the semiconductor device to be driven.
また、その一態様として、前記伝送部は、入力コンデンサと、前記入力コンデンサに接続された第1フルブリッジ回路と、前記第1フルブリッジ回路と前記第1トランスの一次巻線との間に接続された第1直流カット用コンデンサと、を有する伝送回路を備え、前記1段目駆動回路~n段目駆動回路は、それぞれ、前記第1トランスの二次巻線の一端にアノードが接続された第1ダイオードと、前記第1トランスの二次巻線の他端にアノードが接続された第2ダイオードと、前記第1ダイオードのカソードと前記第2ダイオードのカソードにアノードが接続された第3ダイオードと、前記第3ダイオードのカソードと前記第1トランスの三次巻線の中点との間に直列接続された第1,第2電源キャパシタと、前記第1トランスの三次巻線の一端にアノードが接続された第4ダイオードと、前記第1トランスの三次巻線の他端にアノードが接続された第5ダイオードと、前記第4ダイオードのカソードと前記第5ダイオードのカソードにアノードが接続され、カソードが前記第1,第2電源キャパシタの接続点に接続された第6ダイオードと、前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に一端が接続され、前記第1トランスの三次巻線の中点に他端が接続された第1抵抗と、第1端子が前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に接続され、第2端子が前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点に接続され、第3端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続された第1スイッチデバイスと、第1端子が前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に接続され、第2端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第2スイッチデバイスと、第2端子が前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第3スイッチデバイスと、第1端子が前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に接続され、第2端子が前記第6ダイオードのカソードに接続され、第3端子が前記第3スイッチデバイスの第1端子に接続された第4スイッチデバイスと、第1端子が前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に接続され、第2端子が前記第3スイッチデバイスの第1端子に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第5スイッチデバイスと、を備え、駆動対象の前記半導体デバイスの第3端子は前記第1,第2電源キャパシタの接続点と前記第1トランスの二次巻線の中点に接続されたことを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the transmission unit is connected between the input diode, the first full bridge circuit connected to the input diode, the first full bridge circuit, and the primary winding of the first transformer. Each of the first-stage drive circuit to the n-th stage drive circuit is provided with a transmission circuit having a first DC cut diode, and an anode is connected to one end of a secondary winding of the first transformer. A first diode, a second diode having an anode connected to the other end of the secondary winding of the first transformer, and a third diode having an anode connected to the cathode of the first diode and the cathode of the second diode. A first and second power supply capacitors connected in series between the cathode of the third diode and the midpoint of the tertiary winding of the first transformer, and an anode at one end of the tertiary winding of the first transformer. A connected fourth diode, a fifth diode having an anode connected to the other end of the tertiary winding of the first transformer, an anode connected to the cathode of the fourth diode and the cathode of the fifth diode, and a cathode. Is connected to the connection point of the first and second power supply diodes and the connection point of the fourth, fifth, and sixth diodes, and one end is connected to the third winding of the first transformer. The first resistor having the other end connected to the point and the first terminal are connected to the connection points of the first, second, and third diodes, and the second terminal is the connection between the third diode and the first power supply capacitor. A first switch device connected to a point and having a third terminal connected to the first terminal of the semiconductor device to be driven, and a first terminal connected to a connection point of the first, second, and third diodes. The second terminal is connected to the first terminal of the semiconductor device to be driven, the third terminal is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer, and the second terminal is the first terminal. , The third switch device connected to the connection point of the second and third diodes and the third terminal connected to the middle point of the tertiary winding of the first transformer, and the first terminal is the fourth, fifth and fifth. A fourth switch device connected to a connection point of the sixth diode, a second terminal connected to the cathode of the sixth diode, and a third terminal connected to the first terminal of the third switch device, and a first terminal. Is connected to the connection point of the 4th, 5th, 5th and 6th diodes, the 2nd terminal is connected to the 1st terminal of the 3rd switch device, and the 3rd terminal is the middle point of the tertiary winding of the 1st transformer. Equipped with a 5th switch device connected to the diode The third terminal of the semiconductor device to be operated is characterized in that it is connected to the connection point of the first and second power supply capacitors and the midpoint of the secondary winding of the first transformer.
また、他の態様として、前記トランス部は、前記第1トランスと第2トランスとを備え、前記伝送部は、入力コンデンサと、前記入力コンデンサに接続された第1フルブリッジ回路と、前記第1フルブリッジ回路と前記第1トランスの一次巻線との間に接続された第1直流カット用コンデンサと、を有するON側伝送回路と、前記入力コンデンサに接続された第2フルブリッジ回路と、前記第2フルブリッジ回路と前記第2トランスの一次巻線との間に接続された第2直流カット用コンデンサと、を有するOFF側伝送回路と、を備え、前記駆動回路部は、前記1段目駆動回路~n段目駆動回路と、1段目OFF側駆動回路~n段目OFF側駆動回路と、を備え、前記1段目駆動回路~n段目駆動回路はそれぞれ、前記第1トランスの二次巻線の一端にアノードが接続された第1ダイオードと、前記第1トランスの二次巻線の他端にアノードが接続された第2ダイオードと、前記第1ダイオードのカソードと前記第2ダイオードのカソードにアノードが接続された第3ダイオードと、前記第3ダイオードのカソードと前記第1トランスの三次巻線の中点との間に直列接続された第1,第2電源キャパシタと、前記第1トランスの三次巻線の一端にアノードが接続された第4ダイオードと、前記第1トランスの三次巻線の他端にアノードが接続された第5ダイオードと、前記第4ダイオードのカソードと前記第5ダイオードのカソードにアノードが接続され、カソードが前記第1,第2電源キャパシタの接続点に接続された第6ダイオードと、前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に一端が接続され、前記第1トランスの三次巻線の中点に他端が接続された第1抵抗と、前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に一端が接続された第2抵抗と、第1端子が前記第2抵抗の他端に接続され、第2端子が前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点に接続され、第3端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続された第1スイッチデバイスと、第1端子が前記第2抵抗の他端に接続され、第2端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第2スイッチデバイスと、第2端子が前記第2抵抗の他端に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第3スイッチデバイスと、アノードが前記第3スイッチデバイスの第1端子に接続され、カソードが前記第6ダイオードのカソードに接続された第7ダイオードと、第1端子が前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第5スイッチデバイスと、を備え、駆動対象の前記半導体デバイスの第3端子は前記第1,第2電源キャパシタの接続点と前記第1トランスの二次巻線の中点に接続され、前記1段目OFF側駆動回路~n段目OFF側駆動回路はそれぞれ、前記第2トランスの二次巻線の一端にアノードが接続され、前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点にカソードが接続された第8ダイオードと、前記第2トランスの二次巻線の他端にアノードが接続され、前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点にカソードが接続された第9ダイオードと、前記第2トランスの三次巻線の一端にアノードが接続され、前記第3スイッチデバイスの第1端子にカソードが接続された第10ダイオードと、前記第2トランスの三次巻線の他端にアノードが接続され、前記第3スイッチデバイスの第1端子にカソードが接続された第11ダイオードと、を備え、前記第2トランスの二次巻線の中点が前記第1トランスの二次巻線の中点に接続され、前記第2トランスの三次巻線の中点が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続されたことを特徴とする。 As another aspect, the transformer unit includes the first transformer and the second transformer, and the transmission unit includes an input diode, a first full bridge circuit connected to the input diode, and the first. An ON-side transmission circuit having a first DC cut diode connected between the full bridge circuit and the primary winding of the first transformer, a second full bridge circuit connected to the input diode, and the above. The OFF side transmission circuit including a second DC cut diode connected between the second full bridge circuit and the primary winding of the second transformer is provided, and the drive circuit unit is the first stage. The drive circuit to the nth stage drive circuit and the first stage OFF side drive circuit to the nth stage OFF side drive circuit are provided, and the first stage drive circuit to the nth stage drive circuit are each of the first transformer. A first diode having an anode connected to one end of the secondary winding, a second diode having an anode connected to the other end of the secondary winding of the first transformer, a cathode of the first diode, and the second diode. A third diode having an anode connected to the cathode of the diode, first and second power supply capacitors connected in series between the cathode of the third diode and the midpoint of the tertiary winding of the first transformer, and the above. A fourth diode having an anode connected to one end of the tertiary winding of the first transformer, a fifth diode having an anode connected to the other end of the tertiary winding of the first transformer, a cathode of the fourth diode, and the above. An anode is connected to the cathode of the 5th diode, and one end is connected to the connection point of the 6th diode whose cathode is connected to the connection point of the 1st and 2nd power supply capacitors and the connection point of the 4th, 5th and 6th diodes. A first resistor having the other end connected to the middle point of the tertiary winding of the first transformer, and a second resistor having one end connected to the connection point of the first, second, and third diodes. One terminal is connected to the other end of the second resistor, the second terminal is connected to the connection point between the third diode and the first power supply capacitor, and the third terminal is connected to the first terminal of the semiconductor device to be driven. The connected first switch device and the first terminal are connected to the other end of the second resistor, the second terminal is connected to the first terminal of the semiconductor device to be driven, and the third terminal is the first transformer. The second switch device connected to the midpoint of the tertiary winding of the above, the second terminal is connected to the other end of the second resistor, and the third terminal is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer. The third switch device and the anode are the third switch. A seventh diode connected to the first terminal of the device and having a cathode connected to the cathode of the sixth diode, and a first terminal connected to a connection point of the fourth, fifth, and sixth diodes, and a third terminal. The third terminal of the semiconductor device to be driven includes a fifth switch device connected to the middle point of the tertiary winding of the first transformer, and the third terminal of the semiconductor device to be driven is a connection point of the first and second power supply capacitors and the first. The diode is connected to one end of the secondary winding of the second transformer in each of the first stage OFF side drive circuit to the nth stage OFF side drive circuit, which is connected to the middle point of the secondary winding of the first transformer. An eighth diode having a cathode connected to the connection point between the third diode and the first power supply capacitor, and an anode connected to the other end of the secondary winding of the second transformer, the third diode and the first diode. A ninth diode having a cathode connected to the connection point of the power supply capacitor, and a tenth diode having an anode connected to one end of the tertiary winding of the second transformer and a cathode connected to the first terminal of the third switch device. An eleventh diode having an anode connected to the other end of the tertiary winding of the second transformer and a cathode connected to the first terminal of the third switch device, and a secondary winding of the second transformer. That the midpoint of the wire was connected to the midpoint of the secondary winding of the first transformer, and the midpoint of the tertiary winding of the second transformer was connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer. It is a feature.
また、その一態様として、前記第5スイッチデバイスの第2端子と前記第3スイッチデバイスの第1端子との間に第3抵抗が接続されたことを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, a third resistance is connected between the second terminal of the fifth switch device and the first terminal of the third switch device.
また、その一態様として、前記第1スイッチデバイスと前記第1電源キャパシタとの間に第1電圧調整機構を設け、前記第2スイッチデバイスと前記第2電源キャパシタとの間に第2電圧調整機構を設けたことを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, a first voltage adjusting mechanism is provided between the first switch device and the first power supply capacitor, and a second voltage adjusting mechanism is provided between the second switch device and the second power supply capacitor. It is characterized by the provision of.
また、その一態様として、前記第1,第2電圧調整機構は、第2端子が前記第1電源キャパシタまたは前記第2電源キャパシタに接続され、第3端子が前記第1スイッチデバイスまたは前記第2スイッチデバイスに接続された半導体素子と、前記第1,第2電源キャパシタの接続点に一端が接続された基準電圧と、前記基準電圧の一端に接続された第6抵抗と、前記第6抵抗の他端と、前記第1スイッチデバイスまたは前記第2スイッチデバイスとの間に接続された第7抵抗と、前記基準電圧の他端と前記第6,第7抵抗の接続点を入力端子とし、出力端子が前記半導体素子の第1端子に接続された増幅回路と、を備えたことを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, in the first and second voltage adjusting mechanisms, the second terminal is connected to the first power supply capacitor or the second power supply capacitor, and the third terminal is the first switch device or the second power supply capacitor. A semiconductor element connected to a switch device, a reference voltage having one end connected to a connection point of the first and second power supply capacitors, a sixth resistor connected to one end of the reference voltage, and the sixth resistance. Output using the 7th resistor connected between the other end and the 1st switch device or the 2nd switch device, and the connection point between the other end of the reference voltage and the 6th and 7th resistors as input terminals. The terminal is provided with an amplifier circuit in which the terminal is connected to the first terminal of the semiconductor element.
また、その一態様として、第1,第2フルブリッジ回路は、前記入力コンデンサの両端間に直列接続された第1,第2半導体スイッチと、前記入力コンデンサの両端間に直列接続された第3,第4半導体スイッチと、を備え、前記第3,第4半導体スイッチの接続点は前記第1直流カット用コンデンサまたは第2直流カット用コンデンサを介して前記第1トランスの一次巻線の一端または第2トランスの一次巻線の一端に接続され、前記第1,第2半導体スイッチの接続点は前記第1トランスの一次巻線の他端または前記第2トランスの一次巻線の他端に接続され、制御回路は、前記第1,第2直流カット用コンデンサの電圧が正の場合は前記第1,第4半導体スイッチをONとし、前記第2,第3半導体スイッチをOFFとし、前記第1,第2直流カット用コンデンサの電圧が負の場合は前記第1,第4半導体スイッチをOFFとし、前記第2,第3半導体スイッチをONとすることを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the first and second full bridge circuits are connected in series between the first and second semiconductor switches connected in series between both ends of the input capacitor and the third in series between both ends of the input capacitor. , The fourth semiconductor switch, and the connection point of the third and fourth semiconductor switches is one end of the primary winding of the first transformer or the connection point of the first DC cut capacitor via the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor. It is connected to one end of the primary winding of the second transformer, and the connection point of the first and second semiconductor switches is connected to the other end of the primary winding of the first transformer or the other end of the primary winding of the second transformer. When the voltage of the first and second DC cut capacitors is positive, the control circuit turns on the first and fourth semiconductor switches, turns off the second and third semiconductor switches, and turns off the first. When the voltage of the second DC cut capacitor is negative, the first and fourth semiconductor switches are turned off, and the second and third semiconductor switches are turned on.
また、その一態様として、前記第1,第2直流カット用コンデンサの電圧は、ローパスフィルタ処理または移動平均処理した値であることを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the voltage of the first and second DC cut capacitors is characterized by being a value subjected to a low-pass filter process or a moving average process.
また、その一態様として、前記第1,第2直流カット用コンデンサの電圧のサンプリングのタイミングはキャリアの頂点のタイミングとし、前記第1~第4半導体スイッチのスイッチングのタイミングは前記キャリアの0クロスのタイミングとすることを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the timing of sampling the voltage of the first and second DC cut capacitors is the timing of the apex of the carrier, and the switching timing of the first to fourth semiconductor switches is the 0 cross of the carrier. It is characterized by timing.
また、他の態様として、第1,第2フルブリッジ回路は、前記入力コンデンサの両端間に直列接続された第1,第2半導体スイッチと、前記入力コンデンサの両端間に直列接続された第3,第4半導体スイッチと、を備え、前記第3,第4半導体スイッチの接続点は前記第1直流カット用コンデンサまたは第2直流カット用コンデンサを介して前記第1トランスの一次巻線の一端または第2トランスの一次巻線の一端に接続され、前記第1,第2半導体スイッチの接続点は前記第1トランスの一次巻線の他端または前記第2トランスの一次巻線の他端に接続され、制御回路は、入力される電圧により発信周波数を制御する電圧制御型発信器と、前記ゲート指令のオフ時における前記電圧制御型発信器の出力の位相情報をサンプルホールドし、サンプル位相情報として出力するサンプルホールド回路と、前記サンプル位相情報がπ以上2π未満の場合は2πを位相指令値として出力し、前記サンプル位相情報が0以上π未満の場合は0を前記位相指令値として出力する位相判定部と、前記位相指令値と前記サンプル位相情報に基づいてPI制御を行い、PI制御の結果である電圧を前記電圧制御型発信器に出力するPI制御器と、を備え、前記電圧制御型発信器の出力が正の場合は前記第1,第4半導体スイッチをONとし、前記第2,第3半導体スイッチをOFFとし、前記電圧制御型発信器の出力が負の場合は前記第1,第4半導体スイッチをOFFとし、前記第2,第3半導体スイッチをONとすることを特徴とする。
As another aspect, the first and second full bridge circuits are connected in series between the first and second semiconductor switches connected in series between both ends of the input capacitor and the third in series between both ends of the input capacitor. , The fourth semiconductor switch, and the connection point of the third and fourth semiconductor switches is one end of the primary winding of the first transformer or the connection point of the first DC cut capacitor via the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor. It is connected to one end of the primary winding of the second transformer, and the connection point of the first and second semiconductor switches is connected to the other end of the primary winding of the first transformer or the other end of the primary winding of the second transformer. The control circuit samples and holds the phase information of the output of the voltage control type transmitter that controls the transmission frequency by the input voltage and the voltage control type transmitter when the gate command is off, and uses it as sample phase information. The output sample hold circuit and the phase that outputs 2π as the phase command value when the sample phase information is π or more and less than 2π, and
また、その一態様として、前記制御回路は、前記第1直流カット用コンデンサまたは前記第2直流カット用コンデンサの電圧指令値と電圧検出値との差分に基づいてPI制御を行うコンデンサ電圧フィードバック部を備え、前記PI制御器は、前記位相指令値と前記コンデンサ電圧フィードバック部の出力を加算した値から前記サンプル位相情報を減算した値に基づいてPI制御を行うことを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the control circuit includes a capacitor voltage feedback unit that performs PI control based on the difference between the voltage command value and the voltage detection value of the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor. The PI controller is characterized in that PI control is performed based on a value obtained by subtracting the sample phase information from a value obtained by adding the phase command value and the output of the capacitor voltage feedback unit.
また、他の態様として、前記制御回路は、前記第1直流カット用コンデンサまたは前記第2直流カット用コンデンサの電流指令値と電流検出値との差分に基づいてPI制御を行うコンデンサ電流フィードバック部を備え、前記PI制御器は、前記位相指令値と前記コンデンサ電流フィードバック部の出力を加算した値から前記サンプル位相情報を減算した値に基づいてPI制御を行うことを特徴とする。 As another aspect, the control circuit includes a capacitor current feedback unit that performs PI control based on the difference between the current command value and the current detection value of the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor. The PI controller is characterized in that PI control is performed based on a value obtained by subtracting the sample phase information from a value obtained by adding the phase command value and the output of the capacitor current feedback unit.
また、その一態様として、前記電圧制御型発信器は、入力端子に一端が接続された第8抵抗と、入力端子に一端が接続された第9抵抗と、前記第8抵抗の他端に一方の入力端子が接続され、前記第9抵抗の他端に他方の入力端子が接続された第1コンパレータと、前記第1コンパレータの一方の入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサと、前記第1コンパレータの一方の入力端子に一端が接続された第10抵抗と、前記第10抵抗の他端に第2端子が接続され、第3端子が接地された半導体スイッチと、前記第1コンパレータの他方の入力端子と前記半導体スイッチの第3端子との間に接続された第11抵抗と、前記第1コンパレータの出力に一方の入力端子が接続された第2コンパレータと、前記第2コンパレータの他方の入力端子に一端が接続され、他端が接地された第12抵抗と、前記第2コンパレータの出力端子と他方の入力端子との間に接続された第13抵抗と、前記半導体デバイスの第1端子と前記第2コンパレータの出力端子との間に接続された第14抵抗と、前記第2コンパレータの出力に応じてduty比を補正するduty比補正部と、を備えたことを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the voltage control type transmitter has an eighth resistor having one end connected to an input terminal, a ninth resistor having one end connected to an input terminal, and one to the other end of the eighth resistor. The first comparator to which the input terminal of the first comparator is connected and the other input terminal is connected to the other end of the ninth resistor, and the capacitor connected between one input terminal and the output terminal of the first comparator. A tenth resistor having one end connected to one input terminal of the first comparator, a semiconductor switch having a second terminal connected to the other end of the tenth resistor and the third terminal grounded, and the first comparator. The eleventh resistor connected between the other input terminal of the semiconductor switch and the third terminal of the semiconductor switch, the second comparator to which one input terminal is connected to the output of the first comparator, and the second comparator. A twelfth resistor having one end connected to the other input terminal and the other end grounded, a thirteenth resistor connected between the output terminal of the second comparator and the other input terminal, and a third resistor of the semiconductor device. It is characterized by including a 14th resistor connected between the 1 terminal and the output terminal of the 2nd comparator, and a duty ratio correction unit that corrects the duty ratio according to the output of the 2nd comparator. ..
本発明によれば、ゲート駆動回路において、高圧回路と低圧回路の絶縁を維持しつつ、負バイアスを印加することができ、かつ、安価で小型化を実現することが可能となる。 According to the present invention, in the gate drive circuit, it is possible to apply a negative bias while maintaining the insulation between the high voltage circuit and the low voltage circuit, and it is possible to realize miniaturization at low cost.
以下、本願発明におけるゲート駆動回路の実施形態1~実施形態9を図1~図15に基づいて詳述する。
Hereinafter,
[実施形態1]
図1に本実施形態1におけるゲート駆動回路の回路構成例を示す。図1はn個の駆動対象の半導体デバイス1~nが直列に接続された構成を表しており、nは任意の自然数(1,2,3…n)とする。ゲート駆動回路は、ゲート信号及び電力を伝送する伝送部と、第1トランスTr1を有するトランス部と、n個の半導体デバイスをそれぞれ制御する1段目駆動回路11~n段目駆動回路1nを有する駆動回路部と、を備える。1段目駆動回路11~n段目駆動回路1nの構成は同様のものである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a circuit configuration example of the gate drive circuit according to the first embodiment. FIG. 1 shows a configuration in which
本実施形態1の伝送部は伝送回路10を備える。伝送回路10は、入力コンデンサVinの両端間に第1,第2半導体スイッチS1,S2が直列接続される。また、入力コンデンサVinの両端間には第3,第4半導体スイッチS3,S4が直列接続される。第1~第4半導体スイッチS1~S4を第1フルブリッジ回路とする。第3,第4半導体スイッチS3,S4の接続点には第1直流カット用コンデンサC1の一端が接続され、第1直流カット用コンデンサC1の他端には第1トランスTr1の一次巻線の一端が接続される。第1,第2半導体スイッチS1,S2の接続点は第1トランスTr1の一次巻線の他端に接続される。駆動対象の半導体デバイス1~nのゲート指令に基づいて、第1~第4半導体スイッチS1~S4のスイッチングパターンを生成する。
The transmission unit of the first embodiment includes a
1段目駆動回路11は、第1トランスTr1の二次巻線の一端に第1ダイオードD1のアノードが接続される。第1トランスTr1の二次巻線の他端に第2ダイオードD2のアノードが接続される。第1ダイオードD1のカソードと第2ダイオードD2のカソードに第3ダイオードD3のアノードが接続される。第3ダイオードD3のカソードと第1トランスTr1の三次巻線の中点との間に第1,第2電源キャパシタC11,C21が直列接続される。
In the first
第1トランスTr1の三次巻線の一端に第4ダイオードD4のアノードが接続される。第1トランスTr1の三次巻線の他端に第5ダイオードD5のアノードが接続される。第4ダイオードD4のカソードと第5ダイオードD5のカソードは第6ダイオードD6のアノードが接続される。第6ダイオードD6のカソードは第1,第2電源キャパシタC11,C21の接続点に接続される。第1抵抗R1は、第4,第5,第6ダイオードD4,D5,D6の接続点に一端が接続され、第1トランスTrの三次巻線の中点に他端が接続される。 The anode of the fourth diode D4 is connected to one end of the tertiary winding of the first transformer Tr1. The anode of the fifth diode D5 is connected to the other end of the tertiary winding of the first transformer Tr1. The anode of the sixth diode D6 is connected to the cathode of the fourth diode D4 and the cathode of the fifth diode D5. The cathode of the sixth diode D6 is connected to the connection points of the first and second power supply capacitors C11 and C21. One end of the first resistor R1 is connected to the connection points of the fourth, fifth, and sixth diodes D4, D5, and D6, and the other end is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer Tr.
第1スイッチデバイスFET1は、第1端子(ゲート端子)が第1,第2,第3ダイオードD1,D2,D3の接続点に接続され、第2端子(ドレイン端子)が第3ダイオードD3と第1電源キャパシタC11の接続点に接続され、第3端子(ソース端子)が駆動対象の半導体デバイス1の第1端子(ゲート端子)に接続される。
In the first switch device FET1, the first terminal (gate terminal) is connected to the connection point of the first, second and third diodes D1, D2, D3, and the second terminal (drain terminal) is connected to the third diode D3. 1 It is connected to the connection point of the power supply capacitor C11, and the third terminal (source terminal) is connected to the first terminal (gate terminal) of the
第2スイッチデバイスFET2は、第1端子(ゲート端子)が第1,第2,第3ダイオードD1,D2,D3の接続点に接続され、第2端子(ドレイン端子)が駆動対象の半導体デバイス1の第1端子(ゲート端子)に接続され、第3端子(ソース端子)が第1トランスTrの三次巻線の中点に接続される。
In the second
第3スイッチデバイスFET3は、第2端子(ドレイン端子)が第1,第2,第3ダイオードD1,D2,D3の接続点に接続され、第3端子(ソース端子)が第1トランスTrの三次巻線の中点に接続される。 In the third switch device FET3, the second terminal (drain terminal) is connected to the connection point of the first, second and third diodes D1, D2, D3, and the third terminal (source terminal) is the tertiary of the first transformer Tr. Connected to the midpoint of the winding.
第4スイッチデバイスFET4は、第1端子(ゲート端子)が第4,第5,第6ダイオードD4,D5,D6の接続点に接続され、第2端子(ドレイン端子)が第6ダイオードD6のカソードに接続され、第3端子(ソース端子)が第3スイッチデバイスFET3の第1端子(ゲート端子)に接続される。 In the fourth switch device FET4, the first terminal (gate terminal) is connected to the connection points of the fourth, fifth, and sixth diodes D4, D5, and D6, and the second terminal (drain terminal) is the cathode of the sixth diode D6. The third terminal (source terminal) is connected to the first terminal (gate terminal) of the third switch device FET3.
第5スイッチデバイスFET5は、第1端子(ゲート端子)が第4,第5,第6ダイオードD4,D5,D6の接続点に接続され、第2端子(ドレイン端子)が第3スイッチデバイスFET3の第1端子(ゲート端子)に接続され、第3端子(ソース端子)が第1トランスTrの三次巻線の中点に接続される。駆動対象の半導体デバイスの第3端子(ソース端子)は第1,第2電源キャパシタC11,C21と第1トランスTr1の二次巻線の中点に接続される。
In the fifth switch device FET 5, the first terminal (gate terminal) is connected to the connection points of the fourth, fifth, and sixth diodes D4, D5, and D6, and the second terminal (drain terminal) is the third
2段目駆動回路12~n段目駆動回路1nも1段目駆動回路11と同様である。
The second-
伝送回路10では1段目駆動回路11からn段目駆動回路1nにゲート指令及び電力を伝送し、1段目駆動回路11の電源キャパシタC11,C21からn段目駆動回路1nの電源キャパシタC1n,C2nを充電すると同時に駆動対象の半導体デバイス1~nの導通状態を制御する。
In the
第1電源キャパシタC11~C1n及び第2電源キャパシタC21~C2nの充電電圧は第1トランスTrの一次巻線と二次巻線及び三次巻線の巻数比を変えることで任意の値に設定することが可能である。また、第1トランスTrを用いることで高圧側と低圧側を電気的に絶縁することが可能である。 The charging voltage of the first power supply capacitors C11 to C1n and the second power supply capacitors C21 to C2n should be set to arbitrary values by changing the turns ratio of the primary winding, the secondary winding and the tertiary winding of the first transformer Tr. Is possible. Further, by using the first transformer Tr, it is possible to electrically insulate the high voltage side and the low voltage side.
また、一般的に、ゲートに対して印加する電圧はドレイン-ソース間の耐圧の数10分の1の電圧である。第1電源キャパシタC11~C1n,第2電源キャパシタC21~C2nに印加される電圧はゲートに印加する電圧によって設定することから、構成する第1~第5スイッチデバイスFET1~FET5の耐圧もそれに伴い低く設定できるため特許文献1と比較して低コスト化、小型化を実現できる。
Further, in general, the voltage applied to the gate is a voltage that is several tenths of the withstand voltage between the drain and the source. Since the voltage applied to the first power supply capacitors C11 to C1n and the second power supply capacitors C21 to C2n is set by the voltage applied to the gate, the withstand voltage of the constituent first to fifth switch devices FET1 to FET5 is also lowered accordingly. Since it can be set, cost reduction and miniaturization can be realized as compared with
1段目~n段目駆動回路11~1nは伝送回路10が動作している間、駆動対象の半導体デバイス1~nを導通させるように動作し、伝送回路10の動作が停止したときに駆動対象の半導体デバイス1~nをオフさせるように動作する。動作チャートを図2に示す。以降では駆動対象の半導体デバイス1のON,OFF動作に焦点を当て説明する。
The first-stage to nth-
駆動対象の半導体デバイス1のゲート指令がhighになると伝送回路10が動作を開始し、1段目駆動回路11に電力を伝送する。すると、第1スイッチデバイスFET1および第5スイッチデバイスFET5が導通し、駆動対象の半導体デバイス1には第1電源キャパシタC11が並列に接続され、駆動対象の半導体デバイス1が導通する。
When the gate command of the
駆動対象の半導体デバイス1のゲート指令がlowになると伝送回路10が動作を停止し、1段目駆動回路11への電力伝送を停止する。すると、第2,第3,第4スイッチデバイスFET2,FET3,FET4が導通し、駆動対象の半導体デバイス1には第2電源キャパシタC21が逆並列に接続され、第2電源キャパシタC21の充電電圧と等しい電圧がマイナス電圧として印加されるため、駆動対象の半導体素デバイス1がオフする。2段目~n段目駆動回路12~1nも同様な動作をするため駆動対象の半導体デバイス2~nのON,OFFを制御することが可能となる。
When the gate command of the
したがって、高圧回路と低圧回路の絶縁を維持しつつ、バイポーラ出力が可能で、負バイアスを印加することができ、かつ、安価で小型なゲート駆動回路を実現できる。 Therefore, it is possible to realize a bipolar output, a negative bias can be applied, and an inexpensive and compact gate drive circuit can be realized while maintaining the insulation between the high voltage circuit and the low voltage circuit.
[実施形態2]
図3に本実施形態2におけるゲート駆動回路の回路構成例を示す。図3はn個の駆動対象の半導体デバイス1~nが直列に接続された構成を表しており、nは任意の自然数(1,2,3,…,n)とする。
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows a circuit configuration example of the gate drive circuit according to the second embodiment. FIG. 3 shows a configuration in which
図3中のA1,B1,C1,D1,…,An,Bn,Cn,Dnはそれぞれ配線の接続先を表し、A1はA1,B1はB1にというようにそれぞれ対応した番号に接続される。 In FIG. 3, A1, B1, C1, D1, ..., An, Bn, Cn, and Dn represent wiring connection destinations, A1 is connected to A1, B1 is connected to B1, and so on.
本実施形態2のトランス部は、第1トランスTr1と第2トランスTr2とを備える。伝送回路部は、ON側伝送回路10aとOFF側伝送回路10bと、を備える。駆動回路部は、1段目ON側駆動回路(1段目駆動回路)11a~n段目ON側駆動回路(n段目駆動回路)1naと、1段目OFF側駆動回路11b~n段目OFF側駆動回路1nbと、を備える。
The transformer unit of the second embodiment includes a first transformer Tr1 and a second transformer Tr2. The transmission circuit unit includes an ON
1段目ON側駆動回路11aと2段目~n段目ON側駆動回路12a~1naの構成は同様のものであり、1段目OFF側駆動回路11bと2段目~n段目OFF側駆動回路12b~1nbの構成は同様のものである。本実施形態2は、駆動対象の半導体デバイス1~nのオン指令とオフ指令をそれぞれ別々に送信する点に特徴がある。これにより構成する素子の特性に依存することなく駆動対象の半導体デバイス1~nのオンとオフを制御できるため実施形態1よりも高速に動作することが可能となる。
The configurations of the 1st stage ON
図3に示すように、ON側伝送回路10aは、実施形態1の伝送回路10と同様である。駆動対象の半導体デバイス1~nのゲートON指令に基づいて第1~第4半導体スイッチS1~S4のスイッチングパターンを生成する。
As shown in FIG. 3, the ON
OFF側伝送回路10bは、入力コンデンサVinの両端間に、第1,第2半導体スイッチS1c、S2cが直列接続される。また、入力コンデンサVinの両端間に第3,第4半導体スイッチS3c、S4cが直列接続される。第3,第4半導体スイッチS3c,S4cの接続点には第2直流カット用コンデンサC2の一端が接続される。第2直流カット用コンデンサC2の他端には第2トランスTr2の一次巻線の一端が接続される。第1,第2半導体スイッチS1c,S2cの接続点は、第2トランスTr2の一次巻線の他端に接続される。
In the OFF
駆動対象の半導体デバイス1~nのゲートOFF指令に基づいて第1~第4半導体スイッチS1c~S4cのスイッチングパターンを生成する。
The switching patterns of the first to fourth semiconductor switches S1c to S4c are generated based on the gate OFF command of the
次に、1段目ON側駆動回路11aについて、実施形態1の1段目駆動回路11との相違点のみ説明する。第1,第2,第3ダイオードD1,D2,D3の接続点と第1,第2スイッチデバイスFET1,FET2の第1端子(ゲート端子)との間には、第2抵抗R2が接続される。また、第4スイッチデバイスFET4の代わりに、第7ダイオードD7を設ける。第7ダイオードD7のアノードは、第3スイッチデバイスFET3の第1端子(ゲート端子)に接続され、第7ダイオードD7のカソードは第6ダイオードD6のカソードに接続される。また、第3スイッチデバイスFET3の第1端子(ゲート端子)と第5スイッチデバイスFET5の第2端子(ドレイン端子)との間には第3抵抗R3が接続される。なお、第3抵抗R3は省略してもよい。第3抵抗R3を省略した場合はショート回路として動作する。
Next, only the difference between the first-stage ON
1段目OFF駆動回路11bは、第2トランスTr2の二次巻線の一端に第8ダイオードD8のアノードが接続される。第2トランスTr2の二次巻線の他端に第9ダイオードD9のアノードが接続される。第8ダイオードD8のカソードと第9ダイオードD9のカソードは接続され、その接続点はD1となる。D1は第3ダイオードD3と第1電源キャパシタC11の接続点に接続される。また、第2トランスTr2の二次巻線の中点はC1となる。C1は、第1トランスTr1の二次巻線の中点に接続される。
In the first-stage
第2トランスTr2の三次巻線の一端に第10ダイオードD10のアノードが接続される。第2トランスTr2の三次巻線の他端に第11ダイオードD11のアノードが接続される。第10ダイオードD10のカソードと第11ダイオードD11のカソードは接続され、その接続点はA1となる。A1は、第3スイッチデバイスFET3の第1端子(ゲート端子)に接続される。また、第2トランスTr2の三次巻線の中点はB1となる。B1は、第1トランスTr1の三次巻線の中点に接続される。 The anode of the 10th diode D10 is connected to one end of the tertiary winding of the second transformer Tr2. The anode of the 11th diode D11 is connected to the other end of the tertiary winding of the second transformer Tr2. The cathode of the 10th diode D10 and the cathode of the 11th diode D11 are connected, and the connection point is A1. A1 is connected to the first terminal (gate terminal) of the third switch device FET3. Further, the midpoint of the tertiary winding of the second transformer Tr2 is B1. B1 is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer Tr1.
ON側伝送回路10aでは、1段目ON側駆動回路11aからn段目ON側駆動回路1naにゲートON指令及び電力を伝送し、1段目ON側駆動回路11aの第1電源キャパシタC11,第2電源キャパシタC21からn段目ON側駆動回路1naの第1電源キャパシタC1n,第2電源キャパシタC2nを充電すると同時に駆動対象の半導体デバイス1~nを導通状態に制御する。
In the ON
OFF側伝送回路10bでは1段目OFF側駆動回路11bからn段目OFF側駆動回路1nbにゲートOFF指令及び電力を伝送し、1段目ON側駆動回路11aの第1電源キャパシタC11,第2電源キャパシタC21からn段目ON側駆動回路1naの第1電源キャパシタC1n,第2電源キャパシタC2nを充電すると同時に駆動対象の半導体デバイス1~nを非導通状態に制御する。
In the OFF
第1電源キャパシタC11から第1電源キャパシタC1n及び第2電源キャパシタC21から第2電源キャパシタC2nの充電電圧は第1,第2トランスTr1,Tr2の一次巻線と二次巻線及び三次巻線の巻数比を変えることで任意の値に設定することが可能である。また、第1,第2トランスTr1,Tr2を用いることで高圧側と低圧側を電気的に絶縁することが可能である。 The charging voltage of the first power supply capacitor C11 to the first power supply capacitor C1n and the second power supply capacitor C21 to the second power supply capacitor C2n is the primary winding, the secondary winding and the tertiary winding of the first and second transformers Tr1 and Tr2. It is possible to set any value by changing the turns ratio. Further, by using the first and second transformers Tr1 and Tr2, it is possible to electrically insulate the high voltage side and the low voltage side.
また、一般的に、ゲートに対して印加する電圧はドレイン-ソース間の耐圧の数10分の1の電圧である。第1電源キャパシタC11~C1n,第2電源キャパシタC21~C2nに印加される電圧はゲートに印加する電圧によって設定することから、構成する第1~第3,第5スイッチデバイスFET1~FET3,FET5の耐圧もそれに伴い低く設定できるため特許文献1と比較して低コスト化、小型化を実現できる。
Further, in general, the voltage applied to the gate is a voltage that is several tenths of the withstand voltage between the drain and the source. Since the voltage applied to the first power supply capacitors C11 to C1n and the second power supply capacitors C21 to C2n is set by the voltage applied to the gate, the first to third and fifth switch devices FET1 to FET3 and FET5 to be configured are set. Since the withstand voltage can be set low accordingly, cost reduction and miniaturization can be realized as compared with
1段目~n段目ON側駆動回路11a~1naはON側伝送回路10aが動作し、OFF側伝送回路10bが停止している間、駆動対象の半導体デバイス1~nを導通させるように動作する。
The 1st to nth stages ON
一方で、1段目~n段目OFF側駆動回路11b~1nbはON側伝送回路10aの動作が停止し、OFF側伝送回路10bが動作している間に駆動対象の半導体デバイス1~nをオフさせるように動作する。
On the other hand, in the 1st to nth stages OFF
動作チャートを図4に示す。以降では駆動対象の半導体デバイス1のON,OFF動作に焦点を当て説明する。駆動対象の半導体デバイス1のゲート指令がhighになるとON側伝送回路10aが動作を開始し、1段目ON側駆動回路11aに電力を伝送する。すると、第1スイッチデバイスFET1および第5スイッチデバイスFET5が導通し、駆動対象の半導体デバイス1には第1電源キャパシタC11が並列に接続され、駆動対象の半導体デバイス1が導通する。
The operation chart is shown in FIG. Hereinafter, the ON / OFF operation of the
駆動対象の半導体デバイス1のゲート指令がlowになるとON側伝送回路10aが動作を停止し、OFF側伝送回路10bが動作を開始する。すると、第2,第3スイッチデバイスFET2,FET3が導通し、駆動対象の半導体デバイス1には第2電源キャパシタC21が逆並列に接続され第2電源キャパシタC21の充電電圧と等しい電圧がマイナス電圧として印加されるため、駆動対象の半導体デバイス1がオフする。2段目~n段目も同様な動作をするため駆動対象の半導体デバイス2~nのON,OFFを制御することが可能となる。
When the gate command of the
したがって、高圧回路と低圧回路の絶縁を維持しつつ、バイポーラ出力が可能で、負バイアスを印加することができ、かつ、安価で小型なゲート駆動回路を実現できる。 Therefore, it is possible to realize a bipolar output, a negative bias can be applied, and an inexpensive and compact gate drive circuit can be realized while maintaining the insulation between the high voltage circuit and the low voltage circuit.
[実施形態3]
図5に本実施形態3におけるゲート駆動回路の回路構成例を示す。本実施形態3では、第1,第2電源キャパシタC11,C21と第1,第2スイッチデバイスFET1,FET2の間に電圧調整機構(以下、レギュレータと称する)31,32を設けている点に特徴がある。
[Embodiment 3]
FIG. 5 shows a circuit configuration example of the gate drive circuit according to the third embodiment. The third embodiment is characterized in that voltage adjusting mechanisms (hereinafter referred to as regulators) 31 and 32 are provided between the first and second power supply capacitors C11 and C21 and the first and second switch devices FET1 and FET2. There is.
図5に示すように、第1電源キャパシタC11に対して並列に第3電源キャパシタC31が接続されている。第1電源キャパシタC11と第1スイッチデバイスFET1の第2端子(ドレイン端子)との間には第1レギュレータ31が接続されている。第2電源キャパシタC21に対して並列に第4電源キャパシタC41が接続されている。第2電源キャパシタC21と第2スイッチデバイスFET2の第3端子(ソース端子)との間には第2レギュレータ32が接続されている。
As shown in FIG. 5, the third power supply capacitor C31 is connected in parallel with the first power supply capacitor C11. A
本実施形態3では実施形態2の第3抵抗R3は削除している。第10,第11,第7ダイオードD10,D11,D7の接続点と第3スイッチデバイスFET3の第1端子(ゲート端子),第5スイッチデバイスFET5の第2端子(ドレイン端子)との間には第4抵抗R4が接続されている。第4,第5,第6ダイオードD4,D5,D6,第1抵抗R1の接続点と第5スイッチデバイスFET5の第1端子(ゲート端子)との間には第5抵抗R5が接続されている。 In the third embodiment, the third resistor R3 of the second embodiment is deleted. Between the connection points of the 10th, 11th, and 7th diodes D10, D11, and D7 and the 1st terminal (gate terminal) of the 3rd switch device FET3 and the 2nd terminal (drain terminal) of the 5th switch device FET5. The fourth resistor R4 is connected. The fifth resistance R5 is connected between the connection point of the fourth, fifth, fifth and sixth diodes D4, D5, D6 and the first resistance R1 and the first terminal (gate terminal) of the fifth switch device FET5. ..
第1レギュレータ31の端子1は第1電源キャパシタC11に接続される。第1レギュレータ31の端子2は第1,第2電源キャパシタC11,C21の接続点に接続される。第1レギュレータ31の端子3は第1スイッチデバイスFET1の第2端子(ドレイン端子)に接続される。第2レギュレータ32の端子1は第2電源キャパシタC21に接続される。第2レギュレータ32の端子2は第1,第2電源キャパシタC11,C21の接続点に接続される。第2レギュレータ32の端子3は第2スイッチデバイスFET2の第3端子(ソース端子)に接続される。
The
図6に第1,第2レギュレータ31,32の構成例を示す。第1,第2レギュレータ31,32は、半導体素子41と、基準電圧42と、増幅回路43と、第6抵抗R6と、第7抵抗R7と、を備える。
FIG. 6 shows a configuration example of the first and
半導体素子41は、第2端子(ドレイン端子)が第1電源キャパシタC11または第2電源キャパシタC21に接続され、第3端子(ソース端子)が第1スイッチデバイスFET1または第2スイッチデバイスFET2に接続される。
In the
基準電圧42は、第1,第2電源キャパシタC11,C21の接続点に一端が接続される。第6抵抗R6は、基準電圧42の一端に接続される。第7抵抗R7は、第6抵抗R6の他端と、第1スイッチデバイスFET1または第2スイッチデバイスFET2との間に接続される。
One end of the
増幅回路43は、基準電圧42の他端と第6,第7抵抗R6,R7の接続点を入力端子とし、出力端子を半導体素子41の第1端子(ゲート端子)に接続する。
The
図6の例は三端子リニアレギュレータであり代わりにスイッチングレギュレータなどを使用してもよい。第1レギュレータ31により正バイアス側の電圧を制御し、第2レギュレータ32により負バイアス側の電圧を制御する。これにより素子の特性や配線インピーダンスによる電圧降下などに依存することなく安定した電圧を駆動対象の半導体デバイス1~nに供給することができる。
The example of FIG. 6 is a three-terminal linear regulator, and a switching regulator or the like may be used instead. The voltage on the positive bias side is controlled by the
ゲート-ソース間に印加される電圧を安定化することでゲート-ソース間電圧の低下に伴う損失増加等を防ぐことが可能となる。そのほかの動作は実施形態2と同様であり、n段に拡張することも可能である。 By stabilizing the voltage applied between the gate and the source, it is possible to prevent an increase in loss due to a decrease in the voltage between the gate and the source. Other operations are the same as those in the second embodiment, and can be expanded to n stages.
[実施形態4]
実施形態1の伝送回路10では第1フルブリッジ回路を駆動することで駆動対象の半導体デバイス1~nのゲートに伝送する電力と半導体デバイスのゲート信号を送信している。第1トランスTr1の直流偏磁を防ぐ目的で第1フルブリッジ回路の出力と第1トランスTr1の間に第1直流カット用コンデンサC1を接続しているが第1フルブリッジ回路のデッドタイムや半導体スイッチの電圧降下のばらつきによって直流電圧が第1直流カット用コンデンサC1に充電される。
[Embodiment 4]
In the
図7に示すように第1トランスTr1に印加される電圧は第1フルブリッジ回路が出力する電圧から第1直流カット用コンデンサC1の電圧Vcを引いたものが印加される。第1直流カット用コンデンサC1に充電された電圧Vcが大きいと第1トランスTr1に十分な電圧が印加されず、第1トランスTr1の2次側に電圧が十分に出力されないため、第1,第5スイッチデバイスFET1,FET5のターンオンが遅れゲート電圧の立ち上がり速度の低下を引き起こしてしまう。 As shown in FIG. 7, the voltage applied to the first transformer Tr1 is the voltage output by the first full bridge circuit minus the voltage Vc of the first DC cut capacitor C1. If the voltage Vc charged in the first DC cut capacitor C1 is large, a sufficient voltage is not applied to the first transformer Tr1, and the voltage is not sufficiently output to the secondary side of the first transformer Tr1. The turn-on of the 5 switch devices FET1 and FET5 is delayed and causes a decrease in the rising speed of the gate voltage.
本実施形態4では、第1フルブリッジ回路のスイッチングパターンを工夫することで第1直流カット用コンデンサC1に充電される電圧を制御することにより運転状態によらず高速動作が可能なゲート駆動回路を説明する。 In the fourth embodiment, a gate drive circuit capable of high-speed operation regardless of the operating state is provided by controlling the voltage charged in the first DC cut capacitor C1 by devising the switching pattern of the first full bridge circuit. explain.
図8に本実施形態4における制御回路の構成例を示す。直流カット用コンデンサ電圧Vcを検出する。比較器33aは、直流カット用コンデンサ電圧Vcが0よりも大きいか否か(直流カット用コンデンサ電圧Vcが正か否か)を判定する。指令生成部34aは、直流カット用コンデンサ電圧Vcが正であれば、第1,第4半導体スイッチS1,S4をONとし、第2,第3半導体スイッチS2,S3をOFFとする指令を生成する。
FIG. 8 shows a configuration example of the control circuit according to the fourth embodiment. The DC cut capacitor voltage Vc is detected. The
比較器33bは、直流カット用コンデンサ電圧Vcが0よりも小さいか否か(直流カット用コンデンサ電圧Vcが負か否か)を判定する。指令生成部34bは、直流カット用コンデンサ電圧Vcが負であれば、第2,第3半導体スイッチS2,S3をONとし、第1,第4半導体スイッチS1,S4をOFFとする指令を生成する。
The
ゲート回路35は、指令生成部34a,34bで生成した指令通りに、ゲート信号を半導体スイッチS1~S4に出力する。
The
本実施形態4は、直流カット用コンデンサ電圧Vcを検出し、電圧の極性に基づいてフルブリッジ回路のゲート信号を選択する点に特徴がある。 The fourth embodiment is characterized in that the DC cut capacitor voltage Vc is detected and the gate signal of the full bridge circuit is selected based on the polarity of the voltage.
直流カット用コンデンサ電圧Vcの値が正の場合、第1,第4半導体スイッチS1,S4をオンさせ、第2,第3半導体スイッチS2,S3をオフさせる。直流カット用コンデンサ電圧Vcの値が負の場合、第1,第4半導体スイッチS1,S4をオフさせ、第2,第3半導体スイッチS2,S3をオンさせる。これにより常に直流カット用コンデンサ電圧Vcを0に保つことが可能となる。 When the value of the DC cut capacitor voltage Vc is positive, the first and fourth semiconductor switches S1 and S4 are turned on, and the second and third semiconductor switches S2 and S3 are turned off. When the value of the DC cut capacitor voltage Vc is negative, the first and fourth semiconductor switches S1 and S4 are turned off, and the second and third semiconductor switches S2 and S3 are turned on. This makes it possible to always keep the DC cut capacitor voltage Vc at 0.
なお、実施形態1に本実施形態4を適用した構成について説明したが、実施形態2,3のON側伝送回路10a,OFF側伝送回路10bに本実施形態4を適用することも可能である。
Although the configuration in which the
したがって、デッドタイムや半導体スイッチのばらつきによる影響を受けずにトランスに必要な電圧を印加することができるため駆動対象の半導体デバイスのターンオン速度を向上することが可能となる。よって、高速動作が可能なゲート駆動回路を実現できる。 Therefore, the voltage required for the transformer can be applied without being affected by the dead time or the variation of the semiconductor switch, so that the turn-on speed of the semiconductor device to be driven can be improved. Therefore, a gate drive circuit capable of high-speed operation can be realized.
[実施形態5]
図9に本実施形態5における制御回路の構成例を示す。本実施形態5は、図9に示すように、実施形態4に対して、平均処理部36を追加している。
[Embodiment 5]
FIG. 9 shows a configuration example of the control circuit according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, as shown in FIG. 9, the
本実施形態5は、直流カット用コンデンサ電圧Vcを検出し、平均処理部36により直流カット用コンデンサ電圧Vcをローパスフィルタでフィルタ処理し、または、移動平均処理することにより平均値を算出し、その処理後の電圧の極性に基づいてフルブリッジ回路のゲート信号を選択する点に特徴がある。
In the fifth embodiment, the DC cut capacitor voltage Vc is detected, and the DC cut capacitor voltage Vc is filtered by the
実施形態4に平均処理部36の処理を加えることによりノイズなどによる判定の誤りを防ぐことができる。その他の動作は実施形態4と同様であり直流カット用コンデンサ電圧Vcの値が正の場合、第1,第4半導体スイッチS1,S4をオンさせ、第2,第3半導体スイッチS2,S3をオフさせる。直流カット用コンデンサ電圧Vcの値が負の場合、第1,第4半導体スイッチS1,S4をオフさせ、第2,第3半導体スイッチS2,S3をオンさせる。これにより常に直流カット用コンデンサ電圧Vcを0に保つことが可能となる。
By adding the processing of the
したがって、デッドタイムや素子のばらつきによる影響を受けずにパルストランスに必要な電圧を印加することができるため駆動対象の半導体デバイスのターンオン速度を向上することが可能となる。 Therefore, the voltage required for the pulse transformer can be applied without being affected by the dead time or the variation of the element, so that the turn-on speed of the semiconductor device to be driven can be improved.
[実施形態6]
図10に本実施形態6における制御回路の構成例を示す。本実施形態6は、実施形態4に頂点検出回路37と、第1ホールド回路38と、比較器39と、第2ホールド回路40と、を追加している。
[Embodiment 6]
FIG. 10 shows a configuration example of the control circuit according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, the
図10中の頂点検出回路37はキャリアの頂点を検出する役割を持ち、キャリアの頂点を検出すると信号を出力する。第1ホールド回路38は頂点検出回路37の出力に応じて出力値の更新を行う。
The
比較器39にはキャリアとその中心点(0)が入力されキャリアが0より低い場合はhigh,0より高い場合はlowが出力される。第2ホールド回路40は比較器39の出力の立下りエッジもしくは立ち上がりエッジにて出力値の更新を行う。
A carrier and its center point (0) are input to the
したがって、直流カット用コンデンサ電圧Vcの値はキャリアの頂点でサンプリングされ、第1~第4半導体スイッチS1~S4のスイッチングのタイミングはキャリアの0クロスとなる。 Therefore, the value of the DC cut capacitor voltage Vc is sampled at the apex of the carrier, and the switching timing of the first to fourth semiconductor switches S1 to S4 is 0 cross of the carrier.
上述の回路を設けることで、直流カット用コンデンサ電圧Vcのサンプリングのタイミングと第1~第4半導体スイッチS1~S4のスイッチングのタイミングが確実にずれるため、スイッチングによるノイズなどによる判定の誤りを防ぐことができる。 By providing the above circuit, the sampling timing of the DC cut capacitor voltage Vc and the switching timing of the first to fourth semiconductor switches S1 to S4 are surely deviated, so that the judgment error due to noise due to switching can be prevented. Can be done.
そのほかの動作は実施形態4と同様であり直流カット用コンデンサ電圧Vcの値が正の場合、第1,第4半導体スイッチS1,S4をオンさせ、第2,第3半導体スイッチS2,S3をオフさせる。直流カット用コンデンサ電圧Vcの値が負の場合、第1,第4半導体スイッチS1,S4をオフさせ、第2,第3半導体スイッチS2,S3をオンさせる。 Other operations are the same as in the fourth embodiment, and when the value of the DC cut capacitor voltage Vc is positive, the first and fourth semiconductor switches S1 and S4 are turned on, and the second and third semiconductor switches S2 and S3 are turned off. Let me. When the value of the DC cut capacitor voltage Vc is negative, the first and fourth semiconductor switches S1 and S4 are turned off, and the second and third semiconductor switches S2 and S3 are turned on.
これにより常に直流カット用コンデンサ電圧Vcを0に保つことが可能となる。したがって、デッドタイムや半導体素子のばらつきによる影響を受けずにトランスに必要な電圧を印加することができるため駆動対象の半導体デバイスのターンオン速度を向上することが可能となる。 This makes it possible to always keep the DC cut capacitor voltage Vc at 0. Therefore, the voltage required for the transformer can be applied without being affected by the dead time or the variation of the semiconductor element, so that the turn-on speed of the semiconductor device to be driven can be improved.
また、実施形態4に実施形態6を適用した構成を説明したが、実施形態5に実施形態6を適用してもよい。 Further, although the configuration in which the sixth embodiment is applied to the fourth embodiment has been described, the sixth embodiment may be applied to the fifth embodiment.
[実施形態7]
図1では第1フルブリッジ回路を駆動することで駆動対象の半導体デバイスのゲートに伝送する電力とゲート信号を送信している。第1トランスTr1の直流偏磁を防ぐ目的で第1フルブリッジ回路と第1トランスTr1の間に第1直流カット用コンデンサC1を接続している。実施形態4~6では直流カット用コンデンサ電圧Vcの時間平均が運転状態によらず0となるように電圧をフィードバックし第1フルブリッジ回路のスイッチングパターンを制御することで第1トランスTr1に印加される電圧を確保し、ゲート駆動回路の安定動作を実現している。
[Embodiment 7]
In FIG. 1, the power and the gate signal to be transmitted to the gate of the semiconductor device to be driven are transmitted by driving the first full bridge circuit. A first DC cut capacitor C1 is connected between the first full bridge circuit and the first transformer Tr1 for the purpose of preventing DC demagnetization of the first transformer Tr1. In the fourth to sixth embodiments, the voltage is fed back so that the time average of the DC cut capacitor voltage Vc becomes 0 regardless of the operating state, and the voltage is applied to the first transformer Tr1 by controlling the switching pattern of the first full bridge circuit. The voltage is secured and the stable operation of the gate drive circuit is realized.
しかし、上記手法の場合、直流カット用コンデンサ電圧Vcの変化速度が第1トランスTr1の励磁インダクタンスの大きさに依存してしまう。そのため、第1トランスTr1の励磁インダクタンスが大きい場合、流れる電流が小さくなり直流カット用コンデンサ電圧Vcの変化速度が遅くなってしまう。 However, in the case of the above method, the rate of change of the DC cut capacitor voltage Vc depends on the magnitude of the exciting inductance of the first transformer Tr1. Therefore, when the exciting inductance of the first transformer Tr1 is large, the flowing current becomes small and the change speed of the DC cut capacitor voltage Vc becomes slow.
スイッチングパターンは直流カット用コンデンサ電圧Vcの極性が切り替わる場合に切り替わるため、結果として、スイッチング周波数が低くなってしまう。スイッチング周波数が低くなると、励磁電流が大きくなり第1トランスTr1の残留磁束が高くなるため、出力電圧が保持される時間も長くなってしまう。これは、ゲート駆動回路が短いパルス幅を再現できなくなる(つまり、ゲート駆動回路が高速動作できなくなる)という問題につながる。 Since the switching pattern is switched when the polarity of the DC cut capacitor voltage Vc is switched, the switching frequency becomes low as a result. When the switching frequency becomes low, the exciting current becomes large and the residual magnetic flux of the first transformer Tr1 becomes high, so that the time for which the output voltage is held becomes long. This leads to the problem that the gate drive circuit cannot reproduce a short pulse width (that is, the gate drive circuit cannot operate at high speed).
本実施形態7では、回路パラメータの影響を受けずにスイッチング周波数を高くしてトランスの残留磁束を低く制御することにより、ゲート駆動回路の高速動作を実現する。 In the seventh embodiment, high-speed operation of the gate drive circuit is realized by increasing the switching frequency and controlling the residual magnetic flux of the transformer to be low without being affected by the circuit parameters.
本実施形態7における制御回路の構成図を図11に示す。電圧制御型発信器(以下、VCOと称する)44は、入力される電圧により発振周波数を制御する。エッジ検出部45は、ゲート指令のオフタイミングのエッジを検出する。サンプルホールド回路46は、ゲート指令がオフのタイミングでのVCO44の出力の位相情報θをサンプルしサンプル位相情報θとして出力する。
FIG. 11 shows a block diagram of the control circuit according to the seventh embodiment. The voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO) 44 controls the oscillation frequency by the input voltage. The
位相判定部47は、サンプルホールド回路46から出力されたサンプル位相情報θがπ≦θ<2πであれば2πを出力し、0≦θ<πであれば0を出力する。位相判定部47の出力を位相指令値とする。減算器48は、位相指令値とサンプル位相情報θとの差分を演算する。PI制御部49は、位相指令値とサンプル位相情報に基づいてPI制御を行う。具体的には、減算器48で演算した差分に基づいてPI制御を行い、その結果である電圧をVCO44に出力する。VCO44の出力は、比較器33a,33b、サンプルホールド回路46に出力される。比較器33a,33b以降は実施形態4と同様である。
The
本実施形態7では、VCO44が出力する周波数の位相情報θを駆動対象の半導体デバイスのゲート指令のオフタイミングでサンプルしフィードバックすることで位相情報θが2πもしくは0になるようにVCO44の出力周波数を制御する。これによりVCO44の出力周波数はVCO44に入力する電圧により決定されるため励磁インダクタンスなどの回路パラメータによる影響を受けることなくスイッチング周波数を決定でき、さらに第1トランスTr1の残留磁束を低下させ高速動作を実現する。
In the seventh embodiment, the output frequency of the
VCO44の代表的な構成例を図12に示す。図12に示すように、入力端子Inputには、第8抵抗R8の一端が接続される。また、入力端子Inputには、第9抵抗R9の一端が接続される。第8抵抗R8の他端は第1コンパレータ50の一方の入力端子に接続される。第9抵抗R9の他端は第1コンパレータ50の他方の入力端子に接続される。第1コンパレータ50の一方の入力端子と出力端子との間にはコンデンサ51が接続される。
A typical configuration example of the
また、第1コンパレータ50の一方の入力端子には、第10抵抗R10の一端が接続される。第10抵抗R10の他端には、半導体スイッチ52の第2端子(ドレイン端子)が接続される。半導体スイッチ52の第3端子(ソース端子)は接地される。また、第1コンパレータ50の他方の入力端子と半導体スイッチ52の第3端子(ソース端子)との間には第11抵抗R11が接続される。
Further, one end of the tenth resistor R10 is connected to one input terminal of the
第1コンパレータ50の出力端子は、第2コンパレータ53の一方の入力端子に接続される。第2コンパレータ53の他方の入力端子には、第12抵抗R12の一端が接続される。第12抵抗R12の他端は接地される。第2コンパレータ53の他方の入力端子と第2コンパレータ53の出力端子との間には第13抵抗R13が接続される。また、半導体スイッチ52の第1端子(ゲート端子)と第2コンパレータ53の出力端子との間には第14抵抗R14が接続される。第2コンパレータ53の出力はduty比補正部54に入力される。duty比補正部54は第2コンパレータ53の出力に応じてduty比を補正する。duty比補正部54の出力がVCO44の出力となる。
The output terminal of the
図12は、あくまでVCO44の代表例であり、同様の機能を有するものであれば代用可能である。また、本実施形態7にて想定するVCO44の特性例を図13に示す。図13に示すように、VCO44の入力電圧が上昇するに従い、周波数fが上昇する。なお、VCO44の出力はduty50%の方形波が出力されるものとする。
FIG. 12 is just a representative example of VCO44, and any one having the same function can be substituted. Further, FIG. 13 shows an example of the characteristics of the
位相判定部47はサンプル位相情報θの大きさに基づいて位相指令値を生成する。サンプル位相情報θがπ未満の場合は位相指令値として0を出力し、サンプル位相情報θがπ以上の場合は位相指令値として2πを出力する。位相指令値(位相判定部47の出力)とサンプル位相情報θ(位相検出値)の差分をPI制御器49に入力し、その出力をVCO44に入力する。VCO44は入力に基づいた周波数を出力することでゲート指令のオフのタイミング時に位相情報θが0もしくは2πになるように制御することができる。
The
これによりスイッチング周波数を駆動対象の半導体デバイスのゲートパルス幅に合わせて調整できるため、ゲート指令がオフになるタイミングで直流カット用コンデンサ電圧Vc=0になるように制御できることから第1トランスTr1の残留磁束をほぼゼロに抑えることができ、ゲート駆動回路の高速動作を実現することができる。 As a result, the switching frequency can be adjusted according to the gate pulse width of the semiconductor device to be driven, and the DC cut capacitor voltage Vc = 0 can be controlled at the timing when the gate command is turned off. Therefore, the residual of the first transformer Tr1. The magnetic flux can be suppressed to almost zero, and high-speed operation of the gate drive circuit can be realized.
以上示したように、本実施形態7によれば、ゲート駆動回路の駆動周波数をゲート指令に追従して制御することにより、回路の定数などの影響を受けることなく高耐圧かつ高速動作が可能なゲート駆動回路を実現できる。 As shown above, according to the seventh embodiment, by controlling the drive frequency of the gate drive circuit according to the gate command, high withstand voltage and high speed operation are possible without being affected by the constants of the circuit. A gate drive circuit can be realized.
なお、本実施形態7は、実施形態1のゲート駆動回路に適用した例で説明したが、実施形態2、3のゲート駆動回路にも適用可能である。 Although the present embodiment 7 has been described with an example applied to the gate drive circuit of the first embodiment, it can also be applied to the gate drive circuits of the second and third embodiments.
[実施形態8]
本実施形態8による制御回路の構成図を図14に示す。実施形態7と同様にVCO44が出力する周波数の位相情報θを駆動対象の半導体デバイスのゲート指令のオフタイミングでサンプルしフィードバックすることで位相情報θが2πもしくは0になるようにVCO44の出力周波数を制御する。これにより、第1トランスTr1(第2トランスTr2)の残留磁束を低下させ高速動作を実現する。
[Embodiment 8]
FIG. 14 shows a block diagram of the control circuit according to the eighth embodiment. Similar to the seventh embodiment, the phase information θ of the frequency output by the
本実施形態8は、実施形態7の構成にコンデンサ電圧フィードバック部55を加えた点に特徴がある。コンデンサ電圧フィードバック部55は、減算部56において、第1直流カット用コンデンサ(OFF側伝送回路10bの場合は第2直流カット用コンデンサC2)の電圧指令値と電圧検出値との差分を算出する。PI制御器57は、その差分に基づいてPI制御を行う。減算器48は、位相指令値とPI制御器57の出力とを加算した値からサンプル位相情報θを減算する。それ他の構成は実施形態7と同様である。
The eighth embodiment is characterized in that the capacitor
コンデンサ電圧フィードバック部55は電圧指令値に0を入力することにより直流カット用コンデンサ電圧vcが0になるようにVCO44の入力電圧を補正する。これにより第1,第2フルブリッジ回路の半導体スイッチの短絡を防ぐためのデッドタイムや第1,第2フルブリッジ回路の半導体スイッチのばらつきにより発生する直流成分を補正して直流成分が0になるように周波数を制御できる。なお、電圧値や位相などの異なる物理量同士の演算に関しては演算に際して単位変換が行われ整合が取れるものとする。
The capacitor
これによりデッドタイムや半導体スイッチのばらつきの影響を受けずにスイッチング周波数を駆動対象の半導体デバイスのゲートパルス幅に合わせて調整できるため、ゲート駆動回路の高速動作を実現することができる。 As a result, the switching frequency can be adjusted according to the gate pulse width of the semiconductor device to be driven without being affected by the dead time or the variation of the semiconductor switch, so that high-speed operation of the gate drive circuit can be realized.
なお、本実施形態8は、実施形態1のゲート駆動回路に適用した例について説明したが、実施形態2、3のゲート駆動回路にも適用可能である。
Although the example of the
[実施形態9]
本実施形態9による制御回路の構成図を図15に示す。実施形態7と同様にVCO44が出力する周波数の位相情報θを駆動対象の半導体デバイスのゲート指令のオフタイミングでサンプルしフィードバックすることで位相情報θが2πもしくは0になるようにVCO44の出力周波数を制御する。これにより第1トランスTr1(第2トランスTr2)の残留磁束を低下させ高速動作を実現する。
[Embodiment 9]
FIG. 15 shows a block diagram of the control circuit according to the ninth embodiment. Similar to the seventh embodiment, the phase information θ of the frequency output by the
本実施形態9は、実施形態7の構成にコンデンサ電流フィードバック部58を加えた点に特徴がある。コンデンサ電流フィードバック部58は、減算部59において、第1直流カット用コンデンサC1(OFF側伝送回路10bの場合は第2直流カット用コンデンサC2)の電流指令値と電流検出値icとの差分を算出する。PI制御器57は、その差分に基づいてPI制御を行う。減算器48は、位相指令値とPI制御器57の出力とを加算した値からサンプル位相情報θを減算する。それ他の構成は実施形態7と同様である。
The ninth embodiment is characterized in that the capacitor
コンデンサ電流フィードバック部58は電流指令値に0を入力することにより第1直流カット用コンデンサC1の電流が0になるようにVCO44の入力電圧を補正する。これにより第1,第2フルブリッジ回路の半導体スイッチの短絡を防ぐためのデッドタイムや第1,第2フルブリッジ回路の半導体スイッチのばらつきにより発生する直流成分を補正して直流成分が0になるように周波数を制御できる。
The capacitor
また、実施形態8の場合、スイッチング時のサージ電圧を検出してしまう可能性があるが電流を検出することでその影響を緩和することが可能である。なお、電流値や位相などの異なる物理量同士の演算に関しては演算に際して単位変換が行われ整合が取れるものとする。 Further, in the case of the eighth embodiment, there is a possibility that the surge voltage at the time of switching may be detected, but the influence can be mitigated by detecting the current. Regarding the calculation between different physical quantities such as current value and phase, unit conversion is performed at the time of calculation and matching is obtained.
これによりデッドタイムや半導体スイッチのばらつきの影響を受けずにスイッチング周波数を駆動対象の半導体デバイスのゲートパルス幅に合わせて調整できるため、ゲート駆動回路の高速動作を実現することができる。 As a result, the switching frequency can be adjusted according to the gate pulse width of the semiconductor device to be driven without being affected by the dead time or the variation of the semiconductor switch, so that high-speed operation of the gate drive circuit can be realized.
なお、本実施形態9は、実施形態1のゲート駆動回路に適用した例について説明したが、実施形態2、3のゲート駆動回路にも適用可能である。 Although the example 9 applied to the gate drive circuit of the first embodiment has been described, the present embodiment 9 can also be applied to the gate drive circuits of the second and third embodiments.
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the above description has been made in detail only for the specific examples described in the present invention, it is obvious to those skilled in the art that various modifications and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. It goes without saying that such modifications and modifications fall within the scope of the claims.
1…駆動対象の半導体デバイス
10,10a,10b…伝送回路,ON側伝送回路,OFF側伝送回路
11~1n…1段目駆動回路~n段目駆動回路
11a~1na…1段目~n段目ON側駆動回路(1段目~n段目駆動回路)
11b~1nb…1段目~n段目OFF側駆動回路
Tr1,Tr2…第1トランス,第2トランス
D1~D7…第1~第7ダイオード
FET1~FET5…第1~第5スイッチデバイス
C11,C21…第1電源キャパシタ,第2電源キャパシタ
S1~S4…第1~第4半導体スイッチ
C1,C2…第1,第2直流カット用コンデンサ
Vin…入力コンデンサ
31,32…レギュレータ(電圧調整機構)
33a,33b,39…比較器
34a,34b…指令生成部
35…ゲート回路
36…平均処理部
37…頂点検出回路
38,40…第1,第2ホールド回路
44…電圧制御型発信器
45…エッジ検出部
46…サンプルホールド回路
47…位相判定部
48…減算器
49…PI制御部
50…第1コンパレータ
51…コンデンサ
52…半導体スイッチ
53…第2コンパレータ
54…duty比補正部
55…コンデンサ電圧フィードバック部
56…減算部
57…PI制御器
58…コンデンサ電流フィードバック部
59…減算器
1 ... Semiconductor device to be driven 10, 10a, 10b ... Transmission circuit, ON side transmission circuit, OFF
11b to 1nb ... 1st to nth stage OFF side drive circuit Tr1, Tr2 ... 1st transformer, 2nd transformer D1 to D7 ... 1st to 7th diodes FET1 to FET5 ... 1st to 5th switch devices C11, C21 ... 1st power supply capacitor, 2nd power supply capacitor S1 to S4 ... 1st to 4th semiconductor switches C1, C2 ... 1st and 2nd DC cut capacitors Vin ...
33a, 33b, 39 ...
Claims (14)
ゲート信号及び電力を伝送する伝送部と、
前記伝送部に一次巻線が接続された第1トランスを有するトランス部と、
n個の前記半導体デバイスをそれぞれ制御する1段目駆動回路~n段目駆動回路を有する駆動回路部と、を備え、
前記1段目駆動回路~n段目駆動回路はそれぞれ、前記第1トランスの二次巻線,三次巻線と駆動対象の前記半導体デバイスとの間に複数のスイッチデバイスと第1,第2電源キャパシタとを有し、駆動対象の前記半導体デバイスのゲート指令がhighの時は前記複数のスイッチデバイスを制御して駆動対象の前記半導体デバイスに前記第1電源キャパシタを並列接続し、駆動対象の前記半導体デバイスのゲート指令がlowの時は前記複数のスイッチデバイスを制御して駆動対象の前記半導体デバイスに前記第2電源キャパシタを逆並列接続することを特徴とするゲート駆動回路。 A gate drive circuit for n semiconductor devices connected in series.
A transmission unit that transmits gate signals and power,
A transformer unit having a first transformer to which a primary winding is connected to the transmission unit, and a transformer unit.
A drive circuit unit having a first-stage drive circuit to an n-th stage drive circuit that controls each of the n semiconductor devices is provided.
The first-stage drive circuit to the n-th stage drive circuit have a plurality of switch devices and first and second power supplies between the secondary winding and the tertiary winding of the first transformer and the semiconductor device to be driven, respectively. When the gate command of the semiconductor device to be driven has a capacitor and the gate command is high, the plurality of switch devices are controlled to connect the first power supply capacitor in parallel to the semiconductor device to be driven, and the drive target is described. A gate drive circuit characterized in that when the gate command of a semiconductor device is low, the plurality of switch devices are controlled and the second power supply capacitor is connected in antiparallel to the semiconductor device to be driven.
前記1段目駆動回路~n段目駆動回路は、それぞれ、
前記第1トランスの二次巻線の一端にアノードが接続された第1ダイオードと、
前記第1トランスの二次巻線の他端にアノードが接続された第2ダイオードと、
前記第1ダイオードのカソードと前記第2ダイオードのカソードにアノードが接続された第3ダイオードと、
前記第3ダイオードのカソードと前記第1トランスの三次巻線の中点との間に直列接続された第1,第2電源キャパシタと、
前記第1トランスの三次巻線の一端にアノードが接続された第4ダイオードと、
前記第1トランスの三次巻線の他端にアノードが接続された第5ダイオードと、
前記第4ダイオードのカソードと前記第5ダイオードのカソードにアノードが接続され、カソードが前記第1,第2電源キャパシタの接続点に接続された第6ダイオードと、
前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に一端が接続され、前記第1トランスの三次巻線の中点に他端が接続された第1抵抗と、
第1端子が前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に接続され、第2端子が前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点に接続され、第3端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続された第1スイッチデバイスと、
第1端子が前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に接続され、第2端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第2スイッチデバイスと、
第2端子が前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第3スイッチデバイスと、
第1端子が前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に接続され、第2端子が前記第6ダイオードのカソードに接続され、第3端子が前記第3スイッチデバイスの第1端子に接続された第4スイッチデバイスと、
第1端子が前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に接続され、第2端子が前記第3スイッチデバイスの第1端子に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第5スイッチデバイスと、
を備え、駆動対象の前記半導体デバイスの第3端子は前記第1,第2電源キャパシタの接続点と前記第1トランスの二次巻線の中点に接続されたことを特徴とする請求項1記載のゲート駆動回路。 The transmission unit is for a first DC cut connected between an input capacitor, a first full bridge circuit connected to the input capacitor, and between the first full bridge circuit and the primary winding of the first transformer. With a capacitor and a transmission circuit with
The first-stage drive circuit to the n-th stage drive circuit are each
A first diode having an anode connected to one end of the secondary winding of the first transformer,
A second diode with an anode connected to the other end of the secondary winding of the first transformer,
A third diode having an anode connected to the cathode of the first diode and the cathode of the second diode,
The first and second power supply capacitors connected in series between the cathode of the third diode and the midpoint of the tertiary winding of the first transformer,
A fourth diode with an anode connected to one end of the tertiary winding of the first transformer,
A fifth diode having an anode connected to the other end of the tertiary winding of the first transformer,
A sixth diode in which the anode is connected to the cathode of the fourth diode and the cathode of the fifth diode, and the cathode is connected to the connection point of the first and second power supply capacitors.
A first resistor having one end connected to the connection point of the fourth, fifth, and sixth diodes and the other end connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer.
The first terminal is connected to the connection point of the first, second, and third diodes, the second terminal is connected to the connection point between the third diode and the first power supply capacitor, and the third terminal is the drive target. The first switch device connected to the first terminal of the semiconductor device,
The first terminal is connected to the connection point of the first, second and third diodes, the second terminal is connected to the first terminal of the semiconductor device to be driven, and the third terminal is the tertiary winding of the first transformer. The second switch device connected to the midpoint of the line,
A third switch device in which the second terminal is connected to the connection point of the first, second, and third diodes, and the third terminal is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer.
The first terminal is connected to the connection point of the fourth, fifth, and sixth diodes, the second terminal is connected to the cathode of the sixth diode, and the third terminal is connected to the first terminal of the third switch device. 4th switch device and
The first terminal is connected to the connection point of the fourth, fifth, and sixth diodes, the second terminal is connected to the first terminal of the third switch device, and the third terminal is the tertiary winding of the first transformer. With the 5th switch device connected to the midpoint,
1. The third terminal of the semiconductor device to be driven is connected to the connection point of the first and second power supply capacitors and the midpoint of the secondary winding of the first transformer. The gate drive circuit described.
前記伝送部は、
入力コンデンサと、前記入力コンデンサに接続された第1フルブリッジ回路と、前記第1フルブリッジ回路と前記第1トランスの一次巻線との間に接続された第1直流カット用コンデンサと、を有するON側伝送回路と、
前記入力コンデンサに接続された第2フルブリッジ回路と、前記第2フルブリッジ回路と前記第2トランスの一次巻線との間に接続された第2直流カット用コンデンサと、を有するOFF側伝送回路と、を備え、
前記駆動回路部は、前記1段目駆動回路~n段目駆動回路と、1段目OFF側駆動回路~n段目OFF側駆動回路と、を備え、
前記1段目駆動回路~n段目駆動回路はそれぞれ、
前記第1トランスの二次巻線の一端にアノードが接続された第1ダイオードと、
前記第1トランスの二次巻線の他端にアノードが接続された第2ダイオードと、
前記第1ダイオードのカソードと前記第2ダイオードのカソードにアノードが接続された第3ダイオードと、
前記第3ダイオードのカソードと前記第1トランスの三次巻線の中点との間に直列接続された第1,第2電源キャパシタと、
前記第1トランスの三次巻線の一端にアノードが接続された第4ダイオードと、
前記第1トランスの三次巻線の他端にアノードが接続された第5ダイオードと、
前記第4ダイオードのカソードと前記第5ダイオードのカソードにアノードが接続され、カソードが前記第1,第2電源キャパシタの接続点に接続された第6ダイオードと、
前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に一端が接続され、前記第1トランスの三次巻線の中点に他端が接続された第1抵抗と、
前記第1,第2,第3ダイオードの接続点に一端が接続された第2抵抗と、
第1端子が前記第2抵抗の他端に接続され、第2端子が前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点に接続され、第3端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続された第1スイッチデバイスと、
第1端子が前記第2抵抗の他端に接続され、第2端子が駆動対象の前記半導体デバイスの第1端子に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第2スイッチデバイスと、
第2端子が前記第2抵抗の他端に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第3スイッチデバイスと、
アノードが前記第3スイッチデバイスの第1端子に接続され、カソードが前記第6ダイオードのカソードに接続された第7ダイオードと、
第1端子が前記第4,第5,第6ダイオードの接続点に接続され、第3端子が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続された第5スイッチデバイスと、
を備え、駆動対象の前記半導体デバイスの第3端子は前記第1,第2電源キャパシタの接続点と前記第1トランスの二次巻線の中点に接続され、
前記1段目OFF側駆動回路~n段目OFF側駆動回路はそれぞれ、
前記第2トランスの二次巻線の一端にアノードが接続され、前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点にカソードが接続された第8ダイオードと、
前記第2トランスの二次巻線の他端にアノードが接続され、前記第3ダイオードと前記第1電源キャパシタの接続点にカソードが接続された第9ダイオードと、
前記第2トランスの三次巻線の一端にアノードが接続され、前記第3スイッチデバイスの第1端子にカソードが接続された第10ダイオードと、
前記第2トランスの三次巻線の他端にアノードが接続され、前記第3スイッチデバイスの第1端子にカソードが接続された第11ダイオードと、を備え、
前記第2トランスの二次巻線の中点が前記第1トランスの二次巻線の中点に接続され、前記第2トランスの三次巻線の中点が前記第1トランスの三次巻線の中点に接続されたことを特徴とする請求項1記載のゲート駆動回路。 The transformer unit includes the first transformer and the second transformer.
The transmission unit
It has an input capacitor, a first full bridge circuit connected to the input capacitor, and a first DC cut capacitor connected between the first full bridge circuit and the primary winding of the first transformer. ON side transmission circuit and
An OFF side transmission circuit having a second full bridge circuit connected to the input capacitor and a second DC cut capacitor connected between the second full bridge circuit and the primary winding of the second transformer. And, with
The drive circuit unit includes the first stage drive circuit to the nth stage drive circuit and the first stage OFF side drive circuit to the nth stage OFF side drive circuit.
The first-stage drive circuit to the n-th stage drive circuit are each
A first diode having an anode connected to one end of the secondary winding of the first transformer,
A second diode with an anode connected to the other end of the secondary winding of the first transformer,
A third diode having an anode connected to the cathode of the first diode and the cathode of the second diode,
The first and second power supply capacitors connected in series between the cathode of the third diode and the midpoint of the tertiary winding of the first transformer,
A fourth diode with an anode connected to one end of the tertiary winding of the first transformer,
A fifth diode having an anode connected to the other end of the tertiary winding of the first transformer,
A sixth diode in which the anode is connected to the cathode of the fourth diode and the cathode of the fifth diode, and the cathode is connected to the connection point of the first and second power supply capacitors.
A first resistor having one end connected to the connection point of the fourth, fifth, and sixth diodes and the other end connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer.
The second resistor, one end of which is connected to the connection point of the first, second, and third diodes,
The first terminal is connected to the other end of the second resistor, the second terminal is connected to the connection point between the third diode and the first power supply capacitor, and the third terminal is the first terminal of the semiconductor device to be driven. With the first switch device connected to
The first terminal is connected to the other end of the second resistor, the second terminal is connected to the first terminal of the semiconductor device to be driven, and the third terminal is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer. With the second switch device
A third switch device in which the second terminal is connected to the other end of the second resistor and the third terminal is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer.
A seventh diode whose anode is connected to the first terminal of the third switch device and whose cathode is connected to the cathode of the sixth diode,
A fifth switch device in which the first terminal is connected to the connection point of the fourth, fifth, and sixth diodes, and the third terminal is connected to the midpoint of the tertiary winding of the first transformer.
The third terminal of the semiconductor device to be driven is connected to the connection point of the first and second power supply capacitors and the midpoint of the secondary winding of the first transformer.
The first-stage OFF-side drive circuit to the n-th-stage OFF-side drive circuit are respectively.
An eighth diode having an anode connected to one end of the secondary winding of the second transformer and a cathode connected to the connection point between the third diode and the first power supply capacitor.
A ninth diode having an anode connected to the other end of the secondary winding of the second transformer and a cathode connected to the connection point between the third diode and the first power supply capacitor.
A tenth diode having an anode connected to one end of the tertiary winding of the second transformer and a cathode connected to the first terminal of the third switch device.
An eleventh diode having an anode connected to the other end of the tertiary winding of the second transformer and a cathode connected to the first terminal of the third switch device is provided.
The midpoint of the secondary winding of the second transformer is connected to the midpoint of the secondary winding of the first transformer, and the midpoint of the tertiary winding of the second transformer is the tertiary winding of the first transformer. The gate drive circuit according to claim 1, wherein the gate drive circuit is connected to a midpoint.
前記第2スイッチデバイスと前記第2電源キャパシタとの間に第2電圧調整機構を設けたことを特徴とする請求項2~4のうち何れかに記載のゲート駆動回路。 A first voltage adjusting mechanism is provided between the first switch device and the first power supply capacitor.
The gate drive circuit according to any one of claims 2 to 4, wherein a second voltage adjusting mechanism is provided between the second switch device and the second power supply capacitor.
第2端子が前記第1電源キャパシタまたは前記第2電源キャパシタに接続され、第3端子が前記第1スイッチデバイスまたは前記第2スイッチデバイスに接続された半導体素子と、
前記第1,第2電源キャパシタの接続点に一端が接続された基準電圧と、
前記基準電圧の一端に接続された第6抵抗と、
前記第6抵抗の他端と、前記第1スイッチデバイスまたは前記第2スイッチデバイスとの間に接続された第7抵抗と、
前記基準電圧の他端と前記第6,第7抵抗の接続点を入力端子とし、出力端子が前記半導体素子の第1端子に接続された増幅回路と、
を備えたことを特徴とする請求項5記載のゲート駆動回路。 The first and second voltage adjusting mechanisms are
A semiconductor device having a second terminal connected to the first power supply capacitor or the second power supply capacitor and a third terminal connected to the first switch device or the second switch device.
The reference voltage with one end connected to the connection point of the first and second power supply capacitors,
The sixth resistance connected to one end of the reference voltage and
A seventh resistance connected between the other end of the sixth resistance and the first switch device or the second switch device.
An amplifier circuit having an input terminal at the connection point between the other end of the reference voltage and the sixth and seventh resistances and an output terminal connected to the first terminal of the semiconductor element.
5. The gate drive circuit according to claim 5.
制御回路は、
前記第1,第2直流カット用コンデンサの電圧が正の場合は前記第1,第4半導体スイッチをONとし、前記第2,第3半導体スイッチをOFFとし、
前記第1,第2直流カット用コンデンサの電圧が負の場合は前記第1,第4半導体スイッチをOFFとし、前記第2,第3半導体スイッチをONとすることを特徴とする請求項2~6のうち何れかに記載のゲート駆動回路。 The first and second full bridge circuits include a first and second semiconductor switch connected in series between both ends of the input capacitor, and a third and fourth semiconductor switch connected in series between both ends of the input capacitor. The connection point of the third and fourth semiconductor switches is one end of the primary winding of the first transformer or the primary winding of the second transformer via the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor. The connection point of the first and second semiconductor switches is connected to the other end of the primary winding of the first transformer or the other end of the primary winding of the second transformer.
The control circuit is
When the voltage of the first and second DC cut capacitors is positive, the first and fourth semiconductor switches are turned on, and the second and third semiconductor switches are turned off.
Claims 2 to 2, wherein when the voltage of the first and second DC cut capacitors is negative, the first and fourth semiconductor switches are turned off and the second and third semiconductor switches are turned on. The gate drive circuit according to any one of 6.
前記第1~第4半導体スイッチのスイッチングのタイミングは前記キャリアの0クロスのタイミングとすることを特徴とする請求項7または8記載のゲート駆動回路。 The timing of sampling the voltage of the first and second DC cut capacitors is the timing of the apex of the carrier.
The gate drive circuit according to claim 7, wherein the switching timing of the first to fourth semiconductor switches is the timing of zero crossing of the carrier.
制御回路は、
入力される電圧により発信周波数を制御する電圧制御型発信器と、
前記ゲート指令のオフ時における前記電圧制御型発信器の出力の位相情報をサンプルホールドし、サンプル位相情報として出力するサンプルホールド回路と、
前記サンプル位相情報がπ以上2π未満の場合は2πを位相指令値として出力し、前記サンプル位相情報が0以上π未満の場合は0を前記位相指令値として出力する位相判定部と、
前記位相指令値と前記サンプル位相情報に基づいてPI制御を行い、PI制御の結果である電圧を前記電圧制御型発信器に出力するPI制御器と、
を備え、
前記電圧制御型発信器の出力が正の場合は前記第1,第4半導体スイッチをONとし、前記第2,第3半導体スイッチをOFFとし、
前記電圧制御型発信器の出力が負の場合は前記第1,第4半導体スイッチをOFFとし、前記第2,第3半導体スイッチをONとすることを特徴とする請求項2~6のうち何れかに記載のゲート駆動回路。 The first and second full bridge circuits include a first and second semiconductor switch connected in series between both ends of the input capacitor, and a third and fourth semiconductor switch connected in series between both ends of the input capacitor. The connection point of the third and fourth semiconductor switches is one end of the primary winding of the first transformer or the primary winding of the second transformer via the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor. The connection point of the first and second semiconductor switches is connected to the other end of the primary winding of the first transformer or the other end of the primary winding of the second transformer.
The control circuit is
A voltage-controlled transmitter that controls the transmission frequency according to the input voltage,
A sample hold circuit that sample-holds the phase information of the output of the voltage control type transmitter when the gate command is off and outputs it as sample phase information.
When the sample phase information is π or more and less than 2π, 2π is output as a phase command value, and when the sample phase information is 0 or more and less than π, 0 is output as the phase command value.
A PI controller that performs PI control based on the phase command value and the sample phase information and outputs the voltage resulting from the PI control to the voltage control type transmitter.
Equipped with
When the output of the voltage control type transmitter is positive, the first and fourth semiconductor switches are turned on, and the second and third semiconductor switches are turned off.
Any of claims 2 to 6, wherein when the output of the voltage control type transmitter is negative, the first and fourth semiconductor switches are turned off and the second and third semiconductor switches are turned on. The gate drive circuit described in Crab.
前記第1直流カット用コンデンサまたは前記第2直流カット用コンデンサの電圧指令値と電圧検出値との差分に基づいてPI制御を行うコンデンサ電圧フィードバック部を備え、
前記PI制御器は、前記位相指令値と前記コンデンサ電圧フィードバック部の出力を加算した値から前記サンプル位相情報を減算した値に基づいてPI制御を行うことを特徴とする請求項10記載のゲート駆動回路。 The control circuit is
A capacitor voltage feedback unit that performs PI control based on the difference between the voltage command value and the voltage detection value of the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor is provided.
The gate drive according to claim 10, wherein the PI controller performs PI control based on a value obtained by subtracting the sample phase information from a value obtained by adding the phase command value and the output of the capacitor voltage feedback unit. circuit.
前記第1直流カット用コンデンサまたは前記第2直流カット用コンデンサの電流指令値と電流検出値との差分に基づいてPI制御を行うコンデンサ電流フィードバック部を備え、
前記PI制御器は、前記位相指令値と前記コンデンサ電流フィードバック部の出力を加算した値から前記サンプル位相情報を減算した値に基づいてPI制御を行うことを特徴とする請求項10記載のゲート駆動回路。 The control circuit is
A capacitor current feedback unit that performs PI control based on the difference between the current command value and the current detection value of the first DC cut capacitor or the second DC cut capacitor is provided.
The gate drive according to claim 10, wherein the PI controller performs PI control based on a value obtained by subtracting the sample phase information from a value obtained by adding the phase command value and the output of the capacitor current feedback unit. circuit.
入力端子に一端が接続された第8抵抗と、
入力端子に一端が接続された第9抵抗と、
前記第8抵抗の他端に一方の入力端子が接続され、前記第9抵抗の他端に他方の入力端子が接続された第1コンパレータと、
前記第1コンパレータの一方の入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサと、
前記第1コンパレータの一方の入力端子に一端が接続された第10抵抗と、
前記第10抵抗の他端に第2端子が接続され、第3端子が接地された半導体スイッチと、
前記第1コンパレータの他方の入力端子と前記半導体スイッチの第3端子との間に接続された第11抵抗と、
前記第1コンパレータの出力に一方の入力端子が接続された第2コンパレータと、
前記第2コンパレータの他方の入力端子に一端が接続され、他端が接地された第12抵抗と、
前記第2コンパレータの出力端子と他方の入力端子との間に接続された第13抵抗と、
前記半導体デバイスの第1端子と前記第2コンパレータの出力端子との間に接続された第14抵抗と、
前記第2コンパレータの出力に応じてduty比を補正するduty比補正部と、を備えたことを特徴とする請求項11~12のうち何れかに記載のゲート駆動回路。 The voltage control type transmitter is
The 8th resistance with one end connected to the input terminal,
The 9th resistance with one end connected to the input terminal,
A first comparator having one input terminal connected to the other end of the eighth resistance and the other input terminal connected to the other end of the ninth resistance.
A capacitor connected between one input terminal and the output terminal of the first comparator,
A tenth resistor having one end connected to one input terminal of the first comparator,
A semiconductor switch in which the second terminal is connected to the other end of the tenth resistor and the third terminal is grounded.
An eleventh resistor connected between the other input terminal of the first comparator and the third terminal of the semiconductor switch,
A second comparator in which one input terminal is connected to the output of the first comparator, and
A twelfth resistor having one end connected to the other input terminal of the second comparator and the other end grounded.
A thirteenth resistor connected between the output terminal of the second comparator and the other input terminal,
A 14th resistor connected between the first terminal of the semiconductor device and the output terminal of the second comparator,
The gate drive circuit according to any one of claims 11 to 12, further comprising a duty ratio correction unit that corrects the duty ratio according to the output of the second comparator.
前記1段目駆動回路~n段目駆動回路はそれぞれ、駆動対象の前記半導体デバイスのゲート指令がhighの時は前記複数のスイッチデバイスを制御して駆動対象の前記半導体デバイスに前記第1電源キャパシタを並列接続し、駆動対象の前記半導体デバイスのゲート指令がlowの時は前記複数のスイッチデバイスを制御して駆動対象の前記半導体デバイスに前記第2電源キャパシタを逆並列接続することを特徴とするゲート駆動回路の制御方法。 A transmission unit that transmits gate signals and power, a transformer unit that has a first transformer with a primary winding connected to the transmission unit, and a first-stage drive circuit to n-stage drive that controls n semiconductor devices, respectively. A drive circuit unit having a circuit is provided, and the first-stage drive circuit to the n-th stage drive circuit are located between the secondary winding and the tertiary winding of the first transformer and the semiconductor device to be driven, respectively. It is a control method of a gate drive circuit including a plurality of switch devices and first and second power supply capacitors.
Each of the first-stage drive circuit to the n-th stage drive circuit controls the plurality of switch devices when the gate command of the semiconductor device to be driven is high, and the first power supply capacitor is used for the semiconductor device to be driven. When the gate command of the semiconductor device to be driven is low, the plurality of switch devices are controlled to connect the second power supply capacitor to the semiconductor device to be driven in antiparallel connection. How to control the gate drive circuit.
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