JP2910859B2 - 半導体素子の駆動回路 - Google Patents
半導体素子の駆動回路Info
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/0412—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
- H03K17/04123—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches
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- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/0812—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
- H03K17/08122—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches
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- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、制御電極端子付きの半導体素子をターンオ
ン，ターンオフするための駆動回路に関する。
ン，ターンオフするための駆動回路に関する。
（従来の技術） 一般に半導体素子を高周波でスイッチング動作させる
場合、浮遊容量や浮遊インダクタンスが高速動作を妨げ
る大きい原因となる。電力用の電流スイッチング素子で
あるIGBTを例にとってこのことを以下に図面を用いて説
明する。
場合、浮遊容量や浮遊インダクタンスが高速動作を妨げ
る大きい原因となる。電力用の電流スイッチング素子で
あるIGBTを例にとってこのことを以下に図面を用いて説
明する。
第３図は、IGBT7とそのゲート駆動回路を示してい
る。１はターンオン用電源、11はターンオフ用電源であ
り、2,12は電流制限抵抗であり、4,14は電源を切り換え
るスイッチである。IGBT7のゲート・ソース間には浮遊
容量71,漏れ抵抗72が存在する。ゲート駆動回路内に
は、高速動作時に問題となる浮遊インダクタンス3,13,5
が存在する。
る。１はターンオン用電源、11はターンオフ用電源であ
り、2,12は電流制限抵抗であり、4,14は電源を切り換え
るスイッチである。IGBT7のゲート・ソース間には浮遊
容量71,漏れ抵抗72が存在する。ゲート駆動回路内に
は、高速動作時に問題となる浮遊インダクタンス3,13,5
が存在する。
第４図はこの様なゲート駆動回路の動作タイミング図
である。浮遊インダクタンス3,13,5の影響によって、IG
BT7のゲートの浮遊容量71の充電，放電の際の電流上昇
率が制限されるが、図ではこの電流上昇率の大きい場合
を破線で、小さい場合を実線で示している。時刻t0でオ
ン制御信号が与えられたとすると、電流上昇率が小さい
ときのIGBT7のターンオン開始までの時間t1′−t0、お
よびターンオン開始からオン状態になるまでのスイッチ
ング時間t2′−t1′はそれぞれ、電流上昇率が大きい場
合のターンオン開始までの時間t1−t0、およびターンオ
ン開始からオン状態間での時間t2−t1より大きい。
である。浮遊インダクタンス3,13,5の影響によって、IG
BT7のゲートの浮遊容量71の充電，放電の際の電流上昇
率が制限されるが、図ではこの電流上昇率の大きい場合
を破線で、小さい場合を実線で示している。時刻t0でオ
ン制御信号が与えられたとすると、電流上昇率が小さい
ときのIGBT7のターンオン開始までの時間t1′−t0、お
よびターンオン開始からオン状態になるまでのスイッチ
ング時間t2′−t1′はそれぞれ、電流上昇率が大きい場
合のターンオン開始までの時間t1−t0、およびターンオ
ン開始からオン状態間での時間t2−t1より大きい。
オン制御信号を印加したときからIGBT7がターンオン
動作を開始するまでの時間t1−t0,t1′−t0は無駄時間
である。IGBT7の駆動周波数を高くすると、駆動周期に
対するこの無駄時間が長くなり、高周波駆動が妨げられ
ることになる。またIGBT7がオフ状態からオン状態に移
行するスイッチング時間t2−t1,t2′−t1′は、IGBT7の
電力損失と密接な関係にあり、このスイッチング時間が
長いとIGBT7の電力損失が大きくなってやはり高周波駆
動が出来なくなる。したがって、IGBT7の高周波駆動を
行うためには、高い電流上昇率でオン制御信号を与える
ことが必要になる。
動作を開始するまでの時間t1−t0,t1′−t0は無駄時間
である。IGBT7の駆動周波数を高くすると、駆動周期に
対するこの無駄時間が長くなり、高周波駆動が妨げられ
ることになる。またIGBT7がオフ状態からオン状態に移
行するスイッチング時間t2−t1,t2′−t1′は、IGBT7の
電力損失と密接な関係にあり、このスイッチング時間が
長いとIGBT7の電力損失が大きくなってやはり高周波駆
動が出来なくなる。したがって、IGBT7の高周波駆動を
行うためには、高い電流上昇率でオン制御信号を与える
ことが必要になる。
ところで、オン制御信号の電流上昇率は、電源１の電
圧Ｅと、回路のインダクタンス3,5の和Ｌによって決ま
り、E/Lで定義される。浮遊インダクタンスの値Ｌは、
回路を組み立てたときの部品や配線のインダクタンスで
決まり、物理的な条件からこの値は数百nHとなる。また
オン制御信号用の電源１の電圧Ｅは、IGBT7のゲート・
ソース間耐圧より高くすることができないから、これは
十数Ｖである。したがって電流上昇率は、数十A/μ sec
程度に制限される。なおここでIGBT7のゲート・ソース
間耐圧とは、破壊限界ではなく、信頼性を劣化させずに
済む許容限界電圧の意である。
圧Ｅと、回路のインダクタンス3,5の和Ｌによって決ま
り、E/Lで定義される。浮遊インダクタンスの値Ｌは、
回路を組み立てたときの部品や配線のインダクタンスで
決まり、物理的な条件からこの値は数百nHとなる。また
オン制御信号用の電源１の電圧Ｅは、IGBT7のゲート・
ソース間耐圧より高くすることができないから、これは
十数Ｖである。したがって電流上昇率は、数十A/μ sec
程度に制限される。なおここでIGBT7のゲート・ソース
間耐圧とは、破壊限界ではなく、信頼性を劣化させずに
済む許容限界電圧の意である。
ここまで、IGBT7のターンオン動作を説明したが、タ
ーンオフ動作についても、電圧，電流の極性が逆になる
ことを除けば事情は同じである。すなわちオフ制御信号
を時刻t3に印加したとき、電流上昇率が大きいときのIG
BT7のターンオフ開始までの時間t4−t3、およびターン
オフ開始からオフ状態になる間でのスイッチング時間t5
−t14はそれぞれ、電流上昇率が小さい場合のターンオ
フ開始までの時間t4′−t3、およびターンオン開始から
オン状態までの時間t5′−t4′より小さい。そしてター
ンオン動作の場合と同様、IGBT7を高調波駆動しようと
する高い電流上昇率が必要になるが、回路の浮遊インダ
クタンスとIGBT7の耐圧により制限される電源電圧のた
め、十分に大きい電流上昇率を得ることが出来ない。
ーンオフ動作についても、電圧，電流の極性が逆になる
ことを除けば事情は同じである。すなわちオフ制御信号
を時刻t3に印加したとき、電流上昇率が大きいときのIG
BT7のターンオフ開始までの時間t4−t3、およびターン
オフ開始からオフ状態になる間でのスイッチング時間t5
−t14はそれぞれ、電流上昇率が小さい場合のターンオ
フ開始までの時間t4′−t3、およびターンオン開始から
オン状態までの時間t5′−t4′より小さい。そしてター
ンオン動作の場合と同様、IGBT7を高調波駆動しようと
する高い電流上昇率が必要になるが、回路の浮遊インダ
クタンスとIGBT7の耐圧により制限される電源電圧のた
め、十分に大きい電流上昇率を得ることが出来ない。
IGBT7がオン或いはオフの定常状態になった後は、ゲ
ート・ソース間の洩れ抵抗72にそれぞれ、第４図に示す
微小電流ilip,ilinが供給されれば良い。この点でIGBT
は電圧制御型と呼ばれる。
ート・ソース間の洩れ抵抗72にそれぞれ、第４図に示す
微小電流ilip,ilinが供給されれば良い。この点でIGBT
は電圧制御型と呼ばれる。
ゲート部がpn接合で構成されるGTO等の電流スイッチ
ング素子でも同様の問題がある。GTOは電流制御型と呼
ばれ、IGBTとは異なって定常状態を保つための制御電流
を多く必要とする。しかし、高速駆動を行うためにはゲ
ート駆動回路に高い電流上昇率を必要とすること、それ
が耐圧や回路の浮遊イダクタンス等によって制限される
こと、はIGBTの場合と同様である。
ング素子でも同様の問題がある。GTOは電流制御型と呼
ばれ、IGBTとは異なって定常状態を保つための制御電流
を多く必要とする。しかし、高速駆動を行うためにはゲ
ート駆動回路に高い電流上昇率を必要とすること、それ
が耐圧や回路の浮遊イダクタンス等によって制限される
こと、はIGBTの場合と同様である。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように、制御電極端子付き半導体素子を高速に
ターンオン，ターンオフ駆動しようとすると、ゲート駆
動には高い電流上昇率が要求されるが、素子の耐圧から
電源電圧を高くすることが制限され、また駆動回路の浮
遊インダクタンスが無視できないため、十分に高い電流
上昇率を得ることができない、という問題があった。
ターンオン，ターンオフ駆動しようとすると、ゲート駆
動には高い電流上昇率が要求されるが、素子の耐圧から
電源電圧を高くすることが制限され、また駆動回路の浮
遊インダクタンスが無視できないため、十分に高い電流
上昇率を得ることができない、という問題があった。
本発明はこの様な問題を解決して、高速のターンオ
ン，ターンオフ動作を可能とした半導体素子の駆動回路
を提供することを目的とする。
ン，ターンオフ動作を可能とした半導体素子の駆動回路
を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る制御電極端子付きの電圧駆動型の半導体
素子の制御駆動回路では、オンゲート駆動回路またはオ
フゲート駆動回路の少なくとも一方について、高い電流
上昇率を得るための高電圧電源と、これと併設されて素
子の定常状態を保持するための用いられる低電圧電源を
有する。そしてこれらの電源を時間制御して素子の制御
電極端子に供給するためのスイッチ回路が設けられる。
また高電圧電源から素子の耐圧を越える電圧が印加され
るのを防止するため、好ましくは素子の制御電極端子に
電圧制限手段が設けられる。
素子の制御駆動回路では、オンゲート駆動回路またはオ
フゲート駆動回路の少なくとも一方について、高い電流
上昇率を得るための高電圧電源と、これと併設されて素
子の定常状態を保持するための用いられる低電圧電源を
有する。そしてこれらの電源を時間制御して素子の制御
電極端子に供給するためのスイッチ回路が設けられる。
また高電圧電源から素子の耐圧を越える電圧が印加され
るのを防止するため、好ましくは素子の制御電極端子に
電圧制限手段が設けられる。
（作用） 本発明によれば、高電圧電源によって高い電流上昇率
のオン制御信号またはオフ制御信号を素子の制御電極端
子に供給することができ、高速のターンオン，ターンオ
フ動作ができる。素子の制御端子に電圧制限手段を設け
れば、高電圧電源の出力電圧が素子の耐圧を越えるもの
であっても、素子の破壊や信頼性低下は防止される。
のオン制御信号またはオフ制御信号を素子の制御電極端
子に供給することができ、高速のターンオン，ターンオ
フ動作ができる。素子の制御端子に電圧制限手段を設け
れば、高電圧電源の出力電圧が素子の耐圧を越えるもの
であっても、素子の破壊や信頼性低下は防止される。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
第１図は一実施例のIGBTゲート駆動回路である。第３
図と対応する部分には第３図と同一符号を付して詳細な
説明は省略する。
図と対応する部分には第３図と同一符号を付して詳細な
説明は省略する。
オンゲート駆動回路側の電源は、併設された低電圧電
源11と高電圧電源12により構成されている。これらの電
源出力はそれぞれ電流制限抵抗21,22を介し、MOSFET等
の切り替えスイッチ41,42を介してIGBT7のゲート端子に
供給されるようになっている。高電圧電源12は、数百A/
μ secを越える電流上昇率の電流をIGBT7に供給できる
ように、その出力電圧がIGBT7のゲート・ソース間耐圧
を越える値に設定されている。ここに耐圧とは、先にも
述べたように破壊限界ではなくて、信頼性を劣化させな
いような許容限界電圧の意味である。低電圧電源11は、
IGBT7の定常オン状態を維持するに十分な電流を供給で
きる値に設定されている。
源11と高電圧電源12により構成されている。これらの電
源出力はそれぞれ電流制限抵抗21,22を介し、MOSFET等
の切り替えスイッチ41,42を介してIGBT7のゲート端子に
供給されるようになっている。高電圧電源12は、数百A/
μ secを越える電流上昇率の電流をIGBT7に供給できる
ように、その出力電圧がIGBT7のゲート・ソース間耐圧
を越える値に設定されている。ここに耐圧とは、先にも
述べたように破壊限界ではなくて、信頼性を劣化させな
いような許容限界電圧の意味である。低電圧電源11は、
IGBT7の定常オン状態を維持するに十分な電流を供給で
きる値に設定されている。
オフゲート駆動回路側も同様に、低電圧電源111と高
電圧電源112とから構成され、これらが電流制限抵抗1
21,122を介し、MOSFET等の切り替えスイッチ141,142を
介してIGBT7のゲート端子に供給されるようになってい
る。高電圧電源112は、数百A/μ secを越える電流上昇
率の電流をIGBT7に供給できるように、その出力電圧がI
GBT7のゲート・ソース間耐圧を越える値に設定されてい
る。低電圧電源111は、IGBT7の定常オフ状態を維持する
に十分な電流を供給できる値に設定されている。ダイオ
ード8,18はそれぞれ、高電圧電源12,112から低電圧電源
11,111への電流の回り込みを防止する逆流素子用として
設けられている。
電圧電源112とから構成され、これらが電流制限抵抗1
21,122を介し、MOSFET等の切り替えスイッチ141,142を
介してIGBT7のゲート端子に供給されるようになってい
る。高電圧電源112は、数百A/μ secを越える電流上昇
率の電流をIGBT7に供給できるように、その出力電圧がI
GBT7のゲート・ソース間耐圧を越える値に設定されてい
る。低電圧電源111は、IGBT7の定常オフ状態を維持する
に十分な電流を供給できる値に設定されている。ダイオ
ード8,18はそれぞれ、高電圧電源12,112から低電圧電源
11,111への電流の回り込みを防止する逆流素子用として
設けられている。
IGBT7のゲート・ソース間にはツェナー・ダイオード
の逆直列回路61を用いた電圧制限手段６が設けられてい
る。高電圧電源12,112の出力電圧がIGBT7のゲート・ソ
ース間に直接印加されると、IGBT7が破壊し、或いは信
頼性が低下するためである。
の逆直列回路61を用いた電圧制限手段６が設けられてい
る。高電圧電源12,112の出力電圧がIGBT7のゲート・ソ
ース間に直接印加されると、IGBT7が破壊し、或いは信
頼性が低下するためである。
IGBT7のゲート・ソース間には浮遊容量71,漏れ抵抗72
が存在し、ゲート駆動回路内には浮遊インダクタンス
31,32,131,132,5が存在し、電圧制限手段６にも並列に
漏れ抵抗62が存在する。
が存在し、ゲート駆動回路内には浮遊インダクタンス
31,32,131,132,5が存在し、電圧制限手段６にも並列に
漏れ抵抗62が存在する。
このように構成されたゲート駆動回路の動作を、第２
図のタイミング図を用いて次に説明する。ターンオン時
は、時刻t1でスイッチ41,42がオンし、ターンオン用電
源11,12からIGBT7のゲート・ソース間の浮遊容量71に電
流が供給される。高電圧電源12からの電流が低電圧電源
11からの電流より十分に上昇率が高く、ほぼ高電圧電源
12で決まる数百A/μ secを越える電流上昇率をもって浮
遊容量71が充電される。この浮遊容量71の充電電圧がIG
BT7のしきい値電圧に達すると、IGBT7はターンオン状態
に入る（時刻t1′）。その後浮遊容量71の充電電圧が電
圧制限手段６により決まる制限電圧値vlに達すると（時
刻t2）、それ以降浮遊容量71の電圧は制限電圧vlに保持
される。この後ターンオン用電源からの電流は、電圧制
限手段６に流れることになり、この電流が電流制限抵抗
22で決まる値irpに達すると、以後電流はその値に保持
される。
図のタイミング図を用いて次に説明する。ターンオン時
は、時刻t1でスイッチ41,42がオンし、ターンオン用電
源11,12からIGBT7のゲート・ソース間の浮遊容量71に電
流が供給される。高電圧電源12からの電流が低電圧電源
11からの電流より十分に上昇率が高く、ほぼ高電圧電源
12で決まる数百A/μ secを越える電流上昇率をもって浮
遊容量71が充電される。この浮遊容量71の充電電圧がIG
BT7のしきい値電圧に達すると、IGBT7はターンオン状態
に入る（時刻t1′）。その後浮遊容量71の充電電圧が電
圧制限手段６により決まる制限電圧値vlに達すると（時
刻t2）、それ以降浮遊容量71の電圧は制限電圧vlに保持
される。この後ターンオン用電源からの電流は、電圧制
限手段６に流れることになり、この電流が電流制限抵抗
22で決まる値irpに達すると、以後電流はその値に保持
される。
なお、ゲート・ソース間の浮遊容量71の電圧が制限電
圧vlに達した後は、ターンオン用電源から供給される電
流はIGBT7のターンオン動作に不要の電流である。そこ
で時刻t2後の適当な時刻t3でスイッチ42をオフとして無
駄な電流の供給を防止している。すなわちターンオン用
電源のうち高電圧電源12はターンオン初期にのみ用いら
れる。
圧vlに達した後は、ターンオン用電源から供給される電
流はIGBT7のターンオン動作に不要の電流である。そこ
で時刻t2後の適当な時刻t3でスイッチ42をオフとして無
駄な電流の供給を防止している。すなわちターンオン用
電源のうち高電圧電源12はターンオン初期にのみ用いら
れる。
時刻t3以降は、低電圧電源11からの電流のみが供給さ
れ、IGBT7のゲート・ソース間電圧は一定値に保持され
る。このとき、電圧制限手段６の電圧制限値を、低電圧
電源11の出力電圧値とほぼ等しいか、それより僅かに高
い値に設定しておけば、電圧制限手段６にほとんど電流
を流す必要はない。定常オン状態でのゲート・ソース間
の漏れ抵抗72に流れる電流ilipおよび、電圧制限手段６
の漏れ抵抗62に流れる電流ilcpは、低電圧電源11による
小さい電流に保持される。
れ、IGBT7のゲート・ソース間電圧は一定値に保持され
る。このとき、電圧制限手段６の電圧制限値を、低電圧
電源11の出力電圧値とほぼ等しいか、それより僅かに高
い値に設定しておけば、電圧制限手段６にほとんど電流
を流す必要はない。定常オン状態でのゲート・ソース間
の漏れ抵抗72に流れる電流ilipおよび、電圧制限手段６
の漏れ抵抗62に流れる電流ilcpは、低電圧電源11による
小さい電流に保持される。
ターンオフ動作は、電圧，電流の極性を逆転して考え
ればターンオン動作と同様である。すなわち時刻t4でオ
ンゲート駆動回路側のスイッチ41をオフ、オンゲート駆
動回路側のスイッチ141,142をオンとする。ターンオフ
用の高電圧電源112ではほぼ決まる大きい電流上昇率でI
GBT7にオフゲート信号が供給され、時刻t4′でターンオ
フ状態に入り、時刻t5でIGBT7に印加される電圧が制限
される。その後適当な時刻t6でスイッチ142がオフとな
り、高電圧電源112からの駄な電流供給が停止される。
すなわち定常オフ状態でのゲート・ソース間の漏れ抵抗
72に流れる電流ilinおよび電圧制限手段６の漏れ抵抗62
に流れる電流ilcnは低電圧電源111により決まる小さい
値に保たれる。
ればターンオン動作と同様である。すなわち時刻t4でオ
ンゲート駆動回路側のスイッチ41をオフ、オンゲート駆
動回路側のスイッチ141,142をオンとする。ターンオフ
用の高電圧電源112ではほぼ決まる大きい電流上昇率でI
GBT7にオフゲート信号が供給され、時刻t4′でターンオ
フ状態に入り、時刻t5でIGBT7に印加される電圧が制限
される。その後適当な時刻t6でスイッチ142がオフとな
り、高電圧電源112からの駄な電流供給が停止される。
すなわち定常オフ状態でのゲート・ソース間の漏れ抵抗
72に流れる電流ilinおよび電圧制限手段６の漏れ抵抗62
に流れる電流ilcnは低電圧電源111により決まる小さい
値に保たれる。
なお第２図に示したように、ターンオン時の時刻t2お
よびターンオフ時の時刻t5付近で、過渡的に電圧制限手
段６による制限電圧値以上の電圧が発生する。しかしこ
の過電圧発生は極めて短時間のものであるので、IGBT7
の特性に影響を与えることはない。
よびターンオフ時の時刻t5付近で、過渡的に電圧制限手
段６による制限電圧値以上の電圧が発生する。しかしこ
の過電圧発生は極めて短時間のものであるので、IGBT7
の特性に影響を与えることはない。
こうしてこの実施例によれば、IGBT7のターンオン初
期およびターンオフ初期に高電圧電源12,112によって数
百A/μ secの高い電流上昇率の電流が供給され、これに
よりIGBT7の高速スイッチング動作が可能になる。高電
圧電源12,112はそれぞれターンオン初期およびターンオ
フ初期にのみ用いられるので、それ程の電流容量は必要
とせず、したがって駆動回路の大容量化やコスト上昇を
もたらさない。またこれらの高電圧電源12,112の出力電
圧値がIGBT7の耐圧を越えるものであっても、電圧制限
手段６によってそれが直接ゲート・ソース間に印加され
ることはなく、IGBT7の信頼性を損なうことはない。
期およびターンオフ初期に高電圧電源12,112によって数
百A/μ secの高い電流上昇率の電流が供給され、これに
よりIGBT7の高速スイッチング動作が可能になる。高電
圧電源12,112はそれぞれターンオン初期およびターンオ
フ初期にのみ用いられるので、それ程の電流容量は必要
とせず、したがって駆動回路の大容量化やコスト上昇を
もたらさない。またこれらの高電圧電源12,112の出力電
圧値がIGBT7の耐圧を越えるものであっても、電圧制限
手段６によってそれが直接ゲート・ソース間に印加され
ることはなく、IGBT7の信頼性を損なうことはない。
本発明は上記実施例に限られるものではない。例えば
実施例では、IGBTの駆動回路を説明したが、MOSFETや絶
縁ゲート型サイリスタ等他の電圧駆動型の電流スイッチ
ング素子、さらにGTRやGTO等の電流駆動型の電流スイッ
チング素子に同様に本発明を適用することができる。ま
た実施例では、ターンオン，ターンオフの両方とも高速
化する場合を説明したが、本発明はオンゲート駆動回路
またはオフゲート駆動回路のいずれか一方のみに適用し
ても有効である。さらに実施例では電圧制限手段として
ツェナーダイオードを用いたが、他の非線形特性を持つ
電圧制限素子を用いてもよいし、或いは単に抵抗を用い
て電流制限用抵抗21,22,121,122との分圧により制限電
圧を得るようにしてもよい。さらにまた、素子の耐圧が
十分大きい場合には、電圧制限手段は必ずしも設けなく
てもよく、その場合でも高い電流上昇率を得るための高
電圧電源と定常状態を維持するための低電圧電源の二種
を用意することは有効である。
実施例では、IGBTの駆動回路を説明したが、MOSFETや絶
縁ゲート型サイリスタ等他の電圧駆動型の電流スイッチ
ング素子、さらにGTRやGTO等の電流駆動型の電流スイッ
チング素子に同様に本発明を適用することができる。ま
た実施例では、ターンオン，ターンオフの両方とも高速
化する場合を説明したが、本発明はオンゲート駆動回路
またはオフゲート駆動回路のいずれか一方のみに適用し
ても有効である。さらに実施例では電圧制限手段として
ツェナーダイオードを用いたが、他の非線形特性を持つ
電圧制限素子を用いてもよいし、或いは単に抵抗を用い
て電流制限用抵抗21,22,121,122との分圧により制限電
圧を得るようにしてもよい。さらにまた、素子の耐圧が
十分大きい場合には、電圧制限手段は必ずしも設けなく
てもよく、その場合でも高い電流上昇率を得るための高
電圧電源と定常状態を維持するための低電圧電源の二種
を用意することは有効である。
その他本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
して実施することができる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ゲート駆動回路に
高電圧電源と低電圧電源を設けることによって、制御電
極端子付きの電圧駆動型の半導体素子の高速スイッチン
グ動作をおこなわせる事ができる。
高電圧電源と低電圧電源を設けることによって、制御電
極端子付きの電圧駆動型の半導体素子の高速スイッチン
グ動作をおこなわせる事ができる。
第１図は本発明の一実施例のIGBT駆動回路を示す図、 第２図はその動作を説明するためのタイミング図、 第３図は従来のIGBT駆動回路を示す図、 第４図はその動作を説明するためのタイミング図であ
る。 11……低電圧電源（オンゲート）、12……高電圧電源
（オンゲート）、111……低電圧電源（オフゲート）、1
12……高電圧電源（オフゲート）、21,22,121,122……
電流制限抵抗、41,42,141,142……スイッチ、６……電
圧制限手段、７……IGBT、8,18……逆流素子ダイオー
ド。
る。 11……低電圧電源（オンゲート）、12……高電圧電源
（オンゲート）、111……低電圧電源（オフゲート）、1
12……高電圧電源（オフゲート）、21,22,121,122……
電流制限抵抗、41,42,141,142……スイッチ、６……電
圧制限手段、７……IGBT、8,18……逆流素子ダイオー
ド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−254066（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95722（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170366（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−99424（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】電流スイッチングを行う絶縁ゲート電極端
子付きの電圧駆動型の絶縁ゲート型半導体素子の前記絶
縁ゲート電極端子にオン制御信号を供給するオンゲート
駆動回路およびオフ制御信号を供給するオフゲート駆動
回路を有し、オンゲート駆動回路またはオフゲート駆動
回路の少なくとも一方が、前記絶縁ゲート電極端子に高
い電流上昇率の制御電流を供給する高電圧電源と、この
高電圧電源と併設されて前記絶縁ゲート電極端子に前記
絶縁ゲート型半導体素子の定常状態を保持するに足る制
御電流を供給する低電圧電源と、前記高電圧電源の出力
をターンオン初期またはターンオフ初期に前記絶縁ゲー
ト電極端子に供給し、前記低電圧電源の出力を前記絶縁
ゲート型半導体素子の定常オン状態または定常オフ状態
で前記絶縁ゲート電極端子に供給するスイッチ回路とを
有することを特徴とする半導体素子の駆動回路。 - 【請求項２】電流スイッチングを行う絶縁ゲート電極端
子付きの電圧駆動型の絶縁ゲート型半導体素子の前記絶
縁ゲート電極端子にオン制御信号を供給するオンゲート
駆動回路およびオフ制御信号を供給するオフゲート駆動
回路を有し、オンゲート駆動回路またはオフゲート駆動
回路の少なくとも一方が、前記絶縁ゲート電極端子に高
い電流上昇率の制御電流を供給する高電圧電源と、この
高電圧電源と併設されて前記絶縁ゲート電極端子に前記
絶縁ゲート型半導体素子の定常状態を保持するに足る制
御電流を供給する低電圧電源と、前記高電圧電源の出力
をターンオン初期またはターンオフ初期に前記絶縁ゲー
ト電極端子に供給し、前記低電圧電源の出力を前記絶縁
ゲート型半導体素子の定常オン状態または定常オフ状態
で前記絶縁ゲート電極端子に供給するスイッチ回路とを
有し、かつ、前記絶縁ゲート電極端子に電圧制御手段を
有することを特徴とする半導体素子の駆動回路。
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|---|---|---|---|
| JP1254882A JP2910859B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 半導体素子の駆動回路 |
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| US07/587,807 US5089719A (en) | 1989-09-29 | 1990-09-25 | Drive circuit for a semiconductor device with high voltage for turn-on and low voltage for normal operation |
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| JPH03117211A JPH03117211A (ja) | 1991-05-20 |
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1990
- 1990-09-25 US US07/587,807 patent/US5089719A/en not_active Expired - Fee Related
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