JP3292114B2 - 電圧駆動型トランジスタの駆動装置 - Google Patents

電圧駆動型トランジスタの駆動装置

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JP3292114B2 JP28997097A JP28997097A JP3292114B2 JP 3292114 B2 JP3292114 B2 JP 3292114B2 JP 28997097 A JP28997097 A JP 28997097A JP 28997097 A JP28997097 A JP 28997097A JP 3292114 B2 JP3292114 B2 JP 3292114B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電圧駆動型トラ
ンジスタの駆動装置に係り、特に複数のパワートランジ
スタを並列運転するための駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4にこの種の従来の駆動装置を示す。
二つのパワーMOSFET1及び2が互いに並列接続さ
れ、これらのMOSFET1及び2のゲート端子に共通
のゲート駆動回路3が接続されている。MOSFET1
及び2のドレイン端子には負荷4が接続され、さらに負
荷4に電源5が接続されている。ゲート駆動回路3から
スイッチング信号を発して双方のMOSFET1及び2
を同時にオン/オフ動作させることにより、一つのMO
SFETのみを用いた場合に比べて2倍の電流をスイッ
チングすることができ、電源5から負荷4に流れる大電
流を制御することが可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、素子特
性のばらつきにより、MOSFET1及び2の間で、ゲ
ート・ソース間電圧VGSのしきい値Vthが互いに異なる
と、スイッチングロスが偏り、一方のMOSFETのチ
ャネル温度のみが高温となるため、各MOSFET1及
び2の特性を十分に発揮させることができなくなる。そ
の結果、二つのMOSFET1及び2を並列接続して
も、一つのMOSFETの場合に比べて単純に2倍の電
流のスイッチングは不可能となる。
【0004】例えば、MOSFET1のゲート・ソース
間のしきい値電圧Vth1が他方のMOSFET2のゲー
ト・ソース間のしきい値電圧Vth2より高いものとす
る。それぞれオン状態にあって電流I1及びI2が流れ
ているMOSFET1及び2をターンオフしようとして
ゲート駆動回路3からのスイッチング信号のレベルを低
下すると、MOSFET1のしきい値Vth1がMOSF
ET2のしきい値Vth2より高いために、MOSFET
1のゲート・ソース間電圧がそのしきい値Vth1を下回
って、図5に示されるように、時刻t1にMOSFET
1がMOSFET2より先にターンオフしようとする。
このとき、MOSFET1のドレイン端子と接続点Aと
の間の配線インダクタンスL1の存在によりMOSFE
T1を流れる電流I1は時刻t2に0となるまで緩やか
に立ち下がり、配線インダクタンスL1に蓄積されるエ
ネルギーによってMOSFET1のドレイン端子の電位
D1は時刻t1からt2にかけて上昇する。
【0005】この時点では、他方のMOSFET2はま
だターンオフせずにオン状態にあるので、MOSFET
1の電流I1が立ち下がるにつれて、その分だけ時刻t
1からt2にかけてMOSFET2を流れる電流I2が
増加する。
【0006】その後、時刻t3にMOSFET2のゲー
ト・ソース間電圧がそのしきい値Vth2を下回ってMO
SFET2がターンオフしようとすると、MOSFET
2のドレイン端子と接続点Aとの間の配線インダクタン
スL2及び接続点Aから電源5側の配線インダクタンス
L0の存在により、MOSFET2を流れる電流I2は
時刻t4に0となるまで緩やかに立ち下がる。また、配
線インダクタンスL0及びL2に蓄積されるエネルギー
によってMOSFET2のドレイン端子の電位VD2は時
刻t3からt4にかけて大きく上昇し、電流I2が0に
なると電源5の電位Eとなる。このとき、既にオフ状態
となっているMOSFET1のドレイン端子の電位VD1
は、接続点Aと同じ電位となり、時刻t3からt4にか
けて上昇し、電流I2が0になると電源5の電位Eとな
る。
【0007】このようにターンオフ時には、MOSFE
T1は配線インダクタンスL1に蓄積されたエネルギー
のみを消費し、MOSFET2は配線インダクタンスL
2に蓄積されたエネルギーと配線インダクタンスL0に
蓄積されたエネルギーとの双方を消費することとなる。
配線の長さから考えて、一般に配線インダクタンスL1
とL2は互いにほぼ等しいが、これらに比べて配線イン
ダクタンスL0は大きな値を有している。従って、MO
SFET1よりもMOSFET2の方が消費するエネル
ギーが大きく、すなわちスイッチングロスが大きくなっ
てMOSFET2のチャネル温度が一方的に高温となっ
てしまう。その結果、二つのMOSFET1及び2の特
性を同時に十分に発揮させることができないという問題
点があった。
【0008】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、並列運転する複数のトランジスタ
のスイッチングロスの平衡化を図ることにより各トラン
ジスタの性能を十分に発揮することができる電圧駆動型
トランジスタの駆動装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電圧駆動
型トランジスタの駆動装置は、複数の電圧駆動型トラン
ジスタを並列運転する駆動装置であって、各トランジス
タのゲート端子に共通のスイッチング信号を出力するゲ
ート駆動回路と、各トランジスタのゲート端子と他のト
ランジスタのドレイン端子との間に接続された複数のツ
ェナーダイオードとを備え、各トランジスタのゲート端
子にそれぞれ対応するツェナーダイオードを介して他の
トランジスタのドレイン電位を印加するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図1にこの発明の実施の形
態に係る電圧駆動型トランジスタの駆動装置を示す。二
つのパワーMOSFET1及び2のドレイン端子が互い
に接続点Aで接続されると共にそれぞれのソース端子が
接地されており、これらのMOSFET1及び2のゲー
ト端子に共通のゲート駆動回路3が接続されている。ま
た、MOSFET1のゲート端子とMOSFET2のド
レイン端子との間にダイオード6及びツェナーダイオー
ド7が直列に接続され、同様にMOSFET2のゲート
端子とMOSFET1のドレイン端子との間にダイオー
ド8及びツェナーダイオード9が直列に接続されてい
る。さらに、接続点Aには負荷4を介して電源5が接続
されている。ツェナーダイオード7及び9は互いにほぼ
等しい作動電圧を有している。
【0011】なお、MOSFET1及び2のゲート端子
とゲート駆動回路3との間には、それぞれ発振防止用の
抵抗10及び11が接続されている。図中、L0は接続
点Aから電源5側の配線インダクタンス、L1はMOS
FET1のドレイン端子と接続点Aとの間の配線インダ
クタンス、L2はMOSFET2のドレイン端子と接続
点Aとの間の配線インダクタンスを示している。
【0012】次に、この実施の形態に係る駆動装置の動
作について説明する。ここで、MOSFET1のゲート
・ソース間のしきい値電圧Vth1が他方のMOSFET
2のゲート・ソース間のしきい値電圧Vth2よりも高い
ものとする。それぞれオン状態にあって電流I1及びI
2が流れているMOSFET1及び2をターンオフしよ
うとしてゲート駆動回路3から各MOSFET1及び2
のゲート端子に印加しているスイッチング信号のレベル
を低下すると、MOSFET1のしきい値電圧Vth1
MOSFET2のしきい値電圧Vth2より高いために、
MOSFET1のゲート・ソース間電圧がそのしきい値
th1を下回って、図2に示されるように、時刻t5に
MOSFET1がMOSFET2より先にターンオフし
ようとする。このとき、MOSFET1のドレイン端子
と接続点Aとの間の配線インダクタンスL1の存在によ
りMOSFET1を流れる電流I1は時刻t6に0とな
るまで緩やかに立ち下がり、配線インダクタンスL1に
蓄積されるエネルギーによってMOSFET1のドレイ
ン端子の電位VD1は時刻t5からt6にかけて上昇す
る。
【0013】この時点では、他方のMOSFET2はま
だターンオフせずにオン状態にあるので、MOSFET
1の電流I1が立ち下がるにつれて、その分だけ時刻t
5からt6にかけてMOSFET2を流れる電流I2が
増加する。
【0014】その後、時刻t7にMOSFET2のゲー
ト・ソース間電圧がそのしきい値Vth2を下回ってMO
SFET2がターンオフしようとすると、MOSFET
2のドレイン端子と接続点Aとの間の配線インダクタン
スL2及び接続点Aから電源5側の配線インダクタンス
L0の存在により、MOSFET2を流れる電流I2は
緩やかに立ち下がり、配線インダクタンスL0及びL2
に蓄積されるエネルギーによってMOSFET2のドレ
イン端子の電位VD2が上昇すると共に接続点Aと同じ電
位となるMOSFET1のドレイン端子の電位VD1も上
昇する。
【0015】ここでMOSFET2のドレイン端子はツ
ェナーダイオード7及びダイオード6を介してMOSF
ET1のゲート端子に接続されているので、時刻t8に
MOSFET2のドレイン端子の電位VD2がMOSFE
T1のゲート・ソース間のしきい値電圧Vth1とツェナ
ーダイオード7の作動電圧V7との和を上回った値にな
ると、MOSFET1は活性領域に入り、電流I1が流
れる。
【0016】同様に、MOSFET1のドレイン端子は
ツェナーダイオード9及びダイオード8を介してMOS
FET2のゲート端子に接続されているので、MOSF
ET1のドレイン端子の電位VD1がMOSFET2のゲ
ート・ソース間のしきい値電圧Vth2とツェナーダイオ
ード9の作動電圧V9との和を上回った値になると、M
OSFET2も活性領域に入る。すなわち、MOSFE
T1及び2が共に活性状態となり、配線インダクタンス
L0に蓄積されたエネルギーの一部と配線インダクタン
スL1に蓄積されたエネルギーがMOSFET1で消費
され、配線インダクタンスL0に蓄積されたエネルギー
の残部と配線インダクタンスL2に蓄積されたエネルギ
ーがMOSFET2で消費される。
【0017】時刻t9に電流I1及びI2が0になる
と、MOSFET1のドレイン端子の電位VD1及びMO
SFET2のドレイン端子の電位VD2は共に電源5の電
位Eとなる。
【0018】このようにターンオフ時において、配線イ
ンダクタンス、特に接続点Aと電源5との間に存在する
配線インダクタンスL0に蓄積された大きなエネルギー
が双方のMOSFET1及び2によって同時に消費され
ることとなり、スイッチングロスの平衡化がなされる、
すなわち一方のMOSFETのスイッチングロスのみが
大きくなってそのチャネル温度が高温になることが防止
される。その結果、二つのMOSFET1及び2の特性
を同時に十分に発揮させることができ、より大きな電流
のスイッチングが可能になると共に信頼性が向上する。
また、低定格のトランジスタを用いても大電流のスイッ
チングができるので、コストの低減化を図ることができ
る。
【0019】なお、この発明は、二つの電圧駆動型トラ
ンジスタの並列運転に限られるものではなく、例えば図
3に示されるように、三つのMOSFET12、13及
び14の並列運転に対しても適用することができる。M
OSFET12のゲート端子は、ダイオード15及びツ
ェナーダイオード21を介してMOSFET13のドレ
イン端子に接続され、ダイオード16及びツェナーダイ
オード22を介してMOSFET14のドレイン端子に
接続されている。MOSFET13のゲート端子は、ダ
イオード17及びツェナーダイオード23を介してMO
SFET14のドレイン端子に接続され、ダイオード1
8及びツェナーダイオード24を介してMOSFET1
2のドレイン端子に接続されている。さらに、MOSF
ET14のゲート端子は、ダイオード19及びツェナー
ダイオード25を介してMOSFET12のドレイン端
子に接続され、ダイオード20及びツェナーダイオード
26を介してMOSFET13のドレイン端子に接続さ
れている。
【0020】ターンオフ時には、三つのMOSFET1
2、13及び14のうち、ゲート・ソース間のしきい値
電圧が低い二つのMOSFETが同時に活性領域に入っ
てスイッチングロスの平衡化が図られる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、各トランジスタのゲート端子にそれぞれ対応するツ
ェナーダイオードを介して他のトランジスタのドレイン
電位を印加することにより、スイッチングロスの平衡化
がなされ、信頼性が向上すると共に低定格のトランジス
タを用いて大電流のスイッチングを行うことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係る電圧駆動型トラン
ジスタの駆動装置を示す回路図である。
【図2】実施の形態に係る駆動装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図3】他の実施の形態に係る駆動装置を示す回路図で
ある。
【図4】従来の駆動装置を示す回路図である。
【図5】従来の駆動装置の動作を示すタイミングチャー
トである。
【符号の説明】
1,2,12〜14 MOSFET 3 ゲート駆動回路 4 負荷 5 電源 6,8,15〜20 ダイオード 7,9,21〜26 ツェナーダイオード

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電圧駆動型トランジスタを並列運
    転する駆動装置であって、 各トランジスタのゲート端子に共通のスイッチング信号
    を出力するゲート駆動回路と、 各トランジスタのゲート端子と他のトランジスタのドレ
    イン端子との間に接続された複数のツェナーダイオード
    とを備え、各トランジスタのゲート端子にそれぞれ対応
    するツェナーダイオードを介して他のトランジスタのド
    レイン電位を印加することを特徴とする電圧駆動型トラ
    ンジスタの駆動装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1040405C (zh) * 1992-03-10 1998-10-28 石川岛播磨重工业株式会社 检控压延机辊子间隙的装置及方法

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DE102005019709A1 (de) * 2005-04-28 2006-11-02 Robert Bosch Gmbh Endstufe mit Zenerspannungs-Symmetrierung

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