JP3399737B2 - Gate drive and power module - Google Patents

Gate drive and power module

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JP3399737B2
JP3399737B2 JP11071196A JP11071196A JP3399737B2 JP 3399737 B2 JP3399737 B2 JP 3399737B2 JP 11071196 A JP11071196 A JP 11071196A JP 11071196 A JP11071196 A JP 11071196A JP 3399737 B2 JP3399737 B2 JP 3399737B2
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【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、パワースイッチ
ング素子を駆動するゲート駆動装置およびこのゲート駆
動装置が組み込まれたパワーモジュールに関し、特に、
ターンオフの際の不安定な期間を短縮するための改良に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gate drive device for driving a power switching element and a power module incorporating the gate drive device, and more particularly,
The present invention relates to an improvement for shortening an unstable period at turn-off.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、この発明の背景となる従来の
パワーモジュールの構成を示す回路図である。図10に
おいて、250はパワーモジュールであり、150はゲ
ート駆動装置である。また、51は装置150の駆動対
象となるパワースイッチング素子であり、55は外部か
ら端子61を通じて入力される入力信号Vinを増幅
し、パワースイッチング素子51のゲート電極Gに接続
される端子62へとゲート電圧Vgを出力する増幅器で
ある。パワースイッチング素子51は、ゲート電極G、
コレクタ電極C、およびエミッタ電極Eを備えるIGB
Tとして構成されており、その閾電圧Vthは、通常3
V〜6Vの範囲内の値に設定される。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power module which is the background of the present invention. In FIG. 10, 250 is a power module, and 150 is a gate drive device. Further, 51 is a power switching element to be driven by the device 150, and 55 amplifies an input signal Vin input from the outside through a terminal 61 and outputs the amplified signal to a terminal 62 connected to a gate electrode G of the power switching element 51. It is an amplifier that outputs a gate voltage Vg. The power switching element 51 includes a gate electrode G,
IGB provided with collector electrode C and emitter electrode E
The threshold voltage Vth is usually 3
It is set to a value within the range of V to 6V.

【0003】さらに、56は、端子62とパワースイッ
チング素子51のエミッタ電極Eに接続される端子63
との間に介挿されるゲートシンク用スイッチング素子で
あり、53は端子61,62に2つの入力がそれぞれ接
続され、ゲートシンク用スイッチング素子56のベース
電極に出力が接続される論理回路である。
Further, 56 is a terminal 63 connected to the terminal 62 and the emitter electrode E of the power switching element 51.
And 53 is a gate-sink switching element, and 53 is a logic circuit having two inputs connected to terminals 61 and 62 and an output connected to the base electrode of the gate-sink switching element 56.

【0004】論理回路53は2入力型のNOR回路とし
て構成されており、2つの入力信号Vin,Vgの双方
が、論理回路53に固有の閾電圧を下回るロウレベルの
値となったときに限って、出力信号Vnとしてハイレベ
ルの信号を出力し、ゲートシンク用スイッチング素子5
6をオンさせる。論理回路53にはバイポーラトランジ
スタが用いられており、そのために、論理回路53の閾
電圧は、通常0.8V程度の値となっている。
The logic circuit 53 is configured as a two-input NOR circuit, and only when both of the two input signals Vin and Vg have a low level value below a threshold voltage peculiar to the logic circuit 53. , A high level signal is output as the output signal Vn, and the gate sink switching element 5
Turn on 6. Since a bipolar transistor is used in the logic circuit 53, the threshold voltage of the logic circuit 53 is usually about 0.8V.

【0005】入力信号Vinとしてハイレベルの値が入
力されると、増幅器55はゲート電圧Vgとして、パワ
ースイッチング素子51に固有の閾電圧Vthを超える
ハイレベルの値を出力する。その結果、パワースイッチ
ング素子51はオン状態となる。入力信号Vinがハイ
レベルであるときには、ゲート電圧Vgの値には無関係
に、論理回路53の出力信号Vnはロウレベルとなる。
したがって、ゲートシンク用スイッチング素子56はオ
フ状態となる。
When a high level value is input as the input signal Vin, the amplifier 55 outputs a high level value exceeding the threshold voltage Vth peculiar to the power switching element 51 as the gate voltage Vg. As a result, the power switching element 51 is turned on. When the input signal Vin is at high level, the output signal Vn of the logic circuit 53 becomes low level regardless of the value of the gate voltage Vg.
Therefore, the gate sink switching element 56 is turned off.

【0006】つぎに、入力信号Vinがハイレベルから
ロウレベルへと変化すると、それと同時に、論理回路5
3への2つの入力信号の中の一つ(入力信号Vin)が
ロウレベルとなる。また、論理回路53へのもう一つの
入力信号であるゲート電圧Vgは、入力信号Vinの変
化に応答して、閾電圧Vthを超えるハイレベルの値か
らロウレベル(ゼロ電圧)の値へ向かって遷移する。
Next, when the input signal Vin changes from the high level to the low level, at the same time, the logic circuit 5
One of the two input signals to 3 (input signal Vin) becomes low level. The gate voltage Vg, which is another input signal to the logic circuit 53, transitions from a high level value exceeding the threshold voltage Vth toward a low level (zero voltage) value in response to a change in the input signal Vin. To do.

【0007】図11は、この遷移の過程を示すタイミン
グチャートである。ゲート電圧Vgが、ゼロ電圧へと向
かって遷移する過程で、論理回路53の閾電圧に達する
と、論理回路53の一つの入力である入力信号Vinが
すでにロウレベルであるために、論理回路53の出力信
号Vnがロウレベルからハイレベルへと変化する。その
結果、ゲートシンク用スイッチング素子56が導通し、
ゲート電圧Vgはゼロ電圧へと引き下げられる。
FIG. 11 is a timing chart showing the transition process. When the gate voltage Vg reaches the threshold voltage of the logic circuit 53 in the process of transitioning toward the zero voltage, the input signal Vin, which is one input of the logic circuit 53, is already at the low level. The output signal Vn changes from low level to high level. As a result, the gate sink switching element 56 becomes conductive,
The gate voltage Vg is reduced to zero voltage.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図10の論
理回路53の出力信号Vnにロウレベルからハイレベル
へと反転を引き起こすときのゲート電圧Vgの高さ、す
なわちシンク電圧Vs(図11)は、論理回路53の閾
電圧に等しくなっている。そして、このシンク電圧Vs
の値は、通常において、約0.8Vである。一方、パワ
ースイッチング素子51の閾電圧Vthは、3V〜6V
程度であるために、遷移期間Ts(図11)すなわち入
力信号Vinがハイレベルからロウレベルへと転じた後
にゲートシンク用スイッチング素子56が作動するまで
の期間は、長いものとなる。
The height of the gate voltage Vg when the output signal Vn of the logic circuit 53 of FIG. 10 is inverted from low level to high level, that is, the sink voltage Vs (FIG. 11) is It is equal to the threshold voltage of the logic circuit 53. Then, this sink voltage Vs
The value of is usually about 0.8V. On the other hand, the threshold voltage Vth of the power switching element 51 is 3V to 6V.
Because of this, the transition period Ts (FIG. 11), that is, the period until the gate sink switching element 56 operates after the input signal Vin changes from the high level to the low level, becomes long.

【0009】遷移期間Tsにおいては、パワースイッチ
ング素子51の状態は不安定である。パワースイッチン
グ素子51がオンからオフへと遷移するのにともなって
コレクタ電極Cの電位が上昇するが、遷移期間Tsでは
それにともなって、コレクタ電極Cとゲート電極Gとの
間に存在する寄生容量のために、ゲート電圧Vgが上昇
し易い。
During the transition period Ts, the state of the power switching element 51 is unstable. The potential of the collector electrode C rises with the transition of the power switching element 51 from on to off, but the parasitic capacitance existing between the collector electrode C and the gate electrode G is accordingly increased in the transition period Ts. Therefore, the gate voltage Vg easily rises.

【0010】パワーモジュール250は、通常におい
て、高電位側電源線と低電位側電源線との間に、2個が
直列に接続された形態で使用に供される。そして、直列
に接続された2個のパワーモジュール250が交互にオ
ン・オフするように駆動される。このとき、一方のパワ
ーモジュール250がオフすべきときに、そのゲート電
圧Vgが不用意に上昇してオン状態に逆戻りすると、高
電位側および低電位側電源線の間で短絡が引き起こされ
る。
The power modules 250 are usually used in a form in which two power modules are connected in series between a high potential side power source line and a low potential side power source line. Then, the two power modules 250 connected in series are driven so as to be turned on and off alternately. At this time, when one of the power modules 250 should be turned off, if its gate voltage Vg carelessly rises and returns to the on state, a short circuit is caused between the high potential side and low potential side power supply lines.

【0011】この短絡を防止するために、一方のパワー
モジュール250が遷移期間Tsを経過し、ゲートシン
ク用スイッチング素子56が作動することによって、安
定したオフ状態へと移行するまで、他方のパワーモジュ
ール250をオンさせる時期を引き延ばす必要がある。
このように、オン・オフ状態を切り替える際に、双方の
パワーモジュール250が動作しない期間、すなわちデ
ッドタイムを必要とする。このデッドタイムは、上述し
た遷移期間Tsに規定されるので、従来のパワーモジュ
ール250では、長いデッドタイムを必要としていた。
In order to prevent this short circuit, one power module 250 passes through the transition period Ts, and the gate sink switching element 56 is operated to move to a stable off state until the other power module 250 is activated. It is necessary to extend the time when the 250 is turned on.
As described above, when switching between the on / off states, a period in which both power modules 250 are not operating, that is, a dead time is required. Since this dead time is defined by the transition period Ts described above, the conventional power module 250 requires a long dead time.

【0012】以上のように、従来のゲート駆動装置およ
びそれを組み込んだパワーモジュールでは、一般的に、
オン状態からオフ状態へと遷移する過程、すなわちター
ンオフの過程で、パワースイッチング素子の状態が安定
しない遷移期間が長く、それにともなってデッドタイム
が長いという問題点があった。
As described above, in the conventional gate driving device and the power module incorporating the same, generally,
In the process of transition from the ON state to the OFF state, that is, in the process of turn-off, there is a problem that the transition period in which the state of the power switching element is not stable is long and the dead time is long accordingly.

【0013】この発明は、従来の装置における上記した
問題点を解消するためになされたもので、ターンオフの
過程でパワースイッチング素子が不安定な状態にある期
間を短縮し得るゲート駆動装置およびパワーモジュール
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the conventional device, and can shorten the period during which the power switching element is in an unstable state during the turn-off process and the power module. The purpose is to provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】第1の発明の装置は、電
圧駆動型のパワースイッチング素子を駆動するためのゲ
ート駆動装置において、前記パワースイッチング素子の
ゲート電極と主電極とにそれぞれ接続可能な第1および
第2端子と、前記第1および第2端子の間に介挿される
ゲートシンク用スイッチング素子と、前記第1および第
2端子間の電圧の大きさが、前記パワースイッチング素
子の閾電圧に略一致するように定められたシンク電圧を
下回るのに応答して、前記ゲートシンク用スイッチング
素子を導通させるように制御する制御手段と、外部から
供給される入力信号を中継するための第3端子と、前記
第3および第1端子の間に介挿され、前記第3端子に入
力される前記入力信号を増幅して前記第1端子へと出力
する増幅器と、をさらに備え、前記制御手段が、一方入
力が前記第3端子に接続され、前記ゲートシンク用スイ
ッチング素子を駆動する所定の閾電圧を有する2入力型
の論理回路と、前記第1端子と前記論理回路の他方入力
とに接続され、前記増幅器の出力を変換して前記他方入
力へ入力する変換回路と、を備え、前記論理回路は、前
記一方入力および前記他方入力の前記第2端子を基準と
した電圧の大きさが、いずれも前記所定の閾電圧以下で
あるときに限って前記ゲートシンク用スイッチング素子
が導通するように当該ゲートシンク用スイッチング素子
を駆動し、前記変換回路は、前記シンク電圧を前記所定
の閾電圧を超える大きさに定めており、前記第1および
第2端子の間の電圧の大きさが、前記シンク電圧よりも
大きいときには前記所定の閾電圧よりも大きい電圧を前
記論理回路の前記他方入力へ入力し、前記シンク電圧よ
りも小さいときには前記所定の閾電圧よりも小さい電圧
を入力することを特徴とする。
The device of the first invention is a gate drive device for driving a voltage-driven power switching device, which is connectable to a gate electrode and a main electrode of the power switching device, respectively. The magnitude of the voltage between the first and second terminals, the gate sink switching element that is interposed between the first and second terminals, and the first and second terminals is determined by the threshold voltage of the power switching element. in response to below the sink voltage defined so as to be substantially coincident, and control means for controlling so as to conduct the gate sink switching device, from the outside
A third terminal for relaying a supplied input signal;
Inserted between the third and first terminals and inserted into the third terminal
Amplifies the input signal applied and outputs it to the first terminal
Further comprising an amplifier for
Force is connected to the third terminal and the gate sink switch is
Two-input type having a predetermined threshold voltage for driving a switching element
Logic circuit and the other input of the first terminal and the logic circuit
Is connected to the output of the amplifier and converts the output of the amplifier to the other input.
And a conversion circuit for inputting the input to the input circuit,
With reference to the second terminal of one input and the other input
The magnitude of the applied voltage is less than or equal to the predetermined threshold voltage.
Switching device for the gate sink only at certain times
Switching element for the gate sink so that
The conversion circuit drives the sink voltage to the predetermined voltage.
Is set to a value exceeding the threshold voltage of
The magnitude of the voltage between the second terminals is greater than the sink voltage.
When it is larger, a voltage larger than the predetermined threshold voltage is
Input to the other input of the logic circuit,
Voltage smaller than the predetermined threshold voltage
It is characterized by inputting .

【0015】[0015]

【0016】第の発明の装置は、第の発明のゲート
駆動装置において、前記変換回路は、第1および第2抵
抗素子が直列に接続されて成る分割抵抗素子を備え、当
該分割抵抗素子は、前記第1および第2端子の間に介挿
されており、しかも、前記第1および第2抵抗素子の接
続部が、前記論理回路の前記他方入力へ接続されている
ことを特徴とする。
The apparatus of the second invention, in the gate driving apparatus of the first aspect of the invention, the conversion circuit comprises a dividing resistor element first and second resistive elements, which are connected in series, the divided resistance element Is interposed between the first and second terminals, and the connecting portion of the first and second resistance elements is connected to the other input of the logic circuit. .

【0017】第の発明の装置は、第の発明のゲート
駆動装置において、前記変換回路は、前記第1および第
2端子の間の電圧の大きさを前記シンク電圧に相当する
基準電圧と比較して、前者が後者よりも大きいかまたは
否かに応じて、それぞれ前記閾電圧よりも大きいかまた
は小さい電圧を前記論理回路の前記他方入力へ入力する
比較器を備えることを特徴とする。
The apparatus of the third invention, in the gate driving apparatus of the first aspect of the invention, the conversion circuit, a reference voltage corresponding to the magnitude of the voltage between said first and second terminals to the sink voltage and In comparison, it is characterized by including a comparator for inputting a voltage higher or lower than the threshold voltage to the other input of the logic circuit, respectively, depending on whether the former is higher or lower than the latter.

【0018】第の発明の装置は、第の発明のゲート
駆動装置において、前記変換回路は、ダイオード素子を
備えており、前記ダイオード素子は、前記第1端子と前
記論理回路の前記他方入力との間に介挿されており、し
かも、前記第2端子を基準として前記第1端子の電圧が
前記論理回路の前記他方入力の電圧よりも順方向電圧の
分だけ大きくなる方向に介挿されていることを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the gate drive apparatus according to the first aspect of the present invention, the conversion circuit includes a diode element, and the diode element has the first terminal and the other input of the logic circuit. And is inserted in a direction in which the voltage of the first terminal is higher than the voltage of the other input of the logic circuit by the amount of the forward voltage with respect to the second terminal. It is characterized by

【0019】第の発明の装置は、第の発明のゲート
駆動装置において、前記変換回路を一つとして含むとと
もに、当該変換回路と同一構成で前記シンク電圧が互い
に異なる複数の単位変換回路をさらに備え、これらの単
位変換回路は、いずれも接続配線を介して前記第1端子
へ接続可能であり、しかも、それらの単位変換回路の中
で、一つだけが選択的に前記変換回路として前記第1端
子へ前記接続配線を介して接続されていることを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the invention, in the gate driving device of the first aspect of the invention, a plurality of unit conversion circuits that include the conversion circuit and have the same configuration as the conversion circuit but different sink voltages are provided. Further, each of these unit conversion circuits can be connected to the first terminal through a connection wiring, and only one of the unit conversion circuits can be selectively used as the conversion circuit. It is characterized in that it is connected to the first terminal through the connection wiring.

【0020】第の発明の装置は、第の発明のゲート
駆動装置において、前記変換回路は、一端が前記論理回
路の前記他方入力に接続されたダイオード素子を備えて
おり、前記ダイオード素子は、互いに直列に接続された
複数の単位ダイオード素子を備えており、前記ダイオー
ド素子の他端、および前記複数の単位ダイオード素子の
間の接続部、のいずれもが前記第1端子へ接続配線を介
して接続可能であり、しかもそれらの他端および接続部
の中の一つだけが選択的に前記接続配線を介して前記第
1端子へ接続されており、前記複数の単位ダイオード素
子の方向は、前記第2端子を基準として前記第1端子の
電圧が前記論理回路の前記他方入力の電圧よりも順方向
電圧の分だけ大きくなる方向であることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the gate drive apparatus according to the first aspect of the invention, the conversion circuit includes a diode element whose one end is connected to the other input of the logic circuit, and the diode element is , A plurality of unit diode elements connected in series with each other, and the other end of the diode element and a connection portion between the plurality of unit diode elements are both connected to the first terminal via connection wiring. The other end and only one of the connection portions are selectively connected to the first terminal via the connection wiring, and the direction of the plurality of unit diode elements is It is characterized in that the voltage of the first terminal is higher than the voltage of the other input of the logic circuit by the amount of the forward voltage with reference to the second terminal.

【0021】第の発明の装置は、パワーモジュールに
おいて、第1ないし第の発明のいずれかのゲート駆動
装置と、当該ゲート駆動装置の前記第1および第2端子
に、前記ゲート電極および前記主電極がそれぞれ接続さ
れた前記電圧駆動型のパワースイッチング素子と、を備
えることを特徴とする。
The device of the seventh invention is, in a power module, the gate drive device according to any one of the first to sixth inventions, and the gate electrode and the gate electrode at the first and second terminals of the gate drive device. The voltage-driven power switching element, to which main electrodes are respectively connected, is provided.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

<実施の形態1>図1は、実施の形態1のパワーモジュ
ールの構成を示す回路図である。図1に示すように、こ
のパワーモジュール121は、主電流をオン(導通)お
よびオフ(遮断)するパワースイッチング素子1、およ
び、この素子1を駆動するゲート駆動装置101を備え
ている。パワースイッチング素子1は、ゲート電極G、
コレクタ電極C、およびエミッタ電極Eを備えるIGB
Tで構成されている。
<First Embodiment> FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power module according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the power module 121 includes a power switching element 1 for turning on (conducting) and turning off (cutting off) a main current, and a gate driving device 101 for driving the element 1. The power switching element 1 includes a gate electrode G,
IGB provided with collector electrode C and emitter electrode E
Composed of T.

【0023】パワーモジュール121には、さらに、一
対の主端子25,26が備わっている。そして、パワー
スイッチング素子1のコレクタ電極Cは、一方の主端子
25に接続されており、エミッタ電極Eは他方の主端子
26に接続されている。これらの主端子25,26に
は、外部の電源および負荷が接続される。その結果、パ
ワースイッチング素子1のオン・オフ動作(スイッチン
グ動作)によって変調制御された主電流が、負荷へと供
給される。
The power module 121 is further provided with a pair of main terminals 25 and 26. The collector electrode C of the power switching element 1 is connected to one main terminal 25, and the emitter electrode E is connected to the other main terminal 26. External power supplies and loads are connected to the main terminals 25 and 26. As a result, the main current modulated and controlled by the on / off operation (switching operation) of the power switching element 1 is supplied to the load.

【0024】装置101には端子22,23が備わって
いる。これらの中で、端子(第1端子)22はパワース
イッチング素子1のゲート電極Gへ接続され、端子(第
2端子)23はエミッタ電極Eへと接続されている。装
置101には、もう一つの端子(第3端子)21が備わ
っており、この端子21を通じて、外部から入力信号V
inが入力される。
The device 101 is provided with terminals 22 and 23. Among these, the terminal (first terminal) 22 is connected to the gate electrode G of the power switching element 1, and the terminal (second terminal) 23 is connected to the emitter electrode E. The device 101 is provided with another terminal (third terminal) 21, through which an external input signal V
in is input.

【0025】装置101には、さらに、増幅器5、分割
抵抗素子2、論理回路3、およびゲートシンク用スイッ
チング素子6が備わっている。これらの中で、増幅器5
は、端子21と端子22との間に介挿されており、端子
21を通じて入力された入力信号Vinを増幅すること
によって、パワースイッチング素子1をスイッチングさ
せるゲート電圧(ゲート・エミッタ間電圧)Vgを、端
子22へと出力する。
The device 101 further includes an amplifier 5, a dividing resistance element 2, a logic circuit 3, and a gate sink switching element 6. Of these, the amplifier 5
Is inserted between the terminals 21 and 22, and amplifies the input signal Vin inputted through the terminal 21 to generate a gate voltage (gate-emitter voltage) Vg for switching the power switching element 1. , To the terminal 22.

【0026】ゲートシンク用スイッチング素子6は、バ
イポーラトランジスタで構成されており、そのコレクタ
電極およびエミッタ電極が、それぞれ端子22および端
子23へと接続されている。このゲートシンク用スイッ
チング素子6のベース電極には、2入力型のNOR回路
として構成される論理回路3の出力が接続されている。
The gate sink switching element 6 is composed of a bipolar transistor, and its collector electrode and emitter electrode are connected to the terminal 22 and the terminal 23, respectively. The output of the logic circuit 3 configured as a 2-input NOR circuit is connected to the base electrode of the gate sink switching element 6.

【0027】分割抵抗素子2は、直列に接続された第1
および第2抵抗素子2a,2bを有しており、端子2
2,23の間に介挿されている。そして、第1および第
2抵抗素子2a,2bの接続部が、論理回路3の2入力
の一方に接続されている。すなわち、論理回路3の2入
力の一方には、ゲート電圧Vgを第1および第2抵抗素
子2a,2bで分圧して得られた分圧信号が、入力信号
Vmとして入力される。
The dividing resistance element 2 is composed of a first serially connected first resistance element.
And the second resistance element 2a, 2b, the terminal 2
It is inserted between 2 and 23. The connection portion of the first and second resistance elements 2a and 2b is connected to one of the two inputs of the logic circuit 3. That is, a divided voltage signal obtained by dividing the gate voltage Vg by the first and second resistance elements 2a and 2b is input to one of the two inputs of the logic circuit 3 as the input signal Vm.

【0028】論理回路3の2入力の他方は、端子21、
すなわち増幅器5の入力に接続されている。すなわち、
論理回路3の2入力には、入力信号Vin,Vmが、そ
れぞれ入力される。
The other of the two inputs of the logic circuit 3 has terminals 21,
That is, it is connected to the input of the amplifier 5. That is,
Input signals Vin and Vm are input to the two inputs of the logic circuit 3, respectively.

【0029】図2は、増幅器5の内部構成を示す回路図
である。図2に示すように、増幅器5は、縦続接続され
た2段の単位増幅器を備えている。後段の単位増幅器
は、直列に接続された一対のトランジスタ32,33を
有しており、前段の単位増幅器31の非反転出力および
反転出力は、それぞれトランジスタ32,33のベース
電極へと接続されている。また、トランジスタ32,3
3の接続部には、増幅器5の出力電流を規定するゲート
抵抗34が接続されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the internal structure of the amplifier 5. As shown in FIG. 2, the amplifier 5 includes two-stage unit amplifiers that are connected in cascade. The unit amplifier in the latter stage has a pair of transistors 32 and 33 connected in series, and the non-inverting output and the inverting output of the unit amplifier 31 in the preceding stage are connected to the base electrodes of the transistors 32 and 33, respectively. There is. Also, the transistors 32 and 3
A gate resistor 34 that regulates the output current of the amplifier 5 is connected to the connection portion of 3.

【0030】単位増幅器31は、入力信号Vinの値に
応じて、トランジスタ32,33の中の一方がオンする
とともに他方がオフするように、トランジスタ32,3
3を駆動する。すなわち、入力信号Vinがハイレベル
の値であるときには、トランジスタ32,33は、それ
ぞれオンおよびオフし、その結果、増幅器5の出力とし
てハイレベルの信号が出力される。逆に、入力信号Vi
nがロウレベルの値であるときには、トランジスタ3
2,33は、それぞれオフおよびオンし、その結果、増
幅器5の出力としてロウレベルの信号が出力される。
The unit amplifier 31 includes transistors 32 and 3 so that one of the transistors 32 and 33 is turned on and the other is turned off according to the value of the input signal Vin.
Drive 3 That is, when the input signal Vin has a high level value, the transistors 32 and 33 are turned on and off, respectively, and as a result, a high level signal is output as the output of the amplifier 5. Conversely, the input signal Vi
When n is a low level value, the transistor 3
2 and 33 are turned off and on, respectively, and as a result, a low level signal is output as the output of the amplifier 5.

【0031】図3は、論理回路3の内部構成を示す回路
図である。図3に示すように、論理回路3は、並列に接
続された一対のトランジスタ41,42、一端がそれら
のベース電極にそれぞれ接続された抵抗素子43,4
4、および、一対のトランジスタ41,42のコレクタ
電極と外部電源Vccとの間に介挿された抵抗素子45
を備えている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the internal structure of the logic circuit 3. As shown in FIG. 3, the logic circuit 3 includes a pair of transistors 41 and 42 connected in parallel, and resistance elements 43 and 4 whose one ends are connected to their base electrodes, respectively.
4, and a resistance element 45 interposed between the collector electrodes of the pair of transistors 41 and 42 and the external power supply Vcc.
Is equipped with.

【0032】トランジスタ41,42のコレクタ電極の
電位が、論理回路3の出力信号Vnとして出力される。
また、論理回路3の2入力信号Vin、Vmは、抵抗素
子43,44の他端にそれぞれ入力される。したがっ
て、2入力信号Vin、Vmの双方がロウレベルの値で
あるときに限って、出力信号Vnの値はハイレベルとな
る。すなわち、論理回路3は、2入力型のNOR回路と
して機能する。
The potentials of the collector electrodes of the transistors 41 and 42 are output as the output signal Vn of the logic circuit 3.
The two input signals Vin and Vm of the logic circuit 3 are input to the other ends of the resistance elements 43 and 44, respectively. Therefore, the value of the output signal Vn becomes high level only when both of the two input signals Vin and Vm are low level values. That is, the logic circuit 3 functions as a 2-input NOR circuit.

【0033】また、トランジスタ41,42は、バイポ
ーラトランジスタで構成されており、2入力信号Vi
n、Vmの閾電圧は0.8V程度となっている。すなわ
ち、2入力信号Vin、Vmが、0.8Vよりも高けれ
ば、トランジスタ41,42は、それぞれオンし、低け
ればオフする。
Further, the transistors 41 and 42 are formed of bipolar transistors and have a 2-input signal Vi.
The threshold voltage of n and Vm is about 0.8V. That is, if the two input signals Vin and Vm are higher than 0.8 V, the transistors 41 and 42 are turned on, and if they are low, they are turned off.

【0034】図1に戻って、パワーモジュール121の
動作について説明する。入力信号Vinとしてハイレベ
ルの値が入力されると、増幅器5はゲート電圧Vgとし
て、パワースイッチング素子1に固有の閾電圧Vthを
超えるハイレベルの値を出力する。その結果、パワース
イッチング素子1はオン状態となる。IGBTで構成さ
れるパワースイッチング素子1の閾電圧Vthは、好ま
しくは3〜6V程度に設定される。
Returning to FIG. 1, the operation of the power module 121 will be described. When a high level value is input as the input signal Vin, the amplifier 5 outputs a high level value exceeding the threshold voltage Vth peculiar to the power switching element 1 as the gate voltage Vg. As a result, the power switching element 1 is turned on. The threshold voltage Vth of the power switching element 1 composed of the IGBT is preferably set to about 3 to 6V.

【0035】また、入力信号Vinとしてロウレベルの
値が入力されると、増幅器5はゲート電圧Vgとして、
ゼロ電圧を出力する。その結果、パワースイッチング素
子1はオフ状態となる。このように、入力信号Vinの
レベルに応じて、パワースイッチング素子1がオン・オ
フする。
When a low level value is input as the input signal Vin, the amplifier 5 outputs the gate voltage Vg as
Outputs zero voltage. As a result, the power switching element 1 is turned off. In this way, the power switching element 1 is turned on / off according to the level of the input signal Vin.

【0036】図4は、パワーモジュール121の代表的
な使用形態を示すブロック図である。図4に示すよう
に、パワーモジュール121は、通常において、高電位
側電源線と低電位側電源線(接地線)との間に直列に接
続され、それらの接続部に負荷28の一端が接続され
る。そして、高電位側のパワーモジュール121がオン
するときには、低電位側のパワーモジュール121は、
オフし、その結果、高電位側電源線から負荷28へと主
電流Icが供給される。
FIG. 4 is a block diagram showing a typical usage pattern of the power module 121. As shown in FIG. 4, the power module 121 is normally connected in series between the high-potential-side power supply line and the low-potential-side power supply line (ground line), and one end of the load 28 is connected to these connection parts. To be done. When the power module 121 on the high potential side is turned on, the power module 121 on the low potential side is
It is turned off, and as a result, the main current Ic is supplied from the high-potential-side power supply line to the load 28.

【0037】低電位側のパワーモジュール121がオン
するときには、高電位側のパワーモジュール121はオ
フし、その結果、負荷28から低電位側電源線へと主電
流Icが流れ込む。このように、直列接続された一対の
パワーモジュール121が交互にオン・オフするよう
に、各パワーモジュール121に入力信号Vinが個別
に入力される。また、通常においては、直列接続された
別の一対のパワーモジュール121が、さらに準備さ
れ、負荷28の他端は、この別の一対に、図4と同様に
接続される。
When the low potential side power module 121 is turned on, the high potential side power module 121 is turned off, and as a result, the main current Ic flows from the load 28 to the low potential side power supply line. In this way, the input signal Vin is individually input to each power module 121 so that the pair of power modules 121 connected in series are alternately turned on and off. Further, normally, another pair of power modules 121 connected in series is further prepared, and the other end of the load 28 is connected to this another pair in the same manner as in FIG.

【0038】図1に戻って、入力信号Vinがハイレベ
ルであるときには、ゲート電圧Vgの値には無関係に、
論理回路3の出力信号Vnはロウレベルとなる。したが
って、ゲートシンク用スイッチング素子6はオフ状態と
なる。すなわち、入力信号Vinがハイレベルであると
きには、ゲートシンク用スイッチング素子6は、パワー
スイッチング素子1の動作に干渉しない。
Returning to FIG. 1, when the input signal Vin is at high level, regardless of the value of the gate voltage Vg,
The output signal Vn of the logic circuit 3 becomes low level. Therefore, the gate sink switching element 6 is turned off. That is, when the input signal Vin is at the high level, the gate sink switching element 6 does not interfere with the operation of the power switching element 1.

【0039】つぎに、入力信号Vinがハイレベルから
ロウレベルへと変化すると、それと同時に、論理回路3
への2つの入力信号の一つ(入力信号Vin)がロウレ
ベルとなる。また、増幅器5の出力信号であるゲート電
圧Vgは、入力信号Vinの変化に応答して、ハイレベ
ルの値からロウレベル(ゼロ電圧)の値へ向かって遷移
する。
Next, when the input signal Vin changes from the high level to the low level, at the same time, the logic circuit 3
One of the two input signals (input signal Vin) to the signal goes low. Further, the gate voltage Vg which is the output signal of the amplifier 5 transitions from the high level value to the low level (zero voltage) value in response to the change of the input signal Vin.

【0040】分割抵抗素子2を構成する第1および第2
抵抗素子2a,2bの抵抗値の比率は、論理回路3の2
入力の各々の閾電圧Vbt、パワースイッチング素子1
の閾電圧Vthに対して、Vbt≒Vth×Rb/(R
a+Rb)・・・(数式1)、となるように設定されてい
る。ここで、抵抗値Ra、Rbは、それぞれ第1および
第2抵抗素子2a,2bの抵抗値である。言い替える
と、抵抗比Ra/Rbは、Ra/Rb≒(Vth/Vb
t)−1・・・(数式2)、となるように設定される。
First and Second Components of Dividing Resistance Element 2
The ratio of the resistance values of the resistance elements 2a and 2b is 2 of the logic circuit 3.
Each input threshold voltage Vbt, power switching element 1
With respect to the threshold voltage Vth of Vbt≈Vth × Rb / (R
a + Rb) ... (Equation 1). Here, the resistance values Ra and Rb are the resistance values of the first and second resistance elements 2a and 2b, respectively. In other words, the resistance ratio Ra / Rb is Ra / Rb≈ (Vth / Vb
t) −1 ... (Equation 2).

【0041】すなわち、ゲート電圧Vgが閾電圧Vth
に一致するときに、入力信号Vmが閾電圧Vbtに略一
致するように、抵抗比Ra/Rbが設定される。上述し
たように、論理回路3の閾電圧Vbtは、0.8V程度
であるので、閾電圧Vthが、上述した3V〜6Vの範
囲のいずれかの値であれば、それに応じて抵抗比Ra/
Rbは、約2.5〜6.5程度の範囲の中のいずれかの
値に設定される。
That is, the gate voltage Vg is equal to the threshold voltage Vth.
The resistance ratio Ra / Rb is set so that the input signal Vm substantially coincides with the threshold voltage Vbt. As described above, since the threshold voltage Vbt of the logic circuit 3 is about 0.8V, if the threshold voltage Vth is any value in the range of 3V to 6V described above, the resistance ratio Ra /
Rb is set to any value within the range of about 2.5 to 6.5.

【0042】図5は、入力信号Vinがハイレベルから
ロウレベルへと変化するのにともなうゲート電圧Vgお
よび出力信号Vnの変化を示すタイミングチャートであ
る。ゲート電圧Vgが、閾電圧Vthを超えるハイレベ
ルの値からロウレベルの値すなわちゼロ電圧へと向かっ
て遷移する過程で、シンク電圧と称するある大きさの電
圧Vsに達すると、論理回路3に入力される入力信号V
mが閾電圧Vbtに達する。
FIG. 5 is a timing chart showing changes in the gate voltage Vg and the output signal Vn as the input signal Vin changes from the high level to the low level. When the gate voltage Vg reaches a certain voltage Vs called a sink voltage in the process of transition from a high level value exceeding the threshold voltage Vth toward a low level value, that is, a zero voltage, it is input to the logic circuit 3. Input signal V
m reaches the threshold voltage Vbt.

【0043】論理回路3のもう一つの入力である入力信
号Vinは、すでにロウレベルであるために、入力信号
Vmが低下する過程で閾電圧Vbtを跨ぐと同時に、論
理回路3の出力信号Vnがロウレベルからハイレベルへ
と変化する。その結果、ゲートシンク用スイッチング素
子6が導通し、ゲート電圧Vgはゼロ電圧へと引き下げ
られる。すなわち、パワースイッチング素子1のゲート
電極Gとエミッタ電極Eとがゲートシンク用スイッチン
グ素子6によって短絡されるので、パワースイッチング
素子1は安定した遮断状態となる。
Since the input signal Vin which is the other input of the logic circuit 3 is already at the low level, the output signal Vn of the logic circuit 3 is at the low level at the same time when the input signal Vin crosses the threshold voltage Vbt in the process of the decrease of the input signal Vm. To high level. As a result, the gate sink switching element 6 becomes conductive, and the gate voltage Vg is reduced to zero voltage. That is, since the gate electrode G and the emitter electrode E of the power switching element 1 are short-circuited by the gate sink switching element 6, the power switching element 1 is in a stable cutoff state.

【0044】シンク電圧Vsは、入力信号Vmが閾電圧
Vbtに一致するときのゲート電圧Vgの値に相当す
る。したがって、抵抗比Ra/Rbが、数式1または数
式2で与えられているときには、シンク電圧Vsはパワ
ースイッチング素子1の閾電圧Vthに略一致する。す
なわち、このパワーモジュール121では、ゲート電圧
Vgが減少する過程で、閾電圧Vthに略相当する電圧
値と交差するときに、ゲートシンク用スイッチング素子
6が動作し、パワースイッチング素子1が安定的に遮断
される。したがって、入力信号Vinがハイレベルから
ロウレベルへと変化した後に、パワースイッチング素子
1が安定的に遮断するまでの期間、すなわち遷移期間T
sが、従来のモジュール250(図10)に比べて短縮
されている。
The sink voltage Vs corresponds to the value of the gate voltage Vg when the input signal Vm matches the threshold voltage Vbt. Therefore, when the resistance ratio Ra / Rb is given by Expression 1 or Expression 2, the sink voltage Vs substantially matches the threshold voltage Vth of the power switching element 1. That is, in this power module 121, when the gate voltage Vg decreases, when the voltage value substantially corresponding to the threshold voltage Vth is crossed, the gate sink switching element 6 operates and the power switching element 1 stabilizes. Be cut off. Therefore, after the input signal Vin changes from the high level to the low level, the period until the power switching element 1 is stably shut off, that is, the transition period T
s is shortened compared to the conventional module 250 (FIG. 10).

【0045】図4に示した使用形態では、遷移期間Ts
は、一方のパワーモジュールをオフさせた後に他方をオ
ンさせ得るまでの待ち時間、すなわちデッドタイムを規
定する。したがって、パワーモジュール121では、遷
移期間Tsが短縮されるために、図4の使用形態におけ
るデッドタイムも短縮される。
In the usage pattern shown in FIG. 4, the transition period Ts
Defines the waiting time before one power module can be turned off and the other power module can be turned on, that is, the dead time. Therefore, in the power module 121, since the transition period Ts is shortened, the dead time in the usage pattern of FIG. 4 is also shortened.

【0046】なお、ゲート駆動装置101は、その全体
をワンチップ(単一の半導体チップ)で構成することが
可能である。また、ゲート駆動装置101の中で、分割
抵抗素子2を除く部分をワンチップ化し、分割抵抗素子
2を、個別素子で構成してもよい。このように構成する
ことで、ゲート駆動装置101あるいはパワーモジュー
ル121の製造工程の中で、分割抵抗素子2の抵抗比率
を、パワースイッチング素子1の閾電圧Vthに適合す
るように容易に選択できるという利点が得られる。
The entire gate drive device 101 can be constructed by one chip (single semiconductor chip). Further, in the gate driving device 101, the part excluding the dividing resistance element 2 may be integrated into one chip, and the dividing resistance element 2 may be configured by an individual element. With this configuration, it is possible to easily select the resistance ratio of the divided resistance element 2 so as to match the threshold voltage Vth of the power switching element 1 in the manufacturing process of the gate driving device 101 or the power module 121. Benefits are obtained.

【0047】<実施の形態2>図6は、実施の形態2の
パワーモジュールの構成を示す回路図である。なお、以
下の図において、図1に示した実施の形態1の装置と同
一部分または相当部分(同一の機能をもつ部分)につい
ては、同一符号を付してその詳細な説明を略する。図6
に示すように、このパワーモジュール122は、パワー
スイッチング素子1と、これを駆動するゲート駆動装置
102とを備えている。そして、装置102は、図1の
分割抵抗素子2の代わりに、比較器4を備える点が、装
置101とは特徴的に異なっている。
<Second Embodiment> FIG. 6 is a circuit diagram showing a structure of a power module according to a second embodiment. In the following drawings, the same parts or corresponding parts (parts having the same functions) as those of the device of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Figure 6
As shown in FIG. 3, the power module 122 includes the power switching element 1 and the gate drive device 102 that drives the power switching element 1. The device 102 is characteristically different from the device 101 in that a comparator 4 is provided instead of the divided resistance element 2 of FIG.

【0048】比較器4は、ゲート電圧Vgと基準電圧V
refとを比較して、前者が後者よりも高ければハイレ
ベルの信号を、論理回路3への入力信号Vmとして出力
し、低ければロウレベルの信号を出力する。したがっ
て、この装置101では、基準電圧Vrefがシンク電
圧Vsを規定する。
The comparator 4 has a gate voltage Vg and a reference voltage Vg.
Compared with ref, if the former is higher than the latter, a high level signal is output as the input signal Vm to the logic circuit 3, and if it is low, a low level signal is output. Therefore, in this device 101, the reference voltage Vref defines the sink voltage Vs.

【0049】基準電圧Vrefの大きさは、パワースイ
ッチング素子1の閾電圧Vthに略一致する値に設定さ
れる。例えば、パワースイッチング素子1の閾電圧Vt
hが、3V〜6Vの範囲のいずれかの値であれば、それ
に応じて基準電圧Vrefは、約3V〜6V程度の範囲
の中のいずれかの値に設定される。
The magnitude of the reference voltage Vref is set to a value that substantially matches the threshold voltage Vth of the power switching element 1. For example, the threshold voltage Vt of the power switching element 1
If h is any value in the range of 3V to 6V, the reference voltage Vref is set to any value in the range of about 3V to 6V.

【0050】したがって、パワースイッチング素子1が
導通から遮断へと遷移する過程で、図1の装置101と
同様に、ゲート電圧Vgがおおよそ閾電圧Vthを跨ぐ
時期に、ゲートシンク用スイッチング素子6が導通し、
パワースイッチング素子1が安定的な遮断状態へと移行
する。すなわち、この過程を示すタイミングチャートは
図5と同様となり、しかも、シンク電圧Vsは、実施の
形態1と同様に、略閾電圧Vthに一致する。
Therefore, in the process in which the power switching element 1 makes a transition from conduction to interruption, the gate sink switching element 6 becomes conductive at the time when the gate voltage Vg approximately crosses the threshold voltage Vth, as in the device 101 of FIG. Then
The power switching element 1 shifts to a stable cutoff state. That is, the timing chart showing this process is similar to that of FIG. 5, and the sink voltage Vs substantially matches the threshold voltage Vth, as in the first embodiment.

【0051】このように、この実施の形態のパワーモジ
ュール122においても、遷移期間Tsは、従来のパワ
ーモジュール250(図10)に比べて短縮され、デッ
ドタイムも同様に短縮される。
As described above, also in the power module 122 of this embodiment, the transition period Ts is shortened as compared with the conventional power module 250 (FIG. 10), and the dead time is similarly shortened.

【0052】<実施の形態3>図7は、実施の形態3の
パワーモジュールの構成を示す回路図である。図7に示
すように、このパワーモジュール123は、パワースイ
ッチング素子1と、これを駆動するゲート駆動装置10
3とを備えている。そして、装置103は、図1の分割
抵抗素子2の代わりに、ダイオード素子7を備える点
が、装置101とは特徴的に異なっている。
<Third Embodiment> FIG. 7 is a circuit diagram showing a structure of a power module according to a third embodiment. As shown in FIG. 7, the power module 123 includes a power switching element 1 and a gate driving device 10 that drives the power switching element 1.
3 and 3. The device 103 is characteristically different from the device 101 in that a diode element 7 is provided instead of the divided resistance element 2 in FIG.

【0053】すなわち、端子22と論理回路3の一方入
力とが、ダイオード素子7を介して接続されている。し
かも、ダイオード素子7は、順方向電流が端子22から
論理回路3へと向かう方向に接続されている。すなわ
ち、アノード電極が端子22へ接続され、カソード電極
が論理回路3の入力へと接続されている。また、ダイオ
ード素子7は、単一の単位ダイオード素子で構成されて
いてもよく、図7に例示するように複数の単位ダイオー
ド素子の直列回路で構成されていてもよい。
That is, the terminal 22 and one input of the logic circuit 3 are connected via the diode element 7. Moreover, the diode element 7 is connected in the direction in which the forward current flows from the terminal 22 to the logic circuit 3. That is, the anode electrode is connected to the terminal 22 and the cathode electrode is connected to the input of the logic circuit 3. Further, the diode element 7 may be composed of a single unit diode element, or may be composed of a series circuit of a plurality of unit diode elements as illustrated in FIG. 7.

【0054】端子22と論理回路3の一方入力との間に
ダイオード素子7が介挿されているために、この一方入
力へは、ゲート電圧Vgよりもダイオード素子7の順方
向電圧に相当する分だけ低い電圧信号が入力信号Vmと
して入力される。しかも、ダイオード素子7の順方向電
圧は、パワースイッチング素子1の閾電圧Vthと論理
回路3の閾電圧Vbtとの差に略一致するように設定さ
れている。ダイオード素子7の順方向電圧は、ダイオー
ド素子7を構成する単位ダイオード素子の個数を調整す
ることによって、容易に設定可能である。
Since the diode element 7 is inserted between the terminal 22 and the one input of the logic circuit 3, the one input corresponds to the forward voltage of the diode element 7 rather than the gate voltage Vg. A voltage signal that is only low is input as the input signal Vm. Moreover, the forward voltage of the diode element 7 is set to substantially match the difference between the threshold voltage Vth of the power switching element 1 and the threshold voltage Vbt of the logic circuit 3. The forward voltage of the diode element 7 can be easily set by adjusting the number of unit diode elements forming the diode element 7.

【0055】したがって、パワースイッチング素子1が
導通から遮断へと遷移する過程で、図1の装置101と
同様に、ゲート電圧Vgがおおよそ閾電圧Vthを跨ぐ
時期に、ゲートシンク用スイッチング素子6が導通し、
パワースイッチング素子1が安定的な遮断状態へと移行
する。すなわち、この過程を示すタイミングチャートは
図5と同様となり、しかも、シンク電圧Vsは、実施の
形態1と同様に、略閾電圧Vthに一致する。
Therefore, in the process in which the power switching element 1 makes a transition from conduction to interruption, the gate sink switching element 6 becomes conductive at the time when the gate voltage Vg approximately crosses the threshold voltage Vth, as in the device 101 of FIG. Then
The power switching element 1 shifts to a stable cutoff state. That is, the timing chart showing this process is similar to that of FIG. 5, and the sink voltage Vs substantially matches the threshold voltage Vth, as in the first embodiment.

【0056】このように、この実施の形態のパワーモジ
ュール123においても、遷移期間Tsは、従来のパワ
ーモジュール250に比べて短縮され、デッドタイムも
同様に短縮される。
As described above, also in the power module 123 of this embodiment, the transition period Ts is shortened as compared with the conventional power module 250, and the dead time is also shortened.

【0057】なお、ダイオード素子7の代わりに、ツェ
ナーダイオードをダイオード素子7とは逆方向に介挿す
ることによって、ゲート電圧Vgと入力信号Vmとの間
の電位差を、ダイオード素子7の順方向電圧の代わりに
ツェナー電圧で生成するようにしてもよい。さらに、バ
リスタその他の、一定電圧を生成する素子一般を利用す
ることも可能である。
By inserting a Zener diode instead of the diode element 7 in the direction opposite to that of the diode element 7, the potential difference between the gate voltage Vg and the input signal Vm is determined by the forward voltage of the diode element 7. Instead of, a Zener voltage may be used for generation. Further, it is also possible to use a general element such as a varistor that generates a constant voltage.

【0058】なお、ゲート駆動装置103は、その全体
をワンチップで構成することが可能である。また、ゲー
ト駆動装置103の中で、ダイオード素子7を除く部分
をワンチップ化し、ダイオード素子7を個別素子で構成
してもよい。このように構成することで、ゲート駆動装
置103あるいはパワーモジュール123の製造工程の
中で、ダイオード素子7の順方向電圧を、パワースイッ
チング素子1の閾電圧Vthの大きさに応じて、適切に
選択することが容易に行い得るという利点が得られる。
The gate drive device 103 can be constructed as a single chip. Further, in the gate drive device 103, the portion excluding the diode element 7 may be integrated into a single chip, and the diode element 7 may be configured by an individual element. With this configuration, the forward voltage of the diode element 7 is appropriately selected according to the magnitude of the threshold voltage Vth of the power switching element 1 in the manufacturing process of the gate driving device 103 or the power module 123. The advantage is that it can be done easily.

【0059】<実施の形態4>図8は、実施の形態4の
パワーモジュールの構成を示す回路図である。図8に示
すように、このパワーモジュール124は、パワースイ
ッチング素子1と、これを駆動するゲート駆動装置10
4とを備えている。そして、装置104は、一端が端子
23に共通に接続された複数の分割抵抗素子12,1
3,14を備える点が、図1の装置101とは特徴的に
異なっている。
<Fourth Embodiment> FIG. 8 is a circuit diagram showing a structure of a power module according to a fourth embodiment. As shown in FIG. 8, the power module 124 includes a power switching element 1 and a gate driving device 10 for driving the power switching element 1.
4 and. The device 104 has a plurality of divided resistance elements 12, 1 whose one end is commonly connected to the terminal 23.
3 and 14 are characteristically different from the device 101 of FIG.

【0060】分割抵抗素子12,13,14の各々は、
分割抵抗素子2と同様に、直列接続された2つの単位抵
抗素子を備えている。そして、分割抵抗素子12,1
3,14の各々を構成する2つの単位抵抗素子の接続部
は、論理回路3の一方入力に共通に接続されている。そ
して、分割抵抗素子12,13,14の中で一つだけが
選ばれて、その他端が接続配線11を通じて、増幅器5
と端子22とを接続する接続配線15へと接続されてい
る。分割抵抗素子12,13,14の中で、選択されな
い残余の他端は開放されたままとなっている。
Each of the divided resistance elements 12, 13 and 14 is
Similar to the divided resistance element 2, it has two unit resistance elements connected in series. Then, the divided resistance elements 12, 1
The connection portion of the two unit resistance elements forming each of the elements 3 and 14 is commonly connected to one input of the logic circuit 3. Then, only one of the divided resistance elements 12, 13, 14 is selected, and the other end is connected to the amplifier 5 through the connection wiring 11.
Is connected to the connection wiring 15 that connects the terminal 22 to the terminal 22. The remaining other ends of the divided resistive elements 12, 13 and 14 which are not selected remain open.

【0061】各分割抵抗素子12,13,14が備える
2つの単位抵抗素子の抵抗比は、互いに異なるように設
定されている。すなわち、分割抵抗素子12,13,1
4は、互いに異なる複数の入力信号Vmを生成可能なよ
うに準備されている。そうしてゲート駆動装置104ま
たはパワーモジュール124の製造工程の中で、パワー
スイッチング素子1の閾電圧Vthの大きさに応じて、
複数の分割抵抗素子12,13,14の中から、1つが
選択され、接続配線11を用いて接続される。
The resistance ratios of the two unit resistance elements provided in each of the divided resistance elements 12, 13 and 14 are set to be different from each other. That is, the divided resistance elements 12, 13, 1
4 is prepared so that a plurality of different input signals Vm can be generated. Then, in the manufacturing process of the gate driving device 104 or the power module 124, according to the magnitude of the threshold voltage Vth of the power switching element 1,
One of the plurality of divided resistance elements 12, 13, and 14 is selected and connected by using the connection wiring 11.

【0062】このように、装置104あるいはパワーモ
ジュール124では、あらかじめ準備された複数の分割
抵抗素子12,13,14の中の一つを接続配線11で
選択的に接続することによって、複数通りのシンク電圧
Vsの中から一つを任意に選択することが可能である。
すなわち、一種類の装置104を準備するだけで、閾電
圧Vthの異なるパワースイッチング素子1を有する多
様なパワーモジュール124を組み立てることが可能で
ある。このことから、装置104およびパワーモジュー
ル124は、多品種少量生産に適しているといえる。
As described above, in the device 104 or the power module 124, one of the plurality of divided resistance elements 12, 13, and 14 prepared in advance is selectively connected by the connection wiring 11, so that there are a plurality of ways. One of the sink voltages Vs can be arbitrarily selected.
That is, it is possible to assemble various power modules 124 having the power switching elements 1 having different threshold voltages Vth by only preparing one type of device 104. From this, it can be said that the device 104 and the power module 124 are suitable for high-mix low-volume production.

【0063】なお、ゲート駆動装置104は、その全体
をワンチップで構成することが可能である。このときに
は、接続配線15の一部と分割抵抗素子12,13,1
4の他端に各々パッドを形成しておき、さらに接続配線
11としてボンディングワイヤを用い、ワイヤボンディ
ングによって接続配線11の接続を行うとよい。このよ
うに周知のウェハプロセスの技法を用いることが可能で
ある。
The entire gate drive device 104 can be constructed in one chip. At this time, a part of the connection wiring 15 and the divided resistance elements 12, 13, 1
It is advisable to form pads on the other ends of the wirings 4, use bonding wires as the connection wirings 11, and connect the connection wirings 11 by wire bonding. Thus, well known wafer process techniques can be used.

【0064】あるいは、装置104の中で、分割抵抗素
子12,13,14を除く部分をワンチップ化し、分割
抵抗素子12,13,14を、個別素子で構成してもよ
い。このときには、接続配線11として通常のジャンパ
線を用いることが可能である。
Alternatively, in the device 104, the portions other than the divided resistance elements 12, 13, 14 may be integrated into one chip, and the divided resistance elements 12, 13, 14 may be configured by individual elements. At this time, a normal jumper wire can be used as the connection wiring 11.

【0065】また、図8では、3個の分割抵抗素子1
2,13,14を備える例を示したが、一般に複数の分
割抵抗素子を備えるように構成可能である。分割抵抗素
子の個数が多いほど、多数種類の閾電圧Vthに対応し
得ることはいうまでもない。
Further, in FIG. 8, the three divided resistance elements 1
Although the example including 2, 13, and 14 is shown, it is generally possible to configure to include a plurality of divided resistance elements. It is needless to say that the larger the number of dividing resistance elements is, the more various threshold voltages Vth can be supported.

【0066】<実施の形態5>図9は、実施の形態5の
パワーモジュールの構成を示す回路図である。図9に示
すように、このパワーモジュール125は、パワースイ
ッチング素子1と、これを駆動するゲート駆動装置10
5とを備えている。そして、装置105は、装置103
と同様にダイオード素子7を備えている。
<Fifth Embodiment> FIG. 9 is a circuit diagram showing a structure of a power module according to a fifth embodiment. As shown in FIG. 9, the power module 125 includes a power switching element 1 and a gate driving device 10 for driving the power switching element 1.
5 and. Then, the device 105 becomes the device 103
Similarly to the above, the diode element 7 is provided.

【0067】この装置105では、ダイオード素子7
は、直列に接続された複数の単位ダイオード素子を有し
ており、しかも、ダイオード素子7の論理回路3に接続
される一端とは反対側だけでなく各単位ダイオード素子
の接続部にも、接続配線11による接続が可能なパッド
が設けられている。そして、接続配線15に設けられた
別のパッドと、ダイオード素子7に設けられた複数のパ
ッド中の一つとが、接続配線11によって選択的に接続
されている。
In this device 105, the diode element 7
Has a plurality of unit diode elements connected in series, and is connected not only to the side opposite to one end of the diode element 7 connected to the logic circuit 3 but also to the connecting portion of each unit diode element. Pads that can be connected by the wiring 11 are provided. Then, another pad provided on the connection wiring 15 and one of the plurality of pads provided on the diode element 7 are selectively connected by the connection wiring 11.

【0068】すなわち、装置105の製造工程の中で、
接続配線15に設けられたパッドと、ダイオード素子7
に設けられた複数のパッドの中の一つを、接続配線11
を用いて選択的に接続することによって、論理回路3へ
の一方へ入力される入力信号Vmとゲート電圧Vgとの
間の差の大きさを、任意に選択することが可能である。
言い替えると、複数通りのシンク電圧Vsを、任意に選
択することが可能である。
That is, in the manufacturing process of the device 105,
The pad provided on the connection wiring 15 and the diode element 7
One of the plurality of pads provided on the connection wiring 11
It is possible to arbitrarily select the magnitude of the difference between the input signal Vm input to one side of the logic circuit 3 and the gate voltage Vg by selectively connecting by using the.
In other words, it is possible to arbitrarily select a plurality of sink voltages Vs.

【0069】したがって、装置104と同様に、一種類
の装置105を準備するだけで、閾電圧Vthの異なる
パワースイッチング素子1を有する多様なパワーモジュ
ール125を組み立てることが可能である。
Therefore, similar to the device 104, it is possible to assemble a variety of power modules 125 having the power switching elements 1 having different threshold voltages Vth just by preparing one type of device 105.

【0070】なお、装置105は、その全体をワンチッ
プ化し、接続配線11としてボンディングワイヤを用い
てもよく、あるいは、装置105の中で、ダイオード素
子7を除く部分をワンチップ化し、ダイオード素子7を
個別素子で構成してもよい。後者の場合には、接続配線
11として通常のジャンパ線を使用することが可能であ
る。
The device 105 may be entirely integrated into a single chip and a bonding wire may be used as the connection wiring 11. Alternatively, a part of the device 105 other than the diode element 7 may be integrated into a single chip and the diode element 7 may be formed. May be composed of individual elements. In the latter case, a normal jumper wire can be used as the connection wiring 11.

【0071】また、ダイオード素子7を構成する複数の
単位ダイオード素子の接続部に、接続配線11の接続が
可能なパッドを形成する代わりに、順方向電圧の異なる
複数のダイオード素子7の一端を論理回路3の一方入力
に共通に接続するようにゲート駆動装置を構成すること
も可能である。このときには、複数のダイオード素子7
の中から一つが選択され、その他端と接続配線15とが
接続配線11で接続される。
Further, instead of forming a pad to which the connection wiring 11 can be connected at the connection portion of the plurality of unit diode elements constituting the diode element 7, one end of the plurality of diode elements 7 having different forward voltages is logically connected. It is also possible to configure the gate drive device so as to be commonly connected to one input of the circuit 3. At this time, the plurality of diode elements 7
One of them is selected, and the other end and the connection wiring 15 are connected by the connection wiring 11.

【0072】ただし、1本のダイオード素子7の中に複
数のパッドが設けられた装置105の形態では、ダイオ
ード素子7の個数が少なくて済み、しかも、それにとも
なって装置105のチップ面積を小さくし得るという利
点がある。
However, in the form of the device 105 in which a plurality of pads are provided in one diode element 7, the number of diode elements 7 can be small, and the chip area of the device 105 can be reduced accordingly. There is an advantage of getting.

【0073】<変形例> (1)以上の各実施の形態では、論理回路3に備わるトラ
ンジスタ41,42(図3)がバイポーラトランジスタ
で構成され、その閾電圧Vbtが、略0.8Vである例
を示した。しかしながら、この発明は、パワースイッチ
ング素子1の閾電圧Vthと論理回路3の閾電圧Vbt
との間で、後者が前者よりも低い関係にあるパワーモジ
ュール一般に適用可能である。例えば、トランジスタ4
1,42として、パワースイッチング素子1の閾電圧V
thよりも閾電圧Vbの低いFETが用いられてもよ
い。
<Modification> (1) In each of the above embodiments, the transistors 41 and 42 (FIG. 3) included in the logic circuit 3 are bipolar transistors, and the threshold voltage Vbt thereof is approximately 0.8V. An example was given. However, in the present invention, the threshold voltage Vth of the power switching element 1 and the threshold voltage Vbt of the logic circuit 3 are set.
, And the latter is generally applicable to power modules in which the latter has a lower relationship than the former. For example, transistor 4
1, 42, the threshold voltage V of the power switching element 1
An FET having a threshold voltage Vb lower than th may be used.

【0074】(2)ゲートシンク用スイッチング素子6に
ついても、バイポーラトランジスタに限らず、スイッチ
ング動作を行う素子一般が利用可能であり、例えばFE
Tを使用することが可能である。ただし、ゲート駆動装
置の製造工程を容易にする上では、ゲートシンク用スイ
ッチング素子6と論理回路3が備えるトランジスタ4
1,42とは、互いに同一種類であることが望ましい。
すなわち、ゲートシンク用スイッチング素子6がFET
であれば、トランジスタ41,42もFETであること
が望ましく、ゲートシンク用スイッチング素子6がバイ
ポーラトランジスタであれば、トランジスタ41,42
もバイポーラトランジスタであることが、製造工程上望
ましい。
(2) The gate-sink switching element 6 is not limited to a bipolar transistor, but any element that performs a switching operation can be used. For example, FE
It is possible to use T. However, in order to facilitate the manufacturing process of the gate driving device, the gate sink switching element 6 and the transistor 4 included in the logic circuit 3 are included.
It is desirable that 1 and 42 are the same kind as each other.
That is, the gate sink switching element 6 is an FET
If so, it is desirable that the transistors 41 and 42 are also FETs, and if the gate sink switching element 6 is a bipolar transistor, the transistors 41 and 42 are
Is also a bipolar transistor from the viewpoint of the manufacturing process.

【0075】(3)上記の各実施の形態では、パワースイ
ッチング素子1として、nチャネル型のIGBTを例と
して説明したが、この発明はpチャネル型のIGBTに
対しても、同様に実施可能である。パワースイッチング
素子1がpチャネル型のIGBTであるときには、ゲー
ト駆動装置101〜105の基準電位となる端子23の
電位は、接地電位ではなく高電源側電位となり、ゲート
シンク用スイッチング素子6として、例えばpnp型の
バイポーラトランジスタが用いられる。また、例えば装
置103、105では、ダイオード素子7の方向が、図
7、図9とは逆となる。
(3) In each of the above embodiments, an n-channel type IGBT was described as an example of the power switching element 1, but the present invention can be similarly applied to a p-channel type IGBT. is there. When the power switching element 1 is a p-channel type IGBT, the potential of the terminal 23, which is the reference potential of the gate driving devices 101 to 105, is not the ground potential but the high power supply side potential, and as the gate sink switching element 6, for example, A pnp type bipolar transistor is used. Further, for example, in the devices 103 and 105, the direction of the diode element 7 is opposite to that in FIGS. 7 and 9.

【0076】(4)また、パワースイッチング素子1に関
して、上記各実施の形態1〜5に例示したIGBTに限
らず、電圧駆動型のパワースイッチング素子一般が使用
可能である。例えば、パワースイッチング素子1として
FETを用いてもよい。
(4) Further, the power switching element 1 is not limited to the IGBT illustrated in each of the above-described first to fifth embodiments, but a voltage drive type power switching element in general can be used. For example, an FET may be used as the power switching element 1.

【0077】(5)上記各実施の形態で例示した、分割抵
抗素子2、比較器4、ダイオード素子7、および分割抵
抗素子12,13,14は、いずれも端子23の電位を
基準としたゲート電圧Vgを入力信号Vmへと変換する
一種の変換回路の具体例となっている。この変換回路
は、各実施の形態で例示した形態だけでなく、一般に、
シンク電圧Vsの大きさ(絶対値)が閾電圧Vbtの大
きさ(絶対値)よりも大きく設定されておれば、同様の
効果を奏する。
(5) The divided resistance element 2, the comparator 4, the diode element 7, and the divided resistance elements 12, 13, and 14 illustrated in each of the above-described embodiments are all gates based on the potential of the terminal 23. It is a specific example of a kind of conversion circuit for converting the voltage Vg into the input signal Vm. This conversion circuit is not limited to the form illustrated in each embodiment, but generally,
If the magnitude (absolute value) of the sink voltage Vs is set larger than the magnitude (absolute value) of the threshold voltage Vbt, the same effect is obtained.

【0078】ただし、装置101〜105に例示した構
成は、変換回路の構成が簡単で製造が容易であり、しか
も、変換回路をも含めてワンチップ化したときにチップ
面積を小さくし得るという利点がある。特に、分割抵抗
素子2を用いた装置101,104、および、ダイオー
ド素子7を用いた装置103,105では、その効果が
顕著である。
However, the configurations illustrated in the devices 101 to 105 are advantageous in that the configuration of the conversion circuit is simple and the manufacture is easy, and the chip area can be reduced when the conversion circuit and the conversion circuit are integrated into one chip. There is. In particular, the effects are remarkable in the devices 101 and 104 using the split resistance element 2 and the devices 103 and 105 using the diode element 7.

【0079】(6)実施の形態4の装置104に対応し
て、シンク電圧Vsが互いに異なる複数の変換回路(単
位変換回路)が設けられ、それらの中の一つのみが接続
配線11を介して選択的に端子22へと接続されたゲー
ト駆動装置は、装置104と同様の効果を奏する。例え
ば、基準電圧Vrefの異なる複数の比較器4(図6)
が設けられ、その中の一つのみが端子22へと選択的に
接続されていてもよい。図8に示した装置104では、
3個の単位変換回路が設けられており、論理回路3の一
方入力と端子23との間に介挿され互いに並列に接続さ
れた3本の抵抗素子は、これらの3つの単位変換回路の
間で共有されている。
(6) A plurality of conversion circuits (unit conversion circuits) having mutually different sink voltages Vs are provided corresponding to the device 104 of the fourth embodiment, and only one of them is connected via the connection wiring 11. The gate driving device selectively connected to the terminal 22 has the same effect as the device 104. For example, a plurality of comparators 4 having different reference voltages Vref (FIG. 6)
May be provided, only one of which may be selectively connected to the terminal 22. In the device 104 shown in FIG.
Three unit conversion circuits are provided, and three resistance elements that are interposed between one input of the logic circuit 3 and the terminal 23 and connected in parallel with each other are provided between these three unit conversion circuits. Shared in.

【0080】[0080]

【発明の効果】第1の発明の装置は、第1および第2端
子へパワースイッチング素子のゲート電極および主電極
をそれぞれ接続した形態で使用に供される。そして、パ
ワースイッチング素子をターンオフさせるときには、第
1および第2端子の間の電圧は、パワースイッチング素
子の閾電圧を超える大きさからゼロ電圧へと向かって変
化する。この遷移の過程で第1および第2端子の間の電
圧が、シンク電圧を跨いで下回ると、ゲートシンク用ス
イッチング素子が導通し、パワースイッチング素子は安
定的な遮断状態へと移行する。このシンク電圧は、パワ
ースイッチング素子の閾電圧に略一致するように定めら
れているので、パワースイッチング素子のターンオフの
際の動作は、従来装置に比べて早期に安定する。
The device of the first invention is used in a form in which the gate electrode and the main electrode of the power switching element are connected to the first and second terminals, respectively. Then, when the power switching element is turned off, the voltage between the first and second terminals changes from the magnitude exceeding the threshold voltage of the power switching element toward the zero voltage. When the voltage between the first and second terminals falls below the sink voltage during this transition process, the gate sink switching element becomes conductive and the power switching element shifts to a stable cutoff state. Since the sink voltage is set so as to substantially match the threshold voltage of the power switching element, the operation at the time of turning off the power switching element is stabilized earlier than in the conventional device.

【0081】さらに、外部から第3端子へと入力される
入力信号が、パワースイッチング素子をターンオフさせ
るべく変化すると、その後、第2端子を基準とした増幅
器の出力電圧の大きさが、パワースイッチング素子の閾
電圧を超える大きさからゼロ電圧へと減衰してゆく。こ
の過程で、出力電圧の大きさがシンク電圧を超えて下回
ると、変換回路の働きによって、論理回路の一方入力に
閾電圧よりも低い電圧が入力される。その結果、論理回
路はゲートシンク用スイッチング素子を導通するように
駆動する。
Further, when the input signal input from the outside to the third terminal changes to turn off the power switching element, the magnitude of the output voltage of the amplifier based on the second terminal is then changed to the power switching element. The voltage that exceeds the threshold voltage of is attenuated to zero voltage. In this process, if the magnitude of the output voltage exceeds the sink voltage and falls below, a voltage lower than the threshold voltage is input to one input of the logic circuit by the function of the conversion circuit. As a result, the logic circuit drives the gate sink switching element to be conductive.

【0082】すなわち、出力電圧が論理回路の閾電圧よ
りも大きいシンク電圧を跨いで下回った時点で、ゲート
シンク用スイッチング素子が導通し、パワースイッチン
グ素子は安定的な遮断状態へと移行する。このため、論
理回路の閾電圧よりも閾電圧の高いパワースイッチング
素子のターンオフの際の動作を早期に安定させることが
できる。
That is, when the output voltage falls below the sink voltage larger than the threshold voltage of the logic circuit, the gate sink switching element becomes conductive, and the power switching element shifts to a stable cutoff state. Therefore, the operation at the time of turning off the power switching element having a threshold voltage higher than the threshold voltage of the logic circuit can be stabilized early.

【0083】第の発明の装置では、簡単な素子である
抵抗素子によって変換回路が構成されるので、製造が容
易でありコストが低廉であるとともに、装置をワンチッ
プで構成する際にチップ面積を小さくすることができ
る。
In the device of the second aspect of the invention, since the conversion circuit is constituted by the resistance element which is a simple element, the manufacturing is easy and the cost is low, and the chip area is small when the device is constituted by one chip. Can be made smaller.

【0084】第の発明の装置では、比較器で変換回路
が構成されるので、構成が比較的簡単であり、製造も比
較的容易である。
In the device of the third invention, since the conversion circuit is composed of the comparator, the structure is relatively simple and the manufacturing is relatively easy.

【0085】第の発明の装置では、簡単な素子である
ダイオード素子によって変換回路が構成されるので、製
造が容易でありコストが低廉であるとともに、装置をワ
ンチップで構成する際にチップ面積を小さくすることが
できる。
In the device of the fourth aspect of the present invention, since the conversion circuit is constituted by the diode element which is a simple element, the manufacturing is easy and the cost is low, and the chip area is small when the device is constructed in one chip. Can be made smaller.

【0086】第の発明の装置では、シンク電圧が互い
に異なる複数個の単位変換回路が備わっており、しか
も、いずれも第1端子との接続が可能となっている。こ
のため、接続すべきパワースイッチング素子の閾電圧に
応じて、任意に複数個の単位変換回路の中の一つを選択
することが可能である。すなわち、単一の構成で多種類
の閾電圧を有するパワースイッチング素子に適応させる
ことが可能である。
In the device of the fifth aspect of the invention, a plurality of unit conversion circuits having mutually different sink voltages are provided, and all of them can be connected to the first terminal. Therefore, it is possible to arbitrarily select one of the plurality of unit conversion circuits according to the threshold voltage of the power switching element to be connected. That is, it is possible to adapt to a power switching element having a plurality of threshold voltages with a single configuration.

【0087】第の発明の装置では、互いに直列に接続
された複数の単位ダイオード素子が備わっており、しか
も、その端部と接続部とがいずれも第1端子と接続可能
となっている。このため、接続すべきパワースイッチン
グ素子の閾電圧に応じて、複数種類の順方向電圧の中の
一つを選択することが可能である。すなわち、単一の構
成で多種類の閾電圧を有するパワースイッチング素子に
適応させることが可能である。
In the device of the sixth invention, a plurality of unit diode elements connected to each other in series are provided, and both ends and connecting portions thereof can be connected to the first terminal. Therefore, it is possible to select one of a plurality of types of forward voltages according to the threshold voltage of the power switching element to be connected. That is, it is possible to adapt to a power switching element having a plurality of threshold voltages with a single configuration.

【0088】第の発明の装置では、ゲート駆動装置の
シンク電圧が、パワースイッチング素子の閾電圧に略一
致するように定められているので、パワースイッチング
素子のターンオフ時の不安定な期間がもっとも効果的に
短縮されたパワーモジュールが実現する。
In the device of the seventh invention, since the sink voltage of the gate drive device is set so as to be substantially equal to the threshold voltage of the power switching device, the unstable period at the time of turning off the power switching device is most likely. An effectively shortened power module is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施の形態1の装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a device according to a first embodiment.

【図2】 図1の増幅器の回路図である。2 is a circuit diagram of the amplifier of FIG.

【図3】 図1の論理回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the logic circuit of FIG.

【図4】 図1の装置の使用形態を示すブロック図であ
る。
4 is a block diagram showing a usage pattern of the apparatus of FIG. 1. FIG.

【図5】 図1の装置のタイミングチャートである。5 is a timing chart of the apparatus of FIG.

【図6】 実施の形態2の装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of the device according to the second embodiment.

【図7】 実施の形態3の装置の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of the device according to the third embodiment.

【図8】 実施の形態4の装置の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of the device according to the fourth embodiment.

【図9】 実施の形態5の装置の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of the device according to the fifth embodiment.

【図10】 従来の装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional device.

【図11】 図10の従来装置のタイミングチャートで
ある。
11 is a timing chart of the conventional device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パワースイッチング素子、2 分割抵抗素子、2a
第1抵抗素子、2b第2抵抗素子、3 論理回路、4
比較器、5 増幅器、6 ゲートシンク用スイッチン
グ素子、7 ダイオード素子、11 接続配線、12,
13,14分割抵抗素子、22,23,21 端子(第
1,第2,第3端子)。
1 power switching element, 2 divided resistance elements, 2a
First resistance element, 2b second resistance element, 3 logic circuit, 4
Comparator, 5 amplifier, 6 gate sink switching element, 7 diode element, 11 connection wiring, 12,
13 and 14 divided resistance elements, 22, 23 and 21 terminals (first, second and third terminals).

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電圧駆動型のパワースイッチング素子を
駆動するためのゲート駆動装置において、 前記パワースイッチング素子のゲート電極と主電極とに
それぞれ接続可能な第1および第2端子と、 前記第1および第2端子の間に介挿されるゲートシンク
用スイッチング素子と、 前記第1および第2端子間の電圧の大きさが、前記パワ
ースイッチング素子の閾電圧に略一致するように定めら
れたシンク電圧を下回るのに応答して、前記ゲートシン
ク用スイッチング素子を導通させるように制御する制御
手段と、外部から供給される入力信号を中継するための第3端子
と、 前記第3および第1端子の間に介挿され、前記第3端子
に入力される前記入力信号を増幅して前記第1端子へと
出力する増幅器と、を備え、 前記制御手段が、 一方入力が前記第3端子に接続され、前記ゲートシンク
用スイッチング素子を駆動する所定の閾電圧を有する2
入力型の論理回路と、 前記第1端子と前記論理回路の他方入力とに接続され、
前記増幅器の出力を変換して前記他方入力へ入力する変
換回路と、を備え、 前記論理回路は、前記一方入力および前記他方入力の前
記第2端子を基準とした電圧の大きさが、いずれも前記
所定の閾電圧以下であるときに限って前記ゲートシンク
用スイッチング素子が導通するように当該ゲートシンク
用スイッチング素子を駆動し、 前記変換回路は、前記シンク電圧を前記所定の閾電圧を
超える大きさに定めており、前記第1および第2端子の
間の電圧の大きさが、前記シンク電圧よりも大きいとき
には前記所定の閾電圧よりも大きい電圧を前記論理回路
の前記他方入力へ入力し、前記シンク電圧よりも小さい
ときには前記所定の閾電圧よりも小さい電圧を入力する
ことを特徴とするゲート駆動装置。
1. A gate drive device for driving a voltage-driven power switching element, comprising: first and second terminals respectively connectable to a gate electrode and a main electrode of the power switching element; and the first and second terminals. A gate sink switching element inserted between the second terminals, and a sink voltage determined such that the magnitude of the voltage between the first and second terminals substantially matches the threshold voltage of the power switching element. Responsive to falling below, control means for controlling the gate sink switching element to conduct, and a third terminal for relaying an input signal supplied from the outside.
And the third terminal inserted between the third and first terminals,
To the first terminal by amplifying the input signal input to
An amplifier for outputting, wherein the control means has one input connected to the third terminal, and the gate sink
Having a predetermined threshold voltage for driving the switching element for use 2
An input type logic circuit , connected to the first terminal and the other input of the logic circuit,
The output of the amplifier is converted and input to the other input.
And a logic circuit , wherein the logic circuit is provided in front of the one input and the other input.
The voltage magnitude with respect to the second terminal is
The gate sink is provided only when it is below a predetermined threshold voltage.
Gate sink so that the switching element for
Driving the switching element for the conversion circuit , and the conversion circuit changes the sink voltage to the predetermined threshold voltage.
It is set to exceed the size of the first and second terminals.
When the voltage between the two is greater than the sink voltage
A voltage greater than the predetermined threshold voltage is applied to the logic circuit.
Input to the other input of and less than the sink voltage
A gate driving device characterized in that a voltage smaller than the predetermined threshold voltage is inputted at times .
【請求項2】 請求項1に記載のゲート駆動装置におい
て、 前記変換回路は、第1および第2抵抗素子が直列に接続
されて成る分割抵抗素子を備え、 当該分割抵抗素子は、前記第1および第2端子の間に介
挿されており、しかも、前記第1および第2抵抗素子の
接続部が、前記論理回路の前記他方入力へ接続されてい
ることを特徴とするゲート駆動装置。
2. The gate drive device according to claim 1 , wherein the conversion circuit includes a dividing resistance element in which first and second resistance elements are connected in series, and the dividing resistance element is the first resistance element. And a second terminal, and a connecting portion of the first and second resistance elements is connected to the other input of the logic circuit.
【請求項3】 請求項1に記載のゲート駆動装置におい
て、 前記変換回路は、前記第1および第2端子の間の電圧の
大きさを前記シンク電圧に相当する基準電圧と比較し
て、前者が後者よりも大きいかまたは否かに応じて、そ
れぞれ前記閾電圧よりも大きいかまたは小さい電圧を前
記論理回路の前記他方入力へ入力する比較器を備えるこ
とを特徴とするゲート駆動装置。
3. The gate drive device according to claim 1 , wherein the conversion circuit compares the magnitude of the voltage between the first and second terminals with a reference voltage corresponding to the sink voltage, A gate drive device for inputting to the other input of the logic circuit a voltage greater than or less than the threshold voltage, respectively, depending on whether or not is greater than the latter.
【請求項4】 請求項1に記載のゲート駆動装置におい
て、 前記変換回路は、ダイオード素子を備えており、 前記ダイオード素子は、前記第1端子と前記論理回路の
前記他方入力との間に介挿されており、しかも、前記第
2端子を基準として前記第1端子の電圧が前記論理回路
の前記他方入力の電圧よりも順方向電圧の分だけ大きく
なる方向に介挿されていることを特徴とするゲート駆動
装置。
4. The gate drive device according to claim 1 , wherein the conversion circuit includes a diode element, and the diode element is interposed between the first terminal and the other input of the logic circuit. And is inserted in a direction in which the voltage of the first terminal is higher than the voltage of the other input of the logic circuit by a forward voltage with reference to the second terminal. And gate drive device.
【請求項5】 請求項1に記載のゲート駆動装置におい
て、 前記変換回路を一つとして含むとともに、当該変換回路
と同一構成で前記シンク電圧が互いに異なる複数の単位
変換回路をさらに備え、 これらの単位変換回路は、いずれも接続配線を介して前
記第1端子へ接続可能であり、しかも、それらの単位変
換回路の中で、一つだけが選択的に前記変換回路として
前記第1端子へ前記接続配線を介して接続されているこ
とを特徴とするゲート駆動装置。
5. The gate driving device according to claim 1 , further comprising a plurality of unit conversion circuits each including the conversion circuit and having the same configuration as the conversion circuit but different in the sink voltage from each other. Any of the unit conversion circuits can be connected to the first terminal through a connection wiring, and only one of the unit conversion circuits can be selectively connected to the first terminal as the conversion circuit. A gate drive device, which is connected through connection wiring.
【請求項6】 請求項1に記載のゲート駆動装置におい
て、 前記変換回路は、一端が前記論理回路の前記他方入力に
接続されたダイオード素子を備えており、 前記ダイオード素子は、互いに直列に接続された複数の
単位ダイオード素子を備えており、 前記ダイオード素子の他端、および前記複数の単位ダイ
オード素子の間の接続部、のいずれもが前記第1端子へ
接続配線を介して接続可能であり、しかもそれらの他端
および接続部の中の一つだけが選択的に前記接続配線を
介して前記第1端子へ接続されており、 前記複数の単位ダイオード素子の方向は、前記第2端子
を基準として前記第1端子の電圧が前記論理回路の前記
他方入力の電圧よりも順方向電圧の分だけ大きくなる方
向であることを特徴とするゲート駆動装置。
6. The gate drive device according to claim 1 , wherein the conversion circuit includes a diode element whose one end is connected to the other input of the logic circuit, and the diode element is connected in series with each other. A plurality of unit diode elements are provided, and any of the other end of the diode element and a connecting portion between the plurality of unit diode elements can be connected to the first terminal via a connection wiring. Moreover, only one of the other end and the connection portion is selectively connected to the first terminal through the connection wiring, and the direction of the plurality of unit diode elements is set to the second terminal. As a reference, the gate driving device is characterized in that the voltage of the first terminal is higher than the voltage of the other input of the logic circuit by a forward voltage.
【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載のゲート駆動装置と、 当該ゲート駆動装置の前記第1および第2端子に、前記
ゲート電極および前記主電極がそれぞれ接続された前記
電圧駆動型のパワースイッチング素子と、 を備えることを特徴とするパワーモジュール。
7. claims 1 and gate driving apparatus according to claim 6, said first and second terminals of the gate driving unit, the said gate electrode and the main electrode is connected A power module comprising: a voltage drive type power switching element;
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