JP5056955B2 - 電圧駆動型素子を駆動する駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電圧駆動型素子を駆動する駆動装置に関する。

電圧駆動型素子は、駆動電圧を用いて特定機能を発揮することが可能な素子であり、様々な用途で広く用いられている。電圧駆動型素子の一例には、絶縁ゲートを備える電圧駆動型スイッチング素子が知れられている。電圧駆動型スイッチング素子は、絶縁ゲートに供給されるゲート電圧（駆動電圧の一例）に基づいて電流値を制御するものであり、例えば直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置に用いられている。電圧駆動型スイッチング素子の一例には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を含むパワー半導体スイッチング素子が挙げられる。

このような電圧駆動型素子に駆動電圧を供給するために、電圧駆動型素子には駆動装置が接続されている。駆動装置は、電圧駆動型素子に供給する駆動電圧を制御するように構成されている。例えば、駆動装置は、電圧駆動型素子のオン・オフを指示する制御信号に基づいて駆動電圧を制御することができる。駆動装置はまた、電圧駆動型素子の駆動状態を示す信号、又は外部環境の状態を示す信号に基づいて駆動電圧を制御することができる。

このような駆動装置では、高精度な駆動電圧を生成する技術の開発が望まれている。駆動装置で生成される駆動電圧の精度が低いと、その駆動電圧の精度を考慮して電圧駆動型素子の駆動条件を設定しなければならない。このため、駆動電圧の精度が低いと、最適な条件で電圧駆動型素子を駆動することができない。この結果、例えば、電圧駆動型素子のサージ電圧の増大、又は電圧駆動型素子の電力損失の悪化という問題が発生してしまう。

特開２００６−３２４９６３号公報には、高精度な駆動電圧を生成することが可能な駆動装置の一例が開示されている。この駆動装置は、第１接続部と第２接続部とスイッチング素子と制御部とを備えている。第１接続部は、電圧駆動型素子のゲート抵抗部に接続するように構成されている。第２接続部は、駆動電源に接続するように構成されている。スイッチング素子は、出力端子が第１接続部に接続されており、入力端子が第２接続部に接続されている。制御部は、スイッチング素子の制御端子に接続されており、スイッチング素子に入力する電圧を制御する。

この駆動装置の制御部は、スイッチング素子の出力電圧をフィードバック制御することを特徴としている。具体的には、駆動装置の制御部は、スイッチング素子の出力電圧を高精度な参照電圧と比較し、その比較結果に基づいてスイッチング素子の制御端子に入力する電圧を制御するように構成されている。これにより、スイッチング素子の出力電圧が所望の値に維持され、第１接続部には高精度な駆動電圧が供給される。電圧駆動型素子のゲート抵抗部に高精度な駆動電圧が供給されるので、電圧型駆動素子を高精度に制御することが可能になる。この駆動装置は、高精度な駆動電圧を生成することができることから、多くの用途で有用な結果を提供することができる。

ところが、より高精度な駆動電圧が必要とされることがある。特開２００６−３２４９６３号公報の駆動装置では、制御部のオン／オフを切換えるためのスイッチ用のトランジスタが、スイッチング素子の出力端子と第１接続部の間に配置されている。このため、この駆動装置では、第１接続部に供給される駆動電圧が、スイッチング素子の出力電圧からスイッチング用のトランジスタの電圧降下による電圧が引かれた大きさとなっている。

一般的に、トランジスタのオン抵抗は、素子毎のバラツキが大きいことが知られている。このため、この駆動装置では、フィードバック制御によってスイッチング素子の出力電圧が高精度に制御されたとしても、スイッチ用のトランジスタのオン抵抗のバラツキに依存してスイッチ用のトランジスタの電圧降下にバラツキが生じることから、第１接続部に供給される駆動電圧にもバラツキが生じてしまう。

本願明細書で開示される技術は、高精度な駆動電圧を生成する駆動装置を提供することを目的としている。

本明細書で開示される駆動装置では、制御部のオン／オフを切換えるためのスイッチが、スイッチング素子の制御端子と第２接続部の間に配置されていることを特徴としている。このため、本明細書で開示される駆動装置は、第１接続部の電圧を直接的にフィードバック制御することが可能に構成されている。これにより、電圧駆動型素子のゲート抵抗部に供給される駆動電圧自体がフィードバック制御されるので、電圧駆動型素子のゲート抵抗部に供給される駆動電圧が高精度に制御される。

図１は、インバータ装置の基本的な構成を示す。 図２は、第１実施例の駆動装置の基本的な構成を示す。 図３は、第２実施例の駆動装置の基本的な構成を示す。 図４は、第３実施例の駆動装置の基本的な構成を示す。 図５は、第４実施例の駆動装置の基本的な構成を示す。 図６（Ａ）は、第１駆動信号のタイミングチャートを示す。図６（Ｂ）は、電流調整信号のタイミングチャートを示す。図６（Ｃ）は、第１接続部の電圧と電圧駆動型素子の絶縁ゲートの電圧を示す。 図７は、第５実施例の駆動装置の基本的な構成を示す。 図８（Ａ）は、第１駆動信号のタイミングチャートを示す。図８（Ｂ）は、分圧調整信号のタイミングチャートを示す。図８（Ｃ）は、第１接続部の電圧と電圧駆動型素子の絶縁ゲートの電圧を示す。

本明細書で開示される駆動装置は、電圧駆動型素子を駆動するために用いられる。ここで、電圧駆動型素子は、駆動電圧を用いて特定機能を発揮することが可能な素子である。電圧駆動型素子は、絶縁ゲートを有する電圧駆動型スイッチング素子であってもよく、特にパワー半導体スイッチング素子であってもよい。パワー半導体スイッチング素子には、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタが含まれる。駆動装置は、第１接続部と第２接続部とスイッチング素子と制御部とを備えている。第１接続部は、電圧駆動型素子のゲート抵抗部に接続するように構成されている。第２接続部は、駆動電源に接続するように構成されている。駆動電源の一例には、トランス型の電源が含まれる。スイッチング素子は、第１入出力端子が第１接続部に接続されており、第２入出力端子が第２接続部に接続されている。スイッチング素子の一例には、絶縁ゲートを有する電圧駆動型スイッチング素子が含まれる。スイッチング素子には、スイッチング速度の速い素子が用いられるのが望ましい。このため、スイッチング素子には、ＭＯＳＦＥＴが用いられるのが望ましい。制御部は、スイッチング素子の制御端子に接続されており、スイッチング素子の制御端子に入力する電圧を制御する。制御部は、誤差増幅器と参照電源とスイッチを有している。誤差増幅器は、一方の入力端子が参照電源に接続されており、他方の入力端子が第１接続部に接続されており、出力端子がスイッチング素子の制御端子に接続されている。誤差増幅器は、２つの入力端子間の誤差を増幅して出力するように構成されているのが望ましい。誤差増幅器には、一例としてオペアンプが含まれる。また、誤差増幅器には、他の一例としてＡ／Ｄコンバータとデジタル信号処理回路とＤ／Ａコンバータで構成される回路が含まれる。スイッチは、一端が第２接続部に接続されており、他端がスイッチング素子の制御端子に接続されている。スイッチが閉じると、スイッチング素子の第２入出力端子と制御端子が短絡するので、スイッチング素子がオフとなる。このため、スイッチが閉じたときは、電圧駆動型素子への駆動電圧の供給が停止する。一方、スイッチが開くと、スイッチング素子がオンとなり、電圧駆動型素子への駆動電圧の供給が行われる。この駆動装置では、制御部のオン／オフを切換えるためのスイッチが、第２接続部とスイッチング素子の制御端子の間に配置されている。このため、この駆動装置では、第１接続部の電圧を直接的にフィードバック制御することが可能に構成されている。これにより、電圧駆動型素子のゲート抵抗部に供給される駆動電圧自体がフィードバック制御されるので、電圧駆動型素子のゲート抵抗部に供給される駆動電圧が高精度に制御される。

本願明細書で開示される駆動装置では、スイッチが電圧駆動型素子のターンオンに同期して開いてもよい。ここでいう「同期する」とは、典型的には、電圧駆動型素子又は駆動装置に求められる制御精度の範囲内で時間が完全に一致する場合を含む。また、共通の信号に基づいて動作する場合も、ここでいう「同期する」に含まれる。例えば、スイッチの開閉を指示する信号と電圧駆動型素子のターンオンを指示する信号が共通の場合は、ここでいう「同期する」に含まれており、信号が共通する限りにおいて、スイッチが開閉するタイミングと電圧駆動型素子がターンオンするタイミングが不一致であってもここでいう「同期する」に含まれる。電圧駆動型素子のサージ電圧及びスイッチング損失は、電圧駆動型素子のスイッチング速度に強く影響する。このため、電圧駆動型素子のサージ電圧及びスイッチング損失を改善するためには、電圧駆動型素子がターンオンするタイミングにおいて、高精度な駆動電圧を供給することが重要である。スイッチが電圧駆動型素子のターンオンに同期して開くことにより、駆動装置は、電圧駆動型素子のターンオンに同期して高精度な駆動電圧を供給することができる。この結果、電圧駆動型素子のサージ電圧及びスイッチング損失を改善することが可能となる。

電圧駆動型素子が大電力を扱うような場合、例えば車両用のインバータ装置に搭載される電圧駆動型素子のような場合、電圧駆動型素子の電流容量が大きい。電流容量の大きい電圧駆動型素子を短い時間で駆動するためには、駆動装置のスイッチング素子の電流容量も増加させる必要がある。スイッチング素子の電流容量が増加すると、誤差増幅器のスルーレートも増加させなければならない。ところが、誤差増幅器のスルーレートを増加させると、誤差増幅器の定常損失が増加してしまう。

上記問題を解決する１つの態様の駆動装置は、スイッチング素子の第１入出力端子から出力される出力電流を増幅して第１接続部に供給する電流増幅回路をさらに備えていてもよい。電流増幅回路を設けることにより、スイッチング素子の電流容量を増加させなくても、電流容量の大きい電圧駆動型素子を短い時間で駆動することができる。この結果、制御部の誤差増幅器のスルーレートを増加させる必要がないので、誤差増幅器の定常損失の増加も回避できる。

上記問題を解決する他の１つの態様の駆動装置では、誤差増幅器がオペアンプの場合、そのオペアンプのテイル電流値を調整するテイル電流調整回路をさらに備えていてもよい。上記したように、オペアンプに大きなスルーレートが必要とされるのは、電圧駆動型素子がターンオンするタイミングであることが多い。このため、電圧駆動型素子がターンオンするときにテイル電流調整回路を用いてオペアンプのテイル電流値を増加させることにより、オペアンプの定常損失の増大を抑えながら、必要なときにオペアンプのテイル電流値を増大させて電流容量の大きい電圧駆動型素子を短い時間で駆動することができる。より好ましくは、テイル電流調整回路は、電圧駆動型素子がターンオンするときに、（１）第１接続部の電圧が定常状態に達する前にテイル電流値を増大させ、（２）第１接続部の電圧が定常状態から減少する前にテイル電流値を減少させる、のが望ましい。

電圧駆動型素子のサージ電圧とスイッチング損失の間のトレードオフ関係を改善するために、電圧駆動型素子のスイッチング速度を経時的に切換えたいことがある。例えば、サージ電圧よりもスイッチング損失が問題となる期間では電圧駆動型素子のスイッチング速度を高速化させることでスイッチング損失の増大を抑制し、スイッチング損失よりもサージ電圧が問題となる期間では電圧駆動型素子のスイッチング速度を遅速化させることでサージ電圧を抑制する。このように、電圧駆動型素子のスイッチング速度を経時的に切換えることで、電圧駆動型素子のサージ電圧とスイッチング損失の間のトレードオフ関係を改善することができる。このような要求に応えるために、制御部は、第１接続部の電圧を異なる大きさの固定電圧に切換えるために、スイッチング素子の制御端子に入力する電圧を制御可能に構成されていてもよい。この態様によると、電圧駆動型素子のゲート抵抗部に供給される駆動電圧が切換えられる。駆動電圧が大きいときは電圧駆動型素子のスイッチング速度が高速化され、駆動電圧が小さいときは電圧駆動型素子のスイッチング速度が遅速化される。この態様によると、電圧駆動型素子のサージ電圧とスイッチング損失の間のトレードオフ関係を改善することができる。

以下、図面を参照して各実施例を説明する。なお、各実施例で共通する構成要素に関しては共通の符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施例）
図１に、車両に搭載されるインバータ装置１００の基本的な構成を示す。インバータ装置１００は、直流電源１０１と、平滑コンデンサ１０２と、インバータ部１０３を備えている。インバータ部１０３は、６つの電圧駆動型素子２ａ〜２ｆと、各電圧駆動型素子２ａ〜２ｆを駆動する６つの駆動装置１ａ〜１ｆを備えている。電圧駆動型素子２ａ〜２ｆには、ＩＧＢＴが用いられている。６つの電圧駆動型素子２ａ〜２ｆは、三相ブリッジ接続を構成している。電圧駆動型素子２ａ〜２ｆのそれぞれには、還流用のダイオードが逆並列に接続されている。インバータ部１０３は、直流電源１０１から平滑コンデンサ１０２を介して供給される直流電圧をスイッチングすることにより、その直流電圧を交流電圧に変換して交流モータ１０４に供給する。６つの駆動装置１ａ〜１ｆはいずれも等価な回路構成を有しているので、以下では、６つの駆動装置１ａ〜１ｆを特に区別せずに説明する。

図２に、電圧駆動型素子２を駆動する駆動装置１の基本的な構成を示す。駆動装置１は、電圧駆動型素子２の絶縁ゲートに接続される一対のゲート抵抗部Ｒ１，Ｒ２と、一対のトランジスタＭ１，Ｍ２と、第１トランジスタＭ１を制御する第１制御部１０と、第２トランジスタＭ２を制御する第２制御部２０と、第１制御部１０と第２制御部２０を制御する制御ブロック３０と、トランス型の駆動電源４０とを備えている。

第１ゲート抵抗部Ｒ１は、固定抵抗素子であり、一端が電圧駆動型素子２の絶縁ゲートに接続されており、他端が第１接続部１１に接続されている。第１ゲート抵抗部Ｒ１は、電圧駆動型素子２のゲート電流の充電速度を決定している。第２ゲート抵抗部Ｒ２は、固定抵抗素子であり、一端が電圧駆動型素子２の絶縁ゲートに接続されており、他端が第２トランジスタＭ２に接続されている。第２ゲート抵抗部Ｒ２は、電圧駆動型素子２のゲート電流の放電速度を決定している。

第１トランジスタＭ１は、ｐ型のＭＯＳＦＥＴであり、電圧駆動型素子２と駆動電源４０の間に設けられている。より詳細には、第１トランジスタＭ１は、ドレイン端子が第１接続部１１を介して第１ゲート抵抗部Ｒ１に接続されており、ソース端子が第２接続部１２を介して駆動電源４０の高電位側配線に接続されている。電圧駆動型素子２がターンオンするとき、第１トランジスタＭ１がターンオンすることによって、第１トランジスタＭ１を介して駆動電源４０から正の駆動電圧が電圧駆動型素子２の絶縁ゲートに供給される。

第２トランジスタＭ２は、ｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、電圧駆動型素子２と接地端子の間に設けられている。電圧駆動型素子２がターンオフするとき、第２トランジスタＭ２がターンオンすることによって、第２トランジスタＭ２を介して電圧駆動型素子２の絶縁ゲートに接地電圧が供給される。

制御ブロック３０は、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）から供給される制御信号に基づいて、第１制御部１０に第１駆動信号Ｓ１０を出力するとともに、第２制御部２０に第２駆動信号Ｓ２０を出力する。

第１制御部１０は、オペアンプＯＰ１と参照電源Ｅ_ＲＥＦ１とスイッチＳＷ１を有している。オペアンプＯＰ１は、非反転入力端子が参照電源Ｅ_ＲＥＦ１に接続されており、反転入力端子が第１接続部１１に接続されており、出力端子が第１トランジスタＭ１の制御端子に接続されている。スイッチＳＷ１は、一端が第２接続部１２に接続されており、他端が第１トランジスタＭ１の制御端子に接続されている。

次に、駆動装置１の動作を説明する。第１制御部１０では、制御ブロック３０から出力される第１駆動信号Ｓ１０に基づいてスイッチＳＷ１が開くと、第１トランジスタＭ１がオンとなる。このとき、第２制御部２０では、制御ブロック３０から出力される第２駆動信号Ｓ２０に基づいて第２トランジスタＭ２はオフとなっている。第１トランジスタＭ１がオンすると、駆動電源４０から第１トランジスタＭ１を介して第１接続部１１に正の駆動電圧が供給される。オペアンプＯＰ１の反転入力端子には第１接続部１１の電圧Ｖ１１が入力しており、非反転入力端子には参照電源Ｅ_ＲＥＦ１の参照電圧Ｖ_ＲＥＦ１が入力している。このため、第１制御部１０は、第１接続部１１の電圧Ｖ１１を参照電圧Ｖ_ＲＥＦ１と比較し、その比較結果に基づいて第１トランジスタＭ１に入力するゲート電圧Ｖｇを制御する。この結果、第１接続部１１の電圧Ｖ１１は、参照電源Ｅ_ＲＥＦ１の参照電圧Ｖ_ＲＥＦ１と一致するように維持される。第１接続部１１の電圧Ｖ１１が高精度に制御されているので、その第１接続部１１に直接接続されている第１ゲート抵抗部Ｒ１で決定されるゲート電流の充電速度も高精度に制御される。

トランス型の駆動電源４０の電源精度は低いことから、駆動電源４０の出力電圧が数Ｖの範囲で変動することが知られている。このため、本実施例の技術が用いられていない場合、駆動電源４０の出力電圧が低く変動すると、ゲート電流の充電速度が設定値よりも遅速化し、電圧駆動型素子２をターンオンさせるのに要する時間が長くなり、スイッチング損失が増加してしまう。一方、駆動電源４０の出力電圧が高く変動すると、ゲート電流の充電速度が設定値よりも高速化し、電圧駆動型素子２をターンオンさせるときの電流変化率が大きくなり、サージ電圧が発生してしまう。

本実施例の駆動装置１では、第１接続部１１の電圧Ｖ１１を高精度な参照電源Ｅ_ＲＥＦ１を利用してフィードバック制御することにより、駆動電源４０の出力電圧の変動の影響を受けることなく、第１接続部１１の電圧Ｖ１１を極めて高精度に制御することができる。さらに、本実施例の駆動装置１は、第１接続部１１と第１ゲート抵抗部Ｒ１が直接接続しているので、高精度に制御された駆動電圧が第１ゲート抵抗部Ｒ１の端部に常時供給される。したがって、本実施例の駆動装置１は、第１ゲート抵抗部Ｒ１で決定されるゲート電流の充電速度を高精度に制御することができ、電圧駆動型素子２を高精度に駆動することができるので、不用意なサージ電圧の発生やスイッチング損失の増加を抑制することができる。

（第２実施例）
図３に、第２実施例の駆動装置１の基本的な構成を示す。この駆動装置１は、第２制御部２０にも高精度に電圧を制御する回路が設けられていることを特徴としている。この場合、第２トランジスタＭ２は、ドレイン端子が第３接続部２１を介して第２ゲート抵抗部Ｒ２に接続されており、ソース端子が第４接続部２２を介して駆動電源４０の負電位側配線に接続されている。第２制御部２０は、第２オペアンプＯＰ２と第２参照電源Ｅ_ＲＥＦ２と第２スイッチＳＷ２を有している。第２オペアンプＯＰ２は、非反転入力端子が第２参照電源Ｅ_ＲＥＦ２に接続されており、反転入力端子が第３接続部２１に接続されており、出力端子が第２トランジスタＭ２の制御端子に接続されている。第２スイッチＳＷ２は、一端が第４接続部２２に接続されており、他端が第２トランジスタＭ２の制御端子に接続されている。

第２制御部２０では、制御ブロック３０から出力される第２駆動信号Ｓ２０に基づいてスイッチＳＷ２が開くと、第２トランジスタＭ２がオンとなる。このとき、第１制御部１０では、制御ブロック３０から出力される第１駆動信号Ｓ１０に基づいて第１トランジスタＭ１はオフとなっている。第２トランジスタＭ２がオンすると、駆動電源４０から第２トランジスタＭ２を介して第３接続部２１に負の駆動電圧が供給される。第２オペアンプＯＰ２の反転入力端子には第３接続部２１の電圧Ｖ２１が入力しており、非反転入力端子には第２参照電源Ｅ_ＲＥＦ２の参照電圧Ｖ_ＲＥＦ２が入力している。このため、第２制御部２０は、第３接続部２１の電圧Ｖ２１を参照電圧Ｖ_ＲＥＦ２と比較し、その比較結果に基づいて第２トランジスタＭ２に入力するゲート電圧Ｖｇを制御する。この結果、第３接続部２１の電圧Ｖ２１は、第２参照電源Ｅ_ＲＥＦ２の参照電圧Ｖ_ＲＥＦ２と一致するように維持される。第３接続部２１の電圧Ｖ２１が高精度に制御されているので、その第３接続部２１に直接接続されている第２ゲート抵抗部Ｒ２で決定されるゲート電流の放電速度も高精度に制御される。

（第３実施例）
図４に、第３実施例の駆動装置１の基本的な構成を示す。この駆動装置１は、第１トランジスタＭ１のドレイン端子から出力される出力電流を増幅して第１接続部１１に供給する電流増幅回路５０を備えていることを特徴としている。

電流増幅回路５０は、バイポーラトランジスタＴｒ１１と抵抗部５２を備えている。バイポーラトランジスタＴｒ１１は、ｎｐｎ型であり、エミッタ端子が第１接続部１１に接続されており、コレクタ端子が第２接続部１２に接続されており、ベース端子が第１トランジスタＭ１のドレイン端子に接続されている。抵抗部５２は、一端が第１接続部１１に接続されており、他端が第１トランジスタＭ１のドレイン端子及びバイポーラトランジスタＴｒ１１のベース端子に接続されている。電流増幅回路５０は、エミッタフォロア回路を構成している。なお、電流増幅回路５０では、バイポーラトランジスタＴｒ１１に代えて絶縁ゲートを有するトランジスタを用いてもよい。

車両用のインバータ装置１００（図１参照）に搭載される電圧駆動型素子２は、大電流を扱う必要があることから、その電流容量が大きい。したがって、スイッチング損失の増大を抑制するためには、電流容量の大きい電圧駆動型素子２を短い時間でターンオンさせる必要があり、そのためには大きなゲート充電電流が必要となる。例えば、第１実施例のような電流増幅回路５０が設けられていない駆動装置１では、大きなゲート充電電流を得るために、第１トランジスタＭ１の電流容量を増加させる必要がある。第１トランジスタＭ１の電流容量を増加させると、第１制御部１０のオペアンプＯＰ１のスルーレートも増加させなければならない。ところが、第１制御部１０のオペアンプＯＰ１のスルーレートを増加させると、オペアンプＯＰ１のテイル電流も増加するので、オペアンプＯＰ１の定常損失が増加してしまう。

本実施例のように電流増幅回路５０を有する駆動装置１は、第１トランジスタＭ１のドレイン端子から出力される出力電流を増幅して第１接続部１１に供給することができる。電流増幅回路５０を設けることにより、第１トランジスタＭ１の電流容量を増加させなくても、大きなゲート充電電流を得ることができる。この結果、第１制御部１０のオペアンプＯＰ１のスルーレートを増加させる必要がないので、オペアンプＯＰ１のテイル電流を低く抑えることができ、オペアンプＯＰ１の定常損失の増加を抑えることができる。

また、出力の異なる複数の交流モータ１０４を制御するインバータ装置１００を作成する場合、電圧駆動型素子２の電流容量を交流モータ１０４毎に異ならせるのが望ましい。この場合、出力の大きい交流モータ１０４には電流容量の大きい電圧駆動型素子２が用いられ、出力の小さい交流モータ１０４には電流容量の小さい電圧駆動型素子２が用いられるのが望ましい。このように、電圧駆動型素子２の電流容量がそれぞれ異なっていると、その電圧駆動型素子２の電流容量の大きさに応じて駆動装置１の電流容量も異なるものを用意するのが望ましい。このような場合に、本実施例の駆動装置１は有用である。すなわち、電流容量の大きい電圧駆動型素子２を駆動する駆動装置１には電流増幅回路５０を接続したものを用意し、電流容量の小さい電圧駆動型素子２を駆動する駆動装置１には電流増幅回路５０を接続しないものを用意すれば、第１トランジスタＭ１と制御部１０を共通化させることができる。このような構成を採用すると、第１トランジスタＭ１と制御部１０をモノシリック化することができ、駆動装置１の低コスト化に寄与することができる。

（第４実施例）
図５に、第４実施例の駆動装置１の基本的な構成を示す。この駆動装置１は、第１制御部１０のオペアンプＯＰ１のテイル電流値を調整するテイル電流調整回路６０を備えていることを特徴としている。テイル電流調整回路６０は、第１定電流源６１と第２定電流源６２とスイッチ６３を有している。第１定電流源６１は、一端がオペアンプＯＰ１に接続されており、他端が接地されている。第１定電流源６１は、第１定電流Ｉ１を生成する。第２定電流源６２は、一端がスイッチ６３に接続されており、他端が接地されている。第２定電流源６２は、第２定電流Ｉ２を生成する。第１定電流Ｉ１と第２定電流Ｉ２は、同じ大きさでもよく、異なる大きさでもよい。スイッチ６３は、一端がオペアンプＯＰ１に接続されており、他端が第２定電流源６２に接続されている。スイッチ６３は、制御ブロック３０から出力される電流調整信号Ｓ６０に基づいて開閉可能に構成されている。オペアンプＯＰ１に供給されるテイル電流値は、スイッチ６３の開閉に応じて、第１定電流源６１で生成される第１定電流Ｉ１と、第１定電流源６１で生成される第１定電流Ｉ１と第２定電流源６２で生成される第２定電流Ｉ２の合計電流（Ｉ１+Ｉ２）の間で切換えられる。

図６に、第３実施例の駆動装置１のタイミングチャートを示す。図６（Ａ）は第１制御部１０に入力する第１駆動信号Ｓ１０を示しており、図６（Ｂ）はテイル電流調整回路６０に入力する電流調整信号Ｓ６０を示しており、図６（Ｃ）は第１接続部１１の電圧Ｖ１１及び電圧駆動型素子２の絶縁ゲートのゲート電圧Ｖ２を示している。

図６（Ａ）に示されるように、第１制御部１０の第１駆動信号Ｓ１０はタイミングｔ１で立上がり、タイミングｔ４で立下がる。上記したように、第１トランジスタＭ１は、第１駆動信号Ｓ１０の立上がりに同期してオンするとともに、第１駆動信号Ｓ１０の立下りに同期してオフする。したがって、図６（Ｃ）に示されるように、第１接続部１１の電圧Ｖ１１と電圧駆動型素子２のゲート電圧Ｖ２はいずれも、タイミングｔ１で上昇し、タイミングｔ４で下降する。

図６（Ｂ）に示されるように、電流調整信号Ｓ６０は、タイミングｔ１で立上がり、タイミングｔ２で立下がる。このように、テイル電流調整回路６０は、電圧駆動型素子２がターンオンする期間のみ、第１定電流源６１と第２定電流源６２の合計電流（Ｉ１+Ｉ２）をオペアンプＯＰ１に供給する。テイル電流調整回路６０は、電圧駆動型素子２がターンオンする期間以外の期間では、第１定電流源６１の第１定電流Ｉ１をオペアンプＯＰ１に供給する。

上記したように、第１制御部１０のオペアンプＯＰ１に大きなスルーレートが必要とされるのは、電圧駆動型素子２がターンオンする期間であることが多い。電圧駆動型素子２がターンオンする期間以外では、第１制御部１０のオペアンプＯＰ１に大きなスルーレートが必要とされない。したがって、電圧駆動型素子２がターンオンする期間のみにテイル電流調整回路６０を用いてオペアンプＯＰ１のテイル電流値を増加させることにより、オペアンプＯＰ１の定常損失の増大を抑えながら、必要なときにオペアンプＯＰ１のテイル電流値を増大させて電流容量の大きい電圧駆動型素子２を短い時間で駆動することができる。

なお、上記例では、電流調整信号Ｓ６０が、タイミングｔ１で立上がり、タイミングｔ２で立下がっている。これは一例であり、電流調整信号Ｓ６０は、この他のタイミングで立上がり、立下がってもよい。電流調整信号Ｓ６０の立上がりは、第１接続部１１の電圧Ｖ１１が定常状態に達するタイミングよりも前の範囲に設定されているのが望ましい。より好ましくは、電流調整信号Ｓ６０の立上がりは、第１制御部１０に入力する第１駆動信号Ｓ１０の立上がりよりも前の範囲に設定されているのが望ましい。また、電流調整信号Ｓ６０の立下りは、第１制御部１０に入力する第１駆動信号Ｓ１０の立下がり（ｔ４参照）よりも前の範囲に設定されているのが望ましい。より好ましくは、電流調整信号Ｓ６０の立下りは、電圧駆動型素子２のゲート電圧Ｖ２が定常状態に達するよりも前の範囲（ｔ３参照）に設定されているのが望ましい。

（第５実施例）
図７に、第５実施例の駆動装置１の基本的な構成を示す。この駆動装置１は、第１接続部１１の電圧Ｖ１１を切換えるための分圧調整回路７０を備えていることを特徴としている。分圧調整回路７０は、分圧調整用の第１〜第３抵抗部７２，７４，７６と切換えスイッチ７８を備えている。分圧調整用第１抵抗部７２は、固定抵抗素子であり、一端が第１接続部１１に接続されており、他端が中間接続点７３に接続されている。分圧調整用第２抵抗部７４は、固定抵抗素子であり、一端が切換えスイッチ７８を介して中間接続点７３に接続可能に構成されており、他端が接地されている。分圧調整用第３抵抗部７６は、固定抵抗素子であり、一端が切換えスイッチ７８を介して中間接続点７３に接続可能に構成されており、他端が接地されている。中間接続点７３は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されている。

分圧調整用第２抵抗部７４の抵抗値と分圧調整用第３抵抗部７６の抵抗値は異なっている。このため、切換えスイッチ７８が分圧調整用第２抵抗部７４と分圧調整用第３抵抗部７６の間で接続を切換えると、中間接続点７３の分圧値が変化する。この結果、第１接続部１１の電圧Ｖ１１も切換わる。

図８に、第５実施例の駆動装置１のタイミングチャートを示す。図８（Ａ）は第１制御部１０に入力する第１駆動信号Ｓ１０を示しており、図８（Ｂ）は分圧調整回路７０に入力する分圧調整信号Ｓ７０を示しており、図８（Ｃ）は第１接続部１１の電圧Ｖ１１及び電圧駆動型素子２の絶縁ゲートのゲート電圧Ｖ２を示している。

図８（Ａ）に示されるように、第１制御部１０の第１駆動信号Ｓ１０はタイミングｔ１で立上がり、タイミングｔ３で立下がる。上記したように、第１トランジスタＭ１は、第１駆動信号Ｓ１０の立上がりに同期してオンするとともに、第１駆動信号Ｓ１０の立下りに同期してオフする。したがって、図８（Ｃ）に示されるように、第１接続部１１の電圧Ｖ１１と電圧駆動型素子２のゲート電圧Ｖ２はいずれも、タイミングｔ１で上昇し、タイミングｔ３で下降する。

図８（Ｂ）に示されるように、分圧調整信号Ｓ７０は、タイミングｔ２で立上がり、タイミングｔ３で立下がる。タイミングｔ２は、電圧駆動型素子２のゲート電圧Ｖ２のミラー区間が終了した後の範囲に設定されている。このように、分圧調整回路７０は、電圧駆動型素子２がターンオンする期間において、前半は第１接続部１１の電圧Ｖ１１を低く設定し、後半は第１接続部１１の電圧Ｖ１１を高く設定する。

電圧駆動型素子２がターンオンする期間のうちの前半は、特にサージ電圧が問題となる。分圧調整回路７０は、電圧駆動型素子２がターンオンする期間のうちの前半の電圧Ｖ１１を低く設定することでサージ電圧を抑制する。その一方で、電圧駆動型素子２がターンオンする期間のうちの後半はサージ電圧が特に問題となることはない。したがって、分圧調整回路７０は、電圧駆動型素子２がターンオンする期間のうちの後半の電圧Ｖ１１を高く設定することでスイッチング損失の増大を抑制するとともに、電圧駆動型素子２のオン電圧を低減させている。このように、分圧調整回路７０は、電圧駆動型素子２のスイッチング速度を経時的に切換えることで、電圧駆動型素子２のサージ電圧とスイッチング損失の間のトレードオフ関係を改善することができる。

なお、上記例では、分圧調整回路７０は、電圧駆動型素子２がターンオンする期間のうちの前半は第１接続部１１の電圧Ｖ１１を低く設定し、後半は第１接続部１１の電圧Ｖ１１を高く設定している。これは一例であり、分圧調整回路７０は、必要に応じて、第１接続部１１の電圧Ｖ１１を様々な大きさ及びタイミングで切換えることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (6)

1. 電圧駆動型素子を駆動する駆動装置であって、
   前記電圧駆動型素子のゲート抵抗部に接続するように構成される第１接続部と、
   駆動電源に接続するように構成される第２接続部と、
   第１入出力端子が前記第１接続部に接続されており、第２入出力端子が前記第２接続部に接続されているスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の制御端子に接続されており、前記スイッチング素子の制御端子に入力する電圧を制御する制御部と、を備えており、
   前記制御部は、誤差増幅器と参照電源とスイッチを有しており、
   前記誤差増幅器は、一方の入力端子が前記参照電源に接続されており、他方の入力端子が前記第１接続部に接続されており、出力端子が前記スイッチング素子の制御端子に接続されており、
   前記スイッチは、一端が前記第２接続部に接続されており、他端が前記スイッチング素子の制御端子に接続されている駆動装置。
2. 前記スイッチは、前記電圧駆動型素子のターンオンに同期して開く請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記スイッチング素子の第１入出力端子から出力される出力電流を増幅して前記第１接続部に供給する電流増幅回路をさらに備える請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記誤差増幅器がオペアンプであり、
   そのオペアンプのテイル電流値を調整するテイル電流調整回路をさらに備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記テイル電流調整回路は、前記電圧駆動型素子がターンオンするときに、
   （１）前記第１接続部の電圧が定常状態に達する前にテイル電流値を増大させ、
   （２）前記第１接続部の電圧が定常状態から減少する前にテイル電流値を減少させる、
   請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記制御部は、前記第１接続部の電圧を異なる大きさの固定電圧に切換えるために、前記スイッチング素子の制御端子に入力する電圧を制御可能に構成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。

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