JP5761656B2 - ゲートドライブ回路 - Google Patents
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Description
その実用化が待ち望まれている。
GaNデバイスは、既存のSiデバイスと同様に電圧駆動型デバイスに相当するが、主電極間にボディダイオードを持たないなどのSiデバイスとは異なる特徴を有している。
このため、降圧トランスT1を使用することで制御回路(パルス信号P1)の損失を抑えることができる。
これにより、パルス信号P1のデューティーが変化しても、ノーマリオフ型GaNFET Q2のゲート電圧閾値以上の電圧を印加することができる。
従って、実施例1同様にスイッチング素子Q2がオフしている状態で、ゲート電圧を0V付近の正電圧に維持させることにより、回生時の損失が軽減され、GaNデバイスからなるスイッチング素子Q2をダイオードのように使用することができる。
また、この回路においてもトランスT1の巻数比の調整によりノーマリオフ型GaNFET Q2を通常のSiデバイスのMOSFETに置き換えることも可能である。
パルス信号P1がLレベル(オフ)時には、トランスT1の2次巻線N2に発生した負の電圧は2次巻線N2(GND)→抵抗R2→ダイオードD2→抵抗R1→コンデンサC1→2次巻線N2(・極性)の経路で導通し、コンデンサC1を充電する。
パルス信号P1がHレベル(オン)時には2次巻線N2が正の電圧に転じ、コンデンサC1に充電された電圧と2次巻線N2に発生した電圧が加算され、ノーマリオフ型GaNFET Q2のゲートに電圧が印加され、ノーマリオフ型GaNFET Q2はオン状態になる。
また、ダイオードD2を一般のダイオードの順方向電圧0.7Vに変更することで、PNP型トランジスタQ1及びQ3のベース・エミッタ間電圧との差分を0.7Vなどに調整することが可能になる。
図7に実施例3のゲートドライブ回路の各部の動作波形を示す。図2、図4、図5の実施例1,2の動作波形と比較して、オフ期間のゲート電圧が高いことがわかる。
このため、ターンオフ時にノーマリオフ型GaNFET Q2のゲート電圧を0V以下まで下げるために抵抗R2の抵抗値を大きくして、抵抗R2に発生する負の電圧を増加させる調整が必要となる。
また、この変形例においてもGaNデバイスを通常のSiデバイスのMOSFETに置き換えて使用することが可能である。
Q2 スイッチング素子(ノーマリオフ型GaNFET)
C1,C2 コンデンサ
D1,D2 ダイオード
R1,R2,R3 抵抗
P1 パルス信号(制御信号)
T1 降圧型トランス
Claims (3)
- ドレインとソースとゲートとを有し且つワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子のゲートに制御回路からの制御信号を印加することにより前記スイッチング素子をオンオフドライブさせるゲートドライブ回路であって、前記制御回路と前記スイッチング素子のゲートとの間に接続され、第1のコンデンサと第1の抵抗と第1のダイオードからなる直列回路と、前記第1のダイオードのアノードとカソード間に第1のPNP型トランジスタのベースとエミッタが並列接続され、前記第1のPNP型トランジスタのエミッタとコレクタは、コレクタ側に接続された第2の抵抗を介して前記スイッチング素子のゲートとソースとの間に接続され、前記第1のPNP型トランジスタのベースとコレクタ間には、第2のダイオードのカソードとアノードが接続され、前記第2のダイオードの順方向電圧は、前記第1のPNP型トランジスタの接合電圧よりも低いことを特徴とするゲートドライブ回路。
- 前記第1のPNP型トランジスタとダーリントン接続された第2のPNP型トランジスタを備えたことを特徴とする請求項1に記載のゲートドライブ回路。
- 前記制御回路からの制御信号は、ドライブトランスを介して前記スイッチング素子をオンオフドライブさせることを特徴とする請求項1項乃至2項記載のゲートドライブ回路。
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