JP6214846B1 - Semiconductor switch gate drive circuit - Google Patents

Semiconductor switch gate drive circuit Download PDF

Info

Publication number
JP6214846B1
JP6214846B1 JP2017538747A JP2017538747A JP6214846B1 JP 6214846 B1 JP6214846 B1 JP 6214846B1 JP 2017538747 A JP2017538747 A JP 2017538747A JP 2017538747 A JP2017538747 A JP 2017538747A JP 6214846 B1 JP6214846 B1 JP 6214846B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
period
gate
semiconductor switch
switch
switching element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017538747A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2018078914A1 (en
Inventor
亮太 近藤
亮太 近藤
航平 恩田
航平 恩田
陽平 丹
陽平 丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority claimed from PCT/JP2017/014837 external-priority patent/WO2018078914A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6214846B1 publication Critical patent/JP6214846B1/en
Publication of JPWO2018078914A1 publication Critical patent/JPWO2018078914A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

駆動信号生成回路は、半導体スイッチのターンオフ時には、第1スイッチング素子(Q1)がオン固定となっている状態から、第4スイッチング素子(Q4)を予め定めた第1期間オンとしてインダクタ素子を励磁した後、第1スイッチング素子(Q1)を予め定めた第2期間オフとしてゲート蓄積電荷を放電し、第1スイッチング素子(Q1)を予め定めた第3期間オンとしてゲート蓄積電荷の放電を中断し、再度第1スイッチング素子(Q1)を予め定めた第4期間オフとし、その後、第4スイッチング素子(Q4)をオフ固定、第2スイッチング素子(Q2)をオン固定として半導体スイッチをオフ固定とする。このようにして、ゲート駆動回路の消費電力を低減する。When the semiconductor switch is turned off, the drive signal generation circuit energizes the inductor element by turning on the fourth switching element (Q4) for a predetermined first period from the state where the first switching element (Q1) is fixed on. Thereafter, the first switching element (Q1) is turned off for a predetermined second period to discharge the accumulated gate charge, the first switching element (Q1) is turned on for a predetermined third period, and the gate accumulated charge is interrupted, The first switching element (Q1) is turned off again for a predetermined fourth period, and then the fourth switching element (Q4) is fixed off, the second switching element (Q2) is fixed on, and the semiconductor switch is fixed off. In this way, the power consumption of the gate drive circuit is reduced.

Description

この発明は、スイッチング素子のオンとオフを駆動するゲート駆動回路に関する。   The present invention relates to a gate drive circuit that drives on and off of a switching element.

従来のゲート駆動回路では、スイッチング損失およびノイズをいずれも低減でき、加えてゲート駆動回路での導通損失も低減でき、しかも制御の容易なゲート駆動回路を提供することを目的として、駆動対象素子のゲートには、オン駆動素子およびオフ駆動素子からなる駆動素子部が接続されている。そして、駆動制御部がオン駆動素子をオンすると、駆動対象素子のゲートには、この駆動対象素子をオン状態とするのに必要なオン電圧がオン駆動素子を介して印加される。また、駆動制御部がオフ駆動素子をオンすると、駆動対象素子のゲートには、この駆動対象素子をオフ状態とするのに必要なオフ電圧がオフ駆動素子を介して印加される。また、駆動制御部がオン駆動素子およびオフ駆動素子をいずれもオフすると、補助駆動部を構成するリアクトルと駆動対象素子のゲートの寄生容量とにより共振回路が形成される。   In the conventional gate drive circuit, it is possible to reduce both the switching loss and the noise, and in addition to reduce the conduction loss in the gate drive circuit, and to provide a gate drive circuit that can be easily controlled. The gate is connected to a driving element unit including an on driving element and an off driving element. When the drive control unit turns on the on-drive element, an on-voltage necessary to turn on the drive target element is applied to the gate of the drive target element via the on-drive element. Further, when the drive control unit turns on the off drive element, an off voltage necessary for turning off the drive target element is applied to the gate of the drive target element via the off drive element. When the drive control unit turns off both the on-drive element and the off-drive element, a resonance circuit is formed by the reactor constituting the auxiliary drive unit and the parasitic capacitance of the gate of the drive target element.

そして、駆動対象素子がオンしている状態、即ち、オン駆動素子がオン、オフ駆動素子がオフの状態では、リアクトルには、駆動対象素子のゲート側からリアクトルに向けて電流が流れる。この状態から、オン駆動素子がターンオフされると、共振回路の共振によって、駆動対象素子のゲートの寄生容量の蓄積電荷が放電しゼロとなるか更には逆極性に充電されるように電流が流れ続ける。その結果、ゲート電圧が急速に低下し、それと共に駆動対象素子の両端電圧(ソース−ドレイン間電圧,コレクタ−エミッタ間電圧)が急速に増大して、駆動素子がターンオフされる。そして、駆動対象素子のゲート電圧がオフ電圧に達して、駆動制御部がオフ駆動素子をターンオンすると、ゲート電圧がオフ電圧に保持されることにより、駆動対象素子はオフ状態に保持される。   In a state where the drive target element is on, that is, in a state where the on drive element is on and the off drive element is off, a current flows through the reactor from the gate side of the drive target element toward the reactor. From this state, when the ON drive element is turned off, current flows so that the accumulated charge of the parasitic capacitance of the gate of the drive target element is discharged and becomes zero or is charged with the opposite polarity due to resonance of the resonance circuit. to continue. As a result, the gate voltage rapidly decreases, and at the same time, the voltage across the drive target element (source-drain voltage, collector-emitter voltage) rapidly increases, and the drive element is turned off. When the gate voltage of the drive target element reaches the off voltage and the drive control unit turns on the off drive element, the gate voltage is held at the off voltage, whereby the drive target element is held in the off state.

一方、駆動対象素子がオフしている状態、即ち、オン駆動素子がオフ、オフ駆動素子がオンの状態では、リアクトルには、リアクトルから駆動対象素子のゲート側に向けて電流が流れる。この状態から、オフ駆動素子がターンオフされると、共振回路の共振によって、駆動対象素子のゲートの寄生容量の蓄積電荷が放電し更には逆極性に充電されるか、あるいは蓄積電荷がゼロの状態から充電する方向に電流が流れ続ける。その結果、ゲート電圧が急速に上昇し、それと共に駆動対象素子の両端電圧が急速に低下して、駆動対象素子がターンオンされる。そして、駆動対象素子のゲート電圧がオン電圧に達して、駆動制御部がオン駆動素子をターンオンすると、ゲート電圧がオン電圧に保持されることにより、駆動対象素子はオン状態に保持される。   On the other hand, when the drive target element is off, that is, when the on drive element is off and the off drive element is on, a current flows through the reactor from the reactor toward the gate side of the drive target element. When the off-drive element is turned off from this state, the accumulated charge in the parasitic capacitance of the gate of the element to be driven is discharged and further charged in the opposite polarity due to resonance of the resonance circuit, or the accumulated charge is zero. Current continues to flow in the direction of charging. As a result, the gate voltage rapidly increases, and at the same time, the voltage across the drive target element rapidly decreases, and the drive target element is turned on. When the gate voltage of the drive target element reaches the on voltage and the drive control unit turns on the on drive element, the gate voltage is held at the on voltage, whereby the drive target element is held in the on state.

補助駆動部では、駆動対象素子をターンオフさせる時には、オン駆動素子をターンオフするまでに、また、駆動対象素子をターンオンさせる時には、オフ駆動素子をターンオフするまでに、ゲート電圧をオフ電圧又はオン電圧まで変化させるのに必要な大きさの電流を共振によってリアクトルに流しておく必要がある。換言すれば、それ以上の電流を流す必要はないため、補助駆動素子により、リアクトルに電流を流す期間を制御することにより、ゲート駆動回路での消費電力をより低減することができる。   In the auxiliary drive unit, when turning off the drive target element, until the on drive element is turned off, and when turning on the drive target element, the gate voltage is reduced to the off voltage or the on voltage before turning off the off drive element. It is necessary to pass a current of a magnitude necessary for the change to the reactor by resonance. In other words, since it is not necessary to flow more current, the power consumption in the gate drive circuit can be further reduced by controlling the period during which current is passed through the reactor by the auxiliary drive element.

さらに、リアクトルの制御端(駆動対象素子のゲートへの接続側とは反対側の端部)にオン電圧を印加するためのスイッチング素子である第1制御素子、およびオフ電圧を印加するためのスイッチング素子である第2制御素子からなる制御素子部を接続する。そして、リアクトル電流制御部では、駆動対象素子のターンオンのためにオフ駆動素子をターンオフする前、つまり、オン駆動素子がオフ、オフ駆動素子がオンの状態にある時には第1制御素子をオンし、駆動対象素子のターンオフのためにオン駆動素子をターンオフする前、つまり、オン駆動素子がオン、オフ駆動素子がオフの状態にある時には第2制御素子をオンする。これにより、オフ駆動素子のターンオフ前には、第1制御素子,リアクトル,オフ駆動素子を介して電流が流れ、一方、オン駆動素子のターンオフ前には、オン駆動素子,リアクトル,第2制御素子を介して電流が流れる。従って、第1および第2制御素子を制御することで、リアクトルに流れる電流の方向、および電流を流す期間を任意に設定することができる(例えば特許文献1)。   Further, a first control element that is a switching element for applying an on-voltage to a control end of the reactor (an end on the opposite side of the drive target element to the gate connection side), and a switching for applying an off-voltage A control element unit composed of a second control element, which is an element, is connected. The reactor current control unit turns on the first control element before turning off the off drive element for turning on the drive target element, that is, when the on drive element is off and the off drive element is on. The second control element is turned on before the on-drive element is turned off to turn off the drive target element, that is, when the on-drive element is on and the off drive element is off. As a result, current flows through the first control element, the reactor, and the off drive element before the off drive element is turned off. On the other hand, before the on drive element is turned off, the on drive element, the reactor, and the second control element are turned on. Current flows through. Therefore, by controlling the first and second control elements, the direction of the current flowing through the reactor and the period during which the current flows can be arbitrarily set (for example, Patent Document 1).

特開2005−039988号公報JP 2005-039988 A

先行技術では、リアクトルを用いた回収機能によりゲート電源の容量を低減する事が可能であるが、ハーフブリッジ構成とした場合に正極の電圧と負極の電圧を等しく設定する必要があり、駆動対象素子の正極の耐圧と負極の耐圧が異なる場合に、低い方の耐圧に設定するとスイッチング性能が劣化し、高い方の耐圧に設定すると耐圧超過を招く恐れがある。   In the prior art, it is possible to reduce the capacity of the gate power supply by the recovery function using the reactor, but in the case of the half bridge configuration, it is necessary to set the positive voltage and the negative voltage equal to each other. When the withstand voltage of the positive electrode and the withstand voltage of the negative electrode are different, setting the lower withstand voltage may deteriorate the switching performance, and setting the higher withstand voltage may cause an excess withstand voltage.

次に、駆動対象素子をターンオンおよびターンオフする場合に、リアクトルを予め励磁して初期電流を発生させることで、駆動対象素子の入力容量を高速に充放電することが可能となる。この高速スイッチングによりスイッチング損失を低減する事が可能となるが、一方でノイズが増加することが課題である。   Next, when the drive target element is turned on and off, it is possible to charge and discharge the input capacitance of the drive target element at high speed by exciting the reactor in advance and generating an initial current. Although switching loss can be reduced by this high-speed switching, the problem is that noise increases.

従って、この発明の目的は、ゲート電源の容量低減と、ゲート回路の正極電圧と負極電圧の異なる設定と、駆動対象素子のスイッチング損失低減とノイズ低減とを同時に成立させることができる半導体スイッチのゲート駆動回路を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a gate of a semiconductor switch that can simultaneously realize the capacity reduction of the gate power supply, the different setting of the positive voltage and the negative voltage of the gate circuit, and the switching loss reduction and noise reduction of the drive target element. A drive circuit is provided.

この明細書で開示されるゲート駆動回路は、半導体スイッチを駆動するゲート駆動回路である。ゲート駆動回路は、複数のスイッチと、半導体スイッチのゲート端子に接続されたインダクタ素子と、複数のスイッチのオン/オフ動作を制御する駆動信号生成回路と、を備える。駆動信号生成回路は、半導体スイッチのターンオン時およびターンオフ時の少なくとも一方において、インダクタ素子を励磁する第1の励磁期間と、第1の励磁期間の励磁電力を、半導体スイッチのゲート端子に伝送する第1の伝送期間と、第1の伝送期間後にインダクタ素子を再度励磁する第2の励磁期間と、第2の励磁期間の励磁電力を、半導体スイッチのゲート端子に伝送する第2の伝送期間と、を設けるように複数のスイッチを制御する。好ましくは、複数のスイッチは、第1〜第4のスイッチを含む。第1のスイッチは、直流電源の正極端子と第1のノードとの間に接続される。第2のスイッチは、第1のノードと直流電源の負極端子との間に接続される。第3のスイッチは、直流電源の正極端子と第2のノードとの間に接続される。第4のスイッチは、第2のノードと直流電源の負極端子との間に接続される。インダクタ素子は、第1のノードと第2のノードとの間に接続される。駆動信号生成回路は、第1〜第4のスイッチの各々のオン/オフ動作を制御する。   The gate drive circuit disclosed in this specification is a gate drive circuit that drives a semiconductor switch. The gate drive circuit includes a plurality of switches, an inductor element connected to a gate terminal of the semiconductor switch, and a drive signal generation circuit that controls on / off operations of the plurality of switches. The drive signal generation circuit transmits a first excitation period for exciting the inductor element and an excitation power for the first excitation period to the gate terminal of the semiconductor switch at least one of when the semiconductor switch is turned on and when the semiconductor switch is turned off. 1 transmission period, a second excitation period for re-exciting the inductor element after the first transmission period, a second transmission period for transmitting excitation power of the second excitation period to the gate terminal of the semiconductor switch, A plurality of switches are controlled so as to be provided. Preferably, the plurality of switches include first to fourth switches. The first switch is connected between the positive terminal of the DC power supply and the first node. The second switch is connected between the first node and the negative terminal of the DC power supply. The third switch is connected between the positive terminal of the DC power source and the second node. The fourth switch is connected between the second node and the negative terminal of the DC power supply. The inductor element is connected between the first node and the second node. The drive signal generation circuit controls the on / off operation of each of the first to fourth switches.

第1のノードは、半導体スイッチのゲート端子に接続される。直流電源の負極端子は、半導体スイッチのエミッタ端子に接続される。駆動信号生成回路は、半導体スイッチのオフ固定時には、第2のスイッチがオン固定、第1、第3、第4のスイッチがオフ固定となるように第1〜第4のスイッチを制御し、半導体スイッチのオン固定時には、第1のスイッチがオン固定、第2、第3、第4のスイッチがオフ固定となるように第1〜第4のスイッチを制御する。駆動信号生成回路は、半導体スイッチのターンオフ時には、第1のスイッチがオン固定となっている状態から、第4のスイッチをオンとしてインダクタ素子を予め定めた第1期間励磁した後、第1のスイッチを予め定めた第2期間オフとしてゲート蓄積電荷を放電し、第1のスイッチを予め定めた第3期間オンとしてゲート蓄積電荷の放電を中断し、再度第1のスイッチを予め定めた第4期間オフとし、その後、第4のスイッチをオフ固定、第2のスイッチをオン固定として半導体スイッチをオフ固定とする。   The first node is connected to the gate terminal of the semiconductor switch. The negative terminal of the DC power supply is connected to the emitter terminal of the semiconductor switch. The drive signal generation circuit controls the first to fourth switches so that the second switch is fixed on and the first, third, and fourth switches are fixed off when the semiconductor switch is fixed off. When the switch is fixed on, the first to fourth switches are controlled so that the first switch is fixed on and the second, third, and fourth switches are fixed off. When the semiconductor switch is turned off, the drive signal generation circuit starts the first switch after exciting the inductor element for a predetermined first period by turning on the fourth switch from the state in which the first switch is fixed on. Is turned off for a predetermined second period, the gate accumulated charge is discharged, the first switch is turned on for a predetermined third period, the discharge of the gate accumulated charge is interrupted, and the first switch is set again for the fourth period. After that, the fourth switch is fixed off, the second switch is fixed on, and the semiconductor switch is fixed off.

この発明によれば、ターンオフ時に、インダクタの励磁電力を用いて駆動する半導体スイッチの電荷を充放電すると同時に、励磁電力を電源側に回生する事で、ゲートを駆動する電源の容量を大幅に低減する事が可能となる。   According to the present invention, at the time of turn-off, the charge of the semiconductor switch that is driven using the exciting power of the inductor is charged and discharged, and at the same time, the exciting power is regenerated to the power source side, thereby greatly reducing the capacity of the power source that drives the gate. It becomes possible to do.

実施の形態1のゲート駆動回路の第1構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a first configuration example of the gate drive circuit according to the first embodiment. 実施の形態1のゲート駆動回路の第2構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a second configuration example of the gate drive circuit according to the first embodiment. 実施の形態1のゲート駆動回路の動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the gate drive circuit according to the first embodiment. 図1の構成に図3の制御が実行された場合の動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram when the control of FIG. 3 is executed in the configuration of FIG. 1. 第1構成例による電流経路図(t=tp1)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp1) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp2)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp2) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp3)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp3) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp4)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp4) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp5)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp5) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp6)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp6) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp7)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp7) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp8)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp8) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp9)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp9) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp10)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp10) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp11)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp11) according to the first configuration example. 第1構成例による電流経路図(t=tp12)である。FIG. 6 is a current path diagram (t = tp12) according to the first configuration example. 図2の構成に図3の制御が実行された場合の動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram when the control of FIG. 3 is executed in the configuration of FIG. 2. 第2構成例による電流経路図(t=tp1)である。FIG. 10 is a current path diagram (t = tp1) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp2)である。FIG. 10 is a current path diagram (t = tp2) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp3)である。FIG. 10 is a current path diagram (t = tp3) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp4)である。FIG. 12 is a current path diagram (t = tp4) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp5)である。FIG. 10 is a current path diagram (t = tp5) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp6)である。FIG. 12 is a current path diagram (t = tp6) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp7)である。FIG. 10 is a current path diagram (t = tp7) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp8)である。FIG. 10 is a current path diagram (t = tp8) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp9)である。FIG. 12 is a current path diagram (t = tp9) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp10)である。FIG. 11 is a current path diagram (t = tp10) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp11)である。FIG. 12 is a current path diagram (t = tp11) according to a second configuration example. 第2構成例による電流経路図(t=tp12)である。FIG. 12 is a current path diagram (t = tp12) according to a second configuration example. 図1、図2における駆動信号生成回路の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a drive signal generation circuit in FIGS. 1 and 2. 図30の駆動信号生成回路を説明するための期間を定義した図である。It is the figure which defined the period for demonstrating the drive signal generation circuit of FIG. 実施の形態2で用いられる駆動信号生成回路の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a drive signal generation circuit used in Embodiment 2. FIG. ターンオフ動作のみ回生動作を行なう場合の動作チャート図である。It is an operation | movement chart in the case of performing regenerative operation | movement only in turn-off operation | movement. ターンオン動作のみ回生動作を行なう場合の動作チャート図である。It is an operation | movement chart in the case of performing regenerative operation | movement only in turn-on operation | movement. 実施の形態3に係るインバータ回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an inverter circuit according to a third embodiment. 実施の形態3に係るコンバータ回路を示す図である。6 is a diagram showing a converter circuit according to a third embodiment. FIG. チョッパ回路にゲート駆動回路を適用した構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which applied the gate drive circuit to the chopper circuit.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

実施の形態1.
実施の形態1では、半導体スイッチのターンオンおよびターンオフ時のゲート駆動回路であって単一電源を用いる回路と二電源を用いる回路について説明する。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, a gate driving circuit when a semiconductor switch is turned on and turned off, which is a circuit using a single power supply and a circuit using two power supplies, will be described.

以下、図1〜図32において、実施の形態1のゲート駆動回路について説明する。図1は、実施の形態1のゲート駆動回路の第1構成例を示す回路図である。図2は、実施の形態1のゲート駆動回路の第2構成例を示す回路図である。図3は、実施の形態1のゲート駆動回路の動作波形図である。   Hereinafter, the gate drive circuit of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first configuration example of the gate drive circuit according to the first embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram showing a second configuration example of the gate drive circuit according to the first embodiment. FIG. 3 is an operation waveform diagram of the gate drive circuit according to the first embodiment.

図1に示すゲート駆動回路100は、入力容量を備えた電圧駆動型の半導体スイッチ14を駆動半導体素子として、1つの直流電源10でオン/オフ駆動する。ゲート駆動回路100は、直流電源10と、ターンオンおよびターンオフ時にゲートをクランプするクランプ回路12と、回生回路11と、駆動信号生成回路18とを含む。   A gate drive circuit 100 shown in FIG. 1 is turned on / off by a single DC power supply 10 using a voltage-driven semiconductor switch 14 having an input capacitance as a drive semiconductor element. The gate drive circuit 100 includes a DC power supply 10, a clamp circuit 12 that clamps the gate at turn-on and turn-off, a regenerative circuit 11, and a drive signal generation circuit 18.

クランプ回路12は、直流電源10の正極端子16(正極母線)と負極端子17(負極母線)との間に直列に接続された、正極側のスイッチング素子Q1と、ターンオン抵抗5と、ターンオフ抵抗6と、負極側のスイッチング素子Q2とを含む。   The clamp circuit 12 includes a positive-side switching element Q1, a turn-on resistor 5 and a turn-off resistor 6 connected in series between the positive terminal 16 (positive bus) and the negative terminal 17 (negative bus) of the DC power supply 10. And a switching element Q2 on the negative electrode side.

回生回路11は、正極側のスイッチング素子Q3と、負極側のスイッチング素子Q4と、インダクタ8(Lg)とを含む。正極側のスイッチング素子Q3および負極側のスイッチング素子Q4は、直流電源10の正極端子16と負極端子17との間に直列に接続され、接続ノードは交流出力ノード9となる。インダクタ8は、交流出力ノード9に一方端が接続される。   The regenerative circuit 11 includes a positive side switching element Q3, a negative side switching element Q4, and an inductor 8 (Lg). The switching element Q3 on the positive electrode side and the switching element Q4 on the negative electrode side are connected in series between the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17 of the DC power supply 10, and the connection node is the AC output node 9. Inductor 8 has one end connected to AC output node 9.

駆動信号生成回路18は、スイッチング素子Q1〜Q4の駆動信号Q1S〜Q4Sを生成する。   The drive signal generation circuit 18 generates drive signals Q1S to Q4S for the switching elements Q1 to Q4.

クランプ回路12の交流出力ノード7は、半導体スイッチ14のゲート端子に接続される。回生回路11のインダクタ8の他方端は交流出力ノード7に接続される。半導体スイッチ14のエミッタ端子15は、直流電源10の負極端子17に接続される。   The AC output node 7 of the clamp circuit 12 is connected to the gate terminal of the semiconductor switch 14. The other end of the inductor 8 of the regenerative circuit 11 is connected to the AC output node 7. The emitter terminal 15 of the semiconductor switch 14 is connected to the negative terminal 17 of the DC power supply 10.

直流電源10の直流電圧をVdc、回生回路11を構成するインダクタ8に流れる電流をiLg、半導体スイッチ14の入力容量13(容量Ciss)に流れる電流をig、半導体スイッチ14の入力容量13(容量Ciss)に印加されるゲート電圧をVgeとし、半導体スイッチ14のエミッターコレクタ間に印加される電圧をVceとする。   The DC voltage of the DC power supply 10 is Vdc, the current flowing through the inductor 8 constituting the regeneration circuit 11 is iLg, the current flowing through the input capacitor 13 (capacitor Ciss) of the semiconductor switch 14 is ig, and the input capacitor 13 (capacitor Ciss) of the semiconductor switch 14 ) Is Vge, and the voltage applied between the emitter and collector of the semiconductor switch 14 is Vce.

また、スイッチング素子Q1の駆動信号をQ1S、スイッチング素子Q2の駆動信号をQ2S、スイッチング素子Q3の駆動信号をQ3S、スイッチング素子Q4の駆動信号をQ4Sとする。   The driving signal for the switching element Q1 is Q1S, the driving signal for the switching element Q2 is Q2S, the driving signal for the switching element Q3 is Q3S, and the driving signal for the switching element Q4 is Q4S.

図1の回路構成においてスイッチング素子Q1〜Q4は、例としてダイオードを内蔵したIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を記載しているが、ダイオードを内蔵しないIGBTとダイオードを並列に接続した構成でも良い。また、寄生のダイオードを備えたMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)でも良い。その他、並列にダイオードを接続したサイリスタ、GTO(Gate Turn-Off thyristor)、などでも良い。   In the circuit configuration of FIG. 1, the switching elements Q1 to Q4 describe IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) with built-in diodes as an example. However, IGBTs without built-in diodes and diodes may be connected in parallel. Moreover, MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) provided with the parasitic diode may be used. In addition, a thyristor having a diode connected in parallel, a GTO (Gate Turn-Off thyristor), or the like may be used.

同様に、図1の回路構成において半導体スイッチ14は例としてIGBTを記載したが、MOSFET、サイリスタ、GTO、などでも良い。本実施の形態では以降は半導体スイッチ14がIGBTであるとして説明を続ける。   Similarly, in the circuit configuration of FIG. 1, the semiconductor switch 14 is described as an IGBT as an example, but may be a MOSFET, a thyristor, a GTO, or the like. In the present embodiment, the description will be continued assuming that the semiconductor switch 14 is an IGBT.

図1の駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14の駆動信号DSと、半導体スイッチ14の状態を表すゲート電流ig、コレクタ電流ic、ゲート−エミッタ電圧Vge、コレクタ−エミッタ電圧Vceを入力として受け、スイッチング素子Q1〜Q4の駆動信号Q1S、Q2S、Q3S、Q4Sを出力する。   The drive signal generation circuit 18 in FIG. 1 receives as input the drive signal DS of the semiconductor switch 14 and the gate current ig, the collector current ic, the gate-emitter voltage Vge, and the collector-emitter voltage Vce representing the state of the semiconductor switch 14. Drive signals Q1S, Q2S, Q3S, Q4S of switching elements Q1-Q4 are output.

なお、コレクタ電流icは半導体スイッチ14のエミッタ電流でも良い。また、コレクタ−エミッタ電圧Vceは、半導体スイッチ14の寄生インダクタンス間電圧でも良い。   The collector current ic may be the emitter current of the semiconductor switch 14. Further, the collector-emitter voltage Vce may be a voltage between parasitic inductances of the semiconductor switch 14.

入力容量13を備えた電圧駆動型のスイッチング素子を半導体スイッチ14として、図2に示す通りに2つの直流電源19,20でこの半導体スイッチ14をオン/オフ駆動するゲート駆動回路の構成としても良い。   A voltage-driven switching element having an input capacitor 13 may be used as the semiconductor switch 14, and a gate drive circuit may be configured to drive the semiconductor switch 14 on / off with two DC power sources 19 and 20 as shown in FIG. .

図2では図1と異なり、上側の直流電源19と下側の直流電源20を直列に接続し、正極端子16、中性点21、負極端子17を設けている。また図1と異なり半導体スイッチ14のエミッタ端子15は中性点21に接続される。その他の構成は図1と同様である。   In FIG. 2, unlike FIG. 1, an upper DC power source 19 and a lower DC power source 20 are connected in series, and a positive electrode terminal 16, a neutral point 21, and a negative electrode terminal 17 are provided. Unlike FIG. 1, the emitter terminal 15 of the semiconductor switch 14 is connected to the neutral point 21. Other configurations are the same as those in FIG.

図3は、図1、図2の構成におけるスイッチング素子Q1〜Q4の動作を示す波形図である。半導体スイッチ14の1周期をTとして、ターンオフ切替期間を期間tp1〜tp6、ターンオン切替期間を期間tp7〜tp12とし、期間tp1〜tp6を半周期T/2とし、期間tp7〜tp12も半周期T/2とする。以下に期間tp1〜tp12の各12期間を次のように定義する。
期間tp1 : ターンオフ初期励磁期間
期間tp2 : Ciss電荷回収期間
期間tp3 : Ciss電荷回収中断期間
期間tp4 : Ciss電荷再回収期間
期間tp5 : 励磁電力回生期間
期間tp6 : ターンオフ継続期間
期間tp7 : ターンオン初期励磁期間
期間tp8 : Ciss電荷注入期間
期間tp9 : Ciss電荷注入中断期間
期間tp10 : Ciss電荷再注入期間
期間tp11 : 励磁電力回生期間
期間tp12 : ターンオン継続期間
FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of the switching elements Q1 to Q4 in the configuration of FIGS. Assuming that one period of the semiconductor switch 14 is T, the turn-off switching period is periods tp1 to tp6, the turn-on switching period is periods tp7 to tp12, the periods tp1 to tp6 are half periods T / 2, and the periods tp7 to tp12 are also half periods T / 2. In the following, each 12 periods of the periods tp1 to tp12 are defined as follows.
Period tp1: Turn-off initial excitation period tp2: Ciss charge recovery period tp3: Ciss charge recovery interruption period tp4: Ciss charge recovery period tp5: Excitation power regeneration period tp6: Turn-off duration period tp7: Turn-on initial excitation period Period tp8: Ciss charge injection period period tp9: Ciss charge injection interruption period period tp10: Ciss charge reinjection period period tp11: Excitation power regeneration period period tp12: Turn-on duration period

(第1構成例(単一電源)での動作説明)
図4は、図1の構成に図3の制御が実行された場合の動作波形図である。図5〜図16は、それぞれ動作期間tp1〜tp12での電流経路を示す図である。
(Description of operation in first configuration example (single power supply))
FIG. 4 is an operation waveform diagram when the control of FIG. 3 is executed in the configuration of FIG. 5 to 16 are diagrams showing current paths in the operation periods tp1 to tp12, respectively.

図5に示す通り、期間tp1(ターンオフ初期励磁期間)ではスイッチング素子Q1はターンオン継続状態において、スイッチング素子Q4をターンオンする。電流iLgは直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q1に流れ込み、抵抗Ron、リアクトルLgを介してスイッチング素子Q4に流れ込み、直流電源10の負極端子17に帰還する。   As shown in FIG. 5, in the period tp1 (turn-off initial excitation period), the switching element Q1 turns on the switching element Q4 while the turn-on continues. The current iLg flows from the positive terminal 16 of the DC power source 10 into the switching element Q1, flows into the switching element Q4 via the resistor Ron and the reactor Lg, and returns to the negative terminal 17 of the DC power source 10.

この時リアクトルLgには電圧Vdcが印加されるため、リアクトルLgは励磁され電流iLgは負極方向に増加する。   At this time, since the voltage Vdc is applied to the reactor Lg, the reactor Lg is excited and the current iLg increases in the negative direction.

図6に示す通り、期間tp2(Ciss電荷回収期間)では、スイッチング素子Q1はターンオフし、スイッチング素子Q4のみターンオンを継続する。電流iLgとしては、負の電流が継続して流れるため、半導体スイッチ14のゲート端子、リアクトルLg、スイッチング素子Q4、半導体スイッチ14のエミッタ端子の順に電流が流れ、容量Cissの電荷が放電される。この電流経路にてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは負方向に増加、電圧Vgeは減少する。   As shown in FIG. 6, in the period tp2 (Ciss charge recovery period), the switching element Q1 is turned off and only the switching element Q4 is kept on. Since a negative current continues to flow as the current iLg, a current flows in the order of the gate terminal of the semiconductor switch 14, the reactor Lg, the switching element Q4, and the emitter terminal of the semiconductor switch 14, and the charge of the capacitor Ciss is discharged. In this current path, resonance operation occurs between the reactor Lg and the capacitance Ciss, the current iLg increases in the negative direction, and the voltage Vge decreases.

図7に示す通り期間tp3(Ciss電荷回収中断期間)では、再びスイッチング素子Q1はターンオン状態とされ、スイッチング素子Q4はターンオン状態を継続する。電流は直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q1に流れ込み、抵抗Ron、リアクトルLgを介してスイッチング素子Q4に流れ込み、直流電源10の負極端子17に帰還する。一方で、直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q1を介して駆動半導体スイッチのゲート端子に電流が流れ込み半導体スイッチ14のエミッタ端子15を介して直流電源の負極端子17に帰還する。   As shown in FIG. 7, in the period tp3 (Ciss charge recovery interruption period), the switching element Q1 is again turned on, and the switching element Q4 continues to be turned on. The current flows from the positive terminal 16 of the DC power supply 10 into the switching element Q1, flows into the switching element Q4 via the resistor Ron and the reactor Lg, and returns to the negative terminal 17 of the DC power supply 10. On the other hand, current flows from the positive terminal 16 of the DC power supply 10 to the gate terminal of the drive semiconductor switch via the switching element Q1, and returns to the negative terminal 17 of the DC power supply via the emitter terminal 15 of the semiconductor switch 14.

電流iLgは励磁動作により期間tp1における傾きと同じ傾きで負方向に増加する。電流igは、スイッチング素子Q1がターンオンしたことによって極性を反転し、容量Cissを充電する方向に増加し、電圧Vgeは増加する。   The current iLg increases in the negative direction with the same slope as that in the period tp1 by the excitation operation. The current ig reverses its polarity when the switching element Q1 is turned on, increases in the direction of charging the capacitor Ciss, and the voltage Vge increases.

図8に示す通り、期間tp4(Ciss電荷再回収期間)では、再びスイッチング素子Q1がターンオフ状態とされる一方、スイッチング素子Q4はターンオン状態を継続する。電流iLgを継続して流すため、半導体スイッチ14のゲート端子、リアクトルLg、スイッチング素子Q4、半導体スイッチ14のエミッタ端子の順に電流が流れ、容量Cissの電荷が放電される。この電流経路にてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは負方向に増加、電圧Vgeは減少し、電圧Vgeが0Vに達するとスイッチング素子Q2の寄生ダイオードが導通するため電圧Vgeは0Vにクランプされる。   As shown in FIG. 8, in the period tp4 (Ciss charge recollection period), the switching element Q1 is turned off again, while the switching element Q4 continues to be turned on. In order to continuously flow the current iLg, a current flows in the order of the gate terminal of the semiconductor switch 14, the reactor Lg, the switching element Q4, and the emitter terminal of the semiconductor switch 14, and the charge of the capacitor Ciss is discharged. In this current path, resonance occurs between the reactor Lg and the capacitor Ciss, the current iLg increases in the negative direction, the voltage Vge decreases, and when the voltage Vge reaches 0 V, the parasitic diode of the switching element Q2 becomes conductive, so the voltage Vge Is clamped to 0V.

図9に示す通り、期間tp5(励磁電力回生期間)では、スイッチング素子Q4がターンオフされ、スイッチング素子Q1〜Q4の全素子がターンオフ状態となる。リアクトルLgの励磁電力は、スイッチング素子Q3の寄生ダイオードとスイッチング素子Q2の寄生ダイオードを経由して流れる電流経路によって、直流電源10に回生される。この時の電流は、図9に示す通り、直流電源10の負極端子17、スイッチング素子Q2の寄生ダイオード、抵抗Roff、リアクトルLg、スイッチング素子Q3の寄生ダイオードの順に流れて、直流電源10の正極端子16に流れ込む。   As shown in FIG. 9, in the period tp5 (excitation power regeneration period), the switching element Q4 is turned off, and all the switching elements Q1 to Q4 are turned off. The exciting power of the reactor Lg is regenerated to the DC power supply 10 by a current path that flows through the parasitic diode of the switching element Q3 and the parasitic diode of the switching element Q2. The current at this time flows in the order of the negative terminal 17 of the DC power supply 10, the parasitic diode of the switching element Q2, the resistor Roff, the reactor Lg, and the parasitic diode of the switching element Q3 as shown in FIG. It flows into 16.

図10に示す通り、期間tp6(ターンオフ継続期間)では、スイッチング素子Q2がターンオンされる。これにより、容量Cissからノード7、抵抗Roff、スイッチング素子Q2を経由して容量Cissに帰還する電流経路が形成され、容量Cissがゼロ電圧にクランプされ半導体スイッチ14がターンオフされる。   As shown in FIG. 10, in the period tp6 (turn-off duration), the switching element Q2 is turned on. As a result, a current path is fed back from the capacitor Ciss to the capacitor Ciss via the node 7, the resistor Roff, and the switching element Q2, the capacitor Ciss is clamped to zero voltage, and the semiconductor switch 14 is turned off.

図11に示す通り、期間tp7(ターンオン初期励磁期間)では、スイッチング素子Q2がターンオンを継続した状態で、スイッチング素子Q3がターンオンされる。スイッチング素子Q2のターンオンを継続することで半導体スイッチ14のオフを継続しながらも、電流は直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q3、リアクトルLg、抵抗Roffを経由してスイッチング素子Q2に流れ込み、直流電源10の負極端子17に帰還する。この時リアクトルLgには電圧Vdcが印加されるためリアクトルLgは励磁され、電流iLgは正方向に増加する。   As shown in FIG. 11, in the period tp7 (turn-on initial excitation period), the switching element Q3 is turned on while the switching element Q2 is kept turned on. While the semiconductor switch 14 is kept off by continuing the turn-on of the switching element Q2, current flows from the positive terminal 16 of the DC power source 10 to the switching element Q2 via the switching element Q3, the reactor Lg, and the resistor Roff. Return to the negative terminal 17 of the DC power supply 10. At this time, since the voltage Vdc is applied to the reactor Lg, the reactor Lg is excited and the current iLg increases in the positive direction.

図12に示す通り、期間tp8(Ciss電荷注入期間)ではスイッチング素子Q2がターンオフされる一方で、スイッチング素子Q3はターンオンを継続する。電流iLgを継続して流すため、電流は直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q3、リアクトルLgを介して容量Cissに流れ込み直流電源10の負極端子17へと流れる。この電流経路にてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは正方向に増加、電圧Vgeは増加する。   As shown in FIG. 12, in the period tp8 (Ciss charge injection period), the switching element Q2 is turned off, while the switching element Q3 continues to be turned on. In order to continuously flow the current iLg, the current flows from the positive terminal 16 of the DC power supply 10 to the capacitor Ciss via the switching element Q3 and the reactor Lg, and flows to the negative terminal 17 of the DC power supply 10. In this current path, resonance operation occurs between reactor Lg and capacitance Ciss, current iLg increases in the positive direction, and voltage Vge increases.

図13に示す通り、期間tp9(Ciss電荷注入中断期間)では、スイッチング素子Q2が再びターンオンされる一方、スイッチング素子Q3はターンオンを継続する。電流iLgは直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q3、リアクトルLg、スイッチング素子Q2を介して負極端子17に帰還して流れ、リアクトルLgは電圧Vdcにより再び励磁される。一方、電流igは容量Cissからスイッチング素子Q2を経由して放電される。電流iLgは励磁動作により期間tp7と同じ傾きで増加する。電流igはスイッチング素子Q2がターンオンしたことによって極性が反転し容量Cissを放電する方向に増加し、電圧Vgeは減少する。   As shown in FIG. 13, in the period tp9 (Ciss charge injection interruption period), the switching element Q2 is turned on again, while the switching element Q3 continues to be turned on. The current iLg flows back from the positive terminal 16 of the DC power source 10 to the negative terminal 17 via the switching element Q3, the reactor Lg, and the switching element Q2, and the reactor Lg is excited again by the voltage Vdc. On the other hand, the current ig is discharged from the capacitor Ciss via the switching element Q2. The current iLg increases with the same slope as the period tp7 by the excitation operation. The current ig increases in the direction in which the polarity is reversed and the capacitor Ciss is discharged when the switching element Q2 is turned on, and the voltage Vge decreases.

図14に示す通り、期間tp10(Ciss電荷再注入期間)では再びスイッチング素子Q2をターンオフとして、スイッチング素子Q3はターンオンを継続する。期間tp8と同様に電流は、直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q3、リアクトルLgを介して容量Cissに流れ込み直流電源10の負極端子17へと期間する。この電流経路にてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは正方向に増加、電圧Vgeは増加する。電圧Vgeが電圧Vdcに達すると、スイッチング素子Q1の寄生ダイオードが導通して電圧Vgeは電圧Vdcにクランプされる。   As shown in FIG. 14, in the period tp10 (Ciss charge reinjection period), the switching element Q2 is turned off again, and the switching element Q3 continues to be turned on. Similar to the period tp8, the current flows from the positive terminal 16 of the DC power supply 10 into the capacitor Ciss via the switching element Q3 and the reactor Lg, and is supplied to the negative terminal 17 of the DC power supply 10. In this current path, resonance operation occurs between reactor Lg and capacitance Ciss, current iLg increases in the positive direction, and voltage Vge increases. When the voltage Vge reaches the voltage Vdc, the parasitic diode of the switching element Q1 becomes conductive and the voltage Vge is clamped to the voltage Vdc.

図15に示す通り、期間tp11(励磁電力回生期間)ではスイッチング素子Q3がターンオフされ、スイッチング素子Q1〜Q4の全素子がターンオフ状態となる。この時、リアクトルLgの励磁電力はスイッチング素子Q1の寄生ダイオードとスイッチング素子Q4の寄生ダイオードを経由して流れる電流によって直流電源10に回生される。   As shown in FIG. 15, in the period tp11 (excitation power regeneration period), the switching element Q3 is turned off, and all the switching elements Q1 to Q4 are turned off. At this time, the exciting power of reactor Lg is regenerated to DC power supply 10 by the current flowing through the parasitic diode of switching element Q1 and the parasitic diode of switching element Q4.

電流は、直流電源10の負極端子17からスイッチング素子Q4の寄生ダイオード、リアクトルLg、スイッチング素子Q1の寄生ダイオードを経由して直流電源10の正極端子16に流れ込む。   The current flows from the negative terminal 17 of the DC power supply 10 to the positive terminal 16 of the DC power supply 10 via the parasitic diode of the switching element Q4, the reactor Lg, and the parasitic diode of the switching element Q1.

図16に示す通り、期間tp12(ターンオン継続期間)ではスイッチング素子Q1がターンオンされる。これにより直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q1、容量Cissを経由して直流電源10の負極端子17に帰還する電流経路が形成される。このとき容量Cissの電圧Vgeを電圧Vdcにクランプして半導体スイッチ14をターンオン状態にする。   As shown in FIG. 16, in the period tp12 (turn-on duration), the switching element Q1 is turned on. As a result, a current path is formed that returns from the positive terminal 16 of the DC power supply 10 to the negative terminal 17 of the DC power supply 10 via the switching element Q1 and the capacitor Ciss. At this time, the voltage Vge of the capacitor Ciss is clamped to the voltage Vdc, and the semiconductor switch 14 is turned on.

(第2構成例(二電源)での動作説明)
図17は、図2の構成に図3の制御が実行された場合の動作波形図である。図18〜図29は、それぞれ動作期間tp1〜tp12での電流経路を示す図である。
(Description of operation in second configuration example (dual power supply))
FIG. 17 is an operation waveform diagram when the control of FIG. 3 is executed in the configuration of FIG. 18 to 29 are diagrams showing current paths in the operation periods tp1 to tp12, respectively.

図18に示す通り、期間tp1(ターンオフ初期励磁期間)ではスイッチング素子Q1はターンオン継続状態において、スイッチング素子Q4がターンオンされる。電流iLgは直流電源19の正極端子16から、スイッチング素子Q1、抵抗Ron、リアクトルLg、スイッチング素子Q4を経由して流れ、直流電源20の負極端子17に帰還する。   As shown in FIG. 18, in the period tp1 (turn-off initial excitation period), the switching element Q4 is turned on while the switching element Q1 is kept in the turn-on state. The current iLg flows from the positive terminal 16 of the DC power supply 19 via the switching element Q1, the resistor Ron, the reactor Lg, and the switching element Q4, and returns to the negative terminal 17 of the DC power supply 20.

この時リアクトルLgには電圧(VdcH+VdcL)が印加されるため、リアクトルLgは、励磁され電流iLgは負方向に増加する。   At this time, since the voltage (VdcH + VdcL) is applied to the reactor Lg, the reactor Lg is excited and the current iLg increases in the negative direction.

図19に示す通り、期間tp2(Ciss電荷回収期間)では、スイッチング素子Q4をターンオン継続状態とし、スイッチング素子Q1をターンオフする。電流iLgを継続して流すため、中性点21から半導体スイッチ14のエミッタ端子、半導体スイッチ14のゲート端子、リアクトルLg、スイッチング素子Q4、直流電源20の負極端子17を経由して電流が流れ、容量Cissの電荷が放電される。この電流経路においてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは負方向に増加し、電圧Vgeは減少する。   As shown in FIG. 19, in the period tp2 (Ciss charge recovery period), the switching element Q4 is kept turned on and the switching element Q1 is turned off. In order to continuously flow the current iLg, the current flows from the neutral point 21 via the emitter terminal of the semiconductor switch 14, the gate terminal of the semiconductor switch 14, the reactor Lg, the switching element Q4, and the negative terminal 17 of the DC power source 20. The charge of the capacitor Ciss is discharged. In this current path, resonance operation occurs between reactor Lg and capacitance Ciss, current iLg increases in the negative direction, and voltage Vge decreases.

図20に示す通り、期間tp3(Ciss電荷回収中断期間)では、スイッチング素子Q4がターンオンを継続した状態において再びスイッチング素子Q1がターンオン状態とされる。電流iLgは、直流電源10の正極端子16から、スイッチング素子Q1、抵抗Ron、リアクトルLgを経由してスイッチング素子Q4に流れ込み、直流電源20の負極端子17に帰還する。一方で、直流電源10の正極端子16から、スイッチング素子Q1を経由して半導体スイッチ14のゲート端子にも電流が流れ込み、半導体スイッチ14のエミッタ端子15を経由して中性点21に帰還する電流経路が生じる。   As shown in FIG. 20, in the period tp3 (Ciss charge recovery interruption period), the switching element Q1 is turned on again in the state where the switching element Q4 continues to be turned on. The current iLg flows from the positive terminal 16 of the DC power supply 10 into the switching element Q4 via the switching element Q1, the resistor Ron, and the reactor Lg, and returns to the negative terminal 17 of the DC power supply 20. On the other hand, a current flows from the positive electrode terminal 16 of the DC power supply 10 to the gate terminal of the semiconductor switch 14 via the switching element Q1 and returns to the neutral point 21 via the emitter terminal 15 of the semiconductor switch 14. A route is created.

電流iLgは、励磁動作により期間tp1と同じ傾きで増加する。電流igはスイッチング素子Q1がターンオンしたことによって、極性が反転し、容量Cissを充電する方向に増加し、電圧Vgeは増加する。   The current iLg increases with the same slope as the period tp1 by the excitation operation. When the switching element Q1 is turned on, the polarity of the current ig is reversed, and the current ig increases in the direction of charging the capacitor Ciss, and the voltage Vge increases.

図21に示す通り、期間tp4(Ciss電荷再回収期間)では、スイッチング素子Q4がターンオンを継続した状態において、再びスイッチング素子Q1がターンオフされる。電流iLgを継続して流すため、中性点21から半導体スイッチ14のエミッタ端子15、半導体スイッチ14のゲート端子、リアクトルLg、スイッチング素子Q4を経由して、直流電源20の負極端子17に向かって電流が流れ、容量Cissの電荷が放電される。   As shown in FIG. 21, in the period tp4 (Ciss charge recovery period), the switching element Q1 is turned off again in a state where the switching element Q4 continues to be turned on. In order to continuously flow the current iLg, from the neutral point 21 to the negative terminal 17 of the DC power supply 20 via the emitter terminal 15 of the semiconductor switch 14, the gate terminal of the semiconductor switch 14, the reactor Lg, and the switching element Q4. A current flows, and the charge in the capacitor Ciss is discharged.

この電流経路においてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは負方向に増加する。また、電圧Vgeは低下して0Vに達するとスイッチング素子Q2の寄生ダイオードが導通するため、電圧Vgeは電圧-VdcLにクランプされる。   In this current path, resonance operation occurs between the reactor Lg and the capacitance Ciss, and the current iLg increases in the negative direction. Further, when the voltage Vge decreases and reaches 0 V, the parasitic diode of the switching element Q2 becomes conductive, so that the voltage Vge is clamped to the voltage -VdcL.

図22に示す通り、期間tp5(励磁電力回生期間)では、スイッチング素子Q4がターンオフし、スイッチング素子Q1〜Q4は、全素子ターンオフ状態となる。リアクトルLgの励磁電力はスイッチング素子Q3の寄生ダイオードとスイッチング素子Q2の寄生ダイオードを経由して流れる電流によって、直流電源19と直流電源20に回生される。この時の電流は、図22に示す通り、直流電源20の負極端子17からスイッチング素子Q2の寄生ダイオード、抵抗Roff、リアクトルLg、スイッチング素子Q3の寄生ダイオードを経由して流れて、直流電源19の正極端子16に流れ込む。   As shown in FIG. 22, in the period tp5 (excitation power regeneration period), the switching element Q4 is turned off, and the switching elements Q1 to Q4 are all turned off. The exciting power of the reactor Lg is regenerated to the DC power source 19 and the DC power source 20 by the current flowing through the parasitic diode of the switching element Q3 and the parasitic diode of the switching element Q2. The current at this time flows from the negative terminal 17 of the DC power source 20 via the parasitic diode of the switching element Q2, the resistor Roff, the reactor Lg, and the parasitic diode of the switching element Q3 as shown in FIG. It flows into the positive terminal 16.

図23に示す通り、期間tp6(ターンオフ継続期間)では、スイッチング素子Q2がターンオンされる。これにより、直流電源20の負極端子からスイッチング素子Q2、抵抗Roff、ノード7を経由して、電流が容量Cissに流れ込み、半導体スイッチ14のエミッタ端子15から中性点21に帰還する電流経路が形成される。容量Cissの電圧は、電圧-VdcLにクランプされ、半導体スイッチ14はターンオフされる。   As shown in FIG. 23, in the period tp6 (turn-off duration), the switching element Q2 is turned on. As a result, the current flows from the negative terminal of the DC power supply 20 to the capacitor Ciss via the switching element Q2, the resistor Roff, and the node 7, and a current path is formed that returns from the emitter terminal 15 of the semiconductor switch 14 to the neutral point 21. Is done. The voltage of the capacitor Ciss is clamped to the voltage −VdcL, and the semiconductor switch 14 is turned off.

図24に示す通り、期間tp7(ターンオン初期励磁期間)では、スイッチング素子Q2がターンオン継続状態で、スイッチング素子Q3がターンオンされる。スイッチング素子Q2がターンオンを継続することによって半導体スイッチ14のオフを継続しながらも、電流は直流電源19の正極端子16からスイッチング素子Q3に流れ込み、リアクトルLg、抵抗Roff、スイッチング素子Q2を経由して、直流電源20の負極端子17に帰還する。   As shown in FIG. 24, in the period tp7 (turn-on initial excitation period), the switching element Q2 is turned on and the switching element Q3 is turned on. While the switching element Q2 continues to be turned on, the semiconductor switch 14 continues to be turned off, but the current flows from the positive terminal 16 of the DC power source 19 to the switching element Q3, and passes through the reactor Lg, the resistor Roff, and the switching element Q2. Return to the negative terminal 17 of the DC power source 20.

この時リアクトルLgには電圧Vdcが印加されるため、リアクトルLgは励磁され電流iLgは正方向に増加する。   At this time, since the voltage Vdc is applied to the reactor Lg, the reactor Lg is excited and the current iLg increases in the positive direction.

図25に示す通り、期間tp8(Ciss電荷注入期間)では、スイッチング素子Q3がターンオンを継続した状態で、スイッチング素子Q2がターンオフされる。電流iLgを継続して流すため、電流は直流電源19の正極端子16から、スイッチング素子Q3、リアクトルLg、容量Cissを経由して、中性点21へと流れる。この電流経路にてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは正方向に増加し、電圧Vgeは増加する。   As shown in FIG. 25, in the period tp8 (Ciss charge injection period), the switching element Q2 is turned off while the switching element Q3 continues to be turned on. In order to continuously flow the current iLg, the current flows from the positive terminal 16 of the DC power source 19 to the neutral point 21 via the switching element Q3, the reactor Lg, and the capacitor Ciss. In this current path, resonance operation occurs between reactor Lg and capacitance Ciss, current iLg increases in the positive direction, and voltage Vge increases.

図26に示す通り、期間tp9(Ciss電荷注入中断期間)では、スイッチング素子Q3がターンオンを継続した状態において、スイッチング素子Q2が再びターンオンされる。電流は直流電源19の正極端子16から、スイッチング素子Q3、リアクトルLg、スイッチング素子Q2を経由して直流電源20の負極端子17に電流iLgが帰還し、リアクトルLgは電圧Vdcにより再び励磁される。一方、電流igは容量Cissからスイッチング素子Q2を経由して放電される。電流iLgは励磁動作により期間tp7と同じ傾きで増加する。電流igは、スイッチング素子Q2がターンオンしたことによって極性が反転し、容量Cissを放電する方向に増加し、電圧Vgeは減少する。   As shown in FIG. 26, in the period tp9 (Ciss charge injection interruption period), the switching element Q2 is turned on again in a state where the switching element Q3 continues to be turned on. The current iLg is fed back from the positive terminal 16 of the DC power source 19 to the negative terminal 17 of the DC power source 20 via the switching element Q3, the reactor Lg, and the switching element Q2, and the reactor Lg is excited again by the voltage Vdc. On the other hand, the current ig is discharged from the capacitor Ciss via the switching element Q2. The current iLg increases with the same slope as the period tp7 by the excitation operation. The polarity of the current ig is reversed when the switching element Q2 is turned on, and the current ig increases in the direction of discharging the capacitor Ciss, and the voltage Vge decreases.

図27に示す通り、期間tp10(Ciss電荷再注入期間)では、スイッチング素子Q3はターンオンを継続している状態で、再びスイッチング素子Q2がターンオフされる。期間tp8と同様に、電流は、直流電源19の正極端子16から、スイッチング素子Q3、リアクトルLg、容量Cissを経由して、直流電源20の負極端子17へと帰還する。この電流経路においてリアクトルLgと容量Cissの間で共振動作となり、電流iLgは正方向に増加し、電圧Vgeは増加する。電圧Vgeが電圧VdcHに達すると、スイッチング素子Q1の寄生ダイオードが導通して、電圧Vgeは電圧VdcHにクランプされる。   As shown in FIG. 27, in the period tp10 (Ciss charge reinjection period), the switching element Q2 is turned off again while the switching element Q3 continues to be turned on. Similar to the period tp8, the current returns from the positive terminal 16 of the DC power source 19 to the negative terminal 17 of the DC power source 20 via the switching element Q3, the reactor Lg, and the capacitor Ciss. In this current path, resonance operation occurs between reactor Lg and capacitance Ciss, current iLg increases in the positive direction, and voltage Vge increases. When the voltage Vge reaches the voltage VdcH, the parasitic diode of the switching element Q1 becomes conductive, and the voltage Vge is clamped to the voltage VdcH.

図28に示す通り、期間tp11(励磁電力回生期間)では、スイッチング素子Q3がターンオフされスイッチング素子Q1〜Q4の全素子がターンオフ状態となる。この時、リアクトルLgの励磁電力は、スイッチング素子Q1の寄生ダイオードとスイッチング素子Q4の寄生ダイオードによって、直流電源19と直流電源20に回生される。   As shown in FIG. 28, in the period tp11 (excitation power regeneration period), the switching element Q3 is turned off, and all the switching elements Q1 to Q4 are turned off. At this time, the exciting power of reactor Lg is regenerated to DC power supply 19 and DC power supply 20 by the parasitic diode of switching element Q1 and the parasitic diode of switching element Q4.

電流iLgは、直流電源20の負極端子17から、スイッチング素子Q4の寄生ダイオード、リアクトルLg、スイッチング素子Q1の寄生ダイオードを経由して、直流電源19の正極端子16に流れ込む。   The current iLg flows from the negative terminal 17 of the DC power supply 20 to the positive terminal 16 of the DC power supply 19 via the parasitic diode of the switching element Q4, the reactor Lg, and the parasitic diode of the switching element Q1.

図29に示す通り、期間tp12(ターンオン継続期間)では、スイッチング素子Q1がターンオンされる。これにより、直流電源10の正極端子16からスイッチング素子Q1を経由して容量Cissに流入し、直流電源10の負極端子17に帰還する電流経路が形成される。容量Cissの電圧は、電圧Vdcにクランプされ、半導体スイッチ14のターンオン状態が継続する。   As shown in FIG. 29, in the period tp12 (turn-on duration), the switching element Q1 is turned on. As a result, a current path is formed that flows from the positive terminal 16 of the DC power supply 10 into the capacitor Ciss via the switching element Q1 and returns to the negative terminal 17 of the DC power supply 10. The voltage of the capacitor Ciss is clamped to the voltage Vdc, and the semiconductor switch 14 continues to be turned on.

(構成例1、構成例2の動作まとめ)
このように図1と図2の構成において、ターンオン時にはリアクトルLg励磁電力を無効電力として容量Cissに供給し、残ったリアクトルLgの励磁電力を電源側に回生する。容量Cissの蓄積電荷以外のリアクトルLgの励磁電力はすべて電源側に回生される。
(Summary of operations of Configuration Example 1 and Configuration Example 2)
1 and FIG. 2, the reactor Lg excitation power is supplied to the capacitor Ciss as a reactive power at the time of turn-on, and the remaining reactor Lg excitation power is regenerated to the power source side. All the exciting power of the reactor Lg other than the accumulated charge of the capacitor Ciss is regenerated to the power supply side.

同様に、図1と図2の構成において、ターンオフ時には容量Cissの蓄積電荷をリアクトルLgの励磁電力として回収し、リアクトルLgの励磁電力を電源側に回生する。   Similarly, in the configuration of FIGS. 1 and 2, the accumulated charge of the capacitor Ciss is recovered as the exciting power of the reactor Lg at the time of turn-off, and the exciting power of the reactor Lg is regenerated to the power source side.

回路損失が発生しない理想条件では容量Cissの蓄積電荷の回収および供給しか動作せず、その他の電力はすべて電源側に回生されるため、ゲート回収効率100%の動作となる。一方で、回路損失が発生する場合は、電源回生量が回路損失分だけ低減されるため、効率は100%以下となる。   Under ideal conditions in which no circuit loss occurs, only the collection and supply of the accumulated charge of the capacitor Ciss operates, and all other power is regenerated to the power supply side, resulting in an operation with a gate recovery efficiency of 100%. On the other hand, when a circuit loss occurs, the power regeneration amount is reduced by the amount of the circuit loss, so the efficiency is 100% or less.

なお、図1と図2の構成の動作では、ともにスイッチング素子Q1〜Q4の寄生ダイオードを経由した電流経路が形成される。このダイオード機能はスイッチング素子Q1〜Q4の半導体素子の寄生ダイオードを用いてもよい。もしくはスイッチング素子Q1〜Q4に並列にダイオードを接続してもよい。またはスイッチング素子Q1〜Q4のダイオード導通時に同期してスイッチング素子を導通させる整流動作としても良い。   In the operation of the configuration shown in FIGS. 1 and 2, both current paths are formed via the parasitic diodes of the switching elements Q1 to Q4. For this diode function, parasitic diodes of the semiconductor elements of the switching elements Q1 to Q4 may be used. Alternatively, a diode may be connected in parallel to the switching elements Q1 to Q4. Or it is good also as a rectification | straightening operation | movement which makes a switching element conductive in synchronization with the diode conduction of switching elements Q1-Q4.

図1において、抵抗Ronは、期間tp12において電圧Vgeを電圧Vdcにクランプする際の、電圧Vgeと電圧Vdcの電位差に基づいた突入電流を防止する機能を有する。また、抵抗Roffは、期間tp6において電圧Vgeをゼロ電圧にクランプする際の、電圧Vgeと0Vの電位差に基づいた突入電流を防止する機能を有する。この抵抗Ronは追加で設けなくてもスイッチング素子Q1の内部抵抗を利用しても良い。同様に、抵抗Roffは追加で設けなくてもスイッチング素子Q2の内部抵抗を利用しても良い。   In FIG. 1, the resistor Ron has a function of preventing an inrush current based on a potential difference between the voltage Vge and the voltage Vdc when the voltage Vge is clamped to the voltage Vdc in the period tp12. The resistor Roff has a function of preventing an inrush current based on a potential difference between the voltage Vge and 0 V when the voltage Vge is clamped to zero voltage in the period tp6. The resistor Ron may not be additionally provided, but the internal resistance of the switching element Q1 may be used. Similarly, the internal resistance of the switching element Q2 may be used without providing the resistance Roff additionally.

同様に図2において、抵抗Ronは期間tp12において電圧Vgeを電圧VdcHにクランプする際の、電圧Vgeと電圧VdcHの電位差に基づいた突入電流を防止する機能を有する。また、抵抗Roffは期間tp6において電圧Vgeを電圧VdcLにクランプする際の、電圧Vgeと電圧VdcLの電位差に基づいた突入電流を防止する機能を有する。この抵抗Ronは追加で設けなくてもスイッチング素子Q1の内部抵抗を利用しても良い。また抵抗Roffは追加で設けなくてもスイッチング素子Q2の内部抵抗を利用しても良い。   Similarly, in FIG. 2, the resistor Ron has a function of preventing an inrush current based on a potential difference between the voltage Vge and the voltage VdcH when the voltage Vge is clamped to the voltage VdcH in the period tp12. The resistor Roff has a function of preventing an inrush current based on a potential difference between the voltage Vge and the voltage VdcL when the voltage Vge is clamped to the voltage VdcL in the period tp6. The resistor Ron may not be additionally provided, but the internal resistance of the switching element Q1 may be used. Further, the internal resistance of the switching element Q2 may be used without providing the resistor Roff additionally.

(駆動信号生成回路の説明)
ここで、駆動信号生成回路18での演算方法について説明する。図30は、図1、図2において用いられる駆動信号生成回路の構成を示す回路図である。駆動信号生成回路18は、駆動信号DSを受けて、駆動信号Q1S〜Q4Sを生成する。図30に示す駆動信号生成回路18は、回路ブロック200,300,500,600,700と、オン/オフ判定器400と、NOT回路101と、遅延回路102,105と、AND論理回路103,106と、OR回路104,107とを含む。
(Description of drive signal generation circuit)
Here, a calculation method in the drive signal generation circuit 18 will be described. FIG. 30 is a circuit diagram showing a configuration of the drive signal generation circuit used in FIGS. 1 and 2. The drive signal generation circuit 18 receives the drive signal DS and generates drive signals Q1S to Q4S. The drive signal generation circuit 18 shown in FIG. 30 includes circuit blocks 200, 300, 500, 600, and 700, an on / off determination unit 400, a NOT circuit 101, delay circuits 102 and 105, and AND logic circuits 103 and 106. And OR circuits 104 and 107.

回路ブロック200は、スイッチング素子Q4のターンオン期間を生成する回路ブロックである。回路ブロック300は、スイッチング素子Q3のターンオン期間を生成する回路ブロックである。回路ブロック500は、半導体スイッチ14のターンオフ時のスイッチング保留信号を生成する回路ブロックである。回路ブロック600は、半導体スイッチ14のターンオン時のスイッチング保留信号を生成する回路ブロックである。回路ブロック700は、回路ブロック500および600で作成されたスイッチング保留信号を選択する回路ブロックである。   The circuit block 200 is a circuit block that generates a turn-on period of the switching element Q4. The circuit block 300 is a circuit block that generates a turn-on period of the switching element Q3. The circuit block 500 is a circuit block that generates a switching hold signal when the semiconductor switch 14 is turned off. The circuit block 600 is a circuit block that generates a switching hold signal when the semiconductor switch 14 is turned on. The circuit block 700 is a circuit block that selects the switching hold signal created in the circuit blocks 500 and 600.

次に、動作期間の定義について説明する。図31は、図30の駆動信号生成回路を説明するための期間を定義した図である。図31の動作チャートのスイッチング素子Q1〜Q4の波形は、図3と同一である。スイッチング素子Q1がターンオンする期間tp1と期間tp12の合計期間を期間tonと定め、スイッチング素子Q2がターンオンする期間tp6と期間tp7の合計期間を期間toffと定める。ターンオフに移行する間の期間tp2〜tp5の合計期間を期間tf、ターンオンに移行する間の期間tp8〜tp11の合計期間を期間trと定める。ターンオフ時に電源側に励磁電力を回生する期間tp5を期間tgoff1、ターンオン時に電源側に励磁電力を回生する期間tp11を期間tgonと定める。ターンオフ継続時にリアクトルを励磁する期間tp1を期間teoff、ターンオン継続時にリアクトルを励磁する期間tp7を期間teonと定める。   Next, the definition of the operation period will be described. FIG. 31 is a diagram defining a period for explaining the drive signal generation circuit of FIG. The waveforms of the switching elements Q1 to Q4 in the operation chart of FIG. 31 are the same as those in FIG. A total period of the period tp1 and the period tp12 in which the switching element Q1 is turned on is defined as a period ton, and a total period of the period tp6 and the period tp7 in which the switching element Q2 is turned on is defined as a period toff. The total period of the periods tp2 to tp5 during the transition to turn-off is defined as the period tf, and the total period of the periods tp8 to tp11 during the transition to the turn-on is defined as the period tr. A period tp5 for regenerating excitation power on the power supply side at turn-off is defined as a period tgoff1, and a period tp11 for regenerating excitation power on the power supply side at turn-on is defined as a period tgon. A period tp1 for exciting the reactor when the turn-off is continued is defined as a period teoff, and a period tp7 for exciting the reactor when the turn-on is continued is defined as a period teon.

図30より、回路ブロック200による駆動信号Q4Sの演算過程を説明する。回路ブロック200は、オフ期間演算器201と、オフ回生期間演算器202と、オフ励磁期間演算器203と、減算器204と、加算器205とを含む。   The process of calculating the drive signal Q4S by the circuit block 200 will be described with reference to FIG. The circuit block 200 includes an off period calculator 201, an off regeneration period calculator 202, an off excitation period calculator 203, a subtractor 204, and an adder 205.

駆動信号Q4Sは図31より期間tp1〜tp4にてH(論理ハイレベル)を出力する信号となる。期間tp1〜tp4は期間teoffと期間tfの合計期間から期間tgoffを引いた期間である。   The drive signal Q4S is a signal that outputs H (logic high level) in the period tp1 to tp4 from FIG. The periods tp1 to tp4 are periods obtained by subtracting the period tgoff from the total period of the periods teoff and tf.

オフ期間演算器201は、期間tp2〜tp5の間だけHレベルを出力する論理信号(H期間が期間tfである)を出力する。期間tfすなわち図31の期間tp2〜tp5は、期間tonの反転期間の半分以下すなわち期間tp2〜tp6以内にする。期間tonの反転期間とは期間tp2〜tp11を指し、期間tp2〜tp11の半分の期間とは期間tp2〜tp6を指す。半分の期間とする理由は、対称性よりターンオン時にも図31の期間tp7〜tp12にて同様の動作と演算を行なうためである。   The off period calculator 201 outputs a logic signal (H period is the period tf) that outputs the H level only during the periods tp2 to tp5. The period tf, that is, the period tp2 to tp5 in FIG. 31, is set to be less than half of the inversion period of the period ton, that is, within the period tp2 to tp6. The inversion period of the period ton indicates the period tp2 to tp11, and the half period of the period tp2 to tp11 indicates the period tp2 to tp6. The reason for the half period is that the same operation and calculation are performed during the period tp7 to tp12 in FIG.

オフ回生期間演算器202では、リアクトルLgの励磁電力が電源側に回生される期間を示す信号tgoff1を出力する。信号tgoff1のハイ期間を電流iLgが0Aに達する期間以上に設定することによってリアクトルLgの励磁電力をすべて回収する事ができ、回収効果を最も高めることができる。   The off regeneration period calculator 202 outputs a signal tgoff1 indicating a period during which the exciting power of the reactor Lg is regenerated to the power supply side. By setting the high period of the signal tgoff1 to be longer than the period when the current iLg reaches 0 A, it is possible to recover all the exciting power of the reactor Lg, and the recovery effect can be maximized.

オフ励磁期間演算器203は、期間tp1に相当するリアクトルLgの初期励磁期間を定める。本期間を設けることで、期間tp2〜tp5において容量Cissの蓄積電荷を引き抜く時間を高める効果がある。期間tp1はスイッチング素子Q1のターンオンからターンオフに切り替わるタイミング(図31の期間tp1とtp2の境界)から期間tp1だけ溯って設定する必要がある。従って、駆動信号DSをオフ励磁期間演算器203に入力し、この駆動信号DSから期間teoffを定める。期間teoffは、下限値ゼロから、上限値はスイッチング素子Q1の継続的なターンオン期間である期間tp1と期間tp12の合計期間の中で設定する。   The off excitation period calculator 203 determines an initial excitation period of the reactor Lg corresponding to the period tp1. By providing this period, there is an effect of increasing the time for extracting the accumulated charge of the capacitor Ciss in the period tp2 to tp5. The period tp1 needs to be set over the period tp1 from the timing (the boundary between the periods tp1 and tp2 in FIG. 31) at which the switching element Q1 is switched from turn-on to turn-off. Accordingly, the drive signal DS is input to the off excitation period calculator 203, and the period teoff is determined from the drive signal DS. The period teoff is set from the lower limit value zero, and the upper limit value is set in the total period of the period tp1 and the period tp12, which is a continuous turn-on period of the switching element Q1.

期間tfから期間tgoff1を減算器204で減算し期間tgoff2を演算する。これは図31にて期間tp2〜tp4に相当する。そして期間tgoff2と期間teoffを加算器205で加算すると、期間tp1〜tp4にHレベルを出力する信号Q4Sを演算する事ができる。   The period tgoff1 is subtracted from the period tf by the subtractor 204 to calculate the period tgoff2. This corresponds to the period tp2 to tp4 in FIG. When the period tgoff2 and the period teoff are added by the adder 205, a signal Q4S that outputs an H level in the periods tp1 to tp4 can be calculated.

図30に戻って、回路ブロック300による駆動信号Q3Sの演算過程を説明する。回路ブロック300は、オン期間演算器301と、オン回生期間演算器302と、オン励磁期間演算器303と、減算器304と、加算器305とを含む。   Returning to FIG. 30, the process of calculating the drive signal Q3S by the circuit block 300 will be described. The circuit block 300 includes an on period calculator 301, an on regeneration period calculator 302, an on excitation period calculator 303, a subtractor 304, and an adder 305.

駆動信号Q3Sは図31より期間tp7〜tp11にてHレベルを出力する信号となる。期間tp7〜tp11はteoffとtfの合計期間からtgoffを引いた期間である。   The drive signal Q3S is a signal that outputs an H level in the period tp7 to tp11 from FIG. Periods tp7 to tp11 are periods obtained by subtracting tgoff from the total period of teoff and tf.

オン期間演算器301は、期間tp8〜tp11の間だけHレベルを出力する論理信号(H期間が期間trである)を出力する。期間trすなわち図31の期間tp8〜tp11は、上記と同様に期間tonの反転期間の半分以下すなわち期間tp7〜tp11以内にする。   The ON period calculator 301 outputs a logic signal (H period is the period tr) that outputs an H level only during the period tp8 to tp11. The period tr, that is, the period tp8 to tp11 in FIG. 31, is set to be equal to or less than half of the inversion period of the period ton, that is, within the period tp7 to tp11, as described above.

オン回生期間演算器302は、リアクトルLgの励磁電力が電源側に回生される期間を示す信号tgon1を出力する。信号tgon1のハイ期間を電流iLgが0Aに達する期間以上に設定することによってリアクトルLgの励磁電力をすべて回収する事ができ、回収効果を最も高めることができる。   The on-regeneration period calculator 302 outputs a signal tgon1 indicating a period during which the exciting power of the reactor Lg is regenerated to the power supply side. By setting the high period of the signal tgon1 to be longer than the period in which the current iLg reaches 0 A, it is possible to recover all the exciting power of the reactor Lg, and the recovery effect can be maximized.

オン励磁期間演算器303は、期間tp7に相当するリアクトルLgの初期励磁期間を定める。本期間を設けることで、期間tp8〜tp11において容量Cissへの充電期間を短縮する効果がある。期間tp7はスイッチング素子Q2のターンオンからターンオフに切り替わるタイミング(図31の期間tp7とtp8の境界)から期間tp7だけ溯って設定する必要がある。従って、駆動信号DSをオン励磁期間演算器303に入力し、この駆動信号DSから期間teonを定める。期間teonの設定範囲は下限値ゼロから、上限値はスイッチング素子Q2の継続的なターンオン期間である期間tp6と期間tp7の合計期間の中で設定する。   The ON excitation period calculator 303 determines an initial excitation period of the reactor Lg corresponding to the period tp7. By providing this period, there is an effect of shortening the charging period to the capacitor Ciss in the period tp8 to tp11. The period tp7 needs to be set over the period tp7 from the timing (the boundary between the periods tp7 and tp8 in FIG. 31) at which the switching element Q2 switches from turn-on to turn-off. Accordingly, the drive signal DS is input to the ON excitation period calculator 303, and the period teon is determined from the drive signal DS. The setting range of the period teon is set from the lower limit value zero, and the upper limit value is set in the total period of the period tp6 and the period tp7 which is a continuous turn-on period of the switching element Q2.

期間trから期間tgon1を減算器304で減算し期間tgon2を演算する。期間tgon2は、図31にて期間tp8〜tp10に相当する。そして期間tgon2と期間teonを加算器305で加算すると、期間tp7〜tp10にHレベルを出力する信号Q3Sを演算する事ができる。   The subtractor 304 subtracts the period tgon1 from the period tr to calculate the period tgon2. The period tgon2 corresponds to the periods tp8 to tp10 in FIG. When the period tgon2 and the period teon are added by the adder 305, a signal Q3S that outputs an H level in the periods tp7 to tp10 can be calculated.

オン/オフ判定器400は、駆動信号DSを受けて、リアルタイムに図31に示す期間tp1〜tp6、または図31に示す期間tp7〜tp12を判定する。期間tp1〜tp6に存在すると判定した場合は信号Judgeを論理1としてターンオフ時の回生動作期間であると判断する。期間tp7〜tp12に存在すると判定した場合は信号Judgeを論理0として、ターンオン時の回生動作期間であると判断する。   The on / off determination unit 400 receives the drive signal DS and determines the periods tp1 to tp6 shown in FIG. 31 or the periods tp7 to tp12 shown in FIG. 31 in real time. When it is determined that it exists in the period tp1 to tp6, the signal Judge is set to logic 1, and it is determined that it is the regenerative operation period at the time of turn-off. If it is determined that it exists in the period tp7 to tp12, the signal Judge is set to logic 0, and it is determined that it is a regenerative operation period at turn-on.

次に、ターンオフ時のタイミングtf1,tf2の判定について説明する。回路ブロック500は、各種波形を基準信号と比較した結果に基づいて、ターンオフ動作を一時停止する信号を出力する。これは図31にてスイッチング素子Q1の期間tp3に相当する。   Next, determination of the timings tf1 and tf2 at the time of turn-off will be described. The circuit block 500 outputs a signal for temporarily stopping the turn-off operation based on the result of comparing various waveforms with the reference signal. This corresponds to the period tp3 of the switching element Q1 in FIG.

各種波形とは、本実施の形態では半導体スイッチ14のゲート電流ig、コレクタ電流ic、ゲート−エミッタ電圧Vge、コレクタ−エミッタ電圧Vceであり、これらを抽出信号とする。本実施の形態では、上記4種類の抽出信号の1つを用いて、ターンオフ動作を一時停止する信号を生成する。   In the present embodiment, the various waveforms are the gate current ig, the collector current ic, the gate-emitter voltage Vge, and the collector-emitter voltage Vce of the semiconductor switch 14, which are used as extraction signals. In the present embodiment, a signal for temporarily stopping the turn-off operation is generated using one of the four types of extraction signals.

回路ブロック500は、比較器501〜504を含む。ゲート電流を検出する場合は、比較器501にゲート電流igとしきい値ig_thを入力する。図31の期間tp2にてターンオフ動作が開始すると電流igが徐々に減少する。電流igがしきい値ig_thを下回ると信号Vig1はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。信号Vig1がHレベルとなる一定期間は(tf−tgoff1)より長くならないように設定する。   The circuit block 500 includes comparators 501 to 504. When detecting the gate current, the gate current ig and the threshold value ig_th are input to the comparator 501. When the turn-off operation starts in the period tp2 in FIG. 31, the current ig gradually decreases. When the current ig falls below the threshold value ig_th, the signal Vig1 becomes H level, and after having held the H level for a certain period, becomes L level. The fixed period during which the signal Vig1 is at the H level is set so as not to be longer than (tf−tgoff1).

コレクタ電流を検出する場合は、比較器502にコレクタ電流icとしきい値ic_thを入力する。図31の期間tp2にてターンオフ動作が開始するとコレクタ電流icが徐々に減少する。コレクタ電流icがしきい値ic_thを下回ると信号Vic1はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。信号Vic1がHレベルとなる一定期間は(tf−tgoff1)より長くならないように設定する。   When detecting the collector current, the collector current ic and the threshold value ic_th are input to the comparator 502. When the turn-off operation starts in the period tp2 in FIG. 31, the collector current ic gradually decreases. When the collector current ic falls below the threshold value ic_th, the signal Vic1 becomes H level, and after having held the H level for a certain period, becomes L level. The fixed period during which the signal Vic1 is at the H level is set not to be longer than (tf−tgoff1).

ゲート−エミッタ電圧を検出する場合は、比較器503にゲート−エミッタ電圧Vgeとしきい値Vge_thを入力する。図31の期間tp2にてターンオフ動作が開始すると電圧Vgeは徐々に減少する。電圧Vgeがしきい値Vge_thを下回ると信号Vvge1はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。この信号Vvge1がHレベルとなる一定期間は(tf−tgoff1)より長くならないように設定する。   When detecting the gate-emitter voltage, the gate-emitter voltage Vge and the threshold value Vge_th are input to the comparator 503. When the turn-off operation starts in the period tp2 in FIG. 31, the voltage Vge gradually decreases. When the voltage Vge falls below the threshold value Vge_th, the signal Vvge1 becomes H level, and after having held the H level for a certain period, becomes L level. The fixed period during which the signal Vvge1 is at the H level is set not to be longer than (tf−tgoff1).

コレクタ−エミッタ電圧を検出する場合は、比較器504にコレクタ−エミッタ電圧Vceとしきい値Vce_thを入力する。図31の期間tp2にてターンオフ動作が開始するとコレクタ−エミッタ電圧Vceは徐々に増加する。コレクタ−エミッタ電圧Vceがしきい値Vce_thを上回ると信号Vvce1はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。信号Vvce1がHレベルとなる一定期間は(tf−tgoff1)より長くならないように設定する。   When detecting the collector-emitter voltage, the collector-emitter voltage Vce and the threshold value Vce_th are input to the comparator 504. When the turn-off operation starts in the period tp2 in FIG. 31, the collector-emitter voltage Vce gradually increases. When the collector-emitter voltage Vce exceeds the threshold value Vce_th, the signal Vvce1 becomes H level, and after maintaining the H level for a certain period, becomes L level. The fixed period during which the signal Vvce1 is at the H level is set not to be longer than (tf−tgoff1).

なお、比較器501の出力信号Vig1、比較器502の出力信号Vic1、比較器503の出力信号Vvge1、比較器504の出力信号Vvce1がHレベルとなる時刻は、図31の時刻tf1に相当する。そして一定期間Hレベルとなった後に再びLレベルとなる時刻は、図31の時刻tf2に相当する。   Note that the time when the output signal Vig1 of the comparator 501, the output signal Vic1 of the comparator 502, the output signal Vvge1 of the comparator 503, and the output signal Vvce1 of the comparator 504 become H level corresponds to the time tf1 in FIG. Then, the time at which the signal becomes the L level again after having been at the H level for a certain period corresponds to the time tf2 in FIG.

一方、回路ブロック600は、ターンオン動作を一時停止する信号を出力する。これは図31にてスイッチング素子Q2の期間tp9に相当する。検出に使用する信号(抽出信号)はターンオフ時と同様にゲート電流ig、コレクタ電流ic、ゲート−エミッタ電圧Vge、コレクタ−エミッタ電圧Vceとする。そして、ターンオフ時と同様に、上記4種類の抽出信号の1つを用いて、回路ブロック600は、ターンオフ動作を一時停止する信号を生成する。   On the other hand, the circuit block 600 outputs a signal for temporarily stopping the turn-on operation. This corresponds to the period tp9 of the switching element Q2 in FIG. Signals (extraction signals) used for detection are a gate current ig, a collector current ic, a gate-emitter voltage Vge, and a collector-emitter voltage Vce as in the turn-off state. Similarly to the turn-off, the circuit block 600 generates a signal for temporarily stopping the turn-off operation using one of the four kinds of extraction signals.

回路ブロック600は、比較器601〜604を含む。ゲート電流を検出する場合は、比較器601にゲート電流igとしきい値ig_thを入力する。図31の期間tp8にてターンオン動作が開始すると電流igが徐々に増加する。電流igがしきい値ig_thを上回ると信号Vig2はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。信号Vig2がHレベルを出力する一定期間は(tf−tgon1)より長くならないように設定する。   The circuit block 600 includes comparators 601 to 604. When detecting the gate current, the gate current ig and the threshold value ig_th are input to the comparator 601. When the turn-on operation starts in the period tp8 in FIG. 31, the current ig gradually increases. When the current ig exceeds the threshold value ig_th, the signal Vig2 becomes H level, and after having held the H level for a certain period, becomes L level. The predetermined period during which the signal Vig2 outputs H level is set not to be longer than (tf−tgon1).

コレクタ電流を検出する場合は、比較器602にコレクタ電流icとしきい値ic_thを入力する。図31の期間tp8にてターンオン動作が開始するとコレクタ電流icが徐々に増加する。コレクタ電流icがしきい値ic_thを上回ると信号Vic2はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。信号Vic2がHレベルを出力する一定期間は(tf−tgon1)より長くならないように設定する。   When detecting the collector current, the collector current ic and the threshold value ic_th are input to the comparator 602. When the turn-on operation starts in the period tp8 of FIG. 31, the collector current ic gradually increases. When the collector current ic exceeds the threshold ic_th, the signal Vic2 becomes H level, and after having held the H level for a certain period, becomes L level. The fixed period during which the signal Vic2 outputs H level is set not to be longer than (tf−tgon1).

ゲート−エミッタ電圧を検出する場合は、比較器603にゲート−エミッタ電圧Vgeとしきい値Vge_thを入力する。図31の期間tp2にてターンオン動作が開始すると電圧Vgeは徐々に増加する。電圧Vgeがしきい値Vge_thを上回ると信号Vvge2はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。信号Vvge2がHレベルとなる一定期間は(tf−tgon1)より長くならないように設定する。   When detecting the gate-emitter voltage, the gate-emitter voltage Vge and the threshold value Vge_th are input to the comparator 603. When the turn-on operation starts in the period tp2 in FIG. 31, the voltage Vge gradually increases. When the voltage Vge exceeds the threshold value Vge_th, the signal Vvge2 becomes H level, and becomes L level after maintaining the H level for a certain period. The fixed period during which the signal Vvge2 is at the H level is set not to be longer than (tf−tgon1).

コレクタ−エミッタ電圧を検出する場合は、比較器604に、コレクタ−エミッタ電圧Vceとしきい値Vce_thを入力する。図31の期間tp2にてターンオフ動作が開始すると電圧Vceは徐々に減少する。電圧Vceがしきい値Vce_thを下回ると信号Vvce2はHレベルとなり、一定期間Hレベルを保持した後Lレベルとなる。信号Vvce2がHレベルを出力する一定期間は(tf−tgon1)より長くならないように設定する。   When the collector-emitter voltage is detected, the collector-emitter voltage Vce and the threshold value Vce_th are input to the comparator 604. When the turn-off operation starts in the period tp2 in FIG. 31, the voltage Vce gradually decreases. When the voltage Vce falls below the threshold value Vce_th, the signal Vvce2 becomes H level, and after having held the H level for a certain period, becomes L level. The fixed period during which the signal Vvce2 outputs H level is set not to be longer than (tf−tgon1).

なお、比較器601の出力信号Vig2、比較器602の出力信号Vic2、比較器603の出力信号Vvge2、比較器604の出力信号Vvce2がHレベルとなる時刻は、図31の時刻tr1に相当する。そして一定期間Hレベルとなった後に再びLレベルとなる時刻は、図31のtr2に相当する。   Note that the time when the output signal Vig2 of the comparator 601, the output signal Vic2 of the comparator 602, the output signal Vvge2 of the comparator 603, and the output signal Vvce2 of the comparator 604 become H level corresponds to the time tr1 in FIG. The time at which the signal becomes the L level again after having been at the H level for a certain period corresponds to tr2 in FIG.

ここで回路ブロック500と、回路ブロック600を構成する比較器に入力するしきい値は同一の値とする。これはスイッチングの保留動作はターンオフ/ターンオン切り替わり時にスイッチング速度を減少させるために行なうものであるので、そのしきい値は両者が同一である場合に最も効果が発揮される。   Here, the threshold values input to the circuit block 500 and the comparators constituting the circuit block 600 are the same value. This is because the switching hold operation is performed in order to reduce the switching speed at the time of turn-off / turn-on switching, and the threshold value is most effective when both are the same.

回路ブロック700では、ターンオン時のスイッチング保留信号とターンオフ時のスイッチング保留信号の選択を行なう。回路ブロック700は、選択器701,703と、乗算器702,704と、NOT回路705とを含む。   The circuit block 700 selects a switching hold signal at turn-on and a switching hold signal at turn-off. The circuit block 700 includes selectors 701 and 703, multipliers 702 and 704, and a NOT circuit 705.

選択器701は、比較器501の出力信号Vig1、比較器502の出力信号Vic1、比較器503の出力信号Vvge1、比較器504の出力信号Vvce1を受け、1つの保留信号を選択する。本実施の形態では、Vig1、Vic1、Vvge1、Vvce1の4つの信号の選択は任意とする。選択した信号Q1_tr1を信号Judgeと乗算器702で乗算し、信号Q1_tr2を演算する。信号Judgeは、ターンオフ期間に論理1となり、ターンオフ時に有効となる信号である。これにより、スイッチング保留信号を生成することができる。   The selector 701 receives the output signal Vig1 of the comparator 501, the output signal Vic1 of the comparator 502, the output signal Vvge1 of the comparator 503, and the output signal Vvce1 of the comparator 504, and selects one pending signal. In this embodiment, the selection of four signals Vig1, Vic1, Vvge1, and Vvce1 is arbitrary. The selected signal Q1_tr1 is multiplied by the signal Judge and the multiplier 702 to calculate the signal Q1_tr2. The signal Judge is a logic 1 during the turn-off period, and is valid at the turn-off time. Thereby, a switching hold signal can be generated.

選択器703は、比較器601の出力信号Vig2、比較器602の出力信号Vic2、比較器603の出力信号Vvge2、比較器604の出力信号Vvce2を受け、1つの保留信号を選択する。本実施の形態では、Vig2、Vic2、Vvge2、Vvce2の4つの信号の選択は任意とする。選択した信号Q2_tr1を、信号JudgeがNOT回路705によって反転された信号Judge1と乗算器704で乗算し、信号Q2_tr1を演算する。信号Judge1はターンオン期間に論理1となり、ターンオン時に有効となる信号である。これにより、スイッチング保留信号を生成することができる。   The selector 703 receives the output signal Vig2 of the comparator 601, the output signal Vic2 of the comparator 602, the output signal Vvge2 of the comparator 603, and the output signal Vvce2 of the comparator 604, and selects one pending signal. In the present embodiment, the selection of four signals Vig2, Vic2, Vvge2, and Vvce2 is arbitrary. The selected signal Q2_tr1 is multiplied by the signal Judge1 obtained by inverting the signal Judge by the NOT circuit 705 by the multiplier 704, and the signal Q2_tr1 is calculated. The signal Judge1 becomes a logic 1 during the turn-on period and is valid at the turn-on time. Thereby, a switching hold signal can be generated.

次に、信号Q1S,Q2Sの生成について説明する。駆動信号DSに対して、基本的には、同極性の信号がスイッチング素子Q1の駆動信号Q1Sとなり、逆極性の信号がスイッチング素子Q2の駆動信号Q2Sとなる。以下のように同極性の信号および逆極性の信号を遅延させて駆動信号を生成する。   Next, generation of the signals Q1S and Q2S will be described. For the drive signal DS, basically, the same polarity signal becomes the drive signal Q1S of the switching element Q1, and the opposite polarity signal becomes the drive signal Q2S of the switching element Q2. The drive signal is generated by delaying the signal having the same polarity and the signal having the opposite polarity as described below.

信号Q1Sの遅延について説明する。遅延回路105およびAND論理回路106によって、駆動信号DSを立ち上がりのみ遅延時間trだけ遅延させた信号ton2を生成する。AND論理回路106には、駆動信号DSと、駆動信号DSを遅延回路105にて遅延時間trだけ遅延させた信号ton1を入力する。これにより、信号ton2の立ち上がりを、駆動信号DSの立ち上がりから図31に示す期間tp8〜tp11の合計(遅延時間tr)だけ遅延させることができる。なお、遅延時間trは上述したオン期間演算器301で設定した値である。   The delay of the signal Q1S will be described. The delay circuit 105 and the AND logic circuit 106 generate a signal ton2 obtained by delaying the drive signal DS by the delay time tr only at the rising edge. The AND logic circuit 106 receives the drive signal DS and the signal ton1 obtained by delaying the drive signal DS by the delay circuit 105 by the delay time tr. Thereby, the rising edge of the signal ton2 can be delayed from the rising edge of the drive signal DS by the sum of the periods tp8 to tp11 shown in FIG. 31 (delay time tr). The delay time tr is a value set by the on-period calculator 301 described above.

信号Q2Sの遅延について説明する。駆動信号DSをNOT回路101で極性反転させ、信号toff1を生成する。そして遅延回路102およびAND論理回路103によって立ち上がりのみ遅延時間tfだけ遅延させた信号toff3を生成する。AND論理回路103には、信号toff1と、信号toff1を遅延回路102によって遅延時間tfだけ遅延させた信号toff2とを入力する。これにより、信号toff3の立ち上がりを、駆動信号DSの立ち下がりから図31に示す期間tp2〜tp5の合計(遅延時間tf)だけ遅延させることができる。なお、遅延時間tfは上述したオフ期間演算器201で設定した値である。   The delay of the signal Q2S will be described. The polarity of the drive signal DS is inverted by the NOT circuit 101 to generate a signal toff1. Then, the delay circuit 102 and the AND logic circuit 103 generate a signal toff3 that is delayed only by the delay time tf. The AND logic circuit 103 receives the signal toff1 and the signal toff2 obtained by delaying the signal toff1 by the delay circuit t by the delay time tf. Thereby, the rising edge of the signal toff3 can be delayed from the falling edge of the drive signal DS by the sum of the periods tp2 to tp5 (delay time tf) shown in FIG. Note that the delay time tf is a value set by the off-period calculator 201 described above.

AND論理回路106で演算した信号ton2と上述した信号Q1_tr2とをOR回路107に入力して信号Q1Sを生成する。信号ton2がターンオンを継続する信号、信号Q1_tr2がターンオフからターンオンする際にスイッチングスピードを調整する信号となる。   The signal ton2 calculated by the AND logic circuit 106 and the signal Q1_tr2 described above are input to the OR circuit 107 to generate the signal Q1S. The signal ton2 is a signal for continuing the turn-on, and the signal Q1_tr2 is a signal for adjusting the switching speed when the signal is turned on from the turn-off.

AND論理回路103で演算した信号toff3と上述した信号Q2_tr2をOR回路104に入力して信号Q2Sを生成する。信号toff3信号がターンオフを継続する信号、信号Q2_tr2がターンオンからターンオフする際にスイッチングスピードを調整する信号となる。   The signal toff3 calculated by the AND logic circuit 103 and the signal Q2_tr2 described above are input to the OR circuit 104 to generate the signal Q2S. The signal toff3 is a signal for continuing the turn-off, and the signal Q2_tr2 is a signal for adjusting the switching speed when the signal Q2_tr2 is turned off from the turn-on.

このように、信号Q1Sの立ち上がりを、駆動信号DSの立ち上がりから遅延時間trだけ遅延させることで、期間tp7〜tp11を設けて上述したターンオン時の回生動作を実現する。また、信号Q2Sの立ち上がりを駆動信号DSの反転信号toff1の立ち上がりから遅延時間tfだけ遅延させることで、期間tp1〜tp5を設けて上述したターンオフ時の回生動作を実現する。   In this way, by delaying the rise of the signal Q1S by the delay time tr from the rise of the drive signal DS, the above-described regenerative operation at the turn-on is realized by providing the periods tp7 to tp11. Further, by delaying the rising edge of the signal Q2S by the delay time tf from the rising edge of the inverted signal toff1 of the drive signal DS, the above-described regenerative operation at the turn-off time is realized by providing the periods tp1 to tp5.

(まとめ)
このように本実施の形態では、半導体スイッチ14のターンオン時には、リアクトルに無効電力を供給して、上記無効電力で入力容量13に電荷を蓄積し、残りの無効電力を電源に回生する。
(Summary)
As described above, in this embodiment, when the semiconductor switch 14 is turned on, reactive power is supplied to the reactor, electric charges are accumulated in the input capacitor 13 with the reactive power, and the remaining reactive power is regenerated to the power source.

また、半導体スイッチ14のターンオフ時には、入力容量13の蓄積電荷をリアクトルの無効電力として伝搬し、電源側に回生する。このようにリアクトルの無効電力を利用して入力容量13への蓄積電荷の供給、並びに電源側への回生動作により、ゲート駆動容量を低減する事ができる。   Further, when the semiconductor switch 14 is turned off, the charge accumulated in the input capacitor 13 is propagated as reactive power of the reactor and regenerated to the power supply side. As described above, the gate drive capacity can be reduced by supplying the stored charge to the input capacitor 13 and using the regenerative operation to the power source side using the reactive power of the reactor.

また、半導体スイッチ14のターンオン時には、検出した信号Vig1、Vic1、Vvge1、Vvce1のいずれかと、上記選択した信号のしきい値とを比較して、スイッチング素子Q1をスイッチングすることでターンオンに切り替わる瞬間のスイッチングスピードを遅くする。   Further, when the semiconductor switch 14 is turned on, the detected signal Vig1, Vic1, Vvge1, Vvce1 is compared with the threshold value of the selected signal, and the switching element Q1 is switched to turn it on. Reduce the switching speed.

同様に、半導体スイッチ14のターンオフ時には、信号Vig2、Vic2、Vvge2、Vvce2のいずれかと、上記選択した信号のしきい値とを比較して、スイッチング素子Q2をスイッチングすることでターンオフに切り替わる瞬間のスイッチングスピードを遅くする。   Similarly, when the semiconductor switch 14 is turned off, any one of the signals Vig2, Vic2, Vvge2, and Vvce2 is compared with the threshold value of the selected signal, and the switching at the moment when the switching is performed by switching the switching element Q2. Reduce the speed.

このターンオン/ターンオフの切り替わり時にのみスイッチングスピードを一瞬遅くすることで、ソフトスイッチングの影響で低ノイズ化を実現する事ができる。   By reducing the switching speed for a moment only at the time of turn-on / turn-off switching, low noise can be realized due to the influence of soft switching.

以上より、本実施の形態のゲート駆動回路は、回生動作によるゲート電源の低容量化と、スイッチングスピードの可変による低ノイズ駆動を、同時に実現する事ができる。   As described above, the gate drive circuit according to the present embodiment can simultaneously realize a reduction in the capacity of the gate power supply by the regenerative operation and a low noise drive by changing the switching speed.

すなわち、ターンオン時とターンオフ時ともに、インダクタ素子8のの励磁電力を用いて駆動する半導体スイッチ14の電荷を充放電すると同時に、励磁電力を電源側に回生する事で、ゲートを駆動する電源の容量を大幅に低減する事が可能となる。   That is, at the time of turn-on and turn-off, the charge of the semiconductor switch 14 that is driven by using the exciting power of the inductor element 8 is charged and discharged, and at the same time, the exciting power is regenerated to the power source side to Can be significantly reduced.

また、スイッチング素子Q3,Q4をオンとしてインダクタ素子8を励磁する電圧は任意であるため、直流電源19と直流電源20の電圧は任意の電圧に設定が可能となる。   Further, since the voltage for exciting the inductor element 8 by turning on the switching elements Q3 and Q4 is arbitrary, the voltages of the DC power supply 19 and the DC power supply 20 can be set to arbitrary voltages.

さらに、スイッチング素子Q3,Q4をオンとしてインダクタ素子8を励磁して、インダクタ素子8の励磁電力を用いて半導体スイッチ14のゲート容量Cissを充放電する事で、高速スイッチングを可能とし、スイッチング損失を低減する。   Further, the switching elements Q3 and Q4 are turned on to excite the inductor element 8, and the gate capacitance Ciss of the semiconductor switch 14 is charged / discharged using the exciting power of the inductor element 8, thereby enabling high-speed switching and switching loss. To reduce.

そして、ターンオフ動作期間では、スイッチング素子Q1のオンとオフを予め定めた期間で繰り返してターンオフ動作を中断する事で、半導体スイッチ14のドレイン−ソース電圧の立ち上がり速度を一時的に減速させノイズを低減させることができ、ターンオン動作期間でもスイッチング素子Q2のオンとオフを予め定めた期間で繰り返し、ターンオン動作を中断する事で、ドレイン−ソース電圧の立ち下がり速度を一時的に減速させノイズを低減させることができる。   In the turn-off operation period, the switching element Q1 is repeatedly turned on and off in a predetermined period to interrupt the turn-off operation, thereby temporarily reducing the drain-source voltage rising speed of the semiconductor switch 14 and reducing noise. In the turn-on operation period, the switching element Q2 is repeatedly turned on and off in a predetermined period, and the turn-on operation is interrupted to temporarily reduce the falling speed of the drain-source voltage and reduce noise. be able to.

実施の形態2.
(スイッチング保留信号のフィードフォワード生成)
実施の形態1では、半導体スイッチ14のターンオン時のスイッチングスピードを一瞬遅くするために、検出信号Vig1、Vic1、Vvge1、Vvce1を予め定めたしきい値と比較しスイッチング素子Q1のターンオフとターンオンを切り替えた。また、半導体スイッチ14のターンオフ時のスイッチングスピードを一瞬遅くするために、検出信号Vig2、Vic2、Vvge2、Vvce2を予め定めたしきい値と比較しスイッチング素子Q2のターンオフとターンオンを切り替えた。これらの信号生成にはフィードバック方式を採択している。
Embodiment 2. FIG.
(Feed forward generation of switching hold signal)
In the first embodiment, the detection signals Vig1, Vic1, Vvge1, and Vvce1 are compared with a predetermined threshold value to switch the turn-off and turn-on of the switching element Q1 in order to temporarily reduce the switching speed when the semiconductor switch 14 is turned on. It was. In addition, the detection signals Vig2, Vic2, Vvge2, and Vvce2 are compared with a predetermined threshold value to switch the turn-off and turn-on of the switching element Q2 in order to temporarily reduce the switching speed when the semiconductor switch 14 is turned off. A feedback method is adopted for generating these signals.

しかし、フィードバック方式では、検出器の遅延の影響により、半導体スイッチ14のターンオンとターンオフが切り替わるタイミングと、スイッチング素子Q1またはQ2のターンオンとターンオフが切り替わるポイントにずれが発生する恐れがある。この誤差が拡大するほど、低ノイズ化の効果が小さくなる。   However, in the feedback method, due to the influence of the delay of the detector, there is a possibility that the timing at which the semiconductor switch 14 is turned on and turned off and the point at which the switching element Q1 or Q2 is turned on and off are shifted. As this error increases, the effect of reducing noise decreases.

本実施の形態では、スイッチング素子Q1またはQ2のターンオンとターンオフの切り替えを予め定めたフィードフォワード量に基づいて定める。   In the present embodiment, switching between turn-on and turn-off of switching element Q1 or Q2 is determined based on a predetermined feedforward amount.

ターンオン時とターンオフ時の動作原理は実施の形態1と同様であり、説明を省略する。   The operating principle at turn-on and turn-off is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

図32は、実施の形態2において用いられる駆動信号生成回路の構成を示す図である。駆動信号生成回路18Aは、実施の形態1の駆動信号生成回路18と比べて、回路ブロック500,600,700が存在せず、新たにターンオン過渡スイッチング生成器801とターンオフ過渡スイッチング生成器802を含む点が異なる。   FIG. 32 is a diagram illustrating a configuration of a drive signal generation circuit used in the second embodiment. Compared with the drive signal generation circuit 18 of the first embodiment, the drive signal generation circuit 18A does not include the circuit blocks 500, 600, and 700, and includes a turn-on transient switching generator 801 and a turn-off transient switching generator 802. The point is different.

その他、制御ブロック図は実施の形態1と同様であるため、信号Q3Sの生成過程と、信号Q4S生成過程は実施の形態1と同様である。以下、信号Q1S,Q2Sの生成について説明し、信号Q3S,Q4Sの生成については説明を省略する。   In addition, since the control block diagram is the same as that of the first embodiment, the generation process of the signal Q3S and the generation process of the signal Q4S are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, generation of signals Q1S and Q2S will be described, and description of generation of signals Q3S and Q4S will be omitted.

(信号Q1Sの生成)
実施の形態1と同様に信号ton2を生成した後、スイッチングスピードを遅くする信号Q1_tr3を生成し、信号ton2と信号Q1_tr3をOR回路107に入力して信号Q1Sを生成する。信号Q1_tr3はターンオン過渡スイッチング生成器801で生成される。
(Generation of signal Q1S)
After generating the signal ton2 as in the first embodiment, the signal Q1_tr3 for reducing the switching speed is generated, and the signal ton2 and the signal Q1_tr3 are input to the OR circuit 107 to generate the signal Q1S. The signal Q1_tr3 is generated by a turn-on transient switching generator 801.

ターンオン過渡スイッチング生成器801は、期間tfを示す信号を受け、期間tf内すなわち図31の期間tp2〜tp4にてスイッチング素子Q1をオンさせる期間(期間tp3)を予め定めたフィードフォワード量とする。信号Q1SをHレベルに切り替えるタイミング(図31のtf1)は駆動半導体スイッチのゲート−エミッタ電圧のしきい値電圧に基づいて生成し、Hレベル出力期間は期間tfを超えない範囲で任意の値とする。   The turn-on transient switching generator 801 receives a signal indicating the period tf, and sets a period (period tp3) during which the switching element Q1 is turned on in the period tf, that is, the period tp2 to tp4 in FIG. The timing for switching the signal Q1S to the H level (tf1 in FIG. 31) is generated based on the threshold voltage of the gate-emitter voltage of the driving semiconductor switch, and the H level output period is an arbitrary value within a range not exceeding the period tf. To do.

(信号Q2Sの生成)
実施の形態1と同様に信号toff3を生成した後、スイッチングスピードを遅くする信号Q2_tr3を生成し、信号toff3と信号Q2_tr3をOR回路104に入力して信号Q2Sを生成する。信号Q2_tr3はターンオフ過渡スイッチング生成器802で生成される。
(Generation of signal Q2S)
After generating the signal toff3 as in the first embodiment, the signal Q2_tr3 for reducing the switching speed is generated, and the signal toff3 and the signal Q2_tr3 are input to the OR circuit 104 to generate the signal Q2S. Signal Q2_tr3 is generated by a turn-off transient switching generator 802.

ターンオフ過渡スイッチング生成器802は、期間trを示す信号を受け、期間tr内すなわち図31の期間tp8〜tp10にてスイッチング素子Q2をオンさせる期間(期間tp9)を予め定めたフィードフォワード量とする。信号Q2SをHレベルに切り替えるタイミング(図31のtr1)は駆動半導体スイッチのゲート−エミッタ電圧のしきい値電圧に基づいて生成し、Hレベル出力期間は期間trを超えない範囲で任意の値とする。   The turn-off transient switching generator 802 receives a signal indicating the period tr, and sets a period (period tp9) during which the switching element Q2 is turned on in the period tr, that is, the period tp8 to tp10 in FIG. The timing for switching the signal Q2S to the H level (tr1 in FIG. 31) is generated based on the threshold voltage of the gate-emitter voltage of the driving semiconductor switch, and the H level output period is an arbitrary value within a range not exceeding the period tr. To do.

このように、実施の形態2では図32に示す制御システムに基づいて、スイッチング素子Q1とQ2の過渡的なスイッチングタイミングと期間を予め定めたフィードフォワード量に従って定めて、信号Q1S、Q2S、Q3S、Q4Sを生成してゲート回路を駆動する。   As described above, in the second embodiment, based on the control system shown in FIG. 32, the transient switching timings and periods of the switching elements Q1 and Q2 are determined according to the predetermined feedforward amount, and the signals Q1S, Q2S, Q3S, Q4S is generated to drive the gate circuit.

本実施の形態では、実施の形態1と同様に回生動作によるゲート電源の低容量化と、スイッチングスピードの可変による低ノイズ駆動を、同時に実現する事ができる。   In the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to simultaneously realize the reduction in the capacity of the gate power supply by the regenerative operation and the low noise driving by changing the switching speed.

実施の形態2では、実施の形態1の効果に加えて、実施の形態1のフィードバック制御方式からフィードフォワード制御に切り替えることで、半導体スイッチ14のターンオンとターンオフの切り替わりタイミングとスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2の過渡的なスイッチングタイミングとを理想的に合わせることができる。すなわち検出遅延の影響を低減する事ができる。   In the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, switching from the feedback control method of the first embodiment to the feedforward control, the switching timing of the turn-on and turn-off of the semiconductor switch 14, the switching element Q1, and the switching element The transient switching timing of Q2 can be ideally matched. That is, the influence of detection delay can be reduced.

実施の形態3.
(ターンオフ時/ターンオン時のみの回生動作)
実施の形態1と実施の形態2では、ターンオン時とターンオフ時ともに回生動作を実施したが、ターンオフ動作のみ回生動作を行なっても良い。本実施の形態ではターンオフ動作のみ回生動作を行なう場合について記述する。
Embodiment 3 FIG.
(Regenerative operation at turn-off / turn-on only)
In Embodiments 1 and 2, the regenerative operation is performed both at turn-on and at turn-off, but the regenerative operation may be performed only for the turn-off operation. In this embodiment, the case where the regenerative operation is performed only in the turn-off operation will be described.

回路構成は実施の形態1と同様であるため説明を省略する。単一電源の構成では図2の構成となり、二電源の構成では図3の構成となる。   Since the circuit configuration is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. The single power supply configuration is the configuration shown in FIG. 2, and the dual power supply configuration is the configuration shown in FIG.

図33は、ターンオフ動作のみ回生動作を行なう場合の動作チャート図である。ターンオン時は、実施の形態1で説明した期間tp8〜tp12の動作が省略され期間tp8のみとなる。スイッチング素子Q3は、ターンオン時にインダクタ8の励磁、入力容量13への充電動作が不要となるため常時オフとなる。   FIG. 33 is an operation chart when the regenerative operation is performed only in the turn-off operation. At the turn-on time, the operation in the periods tp8 to tp12 described in the first embodiment is omitted and only the period tp8 is provided. The switching element Q3 is always turned off because the excitation of the inductor 8 and the charging operation to the input capacitor 13 are not required when the switching element Q3 is turned on.

ターンオフ時の回生動作とスイッチングの保留動作、すなわち図33の期間tp1〜tp6の動作原理は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。   The regenerative operation at the time of turn-off and the switching hold operation, that is, the operation principle in the period tp1 to tp6 in FIG.

ターンオン動作は期間tp7から期間tp8への切り替わり動作のみであり、スイッチング素子Q2をターンオフ後、スイッチング素子Q1をターンオンとする。この時、図2の単一電源構成では電圧Vdcがゲート電圧にクランプされ、図3の二電源構成では電圧VdcHがゲート電圧にクランプされる。この際の供給電力はターンオン抵抗5で消費されるため、ゲート駆動容量が実施の形態1よりも増加する。   The turn-on operation is only a switching operation from the period tp7 to the period tp8. After the switching element Q2 is turned off, the switching element Q1 is turned on. At this time, in the single power supply configuration of FIG. 2, the voltage Vdc is clamped to the gate voltage, and in the dual power supply configuration of FIG. 3, the voltage VdcH is clamped to the gate voltage. Since the power supplied at this time is consumed by the turn-on resistor 5, the gate drive capacity increases as compared with the first embodiment.

すなわち実施の形態1との相違点は、ターンオン期間における期間tr(図31)を省略していることである。   That is, the difference from Embodiment 1 is that the period tr (FIG. 31) in the turn-on period is omitted.

この場合に適用される駆動信号生成回路は、実施の形態1にて、図30のオン期間演算器301において期間trを0として信号ton2のAND論理回路106での遅延を消去する。また、回路ブロック600において、信号Vig2、Vic2、Vvge2、Vvce2をすべて0として、信号Q2_tr2を0とする。この場合信号Q2Sは期間trの遅延と、スイッチング保留信号の影響を無視する事ができ、図33に示す動作チャート図を実現する。   In the first embodiment, the drive signal generation circuit applied in this case eliminates the delay of the signal ton2 in the AND logic circuit 106 by setting the period tr to 0 in the ON period calculator 301 in FIG. In the circuit block 600, the signals Vig2, Vic2, Vvge2, and Vvce2 are all 0, and the signal Q2_tr2 is 0. In this case, the signal Q2S can ignore the delay of the period tr and the influence of the switching hold signal, and realizes the operation chart shown in FIG.

なお本時実施の形態ではターンオン動作は、公知技術である定電圧駆動として説明したが、ターンオンに寄与するスイッチング素子Q1と抵抗Ronを例えば定電流回路(国際公開WO2014/123046)やソフトゲート回路(特開2007−116900号公報)に切り替えても良い。これにより、ターンオン時のスイッチング特性を改善し、ターンオン時の低損失と低ノイズ効果を高めることができる。   In the present embodiment, the turn-on operation is described as constant voltage driving, which is a known technique. However, the switching element Q1 and the resistor Ron that contribute to the turn-on are, for example, a constant current circuit (International Publication WO2014 / 123046) or a soft gate circuit ( (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-116900). Thereby, the switching characteristic at the time of turn-on can be improved, and the low loss and the low noise effect at the time of turn-on can be enhanced.

また、ターンオン動作のみ回生動作を行なうことも可能である。図34は、ターンオン動作のみ回生動作を行なう場合の動作チャート図である。ターンオフ時は、実施の形態1で説明した期間tp2〜tp5の動作が省略され期間tp6のみとなる。実施の形態1の説明に一致させるために、図34は期間tp2〜tp5を省略した表記とする。スイッチング素子Q4はターンオフ時にインダクタ8の励磁による入力容量13の放電動作が不要となるため常時オフとなる。   It is also possible to perform a regenerative operation only in the turn-on operation. FIG. 34 is an operation chart when the regenerative operation is performed only in the turn-on operation. At the turn-off time, the operation in the periods tp2 to tp5 described in the first embodiment is omitted and only the period tp6 is provided. In order to coincide with the description of the first embodiment, FIG. 34 is represented by omitting the periods tp2 to tp5. The switching element Q4 is always turned off because the discharge operation of the input capacitor 13 due to the excitation of the inductor 8 is not required at the time of turn-off.

ターンオン時の回生動作とスイッチングの保留動作、すなわち図34の期間tp7〜tp12の動作原理は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。   The regenerative operation at the time of turn-on and the switching hold operation, that is, the operation principle in the period tp7 to tp12 in FIG.

ターンオフ動作は期間tp1から期間tp6への切り替わり動作のみであり、スイッチング素子Q1をターンオフ後、スイッチング素子Q2をターンオンとする。この時、図2の単一電源構成では0Vがゲート電圧にクランプされ、図3の両電源構成では電圧-VdcLがゲート電圧にクランプされる。この際の供給電力はターンオフ抵抗6で消費されるため、ゲート駆動容量が実施の形態1よりも増加する。   The turn-off operation is only a switching operation from the period tp1 to the period tp6. The switching element Q2 is turned on after the switching element Q1 is turned off. At this time, in the single power supply configuration of FIG. 2, 0V is clamped to the gate voltage, and in the dual power supply configuration of FIG. 3, the voltage -VdcL is clamped to the gate voltage. Since the power supplied at this time is consumed by the turn-off resistor 6, the gate drive capacity increases as compared with the first embodiment.

この場合、実施の形態1との相違点は、ターンオフ期間における期間tf(図31)を省略していることである。   In this case, the difference from the first embodiment is that the period tf (FIG. 31) in the turn-off period is omitted.

この場合に適用される駆動信号生成回路は、実施の形態1にて、オフ期間演算器201において期間tfを0として信号toff1のAND論理回路103での遅延を消去する。また、回路ブロック500において、信号Vig1、Vic1、Vvge1、Vvce1をすべて0として、信号Q1_tr2を0とする。この場合信号Q1Sは期間tfの遅延と、スイッチング保留信号の影響を無視する事ができ、図34に示す動作チャート図を実現する。   In the first embodiment, the drive signal generation circuit applied in this case eliminates the delay in the AND logic circuit 103 of the signal toff1 by setting the period tf to 0 in the off period calculator 201. In the circuit block 500, the signals Vig1, Vic1, Vvge1, and Vvce1 are all 0, and the signal Q1_tr2 is 0. In this case, the signal Q1S can ignore the delay of the period tf and the influence of the switching suspension signal, and realizes the operation chart shown in FIG.

なお本時実施の形態ではターンオフ動作は、公知技術である定電圧駆動として説明したが、ターンオフに寄与するスイッチング素子Q2と抵抗Roffを例えばソフトターンオフ回路(特開2010−109545号公報)などで構成しても良い。これにより、ターンオフ時のスイッチング特性を改善し、ターンオフ時の低損失と低ノイズ効果を高めることができる。   In this embodiment, the turn-off operation has been described as a constant voltage drive that is a known technique. However, the switching element Q2 and the resistor Roff that contribute to the turn-off are configured by, for example, a soft turn-off circuit (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-109545). You may do it. Thereby, the switching characteristic at the time of turn-off can be improved, and the low loss and the low noise effect at the time of turn-off can be enhanced.

このように、本実施の形態では、ターンオン動作のみ回生動作またはターンオフ動作のみ回生動作を行なう形態について説明を行なった。   As described above, in the present embodiment, the mode of performing the regenerative operation only in the turn-on operation or the regenerative operation only in the turn-off operation has been described.

ターンオンとターンオフのどちらかを回生動作させないことでゲート電源の容量は実施の形態1に比べると増加するが、スイッチングの性能を高める他の駆動方式と組み合わせることができる。これによりゲート回路全体で、ゲート容量の低減と、駆動半導体スイッチの低損失化、低ノイズ化を両立した設計が可能となる。   Although the capacity of the gate power supply is increased as compared with the first embodiment by not performing the regenerative operation of either the turn-on or the turn-off, it can be combined with another driving method for improving the switching performance. As a result, the entire gate circuit can be designed to achieve both a reduction in gate capacitance and a low loss and low noise in the driving semiconductor switch.

実施の形態4.
上述の実施の形態1〜3では、ゲート駆動回路について説明したが、本実施の形態では、上述のゲート駆動回路を適用した電力変換装置について示す。ここでは、電力変換装置としてインバータ回路を例にとって説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the above first to third embodiments, the gate drive circuit has been described. In this embodiment, a power conversion device to which the above gate drive circuit is applied is described. Here, an inverter circuit will be described as an example of the power conversion device.

図35は、実施の形態3に係るインバータ回路を示す図である。図35において、インバータ回路900は、アームQ−U1とアームQ−U2から構成されるU相のレグと、アームQ−V1とアームQ−V2から構成されるV相のレグと、アームQ−W1とアームQ−W2から構成されるW相のレグとを含む。インバータ回路900は、直流電源901の電力を交流電力に変換して、交流負荷902に伝送する。図35では交流負荷902の例としてモータを記載しているが、その他の負荷でも良い。   FIG. 35 is a diagram illustrating an inverter circuit according to the third embodiment. 35, an inverter circuit 900 includes a U-phase leg composed of an arm Q-U1 and an arm Q-U2, a V-phase leg composed of an arm Q-V1 and an arm Q-V2, and an arm Q- W1 and W phase leg composed of the arm Q-W2. Inverter circuit 900 converts the power of DC power supply 901 into AC power and transmits the AC power to AC load 902. In FIG. 35, a motor is described as an example of the AC load 902, but other loads may be used.

ここで、アームQ−U1,Q−U2,Q−V1,Q−V2,Q−W1,Q−W2のスイッチング素子は、電圧駆動型半導体スイッチング素子(駆動対象である半導体素子)であり、それぞれゲート駆動回路GDU1,GDU2,GDV1,GDV2,GDW1,GDW2により印加される電圧によりオン/オフ動作を行なう。ゲート駆動回路GDU1,GDU2,GDV1,GDV2,GDW1,GDW2の各々は、図1に示すゲート駆動回路100と同様の構成であり、説明を省略する。ゲート駆動回路GDU1,GDU2,GDV1,GDV2,GDW1,GDW2は、それぞれ制御回路903から駆動信号DSU1,DSU2,DSV1,DSV2,DSW1,DSW2を図1の駆動信号DSとして受け、これに応じて各半導体スイッチを駆動する。   Here, the switching elements of the arms Q-U1, Q-U2, Q-V1, Q-V2, Q-W1, Q-W2 are voltage-driven semiconductor switching elements (semiconductor elements to be driven), respectively. The gate drive circuits GDU1, GDU2, GDV1, GDV2, GDW1, and GDW2 perform the on / off operation. Each of the gate drive circuits GDU1, GDU2, GDV1, GDV2, GDW1, and GDW2 has the same configuration as the gate drive circuit 100 shown in FIG. The gate drive circuits GDU1, GDU2, GDV1, GDV2, GDW1, GDW2 receive the drive signals DSU1, DSU2, DSV1, DSV2, DSW1, DSW2 from the control circuit 903 as the drive signals DS in FIG. Drive the switch.

次に、動作について説明する。ゲート駆動回路の各々の動作は、実施の形態1で示したものと同様であり、説明を省略する。アームQ−U1,Q−U2,Q−V1,Q−V2,Q−W1,Q−W2は、対応するゲート駆動回路より出力された電圧によって駆動し、インバータとして動作する。ここで用いるインバータ回路は、その動作は従来のインバータ回路の制御方法(例えば、特開2010−154582号に記載の制御方法)を適用することができる。   Next, the operation will be described. Each operation of the gate driving circuit is the same as that shown in the first embodiment, and a description thereof is omitted. The arms Q-U1, Q-U2, Q-V1, Q-V2, Q-W1, and Q-W2 are driven by the voltages output from the corresponding gate drive circuits, and operate as inverters. A conventional inverter circuit control method (for example, a control method described in JP 2010-154582 A) can be applied to the inverter circuit used here.

ここでは、ゲート駆動回路として図1に示すゲート駆動回路を用いた例について示したが、図2に示すゲート駆動回路を用いても良い。   Here, an example in which the gate drive circuit shown in FIG. 1 is used as the gate drive circuit is shown, but the gate drive circuit shown in FIG. 2 may be used.

ここでは、電力変換装置の一例としてのインバータ回路を示したが、これに限ったものではなく、ゲート駆動回路によりオン/オフ駆動を行なう電力変換装置であれば、どのようなものでもよい。   Here, an inverter circuit as an example of a power conversion device is shown, but the present invention is not limited to this, and any power conversion device that performs on / off drive by a gate drive circuit may be used.

例えば、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換して、かつ交流電源の電流を高力率に制御する電力変換器に、ゲート駆動回路を搭載してもよい。図36は、実施の形態3に係るコンバータ回路を示す図である。   For example, the gate drive circuit may be mounted on a power converter that converts an AC voltage of an AC power source into a DC voltage and controls the current of the AC power source at a high power factor. FIG. 36 is a diagram illustrating a converter circuit according to the third embodiment.

図36において、コンバータ回路900Aは、アームQ−U1とアームQ−U2から構成されるU相のレグと、アームQ−V1とアームQ−V2から構成されるV相のレグと、アームQ−W1とアームQ−W2から構成されるW相のレグと、リアクトルU、リアクトルV、リアクトルWとを含む。コンバータ回路900Aは、交流電源904の電力を直流電力に変換して、直流負荷905に伝送する。また、コンバータ回路900Aは、リアクトルU、リアクトルV、リアクトルWに印加する電圧を調整して、交流電源904の電流を交流電圧に対して高力率に制御する。   36, converter circuit 900A includes a U-phase leg composed of arm Q-U1 and arm Q-U2, a V-phase leg composed of arm Q-V1 and arm Q-V2, and arm Q- A W-phase leg composed of W1 and arm Q-W2, a reactor U, a reactor V, and a reactor W are included. Converter circuit 900 </ b> A converts the power of AC power supply 904 into DC power and transmits the DC power to DC load 905. Converter circuit 900A adjusts the voltage applied to reactor U, reactor V, and reactor W, and controls the current of AC power supply 904 to a high power factor with respect to the AC voltage.

ゲート駆動回路GDU1,GDU2,GDV1,GDV2,GDW1,GDW2は、それぞれ制御回路903から駆動信号DSU1,DSU2,DSV1,DSV2,DSW1,DSW2を図1の駆動信号DSとして受け、これに応じて各半導体スイッチを駆動する。   The gate drive circuits GDU1, GDU2, GDV1, GDV2, GDW1, GDW2 receive the drive signals DSU1, DSU2, DSV1, DSV2, DSW1, DSW2 from the control circuit 903 as the drive signals DS in FIG. Drive the switch.

インバータ回路900と同様にここで用いるコンバータ回路900Aのその他動作は一般的な動作であり説明を省略する。その動作は従来のインバータ回路の制御方法(例えば、国際公開WO2015/045485号に記載の制御方法)を適用することができる。   Similar to the inverter circuit 900, the other operations of the converter circuit 900A used here are general operations, and a description thereof will be omitted. A conventional inverter circuit control method (for example, a control method described in International Publication No. WO2015 / 045485) can be applied to the operation.

また、直流電圧を直流電圧に変換するチョッパ回路に、ゲート駆動回路を搭載しても良い。図37は、チョッパ回路にゲート駆動回路を適用した構成を示す図である。   Further, a gate drive circuit may be mounted on a chopper circuit that converts a DC voltage into a DC voltage. FIG. 37 is a diagram showing a configuration in which a gate drive circuit is applied to a chopper circuit.

図37において、チョッパ回路900Bは、アームQ1BとアームQ2Bから構成されるレグと、リアクトル908とを含む。チョッパ回路900Bは、直流電源906から直流負荷907に電圧を昇圧して電力を伝送する昇圧チョッパ回路である。   In FIG. 37, chopper circuit 900B includes a leg composed of arm Q1B and arm Q2B, and a reactor 908. The chopper circuit 900B is a boost chopper circuit that boosts a voltage from a DC power supply 906 to a DC load 907 to transmit electric power.

ゲート駆動回路GDQ1,GDQ2は、それぞれ制御回路903Bから駆動信号DSQ1,DSQ2を図1の駆動信号DSとして受け、これに応じて各半導体スイッチを駆動する。   The gate drive circuits GDQ1 and GDQ2 receive the drive signals DSQ1 and DSQ2 from the control circuit 903B as the drive signals DS in FIG. 1, respectively, and drive the respective semiconductor switches accordingly.

図37は一例として昇圧型のチョッパ回路を示したが、降圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路などでも良い。   Although FIG. 37 shows a step-up chopper circuit as an example, a step-down chopper circuit, a step-up / step-down chopper circuit, or the like may be used.

インバータ回路900とコンバータ回路900Aと同様にここで用いるチョッパ回路900Bの動作は一般的な動作であり説明を省略する。その動作は、従来のチョッパ回路の制御方法(例えば、国際公開WO2016/075996号に記載の制御方法)を適用することができる。   Like the inverter circuit 900 and the converter circuit 900A, the operation of the chopper circuit 900B used here is a general operation and will not be described. The conventional chopper circuit control method (for example, the control method described in International Publication WO2016 / 075996) can be applied to the operation.

(実施の形態のまとめ)
(1)実施の形態1〜3および図1−10,30,31,32に示されるゲート駆動回路100は、スイッチング素子Q1〜Q4と、インダクタ素子8と、駆動信号生成回路18とを備える。スイッチング素子Q1は、直流電源10の正極端子と第1のノードとの間に接続される。スイッチング素子Q2は、第1のノードと直流電源10の負極端子との間に接続される。スイッチング素子Q3は、直流電源10の正極端子と第2のノードとの間に接続される。スイッチング素子Q4は、第2のノードと直流電源10の負極端子との間に接続される。インダクタ素子8は、第1のノードと第2のノードとの間に接続される。駆動信号生成回路18は、スイッチング素子Q1〜Q4の各々のオン/オフ動作を制御する。
(Summary of embodiment)
(1) The gate drive circuit 100 shown in the first to third embodiments and FIGS. 1-10, 30, 31, and 32 includes switching elements Q1 to Q4, an inductor element 8, and a drive signal generation circuit 18. Switching element Q1 is connected between the positive terminal of DC power supply 10 and the first node. Switching element Q2 is connected between the first node and the negative terminal of DC power supply 10. Switching element Q3 is connected between the positive terminal of DC power supply 10 and the second node. Switching element Q4 is connected between the second node and the negative terminal of DC power supply 10. The inductor element 8 is connected between the first node and the second node. The drive signal generation circuit 18 controls the on / off operation of each of the switching elements Q1 to Q4.

第1のノード7は、半導体スイッチ14のゲート端子に接続される。直流電源10の負極端子17は、半導体スイッチ14のエミッタ端子に接続される。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のオフ固定時には、スイッチング素子Q2がオン固定、スイッチング素子Q1,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御し、半導体スイッチ14のオン固定時には、スイッチング素子Q1がオン固定、スイッチング素子Q2,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御する。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のターンオフ時には、スイッチング素子Q1がオン固定となっている状態から、スイッチング素子Q4をオンとしてインダクタ素子8を予め定めた第1期間励磁した後、スイッチング素子Q1を予め定めた第2期間オフとしてゲート蓄積電荷を放電し、スイッチング素子Q1を予め定めた第3期間オンとしてゲート蓄積電荷の放電を中断し、再度スイッチング素子Q1を予め定めた第4期間オフとし、その後、スイッチング素子Q4をオフ固定、スイッチング素子Q2をオン固定として半導体スイッチ14をオフ固定とする。   The first node 7 is connected to the gate terminal of the semiconductor switch 14. The negative terminal 17 of the DC power supply 10 is connected to the emitter terminal of the semiconductor switch 14. The drive signal generation circuit 18 controls the switching elements Q1 to Q4 so that the switching element Q2 is fixed on and the switching elements Q1, Q3, and Q4 are fixed off when the semiconductor switch 14 is fixed to OFF. At the time of fixing, the switching elements Q1 to Q4 are controlled so that the switching element Q1 is fixed on and the switching elements Q2, Q3, Q4 are fixed off. When the semiconductor switch 14 is turned off, the drive signal generating circuit 18 turns on the switching element Q4 and excites the inductor element 8 for a predetermined first period from the state where the switching element Q1 is fixed, and then the switching element Q1. Is turned off for a predetermined second period, the gate accumulated charge is discharged, the switching element Q1 is turned on for a predetermined third period, the gate accumulated charge is interrupted, and the switching element Q1 is turned off again for a predetermined fourth period. Thereafter, the switching element Q4 is fixed off, the switching element Q2 is fixed on, and the semiconductor switch 14 is fixed off.

このような構成とすることによって、1)ターンオフ時の電力回収効果、2)高速スイッチングによるスイッチング損失の低減、3)半導体スイッチのしきい値Vth付近での低速スイッチングによるノイズ低減、といった効果が得られる。   With such a configuration, there are obtained effects such as 1) power recovery effect at turn-off, 2) reduction of switching loss due to high-speed switching, and 3) noise reduction due to low-speed switching near the threshold Vth of the semiconductor switch. It is done.

(2)実施の形態1〜3および図1−4,11−16,30,31,32に示されるゲート駆動回路100は、直流電源10の正極端子と第1のノードとの間に接続されたスイッチング素子Q1と、第1のノードと直流電源10の負極端子との間に接続されたスイッチング素子Q2と、直流電源10の正極端子と第2のノードとの間に接続されたスイッチング素子Q3と、第2のノードと直流電源10の負極端子との間に接続されたスイッチング素子Q4と、第1のノードと第2のノードとの間に接続されたインダクタ素子8と、スイッチング素子Q1〜Q4の各々のオン/オフ動作を制御する駆動信号生成回路18とを備える。第1のノードは、半導体スイッチ14のゲート端子に接続される。直流電源10の負極端子は、半導体スイッチ14のエミッタ端子に接続される。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のオフ固定時には、スイッチング素子Q2がオン固定、スイッチング素子Q1,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御し、半導体スイッチ14のオン固定時には、スイッチング素子Q1がオン固定、スイッチング素子Q2,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御する。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のターンオン時には、スイッチング素子Q2がオン固定となっている状態から、スイッチング素子Q3をオンとしてインダクタ素子8を予め定めた第1期間励磁した後、スイッチング素子Q2を予め定めた第2期間だけオフとしてゲートを充電し、スイッチング素子Q2を予め定めた第3期間だけオンとしてゲートへの充電を中断し、再度スイッチング素子Q2を予め定めた第4期間オフとし、その後、スイッチング素子Q3をオフ固定、スイッチング素子Q1をオン固定として半導体スイッチ14をオン固定とする。   (2) Gate drive circuit 100 shown in the first to third embodiments and FIGS. 1-4, 11-16, 30, 31, and 32 is connected between the positive terminal of DC power supply 10 and the first node. Switching element Q1, switching element Q2 connected between the first node and the negative terminal of DC power supply 10, and switching element Q3 connected between the positive terminal of DC power supply 10 and the second node A switching element Q4 connected between the second node and the negative terminal of the DC power supply 10, an inductor element 8 connected between the first node and the second node, and switching elements Q1 to Q1. And a drive signal generation circuit 18 for controlling each on / off operation of Q4. The first node is connected to the gate terminal of the semiconductor switch 14. The negative terminal of the DC power supply 10 is connected to the emitter terminal of the semiconductor switch 14. The drive signal generation circuit 18 controls the switching elements Q1 to Q4 so that the switching element Q2 is fixed on and the switching elements Q1, Q3, and Q4 are fixed off when the semiconductor switch 14 is fixed to OFF. At the time of fixing, the switching elements Q1 to Q4 are controlled so that the switching element Q1 is fixed on and the switching elements Q2, Q3, Q4 are fixed off. When the semiconductor switch 14 is turned on, the drive signal generation circuit 18 turns on the switching element Q3 from the state in which the switching element Q2 is fixed and then excites the inductor element 8 for a predetermined first period. Is turned off for a predetermined second period, the gate is charged, the switching element Q2 is turned on for a predetermined third period, charging of the gate is interrupted, and the switching element Q2 is turned off again for a predetermined fourth period, Thereafter, the switching element Q3 is fixed off, the switching element Q1 is fixed on, and the semiconductor switch 14 is fixed on.

このような構成とすることによって、1)ターンオフ時の電力回収効果、2)高速スイッチングによるスイッチング損失の低減、3)半導体スイッチのしきい値Vth付近での低速スイッチングによるノイズ低減、といった効果が得られる。   With such a configuration, there are obtained effects such as 1) power recovery effect at turn-off, 2) reduction of switching loss due to high-speed switching, and 3) noise reduction due to low-speed switching near the threshold Vth of the semiconductor switch. It is done.

(3)実施の形態1〜3および図1,2,3,17,18−23,30,31,32に示されるゲート駆動回路100は、直流電源19の正極と第1のノードとの間に接続されたスイッチング素子Q1と、第1のノードと直流電源20の負極端子との間に接続されたスイッチング素子Q2と、直流電源19の正極端子と第2のノードの間に接続されたスイッチング素子Q3と、第2のノードと直流電源20の負極端子との間に接続されたスイッチング素子Q4と、第1のノードと第2のノードの間に接続されたインダクタ素子8と、スイッチング素子Q1〜Q4の各々のオン/オフ動作を制御する駆動信号生成回路18とを備える。直流電源19と直流電源20は直列接続され、第1のノードは、半導体スイッチ14のゲート端子に接続され、直流電源19の負極端子と直流電源20の正極端子は、ともに半導体スイッチ14のエミッタ端子に接続される。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のオフ固定時は、スイッチング素子Q2がオン固定、スイッチング素子Q1,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御し、半導体スイッチ14のオン固定時には、スイッチング素子Q1がオン固定、スイッチング素子Q2,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御する。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のターンオフ時には、スイッチング素子Q1がオン固定となっている状態から、スイッチング素子Q4をオンとしてインダクタ素子8を予め定めた第1期間励磁した後、スイッチング素子Q1を予め定めた第2期間オフとしてゲート蓄積電荷を放電し、スイッチング素子Q1を予め定めた第3期間オンとしてゲート蓄積電荷の放電を中断し、再度スイッチング素子Q1を予め定めた第4期間オフとし、その後、スイッチング素子Q4をオフ固定、スイッチング素子Q2をオン固定として半導体スイッチ14をオフ固定とする。   (3) The gate drive circuit 100 shown in the first to third embodiments and FIGS. 1, 2, 3, 17, 18-23, 30, 31, and 32 is provided between the positive electrode of the DC power supply 19 and the first node. The switching element Q1 connected to the switching element Q2, the switching element Q2 connected between the first node and the negative terminal of the DC power supply 20, and the switching connected between the positive terminal of the DC power supply 19 and the second node. Element Q3, switching element Q4 connected between the second node and the negative terminal of DC power supply 20, inductor element 8 connected between the first node and the second node, and switching element Q1 Drive signal generating circuit 18 for controlling each on / off operation of .about.Q4. The DC power supply 19 and the DC power supply 20 are connected in series, the first node is connected to the gate terminal of the semiconductor switch 14, and the negative terminal of the DC power supply 19 and the positive terminal of the DC power supply 20 are both emitter terminals of the semiconductor switch 14. Connected to. When the semiconductor switch 14 is fixed to OFF, the drive signal generation circuit 18 controls the switching elements Q1 to Q4 so that the switching element Q2 is fixed to ON and the switching elements Q1, Q3, and Q4 are fixed to OFF. When the on state is fixed, the switching elements Q1 to Q4 are controlled so that the switching element Q1 is fixed on and the switching elements Q2, Q3, and Q4 are fixed off. When the semiconductor switch 14 is turned off, the drive signal generating circuit 18 turns on the switching element Q4 and excites the inductor element 8 for a predetermined first period from the state where the switching element Q1 is fixed, and then the switching element Q1. Is turned off for a predetermined second period, the gate accumulated charge is discharged, the switching element Q1 is turned on for a predetermined third period, the gate accumulated charge is interrupted, and the switching element Q1 is turned off again for a predetermined fourth period. Thereafter, the switching element Q4 is fixed off, the switching element Q2 is fixed on, and the semiconductor switch 14 is fixed off.

このような構成とすることによって、1)ターンオフ時の電力回収効果、2)高速スイッチングによるスイッチング損失の低減、3)半導体スイッチのしきい値Vth付近での低速スイッチングによるノイズ低減、といった効果が得られる。   With such a configuration, there are obtained effects such as 1) power recovery effect at turn-off, 2) reduction of switching loss due to high-speed switching, and 3) noise reduction due to low-speed switching near the threshold Vth of the semiconductor switch. It is done.

(4)実施の形態1〜3および図1,2,3,17,24−29,30,31,32に示されるゲート駆動回路100は、直流電源19の正極と第1のノードとの間に接続されたスイッチング素子Q1と、第1のノードと直流電源20の負極端子との間に接続されたスイッチング素子Q2と、直流電源19の正極端子と第2のノードの間に接続されたスイッチング素子Q3と、第2のノードと直流電源20の負極端子との間に接続されたスイッチング素子Q4と、第1のノードと第2のノードの間に接続されたインダクタ素子8と、スイッチング素子Q1〜Q4の各々のオン/オフ動作を制御する駆動信号生成回路18とを備える。直流電源19と直流電源20は直列接続され、第1のノードは、半導体スイッチ14のゲート端子に接続され、直流電源19の負極端子と直流電源20の正極端子は、ともに半導体スイッチ14のエミッタ端子に接続される。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のオフ固定時には、スイッチング素子Q2がオン固定、スイッチング素子Q1,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御し、半導体スイッチ14のオン固定時には、スイッチング素子Q1がオン固定、スイッチング素子Q2,Q3,Q4がオフ固定となるようにスイッチング素子Q1〜Q4を制御する。駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のターンオン時には、スイッチング素子Q2がオン固定となっている状態から、スイッチング素子Q3をオンとしてインダクタ素子8を予め定めた第1期間励磁した後、スイッチング素子Q2を予め定めた第2期間だけオフとしてゲートを充電し、スイッチング素子Q2を予め定めた第3期間だけオンとしてゲートへの充電を中断し、再度スイッチング素子Q2を予め定めた第4期間オフとし、その後、スイッチング素子Q3をオフ固定、スイッチング素子Q1をオン固定として半導体スイッチ14をオン固定とする。   (4) The gate drive circuit 100 shown in the first to third embodiments and FIGS. 1, 2, 3, 17, 24-29, 30, 31, and 32 is provided between the positive electrode of the DC power supply 19 and the first node. The switching element Q1 connected to the switching element Q2, the switching element Q2 connected between the first node and the negative terminal of the DC power supply 20, and the switching connected between the positive terminal of the DC power supply 19 and the second node. Element Q3, switching element Q4 connected between the second node and the negative terminal of DC power supply 20, inductor element 8 connected between the first node and the second node, and switching element Q1 Drive signal generating circuit 18 for controlling each on / off operation of .about.Q4. The DC power supply 19 and the DC power supply 20 are connected in series, the first node is connected to the gate terminal of the semiconductor switch 14, and the negative terminal of the DC power supply 19 and the positive terminal of the DC power supply 20 are both emitter terminals of the semiconductor switch 14. Connected to. The drive signal generation circuit 18 controls the switching elements Q1 to Q4 so that the switching element Q2 is fixed on and the switching elements Q1, Q3, and Q4 are fixed off when the semiconductor switch 14 is fixed to OFF. At the time of fixing, the switching elements Q1 to Q4 are controlled so that the switching element Q1 is fixed on and the switching elements Q2, Q3, Q4 are fixed off. When the semiconductor switch 14 is turned on, the drive signal generation circuit 18 turns on the switching element Q3 from the state in which the switching element Q2 is fixed and then excites the inductor element 8 for a predetermined first period. Is turned off for a predetermined second period, the gate is charged, the switching element Q2 is turned on for a predetermined third period, charging of the gate is interrupted, and the switching element Q2 is turned off again for a predetermined fourth period, Thereafter, the switching element Q3 is fixed off, the switching element Q1 is fixed on, and the semiconductor switch 14 is fixed on.

このような構成とすることによって、1)ターンオフ時の電力回収効果、2)高速スイッチングによるスイッチング損失の低減、3)半導体スイッチのしきい値Vth付近での低速スイッチングによるノイズ低減、といった効果が得られる。   With such a configuration, there are obtained effects such as 1) power recovery effect at turn-off, 2) reduction of switching loss due to high-speed switching, and 3) noise reduction due to low-speed switching near the threshold Vth of the semiconductor switch. It is done.

(5)実施の形態1〜3および図1,2に示されるスイッチング素子Q1〜Q4は、寄生のダイオードを有する半導体素子ある。   (5) Switching elements Q1 to Q4 shown in the first to third embodiments and FIGS. 1 and 2 are semiconductor elements having parasitic diodes.

このような構成とすることによって、インダクタの励磁電流をバイパスする還流経路を生成する事で、電力回収効果を高める効果が得られる。   With such a configuration, an effect of increasing the power recovery effect can be obtained by generating a return path that bypasses the exciting current of the inductor.

(6)実施の形態1〜3および図1,2に示されるゲート駆動回路100は、スイッチング素子Q1と第1のノードの間に接続される第1の抵抗と、スイッチング素子Q2と第1のノードの間に接続され、第1の抵抗と抵抗値が異なる第2の抵抗とをさらに備える。   (6) The gate drive circuit 100 shown in the first to third embodiments and FIGS. 1 and 2 includes the first resistor connected between the switching element Q1 and the first node, the switching element Q2, and the first And a second resistor connected between the nodes and having a resistance value different from that of the first resistor.

このような構成とすることによって、回生経路に抵抗を接続することなく、半導体スイッチのターンオン継続時にスイッチング素子Q1をオンした際の突入電流を防止でき、同様に半導体スイッチのターンオフ継続時にスイッチング素子Q2をオンした際の突入電流を防止する事ができるといった効果が得られる。   With such a configuration, an inrush current when the switching element Q1 is turned on when the semiconductor switch is turned on can be prevented without connecting a resistor to the regenerative path. Similarly, the switching element Q2 is turned on when the semiconductor switch is turned off. The effect that the inrush current when turning on can be prevented can be obtained.

(7)実施の形態1,3および図1,2、30、32に示される駆動信号生成回路18は、半導体スイッチ14のゲート−ソース間電圧、ゲート電流、ゲート電圧、ドレイン電流、ソース電流、およびドレイン−ソース間電圧のうち、少なくとも一つの検出値に基づいてスイッチング素子Q1〜Q4を制御する。   (7) The drive signal generation circuit 18 shown in the first and third embodiments and FIGS. 1, 2, 30, and 32 includes a gate-source voltage, a gate current, a gate voltage, a drain current, a source current of the semiconductor switch 14. The switching elements Q1 to Q4 are controlled based on at least one detection value of the drain-source voltage.

このような構成とすることによって、フィードバック機能を加えることでロバスト性を考慮した回生動作が可能であるといった効果が得られる。   By adopting such a configuration, it is possible to obtain an effect that a regenerative operation in consideration of robustness is possible by adding a feedback function.

(8)実施の形態1,3および図30、31、32に示されるように、駆動信号生成回路18は、第2期間を、ゲート蓄積電荷の放電電流が零となる前に終了する。   (8) As shown in the first and third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32, the drive signal generation circuit 18 ends the second period before the discharge current of the gate accumulated charge becomes zero.

このような構成とすることによって、半導体スイッチが完全にターンオフするまでに限定する事で、スイッチング素子Q1を再度オフした場合に、スピード低下を図ることができ、ノイズを低減する事ができるといった効果が得られる。   By adopting such a configuration, by limiting the time until the semiconductor switch is completely turned off, when the switching element Q1 is turned off again, the speed can be reduced and noise can be reduced. Is obtained.

(9)実施の形態1,3および図30、31、32に示される駆動信号生成回路18は、第2期間を、半導体スイッチ14のゲート電圧が半導体スイッチ14のしきい値電圧に低下する前に終了する。   (9) The drive signal generation circuit 18 shown in the first and third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32 has the second period before the gate voltage of the semiconductor switch 14 drops to the threshold voltage of the semiconductor switch 14. To finish.

このような構成とすることによって、半導体スイッチが完全にターンオフするまでに限定する事で、スイッチング素子Q1を再度オフした場合に、スピード低下を図ることができ、ノイズを低減する事ができるといった効果が得られる。   By adopting such a configuration, by limiting the time until the semiconductor switch is completely turned off, when the switching element Q1 is turned off again, the speed can be reduced and noise can be reduced. Is obtained.

(10)実施の形態1〜3および図30、31、32に示される第1期間(tp7)は、インダクタ素子8の励磁電力が半導体スイッチ14のターンオンに必要なゲート容量充電電力以上になるように設定される。   (10) In the first period (tp7) shown in the first to third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32, the exciting power of the inductor element 8 is equal to or higher than the gate capacity charging power necessary for turning on the semiconductor switch 14. Set to

このような構成とすることによってインダクタの無効電力だけでターンオンを実現する事ができるため、電源容量を低減する事ができる(アクティブゲート機能)といった効果が得られる。   With such a configuration, the turn-on can be realized only with the reactive power of the inductor, so that the power source capacity can be reduced (active gate function).

(11)実施の形態1,3および図30、31、32に示される駆動信号生成回路18は、第2期間(tp8)を、ゲートの充電電流が零となる前に終了する。   (11) The drive signal generation circuit 18 shown in the first and third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32 ends the second period (tp8) before the gate charging current becomes zero.

このような構成とすることによって半導体スイッチがターンオンされる前にスピードを低下させることで、ノイズを低減する(アクティブゲート機能)といった効果が得られる。   By adopting such a configuration, an effect of reducing noise (active gate function) can be obtained by reducing the speed before the semiconductor switch is turned on.

(12)実施の形態1,3および図30、31、32に示される駆動信号生成回路18は、第2期間(tp8)を、半導体スイッチ14のゲート電圧が半導体スイッチ14のしきい値電圧に達するまでに終了する。   (12) In the drive signal generation circuit 18 shown in the first and third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32, the gate voltage of the semiconductor switch 14 is set to the threshold voltage of the semiconductor switch 14 during the second period (tp8). End by reaching.

このような構成とすることによって半導体スイッチがターンオンされる前にスピードを低下させることで、ノイズを低減する(アクティブゲート機能)といった効果が得られる。   By adopting such a configuration, an effect of reducing noise (active gate function) can be obtained by reducing the speed before the semiconductor switch is turned on.

(13)実施の形態1〜3および図30、31、32に示される第1期間(tp1)の始点は、制御信号として予め定めた半導体スイッチ14のターンオフのタイミングから、予め定めた期間だけ溯って設定される。   (13) The starting point of the first period (tp1) shown in the first to third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32 is a predetermined period from the turn-off timing of the semiconductor switch 14 that is predetermined as the control signal. Is set.

このような構成とすることによってターンオフ期間を変えることなくスイッチング速度を調整する事ができるといった効果が得られる。   With such a configuration, an effect is obtained that the switching speed can be adjusted without changing the turn-off period.

(14)実施の形態1〜3および図30、31、32に示される第1期間(tp7)の始点は、制御信号として予め定めた半導体スイッチ14のターンオンのタイミングから、予め定めた期間だけ溯って設定される。   (14) The starting point of the first period (tp7) shown in the first to third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32 is a predetermined period from the turn-on timing of the semiconductor switch 14 that is predetermined as a control signal. Is set.

このような構成とすることによってターンオン期間を変えることなくスイッチング速度を調整する事ができるといった効果が得られる。   With such a configuration, it is possible to obtain an effect that the switching speed can be adjusted without changing the turn-on period.

(15)実施の形態1,3および図30、31、32に示される駆動信号生成回路18は、第3期間の開始タイミングと終了タイミングを、半導体スイッチ14のゲートソース間電圧、ゲート電流、ゲート電圧、ドレイン電流、ソース電流、およびドレインソース間電圧のうちの少なくとも一つの値と、それに対応するしきい値との比較により演算する。   (15) The drive signal generation circuit 18 shown in the first and third embodiments and FIGS. 30, 31, and 32 determines the start timing and end timing of the third period, the gate-source voltage of the semiconductor switch 14, the gate current, the gate The calculation is performed by comparing at least one value of the voltage, drain current, source current, and drain-source voltage with a corresponding threshold value.

このような構成とすることによってターンオン期間を変えることなくスイッチング速度を調整する事ができるといった効果が得られる。   With such a configuration, it is possible to obtain an effect that the switching speed can be adjusted without changing the turn-on period.

(16)実施の形態2および図32に示される第3期間(tp9)の開始タイミングと終了タイミングは、半導体スイッチ14のゲートソース間電圧のしきい値電圧に基づいて予め定められる。   (16) The start timing and end timing of the third period (tp9) shown in the second embodiment and FIG. 32 are determined in advance based on the threshold voltage of the gate-source voltage of the semiconductor switch 14.

このような構成とすることによってターンオン期間を変えることなくスイッチング速度を調整する事ができるといった効果が得られる。   With such a configuration, it is possible to obtain an effect that the switching speed can be adjusted without changing the turn-on period.

(17)実施の形態1,3および図30、31に示される駆動信号生成回路18は、第3期間(tp9)の開始タイミングと終了タイミングを、半導体スイッチ14のゲートソース間電圧、ゲート電流、ゲート電荷、ドレイン電流、ソース電流、ドレインソース間電圧、および半導体スイッチ14の寄生インダクタンス間電圧のうちの少なくとも一つの値と、それに対応するしきい値との比較により演算する。   (17) The drive signal generation circuit 18 shown in the first and third embodiments and FIGS. 30 and 31 sets the start timing and end timing of the third period (tp9) as the gate-source voltage of the semiconductor switch 14, the gate current, The calculation is performed by comparing at least one of gate charge, drain current, source current, drain-source voltage, and parasitic inductance voltage of the semiconductor switch 14 with a corresponding threshold value.

このような構成とすることによってターンオン期間を変えることなくスイッチング速度を調整する事ができるといった効果が得られる。   With such a configuration, it is possible to obtain an effect that the switching speed can be adjusted without changing the turn-on period.

(18)実施の形態2および図32に示される第3期間(tp9)の開始タイミングと終了タイミングは、半導体スイッチ14のゲートソース間電圧のしきい値電圧に基づいて予め定められる。   (18) The start timing and end timing of the third period (tp9) shown in the second embodiment and FIG. 32 are determined in advance based on the threshold voltage of the gate-source voltage of the semiconductor switch 14.

このような構成とすることによってターンオン期間を変えることなくスイッチング速度を調整する事ができるといった効果が得られる。   With such a configuration, it is possible to obtain an effect that the switching speed can be adjusted without changing the turn-on period.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

10,19,20,901,906 直流電源、5 ターンオン抵抗、6 ターンオフ抵抗、7,9 交流出力ノード、8 インダクタ、11 回生回路、12 クランプ回路、13 入力容量、14 半導体スイッチ、15 エミッタ端子、16 正極端子、17 負極端子、18,18A 駆動信号生成回路、21 中性点、100,GDQ1,GDQ2,GDU1,GDU2,GDV1,GDV2,GDW1,GDW2 ゲート駆動回路、101,705 NOT回路、104,107 OR回路、102,105 遅延回路、103,106 AND論理回路、200,300,500,600,700 回路ブロック、201 オフ期間演算器、202 オフ回生期間演算器、203 オフ励磁期間演算器、204,304 減算器、205,305 加算器、301 オン期間演算器、302 オン回生期間演算器、303 オン励磁期間演算器、400 オン/オフ判定器、501,502,503,504,601,602,603,604 比較器、701,703 選択器、702,704 乗算器、801,802 生成器、900 インバータ回路、900A コンバータ回路、900B チョッパ回路、902 交流負荷、903,903B 制御回路、904 交流電源、905,907 直流負荷、908,Lg,U,V,W リアクトル、Ciss 容量、Q1〜Q4 スイッチング素子。   10, 19, 20, 901, 906 DC power supply, 5 turn-on resistance, 6 turn-off resistance, 7, 9 AC output node, 8 inductor, 11 regeneration circuit, 12 clamp circuit, 13 input capacitance, 14 semiconductor switch, 15 emitter terminal, 16 positive terminal, 17 negative terminal, 18, 18A drive signal generation circuit, 21 neutral point, 100, GDQ1, GDQ2, GDU1, GDU2, GDV1, GDV2, GDW1, GDW2 gate drive circuit, 101, 705 NOT circuit, 104, 107 OR circuit, 102, 105 delay circuit, 103, 106 AND logic circuit, 200, 300, 500, 600, 700 circuit block, 201 off period calculator, 202 off regeneration period calculator, 203 off excitation period calculator, 204 304 subtractor 205 30 Adder, 301 ON period calculator, 302 ON regeneration period calculator, 303 ON excitation period calculator, 400 ON / OFF determiner, 501, 502, 503, 504, 601, 602, 603, 604 comparator, 701 703 selector, 702, 704 multiplier, 801, 802 generator, 900 inverter circuit, 900A converter circuit, 900B chopper circuit, 902 AC load, 903, 903B control circuit, 904 AC power supply, 905, 907 DC load, 908, Lg, U, V, W reactor, Ciss capacity, Q1-Q4 switching element.

Claims (18)

半導体スイッチを駆動するゲート駆動回路であって、
複数のスイッチと、
前記半導体スイッチのゲート端子に接続されたインダクタ素子と、
前記複数のスイッチのオン/オフ動作を制御する駆動信号生成回路と、を備え、
前記複数のスイッチは、
直流電源の正極端子と第1のノードとの間に接続された第1のスイッチと、
前記第1のノードと前記直流電源の負極端子との間に接続された第2のスイッチと、
前記直流電源の正極端子と第2のノードとの間に接続された第3のスイッチと、
前記第2のノードと前記直流電源の負極端子との間に接続された第4のスイッチとを含み、
前記インダクタ素子は、前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続され、
前記駆動信号生成回路は、前記第1〜第4のスイッチの各々のオン/オフ動作を制御し、
前記第1のノードは、前記半導体スイッチの前記ゲート端子に接続され、前記直流電源の負極端子は、前記半導体スイッチのエミッタ端子に接続され、
前記駆動信号生成回路は、前記半導体スイッチのターンオン時およびターンオフ時の少なくとも一方において、
前記インダクタ素子を励磁する第1の励磁期間と、
前記第1の励磁期間の励磁電力を、前記半導体スイッチのゲート端子に伝送する第1の伝送期間と、
前記第1の伝送期間後に前記インダクタ素子を再度励磁する第2の励磁期間と、
前記第2の励磁期間の励磁電力を、前記半導体スイッチのゲート端子に伝送する第2の伝送期間と、を設けるように前記第1〜第4のスイッチを制御することを特徴とする、半導体スイッチのゲート駆動回路。
A gate drive circuit for driving a semiconductor switch,
Multiple switches,
An inductor element connected to the gate terminal of the semiconductor switch;
A drive signal generation circuit for controlling on / off operations of the plurality of switches,
The plurality of switches are:
A first switch connected between the positive terminal of the DC power source and the first node;
A second switch connected between the first node and a negative terminal of the DC power source;
A third switch connected between a positive terminal of the DC power source and a second node;
A fourth switch connected between the second node and a negative terminal of the DC power source;
The inductor element is connected between the first node and the second node;
The drive signal generation circuit controls the on / off operation of each of the first to fourth switches,
The first node is connected to the gate terminal of the semiconductor switch, the negative terminal of the DC power supply is connected to the emitter terminal of the semiconductor switch,
The drive signal generation circuit is at least one of when the semiconductor switch is turned on and turned off.
A first excitation period for exciting the inductor element;
A first transmission period for transmitting the excitation power of the first excitation period to the gate terminal of the semiconductor switch;
A second excitation period for re-exciting the inductor element after the first transmission period;
The first to fourth switches are controlled so as to provide a second transmission period for transmitting excitation power during the second excitation period to the gate terminal of the semiconductor switch. Gate drive circuit.
記駆動信号生成回路は、
前記半導体スイッチのオフ固定時には、前記第2のスイッチがオン固定、前記第1、第3、第4のスイッチがオフ固定となるように前記第1〜第4のスイッチを制御し、
前記半導体スイッチのオン固定時には、前記第1のスイッチがオン固定、前記第2、第3、第4のスイッチがオフ固定となるように前記第1〜第4のスイッチを制御し、
前記半導体スイッチのターンオフ時には、前記第1のスイッチがオン固定となっている状態から、前記第4のスイッチをオンとして前記インダクタ素子を予め定めた第1期間励磁した後、前記第1のスイッチを予め定めた第2期間オフとしてゲート蓄積電荷を放電し、前記第1のスイッチを予め定めた第3期間オンとしてゲート蓄積電荷の放電を中断し、再度前記第1のスイッチを予め定めた第4期間オフとし、その後、前記第4のスイッチをオフ固定、前記第2のスイッチをオン固定として前記半導体スイッチをオフ固定とする、請求項1に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。
Before Symbol drive signal generating circuit,
When the semiconductor switch is fixed to OFF, the first to fourth switches are controlled so that the second switch is fixed to ON and the first, third, and fourth switches are fixed to OFF,
When the semiconductor switch is fixed on, the first to fourth switches are controlled so that the first switch is fixed on, and the second, third, and fourth switches are fixed off;
When the semiconductor switch is turned off, from the state in which the first switch is fixed to ON, the fourth switch is turned on to excite the inductor element for a predetermined first period, and then the first switch is turned on. The gate accumulated charge is discharged by turning off the second period for a predetermined period, the discharge of the gate accumulated charge is interrupted by turning on the first switch for the third period set in advance, and the first switch is again set to the fourth fourth period. 2. The gate drive circuit of a semiconductor switch according to claim 1, wherein the semiconductor switch is fixed off by setting the period off and then fixing the fourth switch off and fixing the second switch on. 3.
記駆動信号生成回路は、
前記半導体スイッチのオフ固定時には、前記第2のスイッチがオン固定、前記第1、第3、第4のスイッチがオフ固定となるように前記第1〜第4のスイッチを制御し、
前記半導体スイッチのオン固定時には、前記第1のスイッチがオン固定、前記第2、第3、第4のスイッチがオフ固定となるように前記第1〜第4のスイッチを制御し、
前記半導体スイッチのターンオン時には、前記第2のスイッチがオン固定となっている状態から、前記第3のスイッチをオンとして前記インダクタ素子を予め定めた第5期間励磁した後、前記第2のスイッチを予め定めた第6期間だけオフとしてゲートを充電し、前記第2のスイッチを予め定めた第7期間だけオンとしてゲートへの充電を中断し、再度前記第2のスイッチを予め定めた第8期間オフとし、その後、前記第3のスイッチをオフ固定、前記第1のスイッチをオン固定として前記半導体スイッチをオン固定とする、請求項1に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。
Before Symbol drive signal generating circuit,
When the semiconductor switch is fixed to OFF, the first to fourth switches are controlled so that the second switch is fixed to ON and the first, third, and fourth switches are fixed to OFF,
When the semiconductor switch is fixed on, the first to fourth switches are controlled so that the first switch is fixed on, and the second, third, and fourth switches are fixed off;
When the semiconductor switch is turned on, from the state in which the second switch is fixed on, the third switch is turned on and the inductor element is excited for a predetermined fifth period, and then the second switch is turned on. The gate is charged by turning off only for a predetermined sixth period, the second switch is turned on only for a predetermined seventh period, charging to the gate is interrupted, and the second switch is set again for an eighth period. 2. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 1, wherein the semiconductor switch is fixed on by turning off and then fixing the third switch off and fixing the first switch on. 3.
前記直流電源は、直列に接続された第1直流電源および第2直流電源を備えており、
前記第1のスイッチは、前記第1直流電源の正極と前記第1のノードとの間に接続され、
前記第2のスイッチは、前記第1のノードと前記第2直流電源の負極端子との間に接続され、
前記第3のスイッチは、前記第1直流電源の正極端子と前記第2のノードの間に接続され、
前記第4のスイッチは、前記第2のノードと前記第2直流電源の負極端子との間に接続され、
前記第1直流電源の負極端子と前記第2直流電源の正極端子は、ともに前記半導体スイッチのエミッタ端子に接続されること、を特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。
The DC power source includes a first DC power source and a second DC power source connected in series,
The first switch is connected between a positive electrode of the first DC power source and the first node;
The second switch is connected between the first node and a negative terminal of the second DC power source,
The third switch is connected between a positive terminal of the first DC power source and the second node;
The fourth switch is connected between the second node and a negative terminal of the second DC power supply;
4. The gate of the semiconductor switch according to claim 2, wherein a negative terminal of the first DC power source and a positive terminal of the second DC power source are both connected to an emitter terminal of the semiconductor switch. 5. Driving circuit.
前記第1〜第4のスイッチは、寄生のダイオードを有する半導体素子である、請求項2または3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   4. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 2, wherein each of the first to fourth switches is a semiconductor element having a parasitic diode. 5. 前記第1のスイッチと前記第1のノードの間に接続される第1の抵抗と、
前記第2のスイッチと前記第1のノードの間に接続され、前記第1の抵抗と抵抗値が異なる第2の抵抗とをさらに備える、請求項2または3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。
A first resistor connected between the first switch and the first node;
4. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 2, further comprising a second resistor connected between the second switch and the first node and having a resistance value different from that of the first resistor. 5. .
前記駆動信号生成回路は、前記半導体スイッチのゲート−ソース間電圧、ゲート電流、ゲート電圧、ドレイン電流、ソース電流、およびドレイン−ソース間電圧のうち、少なくとも一つの検出値に基づいて前記第1〜第4のスイッチを制御する、請求項2または3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   The drive signal generation circuit includes the first to first voltages based on at least one detection value among a gate-source voltage, a gate current, a gate voltage, a drain current, a source current, and a drain-source voltage of the semiconductor switch. The gate drive circuit of the semiconductor switch according to claim 2 or 3, which controls the fourth switch. 前記駆動信号生成回路は、前記第2期間を、前記ゲート蓄積電荷の放電電流が零となる前に終了する、請求項2に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   The semiconductor drive gate drive circuit according to claim 2, wherein the drive signal generation circuit ends the second period before the discharge current of the gate accumulated charge becomes zero. 前記駆動信号生成回路は、前記第2期間を、前記半導体スイッチのゲート電圧が前記半導体スイッチのしきい値電圧に低下する前に終了する、請求項2に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   3. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 2, wherein the drive signal generation circuit ends the second period before the gate voltage of the semiconductor switch drops to a threshold voltage of the semiconductor switch. 前記第5期間は、前記インダクタ素子の励磁電力が前記半導体スイッチのターンオンに必要なゲート容量充電電力以上になるように設定される、請求項3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   4. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 3, wherein in the fifth period, the exciting power of the inductor element is set to be equal to or higher than a gate capacity charging power required for turning on the semiconductor switch. 5. 前記駆動信号生成回路は、前記第6期間を、前記ゲートの充電電流が零となる前に終了する、請求項3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 3, wherein the drive signal generation circuit ends the sixth period before the charge current of the gate becomes zero. 前記駆動信号生成回路は、前記第6期間を、前記半導体スイッチのゲート電圧が前記半導体スイッチのしきい値電圧に達するまでに終了する、請求項3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   4. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 3, wherein the drive signal generation circuit ends the sixth period until a gate voltage of the semiconductor switch reaches a threshold voltage of the semiconductor switch. 5. 前記第1期間の始点は、制御信号として予め定めた前記半導体スイッチのターンオフのタイミングから、予め定めた期間だけ溯って設定される、請求項2に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   3. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 2, wherein a start point of the first period is set over a predetermined period from a turn-off timing of the semiconductor switch that is predetermined as a control signal. 前記第5期間の始点は、制御信号として予め定めた前記半導体スイッチのターンオンのタイミングから、予め定めた期間だけ溯って設定される、請求項3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   4. The semiconductor switch gate drive circuit according to claim 3, wherein a start point of the fifth period is set over a predetermined period from a turn-on timing of the semiconductor switch predetermined as a control signal. 5. 前記駆動信号生成回路は、前記第3期間の開始タイミングと終了タイミングを、前記半導体スイッチのゲートソース間電圧、ゲート電流、ゲート電圧、ドレイン電流、ソース電流、およびドレインソース間電圧のうちの少なくとも一つの値と、それに対応するしきい値との比較により演算する、請求項2に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   The drive signal generation circuit sets the start timing and end timing of the third period at least one of a gate-source voltage, a gate current, a gate voltage, a drain current, a source current, and a drain-source voltage of the semiconductor switch. 3. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 2, wherein calculation is performed by comparing one value with a corresponding threshold value. 前記駆動信号生成回路は、前記第7期間の開始タイミングと終了タイミングを、前記半導体スイッチのゲートソース間電圧、ゲート電流、ゲート電荷、ドレイン電流、ソース電流、ドレインソース間電圧、および半導体スイッチの寄生インダクタンス間電圧のうちの少なくとも一つの値と、それに対応するしきい値との比較により演算する、請求項3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   The drive signal generation circuit determines the start timing and end timing of the seventh period according to the gate-source voltage, gate current, gate charge, drain current, source current, drain-source voltage of the semiconductor switch, and parasitic of the semiconductor switch. 4. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 3, wherein calculation is performed by comparing at least one value of the inter-inductance voltage with a corresponding threshold value. 前記第3期間の開始タイミングと終了タイミングは、前記半導体スイッチのゲートソース間電圧のしきい値電圧に基づいて予め定められる、請求項2に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   3. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 2, wherein a start timing and an end timing of the third period are predetermined based on a threshold voltage of a gate-source voltage of the semiconductor switch. 前記第7期間の開始タイミングと終了タイミングは、前記半導体スイッチのゲートソース間電圧のしきい値電圧に基づいて予め定められる、請求項3に記載の半導体スイッチのゲート駆動回路。   4. The gate drive circuit for a semiconductor switch according to claim 3, wherein the start timing and end timing of the seventh period are predetermined based on a threshold voltage of a gate-source voltage of the semiconductor switch.
JP2017538747A 2016-10-24 2017-04-11 Semiconductor switch gate drive circuit Active JP6214846B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016207697 2016-10-24
JP2016207697 2016-10-24
PCT/JP2017/014837 WO2018078914A1 (en) 2016-10-24 2017-04-11 Gate drive circuit for semiconductor switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6214846B1 true JP6214846B1 (en) 2017-10-18
JPWO2018078914A1 JPWO2018078914A1 (en) 2018-10-25

Family

ID=60096013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017538747A Active JP6214846B1 (en) 2016-10-24 2017-04-11 Semiconductor switch gate drive circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6214846B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019103276A (en) * 2017-12-04 2019-06-24 ローム株式会社 Electric power conversion device
CN111313880A (en) * 2020-03-04 2020-06-19 南京南瑞继保工程技术有限公司 Single-power-supply gate pole edge controllable driving circuit
CN113794469A (en) * 2021-09-03 2021-12-14 中国科学院电工研究所 Frequency multiplication grid driving circuit and frequency multiplication control method thereof
JP2022016663A (en) * 2017-12-04 2022-01-21 ローム株式会社 Power conversion device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014165932A (en) * 2013-02-21 2014-09-08 Hitachi Automotive Systems Ltd Power semiconductor element drive circuit
JP2016123199A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Driving device and power conversion device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014165932A (en) * 2013-02-21 2014-09-08 Hitachi Automotive Systems Ltd Power semiconductor element drive circuit
JP2016123199A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Driving device and power conversion device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019103276A (en) * 2017-12-04 2019-06-24 ローム株式会社 Electric power conversion device
JP6999387B2 (en) 2017-12-04 2022-01-18 ローム株式会社 Power converter
JP2022016663A (en) * 2017-12-04 2022-01-21 ローム株式会社 Power conversion device
JP7144591B2 (en) 2017-12-04 2022-09-29 ローム株式会社 power converter
CN111313880A (en) * 2020-03-04 2020-06-19 南京南瑞继保工程技术有限公司 Single-power-supply gate pole edge controllable driving circuit
CN111313880B (en) * 2020-03-04 2022-08-26 南京南瑞继保工程技术有限公司 Single-power-supply gate pole edge controllable driving circuit
CN113794469A (en) * 2021-09-03 2021-12-14 中国科学院电工研究所 Frequency multiplication grid driving circuit and frequency multiplication control method thereof
CN113794469B (en) * 2021-09-03 2023-09-22 中国科学院电工研究所 Frequency multiplication gate driving circuit and frequency multiplication control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018078914A1 (en) 2018-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6214846B1 (en) Semiconductor switch gate drive circuit
JP6369808B2 (en) Drive device, power conversion device
US7911810B2 (en) Bi-directional DC-DC converter and method for controlling the same
JP6390959B2 (en) Drive device, power conversion device
US8614568B2 (en) Gate drive circuit of the voltage drive type semiconductor element and power converter
JP5002706B2 (en) Power converter
US8467212B2 (en) Rectifier circuit
JP6395956B2 (en) Gate drive circuit and power conversion device including the gate drive circuit
KR100936427B1 (en) Power converter
JP6471895B2 (en) Drive device, power conversion device
JP2003052178A (en) Three-level inverter
CN106936298B (en) Semiconductor device, control method and converter
KR20130020527A (en) Gate drive circuit and power converter
JP2009011013A (en) Power conversion equipment
US20150124502A1 (en) Driving apparatus for driving switching elements of power conversion circuit
US7248093B2 (en) Bipolar bootstrap top switch gate drive for half-bridge semiconductor power topologies
JP6575230B2 (en) Semiconductor device driving apparatus
JP5298557B2 (en) Voltage-driven semiconductor device gate drive device
WO2018078914A1 (en) Gate drive circuit for semiconductor switch
JP4506276B2 (en) Drive circuit for self-extinguishing semiconductor device
JP6758486B2 (en) Semiconductor element drive and power converter
JP5472052B2 (en) Drive control device for power conversion circuit
JP6739865B2 (en) Semiconductor device
JP6004988B2 (en) Gate control device for power semiconductor device
CN116250173A (en) Motor driving circuit and motor module

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170721

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170721

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170721

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170807

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170822

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170919

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6214846

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250