JP6258165B2 - ゲート駆動回路、半導体装置、及び電力変換装置 - Google Patents
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Description
本実施形態のゲート駆動回路は、スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、第1のトランジスタと第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、第1のトランジスタのオン時にゲート電極へゲートオン電圧を供給する第1の電源と、第2のトランジスタのオン時にゲート電極へゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、第1のトランジスタとゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、第2のトランジスタとゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、第1のゲート抵抗可変回路の複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、第2のゲート抵抗可変回路の複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、を備える。
本実施形態のゲート駆動回路は、ゲート抵抗制御回路がスイッチング素子のゲート電極のオン・オフ動作を制御する制御信号と同期しないこと以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
制御する。
本実施形態の半導体装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、第1のトランジスタと第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、第1のトランジスタのオン時にゲート電極へゲートオン電圧を供給する第1の電源と、第2のトランジスタのオン時にゲート電極へゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、第1のトランジスタとゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、第2のトランジスタとゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、第1のゲート抵抗可変回路の複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、第2のゲート抵抗可変回路の複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、を有するゲート駆動回路と、を備える。
本実施形態の電力変換装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、第1のトランジスタと第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、第1のトランジスタのオン時にゲート電極へゲートオン電圧を供給する第1の電源と、第2のトランジスタのオン時にゲート電極へゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、第1のトランジスタとゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、第2のトランジスタとゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、第1のゲート抵抗可変回路の複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、第2のゲート抵抗可変回路の複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、を有するゲート駆動回路と、スイッチング素子に電気的に接続されるキャパシタと、スイッチング素子の発する熱を放熱する放熱板と、を備える。
10a スイッチング素子
12 制御信号回路
14 第1のトランジスタ
16 第2のトランジスタ
18 駆動ロジック回路
20 第1の電源
22 第2の電源
24 第1のゲート抵抗可変回路
24a 電界効果型トランジスタ
26 第2のゲート抵抗可変回路
26a 電界効果型トランジスタ
28 第1のゲート抵抗制御回路
28a 記憶部
28b 演算部
30 第2のゲート抵抗制御回路
30a 記憶部
30b 演算部
50 インバータ回路
60 キャパシタ
70 放熱板
100 ゲート駆動回路
200 ゲート駆動回路
300 半導体装置
400 電力変換装置
Claims (21)
- スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、
前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、
前記第1のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオン電圧を供給する第1の電源と、
前記第2のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、
前記第1のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、ボディダイオードを有する複数の電界効果型トランジスタが、前記ボディダイオードが前記ゲートオン電圧を前記ゲート電極へ供給しない極性で並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、
前記第2のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、ボディダイオードを有する複数の電界効果型トランジスタが、前記ボディダイオードが前記ゲートオフ電圧を前記ゲート電極へ供給しない極性で並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、
前記第1のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、前記第2のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、
を備えるゲート駆動回路。 - 前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子のゲート電極のオン・オフ動作を制御する制御信号と同期して、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御する請求項1記載のゲート駆動回路。
- 前記複数の電界効果型トランジスタが異なるオン抵抗を有する請求項1又は請求項2記載のゲート駆動回路。
- 前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子の電流電圧特性、ゲート閾値電圧、容量電圧特性、内部ゲート抵抗値、及び、過電圧の許容値を記憶する記憶部と、前記記憶部の情報に基づき、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を演算する演算部とを有する請求項1乃至請求項3いずれか一項記載のゲート駆動回路。
- 前記複数の電界効果型トランジスタがMOSFETである請求項1乃至請求項4いずれか一項記載のゲート駆動回路。
- 前記スイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体を用いたMOSFET又はIGBTである請求項1乃至請求項5いずれか一項記載のゲート駆動回路。
- スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、前記第1のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオン電圧を供給する第1の電源と、前記第2のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、前記第1のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、ボディダイオードを有する複数の電界効果型トランジスタが、前記ボディダイオードが前記ゲートオン電圧を前記ゲート電極へ供給しない極性で並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、前記第2のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、ボディダイオードを有する複数の電界効果型トランジスタが、前記ボディダイオードが前記ゲートオフ電圧を前記ゲート電極へ供給しない極性で並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、前記第1のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、前記第2のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、を有するゲート駆動回路と、
を備える半導体装置。 - 前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子のゲート電極のオン・オフ動作を制御する制御信号と同期して、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御する請求項7記載の半導体装置。
- 前記複数の電界効果型トランジスタが異なるオン抵抗を有する請求項7又は請求項8記載の半導体装置。
- 前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子の電流電圧特性、ゲート閾値電圧、容量電圧特性、内部ゲート抵抗値、及び、過電圧の許容値を記憶する記憶部と、前記記憶部の情報に基づき、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を演算する演算部とを有する請求項7乃至請求項9いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記複数の電界効果型トランジスタがMOSFETである請求項7乃至請求項10いずれいか一項記載の半導体装置。
- 前記スイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体を用いたMOSFETまたはIGBTである請求項7乃至請求項11いずれか一項記載の半導体装置。
- スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、前記第1のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオン電圧を供給する第1の電源と、前記第2のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、前記第1のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、ボディダイオードを有する複数の電界効果型トランジスタが、前記ボディダイオードが前記ゲートオン電圧を前記ゲート電極へ供給しない極性で並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、前記第2のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、ボディダイオードを有する複数の電界効果型トランジスタが、前記ボディダイオードが前記ゲートオフ電圧を前記ゲート電極へ供給しない極性で並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、前記第1のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、前記第2のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、を有するゲート駆動回路と、
前記スイッチング素子に電気的に接続されるキャパシタと、
前記スイッチング素子の発する熱を放熱する放熱板と、
を備える電力変換装置。 - 前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子のゲート電極のオン・オフ動作を制御する制御信号と同期して、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御する請求項13記載の電力変換装置。
- 前記複数の電界効果型トランジスタが異なるオン抵抗を有する請求項13又は請求項14記載の電力変換装置。
- 前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子の電流電圧特性、ゲート閾値電圧、容量電圧特性、内部ゲート抵抗値、及び、過電圧の許容値を記憶する記憶部と、前記記憶部の情報に基づき、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を演算する演算部とを有する請求項13乃至請求項15いずれか一項記載の電力変換装置。
- 前記複数の電界効果型トランジスタがMOSFETである請求項13乃至請求項16いずれか一項記載の電力変換装置。
- 前記スイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体を用いたMOSFET又はIGBTである請求項13乃至請求項17いずれか一項記載の電力変換装置。
- スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、
前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、
前記第1のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオン電圧を供給する第1の電源と、
前記第2のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、
前記第1のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、
前記第2のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、
前記第1のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、前記第2のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、
を備え、
前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子の電流電圧特性、ゲート閾値電圧、容量電圧特性、内部ゲート抵抗値、及び、過電圧の許容値を記憶する記憶部と、前記記憶部の情報に基づき、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を演算する演算部とを有するゲート駆動回路。 - スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、前記第1のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオン電圧を供給する第1の電源と、前記第2のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、前記第1のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、前記第2のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、前記第1のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、前記第2のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、を有するゲート駆動回路と、
を備え、
前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子の電流電圧特性、ゲート閾値電圧、容量電圧特性、内部ゲート抵抗値、及び、過電圧の許容値を記憶する記憶部と、前記記憶部の情報に基づき、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を演算する演算部とを有する半導体装置。 - スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオン電圧のオン・オフ動作を制御する第1のトランジスタと、前記スイッチング素子のゲート電極に印加するゲートオフ電圧のオン・オフ動作を制御する第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのオン・オフ動作を制御する駆動ロジック回路と、前記第1のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオン電圧を供給する第1の電源と、前記第2のトランジスタのオン時に前記ゲート電極へ前記ゲートオフ電圧を供給する第2の電源と、前記第1のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第1のゲート抵抗可変回路と、前記第2のトランジスタと前記ゲート電極の間に電気的に接続され、複数の電界効果型トランジスタが並列に接続される第2のゲート抵抗可変回路と、前記第1のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧と、前記第2のゲート抵抗可変回路の前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧とを制御するゲート抵抗制御回路と、を有するゲート駆動回路と、
前記スイッチング素子に電気的に接続されるキャパシタと、
前記スイッチング素子の発する熱を放熱する放熱板と、
を備え、
前記ゲート抵抗制御回路が、前記スイッチング素子の電流電圧特性、ゲート閾値電圧、容量電圧特性、内部ゲート抵抗値、及び、過電圧の許容値を記憶する記憶部と、前記記憶部の情報に基づき、前記複数の電界効果型トランジスタのゲート電圧を演算する演算部とを有する電力変換装置。
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