JPH06152363A - Gate driving circuit - Google Patents

Gate driving circuit

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Publication number
JPH06152363A
JPH06152363A JP4304012A JP30401292A JPH06152363A JP H06152363 A JPH06152363 A JP H06152363A JP 4304012 A JP4304012 A JP 4304012A JP 30401292 A JP30401292 A JP 30401292A JP H06152363 A JPH06152363 A JP H06152363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
capacitor
mosfet
power supply
side terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP4304012A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Hara
憲二 原
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP4304012A priority Critical patent/JPH06152363A/en
Publication of JPH06152363A publication Critical patent/JPH06152363A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an insulated driving power supply without using a transformer or the like interrupting the formation of a compact constitution. CONSTITUTION:An optical MOSFET 1 is connected to the positive pole of a DC power supply 5. An optical MOSFET 2 is connected to the negative pole of the power supply 5. The positive side terminal and negative side terminal of a capacitor 6 are respectively connected to the MOSFETs 1, 2. An optical MOSFET 3 is connected to the positive side terminal of the capacitor 6. An optical MOSFET 4 is connected to the negative side terminal of the capacitor 6. The positive side and negative side terminals of a capacitor 7 are respectively connected to the MOSFET 3 and the MOSFET 4. The positive side terminal 81 and negative side terminal 82 of photocoupler 8 are respectively connected to the positive side terminal and negative side terminal of the capacitor 7 and an output terminal 83 is connected to the gate of a power MOSFET 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はサーボドライブ、PWM
インバータ等のパワードライブ回路に用いられるパワー
MOSFET、IGBT等のスイッチング素子を駆動す
るゲートドライブ回路に関する。
The present invention relates to a servo drive, PWM
The present invention relates to a gate drive circuit that drives a switching element such as a power MOSFET or IGBT used in a power drive circuit such as an inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5はゲートドライブ回路の従来例を示
す図である。図5のゲートドライブ回路は、不図示のサ
ーボドライブ、PWMインバータ等の制御回路の信号源
から出力される信号をフォトカプラ31で絶縁し、出力
部にトランジスタ32〜35、抵抗36〜41、ツェナ
ーダイオード42、コンデンサ43からなる低出力イン
ピーダンスのバッファ回路を用いてパワーMOSFET
44の高速動作を実現している。この回路は、伝達時間
の小さな高速のフォトカプラ31を用いると、パワーM
OSFET44の高速性を生かせるが、この回路用に制
御回路とは独立の絶縁電源を必要とする。すなわち、絶
縁電源用のトランスが必要となる。一方、上記フォトカ
プラに代えて、信号の伝送にパルストランスを用いて制
御回路との絶縁とパワーMOSFETのゲート駆動に必
要な電力の供給を同時に行うものがある。これは、ゲー
ト駆動に必要な電力を制御回路側から供給するので、図
5のゲートドライブ回路に比して独立の電源が不要にな
るという利点がある(特開昭61−242416号公
報、特開昭62−21322号公報参照)。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of a gate drive circuit. In the gate drive circuit of FIG. 5, a signal output from a signal source of a control circuit such as a servo drive or a PWM inverter (not shown) is insulated by a photocoupler 31, and transistors 32 to 35, resistors 36 to 41, and a zener are provided at an output portion. Power MOSFET using a low output impedance buffer circuit composed of a diode 42 and a capacitor 43
44 high speed operation is realized. This circuit uses power M
Although the high speed of the OSFET 44 can be used, an insulating power supply independent of the control circuit is required for this circuit. That is, a transformer for an insulated power source is required. On the other hand, in place of the photocoupler, there is one that simultaneously uses a pulse transformer for signal transmission to insulate the control circuit and supply electric power necessary for driving the gate of the power MOSFET. This has the advantage that an independent power supply is not needed as compared with the gate drive circuit of FIG. 5 because the power required for driving the gate is supplied from the control circuit side (Japanese Patent Laid-Open No. 61-242416). (See Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-21322).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のゲート
ドライブ回路のうち、前者では絶縁電源用のトランスが
必要となり、小型化が困難である。一方、後者ではこの
パルストランス自体が小型化の障害になる。本発明の目
的は、コイルやトランス等の小型化の障害になるものを
用いずに絶縁したドライブ電源の供給を可能とするゲー
トドライブ回路を提供することにある。
Among the conventional gate drive circuits described above, the former requires a transformer for an insulated power supply, and it is difficult to reduce the size. On the other hand, in the latter, the pulse transformer itself becomes an obstacle to miniaturization. An object of the present invention is to provide a gate drive circuit capable of supplying an insulated drive power without using a coil, a transformer, or the like that hinders miniaturization.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明のゲートドライブ
回路は、直流電源の正極に接続された第1の光MOSF
ETと、直流電源の負極に接続された第2の光MOSF
ETと、一端が第1の光MOSFETを介して前記直流
電源の正極に接続され、他端が第2の光MOSFETを
介して前記直流電源の負極に接続された第1のコンデン
サと、第1のコンデンサの一端に接続された第3の光M
OSFETと、第1のコンデンサの他端に接続された第
4の光MOSFETと、一端が第1の光MOSFETを
介して第1のコンデンサの一端に接続され、他端が第2
の光MOSFETを介して第1のコンデンサの他端に接
続された第2のコンデンサと、発光側の端子がオンオフ
信号源に接続され、受光側の正側端子が第2のコンデン
サの一端に接続され、受光側の負側端子が第2のコンデ
ンサの他端に接続され、出力端子がスイッチング素子の
ゲートに接続されたフォトカプラと、第1,第2の光M
OSFETがオンしている間は第3,第4の光MOSF
ETがオフし、第3,第4の光MOSFETがオンして
いる間は第1,第2の光MOSFETがオフするよう
に、各光MOSFETにオンオフを繰り返し行わせるド
ライバとを有する。
The gate drive circuit of the present invention comprises a first optical MOSF connected to the positive electrode of a DC power supply.
ET and the second optical MOSF connected to the negative electrode of the DC power supply
ET, a first capacitor whose one end is connected to the positive electrode of the DC power supply through a first optical MOSFET, and the other end is connected to the negative electrode of the DC power supply through a second optical MOSFET; Third light M connected to one end of the condenser of
The OSFET, the fourth optical MOSFET connected to the other end of the first capacitor, one end connected to one end of the first capacitor via the first optical MOSFET, and the other end connected to the second
Second capacitor connected to the other end of the first capacitor through the optical MOSFET of, and the light emitting side terminal is connected to the ON / OFF signal source, and the light receiving side positive side terminal is connected to one end of the second capacitor The negative terminal on the light receiving side is connected to the other end of the second capacitor, and the output terminal is connected to the gate of the switching element, and the first and second light M.
While the OSFET is on, the third and fourth optical MOSF
A driver that causes each optical MOSFET to repeatedly turn on and off so that the first and second optical MOSFETs are turned off while ET is turned off and the third and fourth optical MOSFETs are turned on.

【0005】[0005]

【作用】直流電源は第1,第2の光MOSFETがオン
していることで第1のコンデンサを充電する。この後第
1,第2の光MOSFETがオフし、第3,第4の光M
OSFETがオンする。これで第2のコンデンサは第1
のコンデンサにより充電される。この動作を繰り返すこ
とで、フォトカプラには電源が供給され、かつ直流電源
とフォトカプラとの間は絶縁される。
The DC power supply charges the first capacitor when the first and second optical MOSFETs are turned on. After this, the first and second light MOSFETs are turned off, and the third and fourth light M
The OSFET turns on. Now the second capacitor is the first
Is charged by the capacitor. By repeating this operation, power is supplied to the photocoupler, and the DC power supply and the photocoupler are insulated from each other.

【0006】[0006]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1(a),(b)は本発明のゲートドラ
イブ回路の一実施例を示す回路図、図2(a)は本実施
例で用いる光MOSFETを示す図、図2(b)はこの
光MOSFETを省略して示す図、図3は図1中のフォ
トカプラ8を示す図、図4(a)は本実施例中の光MO
SFET1,2,3,4のドライバを示す図、図4
(b)はその波形図である。図1に示す光MOSFET
1は、図2(a)に示すように、通常のフォトカプラと
同じように端子A−K間に電流が流れ、内部のLEDが
発光すると、端子I−O間は導通し、スイッチがオンし
たことと同様となる。したがって、端子I−O間は図2
(b)のように表わすことができる。図1(a),
(b)に示す残りの光MOSFET2,3,4はすべて
光MOSFET1と同様のものが使用されている。光M
OSFETは近年アナウンスされた光デバイスで、フォ
トカプラよりも高い耐電圧を有しており、一部の品では
600Vもある。これを用いて作製したものが図1
(a),(b)に示すゲートドライブ回路である。光M
OSFET1はドライブ電源供給用の直流電源5の正極
に接続されている。光MOSFET2は直流電源5の負
極に接続されている。コンデンサ6は正側端が光MOS
FET1を介して直流電源5の正極に接続され、負側端
が光MOSFET2を介して直流電源5の負極に接続さ
れている。光MOSFET3はコンデンサ6の正側端に
接続されている。光MOSFET4はコンデンサ6の負
側端に接続されている。コンデンサ7は、正側端が光M
OSFET3を介してコンデンサ6の正側端に接続さ
れ、負側端が光MOSFET4を介してコンデンサ6の
負側端に接続されている。フォトカプラ8としては、図
3に示すように、LEDと受光用のゲートからなる高速
型のものが好ましい。ただし、LEDとフォトトランジ
スタからなる通常のフォトカプラを使用したものも本発
明に含まれる。フォトカプラ8のLED側の端子は、不
図示のサーボドライブ、PWMインバータ等の制御回路
のオンオフ信号源(PWM信号源)に接続されている。
フォトカプラ8の受光用のゲートの正側端子81 はコン
デンサ7の正側端に接続され、受光用のゲートの負側端
子82 はコンデンサ7の負側端に接続されている。フォ
トカプラ8のゲートの出力端子83 はサーボドライブ、
PWMインバータ等のスイッチング素子であるパワーM
OSFET9(IGBTでもよい)のゲートに接続され
ている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1A and 1B are circuit diagrams showing an embodiment of the gate drive circuit of the present invention, FIG. 2A is a diagram showing an optical MOSFET used in this embodiment, and FIG. The figure which abbreviate | omits MOSFET, FIG. 3 is a figure which shows the photocoupler 8 in FIG. 1, FIG. 4 (a) is the optical MO in this Example.
The figure which shows the driver of SFET1,2,3,4, FIG.
(B) is the waveform diagram. Optical MOSFET shown in FIG.
As shown in FIG. 2 (a), when a current flows between the terminals A and K and the internal LED emits light, the No. 1 is electrically connected between the terminals IO and the switch is turned on. It is the same as what you did. Therefore, between terminals I and O is shown in FIG.
It can be represented as (b). Figure 1 (a),
The remaining optical MOSFETs 2, 3 and 4 shown in (b) are the same as the optical MOSFET 1. Light M
The OSFET is an optical device that has been announced in recent years and has a higher withstand voltage than a photocoupler, and some products have 600V. Fig. 1 shows what was produced using this.
It is a gate drive circuit shown in (a) and (b). Light M
The OSFET 1 is connected to the positive electrode of the DC power supply 5 for supplying drive power. The optical MOSFET 2 is connected to the negative electrode of the DC power supply 5. The positive end of the capacitor 6 is an optical MOS
It is connected to the positive electrode of the DC power supply 5 via the FET 1, and the negative end is connected to the negative electrode of the DC power supply 5 via the optical MOSFET 2. The optical MOSFET 3 is connected to the positive side end of the capacitor 6. The optical MOSFET 4 is connected to the negative end of the capacitor 6. The condenser 7 has a light M at its positive end.
It is connected to the positive side end of the capacitor 6 via the OSFET 3, and the negative side end is connected to the negative side end of the capacitor 6 via the optical MOSFET 4. As the photocoupler 8, as shown in FIG. 3, a high-speed type having an LED and a gate for receiving light is preferable. However, the present invention also includes the one using an ordinary photocoupler including an LED and a phototransistor. The LED-side terminal of the photocoupler 8 is connected to an ON / OFF signal source (PWM signal source) of a control circuit such as a servo drive or a PWM inverter (not shown).
The positive side terminal 8 1 of the light receiving gate of the photocoupler 8 is connected to the positive side end of the capacitor 7, and the negative side terminal 8 2 of the light receiving gate is connected to the negative side end of the capacitor 7. The output terminal 8 3 of the gate of the photo coupler 8 is a servo drive,
Power M that is a switching element such as a PWM inverter
It is connected to the gate of OSFET9 (it may be IGBT).

【0007】次に、光MOSFET1,2,3,4のド
ライバについて説明する。図4(a)を参照すると、発
振器11は数kHzの矩形波の信号を出力する。インバ
ータ12はこの信号の反転信号を出力する。インバータ
13,14およびインバータ16,17はディレイ回路
を構成するものである。ナンドゲート15はインバータ
12およびインバータ14の各出力のナンドをとる。ナ
ンドゲート18は発振器11およびインバータ17の各
出力のナンドをとる。光MOSFET1,2の各LED
は直列接続されており、そのカソード側はインバータ1
5に接続され、アノード側は抵抗19を介して直流電源
5(図1)の正極に接続されている。同様に、光MOS
FET3,4の各LEDは直列接続されており、そのカ
ソード側はインバータ18に接続され、アノード側は抵
抗20を介して直流電源5(図1)の正極に接続されて
いる。このような構成により、ナンドゲート15,16
の出力信号は、図4(b)に示すように、同時にLとな
ることがない。これにより、光MOSFET1,2と光
MOSFET3,4とが同時にオンすることが防止され
る。すなわち、光MOSFET1,2がオンしている間
は光MOSFET3,4が確実にオフし、光MOSFE
T3,4がオンしている間は光MOSFET1,2が確
実にオフする。すなわち、図1(a)において、直流電
源5は光MOSFET1,2がオンしていることでコン
デンサ6を充電する。この後、図1(b)に示すよう
に、光MOSFET1,2がオフし、光MOSFET
3,4がオンする。これでコンデンサ7はコンデンサ6
により充電される。この動作を繰り返すことで、フォト
カプラ8には電源が供給され、かつ直流電源5とフォト
カプラ8との間は絶縁される。
Next, the drivers of the optical MOSFETs 1, 2, 3, 4 will be described. Referring to FIG. 4A, the oscillator 11 outputs a rectangular wave signal of several kHz. The inverter 12 outputs an inverted signal of this signal. The inverters 13 and 14 and the inverters 16 and 17 form a delay circuit. The NAND gate 15 takes the NAND of each output of the inverter 12 and the inverter 14. The NAND gate 18 takes the NAND of each output of the oscillator 11 and the inverter 17. LEDs of optical MOSFETs 1 and 2
Are connected in series, and the cathode side is the inverter 1
5, and the anode side is connected to the positive electrode of the DC power supply 5 (FIG. 1) via the resistor 19. Similarly, optical MOS
The LEDs of the FETs 3 and 4 are connected in series, the cathode side thereof is connected to the inverter 18, and the anode side thereof is connected to the positive electrode of the DC power supply 5 (FIG. 1) via the resistor 20. With such a configuration, the NAND gates 15 and 16
The output signals of 1 and 2 do not become L at the same time, as shown in FIG. This prevents the optical MOSFETs 1 and 2 and the optical MOSFETs 3 and 4 from turning on at the same time. That is, while the optical MOSFETs 1 and 2 are on, the optical MOSFETs 3 and 4 are surely turned off, and the optical MOSFE
The optical MOSFETs 1 and 2 are certainly turned off while T3 and 4 are turned on. That is, in FIG. 1A, the DC power supply 5 charges the capacitor 6 when the optical MOSFETs 1 and 2 are turned on. Thereafter, as shown in FIG. 1B, the optical MOSFETs 1 and 2 are turned off, and the optical MOSFETs are turned off.
3 and 4 turn on. Capacitor 7 is now Capacitor 6
Is charged by. By repeating this operation, power is supplied to the photocoupler 8 and the DC power supply 5 and the photocoupler 8 are insulated.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光MOS
FETおよびコンデンサのみでフォトカプラへの絶縁さ
れた電源の供給が可能であり、部品点数が少なく、トラ
ンスが不要となる。したがって、占有面積の小さいゲー
トドライブ回路が作成可能となる。
As described above, the present invention provides an optical MOS.
It is possible to supply an insulated power supply to the photocoupler only with the FET and the capacitor, the number of parts is small, and the transformer is not necessary. Therefore, a gate drive circuit that occupies a small area can be created.

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

【図1】(a),(b)は本発明のゲートドライブ回路
の一実施例を示す回路図である。
1A and 1B are circuit diagrams showing an embodiment of a gate drive circuit of the present invention.

【図2】(a)は図1の実施例で用いる光MOSFET
を示す図、(b)はこの光MOSFETを省略して示す
図である。
2A is an optical MOSFET used in the embodiment of FIG.
FIG. 3B is a diagram in which the optical MOSFET is omitted.

【図3】図1中のフォトカプラ8を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a photocoupler 8 in FIG.

【図4】(a)は図1中の光MOSFET1,2,3,
4のドライバを示す図、(b)はその波形図である。
4 (a) is an optical MOSFET 1, 2, 3, 3 in FIG.
4 is a diagram showing the driver of FIG. 4, and FIG.

【図5】ゲートドライブ回路の従来例を示す回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example of a gate drive circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4 光MOSFET 5 直流電源 6,7 コンデンサ 8 フォトカプラ 9 パワーMOSFET 1,2,3,4 Optical MOSFET 5 DC power supply 6,7 Capacitor 8 Photocoupler 9 Power MOSFET

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源の正極に接続された第1の光M
OSFETと、 直流電源の負極に接続された第2の光MOSFETと、 一端が第1の光MOSFETを介して前記直流電源の正
極に接続され、他端が第2の光MOSFETを介して前
記直流電源の負極に接続された第1のコンデンサと、 第1のコンデンサの一端に接続された第3の光MOSF
ETと、 第1のコンデンサの他端に接続された第4の光MOSF
ETと、 一端が第1の光MOSFETを介して第1のコンデンサ
の一端に接続され、他端が第2の光MOSFETを介し
て第1のコンデンサの他端に接続された第2のコンデン
サと、 発光側の端子がオンオフ信号源に接続され、受光側の正
側端子が第2のコンデンサの一端に接続され、受光側の
負側端子が第2のコンデンサの他端に接続され、出力端
子がスイッチング素子のゲートに接続されたフォトカプ
ラと、 第1,第2の光MOSFETがオンしている間は第3,
第4の光MOSFETがオフし、第3,第4の光MOS
FETがオンしている間は第1,第2の光MOSFET
がオフするように、各光MOSFETにオンオフを繰り
返し行わせるドライバとを有するゲートドライブ回路。
1. A first light M connected to a positive electrode of a DC power supply.
OSFET, a second optical MOSFET connected to the negative electrode of the DC power supply, one end connected to the positive electrode of the DC power supply via the first optical MOSFET, and the other end connected to the DC power supply via the second optical MOSFET. A first capacitor connected to the negative electrode of the power source and a third optical MOSF connected to one end of the first capacitor
ET and a fourth optical MOSF connected to the other end of the first capacitor
ET, and a second capacitor having one end connected to one end of the first capacitor via the first optical MOSFET and the other end connected to the other end of the first capacitor via the second optical MOSFET. , The light emitting side terminal is connected to the ON / OFF signal source, the light receiving side positive side terminal is connected to one end of the second capacitor, the light receiving side negative side terminal is connected to the other end of the second capacitor, and the output terminal Is connected to the gate of the switching element, and while the first and second optical MOSFETs are turned on,
The fourth optical MOSFET is turned off, and the third and fourth optical MOS
While the FET is on, the first and second optical MOSFETs
And a driver for causing each optical MOSFET to be repeatedly turned on and off so that the light is turned off.
JP4304012A 1992-11-13 1992-11-13 Gate driving circuit Pending JPH06152363A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6660329B2 (en) 2001-09-05 2003-12-09 Kennametal Inc. Method for making diamond coated cutting tool
WO2006021842A1 (en) * 2004-07-23 2006-03-02 Gpe International Limited Battery chargers
JP2011146776A (en) * 2010-01-12 2011-07-28 Denso Corp Electronic circuit system

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