JPH08322240A - 自己消弧形半導体素子のゲート制御方法 - Google Patents
自己消弧形半導体素子のゲート制御方法Info
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- JPH08322240A JPH08322240A JP7124686A JP12468695A JPH08322240A JP H08322240 A JPH08322240 A JP H08322240A JP 7124686 A JP7124686 A JP 7124686A JP 12468695 A JP12468695 A JP 12468695A JP H08322240 A JPH08322240 A JP H08322240A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電圧制御形の自己消弧形電力用半導体素子の温
度に対応してゲート駆動回路の出力を調整して該素子の
損失や跳ね上がり電圧を抑制する。 【構成】ＩＧＢＴ１のケース温度を温度センサ２０１で
検出し、検出した温度を変換器３１で電圧に変換し、こ
の電圧とオン・オフ信号との乗算演算を掛算器３２で行
い、掛算器３２の出力を積分器３３で積分した出力によ
りＩＧＢＴ１のゲートに給電することにより、ＩＧＢＴ
１の損失や跳ね上がり電圧をほぼ一定とする。
度に対応してゲート駆動回路の出力を調整して該素子の
損失や跳ね上がり電圧を抑制する。 【構成】ＩＧＢＴ１のケース温度を温度センサ２０１で
検出し、検出した温度を変換器３１で電圧に変換し、こ
の電圧とオン・オフ信号との乗算演算を掛算器３２で行
い、掛算器３２の出力を積分器３３で積分した出力によ
りＩＧＢＴ１のゲートに給電することにより、ＩＧＢＴ
１の損失や跳ね上がり電圧をほぼ一定とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電力変換装置に使用
される絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧ
ＢＴと称する）などの電圧制御形の自己消弧形電力用半
導体素子のゲート制御方法に関する。
される絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧ
ＢＴと称する）などの電圧制御形の自己消弧形電力用半
導体素子のゲート制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は自己消弧形半導体素子のゲート制
御方法の従来例を示すゲート駆動回路の構成図であり、
図６は前記ゲート駆動回路を使用した電力変換装置の構
成図である。図５において、１はＩＧＢＴ、２はゲート
駆動回路であり、３はＩＧＢＴ１のオン用電源、４はＩ
ＧＢＴ１のオフ用電源、５はＩＧＢＴ１のオン用トラン
ジスタ、６はＩＧＢＴ１のオフ用トランジスタ、７は制
限抵抗である。
御方法の従来例を示すゲート駆動回路の構成図であり、
図６は前記ゲート駆動回路を使用した電力変換装置の構
成図である。図５において、１はＩＧＢＴ、２はゲート
駆動回路であり、３はＩＧＢＴ１のオン用電源、４はＩ
ＧＢＴ１のオフ用電源、５はＩＧＢＴ１のオン用トラン
ジスタ、６はＩＧＢＴ１のオフ用トランジスタ、７は制
限抵抗である。
【０００３】図５に示したゲート駆動回路２は、図示し
ないオン・オフ信号に基づくベース信号回路によりオン
用トランジスタ５のベースにベース電流を流してオン用
トランジスタ５を導通させ、オン用電源３から制限抵抗
７を介してＩＧＢＴ１のゲート−エミッタ間容量に電荷
が充電され、ＩＧＢＴ１のゲート−エミッタ間電圧がし
きい値を越えるとＩＧＢＴ１がターンオンする。また、
前記ベース信号回路によりオフ用トランジスタ６のベー
スにベース電流を流してオフ用トランジスタ６を導通さ
せ、オフ用電源４から制限抵抗７を介してＩＧＢＴ１の
ゲート−エミッタ間容量の電荷が放電され、ＩＧＢＴ１
のゲート−エミッタ間電圧がしきい値以下になるとＩＧ
ＢＴ１がターンオフする。
ないオン・オフ信号に基づくベース信号回路によりオン
用トランジスタ５のベースにベース電流を流してオン用
トランジスタ５を導通させ、オン用電源３から制限抵抗
７を介してＩＧＢＴ１のゲート−エミッタ間容量に電荷
が充電され、ＩＧＢＴ１のゲート−エミッタ間電圧がし
きい値を越えるとＩＧＢＴ１がターンオンする。また、
前記ベース信号回路によりオフ用トランジスタ６のベー
スにベース電流を流してオフ用トランジスタ６を導通さ
せ、オフ用電源４から制限抵抗７を介してＩＧＢＴ１の
ゲート−エミッタ間容量の電荷が放電され、ＩＧＢＴ１
のゲート−エミッタ間電圧がしきい値以下になるとＩＧ
ＢＴ１がターンオフする。
【０００４】図６に示す電力変換装置は、主回路電源１
０と、ＩＧＢＴ１１，ＩＧＢＴ１２，フライホイールダ
イオード１０１，フライホイールダイオード１０２から
なるインバータの１相分と、スナバ回路１３と、ゲート
駆動回路２１，２２とから構成され、ゲート駆動回路２
１，２２としては、図５に示したゲート駆動回路２がそ
れぞれ使用されている。また、スナバ回路１３は、ＩＧ
ＢＴ１１，ＩＧＢＴ１２それぞれのターンオフ時の電圧
責務を軽減させるために設けられ、公知の技術である。
０と、ＩＧＢＴ１１，ＩＧＢＴ１２，フライホイールダ
イオード１０１，フライホイールダイオード１０２から
なるインバータの１相分と、スナバ回路１３と、ゲート
駆動回路２１，２２とから構成され、ゲート駆動回路２
１，２２としては、図５に示したゲート駆動回路２がそ
れぞれ使用されている。また、スナバ回路１３は、ＩＧ
ＢＴ１１，ＩＧＢＴ１２それぞれのターンオフ時の電圧
責務を軽減させるために設けられ、公知の技術である。
【０００５】図６において、図７に示すようにＩＧＢＴ
１１のゲート−エミッタ間電圧がしきい値レベル以下に
減少すると、ＩＧＢＴ１１がターンオフ動作を開始し、
ＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間電圧が上昇し、こ
れがほぼ主回路電源１０の電圧（Ｅ）に等しくなったと
ころでコレクタ電流が減少を始める。この時スナバ回路
１３に電流が流れ、スナバ回路１３の配線インダクタン
スとスナバ回路１３へ流れる電流の変化率〔ｄｉ／ｄ
ｔ〕との積で決まる跳ね上がり電圧ΔＶと主回路電源１
０の電圧Ｅとを重畳した電圧（Ｅ＋ΔＶ）が、ＩＧＢＴ
１１のコレクタ−エミッタ間に印加される。このときの
前記〔ｄｉ／ｄｔ〕は、ＩＧＢＴ１１のターンオフ時の
コレクタ電流の変化率〔−ｄｉ／ｄｔ〕とほぼ等しい値
となる。
１１のゲート−エミッタ間電圧がしきい値レベル以下に
減少すると、ＩＧＢＴ１１がターンオフ動作を開始し、
ＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間電圧が上昇し、こ
れがほぼ主回路電源１０の電圧（Ｅ）に等しくなったと
ころでコレクタ電流が減少を始める。この時スナバ回路
１３に電流が流れ、スナバ回路１３の配線インダクタン
スとスナバ回路１３へ流れる電流の変化率〔ｄｉ／ｄ
ｔ〕との積で決まる跳ね上がり電圧ΔＶと主回路電源１
０の電圧Ｅとを重畳した電圧（Ｅ＋ΔＶ）が、ＩＧＢＴ
１１のコレクタ−エミッタ間に印加される。このときの
前記〔ｄｉ／ｄｔ〕は、ＩＧＢＴ１１のターンオフ時の
コレクタ電流の変化率〔−ｄｉ／ｄｔ〕とほぼ等しい値
となる。
【０００６】周知のように、ＩＧＢＴなどの自己消弧形
電力用半導体素子のスイッチング速度は、該素子のジャ
ンクション温度Ｔｊに依存する。すなわち、前記Ｔｊが
高くなると前記スイッチング速度が遅くなり、図８に示
すように、前記Ｔｊの上昇に伴ってＩＧＢＴ１１のター
ンオフ時の前記〔−ｄｉ／ｄｔ〕が小さくなり、これに
よりＩＧＢＴ１１に印加される跳ね上がり電圧ΔＶは小
さくなるが、ＩＧＢＴ１１の電流瞬時値と電圧瞬時値と
の積で決まる損失を時間積分したスイッチング損失エネ
ルギーは増大する。
電力用半導体素子のスイッチング速度は、該素子のジャ
ンクション温度Ｔｊに依存する。すなわち、前記Ｔｊが
高くなると前記スイッチング速度が遅くなり、図８に示
すように、前記Ｔｊの上昇に伴ってＩＧＢＴ１１のター
ンオフ時の前記〔−ｄｉ／ｄｔ〕が小さくなり、これに
よりＩＧＢＴ１１に印加される跳ね上がり電圧ΔＶは小
さくなるが、ＩＧＢＴ１１の電流瞬時値と電圧瞬時値と
の積で決まる損失を時間積分したスイッチング損失エネ
ルギーは増大する。
【０００７】次に、図６の回路において、フライホイー
ルダイオード１０２が負荷電流（Ｉ L ）を流している状
態で、ＩＧＢＴ１１のゲート−エミッタ間電圧がしきい
値レベルを越えるとＩＧＢＴ１１がターンオン動作を開
始し、対向アームのフライホイールダイオード１０２が
逆回復動作をし、図９に示すようにフライホイールダイ
オード１０２の逆回復電流の最大値付近からＩＧＢＴ１
２に跳ね上がり電圧が印加される。
ルダイオード１０２が負荷電流（Ｉ L ）を流している状
態で、ＩＧＢＴ１１のゲート−エミッタ間電圧がしきい
値レベルを越えるとＩＧＢＴ１１がターンオン動作を開
始し、対向アームのフライホイールダイオード１０２が
逆回復動作をし、図９に示すようにフライホイールダイ
オード１０２の逆回復電流の最大値付近からＩＧＢＴ１
２に跳ね上がり電圧が印加される。
【０００８】このときにも、ターンオフ時と同様に、Ｉ
ＧＢＴ１２のコレクタ−エミッタ間電圧が跳ね上がる
が、この跳ね上がり電圧ΔＶはフライホイールダイオー
ド１０２の逆回復電流特性とスナバ回路１３の配線イン
ダクタンスで決まる。スナバ回路１３の逆回復電流はＩ
ＧＢＴ１１のターンオン時の電流の変化率〔ｄｉ／ｄ
ｔ〕が大きくなるほど増大し、その結果、ＩＧＢＴ１２
の跳ね上がり電圧ΔＶも高くなる。
ＧＢＴ１２のコレクタ−エミッタ間電圧が跳ね上がる
が、この跳ね上がり電圧ΔＶはフライホイールダイオー
ド１０２の逆回復電流特性とスナバ回路１３の配線イン
ダクタンスで決まる。スナバ回路１３の逆回復電流はＩ
ＧＢＴ１１のターンオン時の電流の変化率〔ｄｉ／ｄ
ｔ〕が大きくなるほど増大し、その結果、ＩＧＢＴ１２
の跳ね上がり電圧ΔＶも高くなる。
【０００９】また、ＩＧＢＴ１１がターンオン時のジャ
ンクション温度Ｔｊに対して、図１０に示すように、前
記Ｔｊの上昇に伴ってＩＧＢＴ１１のターンオン時の前
記〔ｄｉ／ｄｔ〕が小さくなり、ＩＧＢＴ１１の前記ス
イッチング損失エネルギーは増大する。
ンクション温度Ｔｊに対して、図１０に示すように、前
記Ｔｊの上昇に伴ってＩＧＢＴ１１のターンオン時の前
記〔ｄｉ／ｄｔ〕が小さくなり、ＩＧＢＴ１１の前記ス
イッチング損失エネルギーは増大する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のＩＧＢＴのゲー
ト制御方法では、ＩＧＢＴのジャンクション温度Ｔｊが
電力変換装置としての使用条件の最低値で、ターンオフ
またはターンオン時のＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間
電圧（Ｅ＋ΔＶ）の最大値が許容値を越えないように図
５に示した制限抵抗７の抵抗値を設定しているが、先述
の如く、前記Ｔｊの電力変換装置としての使用条件の最
大値では前記〔−ｄｉ／ｄｔ〕が小さくなり、ＩＧＢＴ
のターンオフ時のスイッチング損失エネルギーが増大す
る。
ト制御方法では、ＩＧＢＴのジャンクション温度Ｔｊが
電力変換装置としての使用条件の最低値で、ターンオフ
またはターンオン時のＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間
電圧（Ｅ＋ΔＶ）の最大値が許容値を越えないように図
５に示した制限抵抗７の抵抗値を設定しているが、先述
の如く、前記Ｔｊの電力変換装置としての使用条件の最
大値では前記〔−ｄｉ／ｄｔ〕が小さくなり、ＩＧＢＴ
のターンオフ時のスイッチング損失エネルギーが増大す
る。
【００１１】すなわち、スイッチング損失エネルギーが
大きくなるとＩＧＢＴを冷却する冷却体が大形化して電
力変換装置の形状、重量が大きくなるという問題があっ
た。この発明の課題は、上記問題点を解決する自己消弧
形電力用半導体素子のゲート制御方法を提供することに
ある。
大きくなるとＩＧＢＴを冷却する冷却体が大形化して電
力変換装置の形状、重量が大きくなるという問題があっ
た。この発明の課題は、上記問題点を解決する自己消弧
形電力用半導体素子のゲート制御方法を提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この第１の発明は、電圧
制御形の自己消弧形電力用半導体素子をターンオンさせ
るための自己消弧形半導体素子のゲート制御方法におい
て、前記自己消弧形電力用半導体素子の温度を検出し、
検出した温度に対応して該素子のターンオン時のゲート
電圧の立ち上がり波形を調整する。
制御形の自己消弧形電力用半導体素子をターンオンさせ
るための自己消弧形半導体素子のゲート制御方法におい
て、前記自己消弧形電力用半導体素子の温度を検出し、
検出した温度に対応して該素子のターンオン時のゲート
電圧の立ち上がり波形を調整する。
【００１３】第２の発明は、電圧制御形の自己消弧形電
力用半導体素子をターンオフさせるための自己消弧形半
導体素子のゲート制御方法において、前記自己消弧形電
力用半導体素子の温度を検出し、検出した温度に対応し
て該素子のターンオフ時のゲート電圧の立ち下がり波形
を調整する。第３の発明は、前記第１又は第２の発明に
おいて、前記ゲート電圧の立ち上がり又は立ち下がり波
形の調整をするために、前記自己消弧形電力用半導体素
子の検出した温度に対応して該素子のゲート駆動回路の
出力電圧の立ち上がり又は立ち下がり時間をそれぞれ変
化させる。
力用半導体素子をターンオフさせるための自己消弧形半
導体素子のゲート制御方法において、前記自己消弧形電
力用半導体素子の温度を検出し、検出した温度に対応し
て該素子のターンオフ時のゲート電圧の立ち下がり波形
を調整する。第３の発明は、前記第１又は第２の発明に
おいて、前記ゲート電圧の立ち上がり又は立ち下がり波
形の調整をするために、前記自己消弧形電力用半導体素
子の検出した温度に対応して該素子のゲート駆動回路の
出力電圧の立ち上がり又は立ち下がり時間をそれぞれ変
化させる。
【００１４】第４の発明は、前記第１又は第２の発明に
おいて、前記ゲート電圧の立ち上がり又は立ち下がり波
形の調整をするために、前記自己消弧形電力用半導体素
子の検出した温度に対応して該素子のターンオン時のゲ
ート駆動回路の出力側の内部インピーダンス又は該素子
のターンオフ時のゲート駆動回路の出力側の内部インピ
ーダンスをそれぞれ変化させる。
おいて、前記ゲート電圧の立ち上がり又は立ち下がり波
形の調整をするために、前記自己消弧形電力用半導体素
子の検出した温度に対応して該素子のターンオン時のゲ
ート駆動回路の出力側の内部インピーダンス又は該素子
のターンオフ時のゲート駆動回路の出力側の内部インピ
ーダンスをそれぞれ変化させる。
【００１５】第５の発明は、前記第１乃至第４の発明の
いずれかの発明において、前記自己消弧形電力用半導体
素子の温度として、該素子のケース温度を検出して行
う。第６の発明は、前記第１乃至第４の発明のいずれか
の発明において、前記自己消弧形電力用半導体素子の温
度として、該素子を装着する冷却体の温度を検出して行
う。
いずれかの発明において、前記自己消弧形電力用半導体
素子の温度として、該素子のケース温度を検出して行
う。第６の発明は、前記第１乃至第４の発明のいずれか
の発明において、前記自己消弧形電力用半導体素子の温
度として、該素子を装着する冷却体の温度を検出して行
う。
【００１６】
【作用】この発明は、ＩＧＢＴのターンオン又はターン
オフ時のコレクタ電流の変化率はゲート駆動回路の出力
条件によっても変化し、例えば、ゲート駆動回路の出力
電圧をゆっくり変化させてＩＧＢＴのゲート−エミッタ
間に供給する、又はゲート駆動回路の出力側の内部イン
ピーダンスを大きくしてＩＧＢＴのゲート−エミッタ間
容量との時定数を大きくすると前記電流変化率が小さく
なることに着目してなされたものである。
オフ時のコレクタ電流の変化率はゲート駆動回路の出力
条件によっても変化し、例えば、ゲート駆動回路の出力
電圧をゆっくり変化させてＩＧＢＴのゲート−エミッタ
間に供給する、又はゲート駆動回路の出力側の内部イン
ピーダンスを大きくしてＩＧＢＴのゲート−エミッタ間
容量との時定数を大きくすると前記電流変化率が小さく
なることに着目してなされたものである。
【００１７】すなわち、この発明によれば、電圧制御形
の自己消弧形電力用半導体素子のケース温度あるいは該
素子の冷却体の温度を検出し、検出した温度に対応して
該素子のターンオフ時にはゲート駆動回路により該素子
のゲート電圧の立ち下がり波形を、ターンオン時にはゲ
ート駆動回路により該素子のゲート電圧の立ち上がり波
形をそれぞれ変えるようにして、該素子の温度上昇によ
り前記電流変化率が小さくなるのを補正し、該素子のス
イッチング損失エネルギーの増大を抑制することを作用
としている。
の自己消弧形電力用半導体素子のケース温度あるいは該
素子の冷却体の温度を検出し、検出した温度に対応して
該素子のターンオフ時にはゲート駆動回路により該素子
のゲート電圧の立ち下がり波形を、ターンオン時にはゲ
ート駆動回路により該素子のゲート電圧の立ち上がり波
形をそれぞれ変えるようにして、該素子の温度上昇によ
り前記電流変化率が小さくなるのを補正し、該素子のス
イッチング損失エネルギーの増大を抑制することを作用
としている。
【００１８】
【実施例】図１は、この発明の自己消弧形半導体素子の
ゲート制御方法の第１の実施例を示すゲート駆動回路の
構成図である。図１（イ）において、１はＩＧＢＴ、３
０はゲート駆動回路、２０１はＩＧＢＴ１に取り付けら
れた温度センサである。
ゲート制御方法の第１の実施例を示すゲート駆動回路の
構成図である。図１（イ）において、１はＩＧＢＴ、３
０はゲート駆動回路、２０１はＩＧＢＴ１に取り付けら
れた温度センサである。
【００１９】ゲート駆動回路３０は、温度センサ２０１
の検出した温度に対応した電圧に変換する変換器３１、
外部により入力されるオン・オフ信号と変換器３１の出
力とを乗算演算して正負の極性の電圧を出力する掛算器
３２、掛算器３２の出力の正負の極性の電圧を積分演算
する積分器３３、積分器３３の出力によりそれぞれのベ
ース電流が制御されるトランジスタ３４，３５、トラン
ジスタ３４，３５のエミッタとＩＧＢＴ１のゲートとの
間に接続されてゲート駆動回路３０とＩＧＢＴ１のゲー
ト間の過渡的な突入電流を抑制する抑制抵抗３６、トラ
ンジスタ３４，３５の電源３７，３８から構成される。
の検出した温度に対応した電圧に変換する変換器３１、
外部により入力されるオン・オフ信号と変換器３１の出
力とを乗算演算して正負の極性の電圧を出力する掛算器
３２、掛算器３２の出力の正負の極性の電圧を積分演算
する積分器３３、積分器３３の出力によりそれぞれのベ
ース電流が制御されるトランジスタ３４，３５、トラン
ジスタ３４，３５のエミッタとＩＧＢＴ１のゲートとの
間に接続されてゲート駆動回路３０とＩＧＢＴ１のゲー
ト間の過渡的な突入電流を抑制する抑制抵抗３６、トラ
ンジスタ３４，３５の電源３７，３８から構成される。
【００２０】図１（ロ）はゲート駆動回路３０の動作を
示し、前記オン・オフ信号に基づくＡ点の波形は、変換
器３１で変換されたＩＧＢＴ１のケース温度に対応し、
該温度が高くなると掛算器３２の正負の出力値が大きく
なり積分器３３の出力の傾斜が立つことにより図示の如
くに変化する。なお、Ａ点の波形として、掛算器３２と
積分器３３とにより立ち上がり，立ち下がりの傾斜を別
々に調整することも可能である。
示し、前記オン・オフ信号に基づくＡ点の波形は、変換
器３１で変換されたＩＧＢＴ１のケース温度に対応し、
該温度が高くなると掛算器３２の正負の出力値が大きく
なり積分器３３の出力の傾斜が立つことにより図示の如
くに変化する。なお、Ａ点の波形として、掛算器３２と
積分器３３とにより立ち上がり，立ち下がりの傾斜を別
々に調整することも可能である。
【００２１】図２に、図１で示したゲート駆動回路３０
によるＩＧＢＴ１のターンオフ時の動作波形を、図３に
ＩＧＢＴ１のターンオン時の動作波形を示す。図２，図
３に示すように、ＩＧＢＴ１のケース温度の上昇に応じ
てターンオン、ターンオフ時のゲート・エミッタ間の電
圧変化の速度が速くなり、これによりターンオン、ター
ンオフ時のＩＧＢＴ１のコレクタ電流の変化率〔ｄｉ／
ｄｔ〕がほぼ一定に調整されるため、ＩＧＢＴ１に印加
される跳ね上がり電圧およびスイッチング損失エネルギ
ーもほぼ一定にできる。
によるＩＧＢＴ１のターンオフ時の動作波形を、図３に
ＩＧＢＴ１のターンオン時の動作波形を示す。図２，図
３に示すように、ＩＧＢＴ１のケース温度の上昇に応じ
てターンオン、ターンオフ時のゲート・エミッタ間の電
圧変化の速度が速くなり、これによりターンオン、ター
ンオフ時のＩＧＢＴ１のコレクタ電流の変化率〔ｄｉ／
ｄｔ〕がほぼ一定に調整されるため、ＩＧＢＴ１に印加
される跳ね上がり電圧およびスイッチング損失エネルギ
ーもほぼ一定にできる。
【００２２】図４は、この発明の自己消弧形半導体素子
のゲート制御方法の第２の実施例を示すゲート駆動回路
の構成図であり、図１と同一機能を有するものには、同
一符号を付している。図４に示すゲート駆動回路４０に
おいて、４１〜４３は変換器３１の出力値をそれぞれ異
なった値と比較する比較器、４４は比較器４１〜４３の
出力と外部よりのオン・オフ信号とにより論理演算をす
る選択回路、４５，４６はオン用トランジスタ、４７，
４８はオフ用トランジスタ、４９，５０はオン用制限抵
抗、５１，５２はオフ用制限抵抗である。
のゲート制御方法の第２の実施例を示すゲート駆動回路
の構成図であり、図１と同一機能を有するものには、同
一符号を付している。図４に示すゲート駆動回路４０に
おいて、４１〜４３は変換器３１の出力値をそれぞれ異
なった値と比較する比較器、４４は比較器４１〜４３の
出力と外部よりのオン・オフ信号とにより論理演算をす
る選択回路、４５，４６はオン用トランジスタ、４７，
４８はオフ用トランジスタ、４９，５０はオン用制限抵
抗、５１，５２はオフ用制限抵抗である。
【００２３】図４に示すゲート駆動回路４０による自己
消弧形半導体素子のゲート制御方法を以下に説明する。
オン用制限抵抗４９，５０の抵抗値をそれぞれ異なった
値とし、オン用トランジスタ４５，４６を選択回路４４
により個別または同時に導通させることによりゲート駆
動回路４０の出力側の入力インピーダンスを三つの異な
った値とすることが可能となり、これによりＩＧＢＴ１
のゲート−エミッタ間電圧の立ち上がりも三通りに調整
できる。
消弧形半導体素子のゲート制御方法を以下に説明する。
オン用制限抵抗４９，５０の抵抗値をそれぞれ異なった
値とし、オン用トランジスタ４５，４６を選択回路４４
により個別または同時に導通させることによりゲート駆
動回路４０の出力側の入力インピーダンスを三つの異な
った値とすることが可能となり、これによりＩＧＢＴ１
のゲート−エミッタ間電圧の立ち上がりも三通りに調整
できる。
【００２４】同様に、オフ用制限抵抗５１，５２の抵抗
値をそれぞれ異なった値とし、オフ用トランジスタ４
７，４８を選択回路４４により個別または同時に導通さ
せることによりゲート駆動回路４０の出力側の入力イン
ピーダンスを三つの異なった値とすることが可能とな
り、これによりＩＧＢＴ１のゲート−エミッタ間電圧の
立ち下がりも三通りに調整できる。
値をそれぞれ異なった値とし、オフ用トランジスタ４
７，４８を選択回路４４により個別または同時に導通さ
せることによりゲート駆動回路４０の出力側の入力イン
ピーダンスを三つの異なった値とすることが可能とな
り、これによりＩＧＢＴ１のゲート−エミッタ間電圧の
立ち下がりも三通りに調整できる。
【００２５】図４における２組のオン用およびオフ用制
限抵抗それぞれを組み合わせた三通りの抵抗値が、ＩＧ
ＢＴ１の使用温度範囲で最適な値にあらかじめ選定され
る。さらに、これらのトランジスタ、制限抵抗の組数を
多くすれば、ＩＧＢＴの温度に応じてよりきめ細かく制
御ができる。以上に説明したこの発明の実施例では、Ｉ
ＧＢＴの温度の検出を該素子のケース温度により行って
いるが、ＩＧＢＴを冷却する冷却体に温度センサを設け
てもよく、また、電力変換装置の構成によっては複数の
自己消弧形電力用半導体素子が使用され該素子の温度は
ほぼ同じ温度になっているときには、温度センサ２０１
は該電力変換装置に１個のみ取り付け、その信号を同時
にすべてのゲート駆動回路に入力して制御することも可
能である。
限抵抗それぞれを組み合わせた三通りの抵抗値が、ＩＧ
ＢＴ１の使用温度範囲で最適な値にあらかじめ選定され
る。さらに、これらのトランジスタ、制限抵抗の組数を
多くすれば、ＩＧＢＴの温度に応じてよりきめ細かく制
御ができる。以上に説明したこの発明の実施例では、Ｉ
ＧＢＴの温度の検出を該素子のケース温度により行って
いるが、ＩＧＢＴを冷却する冷却体に温度センサを設け
てもよく、また、電力変換装置の構成によっては複数の
自己消弧形電力用半導体素子が使用され該素子の温度は
ほぼ同じ温度になっているときには、温度センサ２０１
は該電力変換装置に１個のみ取り付け、その信号を同時
にすべてのゲート駆動回路に入力して制御することも可
能である。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、自己消弧形電力用半
導体素子の温度が変化してもターンオン、ターンオフ時
の該素子の電流の変化率〔ｄｉ／ｄｔ，−ｄｉ／ｄｔ〕
をほぼ一定値に調整できるため、該素子の温度が低い時
に印加電圧が過大になって該素子の許容値を越えて破損
する、あるいは該素子の温度が高い時にスイッチング損
失エネルギーが過大になって該素子が過熱することが無
くなり、電力変換装置として高信頼性，小型化，軽量化
が達成できる。
導体素子の温度が変化してもターンオン、ターンオフ時
の該素子の電流の変化率〔ｄｉ／ｄｔ，−ｄｉ／ｄｔ〕
をほぼ一定値に調整できるため、該素子の温度が低い時
に印加電圧が過大になって該素子の許容値を越えて破損
する、あるいは該素子の温度が高い時にスイッチング損
失エネルギーが過大になって該素子が過熱することが無
くなり、電力変換装置として高信頼性，小型化，軽量化
が達成できる。
【図１】この発明の第１の実施例を示すゲート駆動回路
の構成図
の構成図
【図２】図１の動作を説明する波形図
【図３】図１の動作を説明する波形図
【図４】この発明の第２の実施例を示すゲート駆動回路
の構成図
の構成図
【図５】従来例を示すゲート駆動回路の構成図
【図６】従来例のゲート駆動回路による電力変換装置の
構成図
構成図
【図７】図６の動作を説明する波形図
【図８】図６の動作を説明する波形図
【図９】図６の動作を説明する波形図
【図１０】図６の動作を説明する波形図
１，１１，１２…ＩＧＢＴ、２，２１，２２，３０，４
０…ゲート駆動回路、３…オン用電源、４…オフ用電
源、５，４５，４６…オン用トランジスタ、６，４７，
４８…オフ用トランジスタ、７…制限抵抗、１０…主回
路電源、１３…スナバ回路、２０１…温度センサ、３１
…変換器、３２…掛算器、３３…積分器、３４，３５…
トランジスタ、３６…抑制抵抗、３７，３８…電源、４
１〜４３…比較器、４４…選択回路、４９，５０…オン
用制限抵抗、５１，５２…オン用制限抵抗、１０１，１
０２…フライホイールダイオード、２０１…温度セン
サ。
０…ゲート駆動回路、３…オン用電源、４…オフ用電
源、５，４５，４６…オン用トランジスタ、６，４７，
４８…オフ用トランジスタ、７…制限抵抗、１０…主回
路電源、１３…スナバ回路、２０１…温度センサ、３１
…変換器、３２…掛算器、３３…積分器、３４，３５…
トランジスタ、３６…抑制抵抗、３７，３８…電源、４
１〜４３…比較器、４４…選択回路、４９，５０…オン
用制限抵抗、５１，５２…オン用制限抵抗、１０１，１
０２…フライホイールダイオード、２０１…温度セン
サ。
Claims (6)
- 【請求項１】電圧制御形の自己消弧形電力用半導体素子
をターンオンさせるための自己消弧形半導体素子のゲー
ト制御方法において、 前記自己消弧形電力用半導体素子の温度を検出し、検出
した温度に対応して該素子のターンオン時のゲート電圧
の立ち上がり波形を調整することを特徴とする自己消弧
形半導体素子のゲート制御方法。 - 【請求項２】電圧制御形の自己消弧形電力用半導体素子
をターンオフさせるための自己消弧形半導体素子のゲー
ト制御方法において、 前記自己消弧形電力用半導体素子の温度を検出し、検出
した温度に対応して該素子のターンオフ時のゲート電圧
の立ち下がり波形を調整することを特徴とする自己消弧
形電力用半導体素子のゲート制御方法。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の自己消弧形
半導体素子のゲート制御方法において、 前記ゲート電圧の立ち上がり又は立ち下がり波形の調整
をするために、前記自己消弧形電力用半導体素子の検出
した温度に対応して該素子のゲート駆動回路の出力電圧
の立ち上がり又は立ち下がり時間をそれぞれ変化させる
ことを特徴とする自己消弧形半導体素子のゲート制御方
法。 - 【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の自己消弧形
半導体素子のゲート制御方法において、 前記ゲート電圧の立ち上がり又は立ち下がり波形の調整
をするために、前記自己消弧形電力用半導体素子の検出
した温度に対応して該素子のターンオン時のゲート駆動
回路の出力側の内部インピーダンス又は該素子のターン
オフ時のゲート駆動回路の出力側の内部インピーダンス
をそれぞれ変化させることを特徴とする自己消弧形半導
体素子のゲート制御方法。 - 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
自己消弧形電力用半導体素子のゲート制御方法におい
て、 前記自己消弧形電力用半導体素子の温度として、該素子
のケース温度を検出して行うことを特徴とする自己消弧
形半導体素子のゲート制御方法。 - 【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
自己消弧形電力用半導体素子のゲート制御方法におい
て、 前記自己消弧形電力用半導体素子の温度として、該素子
を装着する冷却体の温度を検出して行うことを特徴とす
る自己消弧形半導体素子のゲート制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124686A JPH08322240A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 自己消弧形半導体素子のゲート制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124686A JPH08322240A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 自己消弧形半導体素子のゲート制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08322240A true JPH08322240A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14891577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7124686A Pending JPH08322240A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 自己消弧形半導体素子のゲート制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08322240A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228868A (ja) * | 1998-12-03 | 2000-08-15 | Hitachi Ltd | 電圧駆動形スイッチング素子のゲート駆動回路 |
| US6271709B1 (en) | 1998-12-03 | 2001-08-07 | Hitachi, Ltd | Gate drive circuit of voltage drive switching element |
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| DE102008045722A1 (de) | 2007-12-25 | 2009-07-09 | Mitsubishi Electric Corp. | Temperaturerfassungssystem |
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-
1995
- 1995-05-24 JP JP7124686A patent/JPH08322240A/ja active Pending
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| US8602645B2 (en) | 2007-12-25 | 2013-12-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Temperature detection system |
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| JP2012186998A (ja) * | 2012-05-09 | 2012-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | ゲート駆動回路 |
| CN111466071A (zh) * | 2017-12-22 | 2020-07-28 | 新电元工业株式会社 | 功率模块 |
| CN111466071B (zh) * | 2017-12-22 | 2023-09-22 | 新电元工业株式会社 | 功率模块 |
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