JPH1056771A - Gate drive circuit - Google Patents

Gate drive circuit

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JPH1056771A
JPH1056771A JP8210363A JP21036396A JPH1056771A JP H1056771 A JPH1056771 A JP H1056771A JP 8210363 A JP8210363 A JP 8210363A JP 21036396 A JP21036396 A JP 21036396A JP H1056771 A JPH1056771 A JP H1056771A
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JP
Japan
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transistor
power supply
diode
terminal
reactor
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JP8210363A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Gekitou
政和 鷁頭
Kazuo Kuroki
一男 黒木
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a gate drive circuit by which the conversion efficiency of an apparatus is enhanced by a method wherein a pulse generator which generates a command to turn on/off a semiconductor device is connected across the parallel connection point of base or gate terminals of a first transistor, a second transistor and a third transistor and the negative-pole-side terminal of a DC power supply. SOLUTION: A first transistor 21 is connected across the positive-pole-side terminal of a DC power supply 11 and the gate terminal of a MOSFET 1, and a second transistor 23 is connected across the positive-pole-side terminal of the DC power supply 11 and the cathode of a first diode 22. In addition, a third transistor 26 is connected across the other end of a reactor 25 and the negative-pole-side terminal of the DC power supply 11. Then, a pulse generator 14 which generates a command to turn on/off the MOSFET 1 is connected across the parallel connection point of base or gate terminals of the transistors 21, 23, 26 and the negative-pole-side terminal of the DC power supply 11. Thereby, the conversion efficiency of an apparatus which contains a gate drive circuit 20, the MOSFET 1 and the like can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、MOSFET,
IGBTなどの電圧駆動形半導体デバイスをオン・オフ
させるゲート駆動回路に関する。
The present invention relates to a MOSFET,
The present invention relates to a gate drive circuit for turning on / off a voltage-driven semiconductor device such as an IGBT.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7にこの種のゲート駆動回路の従来例
を示し、1は電圧駆動形半導体デバイスとしてのMOS
FET、10はゲート駆動回路である。ゲート駆動回路
10は、MOSFET1のゲート電源である直流電源1
1と、トランジスタ12と、トランジスタ13と、パル
ス発生器14とから構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a conventional example of this type of gate drive circuit.
FET and 10 are gate drive circuits. The gate drive circuit 10 includes a DC power supply 1 which is a gate power supply of the MOSFET 1.
1, a transistor 12, a transistor 13, and a pulse generator 14.

【0003】ここで、パルス発生器14はMOSFET
1をオン・オフさせる信号、例えばパルス幅変調(PW
M)信号などを出力するものである。このゲート駆動回
路10の動作を、図8に示す動作波形図を参照しつつ、
以下に説明する。図8において、パルス発生器14の出
力が零電位から正電圧に切り換わると(図8(イ)参
照)、トランジスタ12がオンし(図8(ハ)参照)、
図8(イ)に示す期間で、MOSFET1のゲート−
ソース間の容量にトランジスタ12を介して直流電源1
1による充電が行われ、MOSFET1がオンする(図
8(ロ)参照)。図8(イ)に示す期間では、パルス
発生器14の出力が正電圧を継続しているので、MOS
FET1がオン状態を継続する。
Here, the pulse generator 14 is a MOSFET
1 such as pulse width modulation (PW
M) It outputs a signal or the like. The operation of the gate drive circuit 10 will be described with reference to the operation waveform diagram shown in FIG.
This will be described below. 8, when the output of the pulse generator 14 switches from zero potential to a positive voltage (see FIG. 8A), the transistor 12 is turned on (see FIG. 8C).
In the period shown in FIG.
DC power source 1 via a transistor 12
1 is performed, and the MOSFET 1 is turned on (see FIG. 8B). In the period shown in FIG. 8A, the output of the pulse generator 14 keeps a positive voltage.
FET1 keeps on state.

【0004】次に、パルス発生器14の出力が正電圧か
ら零電位に切り換わると(図8(イ)参照)、トランジ
スタ12がオフすると共にトランジスタ13がオンし
(図8(ニ)参照)、図8(イ)に示す期間で、MO
SFET1のゲート−ソース間の容量に蓄えられた電荷
がトランジスタ13を介して放電し(図8(ロ)参
照)、この電荷が零になるとMOSFET1がオフす
る。図8(イ)に示す期間ではパルス発生器14の出
力が零電位を継続しているので、MOSFET1がオフ
状態を継続する。
Next, when the output of the pulse generator 14 switches from the positive voltage to the zero potential (see FIG. 8A), the transistor 12 is turned off and the transistor 13 is turned on (see FIG. 8D). In the period shown in FIG.
The electric charge stored in the capacitance between the gate and the source of the SFET 1 is discharged via the transistor 13 (see FIG. 8B), and when this electric charge becomes zero, the MOSFET 1 is turned off. In the period shown in FIG. 8A, the output of the pulse generator 14 keeps the zero potential, so that the MOSFET 1 keeps the off state.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のゲート駆動
回路において、MOSFET1がオンからオフ時に、M
OSFET1のゲート−ソース間の容量に蓄えられた電
荷をトランジスタ13が消費する。このとき、MOSF
ET1のゲート−ソース間の蓄積電荷をQ、直流電源1
1の電圧をE、MOSFET1のオン・オフの繰り返し
周波数をfとすると、トランジスタ13で消費されるエ
ネルギーPは式(1)で表される。
In the above conventional gate drive circuit, when the MOSFET 1 is turned on from off, M
The transistor 13 consumes the charge stored in the capacitance between the gate and the source of the OSFET 1. At this time, MOSF
Q is the accumulated charge between the gate and source of ET1, DC power supply 1
Assuming that the voltage of 1 is E and the repetition frequency of ON / OFF of the MOSFET 1 is f, the energy P consumed by the transistor 13 is expressed by the following equation (1).

【0006】[0006]

【数1】P∝(1/2)×Q×E×f …(1) すなわち式(1)において、蓄積電荷Qが大きくなる
と、又は繰り返し周波数fが高くなると、トランジスタ
13で消費されるエネルギーPが大きくなり、このゲー
ト駆動回路とMOSFETなどを含む装置の変換効率が
低下し、また、トランジスタ13には冷却フィンなどに
よる冷却構造を必要とし、ゲート駆動回路が大形になる
という問題があった。
P∝ (1/2) × Q × E × f (1) That is, in equation (1), when the accumulated charge Q increases or the repetition frequency f increases, the energy consumed by the transistor 13 is increased. P becomes large, the conversion efficiency of the device including the gate drive circuit and the MOSFET decreases, and the transistor 13 requires a cooling structure such as a cooling fin, and the gate drive circuit becomes large. Was.

【0007】この発明の目的は、ゲート駆動回路を大形
化させず、前記装置の変換効率を向上させることにあ
る。
An object of the present invention is to improve the conversion efficiency of the device without increasing the size of the gate drive circuit.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この第1の発明は、直流
電源の正極側端子と電圧駆動形半導体デバイスのゲート
端子との間に第1トランジスタを接続し、前記直流電源
の負極側端子に前記半導体デバイスのソース又はエミッ
タ端子を接続し、前記半導体デバイスのゲート端子に第
1ダイオードの陽極を接続し、前記直流電源の正極側端
子と第1ダイオードの陰極との間に第2トランジスタを
接続し、第1ダイオードと第2トランジスタとの接続点
に、第2ダイオードの陰極とリアクトルの一端とをそれ
ぞれ接続し、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負
極側端子との間に第3トランジスタを接続し、前記直流
電源の負極側端子に第2ダイオードの陽極を接続し、前
記リアクトルと第3トランジスタとの接続点に第3ダイ
オードの陽極を接続し、前記直流電源の正極側端子に第
3ダイオードの陰極を接続し、前記第1,第2,第3ト
ランジスタそれぞれのベース又はゲート端子の並列接続
点と前記直流電源の負極側端子との間に前記半導体デバ
イスをオン・オフさせる指令を発生するパルス発生器を
接続したゲート駆動回路とする。
According to the first invention, a first transistor is connected between a positive terminal of a DC power supply and a gate terminal of a voltage-driven semiconductor device, and a first transistor is connected to a negative terminal of the DC power supply. A source or emitter terminal of the semiconductor device is connected, an anode of a first diode is connected to a gate terminal of the semiconductor device, and a second transistor is connected between a positive terminal of the DC power supply and a cathode of the first diode. A cathode of the second diode and one end of the reactor are connected to a connection point between the first diode and the second transistor, respectively, and a third transistor is connected between the other end of the reactor and a negative terminal of the DC power supply. And the anode of the second diode is connected to the negative terminal of the DC power supply, and the anode of the third diode is connected to the connection point between the reactor and the third transistor. A cathode of a third diode is connected to the positive terminal of the DC power supply, and a connection is made between the parallel connection point of the base or gate terminal of each of the first, second, and third transistors and the negative terminal of the DC power supply. And a pulse generator for generating a command to turn on and off the semiconductor device.

【0009】また第2の発明は、前記第1の発明におけ
る第1,第2トランジスタそれぞれのベース又はゲート
端子の並列接続点と前記直流電源の負極側端子との間に
前記半導体デバイスをオン・オフさせる指令を発生する
パルス発生器を接続し、前記並列接続点と前記第3トラ
ンジスタのベース又はゲート端子との間にオフディレー
タイマを接続したゲート駆動回路とする。
According to a second aspect of the present invention, the semiconductor device is turned on between the parallel connection point of the base or gate terminal of each of the first and second transistors in the first aspect of the invention and the negative terminal of the DC power supply. A pulse generator for generating an instruction to turn off is connected, and an off-delay timer is connected between the parallel connection point and the base or gate terminal of the third transistor.

【0010】この第3の発明は、直流電源の正極側端子
と電圧駆動形半導体デバイスのゲート端子との間に第1
トランジスタを接続し、前記直流電源の負極側端子に前
記半導体デバイスのソース又はエミッタ端子を接続し、
前記半導体デバイスのゲート端子に、第1ダイオードの
陰極とリアクトルの一端とをそれぞれ接続し、前記リア
クトルの他端と前記直流電源の負極側端子との間に第2
トランジスタを接続し、前記直流電源の負極側端子に第
1ダイオードの陽極を接続し、前記リアクトルと第2ト
ランジスタとの接続点に第2ダイオードの陽極を接続
し、前記直流電源の正極側端子に第2ダイオードの陰極
と接続し、前記第1,第2トランジスタそれぞれのベー
ス又はゲート端子の並列接続点と前記直流電源の負極側
端子との間に前記半導体デバイスをオン・オフさせる指
令を発生するパルス発生器を接続したゲート駆動回路と
する。
The third invention is characterized in that the first power supply is connected between the positive terminal of the DC power supply and the gate terminal of the voltage-driven semiconductor device.
Connecting a transistor, connecting a source or emitter terminal of the semiconductor device to a negative terminal of the DC power supply,
A cathode of a first diode and one end of a reactor are connected to a gate terminal of the semiconductor device, respectively, and a second terminal is connected between the other end of the reactor and a negative terminal of the DC power supply.
A transistor is connected, an anode of a first diode is connected to a negative terminal of the DC power supply, an anode of a second diode is connected to a connection point between the reactor and the second transistor, and a positive terminal of the DC power supply is connected to a positive terminal of the DC power supply. A command for connecting the cathode of the second diode and for turning on / off the semiconductor device is generated between the parallel connection point of the base or gate terminal of each of the first and second transistors and the negative terminal of the DC power supply. A gate drive circuit to which a pulse generator is connected.

【0011】また第4の発明は、前記第3の発明におけ
る第1トランジスタのベース又はゲート端子と前記直流
電源の負極側端子との間に前記半導体デバイスをオン・
オフさせる指令を発生するパルス発生器を接続し、前記
第1トランジスタとパルス発生器との接続点と、第2ト
ランジスタのベース又はゲート端子との間にオフディレ
ータイマを接続したゲート駆動回路とする。
According to a fourth aspect, in the third aspect, the semiconductor device is turned on between the base or gate terminal of the first transistor and the negative terminal of the DC power supply.
A pulse generator for generating an instruction to turn off is connected, and a gate drive circuit is provided in which an off-delay timer is connected between a connection point between the first transistor and the pulse generator and a base or gate terminal of the second transistor. .

【0012】この発明によれば、電圧駆動形半導体デバ
イスのターンオフ時のゲート−ソース間の蓄積電荷を直
流電源に回生できる。また、第2,第4の発明によれ
ば、電圧駆動形半導体デバイスをオンさせている期間が
少ないときにも、該半導体デバイスのターンオフ時のゲ
ート−ソース間の蓄積電荷を直流電源に回生できる。
According to the present invention, the charge accumulated between the gate and the source when the voltage-driven semiconductor device is turned off can be regenerated to the DC power supply. According to the second and fourth aspects of the present invention, even when the period during which the voltage-driven semiconductor device is turned on is short, the accumulated charge between the gate and the source when the semiconductor device is turned off can be regenerated to the DC power supply. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の第1の実施例
を示すゲート駆動回路の回路構成図であり、この発明の
請求項1に対応し、図7に示した従来のゲート駆動回路
と同一機能を有するものには同一符号を付している。す
なわち図1において、ゲート駆動回路20は直流電源1
1と、バルス発生器14と、第1トランジスタとしての
トランジスタ21と、第1ダイオードとしてのダイオー
ド22と、第2トランジスタとしてのトランジスタ23
と、第2ダイオードとしてのダイオード24と、リアク
トル25と、第3トランジスタとしてのトランジスタ2
6と、第3ダイオードとしてのダイオード27と、抵抗
28とから構成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram of a gate drive circuit according to a first embodiment of the present invention, which corresponds to claim 1 of the present invention and corresponds to the conventional gate drive circuit shown in FIG. Those having the same functions as the circuits are denoted by the same reference numerals. That is, in FIG. 1, the gate drive circuit 20
1, a pulse generator 14, a transistor 21 as a first transistor, a diode 22 as a first diode, and a transistor 23 as a second transistor
, A diode 24 as a second diode, a reactor 25, and a transistor 2 as a third transistor
6, a diode 27 as a third diode, and a resistor 28.

【0014】このゲート駆動回路20の動作を、図2に
示す動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。図2に
おいて、先ず、パルス発生器14の出力が零電位から正
電圧に切り換わると(図2(イ)参照)、トランジスタ
21がオンし(図2(ハ)参照)、同時にトランジスタ
23,26もオンする。
The operation of the gate drive circuit 20 will be described below with reference to the operation waveform diagram shown in FIG. In FIG. 2, first, when the output of the pulse generator 14 switches from zero potential to a positive voltage (see FIG. 2A), the transistor 21 is turned on (see FIG. 2C), and at the same time, the transistors 23 and 26 are turned on. Also turns on.

【0015】図2(イ)に示す期間では、MOSFE
T1のゲート−ソース間の容量にトランジスタ21を介
して直流電源11による充電が行われ(図2(ロ)参
照)、MOSFET1がオンする。図2(イ)に示す期
間では、パルス発生器14の出力が正電圧を継続して
いるので、MOSFET1がオン状態を継続する。
In the period shown in FIG.
The capacitance between the gate and source of T1 is charged by the DC power supply 11 via the transistor 21 (see FIG. 2B), and the MOSFET 1 is turned on. In the period shown in FIG. 2A, the output of the pulse generator 14 keeps the positive voltage, so that the MOSFET 1 keeps on.

【0016】また、図2(イ)に示す期間,では、
トランジスタ23,26がオンしているので、直流電源
11→トランジスタ23→リアクトル25→トランジス
タ26の経路で電流が流れ、図2(ニ)に示す如く、リ
アクトル25にエネルギーを蓄える。次に、パルス発生
器14の出力が正電圧から零電位に切り換わると(図2
(イ)参照)、トランジスタ21がオフすると共にトラ
ンジスタ23,26もオフする。
In the period shown in FIG.
Since the transistors 23 and 26 are on, a current flows through the path of the DC power supply 11 → the transistor 23 → the reactor 25 → the transistor 26, and energy is stored in the reactor 25 as shown in FIG. Next, when the output of the pulse generator 14 switches from the positive voltage to the zero potential (FIG. 2).
(See (a)), the transistor 21 is turned off, and the transistors 23 and 26 are also turned off.

【0017】図2(イ)に示す期間では、リアクトル
25のダイオード27側が正の高電位となり、リアクト
ル25に蓄えたエネルギーとMOSFET1のゲート−
ソース間の容量に蓄えられた電荷とが、リアクトル25
→ダイオード27→直流電源11→MOSFET1のソ
ース端子→MOSFET1のゲート端子→ダイオード2
2の経路で直流電源11に回生され(図2(ホ)参
照)、該電荷が零になるとMOSFET1がオフする
(図2(ロ)参照)。
In the period shown in FIG. 2A, the diode 27 side of the reactor 25 has a positive high potential, and the energy stored in the reactor 25 and the gate of the MOSFET 1
The charge stored in the capacitance between the sources is
→ Diode 27 → DC power supply 11 → Source terminal of MOSFET 1 → Gate terminal of MOSFET 1 → Diode 2
The power is regenerated by the DC power supply 11 through the path 2 (see FIG. 2E), and when the charge becomes zero, the MOSFET 1 is turned off (see FIG. 2B).

【0018】図2(イ)に示す期間では、パルス発生
器14の出力が零電位を継続しているので、MOSFE
T1がオフ状態を継続し、リアクトル25に残っている
エネルギーがある場合には、リアクトル25→ダイオー
ド27→直流電源11→ダイオード24の経路で直流電
源11に回生する(図2(ニ),(ホ)参照)。図3
は、この発明の第2の実施例を示すゲート駆動回路の回
路構成図であり、この発明の請求項2に対応し、図1に
示した第1の実施例と同一機能を有するものには同一符
号を付している。
In the period shown in FIG. 2A, since the output of the pulse generator 14 keeps zero potential, the MOSFE
When T1 continues to be in the OFF state and there is energy remaining in the reactor 25, the power is regenerated to the DC power supply 11 through a path of the reactor 25 → the diode 27 → the DC power supply 11 → the diode 24 (FIG. 2 (D), (D)). E)). FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram of a gate drive circuit showing a second embodiment of the present invention. Corresponding to claim 2 of the present invention, those having the same functions as those of the first embodiment shown in FIG. The same reference numerals are given.

【0019】すなわちゲート駆動回路30において、図
1に示したゲート駆動回路20と異なる箇所は、パルス
発生器14の出力とトランジスタ26のベース又はゲー
ト端子との間にオフディレータイマ31を挿入したこと
である。オフディレータイマ31は、パルス発生器14
の出力が零電位から正電位に切り換わると同時にオフデ
ィレータイマ31の出力も零電位から正電位に切り換わ
り、パルス発生器14の出力が正電位を継続している期
間は、オフディレータイマ31の出力も正電位を継続す
る機能を有している。
That is, the gate drive circuit 30 differs from the gate drive circuit 20 shown in FIG. 1 in that an off-delay timer 31 is inserted between the output of the pulse generator 14 and the base or gate terminal of the transistor 26. It is. The off-delay timer 31 includes the pulse generator 14
Is switched from zero potential to positive potential, and at the same time, the output of the off-delay timer 31 is switched from zero potential to positive potential. Also has the function of maintaining the positive potential.

【0020】さらにオフディレータイマ31は、パルス
発生器14の出力が正電位から零電位に切り換わるとオ
フディレータイマ31の出力は所定の期間、正電位を継
続した後に正電位から零電位に切り換わり、パルス発生
器14の出力の残りの零電位期間は、オフディレータイ
マ31の出力も零電位となる機能を有している。このゲ
ート駆動回路30の動作を、図4に示す動作波形図を参
照しつつ、以下に説明する。
Further, when the output of the pulse generator 14 switches from the positive potential to the zero potential, the off-delay timer 31 switches the output from the positive potential to the zero potential after continuing the positive potential for a predetermined period. On the other hand, during the remaining zero potential period of the output of the pulse generator 14, the output of the off-delay timer 31 has the function of becoming zero potential. The operation of the gate drive circuit 30 will be described below with reference to the operation waveform diagram shown in FIG.

【0021】図4において、ゲート駆動回路30は、図
4(イ)に示す如く、パルス発生器14の出力が零電位
から正電圧に切り換わった後の区間,では、図2に
示したゲート駆動回路20の動作波形の区間,と同
様な動作をする。次に、パルス発生器14の出力が正電
圧から零電位に切り換わると(図4(イ)参照)、トラ
ンジスタ21,23がオフすると共に、トランジスタ2
6は、図4(ロ)に示す如く、オフディレータイマ31
の出力によりオンを継続する。
In FIG. 4, the gate drive circuit 30 operates as shown in FIG. 4A in a section after the output of the pulse generator 14 switches from zero potential to positive voltage, as shown in FIG. The same operation as in the section of the operation waveform of the drive circuit 20 is performed. Next, when the output of the pulse generator 14 switches from the positive voltage to the zero potential (see FIG. 4A), the transistors 21 and 23 are turned off and the transistor 2 is turned off.
6 is an off-delay timer 31 as shown in FIG.
Keeps on by the output of.

【0022】図4(イ)に示す期間では、MOSFE
T1のゲート−ソース間の容量に蓄えられた電荷が、M
OSFET1のゲート端子→ダイオード22→リアクト
ル25→トランジスタ26→MOSFET1のソース端
子の経路で放電され、該電荷が零になるとMOSFET
1はオフし(図4(ハ)参照)、この放電電流によるエ
ネルギーはリアクトル25に蓄えらている(図4(ホ)
参照)。
In the period shown in FIG.
The charge stored in the gate-source capacitance of T1 is M
Discharge occurs in the path of the gate terminal of the OSFET1, the diode 22, the reactor 25, the transistor 26, and the source terminal of the MOSFET 1. When the charge becomes zero, the MOSFET is discharged.
1 is turned off (see FIG. 4 (c)), and the energy due to this discharge current is stored in the reactor 25 (FIG. 4 (e)).
reference).

【0023】図4(イ)に示す区間では、トランジス
タ26は、図4(ロ)に示す如くオフディレータイマ3
1の出力によりオンを継続しているので、リアクトル2
5に蓄えたエネルギーにより、リアクトル25→トラン
ジスタ26→ダイオード24の経路で電流を流し続ける
(図4(ホ),(ヘ)参照)。さらに図4(イ)に示す
期間では、パルス発生器14の出力が零電位を継続し
ているので、MOSFET1がオフ状態を継続し、リア
クトル25に蓄えたエネルギーは、リアクトル25→ダ
イオード27→直流電源11→ダイオード24の経路で
直流電源11に回生する(図4(ホ),(ヘ)参照)。
In the section shown in FIG. 4A, the transistor 26 operates as shown in FIG.
Since the output of 1 keeps on, the reactor 2
With the energy stored in 5, the current continues to flow through the reactor 25 → the transistor 26 → the diode 24 (see FIGS. 4 (e) and 4 (f)). Further, during the period shown in FIG. 4A, the output of the pulse generator 14 keeps the zero potential, so that the MOSFET 1 continues to be in the off state, and the energy stored in the reactor 25 is changed from the reactor 25 to the diode 27 to the direct current. The power is regenerated to the DC power supply 11 through the path from the power supply 11 to the diode 24 (see FIGS. 4E and 4F).

【0024】上述の如く、オフディレータイマ31を備
えることにより、例えばパルス幅変調(PWM)された
指令を発生するパルス発生器14の場合のオン指令の継
続期間が短くなっても、MOSFET1のターンオフ時
のMOSFET1のゲート−ソース間の蓄積電荷を直流
電源1に回生することができる。図5は、この発明の第
3の実施例を示すゲート駆動回路の回路構成図であり、
この発明の請求項4に対応し、図7に示した従来のゲー
ト駆動回路と同一機能を有するものには同一符号を付し
ている。
As described above, the provision of the off-delay timer 31 makes it possible to turn off the MOSFET 1 even if the duration of the ON command in the case of the pulse generator 14 that generates a command subjected to pulse width modulation (PWM) is shortened. The accumulated charge between the gate and the source of the MOSFET 1 at the time can be regenerated to the DC power supply 1. FIG. 5 is a circuit diagram showing a gate drive circuit according to a third embodiment of the present invention.
Corresponding to claim 4 of the present invention, components having the same functions as those of the conventional gate drive circuit shown in FIG.

【0025】すなわち図5において、ゲート駆動回路4
0は直流電源11と、バルス発生器14と、第1トラン
ジスタとしてのトランジスタ41と、第1ダイオードと
してのダイオード42と、リアクトル43と、第2トラ
ンジスタとしてのトランジスタ44と、第2ダイオード
としてのダイオード45と、抵抗46とから構成されて
いる。
That is, in FIG. 5, the gate drive circuit 4
0 denotes a DC power supply 11, a pulse generator 14, a transistor 41 as a first transistor, a diode 42 as a first diode, a reactor 43, a transistor 44 as a second transistor, and a diode as a second diode. 45 and a resistor 46.

【0026】このゲート駆動回路40の動作を以下に説
明する。パルス発生器14の出力が正電圧の期間はトラ
ンジスタ41,44がオンし、MOSFET1のゲート
−ソース端子間の容量をトランジスタ41を介して直流
電源11の電圧まで充電され、MOSFET1はオンす
る。同時にトランジスタ44のオンにより、直流電源1
1→トランジスタ41→リアクトル43→トランジスタ
44の経路で電流が流れ、リアクトル44にエネルギー
を蓄える。
The operation of the gate drive circuit 40 will be described below. While the output of the pulse generator 14 is a positive voltage, the transistors 41 and 44 are turned on, the capacitance between the gate and the source terminal of the MOSFET 1 is charged to the voltage of the DC power supply 11 via the transistor 41, and the MOSFET 1 is turned on. At the same time, when the transistor 44 is turned on, the DC power supply 1
A current flows through the path of 1 → transistor 41 → reactor 43 → transistor 44, and energy is stored in reactor 44.

【0027】また、パルス発生器14の出力が零電圧の
期間はトランジスタ41,44がオフし、リアクトル4
3の蓄えたエネルギーおよびMOSFET1のゲート−
ソース端子間の容量の蓄積電荷を、リアクトル43→ダ
イオード45→直流電源11→MOSFET1のソース
端子→MOSFET1のゲート端子の経路で直流電源1
1に回生する。またMOSFET1のゲート−ソース端
子間の容量の蓄積電荷が上記経路で放電して零になる
と、MOSFET1はオフする。
During the period when the output of the pulse generator 14 is at zero voltage, the transistors 41 and 44 are turned off and the reactor 4 is turned off.
3 stored energy and the gate of MOSFET 1-
The accumulated charge of the capacitance between the source terminals is transferred to the DC power source 1 via the route of the reactor 43 → the diode 45 → the DC power source 11 → the source terminal of the MOSFET 1 → the gate terminal of the MOSFET 1.
Regenerate to 1. Further, when the accumulated charge of the capacitance between the gate and the source terminal of the MOSFET 1 is discharged through the above-mentioned path and becomes zero, the MOSFET 1 is turned off.

【0028】その後、リアクトル43に残っているエネ
ルギーがある場合には、リアクトル43→ダイオード4
5→直流電源11→ダイオード42の経路で電流を流
し、直流電源11に回生する。図6は、この発明の第4
の実施例を示すゲート駆動回路の回路構成図であり、こ
の発明の請求項4に対応し、図5に示した第3の実施例
と同一機能を有するものには同一符号を付している。
Thereafter, if there is energy remaining in the reactor 43, the reactor 43 → the diode 4
A current flows through the path of 5 → DC power supply 11 → diode 42 to regenerate to DC power supply 11. FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a gate drive circuit showing an embodiment of the present invention. Corresponding to claim 4 of the present invention, components having the same functions as those of the third embodiment shown in FIG. .

【0029】すなわちゲート駆動回路50において、図
5に示したゲート駆動回路40と異なる箇所は、パルス
発生器14の出力とトランジスタ44のベース又はゲー
ト端子との間にオフディレータイマ51を挿入したこと
である。このオフディレータイマ51は、先述の第2の
実施例のオフディレータイマ31と同じ機能をする。
That is, the gate drive circuit 50 differs from the gate drive circuit 40 shown in FIG. 5 in that an off-delay timer 51 is inserted between the output of the pulse generator 14 and the base or gate terminal of the transistor 44. It is. The off-delay timer 51 has the same function as the off-delay timer 31 of the second embodiment.

【0030】このゲート駆動回路50の動作を以下に説
明する。パルス発生器14の出力が正電圧の期間はトラ
ンジスタ41,44がオンし、MOSFET1のゲート
−ソース端子間の容量をトランジスタ41を介して直流
電源11の電圧まで充電し、MOSFET1はオンす
る。同時にトランジスタ44のオンにより、直流電源1
1→トランジスタ41→リアクトル43→トランジスタ
44の経路で電流が流れ、リアクトル44にエネルギー
を蓄える。
The operation of the gate drive circuit 50 will be described below. While the output of the pulse generator 14 is a positive voltage, the transistors 41 and 44 are turned on, the capacitance between the gate and source terminals of the MOSFET 1 is charged to the voltage of the DC power supply 11 via the transistor 41, and the MOSFET 1 is turned on. At the same time, when the transistor 44 is turned on, the DC power supply 1
A current flows through the path of 1 → transistor 41 → reactor 43 → transistor 44, and energy is stored in reactor 44.

【0031】また、パルス発生器14の出力が零電圧の
期間の内、トランジスタ41がオフ、トランジスタ44
がオンの期間は、MOSFET1の蓄積電荷をMOSF
ETT1のゲート端子→リアクトル43→トランジスタ
44→MOSFETT1のゲート端子の経路でリアクト
ル43に蓄えて、該蓄積電荷を零にし、MOSFET1
はオフする。このときに蓄えたエネルギーにより、リア
クトル43→トランジスタ44→ダイオード42の経路
に電流が流れ続ける。
During the period when the output of the pulse generator 14 is zero voltage, the transistor 41 is turned off and the transistor 44 is turned off.
Is ON, the accumulated charge of MOSFET 1 is
The charge is stored in the reactor 43 through the route of the gate terminal of the ETT1, the reactor 43, the transistor 44, and the gate terminal of the MOSFET T1, and the accumulated charge is reduced to zero.
Turns off. Due to the energy stored at this time, a current continues to flow in a path from the reactor 43 → the transistor 44 → the diode 42.

【0032】次に、パルス発生器14の出力が零電圧の
期間の内、トランジスタ41,44が共にオフの期間に
なると、リアクトル43のエネルギーにより、リアクト
ル43→ダイオード45→直流電源11→ダイオード4
2の経路で電流を流し、直流電源11に回生する。上述
の如く、オフディレータイマ51を備えることにより、
例えばパルス幅変調(PWM)された指令を発生するパ
ルス発生器14の場合のオン指令の継続期間が短くなっ
ても、MOSFET1のターンオフ時のMOSFET1
のゲート−ソース間の蓄積電荷を直流電源11に回生す
ることができる。
Next, when the output of the pulse generator 14 is in a zero voltage period and the transistors 41 and 44 are both turned off, the energy of the reactor 43 causes the reactor 43 → the diode 45 → the DC power supply 11 → the diode 4
The current flows through the path 2 and is regenerated to the DC power supply 11. As described above, by providing the off-delay timer 51,
For example, even if the duration of the ON command in the case of the pulse generator 14 that generates a command subjected to pulse width modulation (PWM) is shortened, the MOSFET 1 is turned off when the MOSFET 1 is turned off.
The charge stored between the gate and the source can be regenerated to the DC power supply 11.

【0033】[0033]

【発明の効果】この発明によれば、電圧駆動形半導体デ
バイスのターンオフ時のゲート−ソース間の蓄積電荷を
直流電源に回生するので、ゲート駆動回路での損失が少
なくなって該駆動回路が小形化され、このゲート駆動回
路とIGBTなどを含む装置の変換効率が改善されるの
で、例えば携帯用機器などで1個の小形蓄電池より数種
類の直流電圧を必要とする用途に最適である。
According to the present invention, the charge stored between the gate and the source when the voltage-driven semiconductor device is turned off is regenerated to the DC power supply, so that the loss in the gate drive circuit is reduced and the drive circuit is small. Since the conversion efficiency of the device including the gate drive circuit and the IGBT is improved, it is most suitable for use in a portable device or the like that requires several types of DC voltages from one small storage battery.

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

【図1】この発明の第1の実施例を示すゲード駆動回路
の回路構成図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a gate drive circuit according to a first embodiment of the present invention;

【図2】図1の動作を説明する波形図FIG. 2 is a waveform chart illustrating the operation of FIG.

【図3】この発明の第2の実施例を示すゲード駆動回路
の回路構成図
FIG. 3 is a circuit diagram showing a gate drive circuit according to a second embodiment of the present invention;

【図4】図3の動作を説明する波形図FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation of FIG. 3;

【図5】この発明の第3の実施例を示すゲード駆動回路
の回路構成図
FIG. 5 is a circuit diagram showing a gate drive circuit according to a third embodiment of the present invention;

【図6】この発明の第4の実施例を示すゲード駆動回路
の回路構成図
FIG. 6 is a circuit diagram showing a gate drive circuit according to a fourth embodiment of the present invention;

【図7】従来例を示すゲード駆動回路の回路構成図FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a gate drive circuit showing a conventional example.

【図8】図7の動作を説明する波形図FIG. 8 is a waveform chart for explaining the operation of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…MOSFET、10…ゲート駆動回路、11…直流
電源、12,13…トランジスタ、14…パルス発生
器、20…ゲート駆動回路、21…トランジスタ、22
…ダイオード、23…トランジスタ、24…ダイオー
ド、25…リアクトル、26…トランジスタ、27…ダ
イオード、28…抵抗、30…ゲート駆動回路、31…
オフディレータイマ、40…ゲート駆動回路、41…ト
ランジスタ、42…ダイオード、43…リアクトル、4
4…トランジスタ、45…ダイオード、46…抵抗、5
0…ゲート駆動回路、51…オフディレータイマ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MOSFET, 10 ... gate drive circuit, 11 ... DC power supply, 12, 13 ... transistor, 14 ... pulse generator, 20 ... gate drive circuit, 21 ... transistor, 22
... Diode, 23 ... Transistor, 24 ... Diode, 25 ... Reactor, 26 ... Transistor, 27 ... Diode, 28 ... Resistance, 30 ... Gate drive circuit, 31 ...
Off-delay timer, 40 gate drive circuit, 41 transistor, 42 diode, 43 reactor
4 transistor, 45 diode, 46 resistor, 5
0: gate drive circuit, 51: off-delay timer.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源の正極側端子と電圧駆動形半導体
デバイスのゲート端子との間に第1トランジスタを接続
し、 前記直流電源の負極側端子に前記半導体デバイスのソー
ス又はエミッタ端子を接続し、 前記半導体デバイスのゲート端子に第1ダイオードの陽
極を接続し、 前記直流電源の正極側端子と第1ダイオードの陰極との
間に第2トランジスタを接続し、 第1ダイオードと第2トランジスタとの接続点に、第2
ダイオードの陰極とリアクトルの一端とをそれぞれ接続
し、 前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極側端子との
間に第3トランジスタを接続し、 前記直流電源の負極側端子に第2ダイオードの陽極を接
続し、 前記リアクトルと第3トランジスタとの接続点に第3ダ
イオードの陽極を接続し、 前記直流電源の正極側端子に第3ダイオードの陰極を接
続し、 前記第1,第2,第3トランジスタそれぞれのベース又
はゲート端子の並列接続点と前記直流電源の負極側端子
との間に前記半導体デバイスをオン・オフさせる指令を
発生するパルス発生器を接続したことを特徴とするゲー
ト駆動回路。
A first transistor is connected between a positive terminal of a DC power supply and a gate terminal of a voltage-driven semiconductor device, and a source or emitter terminal of the semiconductor device is connected to a negative terminal of the DC power supply. An anode of a first diode is connected to a gate terminal of the semiconductor device; a second transistor is connected between a positive terminal of the DC power supply and a cathode of the first diode; At the connection point, the second
A cathode of the diode is connected to one end of the reactor, a third transistor is connected between the other end of the reactor and a negative terminal of the DC power supply, and an anode of a second diode is connected to the negative terminal of the DC power supply. The anode of a third diode is connected to a connection point between the reactor and the third transistor; the cathode of a third diode is connected to the positive terminal of the DC power supply; A gate drive circuit, comprising: a pulse generator for generating a command to turn on / off the semiconductor device between a parallel connection point of a base or a gate terminal of each transistor and a negative terminal of the DC power supply.
【請求項2】直流電源の正極側端子と電圧駆動形半導体
デバイスのゲート端子との間に第1トランジスタを接続
し、 前記直流電源の負極側端子に前記半導体デバイスのソー
ス又はエミッタ端子を接続し、 前記半導体デバイスのゲート端子に第1ダイオードの陽
極を接続し、 前記直流電源の正極側端子と第1ダイオードの陰極との
間に第2トランジスタを接続し、 第1ダイオードと第2トランジスタとの接続点に、第2
ダイオードの陰極とリアクトルの一端とをそれぞれ接続
し、 前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極側端子との
間に第3トランジスタを接続し、 前記直流電源の負極側端子に第2ダイオードの陽極を接
続し、 前記リアクトルと第3トランジスタとの接続点に第3ダ
イオードの陽極を接続し、 前記直流電源の正極側端子に第3ダイオードの陰極を接
続し、 前記第1,第2トランジスタそれぞれのベース又はゲー
ト端子の並列接続点と前記直流電源の負極側端子との間
に前記半導体デバイスをオン・オフさせる指令を発生す
るパルス発生器を接続し、 前記並列接続点と前記第3トランジスタのベース又はゲ
ート端子との間にオフディレータイマを接続したことを
特徴とするゲート駆動回路。
2. A first transistor is connected between a positive terminal of a DC power supply and a gate terminal of a voltage-driven semiconductor device, and a source or emitter terminal of the semiconductor device is connected to a negative terminal of the DC power supply. An anode of a first diode is connected to a gate terminal of the semiconductor device; a second transistor is connected between a positive terminal of the DC power supply and a cathode of the first diode; At the connection point, the second
A cathode of the diode is connected to one end of the reactor, a third transistor is connected between the other end of the reactor and a negative terminal of the DC power supply, and an anode of a second diode is connected to the negative terminal of the DC power supply. The anode of the third diode is connected to the connection point between the reactor and the third transistor, the cathode of the third diode is connected to the positive terminal of the DC power supply, and the first and second transistors are respectively connected. A pulse generator for generating a command to turn on / off the semiconductor device is connected between a parallel connection point of a base or a gate terminal and a negative terminal of the DC power supply; and the parallel connection point and a base of the third transistor. Alternatively, an off-delay timer is connected between the gate drive circuit and the gate terminal.
【請求項3】直流電源の正極側端子と電圧駆動形半導体
デバイスのゲート端子との間に第1トランジスタを接続
し、 前記直流電源の負極側端子に前記半導体デバイスのソー
ス又はエミッタ端子を接続し、 前記半導体デバイスのゲート端子に、第1ダイオードの
陰極とリアクトルの一端とをそれぞれ接続し、 前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極側端子との
間に第2トランジスタを接続し、 前記直流電源の負極側端子に第1ダイオードの陽極を接
続し、 前記リアクトルと第2トランジスタとの接続点に第2ダ
イオードの陽極を接続し、 前記直流電源の正極側端子に第2ダイオードの陰極を接
続し、 前記第1,第2トランジスタそれぞれのベース又はゲー
ト端子の並列接続点と前記直流電源の負極側端子との間
に前記半導体デバイスをオン・オフさせる指令を発生す
るパルス発生器を接続したことを特徴とするゲート駆動
回路。
3. A first transistor is connected between a positive terminal of the DC power supply and a gate terminal of the voltage-driven semiconductor device, and a source or emitter terminal of the semiconductor device is connected to a negative terminal of the DC power supply. Connecting a cathode of a first diode and one end of a reactor to a gate terminal of the semiconductor device; connecting a second transistor between the other end of the reactor and a negative terminal of the DC power supply; The anode of the first diode is connected to the negative terminal of the power supply, the anode of the second diode is connected to the connection point between the reactor and the second transistor, and the cathode of the second diode is connected to the positive terminal of the DC power supply And connecting the semiconductor device between a parallel connection point of a base or a gate terminal of each of the first and second transistors and a negative terminal of the DC power supply. A gate drive circuit to which a pulse generator for generating an ON / OFF command is connected.
【請求項4】直流電源の正極側端子と電圧駆動形半導体
デバイスのゲート端子との間に第1トランジスタを接続
し、 前記直流電源の負極側端子に前記半導体デバイスのソー
ス又はエミッタ端子を接続し、 前記半導体デバイスのゲート端子に、第1ダイオードの
陰極とリアクトルの一端とをそれぞれ接続し、 前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極側端子との
間に第2トランジスタを接続し、 前記直流電源の負極側端子に第1ダイオードの陽極を接
続し、 前記リアクトルと第2トランジスタとの接続点に第2ダ
イオードの陽極を接続し、 前記直流電源の正極側端子に第2ダイオードの陰極を接
続し、 前記第1トランジスタのベース又はゲート端子と前記直
流電源の負極側端子との間に前記半導体デバイスをオン
・オフさせる指令を発生するパルス発生器を接続し、 前記第1トランジスタとパルス発生器との接続点と第2
トランジスタのベース又はゲート端子との間にオフディ
レータイマを接続したことを特徴とするゲート駆動回
路。
4. A first transistor is connected between a positive terminal of the DC power supply and a gate terminal of the voltage-driven semiconductor device, and a source or emitter terminal of the semiconductor device is connected to a negative terminal of the DC power supply. Connecting a cathode of a first diode and one end of a reactor to a gate terminal of the semiconductor device; connecting a second transistor between the other end of the reactor and a negative terminal of the DC power supply; The anode of the first diode is connected to the negative terminal of the power supply, the anode of the second diode is connected to the connection point between the reactor and the second transistor, and the cathode of the second diode is connected to the positive terminal of the DC power supply And generating a command to turn on / off the semiconductor device between the base or gate terminal of the first transistor and the negative terminal of the DC power supply. A pulse generator, and a connection point between the first transistor and the pulse generator and a second pulse generator.
An off-delay timer is connected between a base and a gate terminal of a transistor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006230166A (en) * 2005-02-21 2006-08-31 Denso Corp Gate drive circuit
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