JPH1070878A - 電力変換装置のゲート駆動回路 - Google Patents
電力変換装置のゲート駆動回路Info
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- JPH1070878A JPH1070878A JP8224273A JP22427396A JPH1070878A JP H1070878 A JPH1070878 A JP H1070878A JP 8224273 A JP8224273 A JP 8224273A JP 22427396 A JP22427396 A JP 22427396A JP H1070878 A JPH1070878 A JP H1070878A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電力変換装置を構成する電圧駆動形半導体デバ
イスのスイッチング特性を外部より調整できるゲート駆
動回路を提供する。 【解決手段】ゲート駆動回路を絶縁回路３１、指令選択
回路３２、トランジスタ３３〜４０、オン用ゲート抵抗
４１〜４４、オフ用ゲート抵抗４５〜４７、ゲート電源
４９で構成し、外部から指令される選択信号と指令信号
とを絶縁回路３１を介して指令選択回路３２に入力し、
オン用ゲート抵抗４１〜４４及びオフ用ゲート抵抗４５
〜４７それぞれのいずれか１個を選択し、この選択され
たオン用ゲート抵抗とオフ用ゲート抵抗に対応するトラ
ンジスタを該指令信号に基づいて交互にオン・オフさせ
る。
イスのスイッチング特性を外部より調整できるゲート駆
動回路を提供する。 【解決手段】ゲート駆動回路を絶縁回路３１、指令選択
回路３２、トランジスタ３３〜４０、オン用ゲート抵抗
４１〜４４、オフ用ゲート抵抗４５〜４７、ゲート電源
４９で構成し、外部から指令される選択信号と指令信号
とを絶縁回路３１を介して指令選択回路３２に入力し、
オン用ゲート抵抗４１〜４４及びオフ用ゲート抵抗４５
〜４７それぞれのいずれか１個を選択し、この選択され
たオン用ゲート抵抗とオフ用ゲート抵抗に対応するトラ
ンジスタを該指令信号に基づいて交互にオン・オフさせ
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インバータなど
の電力変換装置を構成する電圧駆動形半導体デバイスの
ゲート駆動回路に関する。
の電力変換装置を構成する電圧駆動形半導体デバイスの
ゲート駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、この種の電力変換装置として、
代表的なインバータのブロック構成図である。図７にお
いて、１は商用電源、２はインバータ１０の負荷であ
り、インバータ１０は、商用電源１の交流を直流に変換
する整流器１１と、整流器１１の出力の直流電圧を平滑
する平滑コンデンサ１２と、平滑コンデンサ１２の両端
の直流電圧を所望の電圧・周波数の交流電圧に変換する
インバータ主回路１３と、インバータ主回路１３を構成
する電圧駆動形半導体デバイスとしての絶縁ゲートバイ
ポーラトランジスタ（以下、単にＩＧＢＴと称する）を
オン・オフさせるゲート信号を生成するゲート駆動回路
１４と、ゲート駆動回路１４にＩＧＢＴをオン・オフさ
せる指令信号を出力するインバータ制御回路１５とから
構成されている。
代表的なインバータのブロック構成図である。図７にお
いて、１は商用電源、２はインバータ１０の負荷であ
り、インバータ１０は、商用電源１の交流を直流に変換
する整流器１１と、整流器１１の出力の直流電圧を平滑
する平滑コンデンサ１２と、平滑コンデンサ１２の両端
の直流電圧を所望の電圧・周波数の交流電圧に変換する
インバータ主回路１３と、インバータ主回路１３を構成
する電圧駆動形半導体デバイスとしての絶縁ゲートバイ
ポーラトランジスタ（以下、単にＩＧＢＴと称する）を
オン・オフさせるゲート信号を生成するゲート駆動回路
１４と、ゲート駆動回路１４にＩＧＢＴをオン・オフさ
せる指令信号を出力するインバータ制御回路１５とから
構成されている。
【０００３】図８は、インバータ主回路１３を構成する
ＩＧＢＴの１素子当たりのゲート駆動回路の詳細回路構
成図である。図８において、２１はインバータ制御回路
１５からの前記指令信号を、例えばホトカプラなどでイ
ンバータ主回路１３から絶縁して伝達する絶縁回路、２
２は絶縁された指令信号からトランジスタ２３，２４の
ベース信号を生成する増幅器である。
ＩＧＢＴの１素子当たりのゲート駆動回路の詳細回路構
成図である。図８において、２１はインバータ制御回路
１５からの前記指令信号を、例えばホトカプラなどでイ
ンバータ主回路１３から絶縁して伝達する絶縁回路、２
２は絶縁された指令信号からトランジスタ２３，２４の
ベース信号を生成する増幅器である。
【０００４】また、２５はオン用ゲート抵抗、２６はオ
フ用ゲート抵抗であり、前記指令信号に基づきトランジ
スタ２３，２４が交互にオン・オフすることにより、オ
ン用ゲート抵抗２５はトランジスタ２３がオンしたとき
にゲート電源２７からインバータ主回路１３のＩＧＢＴ
１３ａのゲート−エミッタ間の容量を充電する際の充電
抵抗の作用をし、この充電によりＩＧＢＴ１３ａがオン
し、又オフ用ゲート抵抗２６はトランジスタ２４がオン
したときにＩＧＢＴ１３ａのゲート−エミッタ間の容量
に蓄積された電荷を放電する際の放電抵抗の作用をし、
この放電によりＩＧＢＴ１３ａはオフする。
フ用ゲート抵抗であり、前記指令信号に基づきトランジ
スタ２３，２４が交互にオン・オフすることにより、オ
ン用ゲート抵抗２５はトランジスタ２３がオンしたとき
にゲート電源２７からインバータ主回路１３のＩＧＢＴ
１３ａのゲート−エミッタ間の容量を充電する際の充電
抵抗の作用をし、この充電によりＩＧＢＴ１３ａがオン
し、又オフ用ゲート抵抗２６はトランジスタ２４がオン
したときにＩＧＢＴ１３ａのゲート−エミッタ間の容量
に蓄積された電荷を放電する際の放電抵抗の作用をし、
この放電によりＩＧＢＴ１３ａはオフする。
【０００５】図８に示したゲート駆動回路において、オ
ン用ゲート抵抗及びオフ用ゲート抵抗と１ＧＢＴのスイ
ッチング特性との関係は、例えばそれぞれの抵抗値を大
きくするとＩＧＢＴのスイッチングが緩やかになり、そ
の結果、該ＩＧＢＴの発生損失が大きくなるが、該ＩＧ
ＢＴからアースへの漏れ電流は減り、該ＩＧＢＴからの
発生ノイズが減少し、又それぞれの抵抗値を小さくする
と、上述とは逆の特性になり逆の効果が得られることが
知られている。
ン用ゲート抵抗及びオフ用ゲート抵抗と１ＧＢＴのスイ
ッチング特性との関係は、例えばそれぞれの抵抗値を大
きくするとＩＧＢＴのスイッチングが緩やかになり、そ
の結果、該ＩＧＢＴの発生損失が大きくなるが、該ＩＧ
ＢＴからアースへの漏れ電流は減り、該ＩＧＢＴからの
発生ノイズが減少し、又それぞれの抵抗値を小さくする
と、上述とは逆の特性になり逆の効果が得られることが
知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の電力変換
装置のゲート駆動回路では、オン用ゲート抵抗，オフ用
ゲート抵抗ともに１種類ずつであり、それぞれの抵抗値
によりＩＧＢＴのスイッチング特性が一義的に決定さ
れ、このインバータをユーザ側でＩＧＢＴのスイッチン
グ特性を変更して、例えば該ＩＧＢＴからの発生ノイズ
をより減少させることなどが困難であった。
装置のゲート駆動回路では、オン用ゲート抵抗，オフ用
ゲート抵抗ともに１種類ずつであり、それぞれの抵抗値
によりＩＧＢＴのスイッチング特性が一義的に決定さ
れ、このインバータをユーザ側でＩＧＢＴのスイッチン
グ特性を変更して、例えば該ＩＧＢＴからの発生ノイズ
をより減少させることなどが困難であった。
【０００７】即ちこの発明の目的は、ユーザの個々の設
置環境、運転条件（例えばＩＧＢＴのスイッチングを急
峻にして該ＩＧＢＴの発生損失を減少させ、効率を良く
すること、又はＩＧＢＴのスイッチングを緩やかにして
該ＩＧＢＴからの発生ノイズを減少させ、外部機器の誤
動作を防止することなど）に、所定の範囲内で適合させ
ることを可能にした電力変換装置を提供することにあ
る。
置環境、運転条件（例えばＩＧＢＴのスイッチングを急
峻にして該ＩＧＢＴの発生損失を減少させ、効率を良く
すること、又はＩＧＢＴのスイッチングを緩やかにして
該ＩＧＢＴからの発生ノイズを減少させ、外部機器の誤
動作を防止することなど）に、所定の範囲内で適合させ
ることを可能にした電力変換装置を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】電圧駆動形半導体デバイ
スから構成される電力変換装置であって、該半導体デバ
イスをオン・オフさせるゲート駆動回路において、この
第１の発明は、前記半導体デバイスのソース端子又はエ
ミッタ端子に、負極側端子又は中間電位端子を接続した
ゲート電源と、抵抗とトランジスタの直列回路を複数組
並列接続した第１並列回路と、抵抗とトランジスタの直
列回路を複数組並列接続した第２並列回路と、前記半導
体デバイスをオン・オフさせる外部からの指令信号と、
前記第１並列回路及び第２並列回路それぞれを構成する
いずれか１個又は複数個のトランジスタを選択する外部
からの選択信号とに基づき、当該するそれぞれのトラン
ジスタにベース信号を与える指令選択回路とを備え、前
記第１並列回路を前記ゲート電源の正極側端子と前記半
導体デバイスのゲート端子との間に接続し、前記第２並
列回路を該ゲート電源の負極側端子と前記半導体デバイ
スのゲート端子との間に接続し、又、第２の発明は、前
記半導体デバイスのソース端子又はエミッタ端子に、負
極側端子又は中間電位端子を接続したゲート電源と、抵
抗とスイッチ素子の並列回路を複数組直列接続した回路
に第１トランジスタを直列接続した第１直列回路と、抵
抗とスイッチ素子の並列回路を複数組直列接続した回路
に第２トランジスタを直列接続した第２直列回路と、前
記半導体デバイスをオン・オフさせる外部からの指令信
号に基づき前記第１トランジスタ及び第２トランジスタ
にベース信号を与え、前記第１直列回路及び第２直列回
路の並列回路それぞれを構成するいずれか１個又は複数
個のスイッチ素子を選択する外部からの選択信号に基づ
きそれぞれのスイッチ素子をオン又はオフさせる指令・
選択回路とを備え、前記第１直列回路を前記ゲート電源
の正極側端子と前記半導体デバイスのゲート端子との間
に接続し、前記第２直列回路を該ゲート電源の負極側端
子と前記半導体デバイスのゲート端子との間に接続す
る。
スから構成される電力変換装置であって、該半導体デバ
イスをオン・オフさせるゲート駆動回路において、この
第１の発明は、前記半導体デバイスのソース端子又はエ
ミッタ端子に、負極側端子又は中間電位端子を接続した
ゲート電源と、抵抗とトランジスタの直列回路を複数組
並列接続した第１並列回路と、抵抗とトランジスタの直
列回路を複数組並列接続した第２並列回路と、前記半導
体デバイスをオン・オフさせる外部からの指令信号と、
前記第１並列回路及び第２並列回路それぞれを構成する
いずれか１個又は複数個のトランジスタを選択する外部
からの選択信号とに基づき、当該するそれぞれのトラン
ジスタにベース信号を与える指令選択回路とを備え、前
記第１並列回路を前記ゲート電源の正極側端子と前記半
導体デバイスのゲート端子との間に接続し、前記第２並
列回路を該ゲート電源の負極側端子と前記半導体デバイ
スのゲート端子との間に接続し、又、第２の発明は、前
記半導体デバイスのソース端子又はエミッタ端子に、負
極側端子又は中間電位端子を接続したゲート電源と、抵
抗とスイッチ素子の並列回路を複数組直列接続した回路
に第１トランジスタを直列接続した第１直列回路と、抵
抗とスイッチ素子の並列回路を複数組直列接続した回路
に第２トランジスタを直列接続した第２直列回路と、前
記半導体デバイスをオン・オフさせる外部からの指令信
号に基づき前記第１トランジスタ及び第２トランジスタ
にベース信号を与え、前記第１直列回路及び第２直列回
路の並列回路それぞれを構成するいずれか１個又は複数
個のスイッチ素子を選択する外部からの選択信号に基づ
きそれぞれのスイッチ素子をオン又はオフさせる指令・
選択回路とを備え、前記第１直列回路を前記ゲート電源
の正極側端子と前記半導体デバイスのゲート端子との間
に接続し、前記第２直列回路を該ゲート電源の負極側端
子と前記半導体デバイスのゲート端子との間に接続す
る。
【０００９】さらに第３の発明は前記第１又は第２の発
明において、前記電力変換装置の出力電流又は出力電力
又は前記半導体デバイスの温度の内少なくともいずれか
１つの検出値に基づいて、前記選択信号を演算する選択
信号演算回路を付加する。この発明によれば、ユーザ側
からの要望若しくは、電力変換装置内部での検出値ある
いは演算結果に基づいた選択信号によるオン又はオフ用
ゲート抵抗で、電力変換装置を構成する電圧制御形半導
体デバイスのゲート端子とソース端子又はエミッタ端子
間の容量に充放電を行い、この充放電により該半導体デ
バイスがスイッチングされる。
明において、前記電力変換装置の出力電流又は出力電力
又は前記半導体デバイスの温度の内少なくともいずれか
１つの検出値に基づいて、前記選択信号を演算する選択
信号演算回路を付加する。この発明によれば、ユーザ側
からの要望若しくは、電力変換装置内部での検出値ある
いは演算結果に基づいた選択信号によるオン又はオフ用
ゲート抵抗で、電力変換装置を構成する電圧制御形半導
体デバイスのゲート端子とソース端子又はエミッタ端子
間の容量に充放電を行い、この充放電により該半導体デ
バイスがスイッチングされる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１の実施例
を示す電力変換装置のゲート駆動回路の回路構成図であ
り、例えば図７に示したインバータ主回路１３を構成す
るＩＧＢＴの１素子当たりのゲート駆動回路に適用され
る。図１において、３１はインバータ制御回路など外部
からの指令信号と選択信号とを、例えばホトカプラなど
でインバータ主回路１３から絶縁して伝達する絶縁回
路、３２は絶縁された指令信号と選択信号とからトラン
ジスタ３３〜４０それぞれのベース信号（Ａ0 〜Ａ3 ，
Ｂ0 〜Ｂ3 ）を生成する指令選択回路である。また、４
１〜４４はオン用ゲート抵抗、４５〜４８はオフ用ゲー
ト抵抗、４９は図８に示したゲート電源２７と同様のゲ
ート電源である。
を示す電力変換装置のゲート駆動回路の回路構成図であ
り、例えば図７に示したインバータ主回路１３を構成す
るＩＧＢＴの１素子当たりのゲート駆動回路に適用され
る。図１において、３１はインバータ制御回路など外部
からの指令信号と選択信号とを、例えばホトカプラなど
でインバータ主回路１３から絶縁して伝達する絶縁回
路、３２は絶縁された指令信号と選択信号とからトラン
ジスタ３３〜４０それぞれのベース信号（Ａ0 〜Ａ3 ，
Ｂ0 〜Ｂ3 ）を生成する指令選択回路である。また、４
１〜４４はオン用ゲート抵抗、４５〜４８はオフ用ゲー
ト抵抗、４９は図８に示したゲート電源２７と同様のゲ
ート電源である。
【００１１】図１に示した実施例では、オン用ゲート抵
抗値及びオフ用ゲート抵抗値ともに４種類の異なった値
をオン用ゲート抵抗４１〜４４とオフ用ゲート抵抗４５
〜４８とからそれぞれ選択できるようにし、また、トラ
ンジスタ３３〜３６とオン用ゲート抵抗４１〜４４とは
この発明の第１並列回路に相当し、トランジスタ３７〜
４０とオフ用ゲート抵抗４５〜４８とはこの発明の第２
並列回路に相当する。
抗値及びオフ用ゲート抵抗値ともに４種類の異なった値
をオン用ゲート抵抗４１〜４４とオフ用ゲート抵抗４５
〜４８とからそれぞれ選択できるようにし、また、トラ
ンジスタ３３〜３６とオン用ゲート抵抗４１〜４４とは
この発明の第１並列回路に相当し、トランジスタ３７〜
４０とオフ用ゲート抵抗４５〜４８とはこの発明の第２
並列回路に相当する。
【００１２】図２は、図１に示した指令選択回路３２の
詳細回路構成図である。この指令選択回路３２では、選
択信号ＳA ，ＳB の絶縁回路３１を介した選択信号を例
えば２進−４進デコータ素子からなるデコータ３２ａに
より変換し、この変換値と絶縁回路３１を介した指令信
号とを１組のインバータ素子と８組のアンド素子と４組
の増幅器と４組の反転増幅器とからなるベース駆動回路
３２ｂにより、トランジスタ３３〜４０それぞれのベー
ス信号（Ａ0 〜Ａ3 ，Ｂ0 〜Ｂ3）を生成している。
詳細回路構成図である。この指令選択回路３２では、選
択信号ＳA ，ＳB の絶縁回路３１を介した選択信号を例
えば２進−４進デコータ素子からなるデコータ３２ａに
より変換し、この変換値と絶縁回路３１を介した指令信
号とを１組のインバータ素子と８組のアンド素子と４組
の増幅器と４組の反転増幅器とからなるベース駆動回路
３２ｂにより、トランジスタ３３〜４０それぞれのベー
ス信号（Ａ0 〜Ａ3 ，Ｂ0 〜Ｂ3）を生成している。
【００１３】図２の指令選択回路３２の動作を、図３に
示す動作波形図を参照しつつ、以下に説明をする。選択
信号ＳA ，ＳB それぞれが論理“Ｈ”信号か論理“Ｌ”
信号かによりデコータ３２ａにより４通りに変換する。
例えば図３（イ）では選択信号ＳA が論理“Ｈ”信号、
図３（ロ）では選択信号ＳB が論理“Ｌ”信号状態なの
でベース信号Ａ1 ，Ｂ1 が選択され、図３（ハ）に示す
指令信号に基づいてトランジスタ３４とトランジスタ３
８とにベース信号を与え、このベース信号に基づいてト
ランジスタ３４とトランジスタ３８とが交互にオン・オ
フし、図３（ニ）に示すようにオン用ゲート抵抗４２は
トランジスタ３４がオンしたときにゲート電源４９から
インバータ主回路１３のＩＧＢＴ１３ａのゲート−エミ
ッタ間の容量を充電する際の充電抵抗の作用をし、この
充電によりＩＧＢＴ１３ａがオンし、又オフ用ゲート抵
抗４６はトランジスタ３８がオンしたときにＩＧＢＴ１
３ａのゲート−エミッタ間の容量に蓄積された電荷を放
電する際の放電抵抗の作用をし、この放電によりＩＧＢ
Ｔ１３ａはオフする。
示す動作波形図を参照しつつ、以下に説明をする。選択
信号ＳA ，ＳB それぞれが論理“Ｈ”信号か論理“Ｌ”
信号かによりデコータ３２ａにより４通りに変換する。
例えば図３（イ）では選択信号ＳA が論理“Ｈ”信号、
図３（ロ）では選択信号ＳB が論理“Ｌ”信号状態なの
でベース信号Ａ1 ，Ｂ1 が選択され、図３（ハ）に示す
指令信号に基づいてトランジスタ３４とトランジスタ３
８とにベース信号を与え、このベース信号に基づいてト
ランジスタ３４とトランジスタ３８とが交互にオン・オ
フし、図３（ニ）に示すようにオン用ゲート抵抗４２は
トランジスタ３４がオンしたときにゲート電源４９から
インバータ主回路１３のＩＧＢＴ１３ａのゲート−エミ
ッタ間の容量を充電する際の充電抵抗の作用をし、この
充電によりＩＧＢＴ１３ａがオンし、又オフ用ゲート抵
抗４６はトランジスタ３８がオンしたときにＩＧＢＴ１
３ａのゲート−エミッタ間の容量に蓄積された電荷を放
電する際の放電抵抗の作用をし、この放電によりＩＧＢ
Ｔ１３ａはオフする。
【００１４】例えば、オン用ゲート抵抗４１の抵抗値＜
・・・＜オン用ゲート抵抗４４の抵抗値、同様にオフ用
ゲート抵抗４５の抵抗値＜・・・＜オフ用ゲート抵抗４
８の抵抗値と設定することにより、選択信号ＳA ，ＳB
それぞれが論理“Ｈ”信号か論理“Ｌ”信号かによりい
ずれかのオン用ゲート抵抗とオフ用ゲート抵抗を選択で
き、さらに図示しないが、オン用ゲート抵抗とオフ用ゲ
ート抵抗とをそれぞれ任意の複数個を選択して、それぞ
れに対応するトランジスタを指令信号に基づいてオン・
オフさせることも可能である。また、この実施例ではそ
れぞれ４組の抵抗とトランジスタによる構成を示してい
るが、オン用，オフ用互いに異なった複数組の構成でも
よい。
・・・＜オン用ゲート抵抗４４の抵抗値、同様にオフ用
ゲート抵抗４５の抵抗値＜・・・＜オフ用ゲート抵抗４
８の抵抗値と設定することにより、選択信号ＳA ，ＳB
それぞれが論理“Ｈ”信号か論理“Ｌ”信号かによりい
ずれかのオン用ゲート抵抗とオフ用ゲート抵抗を選択で
き、さらに図示しないが、オン用ゲート抵抗とオフ用ゲ
ート抵抗とをそれぞれ任意の複数個を選択して、それぞ
れに対応するトランジスタを指令信号に基づいてオン・
オフさせることも可能である。また、この実施例ではそ
れぞれ４組の抵抗とトランジスタによる構成を示してい
るが、オン用，オフ用互いに異なった複数組の構成でも
よい。
【００１５】図４は、この発明の第２の実施例を示す電
力変換装置のゲート駆動回路の回路構成図であり、例え
ば図７に示したインバータ主回路１３を構成するＩＧＢ
Ｔの１素子当たりのゲート駆動回路に適用され、図１，
図２に示したこの発明の第１の実施例回路と同一機能を
有するものには同一符号を付している。図４において、
指令・選択回路５１は絶縁回路３１で絶縁された指令信
号からトランジスタ５２，５３それぞれのベース信号
（Ａ，Ｂ）と、絶縁回路３１で絶縁された選択信号
ＳA ，ＳB からスイッチ素子５４〜６１にオン・オフさ
せる制御信号（Ｓ0 〜Ｓ3 ）とを出力する。また、６２
〜６５はオン用ゲート抵抗、６６〜６９はオフ用ゲート
抵抗である。
力変換装置のゲート駆動回路の回路構成図であり、例え
ば図７に示したインバータ主回路１３を構成するＩＧＢ
Ｔの１素子当たりのゲート駆動回路に適用され、図１，
図２に示したこの発明の第１の実施例回路と同一機能を
有するものには同一符号を付している。図４において、
指令・選択回路５１は絶縁回路３１で絶縁された指令信
号からトランジスタ５２，５３それぞれのベース信号
（Ａ，Ｂ）と、絶縁回路３１で絶縁された選択信号
ＳA ，ＳB からスイッチ素子５４〜６１にオン・オフさ
せる制御信号（Ｓ0 〜Ｓ3 ）とを出力する。また、６２
〜６５はオン用ゲート抵抗、６６〜６９はオフ用ゲート
抵抗である。
【００１６】なお図４に示したスイッチ素子５４〜６１
としては、トランジスタ，アナログスイッチ，リードリ
レーなどが適当である。図４に示した実施例では、オン
用ゲート抵抗値及びオフ用ゲート抵抗値ともに４種類の
異なった値をオン用ゲート抵抗６２〜６５の直列接続回
路とオフ用ゲート抵抗６６〜６９の直列接続回路とから
それぞれ選択できるようにし、また、トランジスタ５２
とオン用ゲート抵抗６２〜６５とスイッチ素子５４〜５
７とはこの発明の第１直列回路に相当し、トランジスタ
５３とオフ用ゲート抵抗６６〜６９とスイッチ素子５８
〜６１とはこの発明の第２直列回路に相当する。
としては、トランジスタ，アナログスイッチ，リードリ
レーなどが適当である。図４に示した実施例では、オン
用ゲート抵抗値及びオフ用ゲート抵抗値ともに４種類の
異なった値をオン用ゲート抵抗６２〜６５の直列接続回
路とオフ用ゲート抵抗６６〜６９の直列接続回路とから
それぞれ選択できるようにし、また、トランジスタ５２
とオン用ゲート抵抗６２〜６５とスイッチ素子５４〜５
７とはこの発明の第１直列回路に相当し、トランジスタ
５３とオフ用ゲート抵抗６６〜６９とスイッチ素子５８
〜６１とはこの発明の第２直列回路に相当する。
【００１７】図５は、図４に示した指令・選択回路４１
の詳細回路構成図である。この指令・選択回路５１で
は、選択信号ＳA ，ＳB の絶縁回路３１を介した選択信
号をデコータ５１ａにより変換し、この変換値により制
御信号（Ｓ0 〜Ｓ3）を出力し、絶縁回路３１を介した
指令信号をインバータ素子と増幅器と反転増幅器とから
なるベース駆動回路５１ｂによりトランジスタ５２，５
３のベース信号を生成している。
の詳細回路構成図である。この指令・選択回路５１で
は、選択信号ＳA ，ＳB の絶縁回路３１を介した選択信
号をデコータ５１ａにより変換し、この変換値により制
御信号（Ｓ0 〜Ｓ3）を出力し、絶縁回路３１を介した
指令信号をインバータ素子と増幅器と反転増幅器とから
なるベース駆動回路５１ｂによりトランジスタ５２，５
３のベース信号を生成している。
【００１８】図５に示した指令・選択回路５１の動作を
以下に説明をする。選択信号ＳA ，ＳB それぞれが論理
“Ｈ”信号か論理“Ｌ”信号かによりデコータ３２ａに
より４通りに変換する。例えば選択信号ＳA が論理
“Ｌ”信号、選択信号ＳB が論理“Ｈ”信号のときには
制御信号Ｓ2 が選択され、スイッチ素子５６，６０が開
放し、残りのスイッチ素子は短絡状態となる。この状態
で前記指令信号に基づいてトランジスタ５２とトランジ
スタ５３とにベース信号を与え、このベース信号に基づ
いてトランジスタ５２とトランジスタ５３とが交互にオ
ン・オフし、オン用ゲート抵抗６４はトランジスタ５２
がオンしたときにゲート電源４９からインバータ主回路
１３のＩＧＢＴ１３ａのゲート−エミッタ間の容量を充
電する際の充電抵抗の作用をし、この充電によりＩＧＢ
Ｔ１３ａがオンし、又オフ用ゲート抵抗６８はトランジ
スタ５３がオンしたときにＩＧＢＴ１３ａのゲート−エ
ミッタ間の容量に蓄積された電荷を放電する際の放電抵
抗の作用をし、この放電によりＩＧＢＴ１３ａはオフす
る。
以下に説明をする。選択信号ＳA ，ＳB それぞれが論理
“Ｈ”信号か論理“Ｌ”信号かによりデコータ３２ａに
より４通りに変換する。例えば選択信号ＳA が論理
“Ｌ”信号、選択信号ＳB が論理“Ｈ”信号のときには
制御信号Ｓ2 が選択され、スイッチ素子５６，６０が開
放し、残りのスイッチ素子は短絡状態となる。この状態
で前記指令信号に基づいてトランジスタ５２とトランジ
スタ５３とにベース信号を与え、このベース信号に基づ
いてトランジスタ５２とトランジスタ５３とが交互にオ
ン・オフし、オン用ゲート抵抗６４はトランジスタ５２
がオンしたときにゲート電源４９からインバータ主回路
１３のＩＧＢＴ１３ａのゲート−エミッタ間の容量を充
電する際の充電抵抗の作用をし、この充電によりＩＧＢ
Ｔ１３ａがオンし、又オフ用ゲート抵抗６８はトランジ
スタ５３がオンしたときにＩＧＢＴ１３ａのゲート−エ
ミッタ間の容量に蓄積された電荷を放電する際の放電抵
抗の作用をし、この放電によりＩＧＢＴ１３ａはオフす
る。
【００１９】例えば、オン用ゲート抵抗６２の抵抗値＜
・・・＜オン用ゲート抵抗６５の抵抗値、同様にオフ用
ゲート抵抗６６の抵抗値＜・・・＜オフ用ゲート抵抗６
９の抵抗値と設定することにより、選択信号ＳA ，ＳB
それぞれが論理“Ｈ”信号か論理“Ｌ”信号かによりい
ずれかのオン用ゲート抵抗とオフ用ゲート抵抗を選択で
き、さらに図示しないがスイッチ素子を任意の複数個を
選択するようにＳ0 〜Ｓ3 を出力することも可能であ
る。また、この実施例ではそれぞれ４組の抵抗とスイッ
チ素子による構成を示しているが、オン用，オフ用互い
に異なった複数組の構成でもよい。
・・・＜オン用ゲート抵抗６５の抵抗値、同様にオフ用
ゲート抵抗６６の抵抗値＜・・・＜オフ用ゲート抵抗６
９の抵抗値と設定することにより、選択信号ＳA ，ＳB
それぞれが論理“Ｈ”信号か論理“Ｌ”信号かによりい
ずれかのオン用ゲート抵抗とオフ用ゲート抵抗を選択で
き、さらに図示しないがスイッチ素子を任意の複数個を
選択するようにＳ0 〜Ｓ3 を出力することも可能であ
る。また、この実施例ではそれぞれ４組の抵抗とスイッ
チ素子による構成を示しているが、オン用，オフ用互い
に異なった複数組の構成でもよい。
【００２０】図６は、この発明の第３の実施例を示すゲ
ート駆動装置の部分回路構成図であり、図１又は図３に
示したゲート駆動回路に付加され、指令信号を出力する
指令信号演算回路の回路構成図である。図６に示した指
令信号演算回路７１では、図７に示したインバータ主回
路１３の冷却フィンの温度を検知し、この検出値が判定
値を越えたか否かをコンパレータ７１ａで比較し、検出
値が判定値を越えたときには、それまでのオン用ゲート
抵抗及びオフ用ゲート抵抗からオン用ゲート抵抗及びオ
フ用ゲート抵抗それぞれの抵抗値が小さくなるように選
択信号を出力する切替回路７１ｂを備え、その結果、先
述の如くインバータ主回路１３のＩＧＢＴの発生損失を
低減させる。
ート駆動装置の部分回路構成図であり、図１又は図３に
示したゲート駆動回路に付加され、指令信号を出力する
指令信号演算回路の回路構成図である。図６に示した指
令信号演算回路７１では、図７に示したインバータ主回
路１３の冷却フィンの温度を検知し、この検出値が判定
値を越えたか否かをコンパレータ７１ａで比較し、検出
値が判定値を越えたときには、それまでのオン用ゲート
抵抗及びオフ用ゲート抵抗からオン用ゲート抵抗及びオ
フ用ゲート抵抗それぞれの抵抗値が小さくなるように選
択信号を出力する切替回路７１ｂを備え、その結果、先
述の如くインバータ主回路１３のＩＧＢＴの発生損失を
低減させる。
【００２１】
【発明の効果】インバータなどの電力変換装置のユーザ
が、該インバータの特性（例えば高効率タイプあるいは
低ノイズタイプなど）を選択して運転することが可能と
なるので、広範囲な運転仕様に対応したものを１台のイ
ンバータで提供可能となる。また該インバータの運転中
に、このインバータ自身の内部判断によってオン用ゲー
ト抵抗及びオフ用ゲート抵抗を切り換える機能も備える
ので、電力変換装置の機能アップが図れる。
が、該インバータの特性（例えば高効率タイプあるいは
低ノイズタイプなど）を選択して運転することが可能と
なるので、広範囲な運転仕様に対応したものを１台のイ
ンバータで提供可能となる。また該インバータの運転中
に、このインバータ自身の内部判断によってオン用ゲー
ト抵抗及びオフ用ゲート抵抗を切り換える機能も備える
ので、電力変換装置の機能アップが図れる。
【図１】この発明の第１の実施例を示す電力変換装置の
ゲート駆動回路の回路構成図
ゲート駆動回路の回路構成図
【図２】図１に示した指令選択回路の詳細回路構成図
【図３】図２の動作説明図
【図４】この発明の第２の実施例を示す電力変換装置の
ゲート駆動回路の回路構成図
ゲート駆動回路の回路構成図
【図５】図４に示した指令・選択回路の詳細回路構成図
【図６】この発明の第３の実施例を示すゲート駆動回路
の部分回路構成図
の部分回路構成図
【図７】代表的な電力変換装置のブロック構成図
【図８】従来例を示す電力変換装置のゲート駆動回路の
回路構成図
回路構成図
１ 商用電源 ２ 負荷 １０ インバータ １１ 整流器 １２ 平滑コンデンサ １３ インバータ主回路 １３ａ ＩＧＢＴ １４ ゲート駆動回路 １５ インバータ制御回路 ２１ 絶縁回路 ２２ 増幅器 ２３，２４ トランジスタ ２５ オン用ゲート抵抗 ２６ オフ用ゲート抵抗 ２７ ゲート電源 ３１ 絶縁回路 ３２ 指令選択回路 ３２ａ デコーダ ３２ｂ ベース駆動回路 ３３〜４０ トランジスタ ４１〜４４ オン用ゲート抵抗 ４５〜４８ オフ用ゲート抵抗 ４９ ゲート電源 ５１ 指令・選択回路 ５１ａ デコーダ ５１ｂ ベース駆動回路 ５２，５３ トランジスタ ５４〜６１ スイッチ素子 ６２〜６５ オン用ゲート抵抗 ６６〜６９ オフ用ゲート抵抗 ７１ 指令信号演算回路
Claims (3)
- 【請求項１】電圧駆動形半導体デバイスから構成される
電力変換装置であって、該半導体デバイスをオン・オフ
させるゲート駆動回路において、 前記半導体デバイスのソース端子又はエミッタ端子に、
負極側端子又は中間電位端子を接続したゲート電源と、 抵抗とトランジスタの直列回路を複数組並列接続した第
１並列回路と、 抵抗とトランジスタの直列回路を複数組並列接続した第
２並列回路と、 前記半導体デバイスをオン・オフさせる外部からの指令
信号と、前記第１並列回路及び第２並列回路それぞれを
構成するいずれか１個又は複数個のトランジスタを選択
する外部からの選択信号とに基づき、当該するそれぞれ
のトランジスタにベース信号を与える指令選択回路とを
備え、 前記第１並列回路を前記ゲート電源の正極側端子と前記
半導体デバイスのゲート端子との間に接続し、前記第２
並列回路を該ゲート電源の負極側端子と前記半導体デバ
イスのゲート端子との間に接続したことを特徴とする電
力変換装置のゲート駆動回路。 - 【請求項２】電圧駆動形半導体デバイスから構成される
電力変換装置であって、該半導体デバイスをオン・オフ
させるゲート駆動回路において、 前記半導体デバイスのソース端子又はエミッタ端子に、
負極側端子又は中間電位端子を接続したゲート電源と、 抵抗とスイッチ素子の並列回路を複数組直列接続した回
路に第１トランジスタを直列接続した第１直列回路と、 抵抗とスイッチ素子の並列回路を複数組直列した回路に
第２トランジスタを直列接続した第２直列回路と、 前記半導体デバイスをオン・オフさせる外部からの指令
信号に基づき前記第１トランジスタ及び第２トランジス
タにベース信号を与え、前記第１直列回路及び第２直列
回路の並列回路それぞれを構成するいずれか１個又は複
数個のスイッチ素子を選択する外部からの選択信号に基
づきそれぞれのスイッチ素子をオン又はオフさせる指令
・選択回路とを備え、 前記第１直列回路を前記ゲート電源の正極側端子と前記
半導体デバイスのゲート端子との間に接続し、前記第２
直列回路を該ゲート電源の負極側端子と前記半導体デバ
イスのゲート端子との間に接続したことを特徴とする電
力変換装置のゲート駆動回路。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の電力変換装
置のゲート駆動回路において、 前記電力変換装置の出力電流又は出力電力又は前記半導
体デバイスの温度の内少なくともいずれか１つの検出値
に基づいて、前記選択信号を演算する選択信号演算回路
を付加したことを特徴とする電力変換装置のゲート駆動
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22427396A JP3577847B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 電力変換装置のゲート駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22427396A JP3577847B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 電力変換装置のゲート駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070878A true JPH1070878A (ja) | 1998-03-10 |
| JP3577847B2 JP3577847B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=16811196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22427396A Expired - Fee Related JP3577847B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 電力変換装置のゲート駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3577847B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000270539A (ja) * | 1999-03-15 | 2000-09-29 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電力変換装置 |
| JP2004215493A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ゲートドライバ、そのゲートドライバを含むモータ駆動装置、及びそのモータ駆動装置を備える機器 |
| WO2006121143A1 (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 電圧駆動型半導体素子の駆動装置 |
| WO2008029248A2 (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Switching element driving device and switching element driving method |
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| US8102687B2 (en) | 2008-03-21 | 2012-01-24 | Denso Corporation | Control apparatus for controlling power conversion apparatus |
| JP2018093684A (ja) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
| US10116292B2 (en) | 2016-04-01 | 2018-10-30 | Renesas Electronics Corporation | IGBT gate driving circuit |
| WO2018216261A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 三菱電機株式会社 | ゲートドライバおよびパワーモジュール |
| WO2019038957A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2019-02-28 | 三菱電機株式会社 | 制御回路および電力変換装置 |
| WO2019187724A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | ダイキン工業株式会社 | 半導体装置 |
| JP2020205702A (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュールおよび半導体パッケージ |
-
1996
- 1996-08-27 JP JP22427396A patent/JP3577847B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US7933105B2 (en) | 2006-09-05 | 2011-04-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Switching element driving device and switching element driving method |
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| CN110622401A (zh) * | 2017-05-22 | 2019-12-27 | 三菱电机株式会社 | 栅极驱动器以及功率模块 |
| US10742108B2 (en) | 2017-05-22 | 2020-08-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Gate driver and power module |
| CN110622401B (zh) * | 2017-05-22 | 2021-09-24 | 三菱电机株式会社 | 栅极驱动器以及功率模块 |
| US11025245B2 (en) | 2017-08-24 | 2021-06-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
| WO2019038957A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2019-02-28 | 三菱電機株式会社 | 制御回路および電力変換装置 |
| CN111033989B (zh) * | 2017-08-24 | 2023-05-02 | 三菱电机株式会社 | 控制电路及电力转换装置 |
| JPWO2019038957A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2019-11-07 | 三菱電機株式会社 | 制御回路および電力変換装置 |
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