驱动装置制造方法及图纸

一种驱动装置，具备控制功率开关元件的栅极电流并进行断开动作的断侧电路(120)。所述断侧电路具有：主MOS晶体管(Tr1)；感测MOS晶体管(Tr2)，规定所述主MOS晶体管的漏极电流；以及感测电流控制电路，将所述感测MOS晶体管的漏极电流控制为固定。所述感测电流控制电路具有：参照电源(123)；基准电阻(122)；运算放大器(121)，以所述基准电阻与所述感测MOS晶体管之间的电位接近于所述参照电位的方式，使输出施加于所述感测MOS晶体管的栅极。所述感测电流控制电路流动根据所述基准电阻的电阻值和所述参照电位决定的电流，作为所述感测MOS晶体管的漏极电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关联申请的交叉引用本申请基于在2014年3月27日申请的日本申请号2014-66596号，此处引用其记载内容。
本申请涉及进行功率开关元件的导通断开控制以及异常时的保护的驱动装置。
技术介绍
关于构成逆变器、转换器等半导体电力转换装置的功率开关元件，作为提高在开关动作时的浪涌电压和开关损失的折衷的技术，使用动态地控制栅极电压或栅极电流的主动栅极控制(AGC)。此外，如专利文献1那样，提出了一种驱动电路，在功率开关元件中流过了过大的电流的情况下抑制栅极电压并抑制集电极电流，进行保护以使功率开关元件不损坏。但是，在专利文献1中，为了对功率开关元件的栅极电流进行控制，需要大量MOSFET、电阻器等。因此，电路规模、即布局面积变大。此外，专利文献1的技术是基于与功率开关元件的栅极连接的电阻器的电阻值来控制栅极电流的方式，所以由于功率开关元件的制造偏差引起的阈值电压的偏差，导致开关速度产生偏差，开关损失产生偏差。也就是说，存在如下等问题：开关损失偏离规格书等中规定的标准，成品率降低。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-34701号公报
技术实现思路
本申请的目的在于，在进行功率开关元件的关断动作的驱动装置中，抑制电路规模且高精度地控制输出电流来降低开关损失。在本申请的一方式中，对功率开关元件的导通断开进行控制的驱动装置具备控制所述功率开关元件的栅极电流而进行断开动作的断侧电路。所述断侧电路具有：主MOS晶体管，作为输出晶体管；感测MOS晶体管，栅极与所述主MOS晶体管的栅极共通，相对于所述主MOS晶体管构成电流镜，从而规定所述主MOS晶体管的漏极电流；以及感测电流控制电路，将所述感测MOS晶体管的漏极电流控制为固定。所述感测电流控制电路具有：参照电源，产生参照电位；基准电阻，与所述感测MOS晶体管串联连接；以及运算放大器，以所述基准电阻与所述感测MOS晶体管之间的电位接近于所述参照电位的方式，使输出施加于所述感测MOS晶体管的栅极。所述感测电流控制电路流动根据所述基准电阻的电阻值和所述参照电位决定的电流，作为所述感测MOS晶体管的漏极电流。据此，感测MOS晶体管的漏极电流根据参照电位和基准电阻的电阻值来规定，该感测MOS晶体管通过电流镜规定主MOS晶体管的漏极电流。因此，能够不依赖于向本申请所涉及的驱动装置供应电力的电源电压、断侧电路的输出电流的电流值而高精度地控制输出电流。从而，能够减小功率开关元件的栅极电流的偏差，能够降低开关损失。此外，与专利文献1那样的现有技术相比，能够削减电阻器等无源元件的部件件数，因此能够减小布局面积。例如，能够将本申请所涉及的驱动装置和功率开关元件安装于同一封装，能够实现集成化。此外，在专利文献1中，对功率开关元件的栅极进行驱动的栅极电流大，且需要精度，因此需要分立部件的电阻器。相对于此，在本申请的电路结构中，在功率开关元件的栅极的串联路径中不需要电阻器，所以能够削减分立部件，易于集成化。附图说明参照附图，通过下述的详细的记述，关于本申请的上述目的以及其他目的、特征、优点变得更明确。该附图是，图1是表示第一实施方式所涉及的驱动装置的概略结构的电路图，图2是表示驱动装置以及功率开关元件的概略结构的俯视图，图3是表示第二实施方式所涉及的驱动装置的概略结构的电路图，图4是表示由驱动装置进行的驱动的时序图，图5是表示第三实施方式所涉及的驱动装置的概略结构的电路图。具体实施方式(第一实施方式)最初，参照图1，说明本实施方式所涉及的驱动装置。如图1所示，该驱动装置100控制作为对负载300进行驱动的功率开关元件的绝缘栅双极晶体管(IGBT)200的驱动。该驱动装置100具备通侧电路110和断侧电路120。通侧电路110以及断侧电路120在电源和GND(地)之间串联连接，在其中间点上连接有IGBT200的栅极。通侧电路110由PMOS晶体管构成，在该PMOS晶体管为导通状态时向IGBT200的栅极施加电源电压Vcc。由此IGBT200成为导通状态，在IGBT200的集电极-发射极间流过电流，向负载300供应电力。断侧电路120具有两个NMOS晶体管(Tr1、Tr2)。这些NMOS晶体管由作为输出晶体管的主MOS晶体管Tr1、规定主MOS晶体管Tr1的漏极电流的感测MOS晶体管Tr2构成。在本实施方式中，主MOS晶体管Tr1相对于感测MOS晶体管Tr2构成电流镜。具体而言，主MOS晶体管Tr1的栅极被设为与感测MOS晶体管Tr2的栅极共通，源极共通而接地。主MOS晶体管Tr1的漏极与IGBT200的栅极连接。在这样的结构中，在主MOS晶体管Tr1中，以与感测MOS晶体管Tr2的尺寸比相同的电流比流过漏极电流。此外，断侧电路120具有：运算放大器121，用于对感测MOS晶体管Tr2的漏极电流进行控制；基准电阻122，用于规定该运算放大器121的输出；以及参照电源123，向该运算放大器121的一个输入端子赋予参照电位Vref。若从未图示的微机等被输入表示使IGBT200断开的控制信号，则运算放大器121向感测MOS晶体管Tr2的栅极施加电压，从而从IGBT200的栅极导出固定的电流。基准电阻122是分流电阻，规定感测MOS晶体管Tr2的漏极电流的电流值。进而，规定从IGBT200的栅极导出的电流的电流值。从IGBT200的栅极导出的电流是在主MOS晶体管Tr1中流过的漏极电流。并且，主MOS晶体管Tr1与感测MOS晶体管Tr2一起构成电流镜，因此从IGBT200的栅极导出的电流依赖于感测MOS晶体管Tr2的漏极电流。在这样的结构中，若被输入表示使IGBT200断开的控制信号，则运算放大器121被驱动而向感测MOS晶体管Tr2施加栅极电压。此时的漏极电流由基准电阻122的电阻值R来规定。并且，该电流值通过调整运算放大器121的输出而被反馈控制，以使基准电阻122和感测MOS晶体管Tr2之间的连接点的电位接近于参照电位Vref。由此，感测MOS晶体管Tr2的漏极电流被高精度地控制为固定的值(＝(Vcc-Vref)/R)。因此，从IGBT200的栅极导出的电流也高精度地被设为固定电流。另外，在本实施方式中，感测电流控制电路相当于由运算放大器121和基准电阻122以及参照电源123构成的电路。接着，说明本实施方式所涉及的驱动装置100的作用效果。感测MOS晶体管Tr2的漏极电流通过参照电位Vref和基准电阻的电阻值R来规定，该感测MOS晶体管Tr2通过电流镜规定主MOS晶体管Tr1的漏极电流。因此，能够不依赖于向驱动装置100供应电力的电源电压Vcc、断侧电路的输出电流的电流值而高精度地控制输出电流。从而，能够减小IGBT200的栅极电流的偏差，能够降低开关损失。此外，与现有技术相比，能够削减电阻器等无源元件的部件件数，所以能够减小驱动装置100的布局面积。例如，如图2所示，能够将驱动装置100和IGBT200安装于同一封装，能够实现集成化。此外，例如在专利文献1中，对功率开关元件的栅极进行驱动的栅极电流大，且需要精度，因此需要分立部件的电阻器。相对于此，在本申请的电路结构中，在功率开关元件的栅极的串联路径中不需要电阻器，所以能够削减分立部件，易于集成化。(第二实施方式)本实施方式所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动装置，对功率开关元件(200)的导通断开进行控制，具备：断侧电路(120)，控制所述功率开关元件的栅极电流并进行断开动作，所述断侧电路具有：主MOS晶体管(Tr1)，作为输出晶体管；感测MOS晶体管(Tr2)，栅极与所述主MOS晶体管的栅极共通，相对于所述主MOS晶体管构成电流镜，从而规定所述主MOS晶体管的漏极电流；以及感测电流控制电路，将所述感测MOS晶体管的漏极电流控制为固定，所述感测电流控制电路具有：参照电源(123)，产生参照电位；基准电阻(122)，与所述感测MOS晶体管串联连接；以及运算放大器(121)，以所述基准电阻与所述感测MOS晶体管之间的电位接近于所述参照电位的方式，使输出施加于所述感测MOS晶体管的栅极，所述感测电流控制电路流动根据所述基准电阻的电阻值和所述参照电位决定的电流，作为所述感测MOS晶体管的漏极电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 JP 2014-0665961.一种驱动装置，对功率开关元件(200)的导通断开进行控制，具备：断侧电路(120)，控制所述功率开关元件的栅极电流并进行断开动作，所述断侧电路具有：主MOS晶体管(Tr1)，作为输出晶体管；感测MOS晶体管(Tr2)，栅极与所述主MOS晶体管的栅极共通，相对于所述主MOS晶体管构成电流镜，从而规定所述主MOS晶体管的漏极电流；以及感测电流控制电路，将所述感测MOS晶体管的漏极电流控制为固定，所述感测电流控制电路具有：参照电源(123)，产生参照电位；基准电阻(122)，与所述感测MOS晶体管串联连接；以及运算放大器(121)，以所述基准电阻与所述感测MOS晶体管之间的电位接近于所述参照电位的方式，使输出施加于所述感测MOS晶体管的栅极，所述感测电流控制电路流动根据所述基准电阻的电阻值和所述参照电位决定的电流，作为所述感测MOS晶体管的漏极电流。2.如权利要求1所述的驱动装置，所述参照电位被设定为与预先测定的所述功率开关元件的栅极电容对应的值。3.如权利要求1或权利要求2所述的驱动装置，所述断侧电路具有：驱动能力切换电源(125)，与所述运算放大器并联连接至所述感测MOS晶体管的栅极，产生与所述运算放大器的输出不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：长濑拓生，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP