开关元件驱动电路制造技术

本发明专利技术提供开关元件驱动电路，其构成为不仅抑制因开关元件的控制端子的寄生电容产生的影响而且减少电路内的负荷失衡。开关元件驱动电路1朝向在源极端子或者发射极端子连接有基准电位Vref的主开关元件TR的控制端子给予驱动信号，由此驱动主开关元件TR，该开关元件驱动电路1将包括一个端子与控制端子侧连接且另一个端子与基准电位Vref侧连接的电感L1的谐振控制电路3，以与主开关元件TR的寄生电容PC构成谐振电路的方式连接于控制端子与基准电位Vref之间，并且具备将谐振控制电路3中的与控制端子侧相反的一侧的端子的电位设定为与基准电位Vref不同的偏置电位Vb的偏置电路5。

Switch element driving circuit

The invention provides a switch element driving circuit, which is composed of not only suppressing the influence of parasitic capacitance caused by the control terminal of the switch element, but also reducing the load unbalance in the circuit. The switching element driving circuit 1 toward the given drive signal in a control terminal of the source terminal or the emitter terminal connected to the reference potential Vref main switch element TR, thereby driving the main switch TR, the switch element driving the resonant circuit 1 will include a terminal and the control terminal side inductor L1 is connected and another terminal and reference the potential Vref side connected to the control circuit 3 is connected between the control terminal and the reference potential Vref to PC parasitic capacitance and the main switch components constitute a TR resonant circuit, and have potential to the terminal side resonant control circuit 3 and a control terminal side opposite the set bias circuit and bias potential Vb the 5 reference potential Vref.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关元件驱动电路
本专利技术涉及向开关元件的控制端子给予驱动信号，由此驱动该开关元件的开关元件驱动电路。
技术介绍
例如，(场效应晶体管：FieldEffectTransistor)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管：InsulatedGateBipolarTransistor)等开关元件通过被给予驱动信号而动作以使栅极端子(控制端子)与源极端子之间产生电位差。在开关元件的栅极端子与源极端子之间存在寄生电容，在充电该寄生电容时产生功率损耗。另外，该功率损耗与开关频率成比例，因此若开关频率变高，则驱动开关元件的驱动电路的功率损耗变大，从而有可能产生导致该电路、驱动电路的电源大型化等的弊端。在日本特开平3－60360号公报(专利文献1)中，公开了为了抑制基于该寄生电容的影响而具备并联谐振电路的栅极驱动电路。该栅极驱动电路不仅具备电感以与寄生电容构成并联谐振电路，而且具备以使电荷在该电感与寄生电容之间进行往复的方式规定导通方向的整流电路。整流电路具备用于控制电流的导通以及阻断的开关(开关元件)(以上，参照专利文献1的第1图等)。另外，同样的结构也记载于美国专利申请公开第US2012/0176176A1号说明书(专利文献2)中。在这些栅极驱动电路中，基本上，在寄生电容与电感之间产生能量交换，因此功率损耗被减轻。专利文献1的驱动信号是具有相对于基准电位对称的正负电位的正负双极信号。但是，在使用了碳化硅(SiC)的MOSFET等中，还存在相对于基准电位靠负侧的电位的耐压低于相对于基准电位靠正侧的电位的耐压的元件。因此，在通过这种正负双极信号的驱动信号来驱动SiC－MOSFET的情况下，有时需要具有相对于基准电位不对称的正负电位的正负双极信号。专利文献1的驱动信号是具有相对于基准电位对称的正负电位的正负双极信号，因此在寄生电容与电感之间进行往复的电流也几乎均等(例如，参照专利文献1的第3图)。另外，构成驱动脉冲的电源的正极电源以及负极电源的消耗电力以及消耗电流也几乎相同。另一方面，在驱动信号是相对于基准电位不对称的正负双极信号的情况下，在寄生电容与电感之间进行往复的电流也不均等。另外，在驱动脉冲的电源是正负双极电源的情况下，正极电源以及负极电源的消耗电力以及消耗电流也不均等。因此，虽或许能够得到某种程度的功率损耗的减轻效果，但是驱动开关元件的驱动电路、向该驱动电路供给电力的电源的负荷有可能变高。另外，还有可能需要与消耗电流的大小相对应而地使用耐力较高的部件，或者因在正极侧和负极侧使用不同规格的部件而引起采购成本增加。此外，还有可能使得开关元件的驱动信号的波形意外产生下冲等，从而超过成为驱动对象的开关元件的栅极端子(控制端子)的耐压。专利文献1：日本特开平3－60360号公报专利文献2：美国专利申请公开第US2012/0176176A1号说明书
技术实现思路
鉴于上述背景，希望提供构成为不仅减轻将具有相对于基准电位不对称的正负电位的正负双极信号作为驱动信号来驱动开关元件的驱动电路的功率损耗，而且减少驱动电路内的负荷失衡的技术。作为一个方式，鉴于上述说明的开关元件驱动电路朝向将源极端子或者发射极端子作为接地端子并在该接地端子连接有基准电位的主开关元件的控制端子给予驱动信号，由此驱动上述主开关元件，其中，该开关元件驱动电路具有：电感，其一个端子与上述控制端子侧连接，另一个端子与上述基准电位侧连接；第一电流路径，其是通过以从上述控制端子侧朝上述基准电位侧的方向为顺方向的第一整流元件与第一开关串联连接而成的；以及第二电流路径，其是通过以从上述基准电位侧朝上述控制端子侧的方向为顺方向的第二整流元件与第二开关串联连接而成的，整流电路与上述电感串联连接而构成谐振控制电路，其中，该整流电路是通过上述第一电流路径与上述第二电流路径并联连接而成的，上述谐振控制电路连接于上述控制端子与上述基准电位之间，以使得上述主开关元件中的上述控制端子与上述接地端子之间的寄生电容和上述谐振控制电路构成谐振电路，并且，该开关元件驱动电路具备偏置电路，该偏置电路将上述谐振控制电路中的与上述控制端子侧相反的一侧的端子的电位设定为与上述基准电位不同的偏置电位。主开关元件的驱动信号通过由寄生电容和电感构成的并联谐振电路中的能量交换，来减轻寄生电容所引起的功率损耗。并联谐振电路的效果在驱动信号是相对于基准电位对称的正负双极信号的情况下非常有效。在驱动信号是不对称的正负双极信号的情况下，驱动信号相对于基准电位的振幅变得不对称所引起的直流成分影响谐振电路。但是，根据上述结构，能够利用偏置电位抵消该直流成分。其结果是，能够构成为不仅减轻将具有相对于基准电位不对称的正负电位的正负双极信号作为驱动信号来驱动主开关元件的驱动电路的功率损耗，而且减少驱动电路内的负荷失衡。开关元件驱动电路的其他特征和优点因参照附图进行说明的实施方式的以下记载而变得明确。附图说明图1是表示栅极驱动电路的基本结构的示意电路框图。图2是表示栅极驱动电路的结构例的示意电路图。图3是表示驱动信号的波形的一个例子的波形图。图4是表示在谐振线圈中流动的电流的波形的一个例子的波形图。图5是表示在电源中流动的电流的波形的一个例子的波形图。图6是表示驱动信号的波形的其他例子的波形图。图7是表示在谐振线圈中流动的电流的波形的其他例子的波形图。图8是表示偏置电位的设定原理的说明图。图9是表示栅极驱动电路的其他结构例的示意电路图。图10是表示栅极驱动信号的波形的变化的一个例子的波形图。图11是表示在谐振线圈中流动的电流的波形的变化的一个例子的波形图。图12是表示栅极驱动电路的其他结构例的示意电路图。图13是表示栅极驱动电路的其他结构例的示意电路图。图14是表示栅极驱动电路的其他结构例的示意电路图。图15是表示栅极驱动电路的比较例的示意电路框图。具体实施方式以下，基于附图对开关元件驱动电路的实施方式进行说明。图1是表示栅极驱动电路(开关元件驱动电路)的基本结构的示意电路框图，图2是表示采用了该基本结构的栅极驱动电路的结构例的示意电路图。另外，图15是表示与图1相对应的比较例的示意电路框图。栅极驱动电路1是将主开关元件TR作为驱动对象，并向主开关元件TR的控制端子给予驱动信号SP的电路。在本实施方式中，作为主开关元件TR，例示了MOS(金属氧化物半导体：MetalOxideSemiconductor)型FET(场效应晶体管：FieldEffectTransistor)，控制端子是栅极端子。主开关元件TR以将源极端子作为接地端子的源极接地电路的方式被连接。在主开关元件TR为IGBT(绝缘栅双极型晶体管：InsulatedGateBipolarTransistor)的情况下，连接方式成为将发射极端子作为接地端子的发射极接地电路的方式。在源极端子或者发射极端子通常连接有被称为地面电位(Ground)的基准电位Vref。以下，将接地端子简称为源极端子进行说明。当然，在主开关元件TR为IGBT等的情况下，在各说明中，可以将源极端子写成发射极端子。在图1以及图2所示的方式中，驱动信号SP是具有相对于基准电位Vref靠正负两个方向的电位的双极性信号。主开关元件TR通过向栅极－源极间施加预先规定的电压，而从截止状态向导通状态转变。在此，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关元件驱动电路，其朝向将源极端子或者发射极端子作为接地端子并在该接地端子连接有基准电位的主开关元件的控制端子，给予具有相对于所述基准电位不对称的正负电位的驱动信号，由此驱动所述主开关元件，其中，所述开关元件驱动电路具有：电源电路，其是相对于所述基准电位而言正负不对称的正负双极电源，具备提供相对于所述基准电位靠正侧的正极电位的正极电源、和相对于所述基准电位提供绝对值与所述正侧的电位不同的负侧的负极电位的负极电源；电感，其一个端子与所述控制端子侧连接，另一个端子与所述基准电位侧连接；第一电流路径，其是通过以从所述控制端子侧朝所述基准电位侧的方向为顺方向的第一整流元件与第一开关串联连接而成的；以及第二电流路径，其是通过以从所述基准电位侧朝所述控制端子侧的方向为顺方向的第二整流元件与第二开关串联连接而成的，整流电路与所述电感串联连接而构成谐振控制电路，其中，该整流电路是通过所述第一电流路径与所述第二电流路径并联连接而成的，所述谐振控制电路连接于所述控制端子与所述基准电位之间，以使得所述主开关元件中的所述控制端子与所述接地端子之间的寄生电容和所述谐振控制电路构成谐振电路，并且，所述开关元件驱动电路具备偏置电路，该偏置电路将所述谐振控制电路中的与所述控制端子侧相反的一侧的端子的电位设定为与所述基准电位不同的偏置电位。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.16 JP 2015-0273741.一种开关元件驱动电路，其朝向将源极端子或者发射极端子作为接地端子并在该接地端子连接有基准电位的主开关元件的控制端子，给予具有相对于所述基准电位不对称的正负电位的驱动信号，由此驱动所述主开关元件，其中，所述开关元件驱动电路具有：电源电路，其是相对于所述基准电位而言正负不对称的正负双极电源，具备提供相对于所述基准电位靠正侧的正极电位的正极电源、和相对于所述基准电位提供绝对值与所述正侧的电位不同的负侧的负极电位的负极电源；电感，其一个端子与所述控制端子侧连接，另一个端子与所述基准电位侧连接；第一电流路径，其是通过以从所述控制端子侧朝所述基准电位侧的方向为顺方向的第一整流元件与第一开关串联连接而成的；以及第二电流路径，其是通过以从所述基准电位侧朝所述控制端子侧的方向为顺方向的第二整流元件与第二开关串联连接而成的，整流电路与所述电感串联连接而构成谐振控制电路，其中，该整流电路是通过所述第一电流路径与所述第二电流路径并联连接而成的，所述谐振控制电路连接于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村恭士，高仓裕司，
申请(专利权)人：爱信艾达株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP