电力用半导体元件的驱动电路以及电动机驱动装置制造方法及图纸

电力用半导体元件的驱动电路(100)具有：电力用半导体元件(F1)；栅极驱动绝缘电源(1)，其用于对电力用半导体元件(F1)的栅极(G)进行驱动；防止电压上升用二极管(D3)，其阳极与电力用半导体元件(F1)的栅极(G)连接；正向偏置电源用齐纳二极管(ZD1)，其阴极与防止电压上升用二极管(D3)的阴极连接，阳极与电力用半导体元件(F1)的发射极(E)连接；以及电压调整二极管(Dx)，其阴极与防止电压上升用二极管(D3)的阴极以及正向偏置电源用齐纳二极管(ZD1)的阴极连接，阳极与栅极驱动绝缘电源(1)的正极(11)连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力用半导体元件的驱动电路以及电动机驱动装置
本专利技术涉及具有用于防止过电流损坏或过电压损坏的保护功能的电力用半导体元件的驱动电路以及使用该驱动电路对电动机进行驱动的电动机驱动装置。
技术介绍
就逆变器之类的电力变换装置而言，在电力用半导体元件的栅极‐发射极间施加的栅极电压越高，则栅极电流越增加，栅极电容的充电速度越上升。由此，通断速度也上升，因此通断损耗减少。然而，在输出短路或输出接地发生时，如果过电流流过电力用半导体元件，则集电极‐发射极饱和电压VCE(SAT)上升，通过VCE(SAT)的变化量即ΔVCE(SAT)、基于栅极‐集电极间电容CGC以及栅极‐发射极间电容CGE的电容比而得到的电压(CGE÷(CGC+CGE×ΔVCE(SAT)))施加于栅极‐发射极间。由此，与通常时相比，栅极电压上升，超过额定值的电流流过电力用半导体元件，引起过电流损坏。另外，截止时的浪涌电压上升，引起过电压损坏。因此，通过诸如将高耐压的缓冲电容器连接于电力用半导体元件的集电极‐发射极间这样的方法，对浪涌电压进行吸收而防止过电压损坏。作为用于使电力用半导体元件的一个例子即绝缘栅型双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor：下面，称为IGBT)的栅极电压的上升减少，使得在超过额定值的电流流过电力用半导体元件的情况下不会产生元件破损的技术，存在专利文献1所记载的技术。在专利文献1中示出了如下技术，即，将金属‐氧化物‐半导体‐场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor：下面，称为MOSFET)连接于感测IGBT的发射极与主IGBT的发射极之间，将其用作可变的感测电阻。如果集电极电流增加，则流过MOSFET的漏极电流也增加，感测电压增大。如果该感测电压超过经由二极管与主IGBT的栅极连接的其他MOSFET的栅极阈值，则作为感测电阻使用的MOSFET变为接通状态，因此，能够减少主IGBT的栅极电压的上升。另外，专利文献1还记载有以下述方式减少栅极电压的上升，即，如果栅极电压上升，则在与IGBT的栅极连接的PNP晶体管的发射极‐基极间流过电流而变为接通状态时，瞬时地将栅极电压钳位为与齐纳二极管连接的电容器的电压。专利文献1：日本特开平10-32476号公报
技术实现思路
根据专利文献1的技术，能够使输出短路或输出接地发生时的栅极电压的上升减少、或者能够检测出输出短路或输出接地的发生。但是，由于需要使用了诸如带感测的IGBT、晶体管或MOSFET等的电压检测电路之类的部件或电路，因此存在电路规模变大、成本升高的问题。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种电力用半导体元件的驱动电路，该驱动电路能够简单且廉价地减少输出短路发生时或输出接地发生时的栅极电压的上升。为了解决上述问题，实现目的，本专利技术具有：电力用半导体元件；栅极驱动绝缘电源，其用于对电力用半导体元件的栅极进行驱动；防止电压上升用二极管，其阳极与电力用半导体元件的栅极连接；以及正向偏置电源用齐纳二极管，其阴极与防止电压上升用二极管的阴极连接，阳极与电力用半导体元件的发射极连接。并且，本专利技术的特征在于，具有电压调整二极管，该电压调整二极管的阴极与防止电压上升用二极管的阴极以及正向偏置电源用齐纳二极管的阴极连接，阳极与栅极驱动绝缘电源的正极连接。专利技术的效果本专利技术涉及的电力用半导体元件的驱动电路具有下述效果，即，能够简单且廉价地减少输出短路发生时或输出接地发生时的栅极电压的上升。附图说明图1是本专利技术的实施方式1涉及的电力用半导体元件的驱动电路的概略结构图。图2是表示实施方式1涉及的电力用半导体元件的栅极电压的电压波形的图。图3是说明通过实施方式1涉及的电力用半导体元件的驱动电路中的二极管进行的栅极电压的调整的图。图4是为了说明实施方式1涉及的电力用半导体元件的驱动电路的优点而未使用实施方式1的另一驱动电路的概略结构图。图5是表示图4所示的驱动电路中的电力用半导体元件的栅极电压的电压波形的图。图6是为了说明实施方式1涉及的电力用半导体元件的驱动电路的优点而未使用实施方式1的其他驱动电路的概略结构图。图7是表示图6所示的驱动电路中的电力用半导体元件的栅极电压的电压波形的图。图8是本专利技术的实施方式3涉及的电动机驱动装置的概略结构图。具体实施方式下面，基于附图详细地说明本专利技术的实施方式涉及的电力用半导体元件的驱动电路以及电动机驱动装置。此外，本专利技术并不限定于本实施方式。实施方式1.图1是本专利技术的实施方式1涉及的电力用半导体元件的驱动电路100的概略结构图。在图1中，电力用半导体元件的驱动电路100具有栅极驱动绝缘电源1、绝缘放大器2、防止电压上升用二极管D3、正向偏置电源用齐纳二极管ZD1、电压调整二极管Dx、短路能量吸收电容器C1、电源稳定化用电容器C2、C3、滤波电容器C4、限流电阻R1、负载电阻R3、反向偏置电源用二极管D2、下拉电阻R2、栅极电阻RG、电力用半导体元件F1、F2。绝缘放大器2是用于防止低电压侧电路的误动作、故障，使栅极驱动信号得到绝缘放大的绝缘放大器，其具体例是光电耦合器。此外，并非必须设置绝缘放大器2。电压调整二极管Dx是通过一个二极管或多个二极管的串联连接而构成的。此外，电压调整二极管Dx也可以是将多个二极管并联连接。电源稳定化用电容器C2以及C3分别是为了正向偏置以及反向偏置时的电源的稳定化而设置的。在图1中，上桥臂以及下桥臂即电力用半导体元件F1以及F2是作为形成于硅(下面，称为Si)基板的IGBT而示出的，但也可以是形成于Si基板的MOSFET。在图1中，电压调整二极管Dx的阴极与正向偏置电源用齐纳二极管ZD1的阴极以及防止电压上升用二极管D3的阴极连接。防止电压上升用二极管D3的阳极与电力用半导体元件F1的栅极G连接。电压调整二极管Dx的阳极与栅极驱动绝缘电源1的正极11连接。用于去除噪声的短路能量吸收电容器C1以及负载电阻R3与正向偏置电源用齐纳二极管ZD1并联连接。并且，反向偏置电源用二极管D2的阴极、限流电阻R1的一端以及电源稳定化用电容器C3的一端与正向偏置电源用齐纳二极管ZD1的阳极连接。反向偏置电源用二极管D2的阳极、限流电阻R1的另一端以及电源稳定化用电容器C3的另一端与栅极驱动绝缘电源1的负极12连接。并且，在栅极驱动绝缘电源1的正极11与正向偏置电源用齐纳二极管ZD1的阳极之间连接有电源稳定化用电容器C2。绝缘放大器2的VCC端子与栅极驱动绝缘电源1的正极11连接，VEE端子与栅极驱动绝缘电源1的负极12连接。并且，滤波电容器C4连接于绝缘放大器2的VCC端子以及VEE端子间。绝缘放大器2的输出端子即Vout端子经由栅极电阻RG与上桥臂即电力用半导体元件F1的栅极G连接。绝缘放大器2经由电力用半导体元件F1的栅极G将电力用半导体元件F1控制为正向偏置状态或反向偏置状态。并且，在电力用半导体元件F1的栅极G与发射极E之间连接有下拉电阻R2。此外，下桥臂即电力用半导体元件F2的栅极G的驱动电路也具有与上面说明的用于对电力用半导体元件F1的栅极G进行驱动的电路结构相同的电路结构，但为了将图示简化，在图1中将其省略。电力用半导体元件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力用半导体元件的驱动电路，其特征在于，具有：电力用半导体元件；栅极驱动绝缘电源，其用于对所述电力用半导体元件的栅极进行驱动；防止电压上升用二极管，其阳极与所述电力用半导体元件的栅极连接；正向偏置电源用齐纳二极管，其阴极与所述防止电压上升用二极管的阴极连接，阳极与所述电力用半导体元件的发射极连接；以及电压调整二极管，其阴极与所述防止电压上升用二极管的阴极以及所述正向偏置电源用齐纳二极管的阴极连接，阳极与所述栅极驱动绝缘电源的正极连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力用半导体元件的驱动电路，其特征在于，具有：电力用半导体元件；栅极驱动绝缘电源，其用于对所述电力用半导体元件的栅极进行驱动；防止电压上升用二极管，其阳极与所述电力用半导体元件的栅极连接；正向偏置电源用齐纳二极管，其阴极与所述防止电压上升用二极管的阴极连接，阳极与所述电力用半导体元件的发射极连接；以及电压调整二极管，其阴极与所述防止电压上升用二极管的阴极以及所述正向偏置电源用齐纳二极管的阴极连接，阳极与所述栅极驱动绝缘电源的正极连接。2.根据权利要求1所述的电力用半导体元件的驱动电路，其特征在于，所述电压调整二极管是将多个二极管串联连接而构成的。3.根据权利要求1或2所述的电力用半导体元件的驱动电路，其特征在于，所述电压调整二极管包含PN结二极管或肖特基势垒二极管。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力用半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹泽龙一，小西惠介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP