开关元件的驱动电路和开关电路制造技术

驱动电路(12)的输出端(123)经由并联连接的电容器(11)及电阻(13)与开关元件(1)的栅极端子连接。开关元件(1)的源极端子经由电容器(14)与驱动电路(12)连接。串联连接的电阻(16)和二极管(15)中的二极管(15)的阴极端子侧连接在电容器(11)及电阻(13)与栅极端子之间，二极管(15)的阳极端子侧经由电阻(16)连接在源极端子与电容器(14)之间。极端子与电容器(14)之间。极端子与电容器(14)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关元件的驱动电路和开关电路


[0001]本专利技术涉及开关元件的驱动电路。

技术介绍

[0002]以往，作为电力转换器等中的开关元件，提出了使用以SiC(碳化硅)为材料的JFET等的技术。在这样的开关元件的驱动电路中，为了防止误动作，在开关元件的栅极/源极间设置有具有比在漏极/栅极间产生的杂散电容大的电容的电容器。进而，为了防止误动作，提出了使用加速电容器(speedup condenser)CgD来实现负偏置化的技术(例如，参照专利文献1)。另外，同样地，还提出了使用齐纳二极管来实现负偏置化的技术(例如，参照专利文献2)。
[0003]在此，由于在上述那样的以往的开关元件的驱动电路中使用负偏置化，有时产生开关元件的内部二极管引起的反向导通损耗与负偏置电压成比例地增加的不良情况。另外，反向导通损耗也与频率成比例，因此在开关高频化的情况下，反向导通损耗的增加也成为问题。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2013
‑
99133号公报
[0007]专利文献2：日本特开2014
‑
93586号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]本专利技术是鉴于上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种在开关元件的驱动电路中能够降低由负偏置电压引起的损耗的技术。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]用于解决上述问题的本专利技术为一种驱动开关元件的驱动电路，其具备：控制部，其具有第1端子和第2端子，向所述开关元件的栅极端子输出控制信号；与所述控制部的所述第1端子连接的第1电阻及第1电容器，该第1电阻规定形成所述控制信号的电流，该第1电容器与该第1电阻并联连接；第2电容器；串联连接的第2电阻和二极管；以及电流的路径，其从所述第1电阻及第1电容器到达所述栅极端子并从所述开关元件的源极端子到所述控制部的所述第2端子，所述第2电容器被插入到从所述源极端子到所述控制部的所述路径中，串联连接的所述第2电阻及所述二极管中的所述二极管的阴极端子侧连接在从所述第1电阻及第1电容器至所述栅极端子的路径上，串联连接的所述第2电阻及所述二极管中的所述二极管的阳极端子侧连接在从所述源极端子至所述第2电容器的路径上。
[0012]根据本专利技术，在开关元件的栅极导通时，通过形成控制信号的电流，第1电容器、第2电容器以及开关元件的输入电容被充电，在开关元件的栅极截止时，蓄积的电荷经由第1电阻以及第2电阻放电，从而对开关元件施加负偏置电压。该负偏置电压依赖于开关元件导
通/截止的占空比，所以通过根据占空比来变更负偏置电压，能够降低损耗。
[0013]另外，在本专利技术中，在设所述第1电容器的电容为C1，所述第2电容器的电容为C2，所述开关元件的输入电容为Ciss，所述控制信号的电源电压为Vdd，所述开关元件的导通时的栅极
‑
源极间电压为Vdev，施加于该开关元件的负偏置电压设为Vcc时，可以满足
[0014][0015]由此，能够将负偏置电压设定为以两个阶段衰减。由此，能够以抑制急剧的电压、电流变动的方式设定负偏置电压。
[0016]另外，在本专利技术中，也可以在所述开关元件的所述栅极端子和所述源极端子之间连接第3电阻。
[0017]这样，不仅可以通过占空比，还可以通过第3电阻的电阻值来变更负偏置电压。
[0018]此外，在本专利技术中，所述开关元件可以是电流驱动型或电压驱动型。
[0019]在本专利技术的开关元件的驱动电路中，由于利用从控制部经由第1电阻以及第1电容器流向开关元件的电流对第2电容器进行充电，所以在电流驱动型的开关元件中，从开关元件的源极端子流动用于对第2电容器充电的电流。此外，在电压驱动型的开关元件中，也通过第3电阻流通用于对第2电容器充电的电流。这样，本专利技术不仅适用于电流驱动型的开关元件，也适用于电压驱动型的开关元件。作为电流驱动型的开关元件，有晶体管、JFET等，作为电压驱动型的开关元件，有MOSFET、IGBT等，但不限于此。
[0020]另外，在本专利技术中，也可以在所述开关元件的所述栅极端子与所述源极端子之间连接第3电容器。
[0021]这样，不仅能够通过占空比，还可以通过第3电阻的电阻值来变更负偏置电压。
[0022]此外，在本专利技术中，也可以与包含所述开关元件和第2电容器的路径并联地设置镜像钳位电路。
[0023]这样，能够防止对开关元件施加浪涌电压等大的电压。
[0024]此外，在本专利技术中，也可以包括以与所述第1电容器串联且与所述第1电阻并联的方式连接在所述路径中的第4电阻。
[0025]这样，通过第4电阻，能够降低开关元件的栅极浪涌。此外，还能够降低在开关元件中产生的开关噪声。
[0026]此外，在本专利技术中，针对所述第2电阻和所述开关元件，也可以设置肖特基二极管，该肖特基二极管的阴极端子连接在所述第1电阻以及所述第1电容器侧的路径上，阳极端子连接在所述控制部侧的路径上。
[0027]这样，能够降低开关元件的栅极浪涌。这里，第2电容器和开关元件在路径上串联连接。将肖特基二极管的阴极端子及阳极端子以跨越该第2电容器及开关元件这两者的方式分别连接在路径上。
[0028]另外，在本专利技术中，也可以与所述开关元件并联地连接维持为规定电压的电压维持单元。
[0029]这样，通过电压维持单元，能够将开关元件的栅极电压维持为规定电压，所以能够降低栅极浪涌。
[0030]这里，作为电压维持单元，例如可以使用齐纳二极管。
[0031]另外，本专利技术是一种开关电路，其具备：串联连接的多个开关元件；以及分别驱动所述开关元件的所述开关元件的驱动电路。
[0032]根据本专利技术，在构成开关电路的开关元件中，能够通过变更占空比，变更栅极截止时的负偏置电压，降低损耗。
[0033]专利技术效果
[0034]根据本专利技术，在开关元件的驱动电路中，能够降低由负偏置电压引起的损耗。
附图说明
[0035]图1是表示实施例1的栅极驱动电路100的电路结构的图。
[0036]图2是说明实施例1的栅极驱动电路100的动作原理的图。
[0037]图3是表示实施例1的开关元件1的栅极电压的曲线(profile)的曲线图。
[0038]图4是表示驱动电路100的期间(一)中的电流流动和简单等效电路的图。
[0039]图5是表示驱动电路100的期间(二)中的电流流动和简单等效电路的图。
[0040]图6是表示驱动电路100的期间(三)中的电流流动和简单等效电路的图。
[0041]图7是表示驱动电路100的期间(四)中的电流流动和简单等效电路的图。
[0042]图8是表示实施例2的栅极驱动电路200的电路结构的图。
[0043]图9是表示实施例3的栅极驱动电路300的电路结构的图。
[0044本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种开关元件的驱动电路，对开关元件进行驱动，该驱动电路的特征在于，具备：控制部，其具有第1端子和第2端子，向所述开关元件的栅极端子输出控制信号；与所述控制部的所述第1端子连接的第1电阻及第1电容器，该第1电阻规定形成所述控制信号的电流，该第1电容器与该第1电阻并联连接；第2电容器；串联连接的第2电阻和二极管；以及电流的路径，其从所述第1电阻及第1电容器到达所述栅极端子并从所述开关元件的源极端子到达所述控制部的所述第2端子，所述第2电容器被插入到从所述源极端子到达所述控制部的所述路径中，串联连接的所述第2电阻和所述二极管中的所述二极管的阴极端子侧连接在从所述第1电阻及第1电容器到达所述栅极端子的路径上，串联连接的所述第2电阻和所述二极管中的所述二极管的阳极端子侧连接在从所述源极端子到达所述第2电容器的路径上。2.根据权利要求1所述的开关元件的驱动电路，其特征在于，在设所述第1电容器的电容为C1，所述第2电容器的电容为C2，所述开关元件的输入电容为Ciss，所述控制信号的电源电压为Vdd，所述开关元件导通时的栅极源极间电压为Vdev，施加于该开关元件的负偏置电压为Vcc时，满足3.根据权利要求1或2所述的开关元件的驱动电路，其特征在于，在所述开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：野坂纪元，冈田亘，仲田宏宪，岩井聪，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：