本发明专利技术提供一种电压驱动型半导体元件的驱动电路，能够解决半导体元件为了防止误点弧，在断开时栅极需要为负电位状态，驱动电路中需要负电压电源的课题。本发明专利技术中，在驱动半导体元件的驱动电路中，具备：第１开关，其与直流电源的正极侧连接；第２开关，其与第１开关的另一端子连接，并且与直流电源的负极侧连接；第３开关，其与直流电源的正极侧连接；第４开关，其与第３开关的另一端子连接；第５开关，其与第４开关的另一端子连接，并且与直流电源的负极侧连接；和电容器，其与第１开关的另一端子和第４开关的另一端子连接，半导体元件的栅极与第３开关的另一端子连接，半导体元件的源极与直流电源的负极侧连接。从而能够只采用正电压的电源对半导体元件的栅极施加负电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及使用于功率变换器的电压驱动型半导体元件的驱动电路和逆变器(inverter)装置。
技术介绍
功率MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)和 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)等电压驱动型半导体元件同晶闸 管(thyristor)等电流驱动型半导体元件相比，具有驱动电路为小型且 低损耗等多个优点。图10是采用了功率MOSFET作为电压驱动型半导体 元件的单相逆变器的构成图。在图10的构成图中，设置有功率MOSFET (M1 M4)、在该功率 MOSFET内部安装的二极管(D1 D4)、电源电压Vin，作为负载的电感 器电感器14。在功率MOSFET上连接驱动电路G1 G4，驱动电路G1 G4的详细情况在图11中表示。驱动电路l由直流电源电压Vdd、逻辑电路、p型沟道沟道MOSFET (PM1 PM3、 n型沟道MOSFET (NM1 NM3)构成。由于功率MOSFET (Ml)的栅极栅极容量大，由作为缓沖的CM0SFET(PM1 PM3，NM1 NM3) 放大P丽信号，来驱动功率MOSFET (Ml)的栅极。在逻辑电路中包含 有在直流电源电压Vdd的电压降低的情况下停止的功能；防止上下臂的 短路的功能；和根据过电压和过电流保护功率MOSFET (Ml)的功能等。 导通功率MOSFET (Ml)的情况下，驱动电路1的最后输出级的p 型沟道MOSFET (PM3)导通，截止n型沟道MOSFET (NM3)，功率 MOSFET (Ml)的栅极上升至电源电压Vdd。另一方面，截止MOSFET (Ml)的情况下，驱动电路l的最后输出级的p型沟道MOSFET (PM3) 截止，导通n型沟道MOSFET (NM3)，使得功率MOSFET (Ml)的栅 极降低至源电位。专利文献1:日本特开2000-59189号公报 专利文献2:日本特开平8-14976号公报然而，实际电路中如图12所示，由于存在通过组件和电路基板布线 的寄生电阻Rsl Rs3和寄生电感Lsl Ls3，因此在开关时功率MOSFET (Ml)的栅极电压偏离导通时的电源电压Vdd或者截止时的源电压。在功率MOSFET (Ml)截止的状态下，如果漏极电压上升，则通过 栅极和漏极间的电容Cgd，对栅极和源极间的容量Cgs充电，栅极电压上 升，如果其超过阈值，则功率MOSFET (Ml)发生误点弧。由于如果寄 生电阻Rsl Rs3和寄生电感Lsl Ls3足够小，那么栅极电压的变动小，因 此误点弧被阻止。另外，即使M1的漏极电压上升缓慢，由于栅极电压的 变动小，因此误点弧被阻止。其次，采用图13和图14，对在逆变器工作中发生误点弧的机械装置 进行说明。图13中Ml、 M2、 M3截止，M4导通，电流经D2、电感器 14、 M4的路线回流(模式l的状态)。图14中M1导通，电流经M1、电 感器14、 M4流动(模式2)，在电感器14上施加直流电源电压Vin。如果 Ml导通，则M2的漏极就上升至电源电压Vin，但由于电路的寄生电感， 因此M2的漏极过渡性地上升至电源电压Vin以上。此时，M2的栅极电 压通过栅极和漏极间的电容Cgd上升，如果其超过阈值，M2就发生误点 弧，使得贯通电流在Ml和M2中流动。图15表示在图14的电路中Ml和M2的栅极和源极间的电压Vgs、 漏极和源极间的电压Vds、漏极电流Id。这里，内置二极管D2的电流包 括在M2的漏极电流Id中。模式l (图13)的情况下，M1和M2的栅极 电压Vgs为零，电流在二极管D2中流动。如果M1导通(模式2)，则虽 然二极管D2中流动的电流降低，M2的漏极电压Vds上升，但是这时可 以看到M2的栅极电压Vgs的上升15。为了抑制上述那样的栅极电压的上升，现有技术中提出采用负电压电 源，在功率MOSFET截止时对栅极施加负电压的方法(例如，专利文献1 )。 但是，采用负电压的电源，存在逆变器驱动电路的成本和大小增加的问题。另一方面，提出了不采用负电压电源，在截止时对栅极施加负电压的 方法(例如，专利文献2)，但由于采用这种方法，在导通时施加的栅极电压比驱动电路的电源电压低，因此存在导通电阻增加而导通损耗增加的问 题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种 只采用正电压电源，不增加导通损耗，防止误点弧的电压驱动型半导体元 件的驱动电路和逆变器装置。为了达到上述目的，本专利技术的电压驱动型半导体元{牛的驱动电路，为 功率变换器的电压驱动型半导体元件和驱动该电压驱动型半导体元件的 电压驱动型半导体元件的驱动电路，其特征在于，具备第1开关，其与 直流电源的正极侧连接；第2开关，其与上述第l开关的另一端子连接， 并且与上述直流电源的负极侧连接；第3开关，其与上述直流电源的正极 侧连接；第4开关，其与上述第3开关的另一端子连接；第5开关，其与 上述第4开关的另一端子连接，并且与上述直流电源的负极侧连接；和电 容器，其与上述第1开关的另一端子和上述第4开关的另一端子连接，上 述电压驱动型半导体元件的栅极与上述第3开关的另一端子连接，上述电 压驱动型半导体元件的源极与上述直流电源的负极侧连接。并且，为了达到上述目的，本专利技术的电压驱动型半导体元件的驱动电 路具有如下特征，上述第1、第3和第5开关采用相同的定时接通，上述 第2、第4开关采用与上述第1、第3和第5开关互补的定时接通。如以上所述，通过本专利技术，由于只采用正电压电源能将处于断开状态 的电压驱动型半导体元件的栅极保持为负电位，所以能够不增加驱动电路 的成本、大小、损耗而实现防止电压驱动型半导体元^^的误点弧。附图说明图1是本专利技术第1实施例的构成图。图2是本专利技术第1实施例的时序图。图3是本专利技术第1实施例的接通时的构成图。图4是本专利技术第1实施例的断开时的构成图。图5是本专利技术第2实施例的构成图。图6是本专利技术第2实施例的接通时的构成图。图7是本专利技术第2实施例的断开时的构成图。图8是本专利技术第3实施例的接通时的构成图。图9是3层逆变器的构成图。图IO是单相逆变器的构成图。图11是现有驱动电路的构成图。图12是考虑寄生元件的驱动电路的构成图。图13是单相逆变器的回流模式的构成图。图14是单相逆变器的电压施加模式的构成图。图15是单相逆变器的电压和电流波形。符号说明1， 10， 11， 12， 13 —驱动电路 2 —逻辑反相器(inverter)14 一电感器15 —误点弧时的栅极电压上升21 —微型计算机22 —驱动器IC23 —开关部分 24—电动机Vin, Vdd—电源电压Ml， M2， M3， M4， MU1， MU2， MV1， MV2， MW1， MW2 —功率M0SFETDl， D2， D3， D4， DU1， DU2， DV1， DV2， DW1， DW2 — 二极管PM1， PM2， PM3 —p型沟道MOSFETNM1，丽2，丽3—n型沟道MOSFETVd—漏极电位Vs—源极电位Rsl， Rs2， Rs3 —寄生电阻Lsl， Ls2， Ls3 —寄生电感Cgd —栅极-漏极间电容Cgs —栅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电压驱动型半导体元件的驱动电路，为功率变换器的电压驱动型半导体元件和驱动该电压驱动型半导体元件的电压驱动型半导体元件的驱动电路，其特征在于，具备： 第１开关，其与直流电源的正极侧连接； 第２开关，其与上述第１开关的另一端子连接，并且与上述直流电源的负极侧连接； 第３开关，其与上述直流电源的正极侧连接； 第４开关，其与上述第３开关的另一端子连接； 第５开关，其与上述第４开关的另一端子连接，并且与上述直流电源的负极侧连接；和 电容器，其与上述第１开关的另一端子和上述第４开关的另一端子连接， 上述电压驱动型半导体元件的栅极与上述第３开关的另一端子连接， 上述电压驱动型半导体元件的源极与上述直流电源的负极侧连接。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：桥本贵之，平尾高志，白石正树，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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