栅极驱动电路制造技术

本发明专利技术提供一种栅极驱动电路，其具有控制电源（12）、具备一次绕组和二次绕组的变压器（8）、第1开关元件（21）、第2开关元件（14）、整流元件（15）、电容元件（20），第1开关元件（21）连接于控制电源（12）与上述一次绕组的一端之间，第2开关元件（14）连接于上述一次绕组的另一端，整流元件（15）的两端与上述一次绕组的两端并联连接，电容元件（20）的一端与上述一次绕组的一端或另一端连接，在第1开关元件（21）和第2开关元件（14）中的一方导通时，由控制电源（12）对电容元件（20）充电，并且在第1开关元件（21）和第2开关元件（14）中的另一方导通时，电容元件（20）放电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体开关元件的栅极驱动电路，尤其涉及降低功耗的栅极驱动电路。
技术介绍
以往使用的电子装置使半导体开关元件导通/截止，控制提供给负载的电压、电流。图I示出作为现有技术的电子装置，其针对日本特开平7-226664号公报(专利文献I)公开的驱动电路的结构做出若干变更，驱动三相交流电动机。简单说明图I所示的电子装置的构成。该电子装置连接有三相交流电动机作为负载4，图I示出了三相中的一相。即，驱动三相交流电动机的情况下，对图I所示的电子装置 使用三相(通常称作逆变器装置等)。作为ー个相的単元I在负载驱动用电源9与接地点10之间串联连接上臂的半导体开关元件2 (带续流ニ极管的IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor))和下臂的半导体开关元件3 (带续流ニ极管的IGBT),其连接点与负载4的一端连接。负载4是与连接于相当于单元I的其他2相单元的负载4进行Y连线或A连线来使用的。上臂半导体开关元件2与下臂半导体开关元件3分别具备同样构成的栅极驱动电路。在各栅极驱动电路具备发送电路5 (5’)、接收电路6 (6’)、栅极驱动电路7 (7’)，发送电路5 (5’)的信号经由变压器8 (8’)传输给接收电路6 (6’)。控制电源11 (11’)与接收电路6 (6’)和栅极驱动电路7 (7’)连接。发送电路5 (5’)连接于控制电源12 (12’)与接地点13 (与接地点10绝缘)之间，在控制电源12 (12’)与接地点13之间串联连接有变压器8 (8’)、NM0S晶体管14 (14’)。NMOS晶体管14 (14’)的栅极端子与AND电路17 (17’)的输出端子连接，该AND电路17 (17’)的输入端子连接有IN信号(IN’信号)输入端子(控制输入信号端子)和脉冲信号电路16 (16’)的输出端子。因此，在IN (IN’ )信号(控制输入信号)为有源状态时，脉冲信号从脉冲信号电路16(16’)经由AND电路17 (17’)输入到NMOS晶体管14 (14’ )的栅极端子。在从脉冲信号电路16 (16’)向NMOS晶体管14 (14’)的栅极端子输入了脉冲信号时，NMOS晶体管14(14’)被进行导通、截止驱动，对变压器8 (8’)的一次绕组施加基于上述脉冲信号的电压。并且，ニ极管(整流元件)15 (15’)是为使在变压器8 (8’)的一次绕组产生的逆电压以循环电流的形式流动来抑制过电压的产生而连接的。变压器8 (8’ )的二次绕组会被激发起与一次绕组成正比的电压，因此接收电路6(6’)以该电压作为触发信号生成栅极驱动信号。来自接收电路6 (6’)的栅极驱动信号在栅极驱动电路7 (7’)被放大信号后对半导体开关元件2 (3)进行导通、截止驱动。图2表示经由变压器8 (8’)将发送电路5 (5’)的信号传输给接收电路6 (6’)的图I所示的半导体开关元件2 (3)的栅极驱动电路。其中，上臂半导体开关元件2与下臂半导体开关元件3的栅极驱动电路是相同构成，因此，例如从图I中仅取出上臂就成为图2。另外，图2中，将IN信号的输入端子IN、脉冲信号电路16、AND电路17概括表示为脉冲信号电路18。进而，将接收电路6、栅极驱动电路7、半导体开关元件2、负载4、负载驱动用电源9、控制电源11、接地点10概括表示为负载19。该图2示出了与本专利技术相关的现有技术的主要部分。图3是说明图2所示的电路的动作的波形图。脉冲信号电路18如图3中“脉冲信号电路18的输出信号”所示输出连续的矩形波脉冲。在“IN信号”为高电平时，根据图I可知AND电路17使得来自脉冲信号电路16的脉冲信号通过，驱动NMOS晶体管14。如图3所示，在“IN信号”为高电平且“脉冲信号”为高电平吋，NMOS晶体管14导通，对变压器8施加电压而流过电流。这种情况下，对应于“变压器8的电流”的上升沿而在“变压器8的电压”产生正电压，对应干“变压器8的电流”的下降沿而在“变压器8的电压”产生负电压。变压器的二次侧的接收电路6和栅极驱动器7仅被“变压器8的电压”为正时的信号驱动，如图3最下级的“IGBT栅极/源极间电压”所示，提供使半导体开关元件2导通的栅极驱动信号。专利文献I日本特开平7-226664号公报 关于上述现有技术的栅极驱动电路，在NMOS晶体管14从开放切换为导通状态时，在变压器8产生的正电压作为接收电路的触发信号被传输，半导体开关元件2导通。此时，在脉冲信号电路16的输出为高电平的期间内，NMOS晶体管14处于导通状态，电流持续流过变压器8和NMOS晶体管14。然而，通过变压器8向接收电路6传递触发信号仅在NMOS晶体管14从开放切换为导通状态的瞬间起很短的时间内进行，因此接下来在脉冲信号电路16的输出处于高电平的期间内会流过无效电流。如上，现有技术的栅极驱动电路存在流过无效电流，消耗无效功率的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，鉴于上述问题点，提供一种不会流过无效的电流，能降低功耗的栅极驱动电路。本专利技术的栅极驱动电路，其特征在于具有控制电源、具备一次绕组和二次绕组的变压器、第I开关元件、第2开关元件、整流元件以及电容元件，上述第I开关元件连接于上述控制电源与上述一次绕组的一端之间，上述第2开关元件与上述一次绕组的另一端连接，上述整流元件的两端与上述一次绕组的两端并联连接，上述电容元件的一端与上述一次绕组的一端或另一端连接，在上述第I开关元件和第2开关元件中的一方导通时，上述电容元件通过上述控制电源来进行充电，且在上述第I开关元件和第2开关元件中的另一方导通时，上述电容元件进行放电。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，具有接收电路，该接收电路按照在上述一次绕组流过的电流的上升沿和下降沿检测在上述二次绕组产生的绕组电压，上述接收电路按照上述绕组电压输出控制脉冲信号。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，上述电容元件的一端与上述一次绕组的一端连接。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，上述电容元件的一端与上述一次绕组的另一端连接。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，上述电容元件的另一端接地。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，上述电容元件的另一端与上述控制电源连接。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，上述电容元件在通过上述控制电源来进行充电时，经由上述一次绕组而进行充电，且该电容元件在进行放电时，不经由上述一次绕组而进行放电，或者，该电容元件在通过上述控制电源进行充电时，不经由上述一次绕组而进行充电，且该电容元件在进行放电时，经由上述一次绕组进行放电。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，上述电容元件在进行放电时，经由上述一次绕组进行放电。另外，本专利技术的栅极驱动电路的特征在于，上述电容元件在通过上述控制电源进行充电时，经由上述一次绕组进行充电。根据本专利技术，消除了在半导体开关元件的栅极驱动电路流动的无效电流，能够提 升效率。附图说明图I是表示半导体开关元件的现有技术中栅极驱动电路的构成的图。图2是表示图I的现有技术中栅极驱动电路的与本专利技术有关的主要部分的图。图3是说明现有技术中栅极驱动电路的动作的动作波形图。图4是表示本专利技术的栅极驱动电路的第I实施方式的电路构成的图。图5表示将本专利技术第I实施方式的栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅极驱动电路，其特征在于具有：控制电源、具备一次绕组和二次绕组的变压器、第1开关元件、第2开关元件、整流元件以及电容元件，上述第1开关元件连接于上述控制电源与上述一次绕组的一端之间，上述第2开关元件与上述一次绕组的另一端连接，上述整流元件的两端与上述一次绕组的两端并联连接，上述电容元件的一端与上述一次绕组的一端或另一端连接，在上述第1开关元件和第2开关元件中的一方导通时，上述电容元件通过上述控制电源进行充电，且在上述第1开关元件和第2开关元件中的另一方导通时，上述电容元件进行放电。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木一树，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：