JP4830829B2 - Insulated gate transistor drive circuit - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁ゲートトランジスタを駆動する回路に関する。 The present invention relates to a circuit for driving an insulated gate transistor.
負荷に接続されたトランジスタのオン・オフを切替えることによって、負荷に電力を供給する状態と電力を供給しない状態を切替えるスイッチング回路が知られている。例えば、インバータ回路は、トランジスタのオン・オフを切替えることによって直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータに供給する。この種のスイッチング回路におけるトランジスタのオン・オフは、そのトランジスタのゲート電極(又はベース電極)に接続している駆動回路で制御される。 There is known a switching circuit that switches between a state in which power is supplied to a load and a state in which power is not supplied by switching on / off of a transistor connected to the load. For example, the inverter circuit converts DC power into AC power by switching on / off of the transistor, and supplies the AC power to the motor. On / off of a transistor in this type of switching circuit is controlled by a drive circuit connected to the gate electrode (or base electrode) of the transistor.
図7に、従来のインバータ回路において、この種のトランジスタに電界効果型のトランジスタ(FET、Field Effect Transistor)が用いられた場合の動作波形図を示す。駆動回路は、駆動電圧Vinをトランジスタのゲート電極に供給することによって、トランジスタのオン・オフを切替える。 FIG. 7 shows an operation waveform diagram in the case where a field effect transistor (FET) is used as this type of transistor in a conventional inverter circuit. The drive circuit switches the transistor on and off by supplying the drive voltage Vin to the gate electrode of the transistor.
まず、トランジスタがターンオンする過渡期に関して説明する。駆動電圧Vinがローからハイになると、トランジスタのゲート電極に向けて正のゲート電流Igが流れ、ゲート電極に電荷が蓄積される。ゲート電極に電荷が蓄積されると、トランジスタのゲート・ソース間電圧Vgsが上昇する。ゲート・ソース間電圧Vgsが上昇すると、トランジスタのドレインからソースに向けてドレイン電流Idが流れ始め、ドレイン・ソース間電圧Vdsが減少する。これらの過程を経て、トランジスタはオフからオンに移行する。 First, the transition period in which the transistor is turned on will be described. When the drive voltage Vin changes from low to high, a positive gate current Ig flows toward the gate electrode of the transistor, and charges are accumulated in the gate electrode. When charges are accumulated in the gate electrode, the gate-source voltage Vgs of the transistor increases. When the gate-source voltage Vgs rises, the drain current Id starts to flow from the drain to the source of the transistor, and the drain-source voltage Vds decreases. Through these processes, the transistor shifts from off to on.
次に、トランジスタがターンオフする過渡期T100に関して説明する。駆動電圧Vinがハイからローになると、ゲート電極に蓄積していた電荷が放電し、ゲート電極から駆動回路に向けて負のゲート電流Igが流れ、ゲート・ソース間電圧Vgsが減少する。ゲート・ソース間電圧Vgsが減少すると、ドレイン電流Idも減少し、ドレイン・ソース間電圧Vdsが上昇する。これらの過程を経て、トランジスタはオンからオフに移行する。 Next, the transition period T100 in which the transistor is turned off will be described. When the drive voltage Vin changes from high to low, the charge accumulated in the gate electrode is discharged, a negative gate current Ig flows from the gate electrode toward the drive circuit, and the gate-source voltage Vgs decreases. When the gate-source voltage Vgs decreases, the drain current Id also decreases, and the drain-source voltage Vds increases. Through these processes, the transistor shifts from on to off.
図7に示すように、トランジスタがターンオフする過渡期T100の終盤では、ドレイン・ソース間電圧Vdsにサージ電圧(リンギング)が発生している。このサージ電圧は、急峻に変動するドレイン電流Idと回路中のドレイン電極側の配線などに寄生しているインダクタンスによって引き起こされる。リンギングが発生すると、ノイズとなり、誤動作を引き起こす原因となりうる。 As shown in FIG. 7, a surge voltage (ringing) is generated in the drain-source voltage Vds at the end of the transition period T100 when the transistor is turned off. This surge voltage is caused by the drain current Id that fluctuates sharply and the inductance that is parasitic on the wiring on the drain electrode side in the circuit. When ringing occurs, it becomes noise and may cause malfunction.
このサージ電圧の増大を抑えるためには、ドレイン電流Idを緩やかに変動させれば良い。例えば、トランジスタのゲート抵抗を大きくすれば、ゲート電極に蓄積していた電荷が放電する速度が減少し、負のゲート電流Igが緩やかに流れる。この結果、ドレイン電流Idも緩やかに減少し、サージ電圧の増大を抑えることができる。しかし、トランジスタのドレイン電流Idが緩やかに減少すると、トランジスタがターンオフするのに要する時間が増大し、スイッチング損失(ターンオフ損失)が増大してしまう。すなわち、スイッチング損失は、切り替わり時のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idの積である。従って、ドレイン電圧Vdsがゆっくり電圧変化すると、スイッチング損失はVdsとIdの積の積分値であるので、その損失が大となる。このように、この種のトランジスタには、ターンオフの過渡期T100において、サージ電圧とターンオフ損失の間にトレードオフ関係が存在する。 In order to suppress the increase of the surge voltage, the drain current Id may be gradually changed. For example, if the gate resistance of the transistor is increased, the rate at which charges accumulated in the gate electrode are discharged decreases, and the negative gate current Ig flows gently. As a result, the drain current Id also gradually decreases, and an increase in surge voltage can be suppressed. However, when the drain current Id of the transistor gradually decreases, the time required for the transistor to turn off increases and the switching loss (turn-off loss) increases. That is, the switching loss is the product of the drain voltage Vds and the drain current Id at the time of switching. Therefore, when the drain voltage Vds changes slowly, the switching loss is an integral value of the product of Vds and Id, and the loss increases. Thus, in this type of transistor, a trade-off relationship exists between the surge voltage and the turn-off loss in the turn-off transition period T100.
このトレードオフ関係を打破するためには、ターンオフの過渡期T100の序盤でドレイン電流Idを急峻に変動させ、過渡期T100の終盤でドレイン電流Idを緩慢に変動させるのが望ましい。過渡期T100の序盤でドレイン電流Idを急峻に変動させれば、ターンオフに要する時間を短縮することができる。この結果、ターンオフ損失を低く抑えることができる。また、過渡期T100の終盤でドレイン電流Idを緩慢に変動させれば、サージ電圧の増大を抑えることができる。 In order to break this trade-off relationship, it is desirable to cause the drain current Id to change steeply at the beginning of the turn-off transition period T100, and to slowly change the drain current Id at the end of the transition period T100. If the drain current Id is abruptly changed at the beginning of the transition period T100, the time required for turn-off can be shortened. As a result, turn-off loss can be kept low. Further, if the drain current Id is slowly changed at the end of the transition period T100, an increase in surge voltage can be suppressed.
特許文献1には、トランジスタの主電極間電圧(ドレイン電極とソース電極間電圧、コレクタ電極とエミッタ電極間電圧など)に基づいてトランジスタのゲート抵抗の抵抗値を調整する技術が開示されている。特許文献1の技術では、トランジスタの主電極間電圧が大きいときにゲート抵抗の抵抗値を大きくし、主電極間電圧が小さいときにゲート抵抗の抵抗値を小さく調整する。具体的には、特許文献1の駆動回路は、トランジスタのゲート電極に接続している抵抗可変手段を備えている。抵抗可変手段は、半導体スイッチング素子とそれに並列に接続している固定抵抗体で構成されている。半導体スイッチング素子は、トランジスタの主電極間電圧が所定値よりも大きいときにオフし、所定値よりも小さいときにオンする。即ち、トランジスタの主電極間電圧が大きいときは、半導体スイッチング素子がオフすることによって、固定抵抗体の抵抗値に応じてゲート抵抗が大きく調整される。トランジスタの主電極間電圧が小さいときは、半導体スイッチング素子がオンすることによって、半導体スイッチング素子の内部抵抗に応じてゲート抵抗が小さく調整される。 Patent Document 1 discloses a technique for adjusting a resistance value of a gate resistance of a transistor based on a voltage between main electrodes of the transistor (a voltage between a drain electrode and a source electrode, a voltage between a collector electrode and an emitter electrode, and the like). In the technique of Patent Document 1, the resistance value of the gate resistance is increased when the voltage between the main electrodes of the transistor is large, and the resistance value of the gate resistance is adjusted small when the voltage between the main electrodes is small. Specifically, the drive circuit of Patent Document 1 includes variable resistance means connected to the gate electrode of the transistor. The resistance variable means is composed of a semiconductor switching element and a fixed resistor connected in parallel thereto. The semiconductor switching element is turned off when the voltage between the main electrodes of the transistor is larger than a predetermined value, and is turned on when the voltage is smaller than the predetermined value. That is, when the voltage between the main electrodes of the transistor is large, the gate resistance is largely adjusted according to the resistance value of the fixed resistor by turning off the semiconductor switching element. When the voltage between the main electrodes of the transistor is small, the gate resistance is adjusted to be small according to the internal resistance of the semiconductor switching element by turning on the semiconductor switching element.
特許文献1の駆動回路を利用すれば、ターンオフの過渡期の序盤(主電極間電圧が小さいとき)では半導体スイッチング素子がオンすることによって、ゲート抵抗の抵抗値が小さく調整され、ゲート電流が急峻に変動する。これにより、トランジスタのドレイン電流を急峻に変動させ、ターンオフに要する時間を短縮することができる。さらに、ターンオフの過渡期の終盤(主電極間電圧が大きいとき)では半導体スイッチング素子がオフすることによって、ゲート抵抗の抵抗値が大きく調整され、ゲート電流が緩慢に変動する。これにより、トランジスタのドレイン電流を緩慢に変動させ、サージ電圧の増大を抑えることができる。
特許文献1の駆動回路では、高抵抗な固定抵抗体を利用してゲート抵抗の高抵抗な状態を実現している。サージ電圧の増大を抑えるためには、固定抵抗体の抵抗値を大きく設定するのが望ましい。しかし、高抵抗な固定抵抗体は、ターンオフ損失を増大させる。したがって、ターンオフ損失の増大を抑えるためには、半導体スイッチング素子のオン・オフ動作によって高抵抗な固定抵抗体に切換わるタイミングが、ターンオフする過渡期の終盤に設定されなければならない。ターンオフする過渡期の終盤では、トランジスタの主電極間電圧が高い状態にまで到達している。特許文献1の駆動回路では、このトランジスタの主電極間電圧を半導体スイッチング素子のオン・オフ動作の閾値にまで正確に変圧することによって、半導体スイッチング素子のオン・オフ動作を制御しなければならない。したがって、このような回路を実現するためには、必要な部品点数が多くなってしまい、コスト増が避けられない。 In the drive circuit of Patent Document 1, a high resistance state of the gate resistance is realized by using a high resistance fixed resistor. In order to suppress an increase in surge voltage, it is desirable to set the resistance value of the fixed resistor large. However, a high resistance fixed resistor increases turn-off loss. Therefore, in order to suppress an increase in turn-off loss, the timing for switching to a high-resistance fixed resistor by the on / off operation of the semiconductor switching element must be set at the end of the transition period in which the turn-off occurs. At the end of the transition period when the transistor is turned off, the voltage between the main electrodes of the transistor reaches a high level. In the drive circuit of Patent Document 1, the on / off operation of the semiconductor switching element must be controlled by accurately transforming the voltage between the main electrodes of the transistor to the threshold value of the on / off operation of the semiconductor switching element. Therefore, in order to realize such a circuit, the number of necessary parts increases, and an increase in cost is inevitable.
本発明は、特許文献1とは異なる手法によって、絶縁ゲートトランジスタの主電極間電圧に基づいてトランジスタのゲート抵抗の抵抗値を調整する技術を提供する。 The present invention provides a technique for adjusting a resistance value of a gate resistance of a transistor based on a voltage between main electrodes of an insulated gate transistor by a method different from that of Patent Document 1.
請求項1に記載の絶縁ゲートトランジスタの駆動回路は、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をアノード電極とする第1ダイオードと、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をカソード電極とする第2ダイオードとが、並列接続されて、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインに挿入配置され、前記第1ダイオードのアノード電極と、前記第2ダイオードのカソード電極との間に、デプレッション型PチャネルMOSFETが挿入配置され、前記デプレッション型PチャネルMOSFETのゲート電極が、抵抗を介して、前記絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されてなることを特徴としている。 The drive circuit for an insulated gate transistor according to claim 1, wherein a first diode having a gate electrode side of the insulated gate transistor as an anode electrode and a second diode having a gate electrode side of the insulated gate transistor as a cathode electrode are provided. The depletion type P-channel MOSFET is inserted and arranged between the anode electrode of the first diode and the cathode electrode of the second diode, connected in parallel and inserted in the gate drive signal line of the insulated gate transistor. The gate electrode of the depletion type P-channel MOSFET is connected to the output electrode of the insulated gate transistor through a resistor.
上記駆動回路における第1ダイオードと第2ダイオードは、それぞれ、ゲート駆動信号(例えば矩形波)のオンからオフへの切り替わりとオフからオンへの切り替わりを選択するために挿入されている。従って、上記駆動回路においては、ゲート駆動信号(例えば矩形波)のオンからオフへの切り替わり時において、デプレッション型PチャネルMOSFETが絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインで以下のように機能することとなる。 The first diode and the second diode in the driving circuit are respectively inserted to select switching from on to off and switching from off to on of the gate drive signal (for example, a rectangular wave). Therefore, in the above drive circuit, when the gate drive signal (for example, rectangular wave) is switched from on to off, the depletion type P-channel MOSFET functions as follows in the gate drive signal line of the insulated gate transistor. .
デプレッション型PチャネルMOSFETは、自身のゲート電位が下がるとオンして低抵抗状態となり、自身のゲート電位が上がるとオフしてノーマリー・オンの高抵抗状態となる素子である。上記駆動回路におけるデプレッション型PチャネルMOSFETのゲート電極は、抵抗を介して、絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されている。従って、ゲート駆動信号がオンからオフに切り替わった後、絶縁ゲートトランジスタの出力電位が上昇する途中で、上記デプレッション型PチャネルMOSFETがオンからオフ(ノーマリー・オン状態)に切り替わるように設定することが可能である。言い換えれば、絶縁ゲートトランジスタの出力電位が上昇する途中で、絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインに挿入配置されているデプレッション型PチャネルMOSFETの抵抗が、低抵抗状態から高抵抗状態に切り替わるように設定する。 The depletion type P-channel MOSFET is an element that turns on when the gate potential of the depletion-type MOSFET is lowered and enters a low resistance state, and turns off when the gate potential of the depletion-type MOSFET rises and enters a normally-on high resistance state. The gate electrode of the depletion type P-channel MOSFET in the drive circuit is connected to the output electrode of the insulated gate transistor via a resistor. Therefore, after the gate drive signal is switched from on to off, the depletion type P-channel MOSFET can be set to switch from on to off (normally on state) while the output potential of the insulated gate transistor rises. Is possible. In other words, the resistance of the depletion type P-channel MOSFET inserted in the gate drive signal line of the insulated gate transistor is set to switch from the low resistance state to the high resistance state while the output potential of the insulated gate transistor rises. To do.
これによって、ターンオフの過渡期の序盤(絶縁ゲートトランジスタの主電極間電圧が小さい時)では、絶縁ゲートトランジスタのゲート入力抵抗が小さく調整され、絶縁ゲートトランジスタのドレイン(コレクタ)電流を急峻に変動させて、ターンオフに要する時間を短縮することができる。さらに、ターンオフの過渡期の終盤(絶縁ゲートトランジスタの主電極間電圧が大きい時)では、絶縁ゲートトランジスタのゲート入力抵抗が大きく調整され、絶縁ゲートトランジスタのドレイン(コレクタ)電流を緩慢に変動させ、サージ電圧(リンギング)の増大を抑えることができる。 As a result, at the beginning of the turn-off transition period (when the voltage between the main electrodes of the insulated gate transistor is small), the gate input resistance of the insulated gate transistor is adjusted to be small, and the drain (collector) current of the insulated gate transistor is abruptly changed. Thus, the time required for turn-off can be shortened. In addition, at the end of the turn-off transition period (when the voltage between the main electrodes of the insulated gate transistor is large), the gate input resistance of the insulated gate transistor is greatly adjusted, and the drain (collector) current of the insulated gate transistor is slowly changed, An increase in surge voltage (ringing) can be suppressed.
以上のようにして、上記絶縁ゲートトランジスタの駆動回路によれば、ターンオフ時において、絶縁ゲートトランジスタのリンギングノイズを抑制しながらスイッチング損失の増大を抑制するという2つの効果を両立させることができる。 As described above, according to the insulated gate transistor driving circuit, at the time of turn-off, two effects of suppressing an increase in switching loss while suppressing ringing noise of the insulated gate transistor can be achieved.
尚、上記効果を得るために、従来のように低抵抗値と高抵抗値の2つの抵抗素子とスイッチング素子の組み合わせを用いることも可能である。しかしながら、上記絶縁ゲートトランジスタの駆動回路では、一つのデプレッション型PチャネルMOSFETにより上記効果を実現することができ、従来に較べて小型化と製造コストの低減が可能となる。また、上記効果を得るために、上記デプレッション型PチャネルMOSFETの代わりにP導電型拡散領域とN導電型拡散領域の接合体を用いて、P導電型拡散領域への空乏層の広がりによって抵抗値が決定される所謂ピンチ抵抗体とすることも可能である。しかしながら、ピンチ抵抗体は、抵抗値の電圧依存性が線形に近く、変化が緩慢である。これに対して、上記デプレッション型PチャネルMOSFETの抵抗値は、閾値電圧近傍において桁違いに迅速に変化する。このため、上記デプレッション型PチャネルMOSFETは、ターンオフの過渡期の急峻な変化への適用に好適である。 In order to obtain the above effect, it is also possible to use a combination of two resistance elements having a low resistance value and a high resistance value and a switching element as in the prior art. However, in the drive circuit for the insulated gate transistor, the above effect can be realized by a single depletion type P-channel MOSFET, and the size and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional one. Further, in order to obtain the above effect, a resistance value is obtained by spreading a depletion layer to the P conductivity type diffusion region by using a joined body of the P conductivity type diffusion region and the N conductivity type diffusion region instead of the depletion type P channel MOSFET. A so-called pinch resistor can be used. However, in the pinch resistor, the voltage dependency of the resistance value is almost linear, and the change is slow. On the other hand, the resistance value of the depletion type P-channel MOSFET changes rapidly by orders of magnitude near the threshold voltage. Therefore, the depletion type P-channel MOSFET is suitable for application to a steep change in a turn-off transition period.
請求項2に記載の絶縁ゲートトランジスタの駆動回路は、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をアノード電極とする第1ダイオードと、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をカソード電極とする第2ダイオードとが、並列接続されて、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインに挿入配置され、前記第2ダイオードのカソード電極と、前記第1ダイオードのアノード電極との間に、デプレッション型NチャネルMOSFETが挿入配置され、前記デプレッション型NチャネルMOSFETのゲート電極が、抵抗を介して、前記絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されてなることを特徴としている。 3. The insulated gate transistor drive circuit according to claim 2, wherein a first diode having an anode electrode on a gate electrode side of the insulated gate transistor and a second diode having a cathode electrode on the gate electrode side of the insulated gate transistor are provided. The depletion type N-channel MOSFET is inserted and arranged between the cathode electrode of the second diode and the anode electrode of the first diode, connected in parallel and inserted into the gate drive signal line of the insulated gate transistor. The gate electrode of the depletion type N-channel MOSFET is connected to the output electrode of the insulated gate transistor through a resistor.
上記駆動回路においては、請求項1に記載の駆動回路とは逆に、第2ダイオードのカソード電極と、第1ダイオードのアノード電極との間に、デプレッション型NチャネルMOSFETが挿入配置されている。従って、上記駆動回路においては、請求項1に記載の駆動回路とは逆に、ゲート駆動信号のオフからオンへの切り替わり時において、デプレッション型NチャネルMOSFETが、絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインで以下のように機能することとなる。 In the drive circuit, a depletion type N-channel MOSFET is inserted between the cathode electrode of the second diode and the anode electrode of the first diode, contrary to the drive circuit described in claim 1. Accordingly, in the above drive circuit, contrary to the drive circuit according to claim 1, when the gate drive signal is switched from OFF to ON, the depletion type N-channel MOSFET is connected to the gate drive signal line of the insulated gate transistor. It will function as follows.
デプレッション型NチャネルMOSFETは、自身のゲート電位が下がるとオフしてノーマリー・オンの高抵抗状態となり、自身のゲート電位が上がるとオンして低抵抗状態となる素子である。また、上記デプレッション型NチャネルMOSFETのゲート電極は、抵抗を介して、絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されている。従って、ゲート駆動信号がオフからオンに切り替わった後、絶縁ゲートトランジスタの出力電位が下降する途中で、上記デプレッション型NチャネルMOSFETがオンからオフ(ノーマリー・オン状態)に切り替わるように設定することが可能である。言い換えれば、絶縁ゲートトランジスタの出力電位が下降する途中で、絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインに挿入配置されているデプレッション型NチャネルMOSFETの抵抗が、低抵抗状態から高抵抗状態に切り替わるように設定する。 A depletion type N-channel MOSFET is an element that is turned off when the gate potential of the depletion type N-channel MOSFET is lowered to be in a normally-on high resistance state, and is turned on and turned into a low-resistance state when the gate potential is increased. The gate electrode of the depletion type N-channel MOSFET is connected to the output electrode of the insulated gate transistor through a resistor. Therefore, after the gate drive signal is switched from OFF to ON, the depletion type N-channel MOSFET can be set to switch from ON to OFF (normally ON state) while the output potential of the insulated gate transistor decreases. Is possible. In other words, the resistance of the depletion type N-channel MOSFET inserted and arranged in the gate drive signal line of the insulated gate transistor is set to switch from the low resistance state to the high resistance state while the output potential of the insulated gate transistor is lowered. To do.
これによって、ターンオンの過渡期の序盤(絶縁ゲートトランジスタの主電極間電圧が大きい時)では、絶縁ゲートトランジスタのゲート入力抵抗が小さく調整され、絶縁ゲートトランジスタのドレイン(コレクタ)電流を急峻に変動させ、ターンオンに要する時間を短縮することができる。さらに、ターンオンの過渡期の終盤(絶縁ゲートトランジスタの主電極間電圧が小さい時)では、絶縁ゲートトランジスタのゲート入力抵抗が大きく調整され、絶縁ゲートトランジスタのドレイン(コレクタ)電流を緩慢に変動させ、サージ電圧(リンギング)の増大を抑えることができる。 As a result, at the beginning of the turn-on transition period (when the voltage between the main electrodes of the insulated gate transistor is large), the gate input resistance of the insulated gate transistor is adjusted to be small, and the drain (collector) current of the insulated gate transistor is abruptly changed. The time required for turn-on can be shortened. Furthermore, at the end of the turn-on transition period (when the voltage between the main electrodes of the insulated gate transistor is small), the gate input resistance of the insulated gate transistor is greatly adjusted, and the drain (collector) current of the insulated gate transistor is slowly changed, An increase in surge voltage (ringing) can be suppressed.
以上のようにして、上記絶縁ゲートトランジスタの駆動回路によれば、ターンオン時の絶縁ゲートトランジスタのリンギングノイズを抑制しながらスイッチング損失の増大を抑制するという2つの効果を両立させることができる。 As described above, according to the insulated gate transistor drive circuit, the two effects of suppressing the increase in switching loss while suppressing the ringing noise of the insulated gate transistor at the time of turn-on can be achieved.
尚、上記駆動回路についても、請求項1に記載の駆動回路と同様に、従来のように低抵抗値と高抵抗値の2つの抵抗素子とスイッチング素子の組み合わせを用いる場合に較べて、小型化と製造コストの低減が可能となることは言うまでもない。また、P導電型拡散領域とN導電型拡散領域の接合体からなるピンチ抵抗体を用いる場合に較べて、上記デプレッション型NチャネルMOSFETの抵抗値は、閾値電圧近傍において桁違いに迅速に変化する。このため、上記デプレッション型NチャネルMOSFETは、ターンオンの過渡期の急峻な変化への適用に好適である。 The drive circuit is also reduced in size as compared with the case of using a combination of two resistance elements having a low resistance value and a high resistance value and a switching element as in the prior art. Needless to say, the manufacturing cost can be reduced. Further, the resistance value of the depletion type N-channel MOSFET changes rapidly in the vicinity of the threshold voltage as compared with the case where a pinch resistor composed of a junction of a P conductivity type diffusion region and an N conductivity type diffusion region is used. . Therefore, the depletion type N-channel MOSFET is suitable for application to a steep change in the turn-on transition period.
請求項3に記載のように、上記請求項1に記載の駆動回路においては、前記第2ダイオードのカソード電極と、前記デプレッション型PチャネルMOSFETにおける前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側の主電極との間に、デプレッション型NチャネルMOSFETが挿入配置され、前記デプレッション型NチャネルMOSFETのゲート電極が、前記デプレッション型PチャネルMOSFETのゲート電極に接続され、前記デプレッション型NチャネルMOSFETのゲート電極が、前記抵抗を介して、前記絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されてなることが好ましい。 As described in claim 3, in the drive circuit according to claim 1, the cathode electrode of the second diode and the main electrode on the gate electrode side of the insulated gate transistor in the depletion type P-channel MOSFET. A depletion type N-channel MOSFET is interposed therebetween, a gate electrode of the depletion type N channel MOSFET is connected to a gate electrode of the depletion type P channel MOSFET, and a gate electrode of the depletion type N channel MOSFET is connected to the resistor It is preferable to be connected to the output electrode of the insulated gate transistor via
これによれば、前述したように、第1ダイオードとデプレッション型PチャネルMOSFETの組み合わせで、絶縁ゲートトランジスタのターンオフ時のリンギングノイズを抑制しながら、スイッチング損失の増大を抑制することができる。また、第2ダイオードとデプレッション型NチャネルMOSFETの組み合わせで、絶縁ゲートトランジスタのターンオン時のリンギングノイズを抑制しながら、スイッチング損失の増大を抑制することができる。 According to this, as described above, the combination of the first diode and the depletion type P-channel MOSFET can suppress an increase in switching loss while suppressing ringing noise when the insulated gate transistor is turned off. Further, the combination of the second diode and the depletion type N-channel MOSFET can suppress an increase in switching loss while suppressing ringing noise when the insulated gate transistor is turned on.
上記駆動回路における絶縁ゲートトランジスタは、例えば請求項4に記載のように、MOSFETまたはIGBTとすることができる。 The insulated gate transistor in the drive circuit may be a MOSFET or an IGBT as described in claim 4, for example.
絶縁ゲートトランジスタがMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である場合には、前記出力電極がドレイン電極となる。絶縁ゲートトランジスタがIGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)である場合には、前記出力電極がコレクタ電極となる。 When the insulated gate transistor is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), the output electrode is a drain electrode. When the insulated gate transistor is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), the output electrode serves as a collector electrode.
以上に示した駆動回路は、上記したように絶縁ゲートトランジスタのリンギングノイズを抑制しながら、スイッチング損失の増大を抑制することができる。従って、請求項5に記載のように、前記絶縁ゲートトランジスタの駆動回路は、インバータ回路における絶縁ゲートトランジスタの駆動回路として用いられて好適である。 The drive circuit described above can suppress an increase in switching loss while suppressing ringing noise of the insulated gate transistor as described above. Therefore, as described in claim 5, the insulated gate transistor drive circuit is preferably used as an insulated gate transistor drive circuit in an inverter circuit.
また、以上に示した駆動回路は、上記したように小型で安価であり、絶縁ゲートトランジスタのリンギングノイズとスイッチング損失の抑制に高い性能を発揮する。従って、請求項6に記載のように、前記絶縁ゲートトランジスタの駆動回路は、小型、安価かつ高性能が要求される車載用の絶縁ゲートトランジスタの駆動回路として、特に好適である。 The drive circuit described above is small and inexpensive as described above, and exhibits high performance in suppressing ringing noise and switching loss of an insulated gate transistor. Therefore, as described in claim 6, the insulated gate transistor drive circuit is particularly suitable as a drive circuit for an automotive insulated gate transistor that is required to be small, inexpensive, and high performance.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一例で、絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K1に関する回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram relating to a drive circuit K1 for an insulated gate transistor, which is an example of the present invention.
図1中に破線で囲った駆動回路K1は、絶縁ゲートトランジスタ20を駆動するための回路である。絶縁ゲートトランジスタ20は、図1においてエンハンスメント型NチャネルMOSFET(以下、ENMOSと略記)の回路記号で代表されているが、例えば別の種類のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよいし、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよい。絶縁ゲートトランジスタ20がMOSFETである場合には、電源Vdd側の出力電極がドレイン電極となる。絶縁ゲートトランジスタ20がIGBTである場合には、電源Vdd側の出力電極がコレクタ電極となる。尚、図1の絶縁ゲートトランジスタ20には、抵抗負荷R3と誘導負荷L1が直列に接続されている。
A drive circuit K1 surrounded by a broken line in FIG. 1 is a circuit for driving the
図1の破線で囲った駆動回路K1では、ENMOS20のゲート電極側をアノード電極とする第1ダイオードD1と、ENMOS20のゲート電極側をカソード電極とする第2ダイオードD2とが、並列接続されて、ENMOS20のゲート駆動信号ラインに挿入配置されている。また、第1ダイオードD1のアノード電極と、第2ダイオードD2のカソード電極との間に、デプレッション型PチャネルMOSFET(以下、DPMOSと略記)10が挿入配置されている。DPMOS10のゲート電極は、抵抗R2を介して、ENMOS20の出力電極に接続されている。尚、駆動回路K1における抵抗R1は、ENMOS20へのゲート電流を調整するための抵抗である。
In the drive circuit K1 surrounded by the broken line in FIG. 1, a first diode D1 having an anode electrode on the gate electrode side of the
駆動回路K1における第1ダイオードD1は、ゲート駆動信号(図中の矩形波)VinがLoの時に動作し、ENMOS20のゲート蓄積電荷を放電し、ゲート電圧Vgsを低下させる時に機能させる。また、駆動回路K1における第2ダイオードD2は、ゲート駆動信号(図中の矩形波)VinがHiの時に動作し、ENMOS20のゲート蓄積電荷を充電し、ゲート電圧Vgsを上昇させる時に機能させる。このように、駆動回路K1における第1ダイオードD1と第2ダイオードD2は、それぞれ、ゲート駆動信号(例えば図中の矩形波)Vinのオンからオフへの切り替わりと、オフからオンへの切り替わりとを選択するために挿入されている。従って、図1の駆動回路K1においては、ゲート駆動信号Vinのオンからオフへの切り替わり時において、DPMOS10が、出力トランジスタであるENMOS20のゲート駆動信号ラインで、以下のように機能することとなる。
The first diode D1 in the drive circuit K1 operates when the gate drive signal (rectangular wave in the figure) Vin is Lo, and functions when the gate accumulated charge of the
図2は、駆動回路K1において、ゲート駆動信号Vinがオンからオフへ切り替わった場合におけるDPMOS10とENMOS20の動作波形を示した図(タイミングチャート)である。
FIG. 2 is a diagram (timing chart) showing operation waveforms of
デプレッション型PチャネルMOSFET(DPMOS10)は、自身のゲート電位vgsが自身の負の閾値電圧より下がるとオンして低抵抗(数オーム以下)状態となり、自身のゲート電位vgsが自身の負の閾値電圧より上がるとオフしてノーマリー・オンの高抵抗(数百オーム以上)状態となる素子である。図1の駆動回路K1におけるDPMOS10のゲート電極は、抵抗R2を介して、ENMOS20の出力電極であるドレイン電極に接続されている。従って、図2に示すように、時刻t1においてゲート駆動信号Vinがオンからオフに切り替わった後、ENMOS20の出力電位(ドレイン電圧)Vdsが上昇する途中で、DPMOS10のゲート電位vgsが自身の負の閾値電圧より上がって、DPMOS10がオンからオフ(ノーマリー・オン状態)に切り替わるように設定することが可能である。言い換えれば、ENMOS20の出力電位Vdsが上昇する途中で、ENMOS20のゲート駆動信号ラインに挿入配置されているDPMOS10の抵抗が、低抵抗状態から高抵抗状態に切り替わるように設定する。
The depletion type P-channel MOSFET (DPMOS 10) is turned on when its own gate potential vgs falls below its negative threshold voltage and enters a low resistance (less than several ohms) state, and its own gate potential vgs becomes its negative threshold voltage. When it is further raised, it is turned off and becomes a normally-on high resistance state (several hundred ohms or more). The gate electrode of the
これによって、ターンオフの過渡期の序盤(時刻t1と時刻t2の間で、ENMOS20の主電極間電圧Vdsが小さい時)では、ENMOS20のゲート入力抵抗が小さく調整され、ENMOS20のドレイン電流を急峻に変動させて、ターンオフに要する時間を短縮することができる。すなわち、ターンオフの序盤では、ENMOS20のゲートの蓄積容量は、低抵抗状態にあるDPMOS10、第1ダイオードD1、抵抗R1を介してゲート駆動信号VinのLo信号に流れ、ENMOS20のゲート電圧Vgsが急峻に低下すると共に、ENMOS20のドレイン電流も急峻に低下する。これによって、スイッチング切り替わりを早くできるため、スイッチング損失の低減も可能となる。
As a result, at the beginning of the turn-off transition period (between time t1 and time t2 when the voltage Vds between the main electrodes of the
ターンオフの過渡期の終盤(時刻t2以降で、ENMOS20の主電極間電圧Vdsが大きい時)では、ENMOS20のゲート入力抵抗が大きく調整され、ENMOS20のゲート電圧Vgsと共にドレイン電流を緩慢に変動させ、図7に示されていたドレイン電圧Vdsにおけるサージ電圧(リンギング)の増大を図2に示すように抑制することができる。すなわち、ターンオフの終盤では、ENMOS20のゲートの蓄積容量は、高抵抗状態にあるDPMOS10、第1ダイオードD1、抵抗R1を介してゲート駆動信号VinのLo信号に流れ、ENMOS20のゲート電圧Vgsは緩慢に低下する。また、ENMOS20のドレイン電流も緩慢に低下するため、誘導負荷L1および抵抗負荷R3の周辺に存在するL成分による出力電位(ドレイン電圧)Vdsのオーバーシュート(リンギング)を防止することができる。
At the end of the turn-off transition period (after time t2, when the voltage Vds between the main electrodes of the
以上のようにして、図1に示す絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K1によれば、ターンオフ時において、絶縁ゲートトランジスタ20のリンギングノイズを抑制しながらスイッチング損失の増大を抑制するという2つの効果を両立させることができる。
As described above, according to the insulated gate transistor drive circuit K1 shown in FIG. 1, at the time of turn-off, the two effects of suppressing the increase of the switching loss while suppressing the ringing noise of the
尚、上記効果を得るために、従来のように低抵抗値と高抵抗値の2つの抵抗素子とスイッチング素子の組み合わせを用いることも可能である。しかしながら、図1の駆動回路K1では、一つのデプレッション型PチャネルMOSFET(DPMOS10)により上記効果を実現することができ、従来に較べて小型化と製造コストの低減が可能となる。また、上記効果を得るために、上記デプレッション型PチャネルMOSFET(DPMOS10)の代わりにP導電型拡散領域とN導電型拡散領域の接合体を用いて、P導電型拡散領域への空乏層の広がりによって抵抗値が決定される所謂ピンチ抵抗体とすることも可能である。しかしながら、ピンチ抵抗体は、抵抗値の電圧依存性が線形に近く、変化が緩慢である。これに対して、上記デプレッション型PチャネルMOSFET(DPMOS10)の抵抗値は、閾値電圧近傍において桁違いに迅速に変化する。このため、上記デプレッション型PチャネルMOSFET(DPMOS10)は、ターンオフの過渡期の急峻な変化への適用に好適である。 In order to obtain the above effect, it is also possible to use a combination of two resistance elements having a low resistance value and a high resistance value and a switching element as in the prior art. However, in the drive circuit K1 of FIG. 1, the above effect can be realized by a single depletion type P-channel MOSFET (DPMOS 10), and the size and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional circuit. Further, in order to obtain the above effect, a depletion layer spreads to the P conductivity type diffusion region by using a junction of the P conductivity type diffusion region and the N conductivity type diffusion region instead of the depletion type P channel MOSFET (DPMOS 10). It is also possible to use a so-called pinch resistor whose resistance value is determined by. However, in the pinch resistor, the voltage dependency of the resistance value is almost linear, and the change is slow. On the other hand, the resistance value of the depletion type P-channel MOSFET (DPMOS 10) changes rapidly in the vicinity of the threshold voltage. Therefore, the depletion type P-channel MOSFET (DPMOS 10) is suitable for application to a sharp change in the turn-off transition period.
図3は別の例で、絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K2に関する回路図である。尚、図3の回路図にある構成要素に関して、図1の回路図にある構成要素と同じものについては、同じ符号を付した。 FIG. 3 is another example and is a circuit diagram relating to a drive circuit K2 for an insulated gate transistor. 3 that are the same as those in the circuit diagram of FIG. 1 are assigned the same reference numerals.
図3の破線で囲った駆動回路K2においては、図1の破線で囲った駆動回路K1とは逆に、第2ダイオードD2のカソード電極と、第1ダイオードD1のアノード電極との間に、デプレッション型NチャネルMOSFET(以下、DNMOSと略記)11が挿入配置されている。DNMOS11のゲート電極は、抵抗R2を介して、ENMOS20の出力電極に接続されている。従って、図3の駆動回路K2においては、図1の駆動回路K1とは逆に、ゲート駆動信号Vinのオフからオンへの切り替わり時において、DNMOS11が、出力トランジスタであるENMOS20のゲート駆動信号ラインで、以下のように機能することとなる。
In the drive circuit K2 surrounded by the broken line in FIG. 3, the depletion is performed between the cathode electrode of the second diode D2 and the anode electrode of the first diode D1, contrary to the drive circuit K1 surrounded by the broken line in FIG. A type N-channel MOSFET (hereinafter abbreviated as DNMOS) 11 is inserted and arranged. The gate electrode of the
図4は、駆動回路K2において、ゲート駆動信号Vinがオフからオンへ切り替わった場合におけるDNMOS11とENMOS20の動作波形を示した図(タイミングチャート)である。
FIG. 4 is a diagram (timing chart) showing operation waveforms of
デプレッション型NチャネルMOSFET(DNMOS11)は、自身のゲート電位vgsが自身の正の閾値電圧より下がるとオフしてノーマリー・オンの高抵抗(数百オーム以上)状態となり、自身のゲート電位vgsが自身の正の閾値電圧より上がるとオンして低抵抗(数オーム以下)状態となる素子である。図3の駆動回路K2におけるDNMOS11のゲート電極は、抵抗R2を介して、ENMOS20の出力電極であるドレイン電極に接続されている。従って、図4に示すように、時刻t3においてゲート駆動信号Vinがオフからオンに切り替わった後、ENMOS20の出力電位Vdsが下降する途中で、DNMOS11のゲート電位vgsが自身の正の閾値電圧より下がって、DNMOS11がオンからオフ(ノーマリー・オン状態)に切り替わるように設定することが可能である。言い換えれば、ENMOS20の出力電位Vdsが下降する途中で、ENMOS20のゲート駆動信号ラインに挿入配置されているDNMOS11の抵抗が、低抵抗状態から高抵抗状態に切り替わるように設定する。
The depletion type N-channel MOSFET (DNMOS 11) is turned off when its own gate potential vgs falls below its own positive threshold voltage, and is in a normally-on high resistance (several hundreds ohms) state. It is an element that turns on when it rises above the positive threshold voltage, and enters a low resistance (several ohms or less) state. The gate electrode of
これによって、ターンオンの過渡期の序盤(時刻t3と時刻t4の間で、ENMOS20の主電極間電圧Vdsが大きい時)では、ENMOS20のゲート入力抵抗が小さく調整され、ENMOS20のドレイン電流を急峻に変動させて、ターンオンに要する時間を短縮することができる。すなわち、ターンオンの序盤では、ENMOS20のゲートの蓄積容量は、抵抗R1、第2ダイオードD2、低抵抗状態にあるDNMOS11を介してゲート駆動信号VinのHi信号から流れ、ENMOS20のゲート電圧Vgsが急峻に上昇すると共に、ENMOS20のドレイン電流も急峻に上昇する。これによって、スイッチング切り替わりを早くできるため、スイッチング損失の低減も可能となる。
As a result, at the beginning of the turn-on transition period (between time t3 and time t4, when the voltage Vds between the main electrodes of the
ターンオンの過渡期の終盤(時刻t4以降で、ENMOS20の主電極間電圧Vdsが小さい時)では、ENMOS20のゲート入力抵抗が大きく調整され、ENMOS20のゲート電圧Vgsと共にドレイン電流を緩慢に変動させ、図4のドレイン電圧Vdsに示すように、ゲート駆動信号のターンオンに伴うサージ電圧(リンギング)の増大を抑制することができる。すなわち、ターンオンの終盤では、ENMOS20のゲートの蓄積容量は、抵抗R1、第2ダイオードD2、高抵抗状態にあるDNMOS11を介してゲート駆動信号VinのLo信号から流れ、ENMOS20のゲート電圧Vgsは緩慢に上昇する。また、ENMOS20のドレイン電流も緩慢に上昇するため、誘導負荷L1および抵抗負荷R3の周辺に存在するL成分による出力電位(ドレイン電圧)Vdsのオーバーシュート(リンギング)を防止することができる。
At the end of the turn-on transition period (after time t4, when the voltage Vds between the main electrodes of the
以上のようにして、図3に示す絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K2によれば、ターンオン時において、絶縁ゲートトランジスタ20のリンギングノイズを抑制しながらスイッチング損失の増大を抑制するという2つの効果を両立させることができる。
As described above, according to the insulated gate transistor drive circuit K2 shown in FIG. 3, at the time of turn-on, the two effects of suppressing the increase in switching loss while suppressing the ringing noise of the
尚、図3の駆動回路K2についても、図1の駆動回路K1と同様に、従来のように低抵抗値と高抵抗値の2つの抵抗素子とスイッチング素子の組み合わせを用いる場合に較べて、小型化と製造コストの低減が可能となることは言うまでもない。また、P導電型拡散領域とN導電型拡散領域の接合体からなるピンチ抵抗体を用いる場合に較べて、上記デプレッション型NチャネルMOSFET(DNMOS11)の抵抗値は、閾値電圧近傍において桁違いに迅速に変化する。このため、上記デプレッション型NチャネルMOSFET(DNMOS11)は、ターンオンの過渡期の急峻な変化への適用に好適である。 Note that the drive circuit K2 of FIG. 3 is also smaller than the case of using a combination of two resistance elements having a low resistance value and a high resistance value and a switching element as in the prior art, like the drive circuit K1 of FIG. Needless to say, the manufacturing cost can be reduced. In addition, the resistance value of the depletion type N-channel MOSFET (DNMOS 11) is orders of magnitude faster in the vicinity of the threshold voltage than in the case of using a pinch resistor composed of a junction of a P conductivity type diffusion region and an N conductivity type diffusion region. To change. Therefore, the depletion type N-channel MOSFET (DNMOS 11) is suitable for application to a sharp change in the turn-on transition period.
図5も別の例で、絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K3に関する回路図である。尚、図5の回路図にある構成要素に関して、図1の回路図にある構成要素および図3の回路図にある構成要素と同じものについては、同じ符号を付した。また、図6は、駆動回路K3において、ゲート駆動信号Vinがオフからオンおよびオンからオフへ切り替わった場合において、それぞれ、DPMOS10、DNMOS11およびENMOS20の動作波形を示した図(タイミングチャート)である。
FIG. 5 is another example and is a circuit diagram relating to a drive circuit K3 for an insulated gate transistor. 5 that are the same as those in the circuit diagram of FIG. 1 and those in the circuit diagram of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. FIG. 6 is a diagram (timing chart) showing operation waveforms of
図5の破線で囲った駆動回路K3においては、図1の破線で囲った駆動回路K1に追加して、第2ダイオードD2のカソード電極と、DPMOS10におけるENMOS20のゲート電極側の主電極との間に、デプレッション型NチャネルMOSFET(DNMOS)11が挿入配置されている。DNMOS11のゲート電極とDPMOS10のゲート電極は相互に接続されており、DNMOS11のゲート電極も、抵抗R2を介して、ENMOS20の出力電極に接続されている。言い換えれば、図5の破線で囲った駆動回路K3は、図1の破線で囲った駆動回路K1と図3の破線で囲った駆動回路K2を合成した回路となっている。
In addition to the drive circuit K1 surrounded by the broken line in FIG. 1, the drive circuit K3 surrounded by the broken line in FIG. 5 is provided between the cathode electrode of the second diode D2 and the main electrode on the gate electrode side of the
従って、図5の駆動回路K3においては、DNMOS11がゲート駆動信号Vinのオフからオンへの切り替わり時(図6の時刻t3,t4近傍)において機能し、DPMOS10がゲート駆動信号Vinのオンからオフへの切り替わり時(図6の時刻t1,t2近傍)において機能することとなる。このため、図6に示す駆動回路K3におけるENMOS20の動作波形も、図2に示す駆動回路K1におけるENMOS20の動作波形と図46に示す駆動回路K2におけるENMOS20の動作波形を合成したものとなる。
Therefore, in the drive circuit K3 of FIG. 5, the
このように、図5に示す絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K3によれば、第1ダイオードD1とDPMOS10の組み合わせで、ENMOS20のターンオフ時のリンギングノイズを抑制しながら、スイッチング損失の増大を抑制することができる。また、第2ダイオードD2とDNMOS11の組み合わせで、ENMOS20のターンオン時のリンギングノイズを抑制しながら、スイッチング損失の増大を抑制することができる。
As described above, according to the insulated gate transistor drive circuit K3 shown in FIG. 5, the combination of the first diode D1 and the
尚、上記駆動回路K1〜K3におけるDPMOS10とDNMOS11のデプレッション時抵抗値および閾値電圧値は、オーバーシュートが小さい範囲で切り替わり時間を短縮できる値に適宜設定する。例えば、デプレッション時抵抗値を1kΩとし、閾値電圧値を1Vとする。
The depletion resistance value and threshold voltage value of
尚、以上に示した絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K1〜K3は、一つのICの中に構成できる。また、SOI基板とトレンチ分離を用いた構造とすることで、ノイズに強くできる。さらに、SOI基板とトレンチ分離を用いた構造とすることで、出力電位(ドレイン電圧)Vdsが電源電位(電源電圧)Vddより高電位(高電圧)となったり、GND電圧より低い電圧となったりしても、寄生効果が発生せず、1チップ化が容易で、小型化ができる。例えば、SOI基板とトレンチ分離を併用し、絶縁ゲートトランジスタ20をLDMOS(Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor)で構成し、DPMOS10とDNMOS11をCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor、相補型MOS)トランジスタで構成し、第1ダイオードD1と第2ダイオードD2をバルクダイオードで構成する。
The insulated gate transistor drive circuits K1 to K3 described above can be configured in one IC. In addition, the structure using the SOI substrate and the trench isolation can be resistant to noise. Further, by using a structure using an SOI substrate and trench isolation, the output potential (drain voltage) Vds becomes higher (high voltage) than the power supply potential (power supply voltage) Vdd, or lower than the GND voltage. However, parasitic effects do not occur, and it is easy to make one chip, and the size can be reduced. For example, an SOI substrate and trench isolation are used together, the
以上に示した絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K1〜K3は、いずれも、絶縁ゲートトランジスタ20のリンギングノイズを抑制しながら、スイッチング損失の増大を抑制することができる。従って、上記絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K1〜K3は、インバータ回路における絶縁ゲートトランジスタ20の駆動回路として用いられて好適である。
Any of the insulated gate transistor drive circuits K1 to K3 described above can suppress an increase in switching loss while suppressing ringing noise of the
また、以上に示した絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K1〜K3は、前述したように小型で安価であり、絶縁ゲートトランジスタ20のリンギングノイズとスイッチング損失の抑制に高い性能を発揮する。従って、上記絶縁ゲートトランジスタの駆動回路K1〜K3は、小型、安価かつ高性能が要求される車載用の絶縁ゲートトランジスタの駆動回路として、特に好適である。
In addition, the insulated gate transistor drive circuits K1 to K3 described above are small and inexpensive as described above, and exhibit high performance in suppressing ringing noise and switching loss of the
K1〜K3 絶縁ゲートトランジスタの駆動回路
10 デプレッション型PチャネルMOSFET(DPMOS)
11 デプレッション型NチャネルMOSFET(DNMOS)
20 絶縁ゲートトランジスタ(ENMOS)
D1 第1ダイオード
D2 第2ダイオード
R1,R2 抵抗
R3 抵抗負荷
L1 誘導負荷
K1 to K3 Insulated gate
11 Depletion type N-channel MOSFET (DNMOS)
20 Insulated gate transistor (ENMOS)
D1 1st diode D2 2nd diode R1, R2 Resistance R3 Resistance load L1 Inductive load
Claims (6)
前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をアノード電極とする第1ダイオードと、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をカソード電極とする第2ダイオードとが、並列接続されて、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインに挿入配置され、
前記第1ダイオードのアノード電極と、前記第2ダイオードのカソード電極との間に、デプレッション型PチャネルMOSFETが挿入配置され、
前記デプレッション型PチャネルMOSFETのゲート電極が、抵抗を介して、前記絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されてなることを特徴とする絶縁ゲートトランジスタの駆動回路。 A drive circuit for an insulated gate transistor,
A gate driving signal of the insulated gate transistor is connected in parallel with a first diode having the gate electrode side of the insulated gate transistor as an anode electrode and a second diode having a gate electrode side of the insulated gate transistor as a cathode electrode. Inserted into the line,
A depletion type P-channel MOSFET is inserted between the anode electrode of the first diode and the cathode electrode of the second diode,
A drive circuit for an insulated gate transistor, wherein a gate electrode of the depletion type P-channel MOSFET is connected to an output electrode of the insulated gate transistor through a resistor.
前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をアノード電極とする第1ダイオードと、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート電極側をカソード電極とする第2ダイオードとが、並列接続されて、前記絶縁ゲートトランジスタのゲート駆動信号ラインに挿入配置され、
前記第2ダイオードのカソード電極と、前記第1ダイオードのアノード電極との間に、デプレッション型NチャネルMOSFETが挿入配置され、
前記デプレッション型NチャネルMOSFETのゲート電極が、抵抗を介して、前記絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されてなることを特徴とする絶縁ゲートトランジスタの駆動回路。 A drive circuit for an insulated gate transistor,
A gate driving signal of the insulated gate transistor is connected in parallel with a first diode having the gate electrode side of the insulated gate transistor as an anode electrode and a second diode having a gate electrode side of the insulated gate transistor as a cathode electrode. Inserted into the line,
A depletion type N-channel MOSFET is disposed between the cathode electrode of the second diode and the anode electrode of the first diode,
A drive circuit for an insulated gate transistor, wherein a gate electrode of the depletion type N-channel MOSFET is connected to an output electrode of the insulated gate transistor via a resistor.
前記デプレッション型NチャネルMOSFETのゲート電極が、前記デプレッション型PチャネルMOSFETのゲート電極に接続され、
前記デプレッション型NチャネルMOSFETのゲート電極が、前記抵抗を介して、前記絶縁ゲートトランジスタの出力電極に接続されてなることを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲートトランジスタの駆動回路。 A depletion type N-channel MOSFET is inserted between the cathode electrode of the second diode and the main electrode on the gate electrode side of the insulated gate transistor in the depletion type P-channel MOSFET,
A gate electrode of the depletion type N-channel MOSFET is connected to a gate electrode of the depletion type P-channel MOSFET;
2. The insulated gate transistor drive circuit according to claim 1, wherein a gate electrode of the depletion type N-channel MOSFET is connected to an output electrode of the insulated gate transistor via the resistor.
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