JPH1169778A - 電力変換器におけるゲート駆動回路 - Google Patents
電力変換器におけるゲート駆動回路Info
- Publication number
- JPH1169778A JPH1169778A JP22489297A JP22489297A JPH1169778A JP H1169778 A JPH1169778 A JP H1169778A JP 22489297 A JP22489297 A JP 22489297A JP 22489297 A JP22489297 A JP 22489297A JP H1169778 A JPH1169778 A JP H1169778A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- igbt
- gate
- drive circuit
- turn
- gate drive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターンオン損失を大きくせずに逆回復時の電
圧上昇率（ｄｖ／ｄｔ）の低減を図る。 【解決手段】 ＩＧＢＴに流れる電流の２階微分値相当
の信号３を検出する検出手段を設け、この検出値が設定
値４（ｄ2 ｉ／ｄｔ2 ）以下となったことをコンパレー
タ５で検出したら、その出力でＦＥＴ１をオフさせてＩ
ＧＢＴのゲート抵抗値を大きくすることにより、ターン
オン損失を大きくしない範囲で逆回復時の電圧上昇率
（ｄｖ／ｄｔ）を低減する。
圧上昇率（ｄｖ／ｄｔ）の低減を図る。 【解決手段】 ＩＧＢＴに流れる電流の２階微分値相当
の信号３を検出する検出手段を設け、この検出値が設定
値４（ｄ2 ｉ／ｄｔ2 ）以下となったことをコンパレー
タ５で検出したら、その出力でＦＥＴ１をオフさせてＩ
ＧＢＴのゲート抵抗値を大きくすることにより、ターン
オン損失を大きくしない範囲で逆回復時の電圧上昇率
（ｄｖ／ｄｔ）を低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）や絶縁ゲート形バイポーラトランジス
タ（ＩＧＢＴ）を含む電圧駆動形スイッチングデバイス
のゲート駆動回路、特にその改良に関する。
ジスタ（ＦＥＴ）や絶縁ゲート形バイポーラトランジス
タ（ＩＧＢＴ）を含む電圧駆動形スイッチングデバイス
のゲート駆動回路、特にその改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５にＩＧＢＴのゲート駆動回路の従来
例を示す。符号１２はメインデバイスとしてのＩＧＢ
Ｔ、１３はＩＧＢＴのターンオン時において、ゲート・
エミッタ間に電圧を印加するための正側のゲート駆動用
電源、同様に１４はＩＧＢＴのターンオフ時において、
ゲート・エミッタ間に電圧を印加するための負側のゲー
ト駆動用電源、１５はインバータの制御回路でここでＩ
ＧＢＴのオン，オフのスイッチング指令が作成される。
例を示す。符号１２はメインデバイスとしてのＩＧＢ
Ｔ、１３はＩＧＢＴのターンオン時において、ゲート・
エミッタ間に電圧を印加するための正側のゲート駆動用
電源、同様に１４はＩＧＢＴのターンオフ時において、
ゲート・エミッタ間に電圧を印加するための負側のゲー
ト駆動用電源、１５はインバータの制御回路でここでＩ
ＧＢＴのオン，オフのスイッチング指令が作成される。
【０００３】１６は弱電部から強電部にＩＧＢＴのオ
ン，オフ指令信号を伝達するフォトカプラ（ＰＣ）など
の絶縁器、１７はＩＧＢＴオン用のゲート抵抗、１８は
ＩＧＢＴオフ用のゲート抵抗、１９，２０は各ゲート抵
抗をＩＧＢＴのゲートに接続するためのスイッチ用のト
ランジスタ、２１はトランジスタ１９，２０を駆動する
ためのアンプである。そして、絶縁器１６を介する信号
により、ＩＧＢＴのゲート・エミッタ間に電源１３，１
４から正，負の電圧を印加することにより、ＩＧＢＴを
オン，オフするようにしている。
ン，オフ指令信号を伝達するフォトカプラ（ＰＣ）など
の絶縁器、１７はＩＧＢＴオン用のゲート抵抗、１８は
ＩＧＢＴオフ用のゲート抵抗、１９，２０は各ゲート抵
抗をＩＧＢＴのゲートに接続するためのスイッチ用のト
ランジスタ、２１はトランジスタ１９，２０を駆動する
ためのアンプである。そして、絶縁器１６を介する信号
により、ＩＧＢＴのゲート・エミッタ間に電源１３，１
４から正，負の電圧を印加することにより、ＩＧＢＴを
オン，オフするようにしている。
【０００４】図６に電力変換器の例としてインバータ主
回路構成例を示す。すなわち、交流を直流に変換するダ
イオード整流器２２と、直流中間コンデンサ２３と、Ｉ
ＧＢＴ，ダイオードからなり直流から交流に変換するイ
ンバータ部２４等から構成され、ＩＧＢＴのオン，オフ
制御が、図５と同様な機能を持つゲート駆動回路によっ
て行なわれる。
回路構成例を示す。すなわち、交流を直流に変換するダ
イオード整流器２２と、直流中間コンデンサ２３と、Ｉ
ＧＢＴ，ダイオードからなり直流から交流に変換するイ
ンバータ部２４等から構成され、ＩＧＢＴのオン，オフ
制御が、図５と同様な機能を持つゲート駆動回路によっ
て行なわれる。
【０００５】図７はＩＧＢＴのターンオン時の動作説明
図で、（ａ）はオン用のゲート抵抗が小さい場合、
（ｂ）は同じく大きい場合をそれぞれ示している。ｉC
はＩＧＢＴがターンオンしたときに流れる電流、ｖCEは
ＩＧＢＴに印加される電圧、ｖD は対向アームのダイオ
ード（ＦＷＤ）の逆回復時に印加される電圧をそれぞれ
示す。同図から、逆回復時のｖD はゲート抵抗値を大き
くした方がその変化率（ｄｖ／ｄｔ）が低減するため、
インバータなどに適用する場合に発生ノイズを低減でき
る反面、ゲート抵抗値を大きくすると、ターンオン時の
ＩＧＢＴのｄｉ／ｄｔが低減するため、ターンオン損失
が増加するという問題が生じる。
図で、（ａ）はオン用のゲート抵抗が小さい場合、
（ｂ）は同じく大きい場合をそれぞれ示している。ｉC
はＩＧＢＴがターンオンしたときに流れる電流、ｖCEは
ＩＧＢＴに印加される電圧、ｖD は対向アームのダイオ
ード（ＦＷＤ）の逆回復時に印加される電圧をそれぞれ
示す。同図から、逆回復時のｖD はゲート抵抗値を大き
くした方がその変化率（ｄｖ／ｄｔ）が低減するため、
インバータなどに適用する場合に発生ノイズを低減でき
る反面、ゲート抵抗値を大きくすると、ターンオン時の
ＩＧＢＴのｄｉ／ｄｔが低減するため、ターンオン損失
が増加するという問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】つまり、ノイズの低減
とターンオン損失の低減とは互いに両立せず、ノイズを
低減しようとするとターンオン損失が増大する、ターン
オン損失を低減しようとするとノイズが増大するという
問題がある。したがって、この発明の課題は、ノイズの
低減とターンオン損失の低減との両立を図ることにあ
る。
とターンオン損失の低減とは互いに両立せず、ノイズを
低減しようとするとターンオン損失が増大する、ターン
オン損失を低減しようとするとノイズが増大するという
問題がある。したがって、この発明の課題は、ノイズの
低減とターンオン損失の低減との両立を図ることにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、この発明では、絶縁ゲート形バイポーラトラ
ンジスタ（ＩＧＢＴ）を含むスイッチングデバイスのゲ
ート駆動回路に、前記スイッチングデバイスに流れる電
流の２階微分値相当を検出する検出手段と、スイッチ素
子のオン，オフ動作によってゲート駆動条件をステップ
的に変化させる駆動手段とを設け、前記検出手段の出力
が所定値以上または以下となったとき、前記駆動手段を
動作させるようにしている。なお、ステップ的に変化さ
せるゲート条件としては、ゲート抵抗やゲート・エミッ
タ間の容量などがある。
るために、この発明では、絶縁ゲート形バイポーラトラ
ンジスタ（ＩＧＢＴ）を含むスイッチングデバイスのゲ
ート駆動回路に、前記スイッチングデバイスに流れる電
流の２階微分値相当を検出する検出手段と、スイッチ素
子のオン，オフ動作によってゲート駆動条件をステップ
的に変化させる駆動手段とを設け、前記検出手段の出力
が所定値以上または以下となったとき、前記駆動手段を
動作させるようにしている。なお、ステップ的に変化さ
せるゲート条件としては、ゲート抵抗やゲート・エミッ
タ間の容量などがある。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図である。同図からも明らかなように、図
５に示す従来例に対し、オン用のゲート抵抗１７と並列
にＦＥＴ１と抵抗２との直列回路を接続した点が特徴で
ある。ＦＥＴ１のゲートにはＩＧＢＴに流れる電流の２
階微分相当の信号３と、ゲート抵抗値を切り換えるため
の指令信号（ｄ2 ｉ／ｄｔ2 ）４とをコンパレータ（Ｃ
ＭＰ）５により比較した出力信号が入力される。
態を示す構成図である。同図からも明らかなように、図
５に示す従来例に対し、オン用のゲート抵抗１７と並列
にＦＥＴ１と抵抗２との直列回路を接続した点が特徴で
ある。ＦＥＴ１のゲートにはＩＧＢＴに流れる電流の２
階微分相当の信号３と、ゲート抵抗値を切り換えるため
の指令信号（ｄ2 ｉ／ｄｔ2 ）４とをコンパレータ（Ｃ
ＭＰ）５により比較した出力信号が入力される。
【０００９】図２にＩＧＢＴに流れる電流の２階微分値
相当の検出回路例を示す。同（ａ）はＩＧＢＴに直列に
接続しているインダクタ６（実際に挿入するか、または
配線インダクタンスを利用する）の両端に発生する電圧
（ＩＧＢＴに流れている電流の微分相当）を、さらに微
分回路７１により微分するものである。一方、同（ｂ）
はＩＧＢＴに内蔵している電流検出用のセンス抵抗８の
両端の電圧を微分回路７２，７３によって２階微分する
ものである。
相当の検出回路例を示す。同（ａ）はＩＧＢＴに直列に
接続しているインダクタ６（実際に挿入するか、または
配線インダクタンスを利用する）の両端に発生する電圧
（ＩＧＢＴに流れている電流の微分相当）を、さらに微
分回路７１により微分するものである。一方、同（ｂ）
はＩＧＢＴに内蔵している電流検出用のセンス抵抗８の
両端の電圧を微分回路７２，７３によって２階微分する
ものである。
【００１０】図３は図１の動作説明図である。図２に示
す回路により検出されるＩＧＢＴに流れる電流の２階微
分値相当が、或るしきい値（ｄ2 ｉ／ｄｔ2 * ）以下と
なる期間ｔ１（図３（ｃ）参照：この期間はＦＷＤが逆
回復する期間とほぼ一致する）だけＦＥＴ１をオフと
し、ゲート抵抗値を大きくする。これにより、逆回復時
の電圧ｖD の変化率（ｄｖ／ｄｔ）が、図３（ａ）の点
線から実線のように低減して発生ノイズが低減されるだ
けでなく、ターンオン時のＩＧＢＴのｄｉ／ｄｔが図３
（ａ）のように殆ど変わらないため、ターンオン損失の
増加が非常に少なくて済む。なお、図３（ｂ）はＩＧＢ
Ｔに流れる電流の１階微分値相当を示す。
す回路により検出されるＩＧＢＴに流れる電流の２階微
分値相当が、或るしきい値（ｄ2 ｉ／ｄｔ2 * ）以下と
なる期間ｔ１（図３（ｃ）参照：この期間はＦＷＤが逆
回復する期間とほぼ一致する）だけＦＥＴ１をオフと
し、ゲート抵抗値を大きくする。これにより、逆回復時
の電圧ｖD の変化率（ｄｖ／ｄｔ）が、図３（ａ）の点
線から実線のように低減して発生ノイズが低減されるだ
けでなく、ターンオン時のＩＧＢＴのｄｉ／ｄｔが図３
（ａ）のように殆ど変わらないため、ターンオン損失の
増加が非常に少なくて済む。なお、図３（ｂ）はＩＧＢ
Ｔに流れる電流の１階微分値相当を示す。
【００１１】図４はこの発明の第２の実施の形態を示す
構成図である。これは、ＭＯＳ型のＦＥＴ１０とコンデ
ンサ１１とを設け、信号３が或るしきい値を越えてコン
パレータ５が動作するとＭＯＳＦＥＴ１０がオンとなる
ようにし、コンデンサ１１によりゲート・エミッタ間の
容量を大きくするようにしたものである。切り換えを行
なうゲート条件としては上記図１や図４の他に、ゲート
の正側電源やコレクタ・ゲート間の容量などもある。
構成図である。これは、ＭＯＳ型のＦＥＴ１０とコンデ
ンサ１１とを設け、信号３が或るしきい値を越えてコン
パレータ５が動作するとＭＯＳＦＥＴ１０がオンとなる
ようにし、コンデンサ１１によりゲート・エミッタ間の
容量を大きくするようにしたものである。切り換えを行
なうゲート条件としては上記図１や図４の他に、ゲート
の正側電源やコレクタ・ゲート間の容量などもある。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、ＦＷＤが逆回復する
期間だけＦＷＤのｄｖ／ｄｔが低減するようなゲート駆
動条件に変更されるため、ＩＧＢＴのターンオン損失の
増加を招くことなく低ノイズ化を達成することが可能と
なる。その結果、従来のものにくらべて小型，低コスト
で低ノイズの装置を提供することができる。
期間だけＦＷＤのｄｖ／ｄｔが低減するようなゲート駆
動条件に変更されるため、ＩＧＢＴのターンオン損失の
増加を招くことなく低ノイズ化を達成することが可能と
なる。その結果、従来のものにくらべて小型，低コスト
で低ノイズの装置を提供することができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図２】ＩＧＢＴに流れる電流の２階微分値相当の検出
方式説明図である。
方式説明図である。
【図３】図１におけるＩＧＢＴのターンオン時の動作説
明図である。
明図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図５】ゲート駆動回路の従来例を示す構成図である。
【図６】インバータ装置の一般的な例を示す構成図であ
る。
る。
【図７】ＩＧＢＴのターンオン時の動作説明図である。
１，１０…ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、２，８…
抵抗、５…コンパレータ（ＣＭＰ）、６…インダクタ、
７１，７２，７３…微分回路、１１…コンデンサ、１２
…ダイオード。
抵抗、５…コンパレータ（ＣＭＰ）、６…インダクタ、
７１，７２，７３…微分回路、１１…コンデンサ、１２
…ダイオード。
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ
（ＩＧＢＴ）を含むスイッチングデバイスのゲート駆動
回路に、前記スイッチングデバイスに流れる電流の２階
微分値相当を検出する検出手段と、スイッチ素子のオ
ン，オフ動作によってゲート駆動条件をステップ的に変
化させる駆動手段とを設け、 前記検出手段の出力が所定値以上または以下となったと
き、前記駆動手段を動作させることを特徴とする電力変
換器におけるゲート駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22489297A JPH1169778A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 電力変換器におけるゲート駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22489297A JPH1169778A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 電力変換器におけるゲート駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1169778A true JPH1169778A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16820800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22489297A Pending JPH1169778A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 電力変換器におけるゲート駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1169778A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004112916A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置 |
| JP2005278274A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換器におけるゲート駆動回路 |
| JP2010022190A (ja) * | 1999-08-10 | 2010-01-28 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置 |
| WO2013077105A1 (ja) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | 株式会社 日立製作所 | インバータ装置 |
| WO2018229887A1 (ja) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | 三菱電機株式会社 | スイッチング素子の共振型駆動回路および半導体装置 |
| WO2021177099A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置 |
| WO2021177098A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置 |
-
1997
- 1997-08-21 JP JP22489297A patent/JPH1169778A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010022190A (ja) * | 1999-08-10 | 2010-01-28 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置 |
| JP2004112916A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置 |
| JP2005278274A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換器におけるゲート駆動回路 |
| WO2013077105A1 (ja) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | 株式会社 日立製作所 | インバータ装置 |
| JP2013110878A (ja) * | 2011-11-22 | 2013-06-06 | Hitachi Ltd | インバータ装置 |
| WO2018229887A1 (ja) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | 三菱電機株式会社 | スイッチング素子の共振型駆動回路および半導体装置 |
| WO2021177099A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置 |
| WO2021177098A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置 |
| JP2021141661A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置 |
| JP2021141662A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置 |
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