CN108702150B - 功率元件的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率元件的驱动电路，在向IGBT的栅极施加正偏压或负偏压而对IGBT进行导通/关断驱动的驱动电路中，降低IGBT的关断时的开关损耗。其具备：第一半导体开关元件和第二半导体开关元件，串联连接而设置在电源端子与接地端子之间，并将其串联连接点与IGBT的栅极连接而设置；以及第三半导体开关元件和第四半导体开关元件，串联连接而设置在电源端子与接地端子之间，并将其串联连接点与IGBT的发射极连接而设置。还具备：控制电路，根据控制信号使第一～第四半导体开关元件分别相互关联地进行导通/关断而控制IGBT的导通/关断。特别地，使用通态电阻比第二～第四半导体开关元件大的元件作为第一半导体开关元件。

Description

功率元件的驱动电路
技术领域
本发明涉及对IGBT等功率元件进行导通/关断驱动的驱动电路，特别地涉及降低了功率元件的开关损耗的简易构成的功率元件的驱动电路。
背景技术
图6是示出对由IGBT等构成的功率元件2进行导通/关断驱动的以往的驱动电路1的一例的概略构成。该驱动电路1起到将施加到IGBT(功率元件)2的栅极的驱动信号设置为导通/关断，控制在该IGBT2的集电极-发射极间流通的主电流的作用。通过该IGBT2的导通/关断，来控制针对连接在主电源3与IGBT2之间的负载(RL)的提供电流Ic。
大致说来，驱动电路1并联地具备：串联连接且设置在电源4的电源端子(Vcc)与接地端子(GND)之间的第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2；以及串联连接且设置在电源4的电源端子(Vcc)与接地端子(GND)之间的第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4。第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2的串联连接点(节点P1)经由栅极电阻RG而连接于IGBT2的栅极。此外，第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4的串联连接点(节点P2)连接于IGBT2的发射极。
这些第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4分别由例如MOS-FET构成，并构成通过在控制电路5的控制下相互关联地进行导通/关断，从而对IGBT2进行导通/关断驱动的开关矩阵电路。应予说明，控制电路5起到根据自外部施加的控制信号SG来使第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4分别相互关联地进行导通/关断而控制IGBT2的导通/关断的作用。
图7示出与控制信号SG对应的驱动电路1的各部分的状态变化和表示IGBT2的电压变化的动作时刻。应予说明，在图7中V(P1)表示节点P1的电压变化，V(E)表示IGBT2的发射极(节点P2)的电压变化，V(G)表示IGBT2的栅极的电压变化，并且Vge表示IGBT2的栅极-发射极间电压的变化。
如图7所示，驱动电路1通过根据控制信号SG而使IGBT2的栅极-发射极间电压Vge为正偏压或负偏压，从而对IGBT2进行导通/关断驱动。即，驱动电路1通过将第一半导体开关元件Q1和第四半导体开关元件Q4设为导通，并且将第二半导体开关元件Q2和第三半导体开关元件Q3设为关断，从而将节点P1的电压设定为电源4的电源电压Vcc，将IGBT2的发射极接地。并且，驱动电路1通过经由栅极电阻RG将节点P1的电压(电源电压Vcc)施加到IGBT2的栅极，从而使IGBT2导通。
此外，驱动电路1通过将第一半导体开关元件Q1和第四半导体开关元件Q4设为关断，并且将第二半导体开关元件Q2和第三半导体开关元件Q3设为导通，从而将节点P1接地，将IGBT2的发射极的电压设定为电源4的电源电压Vcc。并且，驱动电路1通过经由栅极电阻RG将IGBT2的栅极接地，从而使IGBT2关断。关于这样构成的驱动电路1如专利文献1所详细介绍的内容所述。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5011585号公报
发明内容
技术问题
然而，专利文献1所公开的驱动电路1的优点在于，能够仅使用电源4输出的正的电源电压Vcc对IGBT2进行正偏压或负偏压而使IGBT2导通/关断，不需要负的电源。但是，该以往的驱动电路1的构成是将节点P1的电压V(P1)经由栅极电阻RG而施加到IGBT2的栅极，并由此对IGBT2的栅极电容进行充放电。因此，存在IGBT2的导通时和关断时的开关损耗大这样的问题。
对于这一点，在专利文献1中公开了通过使将第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4导通/关断的时刻具有偏差，从而减轻IGBT2的导通时和关断时的开关损耗。然而，在使将第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4分别导通/关断的时刻具有偏差的情况下，产生控制电路5的构成变得复杂这样的新问题。而且，在将驱动电路1集成电路化的情况下，由于需要元件面积比第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的元件面积大的栅极电阻RG，所以也存在整个驱动电路1的电路面积大型化这样的问题。
本发明是考虑这些情况而完成的，其目的在于，提供一种不使用上述栅极电阻，而能够降低由例如IGBT构成的功率元件的关断时的开关损耗且适用于集成电路化的简易构成的功率元件的驱动电路。
技术方案
本发明的功率元件的驱动电路是对根据施加到控制电极的驱动信号来控制在第一主电极和第二主电极之间流通的主电流的功率元件例如IGBT或N型的功率MOS-FET进行导通/关断驱动的驱动电路。
本发明的功率元件的驱动电路基本上被构成为具备：
第一半导体开关元件和第二半导体开关元件，串联连接而设置在电源端子与接地端子之间，并且将其串联连接点与所述功率元件的控制电极连接而设置；
第三半导体开关元件和第四半导体开关元件，串联连接而设置在所述电源端子与所述接地端子之间，并且将其串联连接点与所述功率元件的第二主电极连接而设置；以及
控制电路，根据控制信号使所述第一半导体开关元件、所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别相互关联地进行导通/关断而控制所述功率元件的导通/关断。
特别地，为了实现上述目的，本发明的功率元件的驱动电路的特征在于，使用通态电阻比所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件和所述第四半导体开关元件的通态电阻大的元件作为连接于所述电源端子侧的所述第一半导体开关元件。
附带说明，所述功率元件例如由以所述控制电极为栅极、以所述第一主电极为集电极并以所述第二主电极为发射极的IGBT构成。或者，所述功率元件由以所述控制电极为栅极、以所述第一主电极为源极并以所述第二主电极为漏极的N型的功率MOS-FET构成。并且，所述第一半导体开关元件、所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别是根据从所述控制电路施加到各栅极的电压而进行导通/关断的MOS-FET。
优选地，所述控制电路被构成为，在对所述功率元件进行导通/关断驱动的正常动作时，将所述第一半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别导通，并且将所述第二半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别关断而使所述功率元件导通，
进一步地，将所述第一半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别关断，并且将所述第二半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别导通而使所述功率元件关断。
此外，所述控制电路被构成为，在检测到负载侧的短路而使所述功率元件强制关断时，使所述第一半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别导通，并且使所述第二半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别关断。或者，所述控制电路被构成为，在检测到负载侧的短路而使所述功率元件强制关断时，使所述第二半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别导通，并且使所述第一半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别关断。
技术效果
根据本发明，仅使用例如沟道宽度比作为相同规格的MOS-FET实现的第二半导体开关元件～第四半导体开关元件的沟道宽度窄的MOS-FET作为第一半导体开关元件，从而能够简易且廉价地实现将该第一半导体开关元件的通态电阻设置得比所述第二半导体开关元件～所述第四半导体开关元件的各通态电阻高的功率元件的驱动电路。
并且，根据上述构成的功率元件的驱动电路，如果为了使所述功率元件(IGBT)导通，而将所述第一半导体开关元件导通并且将所述第二半导体开关元件关断，则经由通态电阻大的所述第一半导体开关元件对所述功率元件(IGBT)的栅极电容进行充电。此外，如果为了使所述功率元件(IGBT)关断，而将所述第一半导体开关元件关断并且将所述第二半导体开关元件导通，则经由通态电阻小的所述第二半导体开关元件对所述功率元件(IGBT)的栅极电容进行放电。
其结果是，能够不使用图6所例示的以往的驱动电路中的栅极电阻，而降低所述功率元件(IGBT)的关断时在该功率元件上的开关损耗。而且，伴随着将所述第一半导体开关元件的通态电阻减小的情况的第一半导体开关元件的元件面积的缩小化与省去了栅极电阻的情况相辅相成，能够使整个驱动电路紧凑地形成。进一步地具有能够简化电路构成本身而实现其制造成本的低廉等实际应用中极大的效果。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的功率元件的驱动电路的概要的概略构成图。
图2是示出图1所示的驱动电路的具体构成例的图。
图3是示出图2所示的驱动电路中的控制电路的另一构成例的图。
图4是示出图2所示的驱动电路中的控制电路的又一构成例的图。
图5是示出图1所示的驱动电路的另一具体构成例的图。
图6是示出以往的功率元件的驱动电路的一例的概略构成图。
图7是示出基于以往的功率元件的驱动电路的功率元件的导通/关断驱动形态的时序图。
符号说明：
1、10：驱动电路
2：功率元件(IGBT)
3：主电源
4：电源(Vcc)
5：控制电路(CONT)
Q1：第一半导体开关元件(MOS-FET)
Q2：第二半导体开关元件(MOS-FET)
Q3：第三半导体开关元件(MOS-FET)
Q4：第四半导体开关元件(MOS-FET)
RG：栅极电阻
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的功率元件的驱动电路10进行说明。
图1是示出本发明的一个实施方式的功率元件的驱动电路10的概要的概略构成图，对于与图6所示的以往的驱动电路1相同的部分标记相同符号而示出。
该驱动电路10具备第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2，所述第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2串联连接而设置于电源端子(Vcc)与接地端子(GND)之间，并且将其串联连接点(节点P1)连接于IGBT2的栅极而设置。驱动电路10还具备第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4，所述第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4串联连接而设置于电源端子(Vcc)与接地端子(GND)之间，并且将其串联连接点(节点P2)连接于IGBT2的发射极而设置。
第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4分别由例如MOS-FET构成。特别地，作为第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4中的第一半导体开关元件Q1，使用通态电阻(导通电阻)Ron比第二半导体开关元件～第四半导体开关元件Q2、Q3、Q4的通态电阻大的MOS-FET。
由第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2构成的串联电路与由第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4构成的串联电路在电源端子(Vcc)与接地端子(GND)之间并联地设置而构成开关矩阵电路。该开关矩阵电路通过在控制电路5的控制下使第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4分别相互关联地进行导通/关断，从而对IGBT2进行导通/关断驱动。
即，本发明的驱动电路10的特点在于，使用通态电阻比第二半导体开关元件～第四半导体开关元件Q2、Q3、Q4的通态电阻大的元件作为构成开关矩阵电路的第一半导体开关元件Q1，并省略图6所示的以往的驱动电路1中的栅极电阻RG。换言之，本发明的驱动电路10的特点在于，构成为不经由栅极电阻RG而将第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2串联连接得到的节点P1的电压直接施加到IGBT2的栅极。
具体地，例如如图2所示，作为第一半导体开关元件Q1，使用通态电阻Ron大的MOS-FET。此外，作为第二半导体开关元件～第四半导体开关元件Q2、Q3、Q4，分别使用通态电阻Ron小的MOS-FET。因此，这里将第一半导体开关元件Q1的通态电阻表示为Ron(L)，将第二半导体开关元件～第四半导体开关元件Q2、Q3、Q4的通态电阻表示为Ron(S)[<Ron(L)]。
附带说明，第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4基本上由具有彼此相同的开关特性并且具有相同的电流容量且相同的耐压的开关用的MOS-FET构成。可是，这里特别是通态电阻Ron大的第一半导体开关元件Q1例如被实现为沟道宽度比第二半导体开关元件～第四半导体开关元件Q2、Q3、Q4的沟道宽度窄的MOS-FET。
这样构成的驱动电路10基本上在对IGBT2进行导通/关断驱动的正常动作时，通过使第一半导体开关元件Q1和第四半导体开关元件Q4分别导通，并且使第二半导体开关元件Q2和第三半导体开关元件Q3分别关断，从而使IGBT2导通。此外，通过使第一半导体开关元件Q1和第四半导体开关元件Q4分别关断，并且使第二半导体开关元件Q2和第三半导体开关元件Q3分别导通，从而使IGBT2关断。
如此使第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4相互关联地进行导通/关断的控制电路5的构成，例如如图2所示。具体地，控制电路5具备第一反相器电路5a，该第一反相器电路5a使控制信号SG反转而生成将第一半导体开关元件Q1和第四半导体开关元件Q4导通/关断的驱动信号。该第一反相器电路5a输出的驱动信号为了使第一半导体开关元件Q1和第四半导体开关元件Q4相互相反地进行导通/关断，而取电源4的电源电压Vcc或接地电位(0V)这二值。
控制电路5还具备第二反相器电路5b，该第二反相器电路5b使第一反相器电路5a的输出反转而生成将第二半导体开关元件Q2和第三半导体开关元件Q3导通/关断的驱动信号。该第二反相器电路5b输出的驱动信号也取电源4的电源电压Vcc或接地电位(0V)这二值。
根据这样构成的控制电路5，串联连接的第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2分别接收第一反相器电路5a和第二反相器电路5b的输出而相互相反地导通/关断。此外，串联连接的第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4也分别接收第一反相器电路5a和第二反相器电路5b的输出而相互相反地导通/关断。特别地，第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4与第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2的导通/关断互补地进行导通/关断。并且，根据由控制电路5进行的第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的相互关联的导通/关断控制，来控制IGBT2的导通和关断，由此IGBT2被驱动为导通/关断。
根据如上所述地在控制电路5的控制下被导通/关断的第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4，如果第一半导体开关元件Q1导通并且第二半导体开关元件Q2关断，则节点P1的电压V(P1)伴随此而变高。此时，由于第三半导体开关元件Q3关断，且第四半导体开关元件Q4导通，所以IGBT2的发射极的电压V(E)伴随此而设定为接地电位(0V)。
于是，在IGBT2的栅极，电流经由第一半导体开关元件Q1的通态电阻Ron(L)而流入，对IGBT2的栅极电容进行充电。然后，伴随着IGBT2的栅极电容的充电，施加到该IGBT2的栅极的电压变高，如果栅极电压超过IGBT2的阈值电压，则IGBT2由此而导通。
另一方面，如果第一半导体开关元件Q1关断，并且第二半导体开关元件Q2导通，则节点P1的电压V(P1)被设定为接地电位(0V)。此外，此时由于第三半导体开关元件Q3导通，第四半导体开关元件Q4关断，所以IGBT2的发射极的电压V(E)伴随此而设定为电源电压Vcc。其结果是，IGBT2的栅极-发射极间电压V(ge)瞬时地成为负(-Vcc)，IGBT2关断。
此外，此时储存在IGBT2的栅极电容的电荷经由第二半导体开关元件Q2而放电。并且伴随着IGBT2的栅极电容的放电，施加到该IGBT2的栅极的电压返回到接地电位(0V)，之后，由处于关断状态的第一半导体开关元件Q1和处于导通状态的第二半导体开关元件Q2规定的节点P1的电压(0V)施加到IGBT2的栅极。因此，IGBT2维持关断状态。
因此，根据如上所述构成的驱动电路10，能够在正常动作时使IGBT2导通时经由通态电阻Ron大的第一半导体开关元件Q1对IGBT2的栅极电容进行充电。此外，能够在使IGBT2关断时经由通态电阻Ron小的第二半导体开关元件Q2而使IGBT2的栅极电容瞬时放电。即，能够使IGBT2的导通延迟IGBT2的栅极电容充电所需的时间，还能够使IGBT2的栅极电容瞬时放电。其结果是，能够将IGBT2的关断时的开关损耗大幅降低与不使用栅极电阻RG对应的量。
另外，在经由IGBT2被提供电流Ic的负载侧检测到短路的情况下，强制地使IGBT2关断而保护IGBT2和/或负载(RL)不受过大的短路电流影响，进而保护驱动电路10不受过大的短路电流影响。
由该短路引起的IGBT2的保护动作是通过例如将第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3分别导通，并且将第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4分别关断来实现的。具体地，在检测到短路时将第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3分别强制导通的情况下，可以例如如图3所示地构成控制电路5，根据短路检测信号CO来切换针对第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的导通/关断信号。
该图3所示的控制电路5具备根据短路检测信号CO将门打开的四个与门电路51a、51b、51c、51d。在未施加短路检测信号CO时，换言之在短路检测信号CO为低电平(L)，使IGBT2正常动作时，这些与门电路51a、51b、51c、51d经由反相器电路52而分别被打开。然后，与门电路51a、51b、51c、51d将控制信号SG或经由反相器电路53将控制信号SG反转而得到的信号分别施加到驱动电路54a、54b、54c、54d。应予说明，这些驱动电路54a、54b、54c、54d生成分别将第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4导通/关断所需的输出电压。
与此相对，在施加有短路检测信号CO时，换言之在短路检测信号CO成为高电平(H)时，与门电路51a、51b、51c、51d分别被关闭。然后，短路检测信号CO经由或门电路55a、55c而分别施加到驱动电路54a、54c，并且经由反相器电路52进行反转了的短路检测信号CO经由与门电路51b、51d而分别施加到驱动电路54b、54d。
因此，在施加有短路检测信号CO时，第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3分别被强制导通，同时第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4分别被强制关断。其结果是，IGBT2的栅极电压V(G)被设定为电源电压Vcc，并且该IGBT2的发射极电压V(E)也被设定为电源电压Vcc。于是，IGBT2的栅极-发射极间电压V(ge)被强制设定为0V而将IGBT2强制设定为关断。然后伴随着IGBT2的强制关断，在负载(RL)流通的电流Ic被切断，保护IGBT2等不受伴随负载短路的过电流的影响。
根据这样构成的驱动电路10，仅将第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3分别导通，并将施加到IGBT2的栅极和发射极的电压一起设定为电源电压Vcc。此时，在IGBT2的栅极电容的充电所需的时间中，IGBT2的栅极-发射极间电压V(ge)成为负电压，IGBT2关断。然后伴随着IGBT2的关断，IGBT2的栅极电容经由第一半导体开关元件Q1而放电。并且由于IGBT2的栅极-发射极间电压V(ge)被保持在0V，所以IGBT2维持关断状态。
因此，即使是在检测到短路时将第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3分别强制导通的情况下，由于没有像以往那样经由栅极电阻RG进行IGBT2的栅极电容的充放电，所以能够降低IGBT2的关断时的开关损耗。因此能够减小在驱动电路10上的功耗。
应予说明，也可以将第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4强制导通，来代替检测到短路而使IGBT2切断时的上述的第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3的强制导通。当然，在此情况下，与第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4的强制导通联动地将第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3强制关断。
如果这样地将第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3关断，同时将第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4导通，则IGBT2的栅极电压V(G)被设定为接地电位(0V)，并且该IGBT2的发射极电压V(E)也被设定为接地电位(0V)。其结果是，IGBT2的栅极-发射极间电压V(ge)成为0V，该IGBT2强制为关断。然后伴随着IGBT2的强制关断，在负载(RL)流通的电流Ic被切断，保护IGBT2等不受伴随负载短路的过电流的影响。
应予说明，在施加有短路检测信号CO时如上所述地将第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4分别强制导通的情况下，可以将控制电路5构成为例如如图4所示。图4所示的控制电路5被构成为将短路检测信号CO施加到驱动电路54a、54c，并且使用代替前述的或门电路55a、55c的或门电路55b、55d将经由反相器电路52进行反转了的短路检测信号CO分别施加到驱动电路54b、54d。
根据这样构成的驱动电路10，由于仅将通态电阻Ron小的第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4导通，所以能够进一步减小IGBT2的关断时的开关损耗。并且，能够与未同时进行经由栅极电阻RG的IGBT2的栅极电容的充放电的量对应而减小在驱动电路10上的功耗。
而且，能够在省去了在以往的驱动电路1中使用的栅极电阻RG的基础上实现第一半导体开关元件Q1的小型化。因此，能够在将驱动电路10集成电路化的基础上减小芯片面积。此外，由于不需要在半导体芯片上与MOS-FET等排列地形成栅极电阻RG，所以具有能够将其制造成本抑制得低等效果。
另外，在上述说明中，示出了使用P型的MOS-FET作为第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3，并使用N型的MOS-FET作为第二半导体开关元件Q2和第四半导体开关元件Q4的例子。可是，如图5所例示，也可以对第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4分别使用N型的MOS-FET来构成开关矩阵电路。当然，在此情况下也使用通态电阻Ron比第二半导体开关元件～第四半导体开关元件Q2、Q3、Q4的通态电阻大的MOS-FET作为第一半导体开关元件Q1。
在此情况下，由N型的MOS-FET构成的第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3的导通动作条件与图2所示的驱动电路10中的由P型的MOS-FET构成的第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3的导通动作条件不同。即，第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3以节点P1、P2的电压为基准电压进行导通/关断动作，所述节点P1、P2的电压伴随着第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的导通/关断而变化。
因此，在此情况下，如图5所示，可以将控制电路5构成为将对控制信号SG进行反转的反相器电路5c的输入和输出经由电平转换电路5d、5e而分别施加到第一半导体开关元件Q1和第三半导体开关元件Q3的各栅极。这样，即使在使用N型的MOS-FET作为第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4来构成开关矩阵电路的驱动电路10的情况下，也由于将作为第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2的串联连接点的节点P1的电压直接施加到IGBT2的栅极，所以具有与上述实施方式同样的效果。
应予说明，本发明并不限定于上述实施方式。例如虽然未特别进行图示，但当然也可以将P型的MOS-FET分别用作第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4。此外，当然也可以使用N型的MOS-FET作为第一半导体开关元件Q1和第二半导体开关元件Q2，并使用P型的MOS-FET作为第三半导体开关元件Q3和第四半导体开关元件Q4。
此外，关于第一半导体开关元件Q1的通态电阻Ron，只要设定为能够遍及使IGBT2可靠地导通所需的时间而对IGBT2的栅极电容进行充电的值就足够。此外，当然也可以如前所述地将本发明应用于驱动作为功率元件的功率MOS-FET的情况。进一步地，当然也可以使用双极型晶体管作为第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4。
此外，控制电路5的构成可以根据开关矩阵电路的构成和/或针对构成开关矩阵电路的第一半导体开关元件～第四半导体开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的导通/关断驱动形态等而进行各种变化。除此之外，本发明在未脱离其主旨的范围内能够进行各种变形而实施。

Claims (4)

1.一种功率元件的驱动电路，其特征在于，对功率元件进行导通/关断驱动，所述功率元件根据施加到控制电极的驱动信号来控制在第一主电极和第二主电极之间流通的主电流，所述驱动电路具备：
第一半导体开关元件和第二半导体开关元件，串联连接而设置在电源端子与接地端子之间，并且将其串联连接点与所述功率元件的控制电极连接而设置；
第三半导体开关元件和第四半导体开关元件，串联连接而设置在所述电源端子与所述接地端子之间，并且将其串联连接点与所述功率元件的第二主电极连接而设置；以及
控制电路，根据控制信号使所述第一半导体开关元件、所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别相互关联地进行导通/关断而控制所述功率元件的导通/关断，
使用通态电阻比所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件和所述第四半导体开关元件的通态电阻大的元件作为连接于所述电源端子侧的所述第一半导体开关元件，
在检测到负载侧的短路而使所述功率元件强制关断时，所述控制电路使所述第一半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别导通，并且使所述第二半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别关断，或者，在检测到负载侧的短路而使所述功率元件强制关断时，所述控制电路使所述第二半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别导通，并且使所述第一半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别关断。
2.根据权利要求1所述的功率元件的驱动电路，其特征在于，
所述功率元件是以所述控制电极为栅极、以所述第一主电极为集电极并以所述第二主电极为发射极的IGBT，
所述第一半导体开关元件、所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别是根据从所述控制电路施加到各栅极的电压而进行导通/关断的MOS-FET。
3.根据权利要求1所述的功率元件的驱动电路，其特征在于，
所述功率元件是以所述控制电极为栅极、以所述第一主电极为源极并以所述第二主电极为漏极的N型的功率MOS-FET，
所述第一半导体开关元件、所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别是根据从所述控制电路施加到各栅极的电压而进行导通/关断的MOS-FET。
4.根据权利要求1所述的功率元件的驱动电路，其特征在于，
在对所述功率元件进行导通/关断驱动的正常动作时，所述控制电路将所述第一半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别导通，并且将所述第二半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别关断而使所述功率元件导通，
所述控制电路将所述第一半导体开关元件和所述第四半导体开关元件分别关断，并且将所述第二半导体开关元件和所述第三半导体开关元件分别导通而使所述功率元件关断。
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