CN114696595A - 驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明期望能够应对开关元件的高速动作。本发明提供一种驱动装置，其是驱动开关元件的驱动装置，具备：基准电位线；第一切换控制部，其对是否将开关元件的控制端子连接到基准电位线进行切换；第一电阻元件，其在从开关元件的控制端子到基准电位线为止的路径中，与第一切换控制部串联地配置；第一电容器，其在从开关元件的控制端子到基准电位线为止的路径中，与第一电阻元件并联地设置；以及放电控制部，其对是否使第一电容器放电进行控制。

Description

驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动开关元件的驱动装置。
背景技术
以往，已知有对晶体管等开关元件进行控制的驱动装置(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-324801号公报
发明内容
技术问题
在驱动装置中，期望能够应对开关元件的高速动作。
技术方案
为了解决上述问题，在本发明的一个形态中，提供一种驱动开关元件的驱动装置。驱动装置可以具备基准电位线。驱动装置可以具备对是否将开关元件的控制端子连接到基准电位线进行切换的第一切换控制部。驱动装置可以具备在从开关元件的控制端子到基准电位线为止的路径中，与第一切换控制部串联地配置的第一电阻元件。驱动装置可以具备在从开关元件的控制端子到基准电位线为止的路径中，与第一电阻元件并联地设置的第一电容器。驱动装置可以具备对是否使第一电容器放电进行控制的放电控制部。
放电控制部可以以开关元件的控制端子处的控制电压成为第一阈值电压以下为条件，使第一电容器放电。第一阈值电压可以比开关元件的平台电压小。
开关元件可以为进行互补动作的一对开关元件中的任意一个元件。放电控制部可以在从关断完成起到下次的导通开始为止之间，使第一电容器放电。
第一电阻元件可以配置于开关元件的控制端子与第一切换控制部之间。第一电容器可以在开关元件的控制端子与第一切换控制部之间，与第一电阻元件并联地配置。
驱动装置可以具备第一二极管，该第一二极管在开关元件的控制端子与第一电容器之间，与第一电阻元件并联地配置。
放电控制部可以具有第一晶体管，该第一晶体管配置于第一二极管和第一电容器之间的连接点与基准电位线之间。
驱动装置可以具备第二电阻元件，该第二电阻元件在第一电容器和第一晶体管之间的连接点与开关元件的控制端子之间，与第一二极管串联地配置。
驱动装置可以具备第三电阻元件，该第三电阻元件在第一电容器和第一晶体管之间的连接点与基准电位线之间，与第一晶体管串联地配置。
驱动装置可以具备第四电阻元件，该第四电阻元件在第一切换控制部和第一电阻元件之间的连接点与第一二极管和第一晶体管之间的连接点之间，与第一电容器串联地配置。
第一二极管可以为齐纳二极管。
第一电容器的电容可以是可变的。驱动装置可以具备电容控制部，该电容控制部控制第一电容器的电容。
第二电阻元件的电阻值可以是可变的。第三电阻元件的电阻值可以是可变的。第四电阻元件的电阻值可以是可变的。驱动装置可以具备对电阻元件的电阻值进行控制的电阻控制部。
开关元件可以为以碳化硅、氮化镓、氧化镓、以及金刚石中的至少一种为主材料的宽带隙半导体元件。第一电容器可以具有能够使开关元件的控制端子的电荷移动并存储直到控制端子处的控制电压成为平台电压的电容。
附图说明
图1为示出参考例的电力供给电路200的一例的图。
图2为示出本发明的一个实施方式的电力供给电路100的构成例的图。
图3为示出开关元件112-1和驱动装置110-1的动作例的图。
图4为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图5为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图6为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图7为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图8为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图9为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图10为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图11为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图12为示出驱动装置110的另一构成例的图。
图13示出图12所示的驱动装置110和开关元件112-1的等效电路。
符号说明
11：第一切换控制部；12：第二切换控制部；21：第一电阻元件；22：电阻元件；24：第二电阻元件；26：第三电阻元件；28：第四电阻元件；31：第一电源；32：第二电源；40：高电位线；42：基准电位线；50：第一电容器；52：放电控制部；54：第一二极管；91、92、93、95、118：连接点；100：电力供给电路；110、210：驱动装置；112：开关元件；114：控制电路；116：电容器；120：高电位线；122：基准电位线；124：电容控制部；126：电阻控制部；200：电力供给电路
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但是以下的实施方式并不限定权利要求所涉及的发明。此外，在实施方式中所说明的特征的全部组合并不一定是发明的解决方案所必须的。应予说明，在本说明书和附图中，对实质上具有相同的功能、构成的要素通过标记相同的符号而省略重复说明，或者省略图示与本发明无直接关系的要素。此外，有时在一个附图中，对具有相同的功能、构成的要素，代表性地标记符号，并对其他要素省略符号。
在本说明书中，在称为“相同”或“相等”的情况下，也可以包括具有因制造偏差等引起的误差的情况。该误差为例如10％以内。此外，在称为“相同”或“相等”的情况下，可以基于成本上的理由设为接近的值。接近的值为例如“将3.1Ω设为3.3Ω”这样的从非系列的值采用E系列的值等。
图1为示出参考例的电力供给电路200的一例的图。电力供给电路200向负载供给电力。本例的电力供给电路200具备：开关元件112-1、112-2、驱动装置210-1、210-2、控制电路114、高电位线120以及基准电位线122。
作为一例，开关元件112-1和开关元件112-2为MOSFET等晶体管，但并不限于此。各个开关元件112可以具有漏极端子、源极端子以及栅极端子。在开关元件112为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等的情况下，漏极端子和源极端子也被称为集电极端子和发射极端子。栅极端子为控制开关元件112的导通/关断状态的控制端子的一例。
本例的开关元件112-1和开关元件112-2在高电位线120与基准电位线122之间串联连接。在基准电位线122施加有接地电位等基准电位。在高电位线120施加有比基准电位高的高电位。在基准电位线122和高电位线120可以连接有外部电源。此外，在基准电位线122与高电位线120之间可以连接有电容器116。
在本例中，开关元件112-2的漏极端子连接于高电位线120，开关元件112-1的漏极端子连接于开关元件112-2的源极端子。此外，开关元件112-1的源极端子连接于基准电位线122。
电力供给电路200从开关元件112-1与开关元件112-2之间的连接点118向负载供给电力。开关元件112-1和开关元件112-2彼此互补地切换导通/关断状态。即，在一个开关元件112为导通状态的情况下，另一开关元件112被控制为关断状态。由此，对将负载连接到高电位线120还是连接到基准电位线122进行切换。
驱动装置210-1控制开关元件112-1来切换导通状态和关断状态。驱动装置210-2控制开关元件112-2来切换导通状态和关断状态。驱动装置210-2可以具有与驱动装置210-1同样的功能和结构。在本例中，对驱动装置210-1的结构和动作进行说明，并省略驱动装置210-2的说明。此外，在本说明书中，有时将驱动装置210-1简称为驱动装置210。
驱动装置210生成输入到开关元件112的栅极端子的控制信号。驱动装置210具备：第一切换控制部11、第二切换控制部12、第一电阻元件21、电阻元件22、第一电源31、第二电源32、以及第一电容器50。
第一电源31和第二电源32在高电位线40与基准电位线42之间串联地配置。第一电源31和第二电源32生成高电位线40和基准电位线42之间的电压。第一电源31与第二电源32之间的连接点91可以连接于开关元件112的源极端子。
第一切换控制部11和第二切换控制部12控制开关元件112的导通/关断状态的切换。本例的第一切换控制部11和第二切换控制部12为在高电位线40与基准电位线42之间串联地配置，并互补地动作的晶体管。本说明书和附图所示的各晶体管可以为双极型晶体管，可以为MOSFET，可以为IGBT，可以为以碳化硅、氮化镓、氧化镓、以及金刚石中的至少一种为主材料的宽带隙半导体元件，也可以为其他半导体开关元件。第一切换控制部11与第二切换控制部12之间的连接点92与开关元件112的控制端子(栅极端子)连接。
第一切换控制部11对是否将开关元件112的控制端子连接到基准电位线42进行控制。在本例中，在第一切换控制部11为导通状态的情况下，开关元件112的控制端子被连接于基准电位线42。第二切换控制部12对是否将开关元件112的控制端子连接到高电位线40进行控制。在本例中，在第二切换控制部12为导通状态的情况下，开关元件112的控制端子被连接于高电位线40。
控制电路114控制第一切换控制部11和第二切换控制部12的导通/关断状态。控制电路114可以生成施加到第一切换控制部11和第二切换控制部12的控制端子的控制信号。
第一电阻元件21在开关元件112的控制端子与基准电位线42之间的路径中，与第一切换控制部11串联地设置。本例的第一电阻元件21配置于第一切换控制部11与基准电位线42之间，但是也可以配置于连接点92与第一切换控制部11之间。如果第一切换控制部11导通，则存储于开关元件112的栅极电容的电荷通过第一电阻元件21而被抽取到基准电位线42。因此，通过第一电阻元件21的电阻值，能够调整开关元件112关断的速度，并能够调整开关元件112的主电流(在本例中为漏极电流Id)的时间变化率(也被称为di/dt)。应予说明，如果开关元件112进行关断动作，则与开关元件112的主电流的时间变化率对应的浪涌电压产生于开关元件112的主端子(在本例中为源极端子和漏极端子)。
电阻元件22在开关元件112的控制端子与高电位线40之间的路径中，与第二切换控制部12串联地设置。本例的电阻元件22配置于第二切换控制部12与高电位线40之间，但是也可以配置于连接点92与第二切换控制部12之间。如果第二切换控制部12导通，则电荷从高电位线40通过电阻元件22，向开关元件112的栅极电容充电。因此，通过电阻元件22的电阻值，能够调整开关元件112导通的速度，并能够调整开关元件112的主电流(在本例中为漏极电流Id)的时间变化率(也被称为di/dt)。
如上所述，如果增大第一电阻元件21的电阻值，则能够减小主电流的时间变化率而抑制浪涌电压。然而，如果增大第一电阻元件21的电阻值，则开关元件112的栅极电荷的放电时间变长，开关元件112的从开始关断动作起算到完成关断动作为止的时间(在本说明书中称为关断时间)增大。因此，导致开关元件112的关断损耗增大。应予说明，完成关断可以为开关元件112的主电流的切断完成的时刻，也可以为产生浪涌电压后的主端子间电压与电容器116的电压一致的时刻。
此外，如果减小第一电阻元件21的电阻值，则能够缩短开关元件112的关断时间而降低关断损耗。但是会导致浪涌电压变大。
近年的半导体装置，优选动作频率增加，并且开关元件112也能够高速动作。为了使开关元件112高速动作，优选兼顾浪涌电压的抑制与关断时间和关断损耗的抑制。
电力供给电路200在从开关元件112的控制端子到基准电位线42为止的路径中，具备与第一电阻元件21并联设置的第一电容器50。本例的第一电容器50在连接点93与基准电位线42之间，与第一电阻元件21并联地设置，该连接点93为第一切换控制部11和第一电阻元件21之间的连接点。
通过设置第一电容器50，从而在第一切换控制部11变为导通状态之后不久，开关元件112的栅极电荷就介由第一切换控制部11移动到第一电容器50。在该情况下，栅极电荷不通过第一电阻元件21。因此，开关元件112的栅极电压迅速地下降。因此，能够缩短开关元件112的关断时间。
在第一电容器50存储有足够的电荷之后，开关元件112的栅极电荷主要通过第一切换控制部11和第一电阻元件21移动到基准电位线42。因此，能够通过第一电阻元件21调整主电流的时间变化率，并能够抑制浪涌电压。
如此，通过设置第一电容器50，从而能够缩短开关元件112的关断时间，并且抑制浪涌电压。然而，在重复进行开关元件112的导通、关断的情况下，如果上次关断时存储在第一电容器50的电荷在下次关断之前没有被充分放电，则在下次关断时，无法将足够的栅极电荷移动到第一电容器50。在该情况下，无法缩短关断时间。
在本例中，第一电阻元件21兼作第一电容器50的放电电路。由此，存储在第一电容器50的电荷介由第一电阻元件21被放电。因此，如果以抑制浪涌电压的目的增大第一电阻元件21的电阻值，则会产生第一电容器50的存储电荷的放电变慢，在下次关断之前无法将存储电荷充分放电的情况。特别是在开关元件112高速动作的情况下，有时第一电容器50的放电会来不及。如果减小第一电阻元件21的电阻值，则第一电容器50的放电时间缩短，但变得难以抑制浪涌电压。
图2为示出本发明的一个实施方式的电力供给电路100的构成例的图。电力供给电路100具备驱动装置110-1、110-2来代替图1所示的驱动装置210-1、210-2。除驱动装置110以外的构成与图1所示的电力供给电路200相同。驱动装置110-2具有与驱动装置110-1相同的功能和构成。在本例中，对驱动装置110-1的结构和动作进行说明，并省略驱动装置110-2的说明。此外，在本说明书中，有时将驱动装置110-1简称为驱动装置110。
驱动装置110驱动开关元件112。驱动装置110与驱动装置210同样地，具备第一电源31、第二电源32、第一切换控制部11、第二切换控制部12、第一电阻元件21、电阻元件22以及第一电容器50。在图2的例子中，在连接点92与第一切换控制部11之间配置有第一电阻元件21，在连接点92与第二切换控制部12之间配置有电阻元件22。在另一例中，可以在第一切换控制部11与基准电位线42之间配置有第一电阻元件21。此外，可以在第二切换控制部12与高电位线40之间配置有电阻元件22。
第一电容器50在从开关元件112的控制端子到基准电位线42为止的路径中，与第一电阻元件21并联地设置。本例的第一电容器50在开关元件112的控制端子与第一切换控制部11(或连接点93)之间，与第一电阻元件21并联地配置。连接点93为第一电阻元件21与第一切换控制部11之间的连接点。
驱动装置110还具备控制是否使第一电容器50放电的放电控制部52。放电控制部52与第一切换控制部11分开设置。本例的放电控制部52为对是否将第一电容器50的开关元件112侧的电极连接到基准电位线42进行切换的第一晶体管。如果第一切换控制部11处于导通状态且放电控制部52变为导通状态，则第一电容器50的两端与基准电位线42连接。由此，第一电容器50不介由第一电阻元件21而被放电。应予说明，第一切换控制部11和放电控制部52的导通电阻与第一电阻元件21相比足够小。
放电控制部52在第一切换控制部11变为导通状态的时刻之后，变为导通状态。由此，在从第一切换控制部11变为导通状态起预定的期间，开关元件112的栅极电荷向第一电容器50移动，开关元件112的栅极电压迅速地下降。因此，能够缩短开关元件112的关断时间。然后，通过放电控制部52变为导通状态，从而第一电容器50的存储电荷不介由第一电阻元件21而被放电。由此，能够使第一电容器50的存储电荷迅速地放电，即使在开关元件112高速动作的情况下，也能够充分地进行第一电容器50的放电。此外，通过调整第一电阻元件21的电阻值，从而能够抑制浪涌电压。
控制电路114可以控制放电控制部52的导通/关断状态。控制电路114可以基于将第一切换控制部11设为导通状态的时刻来控制放电控制部52。例如，可以在从将第一切换控制部11设为导通状态起经过预定的时间之后，将放电控制部52设为导通状态。此外，控制电路114也可以基于驱动装置110-1、驱动装置110-2、开关元件112-1、以及开关元件112-2中的某一个的状态来控制放电控制部52。各装置和元件的状态可以为电路上的预定位置处的电压或电流的瞬时值或时间波形。
驱动装置110可以还具备第一二极管54。第一二极管54在开关元件112的控制端子与第一电容器50之间，与第一电阻元件21并联地配置。第一二极管54以从开关元件112朝向第一电容器50的方向成为正向的方式配置。通过设置第一二极管54，从而防止第一电容器50的存储电荷介由第一电阻元件21被放电。本例的放电控制部52配置于连接点95与基准电位线42之间，该连接点95为第一二极管54和第一电容器50之间的连接点。
图3为示出开关元件112-1和驱动装置110-1的动作例的图。图3中的横轴表示时间，纵轴表示电压或电流的大小。此外，将开关元件112的栅极电压(栅极-源极间电压)设为Vgs，将栅极电流设为Ig，将主端子间电压设为Vds，将主电流设为Id，将第一电容器50的电压设为Vc。
在图3的初始状态下，开关元件112为导通状态。在时刻t1，第一切换控制部11从关断状态转移到导通状态。由此，栅极电流Ig流通，开关元件112的栅极电荷向第一电容器50移动。栅极电压Vgs迅速地下降，电容器电容Vc上升。在图3中，将流入开关元件112的控制端子的栅极电流Ig设为正，将从控制端子流出的栅极电流Ig设为负。栅极电荷向第一电容器50移动直到栅极电压Vgs下降到开关元件112的平台电压的时刻t2为止。对于平台电压将在后面进行描述。第一电容器50可以具有能够以使开关元件112的栅极电压Vgs与平台电压一致的方式使栅极电荷移动并存储的电容，也可以具有能够使栅极电荷移动并存储直到开关元件112的栅极电压Vgs成为平台电压的电容。即，第一电容器50的电容可以是在以使开关元件112的栅极电压Vgs与平台电压一致的方式使栅极电荷从开关元件112移动的情况下，能够存储移动的栅极电荷的总量的电容以上。
在栅极电压Vgs下降到平台电压以后(t2以后)，开关元件112的栅极电荷通过第一电阻元件21和第一切换控制部11流向基准电位线42。由于第一电阻元件21的电阻值，栅极电流Ig变得较小。此外，开关元件112开始关断，因此，主端子间电压Vds逐渐上升。
如果从栅极电压Vgs下降到平台电压起经过预定的期间，则栅极电压Vgs开始变得比平台电压小(时刻t3)。例如，如果使开关元件112的反馈电容Crss(或栅极漏极间电容Cgd)的电荷放电结束，则栅极电压Vgs开始下降。期间t2-t3的长度可以为0。对浪涌电压的大小带来影响的主电流Id的时间变化率(di/dt)由期间t2-t3的栅极电流Ig的大小决定。在本例中，该期间的栅极电流Ig能够通过第一电阻元件21进行调整，因此，能够抑制浪涌电压。
在图2的实施例中，在时刻t3以后的预定的时刻t4，放电控制部52使第一电容器50放电。在图3的例子中，以栅极电压Vgs成为第一阈值电压以下为条件，放电控制部52变为导通状态。第一阈值电压比平台电压小。由此，因为电容器电压Vc迅速地下降，所以即使在开关元件112高速动作的情况下，也能够使第一电容器50充分地放电。此外，开关元件112的栅极电流Ig也通过放电控制部52流向基准电位线42。因此，能够使栅极电压Vgs也迅速地下降。应予说明，虽然在时刻t4将放电控制部52设为导通状态时栅极电流Ig变大，但是对在时刻t3产生的浪涌电压的大小不会带来影响。
如以上所述，根据图2和图3所示的实施例，能够提供兼顾开关元件112的浪涌电压的抑制和关断时间的缩短，并且进一步地，即使增大开关元件112的动作频率也能够应对的驱动装置110。
应予说明，平台电压可以为满足以下的(1)-(3)的条件中的任意一个以上的电压。
(1)开关元件112的栅极电荷-Vgs特性曲线上的拐点间的区域中的栅极-源极间电压Vgs。
(2)在开关元件的开关动作中，主电流Id不变化而漏极-源极间电压Vds变化的期间内的栅极电压Vgs。
(3)MOSFET的反馈电容Crss(或栅极漏极间电容Cgd)放电期间的栅极电压Vgs。
在由开关元件112的制造者等设定了平台电压的规格值的情况下，也可以使用该规格值。
此外，第一阈值电压可以为由以下的(4)-(6)中的任意一个定义的电压，在由开关元件112的制造者等设定了阈值电压的规格值的情况下，也可以使用该规格值。
(4)主电流Id为0的情况下的栅极电压Vgs。主电流Id为0的情况包括像成为测定设备的测定分辨率以下的主电流的情况那样，实质上成为0的情况。
(5)开关元件112的额定电流的0.1％的主电流Id流通的情况下的栅极电压Vgs。这里所使用的主电流Id的值只要像1％以下那样，比额定电流充分小即可，并不限于额定电流的0.1％。
(6)流通于开关元件112的主电流Id与关断状态下的切断时漏电流相等的情况下的栅极电压Vgs。与切断时漏电流相等包括像差值成为测定设备的测定分辨率以下的情况那样，实质上相等的情况。
在时刻t4以后，放电控制部52成为导通状态，因此，开关元件112的栅极-源极间等效地成为短路状态。因此，开关元件112的栅极-源极间电压Vgs被固定为反向偏置电压，能够防止开关元件112错误地成为导通状态。因此，放电控制部52也作为防止开关元件112的误导通的有源米勒钳位电路而发挥功能。
因此，第一电容器50的放电最迟只要在该开关元件的下次的导通之前完成即可。如果是到该开关元件的下次的导通之前，则可以在进行互补动作的一对开关元件112-1、112-2的死区时间内使第一电容器50放电。死区时间是指两个开关元件112处于关断状态(或者，被控制为成为关断状态)的期间。
应予说明，通过在该开关元件的栅极电压变得小于第一阈值电压的时间点使放电控制部52导通，从而能够使放电控制部52作为有源米勒钳位电路而发挥功能。
控制电路114可以基于栅极电压Vgs、栅极电流Ig、主端子间电压Vds、主电流Id中的至少一个，来控制放电控制部52。控制电路114可以基于它们中的至少一个，来推定栅极电压Vgs开始变得小于平台电压的时刻t3。例如，控制电路114可以将主端子间电压Vds示出峰的时刻作为t3进行检测，也可以将主电流Id开始从稳定值下降的时刻作为t3进行检测。控制电路114可以在时刻t3以后的预定的时刻，将放电控制部52控制为导通状态。
图4为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110除了在图2中说明的驱动装置110的构成以外，还具备第二电阻元件24。第二电阻元件24在连接点95与开关元件112的控制端子之间，与第一二极管54串联地配置，该连接点95为第一电容器50和放电控制部52之间的连接点。在图4的例子中，第二电阻元件24配置于第一二极管54与连接点95之间，但是在其他例子中，第二电阻元件24也可以配置于第一二极管54与开关元件112的控制端子之间。通过如此配置第二电阻元件24，从而能够不使第一电容器50的放电速度下降，而将在第一二极管54流通的电流控制在第一二极管54的限制值以内。
通过设置第二电阻元件24，从而能够调整在第一二极管54流通的电流。例如，通过设置第二电阻元件24，从而防止在第一二极管54流通超过额定的电流。应予说明，为了缩短关断时间，第二电阻元件24的电阻值优选比第一电阻元件21的电阻值小。
此外，通过调整第二电阻元件24的电阻值，从而能够调整从开关元件112的控制端子向第一电容器50流通的电流。由此，能够调整主端子间电压Vds的时间变化率。进一步地，通过调整第一电阻元件21的电阻值，从而能够调整从开关元件112的控制端子通过第一电阻元件21和第一切换控制部11向基准电位线42流通的电流。由此，能够调整主电流Id的时间变化率。即，在本例中，通过分别调整第一电阻元件21和第二电阻元件24，从而能够单个地调整主端子间电压Vds的时间变化率和主电流Id的时间变化率。由此，能够不使浪涌电压增加地增大开关速度，并能够降低开关损耗。
图5为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110除了在图2至图4中说明的任意一种驱动装置110的构成以外，还具备第三电阻元件26。驱动装置110也可以如图4所示，具备第二电阻元件24。第三电阻元件26在连接点95与基准电位线42之间，与放电控制部52串联地配置。在图5的例子中，第三电阻元件26配置于放电控制部52与连接点95之间，但是在其他例子中，第三电阻元件26也可以配置于放电控制部52与基准电位线42之间。通过如此配置第三电阻元件26，从而能够不使关断时间增加，而将在放电控制部52流通的电流控制在放电控制部52的限制值以内。
通过设置第三电阻元件26，从而能够调整在放电控制部52流通的电流。例如，通过设置第三电阻元件26，从而防止在放电控制部52流通超过额定的电流。应予说明，为了缩短关断时间，第三电阻元件26的电阻值优选比第一电阻元件21的电阻值小。
图6为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110除了在图2至图5中说明的任意一种驱动装置110的构成以外，还具备第四电阻元件28。驱动装置110也可以如图4和图5所示，具备第二电阻元件24和第三电阻元件26中的至少一者。第四电阻元件28在连接点93与连接点95之间，与第一电容器50串联地配置。在图6的例子中，第四电阻元件28配置于连接点95与第一电容器50之间，但是在其他例子中，第四电阻元件28也可以配置于连接点93与第一电容器50之间。通过如此配置第四电阻元件28，从而能够不使放电控制部52所具有的有源米勒钳位电路的效果下降，而将在第一电容器50流通的电流控制在第一电容器50的限制值以内。
通过设置第四电阻元件28，从而能够调整在第一电容器50流通的电流。例如，通过设置第四电阻元件28，从而防止在第一电容器50或第一二极管54流通超过额定的电流。应予说明，为了缩短关断时间，第四电阻元件28的电阻值优选比第一电阻元件21的电阻值小。
此外，通过调整第四电阻元件28的电阻值，从而能够调整从开关元件112的控制端子向第一电容器50流通的电流。由此，能够调整主端子间电压Vds的时间变化率。进一步地，通过调整第一电阻元件21的电阻值，从而能够调整从开关元件112的控制端子通过第一电阻元件21和第一切换控制部11向基准电位线42流通的电流。由此，能够调整主电流Id的时间变化率。即，在本例中，通过分别调整第一电阻元件21和第四电阻元件28，从而能够单个地调整主端子间电压Vds的时间变化率和主电流Id的时间变化率。由此，能够不使浪涌电压增加地增大开关速度，并能够降低开关损耗。
图7为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110在图2至图6中说明的任意一种驱动装置110的构成中，第一电容器50的电容是可变的。此外，驱动装置110可以具备控制第一电容器50的电容的电容控制部124。除了第一电容器50和电容控制部124以外的构成与在图2至图6中说明的任意一例相同。
电容控制部124可以以图3所示的期间t1-t3接近于0的方式调整第一电容器50的电容。由此，能够使栅极电压Vgs变得小于平台电压的时刻t3提前，并能够缩短开关元件112的关断时间。
例如，如果增大第一电容器50的电容，则能够将更多的栅极电荷移动到第一电容器50。在期间t2-t3中，介由第一电阻元件21将未移动到第一电容器50的栅极电荷放电，因此，通过增大第一电容器50的电容，从而能够缩短期间t2-t3。但是，如果过度增大第一电容器50的电容，则主端子间电压Vds上升之后也会流通大的栅极电流Ig，因此，导致浪涌电压变大。
电容控制部124可以在浪涌电压不变大的范围内，调整第一电容器50的电容。电容控制部124可以使用电路的动作信息(栅极电压Vgs、栅极电流Ig、主端子间电压Vds、主电流Id以及电容器电压Vc等)和/或驱动对象元件的控制信息(驱动对象元件的导通时间和/或关断时间、从控制电路114向驱动装置110输入的信号等)来调整第一电容器50的电容。此外，可以以期间t2-t3变小的方式调整第一电容器50的电容。
图8为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110在图4所示的驱动装置110的构成中，第二电阻元件24的电阻值是可变的。此外，驱动装置110可以具备控制第二电阻元件24的电阻值的电阻控制部126。除第二电阻元件24和电阻控制部126以外的构成与图4中说明的例子相同。
根据本例，能够调整在第一二极管54流通的电流。此外，通过调整第二电阻元件24的电阻值，从而能够调整从开关元件112的控制端子向第一电容器50流通的电流、以及从开关元件112的控制端子介由放电控制部52向基准电位线42流通的电流。电阻控制部126可以以第一二极管54的通电电流成为限制值以内的方式调整第二电阻元件24的电阻值。
图9为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110在图5所示的驱动装置110的构成中，第三电阻元件26的电阻值是可变的。此外，驱动装置110可以具备控制第三电阻元件26的电阻值的电阻控制部126。除第三电阻元件26和电阻控制部126以外的构成与图5中说明的例子相同。
根据本例，能够调整在放电控制部52流通的电流。此外，通过调整第三电阻元件26的电阻值，从而能够调整从第一电容器50向基准电位线42流通的电流、以及从开关元件112介由第三电阻元件26向基准电位线42流通的电流。电阻控制部126可以以第一二极管54的通电电流成为限制值以内的方式调整第三电阻元件26的电阻值。
图10为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110在图6所示的驱动装置110的构成中，第四电阻元件28的电阻值是可变的。此外，驱动装置110可以具备控制第四电阻元件28的电阻值的电阻控制部126。除第四电阻元件28和电阻控制部126以外的构成与图6中说明的例子相同。
根据本例，能够调整在第一电容器50流通的电流。此外，通过调整第四电阻元件28的电阻值，从而能够调整从开关元件112的控制端子向第一电容器50流通的电流、以及从第一电容器50向基准电位线42流通的电流。电阻控制部126可以以第一二极管54的通电电流成为限制值以内的方式调整第四电阻元件28的电阻值。
在图8至图10中说明的电阻控制部126可以对第二电阻元件24、第三电阻元件26以及第四电阻元件28中的一个以上的电阻进行控制。此外，电阻控制部126还可以控制第一电阻元件21的电阻值。在该情况下，能够调整图3所示的期间t3-t4中的栅极电压Vgs的斜率。
图11为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110除了图1所示的驱动装置210-1的构成以外，还具备放电控制部52。本例的放电控制部52也对是否使第一电容器50放电进行控制。放电控制部52使第一电容器50放电的时刻与图2至图10中说明的例子相同。
本例的放电控制部52与第一电容器50并联地设置。本例的放电控制部52为控制是否将第一电容器50的两极连接的晶体管。但是，放电控制部52的构成不限于此。放电控制部52只要能够独立于第一切换控制部11，使第一电容器50在任意的时刻放电即可。通过本例，也能够实现浪涌电压的抑制、关断时间的缩短、以及第一电容器50的高速放电。
图12为示出驱动装置110的另一构成例的图。本例的驱动装置110在图2至图10中说明的任意一种驱动装置110中，第一二极管54为齐纳二极管。除第一二极管54以外的结构与图2至图10中说明的任意一例相同。根据本例，能够在开关元件112关断的期间，抑制栅极电压Vgs向负方向变动。
如果在开关元件112-1关断的状态下，另一开关元件112-2切换为导通或关断状态，则有时开关元件112-1的栅极电压Vgs向正方向或负方向变动。在栅极电压Vgs向负方向变动的情况下，有时栅极-源极间发生绝缘破坏。此外，在栅极电压Vgs向正方向变动的情况下，有时开关元件112-1错误地转移到导通状态，而成为开关元件112-1和开关元件112-2共同导通的短路状态。
如在图2等说明的那样，由于放电控制部52作为有源米勒钳位电路而发挥功能，因此能够防止开关元件112-1错误地转移到导通状态。此外，通过将第一二极管54设为齐纳二极管，从而能够抑制栅极电压Vgs向负方向变动。
图13示出图12所示的驱动装置110和开关元件112-1的等效电路。在图13中，示出开关元件112-1的各端子间的电容Cgd、Cds、Cgs。此外，图13示出开关元件112转移到关断状态而成为稳定状态的情况下的等效电路。第一切换控制部11和放电控制部52共同为导通状态。在该情况下，第一电容器50为两端电极被连接的短路状态，因此，在图13的等效电路中不考虑。在稳定状态下，电容Cgs的栅极电压Vgs与第一电源31生成的电压Vg大致相等。
如果在该状态下，另一开关元件112-2进行切换，栅极电压Vgs向负方向上升，则与变动部分对应的电压Vgs-Vg被施加到第一二极管54。应予说明，在第一电阻元件21也施加有同样的电压Vgs-Vg。
如果电压Vgs-Vg超过第一二极管54的击穿电压，则第一二极管54导通，第一电源31与电容Cgs并联连接。此时，施加到第一电阻元件21的电压下降到0V。应予说明，第一二极管54的击穿电压优选以栅极电压Vgs不超过栅极-源极间耐压的方式设计。
由于第一电源31与电容Cgs并联连接，因此栅极电压Vgs变得与电压Vg相等。由此，能够防止栅极电压Vgs向负方向过度上升。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。对本领域技术人员来说可以对上述实施方式进行各种变更或改进是显而易见的。根据权利要求书的记载可知进行了那样的变更或改进的方式也可以包括在本发明的技术范围内。

Claims (16)

1.一种驱动装置，其特征在于，驱动开关元件，所述驱动装置具备：
基准电位线；
第一切换控制部，其对是否将所述开关元件的控制端子连接到所述基准电位线进行切换；
第一电阻元件，其在从所述开关元件的所述控制端子到所述基准电位线为止的路径中，与所述第一切换控制部串联地配置；
第一电容器，其在从所述开关元件的所述控制端子到所述基准电位线为止的路径中，与所述第一电阻元件并联地设置；以及
放电控制部，其对是否使所述第一电容器放电进行控制。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，
所述放电控制部以所述开关元件的所述控制端子处的控制电压成为第一阈值电压以下为条件，使所述第一电容器放电，
所述第一阈值电压比所述开关元件的平台电压小。
3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，
所述开关元件为进行互补动作的一对开关元件中的任意一个元件，
所述放电控制部在从作为驱动对象的所述开关元件的关断完成起到下次的导通开始为止的期间，使所述第一电容器放电。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动装置，其特征在于，
所述第一电阻元件配置于所述开关元件的所述控制端子与所述第一切换控制部之间，
所述第一电容器在所述开关元件的所述控制端子与所述第一切换控制部之间，与所述第一电阻元件并联地配置。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
所述驱动装置还具备第一二极管，所述第一二极管在所述开关元件的所述控制端子与所述第一电容器之间，与所述第一电阻元件并联地配置。
6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，
所述放电控制部具有第一晶体管，所述第一晶体管配置于所述第一二极管和所述第一电容器之间的连接点与所述基准电位线之间。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，
所述驱动装置还具备第二电阻元件，所述第二电阻元件在所述第一电容器和所述第一晶体管之间的连接点与所述开关元件的所述控制端子之间，与所述第一二极管串联地配置。
8.根据权利要求6或7所述的驱动装置，其特征在于，
所述驱动装置还具备第三电阻元件，所述第三电阻元件在所述第一电容器和所述第一晶体管之间的连接点与所述基准电位线之间，与所述第一晶体管串联地配置。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的驱动装置，其特征在于，
所述驱动装置还具备第四电阻元件，所述第四电阻元件在所述第一切换控制部和所述第一电阻元件之间的连接点与所述第一二极管和所述第一晶体管之间的连接点之间，与所述第一电容器串联地配置。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的驱动装置，其特征在于，
所述第一二极管为齐纳二极管。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的驱动装置，其特征在于，
所述第一电容器的电容是可变的，
所述驱动装置还具备电容控制部，所述电容控制部控制所述第一电容器的电容。
12.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，
所述第二电阻元件的电阻值是可变的，
所述驱动装置还具备对所述第二电阻元件的电阻值进行控制的电阻控制部。
13.根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，
所述第三电阻元件的电阻值是可变的，
所述驱动装置还具备对所述第三电阻元件的电阻值进行控制的电阻控制部。
14.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，
所述第四电阻元件的电阻值是可变的，
所述驱动装置还具备对所述第四电阻元件的电阻值进行控制的电阻控制部。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的驱动装置，其特征在于，
所述开关元件为以碳化硅、氮化镓、氧化镓、以及金刚石中的至少一种为主材料的宽带隙半导体元件。
16.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，
所述第一电容器具有能够使所述开关元件的所述控制端子的电荷移动并存储直到所述控制端子处的控制电压成为平台电压的电容。
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