JP2000232347A - ゲート回路及びゲート回路制御方法 - Google Patents
ゲート回路及びゲート回路制御方法Info
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- JP2000232347A JP2000232347A JP11029970A JP2997099A JP2000232347A JP 2000232347 A JP2000232347 A JP 2000232347A JP 11029970 A JP11029970 A JP 11029970A JP 2997099 A JP2997099 A JP 2997099A JP 2000232347 A JP2000232347 A JP 2000232347A
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Abstract
チング期間を短くするゲート駆動回路を提供する。 【解決手段】ゲート型半導体素子5と、ゲート型半導体
素子5に第1のオンゲート電流を供給する第1のオンゲ
ート回路と、第1のオンゲート電流を供給開始してから
所定時間経過後、ゲート型半導体素子5に第2のオンゲ
ート電流を供給開始する第2のオンゲート回路とを具備
するゲート回路。
Description
破壊することなくミラー期間即ちスイッチング期間を短
くするゲート回路を提供する。
て、パワーエレクトロニクス技術が導入されるようにな
っている。このパワーエレクトロニクスの中心的な技術
分野は、パワー半導体デバイスのスイッチング機能を用
いた電力の変換と制御であり、電力の効率的な活用を主
目的としている。
Gate Bipolar Transistor)や
IEGT(Injection Enhanced i
nslation Gate bipolar Tra
nsistor)などMOSゲート型半導体素子はます
ます高耐圧、大電流化が進んでおり、これらに伴って更
なる大電力の変換と制御が可能となっている。
した従来のゲート回路を示したものである。
るいはIEGT等であるMOSゲート型半導体素子5の
ゲート端子Gには、ゲート電圧を制御する制御回路が接
続されている。当該ゲート電圧制御回路は、ゲート端子
Gに対して、オンゲート抵抗53(10Ω程度)とダイ
オード54との直列部と、オフゲート抵抗55(10Ω
程度)とダイオード56との直列部との並列接続を介し
て、オンゲート電源58(15V)及びオフゲート電源
59(15V)に接続されている。オンゲート用スイッ
チ51若しくはオフゲート用スイッチ52は、ゲート端
子Gに対してそれぞれオンゲート電源58若しくはオフ
ゲート電源59をON/OFFするためのスイッチ部で
ある。
動作を、図5および図6(a)、(b)を用いて説明す
る。
動作時におけるゲートG・エミッタE間電圧Vgeの時
間的変化を示す図である。また、図6(b)は、図5に
示したゲート回路の動作時におけるコレクタ・エミッタ
間電圧すなわち主回路電圧Vce及びコレクタ・エミッ
タ間電流Icの時間的変化を示す図である。
ッチ51が閉じてオンゲート電流が供給されると、ゲー
トG・エミッタE間電圧Vgeは増加し始め、時刻t1
まで増加を続ける。
ッタE間電圧Vgeがミラー電圧に達するとともに主回
路電圧Vceが低下し始め、さらに、コレクタ電流Ic
が上昇し始める。
刻t1からt2まで(この期間を以下、オン側スイッチ
ング期間Δtmnと呼ぶ)ミラー電圧による一定値をも
ち、スイッチングを行う。
させるときは、時刻t3でオフゲート用スイッチ52を
閉じてオフゲート電圧とオフゲート抵抗55の関係で決
まるオフゲート電流を流す。
刻t4からt5まで(この期間を以下、オフ側スイッチ
ング期間Δtmfと呼ぶ)ミラー電圧による一定値をも
ち、スイッチングを行う。
Icは、時刻t5から減少し始める。
IGBTやIEGT等ゲート容量の大きなMOSゲート
型半導体素子5の場合、ゲート信号を送ってから実際に
ターンオン、ターンオフするまでの時間、すなわち、オ
ン側スイッチング期間Δtmn及びオフ側スイッチング
期間Δtmfは非常に長くかかってしまい、制御のため
の時間が狭められる欠点が生じてきた。具体的な値の例
としては低圧のIGBTなら2、3μsですむが、高圧
のIGBTやIEGTでは10μs程度かかる場合があ
り、ゲートがトレンチ構造になるとさらに時間を要する
ことになる。
ト抵抗54の抵抗値を従来の抵抗値より小さくして、こ
の時間を短くしようとすると、ターンオン時のdIc/
dtが非常に大きくなり、IGBTやIEGTは破壊さ
れる。さらに、ターンオフ時にはdVce/dtが非常
に大きくなり、IGBTやIEGTは破壊されることに
なる。
みてなされたもので、MOSゲート素子を破壊すること
なくミラー期間即ちスイッチング期間を短くするゲート
回路を提供することを目的とし、以下の(1)〜(5)
の特徴を具備するものである。
前記ゲート型半導体素子に第1のオンゲート電流を供給
する第1のオンゲート回路と、第1のオンゲート電流供
給開始後前記ゲート型半導体素子に第2のオンゲート電
流を供給開始する第2のオンゲート回路とを具備するゲ
ート回路である。
ンゲート電流が流れた後第2のオンゲート電流が流れる
ので、ゲート型半導体素子の主回路電圧が急峻に変化す
る期間では第1のオンゲート電流のみ供給し、スイッチ
ング期間では第1のオンゲート電流に加えて第2のオン
ゲート電流を供給することが可能となる。
スイッチング期間を短縮でき、ゲート回路の制御性を向
上させることができる。
ゲート電流の供給開始と第2のオンゲート電流の供給開
始に、第1のオンゲート電流の供給開始から前記ゲート
型半導体素子のゲート電圧が基準電圧に達するまでの時
間以上の時間差を生じさせる遅延手段をさらに具備する
ことが好ましい。
ト電流の供給によりゲート電圧がミラー電圧に達した後
第2のオンゲート電流を供給するので、ゲート型半導体
素子を破壊せずスイッチング期間を短縮でき、ゲート回
路の制御性を向上させることができる。
は、第1のオンゲート電流による前記ゲート型半導体素
子のゲート電圧を検出する検出手段と、前記検出手段に
より検出するゲート電圧が基準電圧に達してから第2の
オンゲート電流を供給開始する制御手段とをさらに具備
することが好ましい。
は、ゲート電圧に基づいて時間差を生じさせるから、ス
イッチング電圧に変動がある場合においてもゲート型半
導体素子を破壊しないタイミングで第2のオンゲート電
流を供給することができる。
スイッチング期間を短縮でき、ゲート回路の制御性を向
上させることができる。
前記ゲート型半導体素子に対して最初のオンゲート電流
と他の複数のオンゲート電流を供給するオンゲート回路
と、最初のオンゲート電流の供給開始と他の複数のオン
ゲート電流の供給開始に、最初のオンゲート電流の供給
開始から前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準電
圧に達するまでの時間以上の時間差を生じさせる遅延手
段をさらに具備するゲート回路である。
ト電流が流れた後他の複数の各オンゲート電流を供給す
るので、ゲート型半導体素子の主回路電圧が急峻に変化
する期間では最初のオンゲート電流のみ供給し、スイッ
チング期間では最初のオンゲート電流に加えて複数のオ
ンゲート電流を供給することが可能となる。
スイッチング期間を短縮でき、ゲート回路の制御性を向
上させることができる。
前記ゲート型半導体素子に対して最初のオンゲート電流
と他の複数のオンゲート電流を供給するオンゲート回路
と、最初のゲート電流による前記ゲート型半導体素子の
ゲート電圧を検出する検出手段と、前記検出手段により
検出するゲート電圧が基準電圧に達してから他の複数の
ゲート電流を供給開始する制御手段とを具備するゲート
回路であってもよい。
ト電流によりゲート電圧がスイッチング電圧に達した後
他の複数の各オンゲート電流を供給するので、ゲート型
半導体素子を破壊せずスイッチング期間を短縮でき、ゲ
ート回路の制御性を向上させることができる。
前記ゲート型半導体素子に第1のオフゲート電流を供給
する第1のオフゲート回路と、第1のオフゲート電流供
給開始後前記ゲート型半導体素子に第2のオフゲート電
流を供給開始する第2のオフゲート回路とを具備するゲ
ート回路である。
フゲート電流が流れた後第2のオフゲート電流が流れる
ので、ゲート型半導体素子の主回路電圧が急峻に変化す
る期間では第1のオフゲート電流のみ供給し、スイッチ
ング期間では第1のオフゲート電流に加えて第2のオフ
ゲート電流を供給することが可能となる。
スイッチング期間を短縮でき、ゲート回路の制御性を向
上させることができる。
電流の供給開始と第2のオフゲート電流の供給開始に、
第1のオフゲート電流の供給開始から前記ゲート型半導
体素子のゲート電圧が基準電圧以下になるまでの時間以
内の時間差を生じさせる遅延手段をさらに具備すること
が好ましい。
ト電流によりゲート電圧がスイッチング電圧に達した後
第2のオフゲート電流を供給するので、ゲート型半導体
素子を破壊せずスイッチング期間を短縮でき、ゲート回
路の制御性を向上させることができる。
フ前記ゲート型半導体素子のゲート電圧を検出する検出
手段と、前記検出手段により検出するゲート電圧が基準
電圧になったとき第2のオフゲート電流を供給開始する
制御手段とを具備することが好ましい。
は、ゲート電圧に基づいて第2オンゲート電流の供給を
開始するから、スイッチング電圧に変動がある場合にお
いてもゲート型半導体素子を破壊しないタイミングで第
2のオフゲート電流を供給することができる。
スイッチング期間を短縮でき、ゲート回路の制御性を向
上させることができる。
前記ゲート型半導体素子に対して最初のオフゲート電流
と他の複数のオフゲート電流を供給するオフゲート回路
と、最初のオフゲート電流の供給開始と他の複数のオフ
ゲート電流の供給開始に、最初のオフゲート電流の供給
開始から前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準電
圧以下になるまでの時間以内の時間差を生じさせる遅延
手段をさらに具備するゲート回路である。
ト電流が流れた後複数の各オフゲート電流を供給するの
で、ゲート型半導体素子の主回路電圧が急峻に変化する
期間では最初のオフゲート電流のみ供給し、スイッチン
グ期間では最初のオフゲート電流に加えて複数のオフゲ
ート電流を供給することが可能となる。
スイッチング期間を短縮でき、ゲート回路の制御性を向
上させることができる。
前記ゲート型半導体素子に対して最初のオフゲート電流
と他の複数のオフゲート電流を供給するオフゲート回路
と、最初のゲート電流による前記ゲート型半導体素子の
ゲート電圧を検出する検出手段と、前記検出手段により
検出するゲート電圧が基準電圧以下になったとき他の複
数のゲート電流を供給開始する制御手段とを具備するゲ
ート回路であってもよい。
ト電流の増加により生じた過電流が流れた後スイッチン
グ期間において複数の各オフゲート電流を供給するの
で、ゲート型半導体素子を破壊せずスイッチング期間を
短縮でき、ゲート回路の制御性を向上させることができ
る。
するゲート回路の制御方法であって、前記ゲート型半導
体素子に第1のオンゲート回路により第1のオンゲート
電流を供給し、前記第1のオンゲート電流の供給により
前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準値に達した
後第2のオンゲート回路により第2のオンゲート電流を
供給するゲート回路制御方法である。
ンゲート電流の増加によって生じた過電流が流れた後ス
イッチング期間中に第2のオンゲート電流が流れるの
で、ゲート型半導体素子を破壊せずスイッチング期間を
短縮でき、ゲート回路の制御性を向上させることができ
る。
するゲート回路の制御方法であって、前記ゲート型半導
体素子に第1のオフゲート回路により第1のオフゲート
電流を供給し、前記第1のオフゲート電流の供給により
前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準値に達した
後第2のオフゲート回路により第2のオフゲート電流を
供給するゲート回路制御方法である。
フゲート電流の増加によって生じた過電流が流れた後ス
イッチング期間中に第2のオフゲート電流が流れるの
で、ゲート型半導体素子を破壊せずスイッチング期間を
短縮でき、ゲート回路の制御性を向上させることができ
る。
3実施形態を図面に従って説明する。
係るゲート回路1の概略構成を示している。
ート端子Gにはスイッチング制御回路101が接続され
ている。このスイッチング制御回路101は、オン側ダ
イオード10、第1オンゲート抵抗11(10Ω)、第
2オンゲート抵抗12(5Ω)、第1オンゲート用スイ
ッチ13、第1オンゲート用スイッチ13、オンゲート
電源15(15V)から成るオン側回路部と、オフ側ダ
イオード20、第1オフゲート抵抗21(10Ω)、第
2オフゲート抵抗22(5Ω)、第1オフゲート用スイ
ッチ23、第2オフゲート用スイッチ24、オフゲート
電源25(15V)から成るオフ側回路部とを並列接続
した構成になっている。
5の正極に対して、第1オンゲート用スイッチ13と第
1オンゲート抵抗11の直列部と第1オンゲート用スイ
ッチ13と第2オンゲート抵抗12の直列部とが並列に
接続されている。そして、第1オンゲート抵抗11の抵
抗値は、第2オンゲート抵抗12の抵抗値の2倍である
ことより、第1オンゲート用スイッチ13を閉じた場
合、ゲート端子Gには第1オンゲート用スイッチ13を
閉じた場合と比較して1/2のオンゲート電流が供給さ
れる構成になっている。
25の負極に対して、第1オフゲート用スイッチ23と
第1オフゲート抵抗21の直列部と第2オフゲート用ス
イッチ24と第2オフゲート抵抗22の直列部とが並列
に接続されている。第1オフゲート抵抗21の抵抗値
は、第2オフゲート抵抗22の抵抗値の2倍であるか
ら、第1オンゲート用スイッチ13を閉じた場合、ゲー
ト端子Gには第1オンゲート用スイッチ13を閉じた場
合と比較して1/2のオフゲート電流が供給される。
ト信号発振装置102によって駆動のタイミングを制御
される。当該ゲート信号発振回路102は、遅延回路2
7、ワンショットマルチバイブレータ回路28を具備し
ている。
用スイッチ13と第2オンゲート用スイッチ15及び第
1オフゲート用スイッチ23と第2オフゲート用スイッ
チ24に対してON/OFF信号を発振する発振器であ
る。第2オンゲート用スイッチ15に対しては、遅延回
路27を介してON/OFF信号を供給するようになっ
ており、当該遅延回路27により、ゲート信号発振器2
6からのON/OFF信号は、後述する所定の時間T1
だけ遅れて供給される。
第2オフゲート用スイッチ24に対しては、ON/OF
F信号は、否定演算を行う論理回路29を介して供給さ
れる。従って、オン側回路のスイッチとはON/OFF
が逆転した信号が供給される。
対しては、ワンショットマルチバイブレータ回路28を
介しており、後述する所定時間幅T2のON/OFFパ
ルス信号が供給される。
動作時におけるゲート端子GのゲートG・エミッタE間
電圧Vgeの時間的変化を示す図であり、図2(b)
は、第1オンゲート用スイッチ13、第1オンゲート用
スイッチ13、第1オフゲート用スイッチ23、第2オ
フゲート用スイッチ24の各スイッチのタイミングチャ
ートである。また、図2(c)は、図1に示したゲート
回路の動作時におけるコレクタ・エミッタ間電圧すなわ
ち主回路電圧Vce及びコレクタ・エミッタ間電流Ic
の時間的変化を示す図である。
に示したゲート回路の動作説明を行う。
からの所定のON/OFF信号により、時刻t0で第1
オンゲート用スイッチ13が閉じてゲート型半導体素子
5に対し第1オンゲート電流を供給する。
eはミラー電圧に達して一定値となる。一方、主回路電
圧Vceは低下し始め、Icは急峻に上昇する。
イッチ13は時刻t0から時間T1後に閉じた状態とな
り、さらなる第2オンゲート電流をゲート型半導体素子
5に供給する。
t2にミラー電圧より上昇し、ミラー期間すなわちスイ
ッチング期間Δtmnを終えて制御を開始する。
T1は、T1≧t1−t0であるものとする。
電流のみでなく、第2オンゲート電流も供給されるの
で、第1オンゲート電流のみである従来技術と比較し
て、スイッチング期間Δtmnを大幅に短縮することが
できる。
G・エミッタE電圧Vgeの増加期間が過ぎた後、第2
オンゲート電流の供給を開始するので、コレクタ電流I
cの急峻な時間変化によるゲート型半導体素子5を破壊
することなくスイッチング期間Δtmnを短縮すること
ができる。その結果、ゲート回路の制御性を向上させる
ことができる。
からの所定のゲートON/OFF信号により第1オフゲ
ート用スイッチ24が閉じて第1オフゲート電流が供給
される。同時に、ワンショットマルチバイブレータ回路
28により第2オフゲート用スイッチ23も設定時間T
2だけ閉じて第2オフゲート電流が供給される。
オフ側のスイッチング期間終了時として、T2≦t4−
t3であるとする。この範囲であるのは、第2オフゲー
ト電流の供給が時刻t3から時刻t4まででなければ、
主回路電圧Vceの急峻な時間変化によりゲート型半導
体素子5を破壊してしまうからである。
ッチ23を開き、第2オフゲート電流の供給を終了す
る。
ト用スイッチ24を開き、ゲート回路1のON/OFF
動作の1サイクルを終了する。
電流に加えて第2オフゲート電流も供給されるので、オ
フ側のミラー期間Δtmfを短縮することができる。
減少が始まる時刻t4までに第2オフゲート用スイッチ
23は開放されるから、高dv/dtによるゲート型半
導体素子5の破壊を防止することができる。その結果、
ゲート回路の制御性を向上させることができる。
つのオンゲート電源15またはオフゲート電源に対して
2つのオンゲート抵抗またはオフゲート抵抗を接続する
ことにより、第1、第2のオンゲート電流若しくはオフ
ゲート電流を供給する構成であった。
2は、1つのオンゲート抵抗またはオフゲート抵抗に対
して2つのオンゲート電源またはオフゲート電源を設け
て、第1、第2のオンゲート電流若しくはオフゲート電
流を供給するものである。
の概略構成図である。図1と同一の構成要素には、同符
号を付してその説明は省略する。
ート端子Gには、第2スイッチング制御回路301が接
続されている。この第2スイッチング制御回路は、第1
オンゲート電流を供給するオンゲート電源15(15
V)、ダイオード32、第1オンゲート用スイッチ13
から成る直列部と、第2オンゲート電流を供給する第2
オンゲート電源31(20V)、ダイオード34、第2
オンゲート用スイッチ15から成る直列部とを並列接続
したオン側電源部と、第1オフゲート電流を供給する第
1オフゲート電源25(15V)、ダイオード35、第
1オフゲート用スイッチ24から成る直列部と、第2オ
フゲート電流を供給する第2オフゲート電源36(20
V)、ダイオード37、第2オフゲート用スイッチ23
から成る直列部とを並列接続したオフ側電源部を具備し
ている。
ト抵抗11のみを介してゲート端子Gに供給される。本
第2の実施形態においては、オンゲート抵抗は1つのみ
であるが、オンゲート電源が2つ存在するので、ゲート
端子Gに対して2種類のオンゲート電流が供給可能であ
る。すなわち、本ゲート回路2は、第1オンゲート電源
15と第2オンゲート電源31の電圧比が3:4である
ことより、電流比も3:4である第1オンゲート電流と
第2オンゲート電流をゲート端子Gに対して供給でき
る。
抵抗21のみを介してゲート端子Gに供給されるが、オ
ン側と同様にオフゲート電源が2つ存在するので、電流
比が3:4である第1オンゲート電流と第2オンゲート
電流の供給が可能である。
発振装置は、図1(b)に示したゲート信号発振装置1
02と同様であるとする。
トG・エミッタE間電圧Vgeの時間変化、第1オンゲ
ート用スイッチ13、第2オンゲート用スイッチ14、
第1オフゲート用スイッチ23、第2オフゲート用スイ
ッチ24の各スイッチのタイミングチャート、主回路電
圧Vce及びコレクタ・エミッタ間電流Icの時間的変
化はぞれぞれ図2(a)、(b)、(c)と同様であ
る。
(b)、(c)を参照して、以下ゲート回路2の動作説
明を行う。
102からの所定のON/OFF信号により、時刻t0
で第1オンゲート用スイッチ13が閉じてゲート端子G
に対し第1オンゲート電源からの第1オンゲート電流を
供給する。
eはミラー電圧に達して一定値となる。一方、主回路電
圧Vceは低下し始め、Icは急峻に上昇する。
イッチ13は時刻t0から時間T1後に閉じた状態とな
り、さらなる第2オンゲート電流をゲート型半導体素子
5に供給する。
t2にミラー電圧より上昇し、ミラー期間すなわちスイ
ッチング期間Δtmnを終えて制御を開始する。
T1は、第1の実施形態と同様、T 1≧t1−t0であ
る。この範囲であるのは、時刻t0から時間t1−t0
経過後であれば、コレクタ電流Icの急峻な時間変化に
よるゲート型半導体素子5の破壊を防止できるからであ
る。
と同様、第1オンゲート電流に加えて第2オンゲート電
流も供給でき、スイッチング期間Δtmnを大幅に短縮
することができる。
T1後に第2オンゲート電流の供給を開始するので、ゲ
ート型半導体素子5を破壊することなくスイッチング期
間Δtmnを短縮することができる。その結果、ゲート
回路の制御性を向上させることができる。
からの所定のゲートON/OFF信号により第1オフゲ
ート用スイッチ24が閉じて、第1オフゲート電源25
により第1オフゲート電流が供給される。同時に、ワン
ショットマルチバイブレータ回路28により第2オフゲ
ート用スイッチ23も設定時間T2だけ閉じて、第2オ
フゲート電源36により第2オフゲート電流が供給され
る。
オフ側のスイッチング期間終了時として、T2≦t4−
t3であるとする。この範囲であるのは、第1の実施形
態と同様、時刻t0から時間t4−t3以内であれば、
主回路電圧Vceの急峻な時間変化によるゲート型半導
体素子5の破壊を防止できるからである。
ッチ23を開き、第2オフゲート電流の供給を終了す
る。
ト用スイッチ24を開き、ゲート回路1のON/OFF
動作の1サイクルを終了する。
と同様、第1オフゲート電流に加えて第2オフゲート電
流も供給でき、スイッチング期間Δtmfを大幅に短縮
することができる。
T2後に第2オフゲート電流の供給を開始するので、d
Vce/dt効果によりゲート型半導体素子5を破壊す
ることなくスイッチング期間Δtmfを短縮することが
できる。その結果、ゲート回路の制御性を向上させるこ
とができる。
においては、遅延回路27及びワンショットマルチバイ
ブレータ回路28にあらかじめ所定の時間T1、T2を
設定することによって、第1オンゲート電流と第2オン
ゲート電流の供給開始及び第1オフゲート電流と第2オ
フゲート電流の供給終了に時間差を生じさせる構成であ
った。
8は、ゲートG・エミッタE電圧Vgeを検出しオン側
ミラー期間Δtmnの開始時及び終了時を判断して、第
1オンゲート電流と第2オンゲート電流の供給開始及び
第1オフゲート電流と第2オフゲート電流の供給終了に
時間差を生じさせる構成である。
3の概略構成図である。図1と同一の構成要素には、同
符号を付してその説明は省略する。
ート端子Gに接続されたスイッチング制御部は、図1に
示したスイッチング制御部101と同様の構成である。
エミッタE電圧Vgeを検出する電圧検出回路40と、
ゲートG・エミッタE電圧Vgeが基準電圧Vgmに達
したかどうかを判断するオン側比較器41と、ゲートG
・エミッタE電圧Vgeが基準電圧Vgm以下になった
かどうかを判断するオフ側比較器42と、当該オン側比
較器41とオフ側比較器42の比較値に基づいてゲート
ON/OFF信号を発振するゲート信号発振器26を具
備している。
定するものとする。
路であり、45、46は積算を行う論理回路である。
の動作説明を行う。
N/OFF信号により、第1オンゲート用スイッチ13
が閉じてゲート端子Gに第1オンゲート電流を供給す
る。そして、第1オンゲート電流によるゲートG・エミ
ッタE電圧Vgeの変化は、電圧検出回路40によって
検出される。
電圧Vgmに達した時、オン側比較器41は、オン側ス
イッチング期間Δtmnの開始と判断して第2オンゲー
ト用スイッチ14を閉じる。そして、第2オンゲート電
流がゲート型半導体素子5に供給される。
ッタE電圧Vgeがミラー電圧に達したことを検出した
後第2オンゲート電流をゲート型半導体素子5に供給す
るので、dIc/dt効果による素子破壊を確実に避け
てオン側スイッチング期間Δtmnを短縮することがで
きる。
N/OFF信号により、第1オフゲート用スイッチ23
が閉じてゲート端子Gに第1オフゲート電流を供給す
る。同時に、第2オフゲート用スイッチ24が閉じてゲ
ート端子Gに第2オフゲート電流を供給する。そして、
双方のオフゲート電流によるゲートG・エミッタE電圧
Vgeの変化は、電圧検出回路40によって検出され
る。
トG・エミッタE電圧Vgeがミラー電圧Vgm以下に
なった時、オフ側比較器42は、オフ側スイッチング期
間Δtmfの終了と判断して、第2オフゲート用スイッ
チ24を閉じる。そして、以後第1オンゲート電流のみ
ゲート型半導体素子5に供給される。
ッタE電圧Vgeがミラー電圧以下になって第2オンゲ
ート電流の供給を終了するから、確実にdIc/dt効
果によるゲート型半導体素子5の破壊を避けてオン側ス
イッチング期間Δtmfを短縮することができる。ま
た、第1、第2の実施形態では必要であったT1、T2
の時間設定の手間を省くことができる。
施形態に基いて説明したが、上記実施形態に限定される
ものではなく、例えば以下に示す(1)、(2)のよう
に、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
第1オン/オフゲート電流に対して、さらに第2オン/
オフゲート電流を供給しスイッチング期間を短縮する構
成であった。
縮効果を得るために、第1オン/オフゲート電流に対し
て、所定時間後若しくは所定時間内に複数のオン/オフ
ゲート電流を供給しスイッチング期間を短縮する構成で
あっってもよい。
素子を破壊せず、さらにスイッチング時間を短縮するこ
とが可能である。
G・エミッタE電圧Vgeと基準電圧との比較に基づい
て第2オン/オフゲート電流供給の開始/終了を判断し
たが、コレクタ電流Ic、主回路電圧Vceに基づいて
判断する構成であっても同様の効果を期待できる。
子である高圧IGBTやIEGTをターンオン時のdi
/dt破壊やターンオフ時のdv/dt破壊を防止しな
がらミラー期間を大幅に短縮できる。
図。
動作時における主回路電圧Vgeの時間的変化を示す
図。(b)は、第1の実施形態に係る第1オンゲート用
スイッチ、第1オンゲート用スイッチ、第1オフゲート
用スイッチ、第2オフゲート用スイッチの各スイッチの
タイミングチャート。(c)は、第1の実施形態に係る
ゲート回路の動作時における主回路電圧Vce及びコレ
クタ・エミッタ間電流Icの時間的変化を示す図。
図。
図。
路の概略構成図。
主回路電圧Vgeの時間的変化を示す図。(b)は、第
1の実施形態に係るゲート回路の動作時における主回路
電圧Vce及びコレクタ・エミッタ間電流Icの時間的
変化を示す図。
Claims (12)
- 【請求項1】 ゲート型半導体素子と、 前記ゲート型半導体素子に第1のオンゲート電流を供給
する第1のオンゲート回路と、 第1のオンゲート電流供給開始後前記ゲート型半導体素
子に第2のオンゲート電流を供給開始する第2のオンゲ
ート回路と、 を具備するゲート回路。 - 【請求項2】 請求項1記載のゲート回路において、 前記第1のオンゲート電流の供給開始と第2のオンゲー
ト電流の供給開始に、第1のオンゲート電流の供給開始
から前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準電圧に
達するまでの時間以上の時間差を生じさせる遅延手段を
さらに具備するゲート回路。 - 【請求項3】 請求項1記載のゲート回路において、 前記ゲート回路は、前記ゲート型半導体素子のゲート電
圧を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出するゲート電圧が基準電圧に達
してから第2のオンゲート電流を供給開始する制御手段
と、 をさらに具備するゲート回路。 - 【請求項4】 ゲート型半導体素子と、 前記ゲート型半導体素子に対して最初のオンゲート電流
と他の複数のオンゲート電流を供給するオンゲート回路
と、 最初のオンゲート電流の供給開始と他の複数のオンゲー
ト電流の供給開始に、最初のオンゲート電流の供給開始
から前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準電圧に
達するまでの時間以上の時間差を生じさせる遅延手段を
さらに具備するゲート回路。 - 【請求項5】 ゲート型半導体素子と、 前記ゲート型半導体素子に対して最初のオンゲート電流
と他の複数のオンゲート電流を供給するオンゲート回路
と、 最初のゲート電流による前記ゲート型半導体素子のゲー
ト電圧を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出するゲート電圧が基準電圧に達
してから他の複数のゲート電流を供給開始する制御手段
と、 を具備するゲート回路。 - 【請求項6】 ゲート型半導体素子と、 前記ゲート型半導体素子に第1のオフゲート電流を供給
する第1のオフゲート回路と、 第1のオフゲート電流供給開始後前記ゲート型半導体素
子に第2のオフゲート電流を供給開始する第2のオフゲ
ート回路と、 を具備するゲート回路。 - 【請求項7】 請求項6記載のゲート回路において、 前記第1のオフゲート電流の供給開始と第2のオフゲー
ト電流の供給開始に、第1のオフゲート電流の供給開始
から前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準電圧以
下になるまでの時間以内の時間差を生じさせる遅延手段
をさらに具備するゲート回路。 - 【請求項8】 請求項6記載のゲート回路において、 前記ゲート回路は、前記ゲート型半導体素子のゲート電
圧を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出するゲート電圧が基準電圧以下
になったとき第2のオフゲート電流を供給開始する制御
手段と、 を具備するゲート回路。 - 【請求項9】 ゲート型半導体素子と、 前記ゲート型半導体素子に対して最初のオフゲート電流
と他の複数のオフゲート電流を供給するオフゲート回路
と、 最初のオフゲート電流の供給開始と他の複数のオフゲー
ト電流の供給開始に、最初のオフゲート電流の供給開始
から前記ゲート型半導体素子のゲート電圧が基準電圧以
下になるまでの時間以内の時間差を生じさせる遅延手段
をさらに具備するゲート回路。 - 【請求項10】 ゲート型半導体素子と、 前記ゲート型半導体素子に対して最初のオフゲート電流
と他の複数のオフゲート電流を供給するオフゲート回路
と、 最初のゲート電流による前記ゲート型半導体素子のゲー
ト電圧を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出するゲート電圧が基準電圧に達
してから他の複数のゲート電流を供給開始する制御手段
と、 を具備するゲート回路。 - 【請求項11】 ゲート型半導体素子を有するゲート回
路の制御方法であって、 前記ゲート型半導体素子に第1のオンゲート回路により
第1のオンゲート電流を供給し、 前記第1のオンゲート電流の供給により前記ゲート型半
導体素子のゲート電圧が基準値に達した後第2のオンゲ
ート回路により第2のオンゲート電流を供給するゲート
回路制御方法。 - 【請求項12】 ゲート型半導体素子を有するゲート回
路の制御方法であって、 前記ゲート型半導体素子に第1のオフゲート回路により
第1のオフゲート電流を供給し、 前記第1のオフゲート電流の供給により前記ゲート型半
導体素子のゲート電圧が基準値以下になったとき第2の
オフゲート回路により第2のオフゲート電流を供給する
ゲート回路制御方法。
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