JP2002369553A - 電力用半導体素子のゲート駆動回路 - Google Patents

電力用半導体素子のゲート駆動回路

Info

Publication number
JP2002369553A
JP2002369553A JP2001172942A JP2001172942A JP2002369553A JP 2002369553 A JP2002369553 A JP 2002369553A JP 2001172942 A JP2001172942 A JP 2001172942A JP 2001172942 A JP2001172942 A JP 2001172942A JP 2002369553 A JP2002369553 A JP 2002369553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
drive circuit
semiconductor device
gate drive
gate
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
Application number
JP2001172942A
Other languages
English (en)
Inventor
Akitake Takizawa
聡毅 滝沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2001172942A priority Critical patent/JP2002369553A/ja
Publication of JP2002369553A publication Critical patent/JP2002369553A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力変換器を構成する半導体素子を駆動する
場合における、対向アーム側のダイオードの逆回復時の
電圧変化率(dv/dt)を低減する。 【解決手段】 IGBT等からなる電力変換器の下アー
ム側素子T2の電圧(微分値)を、コンデンサ11と抵
抗12との直列回路の抵抗12により検出し、これをコ
ンパレータ13にて基準値Vrと比較し、素子T2の電
圧微分値の方が大きいときは上アーム側ゲート駆動回路
の抵抗値を8と18の並列抵抗値ではなく抵抗8のみの
値として高抵抗値化し、dv/dtを低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、インバータなど
の電力変換器を構成するIGBT(絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタ)等の電力用半導体素子のゲート駆動
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3にこの種のIGBTを用いたインバ
ータ主回路図を示す。
【0003】同図において、1は直流電源(なお、交流
入力の場合は整流器+電解コンデンサの構成となる)、
2は直流を交流に変換するインバータで、各アームはI
GBTとこれに逆並列接続されたダイオードなどから構
成される。3A,3BはIGBTのゲート駆動回路(各
素子対応に設けられる)、4はモータなどの負荷であ
る。
【0004】図4にゲート駆動回路の具体例を示す。記
号にaを付して上側アーム素子または信号を示し、記号
にbを付して下側アーム素子または信号を示す。
【0005】5は駆動回路用電源、6,7はIGBT
(T1,T2)をそれぞれターンオン,ターンオフさせ
るためのスイッチ素子、8,9はターンオン,ターンオ
フ用のゲート抵抗で、スイッチ素子6,7は、上位から
の指令信号Sおよび制御部10からのオン指令信号Nま
たはオフ指令信号Fによって動作する。
【0006】また、図5にIGBT(T1)ターンオン
時のコレクタ電流(Ic)波形と、対向アーム側ダイオ
ード(D2)の逆回復電圧(Vf)波形の例を示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に、インバータな
どの電力変換器から発生する放射ノイズのうち、ノイズ
源として支配的なのは、IGBTターンオン時における
対向アーム側ダイオードの逆回復時の電圧変化率(dv
/dt)である。このdv/dtが高いと、高レベルの
電磁波が放射されることになり、周辺機器が誤動作する
という問題が発生する。定性的にはターンオン用のゲー
ト抵抗値を大きくすればdv/dtを低減できるが、不
必要に大きくするとIGBTターンオン損失が大きくな
り、効率低下を招く。また、IGBTやゲート駆動回路
の内部定数には、特性ばらつきや温度変化による特性変
動があり、さらには、主回路構造や配線方法によっても
このdv/dt値が変わるため、dv/dt値の正確な
管理ができないのが現状である。
【0008】したがって、この発明の課題は、IGBT
ターンオン時の対向アーム側ダイオードの逆回復時のd
v/dtを低減することにある。
【0009】
【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、請求項1の発明では、電力変換器を構成する電
力用半導体素子のゲート駆動回路において、前記電力用
半導体素子に印加される電圧の微分値を検出する検出手
段と、この検出値を設定値と比較し検出値が設定値を上
回ったとき所定の出力を出す比較手段と、この比較手段
からの出力に基づき対向アーム側の電力用半導体素子の
ゲート駆動回路のターンオン用ゲート抵抗値を増加させ
るか、または、対向アーム側の電力用半導体素子のゲー
ト・エミッタ間容量を増加させる手段とを備えたことを
特徴とする。
【0010】つまり、対向アーム側ダイオードの逆回復
時のdv/dt(素子に印加される電圧の微分値)を検
出し、この値が或る設定値よりも高い場合は、対向アー
ム側のIGBTのターンオン用ゲート抵抗値またはゲー
ト・エミッタ間容量を大きくする操作を施すことによ
り、dv/dtを設定値以下に抑制できるようにする。
特性ばらつきや温度変化により、高dv/dtが印加さ
れる場合でも、速やかにdv/dtを低減できるように
する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施の形
態を示す回路図である。
【0012】図示のように、IGBTのコレクタ・エミ
ッタ間にコンデンサ11と抵抗12との直列回路を接続
し、dv/dtが発生するとこれにほぼ比例した変位電
流が流れ、抵抗12に電圧が発生する。この電圧(微分
値)をコンパレータ13によりdv/dtの基準値相当
の電圧値Vrと比較する。コンパレータ13の出力信号
を伝達回路14により上アーム側に伝達するが、この伝
達回路14としてはフォトカプラやレベルシフト回路に
よって実現することができる。15はセットリセットフ
リップフロップ(SRFF)で、dv/dtが設定値よ
りも高い場合にはセットされ、アンドゲート16を介し
てスイッチ17を常にオフとする。
【0013】これにより、ターンオン用のゲート抵抗値
が抵抗8と18との並列抵抗値から抵抗8のみの値とな
って、高抵抗値化が実現できる。
【0014】その結果、IGBT(T1)のターンオン
時のdi/dtが低減し、ひいてはダイオード(D2)
のdv/dtが低減することとなる。また、SRFF1
5は信号Tが或る一定期間入力しない場合(インバータ
の運転停止状態)にリセットされるよう、そのリセット
端子にはワンショット回路19の出力が導入されてい
る。
【0015】図2は図1の変形例を示す回路図である。
【0016】その基本的な動作は図1と同じであるが、
dv/dtを低減するためにコンデンサ20を用いる点
が特徴である。
【0017】すなわち、SRFF15がセットされると
スイッチ21がオンし、コンデンサ20をIGBT(T
1)のゲート・エミッタ間に接続するようにする。これ
により、上記と同様ダイオード(D2)のdv/dtが
低減されることとなる。
【0018】以上の実施例では、下アーム側ダイオード
のdv/dtを検出して上アーム側のゲート駆動回路を
操作する場合についてのみ説明したが、上アーム側ダイ
オードのdv/dtを検出して下アーム側のゲート駆動
回路を操作する回路も実際に設けられており、上記と同
様に動作させることは勿論である。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、IGBT,ダイオー
ドおよびゲート駆動回路の特性ばらつきや、温度変化に
よる特性変動や、または主回路構造や配線方法などによ
る相間での差異がある場合でも、dv/dtを或る値以
下にすることができ、これにより、高い放射ノイズレベ
ルによる周辺機器の誤動作現象などを防止することが可
能となる。
【0020】また、大容量装置におけるIGBT並列接
続の場合の主回路構造上の原因や、並列されるIGBT
やダイオードの特性上または駆動上にアンバランスがあ
ることで、或る特定の素子のみに高dv/dtが印加さ
れる場合でも、この発明によれば、dv/dtの低減が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図2】この発明の第2の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図3】IGBTを用いたインバータの従来例を示す構
成図である。
【図4】図3のゲート駆動回路例を示す回路図である。
【図5】図4のダイオードにおける逆回復電圧を説明す
るための波形図である。
【符号の説明】
1…直流電源、2…インバータ回路、3A,3B…ゲー
ト駆動回路、4…モータ(負荷)、5…ゲート駆動回路
用電源、6,7,17,21…スイッチ、8,9,18
…ゲート抵抗、10…制御回路、11,20…コンデン
サ、12…抵抗、13…コンパレータ、14…伝達回
路、15…セットリセットフリップフロップ(SRF
F)、16…アンドゲート、19…ワンショット回路、
T1,T2…IGBT、D1,D2…ダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03K 17/56 H03K 17/56 Z Fターム(参考) 5H007 AA03 BB06 CA01 CB04 CB05 CC07 CC23 DB03 5H740 AA05 BA11 BB01 BB05 BB09 BB10 HH05 MM05 5J055 AX25 BX16 CX07 DX09 DX72 EY01 EY10 EY12 EZ10 EZ25 EZ27 EZ32 FX18 FX32 GX01 GX04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力変換器を構成する電力用半導体素子
    のゲート駆動回路において、 前記電力用半導体素子に印加される電圧の微分値を検出
    する検出手段と、この検出値を設定値と比較し検出値が
    設定値を上回ったとき所定の出力を出す比較手段と、こ
    の比較手段からの出力に基づき対向アーム側の電力用半
    導体素子のゲート駆動回路のターンオン用ゲート抵抗値
    を増加させるか、または、対向アーム側の電力用半導体
    素子のゲート・エミッタ間容量を増加させる手段とを備
    えたことを特徴とする電力用半導体素子のゲート駆動回
    路。
JP2001172942A 2001-06-07 2001-06-07 電力用半導体素子のゲート駆動回路 Pending JP2002369553A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001172942A JP2002369553A (ja) 2001-06-07 2001-06-07 電力用半導体素子のゲート駆動回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001172942A JP2002369553A (ja) 2001-06-07 2001-06-07 電力用半導体素子のゲート駆動回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002369553A true JP2002369553A (ja) 2002-12-20

Family

ID=19014487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001172942A Pending JP2002369553A (ja) 2001-06-07 2001-06-07 電力用半導体素子のゲート駆動回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002369553A (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007166655A (ja) * 2007-02-05 2007-06-28 Hitachi Ltd 電力用半導体素子の駆動装置
JP2010233310A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Nissan Motor Co Ltd 電力変換装置及び電力変換装置の放電方法
WO2010149432A3 (de) * 2009-06-26 2011-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ansteuerung eines rückwärts leitfähigen igbt
WO2010149431A3 (de) * 2009-06-26 2011-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ansteuerung eines rückwärts leitfähigen igbt
DE102012207147A1 (de) * 2012-04-27 2013-10-31 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Ansteuern von Leistungshalbleiterschaltern
CN104377941A (zh) * 2014-12-12 2015-02-25 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 一种负载侧控制igbt串联均压电路
CN104377942A (zh) * 2014-12-12 2015-02-25 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 一种高压igbt串联换流均压电路
JP2015211568A (ja) * 2014-04-28 2015-11-24 三菱電機株式会社 ゲート駆動回路
CN112787489A (zh) * 2019-11-05 2021-05-11 株式会社日立制作所 半导体装置的驱动装置及驱动方法和电力变换装置
WO2023149193A1 (ja) * 2022-02-02 2023-08-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 電力変換装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61224870A (ja) * 1985-03-29 1986-10-06 Mitsubishi Electric Corp パワ−mosfetの駆動回路
JPH05328746A (ja) * 1992-05-14 1993-12-10 Daikin Ind Ltd 電圧形スイッチング素子制御方法およびその装置
JPH1032976A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Fuji Electric Co Ltd 自己消弧形半導体素子の駆動回路
JPH10127045A (ja) * 1996-10-17 1998-05-15 Fuji Electric Co Ltd 電力変換器のゲート駆動回路
JPH10150764A (ja) * 1996-09-20 1998-06-02 Fuji Electric Co Ltd 電力変換器におけるゲート駆動回路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61224870A (ja) * 1985-03-29 1986-10-06 Mitsubishi Electric Corp パワ−mosfetの駆動回路
JPH05328746A (ja) * 1992-05-14 1993-12-10 Daikin Ind Ltd 電圧形スイッチング素子制御方法およびその装置
JPH1032976A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Fuji Electric Co Ltd 自己消弧形半導体素子の駆動回路
JPH10150764A (ja) * 1996-09-20 1998-06-02 Fuji Electric Co Ltd 電力変換器におけるゲート駆動回路
JPH10127045A (ja) * 1996-10-17 1998-05-15 Fuji Electric Co Ltd 電力変換器のゲート駆動回路

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007166655A (ja) * 2007-02-05 2007-06-28 Hitachi Ltd 電力用半導体素子の駆動装置
JP2010233310A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Nissan Motor Co Ltd 電力変換装置及び電力変換装置の放電方法
WO2010149432A3 (de) * 2009-06-26 2011-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ansteuerung eines rückwärts leitfähigen igbt
WO2010149431A3 (de) * 2009-06-26 2011-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ansteuerung eines rückwärts leitfähigen igbt
DE102012207147B4 (de) * 2012-04-27 2016-01-21 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Ansteuern von Leistungshalbleiterschaltern
US8994413B2 (en) 2012-04-27 2015-03-31 Infineon Technologies Ag Method for driving power semiconductor switches
DE102012207147A1 (de) * 2012-04-27 2013-10-31 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Ansteuern von Leistungshalbleiterschaltern
JP2015211568A (ja) * 2014-04-28 2015-11-24 三菱電機株式会社 ゲート駆動回路
CN104377941A (zh) * 2014-12-12 2015-02-25 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 一种负载侧控制igbt串联均压电路
CN104377942A (zh) * 2014-12-12 2015-02-25 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 一种高压igbt串联换流均压电路
CN112787489A (zh) * 2019-11-05 2021-05-11 株式会社日立制作所 半导体装置的驱动装置及驱动方法和电力变换装置
JP2021078166A (ja) * 2019-11-05 2021-05-20 株式会社日立製作所 半導体装置の駆動装置および駆動方法、並びに電力変換装置
JP7300370B2 (ja) 2019-11-05 2023-06-29 株式会社日立製作所 半導体装置の駆動装置および駆動方法、並びに電力変換装置
CN112787489B (zh) * 2019-11-05 2023-10-03 株式会社日立制作所 半导体装置的驱动装置及驱动方法和电力变换装置
WO2023149193A1 (ja) * 2022-02-02 2023-08-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 電力変換装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3614519B2 (ja) 絶縁ゲート型半導体装置の駆動方法及び装置
CA2565453C (en) Adaptive gate drive for switching devices of inverter
JP3577807B2 (ja) 自己消弧形半導体素子の駆動回路
JP3961812B2 (ja) 電源装置及びその制御方法
JP4120329B2 (ja) 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置
JP2002369553A (ja) 電力用半導体素子のゲート駆動回路
JP4284575B2 (ja) 電力用半導体素子のゲート駆動回路
JP4971603B2 (ja) 電圧駆動型半導体スイッチング素子の駆動方法
JP7083265B2 (ja) パワートランジスタの駆動回路、パワーモジュール
CN111527684B (zh) 驱动电路内置型功率模块
JP4706130B2 (ja) 電力用半導体素子のゲート駆動回路
JP2019110431A (ja) 半導体装置およびパワーモジュール
JP5298557B2 (ja) 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置
JP7472645B2 (ja) 駆動回路内蔵型パワーモジュール
JP2014079086A (ja) 電圧駆動型半導体素子の駆動回路
Nguyen et al. Comparison of power losses in single-phase to three-phase AC/DC/AC PWM converters
JP7218836B2 (ja) 半導体素子の駆動能力切替回路及び半導体素子の駆動装置
JP6288220B2 (ja) 電圧駆動型半導体素子の駆動回路
JPWO2020121419A1 (ja) 電力用半導体素子の駆動回路、およびそれを用いた電力用半導体モジュール
JP2001025259A (ja) Pwmインバーター装置
JP4770063B2 (ja) Ipm回路
JP3568024B2 (ja) 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動回路
JP2005033876A (ja) インバータ回路
JP2008067476A (ja) 電圧駆動型電力用半導体素子のゲート駆動回路
JP3791393B2 (ja) インバータ回路

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080515

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20091112

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20091112

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101228

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110106

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110419