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
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Abstract
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
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。
ータ主回路図を示す。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
態を示す回路図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
る。
る。
成図である。
るための波形図である。
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。
Claims (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。
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 |
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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 |
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JP2002369553A true JP2002369553A (ja) | 2002-12-20 |
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Family Applications (1)
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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)
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