JP2015061406A - パワーモジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るパワーモジュール100は、駆動回路11は、スイッチング素子13の制御端子に与える出力信号を切り替える出力切替回路12を備え、出力切替回路12は、スイッチング素子13のターンオン時に、出力信号がスイッチング素子13を駆動する駆動能力を、第1の駆動能力、第2の駆動能力、第3の駆動能力の順に切り替え、第2の駆動能力は第1の駆動能力よりも高く、第3の駆動能力は第2の駆動能力よりも低いことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明の実施の形態を説明する前に、本発明の前提となる技術について説明する。図10は、前提技術におけるパワーモジュールの動作の概要を示す図である。図10中において、スイッチング素子のゲート電圧、ドレイン電流、およびドレイン・ソース間電圧をそれぞれ、VG、ID、VDSと表記する。また、ゲート電圧の閾値をVthと表記する。
<概要>
図1は、本実施の形態におけるパワーモジュール100の機能ブロック図である。パワーモジュール100は、スイッチング素子13と、入力信号に基づいてスイッチング素子13の制御端子(以下ゲートと記載)を駆動する駆動回路11を備える。スイッチング素子13はMOSFETであり、駆動回路11はICチップ内に配置されている。駆動回路11の出力はスイッチング素子13のゲートに接続されている。駆動回路11は入力信号(Vin)に基づいてゲート電圧(VG)を変化させることにより、スイッチング素子13のターンオンおよびターンオフを行う。
図3は、本実施の形態におけるパワーモジュール100の回路図である。また、図4は、本実施の形態におけるパワーモジュール100の動作シーケンスを示す図である。
図4に示すように、可変電圧回路4は、入力信号(Vin)がハイレベルで、かつコンパレータ10A,10Bからの出力信号(CompA、CompB)がローレベルの場合(時刻t1〜t2)は、VrOutとしてV1を出力する。
本実施の形態におけるパワーモジュール100は、スイッチング素子13と、スイッチング素子13を駆動する駆動回路11とを内蔵したパワーモジュールであって、駆動回路11は、スイッチング素子13の制御端子に与える出力信号を切り替える出力切替回路12を備え、出力切替回路12は、スイッチング素子13のターンオン時に、出力信号がスイッチング素子13を駆動する駆動能力を、第1の駆動能力、第2の駆動能力、第3の駆動能力の順に切り替え、第2の駆動能力は第1の駆動能力よりも高く、第3の駆動能力は第2の駆動能力よりも低いことを特徴とする。
図5は、本実施の形態におけるパワーモジュール200の回路図である。図6は、本実施の形態におけるパワーモジュール200の動作シーケンスを示す図である。
図6に示すように、可変電圧回路4は、入力信号Vinがハイレベルで、かつコンパレータ20A,20Bからの出力信号(DelyA、DelyB)がローレベルの場合(時刻t1〜t2)は、VrOutとしてV1を出力する。同時に、ハイレベルの入力信号Vinがタイマ用スイッチング素子50をオンすることにより、タイマ用コンデンサ40の充電が開始される。
本実施の形態におけるパワーモジュール200において、出力切替回路12Aは、駆動回路11への入力信号に基づいて動作するタイマ回路14と、タイマ回路14の出力に基づいて駆動能力の切り替えを行う回路(即ち可変電圧回路4)と、を備えることを特徴とする。
図7は、本実施の形態におけるパワーモジュール300の回路図である。図8は、本実施の形態におけるパワーモジュール300の動作シーケンスを示す図である。
図8に示すように、可変電圧回路4は、入力信号(Vin)がハイレベルで、かつコンパレータ30A,30Bからの出力信号(CompA、CompB)がローレベルの場合(時刻t1〜t2)は、VrOutとしてV1を出力する。
本実施の形態におけるパワーモジュール300において、スイッチング素子13はセンス端子を備え、出力切替回路12Bは、センス端子15のセンス電流をフィードバックして所定の電圧値と比較する比較回路(即ちコンパレータ30A,30B)と、比較回路の比較結果に基づいて駆動能力の切り替えを行う回路(即ち可変電圧回路4)と、を備えることを特徴とする。
図9は、本実施の形態におけるパワーモジュール400の機能ブロック図である。実施の形態1〜3においては、スイッチング素子13としてMOSFETを用いたが、本実施の形態では、スイッチング素子13としてIGBT21を用いる。特に、近年スイッチングに要する時間の短縮による損失低減を目的として、コレクタの不純物濃度が比較的薄いIGBTがインバータ用途に広く用いられてきている。
Claims (6)
- スイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路とを内蔵したパワーモジュールであって、
前記駆動回路は、前記スイッチング素子の制御端子に与える出力信号を切り替える出力切替回路を備え、
前記出力切替回路は、前記スイッチング素子のターンオン時に、前記出力信号が前記スイッチング素子を駆動する駆動能力を、第1の駆動能力、第2の駆動能力、第3の駆動能力の順に切り替え、
前記第2の駆動能力は前記第1の駆動能力よりも高く、前記第3の駆動能力は前記第2の駆動能力よりも低いことを特徴とする、
パワーモジュール。 - 前記出力切替回路は、
前記出力信号が付与されている前記スイッチング素子の前記制御端子の電圧をフィードバックして所定の電圧値と比較する比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて前記駆動能力の切り替えを行う回路と、
を備えることを特徴とする、
請求項1に記載のパワーモジュール。 - 前記出力切替回路は、
前記駆動回路への入力信号に基づいて動作するタイマ回路と、
前記タイマ回路の出力に基づいて前記駆動能力の切り替えを行う回路と、
を備えることを特徴とする、
請求項1に記載のパワーモジュール。 - 前記スイッチング素子はセンス端子を備え、
前記出力切替回路は、
前記センス端子のセンス電流をフィードバックして所定の電圧値と比較する比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて前記駆動能力の切り替えを行う回路と、
を備えることを特徴とする、
請求項1に記載のパワーモジュール。 - 前記スイッチング素子はMOSFETであることを特徴とする、
請求項1〜4のいずれかに記載のパワーモジュール。 - 前記スイッチング素子はIGBTであることを特徴とする、
請求項1〜4のいずれかに記載のパワーモジュール。
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