JP2023516382A - 低インダクタンスパワーモジュールのための駆動回路および短絡強度を高めた低インダクタンスパワーモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
ΔJcond=UDS*ID*tuGS1
式中、ΔJcondは、線路損失エネルギーの変化であり、RDSon,uGS1は、第1の動作モードでの第1のゲート・ソース電圧の際のパワートランジスタのドレイン・ソース区間のオン状態抵抗であり、RDSon,uGS2は、第2の動作モードでの第2のゲート・ソース電圧の際のパワートランジスタのドレイン・ソース区間のオン状態抵抗であり、IDは、パワートランジスタのドレイン電流であり、tuGS1は、予め調整された最低期間である。減少した第2のゲート・ソース電圧が依然として十分に大きく選択され得るよう注意を払わなければならず、これにより、パワートランジスタの確実なまたは通常のスイッチオンが保証され続ける。
駆動回路が2つの異なる電圧源を含み、これらの電圧源により、第1および第2のゲート・ソース電圧が生成可能であり、駆動回路の出力部において供することが可能であることが好ましい。このようにして、2つの異なるゲート・ソース電圧が、特に確実に、および迅速に入れ替わって供され得る。
駆動回路の出力部と接続部の間に少なくとも1つの電圧源が設けられており、この少なくとも1つの電圧源により、駆動回路の出力部が電圧を印加可能であり、スイッチング手段を使って、少なくとも1つの電圧源と接続部の間の電気経路に少なくとも1つのインダクタンスが可逆的に追加接続可能であることが好ましい。このような一実施形態では、本発明による駆動回路が、短絡タイプ2の短絡に対して特に良好に保護されている。可逆的に追加接続可能なインダクタンスは、ここでは、駆動回路と結合したパワートランジスタのための任意のソースフィードバックとして機能し、このソースフィードバックは、同じままのスイッチング出力で、パワーモジュール/パワートランジスタ内の短絡電流ピークを低減する。可逆的に追加接続可能という表現は、パワートランジスタのソース端子を、ゲート電圧を供給する電圧源およびゲート抵抗を介してパワートランジスタのゲート端子と結合する帰還ループのスイッチング手段の第1の位置では、駆動回路がパワーモジュール/パワートランジスタと結合した状態で、インダクタンスが追加接続されており、スイッチング手段の第2の位置ではこの帰還ループからデカップリングされていることを意味するのが好ましい。つまりこの実施形態では、本発明による駆動回路が、選択可能なソース結合を有している。駆動回路が、パワーモジュールまたはパワートランジスタのスイッチオン工程中に、少なくとも1つの電圧源と接続部の間の電気経路にインダクタンスを追加接続しないよう形成されていることが好ましい。言い換えれば、駆動回路が、パワーモジュールまたはパワートランジスタのスイッチオン工程中に、少なくとも1つの電圧源と駆動回路の接続部との間の電気経路からインダクタンスをデカップリングするよう形成されていることが好ましい。駆動回路がさらに、スイッチオン工程の終了後に、少なくとも1つの電圧源と駆動回路の接続部との間の電気経路にインダクタンスを追加接続するよう、つまりこの電気経路にカップリングするよう形成されていることが好ましい。インダクタンスのこの追加接続もしくは切断またはカップリングもしくはデカップリングが、前述のもしくはさらなる制御回路によって、または前述の制御手段を介してもしくはさらなる制御手段によっておよび/もしくは制御端子を介して実施されることが好ましい。可逆的に追加接続可能なインダクタンスを含むこの実施形態が、上で説明した実施形態と組み合わされ得ることが特に好ましい。
予め調整された最低期間が、2μsの値に予め調整されていることが好ましい。
本発明の有利な修正形態は引用形式請求項に提示されており、明細書中で説明されている。
Claims (10)
- 低インダクタンスパワーモジュール(400)のための駆動回路(200)であって、
接続部(10)と、
出力部(20)を含み、
前記接続部(10)がパワートランジスタ(12)のソースコンタクト(15)と、および前記出力部(20)が前記パワートランジスタ(12)のゲートコンタクト(11)と結合可能であり、
第1の動作モードでは、前記パワートランジスタ(12)の前記ゲートコンタクト(11)のための第1のゲート・ソース電圧(UGS1)を生成して、前記駆動回路(200)の前記出力部(20)において供するために設計されている駆動回路(200)において、
駆動回路(200)は、さらに、第2の動作モードでは、少なくとも予め調整された最低期間中は、前記パワートランジスタ(12)の前記ゲートコンタクト(11)のための比較的低い第2のゲート・ソース電圧(UGS2)を生成して、前記駆動回路(200)の前記出力部(20)において供するために設計されている、
ことを特徴とする駆動回路(200)。 - 前記予め調整された最低期間が、前記パワートランジスタ(12)と結合した短絡認識回路により、前記パワートランジスタ(12)のスイッチオン時の短絡を認識して前記パワートランジスタ(12)のスイッチオフを始めるおよび/または行うために必要とされる期間に相応する、請求項1に記載の駆動回路(200)。
- 第1の電圧源(SQ1)と第2の電圧源(SQ2)を含み、前記第1の電圧源(SQ1)と前記第2の電圧源(SQ2)により、前記第1のゲート・ソース電圧(UGS1)および第2のゲート・ソース電圧(UGS2)が生成可能であり、前記駆動回路(200)の前記出力部(20)において供することが可能である、請求項1または2に記載の駆動回路(200)。
- 前記第1の電圧源(SQ1)と前記第2の電圧源(SQ2)が、前記駆動回路(200)の前記接続部(10)と結合したそれぞれ1つの入力部と、それぞれ1つの電圧出力部とを有し、前記第1の電圧源(SQ1)の前記電圧出力部が、第1のダイオード(21)および第1の抵抗(31)からなる直列接続を介して前記駆動回路(200)の前記出力部(20)と結合しており、その一方で前記第2の電圧源(SQ2)の前記電圧出力部が、2つの経路(P1,P2)の並列接続を介して前記駆動回路(200)の前記出力部(20)と結合しており、前記経路の各々において、1つのダイオード(32,42)および/または1つの抵抗(52,62)が設けられている、請求項3に記載の駆動回路(200)。
- 前記第1の電圧源(SQ1)と前記第2の電圧源(SQ2)を所定のアルゴリズムに従って動作させる制御回路をさらに含む、請求項4に記載の駆動回路(200)。
- 前記駆動回路(200)の前記出力部(20)と前記接続部(10)の間に少なくとも1つの電圧源(SQ3)が設けられており、前記少なくとも1つの電圧源(SQ3)により、前記駆動回路(200)の前記出力部(20)が電圧を印加可能であり、スイッチング手段(S1)を使って、前記少なくとも1つの電圧源と前記接続部(10)の間の電気経路に少なくとも1つのインダクタンス(L1)が可逆的に追加接続可能である、請求項1~5のいずれか一項に記載の駆動回路(200)。
- さらなる電圧源(SQ4)をさらに含み、前記さらなる電圧源(SQ4)が、前記インダクタンス(L1)と直列接続されており、前記スイッチング手段(S1)を使って、前記少なくとも1つの電圧源(SQ3)と前記接続部(10)の間の前記電気経路に前記インダクタンス(L1)と一緒に可逆的に追加接続可能である、請求項6に記載の駆動回路(200)。
- 前記駆動回路(200)の前記第1の電圧源(SQ1)、前記第2の電圧源(SQ2)、前記少なくとも1つの電圧源(SQ3)、前記さらなる電圧源(SQ4)の少なくとも1つが、リニアレギュレータ、RC分圧器、少なくとも1つのバイポーラトランジスタ、および/もしくはブートストラップ回路を有し、ならびに/または前記駆動回路(200)の前記第1の電圧源(SQ1)、前記第2の電圧源(SQ2)、前記少なくとも1つの電圧源(SQ3)、前記さらなる電圧源(SQ4)の少なくとも1つが、とりわけASICとしてのもしくは個別の部品によるバイポーラトランジスタ構造および/もしくはMOSFET構造を使用して実現されている、請求項7に記載の駆動回路(200)。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の駆動回路(200)を備えた低インダクタンスパワーモジュール(400)であって、ソースコンタクト(15)およびゲートコンタクト(11)を備えるパワートランジスタ(12)を含み、前記ソースコンタクト(15)が前記駆動回路(200)の前記接続部(10)と、および前記ゲートコンタクト(11)が前記駆動回路(200)の前記出力部(20)と結合している、低インダクタンスパワーモジュール(400)。
- 前記パワートランジスタが炭化ケイ素MOSFETである、請求項9に記載の低インダクタンスパワーモジュール(400)。
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