JP4315125B2 - 電圧駆動型半導体素子の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧駆動型半導体素子の駆動装置に関する。

ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳＧＴＯ（Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｇａｔｅ ｔｕｒｎ−ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）等は、絶縁ゲートに加える電圧で電流を制御できる、いわゆる電圧駆動型半導体素子であり、電流駆動型のバイポーラトランジスタとともに、電源やインバータ等に広く用いられている。
近年では、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）用のインバータに多く用いられてきており、ハイブリッド電気自動車の仕様の多様化に伴い、出力電流値が異なる種々のインバータが増えてきている。

小出力のインバータでは、駆動するＩＧＢＴも小容量となり、大出力のインバータでは駆動するＩＧＢＴも大容量となるのが一般的である。
また、ＩＧＢＴのインバータを構成する駆動装置としては、直接駆動型の駆動装置（特許文献１参照）と、電流増幅型である間接駆動型の駆動装置とが用いられている。
小容量のＩＧＢＴのインバータには、直接駆動型の駆動装置と間接駆動型の駆動装置との何れもが用いられるが、ＩＧＢＴが大容量化するにつれて間接駆動型の駆動装置が多く用いられ、直接駆動型の駆動装置はあまり用いられなくなってくる。
これは、大電流用のトランジスタを、ＩＣチップに構成される駆動装置に内蔵すると、チップサイズが大きくなってコストアップとなるからである。また、大電流用トランジスタでの発熱が大きくなって、放熱が困難となるからである。

直接駆動型の駆動装置は、具体的には、図６に示す直接駆動１のタイプの駆動装置のように、スイッチ素子にＭＯＳトランジスタを使用したものや、図７に示す直接駆動２のタイプの駆動装置のように、該駆動装置のスイッチ素子にバイポーラトランジスタを使用したものが一般的に用いられている。

間接駆動型の駆動装置は、具体的には、図８に示す間接駆動１のタイプの駆動装置のように、該駆動装置のスイッチ素子にＭＯＳトランジスタを使用し、外付け部品となる電流増幅用のスイッチ素子にバイポーラトランジスタを使用したものや、図９に示す間接駆動２のタイプの駆動装置のように、該駆動装置のスイッチ素子にバイポーラトランジスタを使用し、外付け部品となる電流増幅用のスイッチ素子にもバイポーラトランジスタをしたものや、図１０に示す間接駆動３のタイプのように、ＭＯＳトランジスタにて構成した外付けのインバータを２段直列に接続して電流増幅を行うように構成したものや、図１１に示す間接駆動４のタイプのように、ＭＯＳトランジスタにて構成したインバータを１段外付けして電流増幅を行うように構成したものが一般的に用いられている。
特開２００１−２２３５７１号公報

しかし、前述の各駆動装置のうち、スイッチ素子にバイポーラトランジスタを使用している、直接駆動２、間接駆動１、および間接駆動２のタイプの駆動装置については、ＩＧＢＴを高速駆動する能力が劣っており、駆動装置内のスイッチ素子の発熱が大きいという問題がある。
これは、バイポーラトランジスタの瞬間的なピーク電流供給能力がＭＯＳトランジスタに比べて劣るため、バイポーラトランジスタの高速駆動能力が不利となっているためである。また、ＭＯＳトランジスタは電圧駆動型素子であるのに対して、バイポーラトランジスタは電流駆動型素子であり、バイポーラトランジスタを動作させるためにはベース電流を流し続ける必要があるため、ＭＯＳトランジスタに比べて発熱が大きくなってしまうことによる。
さらに、バイポーラトランジスタの順方向バイアス電圧Ｖｂｅは、大きな温度特性を有しているため（例えば−２ｍＶ／℃）、ゲート電圧の温度特性も大きくなって、ゲート電圧の精度が悪化することとなる。例えば、ゲート電圧が低い側に振れると、ＩＧＢＴの損失増加や電流密度の低下となってしまう。逆に、ゲート電圧が高い側に振れると、ＩＧＢＴの短絡耐量が低下してしまう。

また、前述の間接駆動３のタイプの駆動装置については、インバータでは入力と出力とで論理が反転するため、インバータを２段直列に接続した構成としているとともに、高電位側のＭＯＳトランジスタと低電位側のＭＯＳトランジスタとの間の貫通電流を制限するために、両者間に抵抗を設ける必要があるため、部品点数が多くなってしまうという問題がある。
一方、前述の直接駆動１および間接駆動４のタイプの駆動装置では、高速駆動能力、外付け部品点数、発熱特性、および温度特性といった各特性に優れている。

また、従来は小容量のＩＧＢＴは直接駆動型の駆動装置により駆動され、大容量のＩＧＢＴは間接駆動型の駆動装置により駆動されており、ハイブリッド電気自動車の仕様に合わせて、種々の直接駆動型の駆動装置および間接駆動型の駆動装置をそろえておく必要があるため、必要な駆動装置の種類が増えてしまうという問題もある。

そこで、本発明においては、この直接駆動１のタイプの駆動装置の機能、および間接駆動４のタイプの駆動装置の機能の両方を一つのＩＣチップ内に備えた、前記各特性に優れた小型で低コストな電圧駆動型半導体素子の駆動装置を提供するものである。

上記課題を解決する電圧駆動型半導体素子の駆動装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載のごとく、電圧駆動型スイッチング素子の駆動装置であって、一端が高電位側に接続される複数のスイッチ素子を備える高電位側スイッチ素子群と、一端が低電位側に接続される複数のスイッチ素子を備える低電位側スイッチ素子群と、前記駆動装置を、前記電圧駆動型スイッチング素子に対し、前記駆動装置の出力を外付けスイッチ素子を介さずに入力して、前記電圧駆動型スイッチング素子を駆動する駆動形態である、直接駆動型として使用する場合に用いられる、直接駆動型用の制御信号を生成する直接駆動型制御部と、前記駆動装置を、前記電圧駆動型スイッチング素子に対し、前記駆動装置の出力を外付けスイッチ素子を介して入力して、前記電圧駆動型スイッチング素子を駆動する駆動形態である、間接駆動型として使用する場合に用いられる、間接駆動型用の制御信号を生成する間接駆動型制御部と、前記直接駆動型制御部からの制御信号、または前記間接駆動型制御部からの制御信号の何れかを選択して、前記高電位側スイッチ素子群および前記低電位側スイッチ素子群に相補的に出力するためのセレクタと、前記駆動装置のオン・オフ信号を、前記直接駆動型制御部および前記間接駆動型制御部へ入力する入力手段と、前記駆動装置を直接駆動型または間接駆動型の何れかの形態で使用するための駆動型選択信号を、前記直接駆動型制御部、前記間接駆動型制御部、および前記セレクタへ入力する入力手段とを備える。
これにより、１つのＩＣチップに構成した小型で低コストな駆動装置により、ＩＧＢＴを直接駆動型および間接駆動型の両方の駆動型で駆動することが可能となり、使用者が駆動型選択信号を適宜変更することで、所望の駆動型にてＩＧＢＴを駆動することができる。
従って、小容量のＩＧＢＴであっても、大容量のＩＧＢＴであっても、駆動型を選択するだけで駆動装置にて駆動することが可能となり、駆動装置の種類を増やすことなく、多様化したハイブリッド電気自動車の仕様に対応することができる。
また、ＩＧＢＴの高速駆動能力、外付け部品点数、駆動装置におけるスイッチ素子の発熱、およびゲート電圧の温度特性精度といった特性に優れた駆動装置に構成することができ、インバータ装置の信頼性を向上することができる。

また、請求項２記載のごとく、前記スイッチ素子は、ＭＯＳトランジスタにて構成される。
これにより、ＭＯＳトランジスタは、市場に豊富に流通しているので、ＩＧＢＴの高速駆動を容易かつ低コストに実現することができる。

本発明によれば、１つのＩＣチップに構成した小型で低コストな駆動装置により、ＩＧＢＴを直接駆動型および間接駆動型の両方の駆動型で駆動することができるため、小容量のＩＧＢＴであっても、大容量のＩＧＢＴであっても、駆動型を選択するだけで駆動装置にて駆動することが可能となり、駆動装置の種類を増やすことなく、多様化したハイブリッド電気自動車の仕様に対応することができる。
また、ＩＧＢＴの高速駆動能力、外付け部品点数、駆動装置におけるスイッチ素子の発熱、およびゲート電圧の温度特性精度といった各特性に優れた駆動装置を構成することができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

本発明にかかる電圧駆動型半導体素子の駆動装置が適用されるインバータの構成について説明する。
例えば、３相モータを駆動するインバータは、電圧駆動型半導体素子であるＩＧＢＴ、ダイオード、および本発明にかかるＩＧＢＴの駆動装置からなる組を６組備えている。
図１には、これら６組のうちの、１組についてのブロック図を示している。つまり、ＩＧＢＴ１、ダイオードＤ１、およびＩＧＢＴ１の駆動装置１０からなる組を示している。
また、駆動装置１０は、直接駆動型および電流増幅型である間接駆動型の何れか一方の駆動型を適宜選択して、ＩＧＢＴ１を駆動可能としているが、図１においては、ＩＧＢＴ１を直接駆動型にて駆動する場合を示している。
以下に、駆動装置１０によりＩＧＢＴ１を直接駆動型にて駆動する場合の構成を説明する。

ＩＧＢＴ１の駆動装置１０は、高電位側に接続されるスイッチ素子Ｍ１およびスイッチ素子Ｍ１’と、低電位側に接続されるスイッチ素子Ｍ２およびスイッチ素子Ｍ２’と、ソフトシャットダウン用のスイッチ素子Ｍ３と、前記スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’およびスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’のオン・オフ制御を行う制御回路２と、各スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’・Ｍ２・Ｍ２’を、それぞれ駆動するドライバＤＲ１・ＤＲ１’・ＤＲ２・ＤＲ２’と、を備えている。
スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’はＰＭＯＳトランジスタにて構成され、スイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’・Ｍ３はＮＭＯＳトランジスタにて構成されている。
なお、間接駆動型の際の外付けスイッチ素子を駆動する駆動信号の電流駆動力がばらつかないようにするため、スイッチ素子Ｍ１およびＭ１’と、スイッチ素子Ｍ２およびＭ２’は、それぞれ電流駆動能力をほぼ同じにしておくとより好ましい。

また、駆動装置１０は、ＩＧＢＴ１のオン・オフ制御信号が入力されるオン・オフ信号入力端子１０ａ、ＩＧＢＴ１の直接駆動型および間接駆動型を切り換えるための駆動型選択入力端子１０ｂ、ＩＧＢＴ１のセンスエミッタに接続され、過電流を検出するための過電流検出用端子１０ｃを備えている。
各スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’・Ｍ２・Ｍ２’のドレイン電極は、駆動装置１０の出力電極１０ｐ・１０ｑ・１０ｒ・１０ｓに、それぞれ接続されている。

ＩＧＢＴ１を直接駆動型にて駆動する場合、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’に接続される出力電極１０ｐ・１０ｑは、共にゲート抵抗Ｒ１を介してＩＧＢＴ１のゲート電極に接続されている。また、スイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’に接続される出力電極１０ｒ・１０ｓは、共にゲート抵抗Ｒ２を介してＩＧＢＴ１のゲート電極に接続されている。さらに、スイッチ素子Ｍ３に接続される出力電極１０ｔは、ゲート抵抗Ｒ３を解してＩＧＢＴ１のゲート電極に接続されている。
また、ＩＧＢＴ１にはダイオードＤ１が並列接続されている。

図２に示すように、前記制御回路２は、直接駆動型用の制御信号を生成する直接駆動型制御部２３と、間接駆動型用の制御信号を生成する間接駆動型制御部２４と、直接駆動型制御部２３からの制御信号、または間接駆動型制御部２４からの制御信号の何れかを選択して、各スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’・Ｍ２・Ｍ２’へ出力するセレクタ２５と、
オン・オフ信号入力端子１０ａからのオン・オフ信号を直接駆動型制御部２３および間接駆動型制御部２４へ入力する入力回路２１と、駆動型選択入力端子１０ｂからの駆動型選択信号を、直接駆動型制御部２３、間接駆動型制御部２４、およびセレクタ２５へ入力する入力回路２２と、過電流検出用端子１０ｃからの入力によりＩＧＢＴ１の過電流を検出し、検出結果を直接駆動型制御部２３および間接駆動型型制御部２４へ出力する過電流検出回路２６とを備えている。

このように構成される駆動装置１０においては、ＩＧＢＴ１の直接駆動型での駆動は、次のように行われる。
図３のタイミングチャートに示すように、まず、駆動型選択入力端子１０ｂに、直接駆動型を示す駆動型選択信号（本例の場合“Ｌ”）が入力され、オン・オフ信号入力端子１０ａに、ＩＧＢＴ１のオン・オフ制御信号が入力される。

駆動型選択信号およびオン・オフ制御信号が駆動装置１０内に入力されると、直接駆動型制御部２３により、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’およびスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’の制御信号が生成される。
この場合、各スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’・Ｍ２・Ｍ２’のデッドタイムＤＴも同時に生成される。

直接駆動型制御部２３にて生成された制御信号はドライバＤＲ１・ＤＲ１’・ＤＲ２・ＤＲ２’へ出力され、各ドライバＤＲ１・ＤＲ１’・ＤＲ２・ＤＲ２’により、各スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’・Ｍ２・Ｍ２’がオン・オフ駆動される。
この場合、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’は同時にオン・オフ駆動されて、一つのＰＭＯＳトランジスタとして作動する。同様に、スイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’は同時にオン・オフ駆動されて、一つのＮＭＯＳトランジスタとして作動する。
また、直接駆動型を示す駆動型選択信号が入力された場合、制御回路２内では、直接駆動型制御部２３にて生成された制御信号と、間接駆動型制御部２４にて生成された制御信号とのうち、直接駆動型制御部２３からの制御信号がセレクタ２５により選択されて、各ドライバＤＲ１・ＤＲ１’・ＤＲ２・ＤＲ２’へ出力される。

このように、一つのＰＭＯＳトランジスタとして作動するスイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’と、一つのＮＭＯＳトランジスタとして作動するスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’とで、ＩＧＢＴ１が駆動される。また、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’の動作タイミングとスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’の動作タイミングとをずらしてデッドタイムＤＴを設けて、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’とスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’との間に流れる貫通電流を防止している。

また、ＩＧＢＴ１のコレクタ電流Ｉｃｅに過電流が発生した場合、前記過電流検出回路２６により発生した過電流が検出され、直接駆動型制御部２３は、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’およびスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’を全てオフし、スイッチ素子Ｍ３をオンする制御を行う。

この場合、ゲート抵抗Ｒ３は、ゲート抵抗Ｒ１・Ｒ２に比べて十分に大きな抵抗値に設定されており、ゲート電圧が緩やかに放電されるので、ＩＧＢＴ１はソフトシャットダウンされる。
また、緩やかなゲート電圧の放電により、過電流の時間変化率ｄＩｃｅ／ｄｔが小さくなるため、サージ電圧を抑えることが可能となっている。
さらに、十分に大きな抵抗値に設定されるゲート抵抗Ｒ３が貫通電流を制限する機能も備えているので、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’とスイッチ素子Ｍ３との駆動タイミングをずらしてデッドタイムを設ける必要もない。

次に、ＩＧＢＴ１を、駆動装置１０により間接駆動型で駆動する場合の構成は、図４に示す通りである。
間接駆動型でＩＧＢＴ１を駆動する場合は、前記駆動装置１０とＩＧＢＴ１とは、外付けスイッチ素子Ｑ１・Ｑ２、およびゲート抵抗Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３を介して接続されている。
外付けスイッチ素子Ｑ１はＰＭＯＳトランジスタにて構成され、外付けスイッチ素子Ｑ２はＮＭＯＳトランジスタにて構成されている。

駆動装置１０の出力端子１０ｑと出力端子１０ｒとが、共に外付けスイッチ素子Ｑ１のゲート電極に接続され、出力端子１０ｐと出力端子１０ｓとが、共に外付けスイッチ素子Ｑ２のゲート電極に接続されている。
また、外付けスイッチ素子Ｑ１のドレイン電極はゲート抵抗Ｒ１を介してＩＧＴＢ１のゲート電極に接続されており、外付けスイッチ素子Ｑ２のドレイン電極はゲート抵抗Ｒ２を介してＩＧＴＢ１のゲート電極に接続されている。
さらに、出力端子１０ｔがゲート抵抗Ｒ３を介してＩＧＢＴ１のゲート電極に接続されている。

このようにＩＧＢＴ１と接続される駆動装置１０においては、該ＩＧＢＴ１の間接駆動型での駆動は、次のように行われる。
図５のタイミングチャートに示すように、まず、駆動型選択入力端子１０ｂに、間接駆動型を示す駆動型選択信号（本例の場合“Ｈ”）が入力され、オン・オフ信号入力端子１０ａに、ＩＧＢＴ１のオン・オフ制御信号が入力される。

駆動型選択信号およびオン・オフ制御信号が駆動装置１０内に入力されると、間接駆動型制御部２４により、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’およびスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’の制御信号が生成される。
この場合、各スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’・Ｍ２・Ｍ２’、および外付けスイッチ素子Ｑ１・Ｑ２のデッドタイムＤＴも同時に生成される。

間接駆動型制御部２４にて生成された制御信号はドライバＤＲ１・ＤＲ１’・ＤＲ２・ＤＲ２’へ出力され、各ドライバＤＲ１・ＤＲ１’・ＤＲ２・ＤＲ２’により、各スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’・Ｍ２・Ｍ２’がオン・オフ駆動される。
この場合、スイッチ素子Ｍ１とスイッチ素子Ｍ２とで構成したインバータが、外付けスイッチ素子Ｑ１の駆動回路として動作し、スイッチ素子Ｍ１’とスイッチ素子Ｍ２’とで構成したインバータが、外付けスイッチ素子Ｑ２の駆動回路として動作する。
また、間接駆動型を示す駆動型選択信号が入力された場合、制御回路２内では、直接駆動型制御部２３にて生成された制御信号と、間接駆動型制御部２４にて生成された制御信号とのうち、間接駆動型制御部２４からの制御信号がセレクタ２５により選択されて、各ドライバＤＲ１・ＤＲ１’・ＤＲ２・ＤＲ２’へ出力される。

また、スイッチ素子Ｍ１とスイッチ素子Ｍ２との間、スイッチ素子Ｍ１’とスイッチ素子Ｍ２’との間、および外付けスイッチ素子Ｑ１と外付けスイッチ素子Ｑ２との間の貫通電流を防止するため、これらの各スイッチ素子の動作タイミングを、図５に示すようにずらしてデッドタイムＤＴを設けている。
これにより、他に外付け部品を用いることなく、外付けスイッチ素子Ｑ１と外付けスイッチ素子Ｑ２との間の貫通電流を確実に防止することができ、該外付けスイッチ素子Ｑ１・Ｑ２の異常発熱の防止、およびインバータの高信頼性化を図ることができる。

また、ＩＧＢＴ１のコレクタ電流Ｉｃｅに発生した過電流が前記過電流検出回路２６により検出されると、間接駆動型制御部２４はスイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’およびスイッチ素子Ｍ２・Ｍ２’を、外付けスイッチ素子Ｑ１・Ｑ２がオフするように制御する。
つまり、スイッチ素子Ｍ１をオン制御し、スイッチ素子Ｍ２をオフ制御するとともに、スイッチ素子Ｍ１’をオフ制御し、スイッチ素子Ｍ２’をオン制御する。
また、これと同時に、スイッチ素子Ｍ３をオンする制御を行う。

この場合、ゲート抵抗Ｒ３は、ゲート抵抗Ｒ１・Ｒ２に比べて十分に大きな抵抗値に設定されており、ゲート電圧が緩やかに放電されるので、ＩＧＢＴ１はソフトシャットダウンされる。
また、緩やかなゲート電圧の放電により、過電流の時間変化率ｄＩｃｅ／ｄｔが小さくなるため、サージ電圧を抑えることが可能となっている。
さらに、十分に大きな抵抗値に設定されるゲート抵抗Ｒ３が貫通電流を制限する機能も備えているので、外付けスイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｍ３との駆動タイミングをずらす必要もない。

以上のように、１チップに構成される駆動装置１０により、ＩＧＢＴ１を直接駆動型および間接駆動型の両方の駆動型で駆動することが可能となっており、使用者は駆動型選択入力端子１０ｂに入力する駆動型選択信号を適宜変更することで、所望の駆動型にてＩＧＢＴ１を駆動することが可能である。
そして、駆動装置１０は、直接駆動型で使用する場合は、図６に示した従来の直接駆動１のタイプの駆動装置と同様の構成で作動することとなる。また、間接駆動型で使用する場合は、２個の外付けスイッチ素子Ｑ１・Ｑ２のみで済む、図１１に示した増幅駆動４のタイプの駆動装置と同様の構成で作動することとなる。
これにより、小容量のＩＧＢＴであっても、大容量のＩＧＢＴであっても、駆動型を選択するだけで駆動装置１０にて駆動することが可能となり、駆動装置の種類を増やすことなく、多様化したハイブリッド電気自動車の仕様に対応することができる。

また、直接駆動型の場合と、間接駆動型の場合との両方で、駆動装置１０のスイッチ素子、および外付け部品となる電流増幅用のスイッチ素子に、バイポーラトランジスタを一切使用することなく、市場に豊富に流通しているＭＯＳトランジスタのみを用いることができるため、ＩＧＢＴ１の高速駆動を容易かつ低コストに実現することができる。
さらに、ＭＯＳトランジスタを用いることで、発熱を抑えることもできるため、小型で低コストな汎用のＩＣパッケージを使用することが可能となり、駆動回路１０の小型化および低コスト化を図ることができる。

また、直接駆動型の場合、ＩＧＢＴ１のゲート駆動電圧は、スイッチ素子Ｍ１・Ｍ１’のオン電圧をＶＤＳ（ｏｎ）Ｍ１とすると、Ｖｃｃ−ＶＤＳ（ｏｎ）Ｍ１となる。同様に、間接駆動型の場合、ＩＧＢＴ１のゲート駆動電圧は、外付けスイッチ素子Ｑ１のオン電圧をＶＤＳ（ｏｎ）Ｑ１とすると、Ｖｃｃ−ＶＤＳ（ｏｎ）Ｑ１となる。
そして、ＩＧＢＴ１へのゲート充電動作が完了して定常状態となると、Ｖｃｃ−ＶＤＳ（ｏｎ）Ｍ１およびＶｃｃ−ＶＤＳ（ｏｎ）Ｑ１は、略ゼロとなるため、ＩＧＢＴ１のゲート電圧はＶｃｃのみに依存することとなる。
従って、直接駆動型の場合も、間接駆動型の場合も共に、駆動回路１０におけるゲート電圧の温度特性を略ゼロとすることができ、ゲート電圧の高精度化を図ることができる。
これにより、ＩＧＢＴ１の電流密度を上げつつ、短絡耐量を確保することも可能となり、インバータ装置の小型化および低コスト化を図ることが可能となる。

以上のように、駆動装置１０を直接駆動型にて使用した場合は、ＩＧＢＴ１の高速駆動能力、駆動装置１０におけるスイッチ素子の発熱、およびゲート電圧の温度特性精度の点で、該駆動装置１０は、図７に示した従来の直接駆動２のタイプの駆動装置より優れている。
また、駆動装置１０を間接駆動型にて使用した場合は、ＩＧＢＴ１の高速駆動能力、外付け部品点数、駆動装置１０におけるスイッチ素子の発熱、およびゲート電圧の温度特性精度を総合的に判断すると、該駆動装置１０は、図８〜図１０に示した従来の間接駆動１、間接駆動２、および間接駆動３の何れのタイプの駆動装置よりも優れた特性を備えている。

さらに、ソフトシャットダウン時の動作においても、図８〜図１０に示した従来の駆動装置の場合は、外付けのスイッチ素子を共にオフさせることが困難である。または、外付けのスイッチ素子を共に、確実にオフさせるために専用の回路が別途必要になることもある。しかし、本発明にかかる駆動装置１０では、外付けスイッチＱ１・Ｑ２を、それぞれ個別に駆動しているため、確実にオフさせることが可能となり、安定したソフトシャットダウン動作を行うことができ、インバータ装置の信頼性を向上することができる。

なお、直接駆動型の場合に一つのスイッチ素子として使用される、駆動装置１０のスイッチ素子Ｍ１とスイッチ素子Ｍ１’、およびスイッチ素子Ｍ２とスイッチ素子Ｍ２’のように、一つのスイッチ素子を２分割するような構成としても、図６に示した従来の直接駆動１タイプの駆動装置に対して、駆動装置１０のＩＣチップサイズが増加する要因とはならない。
従来の直接駆動１タイプの駆動装置に対して、駆動装置１０のＩＣチップサイズが増加する要因としては、スイッチ素子Ｍ１’・Ｍ２’のドライバＤＲ１’・ＤＲ２’や、駆動型選択入力端子１０ｂおよび出力端子１０ｐ・１０ｓの増加、ならびに制御回路２における間接駆動型制御部２４等の機能追加によるものであって、微小な増加に抑えることができる。
従って、インバータ装置の小型化および低コスト化を妨げることは殆どない。

本発明にかかるＩＧＢＴの駆動装置を直接駆動型で使用した場合を示す回路図である。 ＩＧＢＴの駆動装置の制御回路を示す回路図である。 ＩＧＢＴの駆動装置を直接駆動型で使用した場合のＩＧＢＴ駆動のタイミングチャートを示す図である。 ＩＧＢＴの駆動装置を間接駆動型で使用した場合を示す回路図である。 ＩＧＢＴの駆動装置を間接駆動型で使用した場合のＩＧＢＴ駆動のタイミングチャートを示すである。 従来の直接駆動型の駆動装置の第１実施例における回路および特性を示す図である。 従来の直接駆動型の駆動装置の第２実施例における回路および特性を示す図である。 従来の間接駆動型の駆動装置の第１実施例における回路および特性を示す図である。 従来の間接駆動型の駆動装置の第２実施例における回路および特性を示す図である。 従来の間接駆動型の駆動装置の第３実施例における回路および特性を示す図である。 従来の間接駆動型の駆動装置の第４実施例における回路および特性を示す図である。

１ ＩＧＢＴ
２ 制御回路
１０ 駆動装置
２３ 直接駆動型制御部
２４ 間接駆動型制御部
Ｍ１・Ｍ１’ スイッチ素子
Ｍ２・Ｍ２’ スイッチ素子
Ｑ１・Ｑ２ 外付けスイッチ素子

Claims (2)

1. 電圧駆動型スイッチング素子の駆動装置であって、
   一端が高電位側に接続される複数のスイッチ素子を備える高電位側スイッチ素子群と、
   一端が低電位側に接続される複数のスイッチ素子を備える低電位側スイッチ素子群と、
   前記駆動装置を、前記電圧駆動型スイッチング素子に対し、前記駆動装置の出力を外付けスイッチ素子を介さずに入力して、前記電圧駆動型スイッチング素子を駆動する駆動形態である、直接駆動型として使用する場合に用いられる、直接駆動型用の制御信号を生成する直接駆動型制御部と、
   前記駆動装置を、前記電圧駆動型スイッチング素子に対し、前記駆動装置の出力を外付けスイッチ素子を介して入力して、前記電圧駆動型スイッチング素子を駆動する駆動形態である、間接駆動型として使用する場合に用いられる、間接駆動型用の制御信号を生成する間接駆動型制御部と、
   前記直接駆動型制御部からの制御信号、または前記間接駆動型制御部からの制御信号の何れかを選択して、前記高電位側スイッチ素子群および前記低電位側スイッチ素子群に相補的に出力するためのセレクタと、
   前記駆動装置のオン・オフ信号を、前記直接駆動型制御部および前記間接駆動型制御部へ入力する入力手段と、
   前記駆動装置を直接駆動型または間接駆動型の何れかの形態で使用するための駆動型選択信号を、前記直接駆動型制御部、前記間接駆動型制御部、および前記セレクタへ入力する入力手段と、
   を備えることを特徴とする電圧駆動型半導体素子の駆動装置。
2. 前記スイッチ素子は、ＭＯＳトランジスタにて構成されることを特徴とする請求項１に記載の電圧駆動型半導体素子の駆動装置。