JP5245468B2 - Gate drive circuit - Google Patents
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Description
本発明は、双方向に導通可能なスイッチング素子のゲート制御を行うゲート駆動回路に関するものである。 The present invention relates to a gate drive circuit that performs gate control of a switching element capable of conducting in both directions.
例えば、特許文献１に開示されているように、電力用半導体素子のゲートを駆動するゲート駆動回路がある。このゲート駆動回路は、ターンオン用のスイッチング素子およびターンオフ用のスイッチング素子を備え、電力用半導体素子（ＩＧＢＴ）のゲートを駆動する。ＩＧＢＴに順方向電流が流れようとする場合、ターンオン用のスイッチング素子をオンさせ、ＩＧＢＴのゲートをオンする。そうすると、電流がＩＧＢＴを流れる。また、ＩＧＢＴに逆電流が流れようとする場合、ターンオフ用のスイッチング素子をオンさせ、ＩＧＢＴのゲートをオフする。そうすると、電流がダイオード（ＩＧＢＴと並列に接続されている）を流れる。
しかしながら、上述した特許文献１のゲート駆動回路では、電力用半導体としてＪＦＥＴなどの双方向に導通可能なスイッチング素子のゲート制御を行う場合、いわゆる還流ダイオードを設ける必要があった。つまり、上記のようなスイッチング素子は、双方向スイッチが可能であるが、逆電圧に対する耐圧性が低い。したがって、逆電流が流れる状態になると、スイッチング素子のソース側に高い電圧が作用し、スイッチング素子が破壊する。それを防止するため、上記スイッチング素子に並列に逆電流を流すダイオード（還流ダイオード）が必要になる。ところが、このダイオードは、導通損失が大きく且つ高価であるため、高効率化および低コスト化の阻害要因となっていた。
However, in the gate drive circuit of
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、双方向に導通可能なスイッチング素子のゲート制御を行うゲート駆動回路において、逆電圧が作用した場合に、外部からのオンオフ信号に関係なく、スイッチング素子のゲートをオンさせて逆電流を該スイッチング素子を通じて流すことである。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an on / off signal from the outside when a reverse voltage is applied in a gate drive circuit that performs gate control of a switching element capable of bidirectional conduction. Regardless of whether or not the gate of the switching element is turned on, a reverse current flows through the switching element.
第１の発明は、双方向に導通可能なスイッチング素子のゲート駆動を行うゲート駆動回路を前提としている。そして、本発明は、上記スイッチング素子におけるドレイン電位がソース電位より低くなると、外部からのオンオフ信号に関係なく、該スイッチング素子のゲートをオンさせるものである。 The first invention is premised on a gate drive circuit that performs gate drive of a switching element capable of conducting in both directions. According to the present invention, when the drain potential in the switching element becomes lower than the source potential, the gate of the switching element is turned on regardless of the on / off signal from the outside.
上記の発明では、スイッチング素子におけるソース側からドレイン側へ電圧が作用すると、つまり逆電圧が作用すると、外部から入力されるスイッチング素子のオンオフ信号に関係なく、該スイッチング素子のゲートが自動的にオンされる。これにより、逆電流がスイッチング素子を確実に流れる。したがって、同期整流が可能となり、それによる高効率化が図れる。 In the above invention, when a voltage is applied from the source side to the drain side of the switching element, that is, when a reverse voltage is applied, the gate of the switching element is automatically turned on regardless of the on / off signal of the switching element input from the outside. Is done. This ensures that the reverse current flows through the switching element. Therefore, synchronous rectification is possible, and thereby high efficiency can be achieved.
さらに、第１の発明は、上記スイッチング素子におけるドレイン電位がソース電位より低くなると、該スイッチング素子のゲートに対してオン電圧が作用するように、該スイッチング素子のゲートとは反対の論理レベルの箇所から該スイッチング素子のドレイン側へ電流が流れる電気経路を備えているものである。Further, according to the first invention, when the drain potential of the switching element becomes lower than the source potential, the on-voltage acts on the gate of the switching element so that the logic level is opposite to the gate of the switching element. To the drain side of the switching element.
上記の発明では、スイッチング素子に対して逆電圧が作用すると、ゲート駆動回路（4）におけるスイッチング素子のゲートとは反対の論理レベルの箇所から該スイッチング素子のドレイン側へ電流が流れる。これにより、スイッチング素子のゲートに対してオン電圧が作用し、該スイッチング素子を通じて逆電流が確実に流れる。In the above invention, when a reverse voltage acts on the switching element, a current flows from a location of a logic level opposite to the gate of the switching element in the gate drive circuit (4) to the drain side of the switching element. As a result, an ON voltage acts on the gate of the switching element, and a reverse current surely flows through the switching element.
第２の発明は、上記第１の発明において、上記スイッチング素子が、ＪＦＥＴ、ＳＩＴ、ＭＥＳＦＥＴまたはＨＦＥＴである。 In a second aspect based on the first aspect, the switching element is a JFET, SIT, MESFET, or HFET.
上記の発明では、双方向に導通可能なスイッチング素子がＪＦＥＴ、ＳＩＴ、ＭＥＳＦＥＴまたはＨＦＥＴで構成されている。 In the above invention, the switching element capable of conducting in both directions is constituted by JFET, SIT, MESFET or HFET.
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、ベース端子の電位がゼロになると、上記スイッチング素子のゲートにオン電圧を作用させるターンオン用のトランジスタ（46）を備えている。そして、上記電気経路は、上記トランジスタ（46）のベース端子側と上記スイッチング素子のドレイン側との間に接続され、途中にドレイン側へ向かう方向をオン方向とするダイオード（48）が設けられている。 According to a third invention, in the first or second invention, there is provided a turn-on transistor (46) for applying an on-voltage to the gate of the switching element when the potential of the base terminal becomes zero. The electrical path is connected between the base terminal side of the transistor (46) and the drain side of the switching element, and a diode (48) having an on-direction toward the drain side is provided in the middle. Yes.
上記の発明では、図２に示すように、スイッチング素子に逆電圧が作用すると、電流がトランジスタ（46）のベース側からスイッチング素子のドレイン側へ流れる。そうすると、トランジスタ（46）のベース電位がゼロになり、スイッチング素子のゲートにオン電圧が印可される。これにより、スイッチング素子のゲートがオンし、逆電流が確実に流れる。 In the above invention, as shown in FIG. 2, when a reverse voltage acts on the switching element, a current flows from the base side of the transistor (46) to the drain side of the switching element. As a result, the base potential of the transistor (46) becomes zero, and an on-voltage is applied to the gate of the switching element. Thereby, the gate of the switching element is turned on, and the reverse current flows reliably.
第４の発明は、上記第１乃至第３の何れか１の発明において、上記スイッチング素子は、寄生ダイオードが内蔵されていないものである。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the switching element does not incorporate a parasitic diode.
上記の発明では、スイッチング素子に寄生ダイオードが内蔵されていないので、逆電流がスイッチング素子を流れる損失が低減される。したがって、スイッチング素子を有するコンバータ装置やインバータ装置の高効率化が図られる。 In the above invention, since no parasitic diode is built in the switching element, the loss of reverse current flowing through the switching element is reduced. Therefore, high efficiency of the converter device and inverter device having the switching element can be achieved.
第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１の発明において、上記スイッチング素子は、還流ダイオードが接続されていないものである
上記の発明では、還流ダイオードが設けられてなくても、逆電流がスイッチング素子を流れるので問題ない。つまり、還流ダイオードが不要になる分、高効率化だけでなく低コスト化も図ることができる。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the switching element is not connected to a freewheeling diode. In the above invention, even if no freewheeling diode is provided, There is no problem because the reverse current flows through the switching element. That is, since the return diode is unnecessary, not only high efficiency but also cost reduction can be achieved.
第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、上記スイッチング素子は、半導体素子にワイドバンドギャップ半導体が用いられている。 In a sixth aspect based on any one of the first to fifth aspects, the switching element uses a wide band gap semiconductor as a semiconductor element.
上記の発明では、例えばＳｉＣ素子等のワイドバンドギャップ半導体が用いられるので、スイッチング素子の耐圧性が向上する。 In the above invention, for example, a wide band gap semiconductor such as a SiC element is used, so that the pressure resistance of the switching element is improved.
本発明によれば、スイッチング素子におけるドレイン電位がソース電位より低くなると、外部からのオンオフ信号に関係なく、該スイッチング素子のゲートがオンされる。したがって、スイッチング素子に逆電圧が作用しても、自動的に該スイッチング素子のゲートがオンされ、逆電流を流すことができる。これにより、同期整流による高効率化を図ることができる。さらに、還流ダイオードを設ける必要がなくなり、低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。 According to the present invention, when the drain potential of the switching element becomes lower than the source potential, the gate of the switching element is turned on regardless of an external on / off signal. Therefore, even if a reverse voltage is applied to the switching element, the gate of the switching element is automatically turned on and a reverse current can flow. Thereby, high efficiency by synchronous rectification can be achieved. Furthermore, it is not necessary to provide a free-wheeling diode, and cost reduction and compactness can be achieved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
図１に示すように、本実施形態の電力変換装置（1）は、コンバータ回路（2）と、インバータ回路（3）と、本発明に係るゲート駆動回路（4）とを備えている。 As shown in FIG. 1, the power conversion device (1) of this embodiment includes a converter circuit (2), an inverter circuit (3), and a gate drive circuit (4) according to the present invention.
上記電力変換装置（1）は、交流電源をコンバータ回路（2）によって整流し、その直流をインバータ回路（3）によって三相交流に変換して電動機（6）へ供給するものである。この電動機（6）は、空調機の冷媒回路に設けられる圧縮機を駆動するものである。空調機の冷媒回路は、図示しないが、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器が閉回路に接続され、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。そして、冷房運転では、蒸発器で冷却された空気が室内へ供給され、暖房運転では、凝縮器で加熱された空気が室内へ供給される。空調機の圧縮機は、夏期および冬期において高速運転（高出力運転）され、いわゆる中間期において低速運転（低出力運転）される。 The power conversion device (1) rectifies an AC power source by a converter circuit (2), converts the DC into three-phase AC by an inverter circuit (3), and supplies the three-phase AC to the electric motor (6). This electric motor (6) drives the compressor provided in the refrigerant circuit of an air conditioner. Although the refrigerant circuit of the air conditioner is not shown, the compressor, the condenser, the expansion mechanism, and the evaporator are connected to a closed circuit, and the refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle. In the cooling operation, air cooled by the evaporator is supplied to the room, and in the heating operation, air heated by the condenser is supplied to the room. The compressor of the air conditioner is operated at high speed (high output operation) in summer and winter, and is operated at low speed (low output operation) in a so-called intermediate period.
上記コンバータ回路（2）は、ブリッジ回路（2a）を備えると共に、リアクトル（L）およびコンデンサ（C）を各１つ備えている。 The converter circuit (2) includes a bridge circuit (2a) and one reactor (L) and one capacitor (C).
上記ブリッジ回路（2a）は、直列接続された２つのスイッチング素子（T1,T2）と、直列接続された２つのダイオード（D1,D2）とがブリッジ結線されている。そして、ブリッジ回路（2a）において、２つのスイッチング素子（T1,T2）の中点と、２つのダイオード（D1,D2）の中点とには、交流電源である商用電源（5）が接続されている。リアクトル（L）は、商用電源（5）の一方の電極とブリッジ回路（2a）との間に接続されている。コンデンサ（C）は、ブリッジ回路（2a）の出力側に設けられ、ブリッジ回路（2a）の出力電圧を充放電する。 In the bridge circuit (2a), two switching elements (T1, T2) connected in series and two diodes (D1, D2) connected in series are bridge-connected. In the bridge circuit (2a), a commercial power source (5) that is an AC power source is connected to the midpoint of the two switching elements (T1, T2) and the midpoint of the two diodes (D1, D2). ing. The reactor (L) is connected between one electrode of the commercial power source (5) and the bridge circuit (2a). The capacitor (C) is provided on the output side of the bridge circuit (2a), and charges and discharges the output voltage of the bridge circuit (2a).
上記スイッチング素子（T1,T2）は、ＪＦＥＴ（Junction Field Effect Transistor）で構成されている。このＪＦＥＴは、双方向にオンオフ可能（スイッチング可能）である。また、このＪＦＥＴの半導体素子には、ワイドバンドギャップ半導体であるＳｉＣ（炭化珪素）が用いられている。このＳｉＣ素子は、従来のＳｉ素子に比べ、耐圧性（耐電圧性）および耐熱性が高く、低損失である。また、スイッチング素子（T1,T2）は、いわゆる寄生ダイオードが内蔵されていないものである。なお、ワイドバンドギャップ半導体としては、ＳｉＣの他に、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）等のバンドギャップがＳｉよりも大きい素子であればよい。 The switching elements (T1, T2) are composed of JFETs (Junction Field Effect Transistors). This JFET can be turned on and off bidirectionally (switchable). Further, SiC (silicon carbide) which is a wide band gap semiconductor is used for the semiconductor element of this JFET. This SiC element has higher withstand voltage (voltage resistance) and heat resistance than conventional Si elements, and has low loss. The switching elements (T1, T2) do not include so-called parasitic diodes. In addition to SiC, the wide band gap semiconductor may be an element having a larger band gap than Si, such as GaN (gallium nitride).
また、本実施形態では、上記スイッチング素子（T1,T2）として、ＪＦＥＴ以外に、ＳＩＴ（Static Induction Transistor）、ＭＥＳＦＥＴ（MEtal Semiconductor FET）またはＨＦＥＴ（Heterojunction FET）で構成される。 In the present embodiment, the switching elements (T1, T2) are configured by SIT (Static Induction Transistor), MESFET (MEtal Semiconductor FET), or HFET (Heterojunction FET) in addition to JFET.
上記インバータ回路（3）は、コンデンサ（C）の直流電圧を三相交流電圧に変換し、電動機（6）へ供給するように構成されている。なお、このインバータ回路（3）は、図示しないが、例えば６つのスイッチング素子が三相ブリッジ結線されている。 The inverter circuit (3) is configured to convert the DC voltage of the capacitor (C) into a three-phase AC voltage and supply it to the electric motor (6). In addition, although this inverter circuit (3) is not shown in figure, for example, six switching elements are three-phase bridge-connected.
図２に示すように、上記ゲート駆動回路（4）は、フォトカプラ（41）と、抵抗（45）と、２つのトランジスタ（46,47）とを備えて、コンバータ回路（2）におけるスイッチング素子（T1,T2）のゲートＧをオンオフさせるものである。 As shown in FIG. 2, the gate drive circuit (4) includes a photocoupler (41), a resistor (45), and two transistors (46, 47), and a switching element in the converter circuit (2). The gate G of (T1, T2) is turned on / off.
上記フォトカプラ（41）は、発光素子（42）とＮＰＮ型のフォトトランジスタ（43）を備えている。発光素子（42）は、オンオフ信号の入力端子に接続され、フォトトランジスタ（43）は、２つのトランジスタ（46,47）のベースに接続されている。フォトカプラ（41）は、発光素子（42）に入力されたオンオフ信号がフォトトランジスタ（43）で光電変換されて出力される。 The photocoupler (41) includes a light emitting element (42) and an NPN phototransistor (43). The light emitting element (42) is connected to an input terminal for an on / off signal, and the phototransistor (43) is connected to the bases of the two transistors (46, 47). In the photocoupler (41), the on / off signal input to the light emitting element (42) is photoelectrically converted by the phototransistor (43) and output.
具体的に、スイッチング素子（T1,T2）に電流が流れようとするタイミングでは、発光素子（42）にオン信号が入力される。そうすると、トランジスタ（46,47）のベース電位がゼロ（または、極小のプラス電位）になり、ＰＮＰトランジスタ（46）がオンする。これにより、スイッチング素子（T1,T2）のゲートＧに駆動電源（44）の電圧が作用し、該ゲートＧがオンする。その結果、スイッチング素子（T1,T2）において、ドレインＤ側からソースＳ側へ電流（順方向電流）が流れる。 Specifically, an ON signal is input to the light emitting element (42) at a timing when a current is about to flow through the switching elements (T1, T2). Then, the base potential of the transistors (46, 47) becomes zero (or a minimal positive potential), and the PNP transistor (46) is turned on. As a result, the voltage of the drive power source (44) acts on the gate G of the switching elements (T1, T2), and the gate G is turned on. As a result, a current (forward current) flows from the drain D side to the source S side in the switching elements (T1, T2).
逆に、発光素子（42）にオフ信号が入力されると、トランジスタ（46,47）のベース電位がプラスになり、ＰＮＰトランジスタ（46）がオフすると共にＮＰＮトランジスタ（47）がオンする。これにより、スイッチング素子（T1,T2）のゲートＧの電位がに駆動電源（44）の負極電位まで降圧し、該ゲートＧがオフする。その結果、スイッチング素子（T1,T2）が遮断される。 Conversely, when an off signal is input to the light emitting element (42), the base potential of the transistors (46, 47) becomes positive, the PNP transistor (46) is turned off, and the NPN transistor (47) is turned on. As a result, the potential of the gate G of the switching element (T1, T2) is lowered to the negative potential of the drive power supply (44), and the gate G is turned off. As a result, the switching elements (T1, T2) are cut off.
上記２つのトランジスタ（46,47）は、ターンオン用のＰＮＰトランジスタ（46）と、ターンオフ用のＮＰＮトランジスタ（47）である。この２つのトランジスタ（46,47）は、ベース同士が接続されると共に、コレクタ同士が接続されている。ＰＮＰトランジスタ（46）のエミッタは、駆動電源（44）の正極に接続され、ＮＰＮトランジスタ（47）のエミッタは、駆動電源（44）の負極に接続されると共に、スイッチング素子（T1,T2）のソースＳ側に接続されている。そして、ＰＮＰトランジスタ（46）およびＮＰＮトランジスタ（47）のコレクタ間には、コンバータ回路（2）におけるスイッチング素子（T1,T2）のゲートＧに接続されている。 The two transistors (46, 47) are a turn-on PNP transistor (46) and a turn-off NPN transistor (47). The two transistors (46, 47) have bases connected to each other and collectors connected to each other. The emitter of the PNP transistor (46) is connected to the positive electrode of the drive power supply (44), the emitter of the NPN transistor (47) is connected to the negative electrode of the drive power supply (44), and the switching elements (T1, T2) It is connected to the source S side. The collectors of the PNP transistor (46) and the NPN transistor (47) are connected to the gate G of the switching elements (T1, T2) in the converter circuit (2).
上記抵抗（45）は、２つのトランジスタ（46,47）のベース同士の接続点と駆動電源（44）の正極側に接続されている。 The resistor (45) is connected to the connection point between the bases of the two transistors (46, 47) and the positive side of the drive power supply (44).
また、上記ゲート駆動回路（4）は、本発明の特徴として、２つのトランジスタ（46,47）のベース接続ラインと、コンバータ回路（2）におけるスイッチング素子（T1,T2）のドレインＤ側とが電気的に接続されている。この接続ライン（電気通路）には、ベース接続ラインからドレインＤ側へ向かう方向を順方向（オン方向）とするダイオード（48）が接続されている。つまり、このダイオード（48）の接続ラインは、スイッチング素子（T1,T2）のドレインＤ電位がソースＳ電位より低くなると、トランジスタ（46,47）のベース側からスイッチング素子（T1,T2）のドレインＤ側へ電流が流れるように構成されている。さらに言うと、ゲート駆動回路（4）において、スイッチング素子（T1,T2）のゲートＧとは反対の論理レベルの箇所からスイッチング素子（T1,T2）のドレインＤへ電流が流れる経路が設けられている。なお、スイッチング素子（T1,T2）において、ドレインＤ電位がソースＳ電位より低いとは、逆電圧が作用した場合である。 The gate drive circuit (4) is characterized in that the base connection line of the two transistors (46, 47) and the drain D side of the switching elements (T1, T2) in the converter circuit (2) are the features of the present invention. Electrically connected. A diode (48) whose forward direction (on direction) is the direction from the base connection line toward the drain D side is connected to the connection line (electrical passage). That is, when the drain D potential of the switching element (T1, T2) becomes lower than the source S potential, the connection line of the diode (48) is connected to the drain of the switching element (T1, T2) from the base side of the transistor (46, 47). It is configured so that a current flows to the D side. Furthermore, in the gate drive circuit (4), there is provided a path for current to flow from the location of the logic level opposite to the gate G of the switching element (T1, T2) to the drain D of the switching element (T1, T2). Yes. In the switching elements (T1, T2), the drain D potential is lower than the source S potential when a reverse voltage is applied.
上記ダイオード（48）の接続ラインを電流が流れると、トランジスタ（46,47）のベース電位がゼロ（または、極小のプラス電位）になる。そうすると、ＰＮＰトランジスタ（46）がオンし、スイッチング素子（T1,T2）のゲートＧに駆動電源（44）の電圧（オン電圧）が印可される。これにより、スイッチング素子（T1,T2）において、ゲートＧがオンし、ソースＳからドレインＤへ電流（逆電流）が確実に流れる。したがって、例えば、図１に示す方向にリアクトル電流（IL）が流れている状態で（下アーム側の）スイッチング素子（T2）がオンからオフに切り換わった場合、（上アーム側の）スイッチング素子（T1）に逆電圧、つまりソースＳ側に正電圧が作用する。逆電圧が作用すると、ドレインＤ電位がソースＳ電位より低くなり、ダイオード（48）の接続ラインを通じて電流がドレインＤ側へ流れる。これにより、フォトカプラ（41）へのオンオフ信号に関係なく、スイッチング素子（T1,T2）のゲートＧがオンし、電流がスイッチング素子（T1,T2）を確実に流れる。その結果、スイッチング素子（T1,T2）に逆電流を確実に流すことができるので、同期整流による高効率化を図ることができる。また、スイッチング素子（T1,T2）に逆電圧が作用するのを防止できるので、逆電流を流すための還流ダイオードが不要となる。それにより、低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。 When a current flows through the connection line of the diode (48), the base potential of the transistors (46, 47) becomes zero (or a minimal positive potential). Then, the PNP transistor (46) is turned on, and the voltage (ON voltage) of the drive power supply (44) is applied to the gate G of the switching elements (T1, T2). Thereby, in the switching elements (T1, T2), the gate G is turned on, and a current (reverse current) flows from the source S to the drain D reliably. Therefore, for example, when the switching element (T2) (on the lower arm side) is switched from on to off in a state where the reactor current (IL) flows in the direction shown in FIG. 1, the switching element (on the upper arm side) A reverse voltage acts on (T1), that is, a positive voltage acts on the source S side. When the reverse voltage acts, the drain D potential becomes lower than the source S potential, and a current flows to the drain D side through the connection line of the diode (48). Thereby, regardless of the on / off signal to the photocoupler (41), the gate G of the switching element (T1, T2) is turned on, and the current surely flows through the switching element (T1, T2). As a result, a reverse current can surely flow through the switching elements (T1, T2), so that high efficiency can be achieved by synchronous rectification. Further, since reverse voltage can be prevented from acting on the switching elements (T1, T2), a free wheel diode for flowing reverse current is not necessary. Thereby, cost reduction and compactness can be achieved.
−実施形態の効果−
この実施形態によれば、トランジスタ（46,47）のベース側とスイッチング素子（T1,T2）のドレインＤ側との間に接続ラインを設け、その接続ラインにドレインＤ側へ向かう方向をオン方向とするダイオード（48）を設けるようにした。これにより、スイッチング素子（T1,T2）に逆電圧が作用すると、即ちスイッチング素子（T1,T2）のドレイン電位がマイナスになると、トランジスタ（46,47）側からドレイン側へ電流を流すことができる。そうすると、ＰＮＰトランジスタ（46）のベース電位をゼロにすることができる。したがって、外部からのオンオフ信号に関係なく、スイッチング素子（T1,T2）のゲートＧにオン電圧を印可させることができ、逆電流がスイッチング素子（T1,T2）を確実に流れることになる。その結果、同期整流による高効率化が図られ、また、スイッチング素子（T1,T2）に還流ダイオードを設ける必要がなくなり、コンバータ回路（2）の低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。
-Effect of the embodiment-
According to this embodiment, the connection line is provided between the base side of the transistor (46, 47) and the drain D side of the switching element (T1, T2), and the direction toward the drain D side of the connection line is the ON direction. A diode (48) is provided. As a result, when a reverse voltage acts on the switching elements (T1, T2), that is, when the drain potential of the switching elements (T1, T2) becomes negative, current can flow from the transistor (46, 47) side to the drain side. . Then, the base potential of the PNP transistor (46) can be made zero. Therefore, the on-voltage can be applied to the gate G of the switching element (T1, T2) regardless of the on / off signal from the outside, and the reverse current surely flows through the switching element (T1, T2). As a result, high efficiency is achieved by synchronous rectification, and there is no need to provide a free-wheeling diode in the switching elements (T1, T2), so that the cost and size of the converter circuit (2) can be reduced.
また、スイッチング素子（T1,T2）の半導体素子にＳｉＣ素子を用いるようにしたので、スイッチング素子（T1,T2）の耐圧性を向上させることができる。したがって、スイッチング素子（T1,T2）に対して還流ダイオードを一層設ける必要がなくなる。 In addition, since the SiC element is used as the semiconductor element of the switching element (T1, T2), the pressure resistance of the switching element (T1, T2) can be improved. Therefore, it is not necessary to provide one more reflux diode for the switching elements (T1, T2).
また、スイッチング素子（T1,T2）は、寄生ダイオードを内蔵しないようにしたので、逆電流に対する導通損失を低減させることができる。 In addition, since the switching elements (T1, T2) do not incorporate a parasitic diode, the conduction loss against the reverse current can be reduced.
また、本実施形態では、コンバータ回路（2）におけるスイッチング素子（T1,T2）のゲート駆動回路（4）について説明したが、本発明は、インバータ回路（3）におけるスイッチング素子のゲート駆動回路としても同様に適用することができる。 Further, in the present embodiment, the gate drive circuit (4) of the switching elements (T1, T2) in the converter circuit (2) has been described. However, the present invention may be applied as a gate drive circuit of the switching elements in the inverter circuit (3). The same can be applied.
以上説明したように、本発明は、双方向に導通可能なスイッチング素子のゲート駆動を行うゲート駆動回路として有用である。 As described above, the present invention is useful as a gate drive circuit for performing gate drive of a switching element capable of conducting in both directions.
1 電力変換装置
2 コンバータ回路（コンバータ装置）
T1,T2 スイッチング素子
4 ゲート駆動回路
46 ＰＮＰトランジスタ（トランジスタ）
47 ＮＰＮトランジスタ（トランジスタ）
48 ダイオード
1 Power converter
2 Converter circuit (converter device)
T1, T2 switching element
4 Gate drive circuit
46 PNP transistor (transistor)
47 NPN transistor (transistor)
48 diodes
Claims (6)
上記スイッチング素子におけるドレイン電位がソース電位より低くなると、外部からのオンオフ信号に関係なく、該スイッチング素子のゲートに対してオン電圧が作用するように、該スイッチング素子のゲートとは反対の論理レベルの箇所から該スイッチング素子のドレイン側へ電流が流れて該スイッチング素子のゲートをオンさせる電気経路を備えている
ことを特徴とするゲート駆動回路。 A gate drive circuit for performing gate drive of a switching element capable of conducting in both directions,
When the drain potential of the switching element becomes lower than the source potential , the switching element has a logic level opposite to that of the gate of the switching element so that an on-voltage acts on the gate of the switching element regardless of an external on / off signal . A gate drive circuit, comprising an electrical path for turning on a gate of the switching element when a current flows from a location to the drain side of the switching element.
上記スイッチング素子は、ＪＦＥＴ、ＳＩＴ、ＭＥＳＦＥＴまたはＨＦＥＴである
ことを特徴とするゲート駆動回路。 In claim 1,
The gate driving circuit, wherein the switching element is a JFET, SIT, MESFET, or HFET.
ベース端子の電位がゼロになると、上記スイッチング素子のゲートにオン電圧を作用させるターンオン用のトランジスタ（46）を備え、
上記電気経路は、上記トランジスタ（46）のベース端子側と上記スイッチング素子のドレイン側との間に接続され、途中にドレイン側へ向かう方向をオン方向とするダイオード（48）が設けられている
ことを特徴とするゲート駆動回路。 In claim 1 or 2 ,
When the potential of the base terminal becomes zero, it includes a turn-on transistor (46) that applies an on-voltage to the gate of the switching element,
The electrical path is connected between the base terminal side of the transistor (46) and the drain side of the switching element, and a diode (48) having an on-direction toward the drain side is provided in the middle. A gate drive circuit characterized by the above.
上記スイッチング素子は、寄生ダイオードが内蔵されていないものである
ことを特徴とするゲート駆動回路。 In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The gate driving circuit, wherein the switching element does not include a parasitic diode.
上記スイッチング素子は、還流ダイオードが接続されていないものである
ことを特徴とするゲート駆動回路。 In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The switching element is a gate drive circuit to which a free-wheeling diode is not connected.
上記スイッチング素子は、半導体素子にワイドバンドギャップ半導体が用いられている
ことを特徴とするゲート駆動回路。 In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
A gate driving circuit, wherein the switching element uses a wide band gap semiconductor as a semiconductor element.
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