JP7301243B2 - ゲート駆動回路及び電力変換装置 - Google Patents
ゲート駆動回路及び電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7301243B2 JP7301243B2 JP2022570901A JP2022570901A JP7301243B2 JP 7301243 B2 JP7301243 B2 JP 7301243B2 JP 2022570901 A JP2022570901 A JP 2022570901A JP 2022570901 A JP2022570901 A JP 2022570901A JP 7301243 B2 JP7301243 B2 JP 7301243B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- resistor
- semiconductor element
- switching semiconductor
- current detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 163
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 73
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
図1は、実施の形態1に係るゲート駆動回路3を含む電力変換装置1の構成例を示す図である。図2は、実施の形態1に係るゲート駆動回路3の詳細構成を駆動対象であるスイッチング半導体素子6aと共に示す図である。
図5は、実施の形態2に係るゲート駆動回路3Aの詳細構成を駆動対象である2つのスイッチング半導体素子6a,6bと共に示す図である。図5において、図2に示す要素と同一又は同等の要素については、同一の符号を付して示すと共に、重複する説明は適宜省略する。
Claims (11)
- ゲート電極、ドレイン電極及びソース電極を有するスイッチング半導体素子を少なくとも1つ備え、前記ゲート電極に接続されるゲート端子、前記ドレイン電極に接続されるドレイン端子及び前記ソース電極に接続されるソース端子を備えた半導体素子モジュールを駆動するゲート駆動回路であって、
抵抗と、
前記抵抗に通流する電流を検出する電流検出器と、
前記ゲート端子と前記ソース端子との間に電気信号を印加して前記スイッチング半導体素子をゲート駆動するゲートドライバと、
を備え、
前記抵抗の一端は前記ドレイン端子に接続され、前記抵抗の逆端は前記電流検出器の一端に接続され、前記電流検出器の逆端は前記ゲートドライバにおける端子であって、前記スイッチング半導体素子の前記ソース端子に接続される端子に接続され、
前記電流検出器は、前記抵抗を通流する電流を受けるコンデンサを備え、前記コンデンサの一端は前記電流検出器の一端となり、前記コンデンサの逆端は前記電流検出器の逆端となり、前記電流検出器は前記コンデンサの充電電圧に基づき検出した前記電流の検出値を前記ゲートドライバへ出力し、
前記ゲートドライバは、前記検出値に応じて前記スイッチング半導体素子のゲート駆動速度を変更する
ことを特徴とするゲート駆動回路。 - 前記ゲートドライバは、前記電流検出器が前記抵抗を通流する電流が大きいと検出した場合には、前記スイッチング半導体素子の駆動速度を遅くし、前記電流検出器が前記抵抗を通流する電流が小さいと検出した場合には、前記スイッチング半導体素子の駆動速度を速くする
ことを特徴とする請求項1に記載のゲート駆動回路。 - 前記電流検出器が前記抵抗を通流する電流がゼロであることを検出した場合、前記ゲート駆動回路は前記スイッチング半導体素子の駆動速度を遅くすることを特徴とする請求項2に記載のゲート駆動回路。
- 前記検出値の情報を別のゲートドライバへ伝達する信号絶縁器を備え、
前記別のゲートドライバは、前記信号絶縁器を介して得た前記検出値の情報に応じて別のスイッチング半導体素子の駆動速度を変更する
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のゲート駆動回路。 - 第1のゲート電極、第1のドレイン電極及び第1のソース電極を有する第1のスイッチング半導体素子と、第2のゲート電極、第2のドレイン電極及び第2のソース電極を有する第2のスイッチング半導体素子と、を備え、前記第1のソース電極と前記第2のドレイン電極とが接続された半導体素子モジュールを駆動するゲート駆動回路であって、
前記半導体素子モジュールは、前記第1のゲート電極に接続される第1のゲート端子と、前記第1のソース電極に接続される第1のソース端子と、前記第1のドレイン電極に接続される第1のドレイン端子と、前記第2のゲート電極に接続される第2のゲート端子と、前記第2のソース電極に電気的に接続される第2のソース端子と、を備え、
抵抗と、
前記抵抗に通流する電流を検出する電流検出器と、
前記第1のゲート端子と前記第1のソース端子との間に電気信号を印加して前記第1のスイッチング半導体素子をゲート駆動する第1のゲートドライバと、
前記第2のゲート端子と前記第2のソース端子との間に電気信号を印加して前記第2のスイッチング半導体素子をゲート駆動する第2のゲートドライバと、を備え、
前記抵抗の一端は前記第1のドレイン端子に接続され、前記抵抗の逆端は前記電流検出器の一端に接続され、前記電流検出器の逆端は前記第2のゲートドライバにおける端子であって、前記第2のスイッチング半導体素子の前記第2のソース端子に接続される端子に接続され、
前記電流検出器は、前記抵抗を通流する電流を受けるコンデンサを備え、前記コンデンサの一端は前記電流検出器の一端となり、前記コンデンサの逆端は前記電流検出器の逆端となり、前記電流検出器は前記コンデンサの充電電圧に基づき検出した前記電流の検出値を前記第2のゲートドライバへ出力し、
前記第2のゲートドライバは、前記検出値に応じて前記第2のスイッチング半導体素子のゲート駆動速度を変更する
ことを特徴とするゲート駆動回路。 - 前記検出値の情報を前記第1のゲートドライバへ伝達する信号絶縁器を備え、
前記第1のゲートドライバは、前記信号絶縁器を介して得た前記検出値の情報に応じて前記第1のスイッチング半導体素子の駆動速度を変更する
ことを特徴とする請求項5に記載のゲート駆動回路。 - 前記第1及び第2のゲートドライバは、前記電流検出器が前記抵抗を通流する電流が大きいと検出した場合には、前記第1及び第2のスイッチング半導体素子の駆動速度を遅くし、前記電流検出器が前記抵抗を通流する電流が小さいと検出した場合には、前記第1及び前記第2のスイッチング半導体素子の駆動速度を速くする
ことを特徴とする請求項5又は6に記載のゲート駆動回路。 - 前記電流検出器が前記抵抗を通流する電流がゼロであることを検出した場合、前記第1及び第2のゲートドライバは、前記第1及び第2のスイッチング半導体素子の駆動速度を遅くすることを特徴とする請求項7に記載のゲート駆動回路。
- 前記電流検出器は、前記電流検出器は前記コンデンサの充電電圧の時間変化率が大きい場合には前記抵抗を通流する電流が大きいと検出し、前記電流検出器は前記コンデンサの充電電圧の時間変化率が小さい場合には前記抵抗を通流する電流が小さいと検出することを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載のゲート駆動回路。
- 前記電流検出器は、規定の時間内に前記コンデンサの充電電圧が設定電圧に達しない場合、前記抵抗を通流する電流がゼロであると検出することを特徴とする請求項9に記載のゲート駆動回路。
- 請求項1から10の何れか1項に記載のゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動回路によって駆動される少なくとも1つのスイッチング半導体素子を有する電力変換主回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/048529 WO2022137452A1 (ja) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | ゲート駆動回路及び電力変換装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2022137452A1 JPWO2022137452A1 (ja) | 2022-06-30 |
JPWO2022137452A5 JPWO2022137452A5 (ja) | 2023-04-17 |
JP7301243B2 true JP7301243B2 (ja) | 2023-06-30 |
Family
ID=82159316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022570901A Active JP7301243B2 (ja) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | ゲート駆動回路及び電力変換装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240006976A1 (ja) |
JP (1) | JP7301243B2 (ja) |
DE (1) | DE112020007869T5 (ja) |
WO (1) | WO2022137452A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003284319A (ja) | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | 駆動回路 |
JP2005198406A (ja) | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | 昇圧装置及びモータ制御装置 |
JP2012253488A (ja) | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Meidensha Corp | 半導体スイッチング素子のゲート制御回路 |
WO2015121931A1 (ja) | 2014-02-12 | 2015-08-20 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6847641B2 (ja) * | 2016-11-28 | 2021-03-24 | 株式会社東芝 | ゲート駆動回路 |
JP7073999B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2022-05-24 | 株式会社デンソー | スイッチの駆動回路 |
-
2020
- 2020-12-24 JP JP2022570901A patent/JP7301243B2/ja active Active
- 2020-12-24 US US18/254,430 patent/US20240006976A1/en active Pending
- 2020-12-24 WO PCT/JP2020/048529 patent/WO2022137452A1/ja active Application Filing
- 2020-12-24 DE DE112020007869.8T patent/DE112020007869T5/de active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003284319A (ja) | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | 駆動回路 |
JP2005198406A (ja) | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | 昇圧装置及びモータ制御装置 |
JP2012253488A (ja) | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Meidensha Corp | 半導体スイッチング素子のゲート制御回路 |
WO2015121931A1 (ja) | 2014-02-12 | 2015-08-20 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112020007869T5 (de) | 2023-10-26 |
WO2022137452A1 (ja) | 2022-06-30 |
US20240006976A1 (en) | 2024-01-04 |
JPWO2022137452A1 (ja) | 2022-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101571952B1 (ko) | 스위칭 회로 및 반도체 모듈 | |
US9059709B2 (en) | Gate drive circuit for transistor | |
US7696650B2 (en) | Driving circuit for switching elements | |
JP2012055026A (ja) | 電源回路及び電力変換装置 | |
JP5720641B2 (ja) | スイッチングモジュール | |
JP2012178951A (ja) | スイッチング素子の駆動回路 | |
CN104078939A (zh) | 功率变换器、短路保护电路与控制方法 | |
US8963524B2 (en) | Drive circuit for switching elements | |
US6452365B1 (en) | Power converter with increased breakdown voltage maintaining stable operation | |
JP2017022830A (ja) | 電力変換装置 | |
CN111555595B (zh) | 一种开启速率可控的GaN功率管栅驱动电路 | |
CN111527684B (zh) | 驱动电路内置型功率模块 | |
JP6664311B2 (ja) | 駆動システムおよび電力変換装置 | |
JP4675910B2 (ja) | インバータ装置 | |
EP3652857B1 (en) | Power semiconductor module gate driver with input common mode choke | |
CN110739941A (zh) | 半导体装置 | |
US20240097556A1 (en) | Semiconductor module | |
JP7301243B2 (ja) | ゲート駆動回路及び電力変換装置 | |
CN109274072B (zh) | 开关电路 | |
EP3229355A1 (en) | Load driving device and in-vehicle control device using same | |
JP2007235859A (ja) | 自己消弧型半導体素子の駆動装置 | |
EP4160899A1 (en) | Fault detection device and method therefor | |
US11496041B2 (en) | Gate drive device, gate drive method, power semiconductor module, and electric power conversion device | |
WO2017056679A1 (ja) | 多相電力変換装置の制御回路 | |
JPH1141909A (ja) | 半導体モジュ−ル及び電力変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230216 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230216 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20230216 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230510 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230523 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230620 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7301243 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |