JPH04278714A - Igbt駆動回路 - Google Patents

Igbt駆動回路

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JPH04278714A
JPH04278714A JP3065696A JP6569691A JPH04278714A JP H04278714 A JPH04278714 A JP H04278714A JP 3065696 A JP3065696 A JP 3065696A JP 6569691 A JP6569691 A JP 6569691A JP H04278714 A JPH04278714 A JP H04278714A
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JP
Japan
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signal
igbt
gate signal
gate
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP3065696A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Hirose
達也 廣瀬
Hiroshi Mochikawa
宏 餅川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3065696A priority Critical patent/JPH04278714A/ja
Publication of JPH04278714A publication Critical patent/JPH04278714A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、IGBT(インシュレ
ーテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ)のスイ
ッチング特性を改善したIGBT駆動回路に関する。
【0003】
【従来の技術】近年、新世代のパワースイッチング素子
としてIGBTが注目されている。このIGBTは、M
OSFETの高入力インピーダンス特性・高速性とバイ
ポーラトランジスタの高伝導度(低飽和電圧)特性とを
両立させた素子で、その優れた特性を生かして、例えば
、低騒音インバータ、ACサーボモータ駆動装置など、
高速素子が不可欠な装置への採用が拡大しつつある。
【0004】このIGBTは、ゲートに図7に示す矩形
波状のゲート信号を与えることにより、そのゲート信号
の立ち上がりでオンし、立ち下がり(ゲート信号の遮断
)でターンオフするようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、将来的に、
IGBTの利用度・有用性を大きく伸ばせるか否かは、
IGBTの特長の1つであるスイッチングの高速性を更
に向上できるかどうかにかかっており、高速性が現在の
重要な技術的課題となっている。
【0006】この技術的課題の背景には、IGBTのコ
レクタ・エミッタ間電圧とターンオフ時間(スイッチン
グ特性)との間のいわゆるトレードオフの関係がある。 即ち、図5に示すように、ゲート電圧を十分に大きな値
Vgoにして、IGBTが過飽和状態になっているとき
には、コレクタ・エミッタ間電圧は低い値Vceo に
抑えられるが、この電圧Vceo では、図6に示すよ
うに、入力容量(ゲート・エミッタ間の容量)が大きい
値Co になるので、放電に時間がかかり、ターンオフ
時間が長くなってしまう。
【0007】一方、ゲート電圧を、例えば飽和状態を維
持する限界レベルVg1(図5参照)まで低下させると
、コレクタ・エミッタ間電圧は過飽和時に比べて大幅に
上昇し、Vce1 という高い電圧になってしまい、損
失が増大するという欠点がある。その反面、コレクタ・
エミッタ間電圧と入力容量との間には、図6に示すよう
に、コレクタ・エミッタ間電圧が上昇するほど、入力容
量が低下して、充電電荷量も減り、ターンオフ時間が短
くなるという関係があるので、スイッチングの高速化に
はコレクタ・エミッタ間電圧を高くした方(即ちゲート
電圧を低くした方)が有利である。
【0008】しかしながら、上述したように、コレクタ
・エミッタ間電圧が上昇するほど(即ちゲート電圧が低
くなるほど)、損失が増大して、効率が悪くなってしま
う欠点があり、これがスイッチングの高速化に大きな障
害となっていた。
【0009】本発明はこの様な事情を考慮してなされた
もので、従ってその目的は、損失の増加を抑えつつ、I
GBTのターンオフ時間を短くできて、スイッチングを
高速化をできるIGBT駆動回路を提供することにある
【0010】[発明の構成]
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のIGBT駆動回
路は、IGBTのゲートに、IGBTのオン時間に相当
する時間幅のゲート信号を与えてIGBTをオン・オフ
させるものにおいて、前記ゲート信号の発生期間の最終
段階で、前記IGBTが過飽和状態から抜け出すのに必
要な時間だけ前記ゲート信号の電圧レベルを飽和状態が
維持可能な最小レベルまで低下させるように構成したも
のである。
【0012】
【作用】上記手段によれば、ゲート信号の発生期間の最
終段階で、IGBTが過飽和状態から抜け出すのに必要
な時間だけゲート信号の電圧レベル(ゲート電圧)を飽
和状態が維持可能な最小レベルまで低下させる。この様
に、IGBTのターンオフの直前の段階で、ゲート信号
の電圧レベルが低下すれば、それに応じて、コレクタ・
エミッタ間電圧が上昇し(図5参照)、入力容量が低下
して(図6参照)、充電電荷量も減り、ターンオフ時間
が短くなる。
【0013】この場合、ターンオフの直前で、ゲート電
圧を低下させるだけであるから、ターンオン当初からゲ
ート電圧を低くする場合とは異なり、損失の増加が最小
限に抑えられて、効率の低下も極めて少なく、極めて実
用的である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1及び図2に
基づいて説明する。IGBT駆動回路Aは、第1の信号
発生回路1、第2の信号発生回路2及びゲート信号波形
形成回路3とから構成される。そして、このゲート信号
波形形成回路3から出力されるゲート信号S3 がIG
BT4のゲートGに与えられ、このIGBT4がターン
オンして負荷5が駆動される。
【0015】上記第1の信号発生回路1から出力される
第1の信号S1 は、図2(a)に示すように、矩形波
状であり、その電圧レベルVgoがゲート信号S3 の
初期電圧レベルVgoと同一になっている。また、第1
の信号S1 のパルス幅T1 は、ゲート信号S3 の
パルス幅T3 よりも、後述する第2の信号S2 のパ
ルス幅T2 分だけ短く、即ちT1 =T3 −T2 
に設定されている。そして、この第1の信号S1 の立
ち上がり時期は、ゲート信号S3 の立ち上がり時期と
同時である。
【0016】一方、第2の信号発生回路2から出力され
る第2の信号S2 は、図2(b)に示すように、矩形
波状であり、その電圧レベルVg1がゲート信号S3 
の最終電圧レベルVg1と同一になっている。また、第
2の信号S2 のパルス幅T2 は、IGBT4が過飽
和状態(Vgo)から抜け出すのに必要な時間に設定さ
れている。そして、この第2の信号S2 の立ち上がり
時期は、第1の信号S1 の立ち下がり時期と同時であ
る。
【0017】また、ゲート信号波形形成回路3は上述し
た第1の信号S1 と第2の信号S2とを重畳させてゲ
ート信号S3 を形成する。これにより、ゲート信号S
3 の発生期間T3 の最終段階で、IGBT4が過飽
和状態(Vgo)から抜け出すのに必要な時間T2 だ
け、ゲート信号S3 の電圧レベル(ゲート電圧)を飽
和状態が維持可能な最小レベルVg1まで低下させる構
成となっている。
【0018】上記構成によれば、ゲート信号S3 の発
生期間T3 の最終段階で、IGBT4が過飽和状態(
Vgo)から抜け出すのに必要な時間T2 だけ、ゲー
ト信号S3 の電圧レベル(ゲート電圧)を飽和状態が
維持可能な最小レベルVg1まで低下させる。これによ
り、IGBT4は、ターンオフの直前の段階で、ゲート
電圧が過飽和電圧VgoからVg1へ抜け出してコレク
タ・エミッタ間電圧がVceo からVce1へ上昇す
る(図5参照)。このコレクタ・エミッタ間電圧の上昇
により、図6に示すように、入力容量がCo からC1
 へ低下して、その入力容量の低下分に相当する量の電
荷が放電され、充電電荷量が減少する。この状態で、ゲ
ート信号S3が遮断されるので、従来のように過飽和状
態(Vgo)から一気に遮断する場合に比して、放電が
速やかに行われて、IGBT4が速やかにターンオフす
るようになり、従来に比してターンオフ時間が短くなる
【0019】この場合、ターンオフの直前で、ゲート電
圧を低下させるだけであるから、ターンオン当初からゲ
ート電圧を低くする場合とは異なり、損失の増加が最小
限に抑えられて、効率の低下も極めて少なく、極めて実
用的である。
【0020】尚、ゲート信号S3 の作り方は、上記第
1実施例に限定されず、図3や図4にに示す本発明の第
2実施例、第3実施例のようにしても良い。
【0021】即ち、図3に示す本発明の第2実施例では
、第1の信号発生回路1から出力される第1の信号S1
 は、電圧レベルがVgoの矩形波で、ゲート信号S3
 の初期電圧レベルVgoと等しい電圧レベルとなって
いる。 この第1の信号S1 は、パルス幅T3 がゲート信号
S3 のパルス幅T3 と同一で、また、立ち上がり時
期もゲート信号S3 の立ち上がり時期と同時である。
【0022】一方、第2の信号発生回路2から出力され
る第2の信号S2 は、−Vg2なる負の電圧レベルの
矩形波で、そのパルス幅T2 は、IGBT4が過飽和
状態(Vgo)から抜け出すのに必要な時間に設定され
ている。この第2の信号S2 は、第1の信号S1 の
立ち上がりから(T3 −T2 )秒後に出力されて、
ゲート信号波形形成回路3で第1の信号S1 と重畳さ
れ、ゲート信号S3 が形成される。
【0023】この場合、第1及び第2の両信号S1 ,
S2 の重畳により、ゲート信号S3 の電圧レベルが
、ターンオフ直前のT2 秒間は、Vgo−Vg2に低
下することになる。従って、Vgo−Vg2=Vg1(
ここで、Vg1は飽和状態が維持可能な最小電圧)とな
るように、第2の信号S2 の電圧レベル(−Vg2)
を設定すれば、第1実施例と全く同じゲート信号S3 
が得られる。
【0024】また、図4に示す本発明の第3実施例では
、第1の信号発生回路1から出力される第1の信号S1
 は、電圧レベルがVg3の矩形波で、Vg1+Vg3
=Vgoとなるように、Vg3が設定されている。ここ
で、Vg1は飽和状態が維持可能な最小電圧であり、V
goはゲート信号S3 の初期電圧レベルである。そし
て、この第1の信号S1 は、立ち上がり時期がゲート
信号S3 の立ち上がり時期と同時で、パルス幅T1 
がゲート信号S3 のパルス幅T3 よりもT2 だけ
短くなるように設定されている(T1 =T3 −T2
 )。ここで、T2 は、IGBT4が過飽和状態(V
go)から抜け出すのに必要な時間である。
【0025】一方、第2の信号発生回路2から出力され
る第2の信号S2 は、電圧レベルがVg1の矩形波で
、そのパルス幅T3 は、ゲート信号S3 のパルス幅
T3 と同一である。この第2の信号S2 は、第1の
信号S1 と同時に出力されて、ゲート信号波形形成回
路3で第1の信号S1 と重畳され、ゲート信号S3 
が形成される。
【0026】これら第1及び第2の両信号S1 ,S2
 の重畳により、ゲート信号S3 は、立ち上がりから
T1 秒間は、電圧レベルが、Vg1+Vg3=Vgo
となり、この後、ターンオフ直前のT2秒間は、Vg1
に低下するので、第1実施例と全く同じゲート信号S3
が得られる。
【0027】上記第1乃至第3の各実施例では、ゲート
信号S3 を形成するために、第1及び第2の両信号S
1 ,S2 を重畳させるようにしたが、これ以外の方
法でゲート信号S3 を形成するようにしても良いこと
は言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなように
、ゲート信号の発生期間の最終段階で、IGBTが過飽
和状態から抜け出すのに必要な時間だけ、ゲート信号の
電圧レベルを飽和状態が維持可能な最小レベルまで低下
させるようにしたので、IGBTのターンオフの直前の
段階で、コレクタ・エミッタ間電圧を上昇させて、ター
ンオフ時間を短くすることができ、スイッチングを高速
化できると共に、ターンオン当初からゲート電圧を低く
する場合とは異なり、損失の増加が最小限に抑えられて
、効率の低下も極めて少なく、極めて実用的であるとい
う優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すブロック図
【図2】
各信号の波形図
【図3】本発明の第2実施例を示す各信号の波形図
【図
4】本発明の第3実施例を示す各信号の波形図
【図5】
IGBTのゲート電圧とコレクタ・エミッタ間電圧との
関係を示す特性図
【図6】IGBTのコレクタ・エミッタ間電圧と入力容
量との関係を示す特性図
【図7】従来のゲート信号の波形図
【符号の説明】
1は第1の信号発生回路、2は第2の信号発生回路、3
はゲート信号波形形成回路、4はIGBT、5は負荷で
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  IGBTのゲートに、IGBTのオン
    時間に相当する時間幅のゲート信号を与えてIGBTを
    オン・オフさせるIGBT駆動回路において、前記ゲー
    ト信号の発生期間の最終段階で、前記IGBTが過飽和
    状態から抜け出すのに必要な時間だけ前記ゲート信号の
    電圧レベルを飽和状態が維持可能な最小レベルまで低下
    させるように構成したことを特徴とするIGBT駆動回
    路。
JP3065696A 1991-03-06 1991-03-06 Igbt駆動回路 Pending JPH04278714A (ja)

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JP3065696A JPH04278714A (ja) 1991-03-06 1991-03-06 Igbt駆動回路

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JP3065696A JPH04278714A (ja) 1991-03-06 1991-03-06 Igbt駆動回路

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ID=13294436

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JP (1) JPH04278714A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000232347A (ja) * 1999-02-08 2000-08-22 Toshiba Corp ゲート回路及びゲート回路制御方法
JP2003229751A (ja) * 2002-02-06 2003-08-15 Nissan Motor Co Ltd 電流制御型半導体素子用駆動回路、および電流制御型半導体素子用駆動装置
JP2005045590A (ja) * 2003-07-23 2005-02-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
KR100627126B1 (ko) * 2004-03-19 2006-09-25 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 전압 구동형 반도체 소자용 구동 회로
JP2012186998A (ja) * 2012-05-09 2012-09-27 Mitsubishi Electric Corp ゲート駆動回路
US8610485B2 (en) 2007-09-12 2013-12-17 Mitsubishi Electric Corporation Gate drive circuit

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000232347A (ja) * 1999-02-08 2000-08-22 Toshiba Corp ゲート回路及びゲート回路制御方法
JP2003229751A (ja) * 2002-02-06 2003-08-15 Nissan Motor Co Ltd 電流制御型半導体素子用駆動回路、および電流制御型半導体素子用駆動装置
JP2005045590A (ja) * 2003-07-23 2005-02-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US7151401B2 (en) 2003-07-23 2006-12-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor apparatus
KR100627126B1 (ko) * 2004-03-19 2006-09-25 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 전압 구동형 반도체 소자용 구동 회로
US8610485B2 (en) 2007-09-12 2013-12-17 Mitsubishi Electric Corporation Gate drive circuit
JP2012186998A (ja) * 2012-05-09 2012-09-27 Mitsubishi Electric Corp ゲート駆動回路

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