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公開番号2024154016
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-30
出願番号2023067591
出願日2023-04-18
発明の名称ゲート駆動回路及び電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20241023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は、スイッチング素子の誤動作を防止し、かつ小型化を図ることができるゲート駆動回路を提供することを目的とする。
【解決手段】ゲート駆動回路1は、IGBT51の導通状態/非導通状態を制御するための制御信号に基づいて、IGBT51を駆動するためのゲート駆動信号を生成するドライブ回路11と、IGBT51の非導通状態時に、IGBT51に設けられるゲート端子Gと低電位側端子とを短絡するゲート短絡部133と、ドライブ回路11とIGBT51のゲート端子Gとの間に接続され、IGBT51が導通状態に移行する時に、ゲート短絡部133に生じる短絡電流を遮断する遮断回路15とを備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電圧制御型スイッチング素子の導通状態／非導通状態を制御するための制御信号に基づいて、前記電圧制御型スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記電圧制御型スイッチング素子の非導通状態時に、前記電圧制御型スイッチング素子に設けられるゲート端子と低電位側端子とを短絡する短絡部と、
前記駆動信号生成部と前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子との間に接続され、前記電圧制御型スイッチング素子が導通状態に移行する時に、前記短絡部に生じる短絡電流を遮断する遮断部と
を備えるゲート駆動回路。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記遮断部は、前記駆動信号生成部が出力する電圧に基づいて、前記遮断部の動作を決定する
請求項１に記載のゲート駆動回路。
【請求項３】
前記遮断部は、バイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタで構成される、請求項１に記載のゲート駆動回路。
【請求項４】
前記遮断部は、
前記低電位側端子に接続される第１のゲート端子、前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子に接続される第１のドレイン端子、前記駆動信号生成部に接続される第１のソース端子を有する第１のＰチャネル型電界効果トランジスタと、前記第１のゲート端子に接続される第１のゲート抵抗とを有する
請求項３に記載のゲート駆動回路。
【請求項５】
前記遮断部は、
前記低電位側端子及び前記駆動信号生成部に接続される第１のゲート端子、前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子に接続される第１のソース端子、前記駆動信号生成部に接続される第１のドレイン端子を有する第１のＮチャネル型電界効果トランジスタと、前記第１のゲート端子と前記駆動信号生成部との間に接続される第１のゲート抵抗と、前記第１のゲート端子と前記低電位側端子との間に接続される第１のコンデンサと、前記第１のゲート端子と前記低電位側端子との間に接続される第２のゲート抵抗とを有する
請求項３に記載のゲート駆動回路。
【請求項６】
前記遮断部は、前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子の状態を検出し、検出結果に基づいて、前記遮断部の動作を決定する
請求項１に記載のゲート駆動回路。
【請求項７】
前記遮断部は、
前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子に接続される第１のベース端子、前記低電位側端子に接続される第１の低電位側端子、第１の高電位側端子を有する第１のバイポーラトランジスタと、
前記第１のバイポーラトランジスタの第１の高電位側端子に接続される第２のベース端子、前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子に接続される第２の低電位側端子、前記駆動信号生成部に接続される第２の高電位側端子を有する第２のバイポーラトランジスタと、
前記第１のベース端子に接続される第１のベース抵抗と、第２のベース端子に接続される第２のベース抵抗と
を有する請求項６に記載のゲート駆動回路。
【請求項８】
前記遮断部は、前記短絡部の動作状態を検出し、検出結果に基づいて、前記遮断部の動作を決定する
請求項１に記載のゲート駆動回路。
【請求項９】
前記遮断部は、
前記短絡部を動作するために必要な電位側に電気的に接続される第１のベース端子、前記低電位側端子に接続される第１の低電位側端子、駆動電源が出力される電源端子に電気的に接続された第１の高電位側端子を有する第１のバイポーラトランジスタと、
前記第１のバイポーラトランジスタの第１の高電位側端子に接続される第２のベース端子、前記低電位側端子に接続される第２の低電位側端子、駆動電源が出力される電源端子に電気的に接続された第２の高電位側端子を有する第２のバイポーラトランジスタと、
前記第２のバイポーラトランジスタの第２の高電位側端子に接続される第３のベース端子、前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子に接続される第３の低電位側端子、前記駆動信号生成部に接続される第３の高電位側端子を有する第３のバイポーラトランジスタと、
前記第１のバイポーラトランジスタの第１のベース端子に接続される第１のベース抵抗と、前記第３のバイポーラトランジスタの第３のベース端子に接続される第２のベース抵抗と
を有する、請求項８に記載のゲート駆動回路。
【請求項１０】
前記駆動信号生成部から入力される前記駆動信号の電圧レベルを判定する判定部を有し、
前記判定部は、前記駆動信号の電圧レベルの判定結果に基づいて、前記短絡部を動作許可状態又は動作禁止状態に設定する
請求項１に記載のゲート駆動回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路、及びこのゲート駆動回路を搭載した電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、「ＩＧＢＴ駆動装置は、アクティブミラークランプ機能が備えられたゲートドライバＩＣと、ＩＧＢＴのゲートとエミッタとの間に設けられる外部キャパシタと、ゲートドライバＩＣの出力信号を反転させるための信号反転部と、信号反転部の出力信号に対応するように外部キャパシタに印加される電源をスイッチングするためのスイッチング部と、を含む。」ことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＧＢＴの誤動作の対策として、ＩＧＢＴをオフ状態に維持する際にＩＧＢＴのゲート端子に逆バイアスをかける必要がある。逆バイアス用の電源パターンや逆バイアス用電源が存在すると、ＩＧＢＴを駆動するゲート駆動回路の小型化や部品配置に対し制限が生じるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、スイッチング素子の誤動作を防止し、かつ小型化を図ることができるゲート駆動回路及び電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によるゲート駆動回路は、電圧制御型スイッチング素子の導通状態／非導通状態を制御するための制御信号に基づいて、前記電圧制御型スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記電圧制御型スイッチング素子の非導通状態時に、前記電圧制御型スイッチング素子に設けられるゲート端子と低電位側端子とを短絡する短絡部と、前記駆動信号生成部と前記電圧制御型スイッチング素子のゲート端子との間に接続され、前記電圧制御型スイッチング素子が導通状態に移行する時に、前記短絡部に生じる短絡電流を遮断する遮断部とを備える。
【０００７】
また、本発明の一態様による電力変換装置は、請求項１から１１のいずれか１項に記載のゲート駆動回路を搭載する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、スイッチング素子の誤動作を防止し、かつ小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１の実施形態によるゲート駆動回路の概略構成の一例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態の比較例によるゲート駆動回路に備えられたミラークランプ回路の概略構成の一例を示す回路図である。
本発明の第１実施形態の比較例によるゲート駆動回路の動作を説明する図であって、ゲート駆動回路から矩形状のゲート駆動信号がＩＧＢＴのゲート端子に入力された場合の当該ゲート端子におけるゲート信号の電圧波形の一例を示す図である。
本発明の第１実施形態の比較例によるゲート駆動回路を説明する図であって、図３に示すゲート信号の立ち上がり部を拡大して示す図である。
第１の実施形態によるゲート駆動回路に備えられたミラークランプ回路及び遮断回路の概略構成の一例を示す回路図である。
第１実施形態によるゲート駆動回路の動作を説明するタイミングチャートである。
本発明の第１の実施形態の変形例による遮断回路の概略構成の一例を示す回路図である。
本発明の第２の実施形態によるゲート駆動回路の概略構成の一例を示す回路図である。
本発明の第３の実施形態によるゲート駆動回路の概略構成の一例を示す回路図である。
本発明の第４の実施形態によるゲート駆動回路の概略構成の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の各実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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