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公開番号2025059772
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170068
出願日2023-09-29
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20250403BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング速度を維持しつつ、サージ電圧を低下し、スイッチング損失を低減すること。
【解決手段】電力変換装置1は、スイッチング素子11ulaと、スイッチング素子11ulaのドレインと接続され、インダクタンス成分Ldを有する第1電流端子T1と、スイッチング素子11ulaのソースと接続され、インダクタンス成分Lsを有する第2電流端子T2と、第1電流端子T1からドレインまでの第1電流経路29と、ソースから第2電流端子T2までの第2電流経路30との両方に磁気結合するように設けられている導線であって、第1電流端子T1と第2電流端子T2との間に配置されるコイル部23aと、駆動信号Vgを生成してスイッチング素子11ulaのゲートに供給する駆動回路25と、コイル部23aの両端に生じた電圧を基に駆動信号Vgを調整する調整回路27と、を有するドライバ回路13ulと、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
素子パッケージに収容されたスイッチング素子であって、制御端子と主電流が流れ込む第１電流端子と、前記主電流が流れ出る第２電流端子と、を有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の第１電流端子と接続され、インダクタンス成分を有する第１配線部と、
前記スイッチング素子の第２電流端子と接続され、インダクタンス成分を有する第２配線部と、
前記第１配線部から前記第１電流端子までの第１電流経路と、前記第２電流端子から前記第２配線部までの第２電流経路との両方に磁気結合するように設けられている導線であるコイル部と、
駆動信号を生成して前記スイッチング素子の前記制御端子に供給する駆動回路と、前記コイル部の両端に生じた電圧を基に前記駆動信号を調整する調整回路と、を有する回路部と、
を備える、電力変換装置。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
前記コイル部は、前記素子パッケージ、あるいは、前記第１電流端子と前記第２電流端子との少なくとも一方に固定されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記コイル部は、環状に巻かれた導線であり、前記導線の内側に挿入された鉄心を有する、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コイル部は、前記駆動回路と前記制御端子との間に直列に接続されて前記調整回路をなしている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記コイル部は、前記第２電流端子と、前記駆動回路の基準電位端子との間に接続されて前記調整回路をなしている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ回路等に内蔵されるスイッチング素子を駆動するために駆動回路が用いられる。下記特許文献１には、スイッチング素子と、ドレイン電流が流れる第１インダクタンス成分と、第１インダクタンス成分と磁気的に結合している第２インダクタンス成分とを有する半導体装置が開示されている。この半導体装置では、第１インダクタンス成分におけるドレイン電流の変化に伴って第２インダクタンス成分においてフィードバック電圧が生じる。そして、フィードバック電圧は、変換指令電圧に加算された後に、スイッチング素子のゲート端子に印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－６１７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような半導体装置では、スイッチング損失を十分に低減するために、第２インダクタンス成分で発生させる検出電圧を増大させることが望まれている。検出電圧を増大させるために第１インダクタンス成分のインダクタンスを増加させた場合、スイッチング素子のドレインとソースとの間におけるサージ電圧が増加する傾向にある。また、検出電圧を増大させるために第２インダクタンス成分のインダクタンスを増加させた場合、スイッチング素子のゲートに流れる電流に影響を及ぼすインダクタンスが増加するので、スイッチング素子にスイッチング動作の制御に影響が出てしまう。
【０００５】
そこで、実施形態の一側面は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、スイッチング速度を維持しつつ、サージ電圧の低下及びスイッチング損失の低減を実現可能な電力変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係る電力変換装置は、素子パッケージに収容されたスイッチング素子であって、制御端子と主電流が流れ込む第１電流端子と、主電流が流れ出る第２電流端子と、を有するスイッチング素子と、スイッチング素子の第１電流端子と接続され、インダクタンス成分を有する第１配線部と、スイッチング素子の第２電流端子と接続され、インダクタンス成分を有する第２配線部と、第１配線部から第１電流端子までの第１電流経路と、第２電流端子から第２配線部までの第２電流経路との両方に磁気結合するように設けられている導線であるコイル部と、駆動信号を生成してスイッチング素子の制御端子に供給する駆動回路と、コイル部の両端に生じた電圧を基に駆動信号を調整する調整回路と、を有する回路部と、を備える。
【０００７】
この電力変換装置においては、コイル部が、スイッチング素子に主電流が流れ込む第１電流経路と、スイッチング素子から主電流が流れ出る第２電流経路との両方に磁気結合するように設けられるので、主電流が流れるインダクタンス成分と効率的に磁気結合される。これによって、主電流が流れるインダクタンス及びそれに磁気結合させるコイル部のインダクタンスを増加させることなく、コイル部によって主電流の時間変化によって生じる電圧である検出電圧を上昇させることができる。その結果、スイッチング素子のスイッチング速度を維持しつつ、サージ電圧の低下及びスイッチング損失の低減が可能となる。
【０００８】
上記一側面において、コイル部は、素子パッケージ、あるいは、第１電流端子と第２電流端子との少なくとも一方に固定されていてよい。この場合、主電流が流れる電流経路とコイル部とを安定して近づけることができ、主電流が流れるインダクタンス成分とコイル部とが効率的かつ安定的に磁気結合される。具体的には、コイル部が端子あるいはパッケージと一体化されるため、コイル部が端子あるいはパッケージに固定されていない場合と比べ、コイル部と第１電流経路及び第２電流経路との位置関係を調節する必要がなくなり、第１電流経路及び第２電流経路と磁気結合する位置に容易にコイル部を設けることができる。その結果、スイッチング損失のさらなる低減が可能となる。
【０００９】
上記一側面において、コイル部は、環状に巻かれた導線であり、導線の内側に挿入された鉄心を有してもよい。この場合、主電流が流れるインダクタンス成分とコイル部とがさらに強く磁気結合される。磁気結合が強くなることにより、主電流の時間変化によってコイル部に生じる検出電圧を大きくできる。その結果、スイッチング損失のさらなる低減が可能となる。
【００１０】
上記一側面において、コイル部は、駆動回路と制御端子との間に直列に接続されて調整回路をなしていてもよい。この場合、スイッチング速度を維持しながらスイッチング損失の低減が可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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