[发明专利]开关元件的驱动电路和电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关元件的驱动电路和电力变换装置。

背景技术

在构成逆变器（inverter）等电力变换装置的开关元件的驱动电路中，从安全考虑，一般设置短路保护电路。该短路保护电路用于防止因短路时的过电流引起的热而开关元件破坏，并且用于防止因过电流断流时产生的涌电压引起的开关元件的耐压破坏。

在特开2001-345688号公报中公开了半导体开关元件驱动电路。该驱动电路具备：过电流限制电路，若集电极电流大于第1值，则瞬时降低栅极端子的电压；以及过电流保护电路，若集电极电流大于第2值，则首先将集电极电流以第一斜率降低，之后若集电极电流小于第3值，则以大的第二斜率降低。

此外，在特许第3680722号公报中公开了开关元件的过电流保护电路。该保护电路具有：栅极电压保持部件，将栅极电压保持在设定值；栅极电流增大部件，为了迅速降低栅极电压而临时增大栅极电流；以及栅极电流抑制部件，用于在栅极电流增大部件动作之后将栅极电压缓慢地转移到设定值。

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述文献所公开的电路中，在过电流时降低栅极电位的控制成为前馈控制。因此，根据开关元件的特性偏差和温度，存在产生电流振动、并牵连到开关元件的破坏的顾虑。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于，与开关元件的特性偏差和温度无关地抑制电流振动，从而抑制开关元件的破坏。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式是一种开关元件的驱动电路，其具有：控制电路，对开关元件的第一端子施加控制电压，从而在主电路中流过主电路电流；以及保护电路，在主电路电流为过电流的情况下保护开关元件。该保护电路具有：电位降低部件，在主电路电流为过电流的情况下降低第一端子的电位；反馈部件，根据主电路电流的电流量，对电位降低部件进行的在第一端子中的电位的降低量进行反馈控制；以及相位提前部件，在反馈控制的反馈环中进行相位提前补偿。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的开关元件的驱动电路的电路结构图。

图2是由图1所示的开关元件和短路保护电路12构成的电路的控制方框图。

图3是用于说明通过反馈控制的短路保护电路的电路结构图。

图4是表示图1所示的短路保护电路12的开环特性的仿真结果的说明图。

图5是表示图1所示的短路保护电路12的过渡响应特性的仿真结果的说明图。

图6是表示考虑了IGBT的栅极阈值的偏差的响应特性的仿真结果的说明图。

图7是表示考虑了温度的偏差的响应特性的仿真结果的说明图。

图8是表示本发明的第二实施方式的开关元件的驱动电路的电路结构图。

具体实施方式

（第一实施方式）

本发明的第一实施方式的开关元件的驱动电路被用来驱动构成电动机控制用的逆变器等电力变换装置的开关元件，如图1所示，主要由逻辑电路10、栅极驱动器（控制电路）11、开关元件（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）Q4、短路保护电路12构成。

另外，在本实施方式中，说明作为开关元件而使用了具备栅极端子（第一端子）和集电极端子（第二端子）和发射极端子（第三端子）的IGBT的一例，但是开关元件并不限定于IGBT。例如，也可以使用具备了栅极端子（第一端子）和源极端子（第二端子）和漏极端子（第三端子）的MOS-FET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）作为开关元件。

逻辑电路10根据PWM信号等输入信号（未图示），对栅极驱动器11进行导通截止控制。栅极驱动器11由推挽电路构成，该推挽电路由通过逻辑电路10进行导通截止切换的源驱动器Q1和宿（sink）驱动器Q2构成。源驱动器Q1和宿驱动器Q2的连接点经由栅极电阻R1连接到IGBTQ4的栅极端子。

IGBTQ4是由驱动电路进行驱动的开关元件。在本实施方式中，在IGBTQ4中，集电极端子与发射极端子之间反向并联连接了回流用二极管D2，在IGBTQ4的集电极端子上连接有线圈L1。通过由逻辑电路10经由栅极驱动器11对IGBTQ4的栅极端子施加电压（控制电压），从而在IGBTQ4的集电极端子与发射极端子之间的主电路中流过集电极电流（主电路电流）。