[发明专利]栅极驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体开关元件的栅极驱动电路，尤其涉及降低功耗的栅极驱动电路。

背景技术

以往使用的电子装置使半导体开关元件导通/截止，控制提供给负载的电压、电流。图1示出作为现有技术的电子装置，其针对日本特开平7-226664号公报（专利文献1）公开的驱动电路的结构做出若干变更，驱动三相交流电动机。

简单说明图1所示的电子装置的构成。该电子装置连接有三相交流电动机作为负载4，图1示出了三相中的一相。即，驱动三相交流电动机的情况下，对图1所示的电子装置使用三相（通常称作逆变器装置等）。作为一个相的单元1在负载驱动用电源9与接地点10之间串联连接上臂的半导体开关元件2（带续流二极管的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor））和下臂的半导体开关元件3（带续流二极管的IGBT），其连接点与负载4的一端连接。负载4是与连接于相当于单元1的其他2相单元的负载4进行Y连线或Δ连线来使用的。上臂半导体开关元件2与下臂半导体开关元件3分别具备同样构成的栅极驱动电路。在各栅极驱动电路具备发送电路5（5’）、接收电路6（6’）、栅极驱动电路7（7’），发送电路5（5’）的信号经由变压器8（8’）传输给接收电路6（6’）。控制电源11（11’）与接收电路6（6’）和栅极驱动电路7（7’）连接。

发送电路5（5’）连接于控制电源12（12’）与接地点13（与接地点10绝缘）之间，在控制电源12（12’）与接地点13之间串联连接有变压器8（8’）、NMOS晶体管14（14’）。NMOS晶体管14（14’）的栅极端子与AND电路17（17’）的输出端子连接，该AND电路17（17’）的输入端子连接有IN信号（IN’信号）输入端子（控制输入信号端子）和脉冲信号电路16（16’）的输出端子。

因此，在IN（IN’）信号（控制输入信号）为有源状态时，脉冲信号从脉冲信号电路16（16’）经由AND电路17（17’）输入到NMOS晶体管14（14’）的栅极端子。在从脉冲信号电路16（16’）向NMOS晶体管14（14’）的栅极端子输入了脉冲信号时，NMOS晶体管14（14’）被进行导通、截止驱动，对变压器8（8’）的一次绕组施加基于上述脉冲信号的电压。并且，二极管（整流元件）15（15’）是为使在变压器8（8’）的一次绕组产生的逆电压以循环电流的形式流动来抑制过电压的产生而连接的。

变压器8（8’）的二次绕组会被激发起与一次绕组成正比的电压，因此接收电路6（6’）以该电压作为触发信号生成栅极驱动信号。来自接收电路6（6’）的栅极驱动信号在栅极驱动电路7（7’）被放大信号后对半导体开关元件2（3）进行导通、截止驱动。

图2表示经由变压器8（8’）将发送电路5（5’）的信号传输给接收电路6（6’）的图1所示的半导体开关元件2（3）的栅极驱动电路。其中，上臂半导体开关元件2与下臂半导体开关元件3的栅极驱动电路是相同构成，因此，例如从图1中仅取出上臂就成为图2。另外，图2中，将IN信号的输入端子IN、脉冲信号电路16、AND电路17概括表示为脉冲信号电路18。进而，将接收电路6、栅极驱动电路7、半导体开关元件2、负载4、负载驱动用电源9、控制电源11、接地点10概括表示为负载19。该图2示出了与本发明相关的现有技术的主要部分。

图3是说明图2所示的电路的动作的波形图。脉冲信号电路18如图3中“脉冲信号电路18的输出信号”所示输出连续的矩形波脉冲。在“IN信号”为高电平时，根据图1可知AND电路17使得来自脉冲信号电路16的脉冲信号通过，驱动NMOS晶体管14。如图3所示，在“IN信号”为高电平且“脉冲信号”为高电平时，NMOS晶体管14导通，对变压器8施加电压而流过电流。这种情况下，对应于“变压器8的电流”的上升沿而在“变压器8的电压”产生正电压，对应于“变压器8的电流”的下降沿而在“变压器8的电压”产生负电压。变压器的二次侧的接收电路6和栅极驱动器7仅被“变压器8的电压”为正时的信号驱动，如图3最下级的“IGBT栅极/源极间电压”所示，提供使半导体开关元件2导通的栅极驱动信号。

【专利文献1】日本特开平7-226664号公报