[发明专利]电力变换器

说明书

技术领域

本说明书公开的技术涉及以电压转换器、逆变器为代表的电力变换器(Electrical Power Converter：电力转换器)。

背景技术

典型的电力变换器包括2个晶体管的串联连接。电力变换器通过调整各个晶体管的ON/OFF定时，将输入电力变换为目标的电力而输出。例如，升降压转换器具有1组2个晶体管的串联连接。另外，3相交流输出的逆变器包括并联地连接有3组串联连接的电路，该串联连接为2个晶体管的串联连接。2个晶体管的串联连接的电路的高电压侧与输入端子的高电压端子连接，低电压侧与输入端子的低电压端子(接地端子)连接。另外，在电动汽车等处理大电力的电力变换器中，作为晶体管而采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)的情况较多。

在此，先叙述关于在本说明书中使用的技术用语的留意点。关于晶体管的3个电极，根据晶体管的种类，有时被称为基极/集电极/发射极，有时被称为栅极/漏极/源极。例如，在FET中，一般使用栅极/漏极/源极这样的呼称。另外，在双极性晶体管中，有时还使用栅极/集电极/发射极这样的呼称。本说明书公开的技术既能够应用于具有“基极/集电极/发射极”这样的称呼的晶体管，也能够应用于具有“栅极/漏极/源极”这样的称呼的晶体管。因此，在本说明书中，将栅极和基极统称为“栅极”，将集电极和漏极统称为“集电极”，将“发射极”和“源极”统称为“发射极”。

另外，以下，为便于说明，将串联地连接的2个晶体管称为第1晶体管、第2晶体管。另外，希望留意的是第1晶体管和第2晶体管的呼称用于区分2个晶体管，并不对串联地连接的2个晶体管附加特别的差异。

返回背景技术的说明。在晶体管中，作为其构造上的特性，寄生(附带)本来未意图的电阻、静电电容。栅极电极中寄生的电阻被称为栅极电阻。栅极与集电极之间寄生的静电电容被称为反馈电容(或者集电极/栅极电容)。栅极与发射极之间寄生的静电电容被称为输入电容(或者栅极/发射极电容)。这些寄生要素有时对晶体管的串联连接电路造成一些麻烦，正在研究其对策。

例如，在第1晶体管连接到高电压侧、第2晶体管连接到低电压侧的情况下，在第1晶体管成为ON时，第1晶体管的集电极/发射极电压急剧变化，通过第2晶体管的栅极/集电极电容而在集电极与栅极之间流过电流。其结果，第2晶体管的栅极电压上升。如果栅极电压超过阈值电压，则第2晶体管将错误地成为ON。在日本特开2006-324794号公报(专利文献1)中公开了抑制这样的现象的技术。在专利文献1的技术中，在第1晶体管从OFF切换到ON时，在第1晶体管的栅极与发射极之间连接电容器。通过电容器吸收电流，能够缓和第1晶体管成为ON时的集电极/发射极之间的电压变化。其结果，抑制了第2晶体管的栅极电压的上升。

另外，伴随第1晶体管的ON/OFF，由于第2晶体管的输入电容，栅极电压变化。特别是，通过输入电容的放电，栅极电压降低，其结果，第2晶体管的集电极电流减少。在日本特开2003-125574号公报(专利文献2)中公开了抑制集电极电流的减少的一项技术。在专利文献2的技术中，对第2晶体管的栅极串联地连接2个电阻，在2个电阻的连接点(junction)与发射极之间连接电容器。新连接的电容器的充电补偿输入电容的放电所致的栅极电压的降低。

本说明书涉及在包括2个晶体管的串联连接的电力变换器中，抑制栅极电压的不期望的增加的技术。虽然并非电力变换器，但作为抑制栅极电压的不期望的增加的技术的一个例子，可以举出日本特开2003-115752号公报(专利文献3)。在专利文献3的技术中，在晶体管的发射极与栅极之间连接齐纳二极管。齐纳二极管是如果超过预先决定了的电压(齐纳电压/击穿电压)则电流逆流的设备。在专利文献3公开的电路中，齐纳二极管的阳极连接到发射极，阴极连接到栅极。如果栅极电压超过齐纳电压(击穿电压)，则在齐纳二极管中电流逆流，其结果，栅极电压被维持为齐纳电压。

发明内容