[发明专利]栅极驱动电路以及使用该栅极驱动电路的电力变换装置

说明书

提供一种对半导体器件高速进行驱动而不会误点火的栅极驱动电路。设置有：用于正向偏置的正电源；用于反向偏置的负电源；根据栅极驱动信号S来输出正电源的电压或负电源的电压的第1偏置电路；在第1偏置电路输出负电源的电压时通过负电源的电压来充电的电容器；和根据栅极驱动信号S将正电源的电压或负电源的电压提供给半导体器件的栅极的第2偏置电路。第2偏置电路仅在半导体器件接通的过渡期间的初始阶段，取代正电源的电压，将通过在从第1偏置电路输出的正电源的电压上叠加电容器的充电电压而被升压后的电压提供给半导体器件的栅极。

技术领域

本发明涉及对半导体器件高速进行驱动而不会误点火(erroneous ignition)的栅极驱动电路(gate driver circuit)、以及使用该栅极驱动电路的电力变换装置。

背景技术

作为现有的栅极驱动电路，存在如下的栅极驱动电路：构成为使用专用电源对电容器预先进行充电，在作为开关元件的半导体器件接通(turn on)的过渡期间的初始阶段，基于电容器的充电电压对驱动电源电压进行升压来生成驱动电压，并将所生成的驱动电压提供给半导体器件，能够基于指示信号通过可变电压生成部来调整电容器的充电电压，由此对驱动电压进行适当调整来实现该半导体器件的高速开关动作。而且，直到作为开关元件的MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)的漏极/源极间电压发生变化的米勒期间(Miller period)结束为止对电容器的充电电荷进行放电(参照专利文献1)。

此外，作为现有的栅极驱动电路的另一例，存在如下栅极驱动电路：在半导体器件断开的期间对电容器进行充电，在该半导体器件接通时通过将电源电压与电容器的充电电压串联地合成而得到的正向高电压，对该半导体器件的输入电容瞬时进行初始充电来使该半导体器件迅速接通(参照专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2013-99181号公报

专利文献2：JP特开2010-200560号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所示的栅极驱动电路的构成中，由于通过可变电压生成部来变更并控制电压，因此在以数十ns以下对半导体器件进行高速驱动的情况下，需要一边取得指示信号与PWM(pulse-width modulation)信号的同步一边接受指示信号来变更电压，在构成控制系统时响应性存在课题。此外，由于需要新设置可变电压生成部，因此具有电路构成复杂且高成本的课题。

此外，若充电电荷的放电期间包含米勒期间，则将半导体器件设为桥结构时的对置的臂的漏极/源极间电压的变动期间也被缩短，因此存在向米勒电容的充电电流峰值增加、断开状态的半导体器件误点火的可能性变高的课题。

此外，在专利文献2所示的栅极驱动电路中，通过电源电压的2倍的电压对半导体器件的栅极输入电容瞬时进行初始充电来迅速使其接通，因此在驱动对象为栅极电容较大的例如化合物(SiC，GaN等)半导体的情况下，栅极电流峰值变得过大，对栅极电流进行通电的半导体的电流容量变大。结果，存在如下课题：栅极驱动电路的印刷基板面积变大，印刷基板上的布线电感等变大而容易叠加高频噪声，而且自发噪声所引起的误点火等的可能性变高。

本发明用于解决上述现有的课题，目的在于提供一种对半导体器件高速进行驱动而不会误点火的栅极驱动电路。

解决课题的手段