[发明专利]开关元件驱动装置

说明书

本发明提供兼顾了开关元件的低损耗化和对于在开关时VB‑VS间电压瞬间地下降的现象的对策的开关元件驱动装置。栅极驱动能力确定部(15)的驱动能力改变电路(26)在从上臂驱动电路(16)接收到将MOS晶体管(11)接通的栅极驱动信号时，以高的驱动能力驱动MOS晶体管(11)，降低开关损耗。由此流通的MOS晶体管的输出电流由输出电流检测电路(21)检测，并由比较器(24)与样本保持电路(23)所保持的前次开关时的MOS晶体管的输出电流进行比较。在本次所检测的输出电流达到了前次的输出电流时，驱动能力改变电路(26)以低的驱动能力驱动MOS晶体管，抑制下臂的续流二极管(14)的反向恢复电流的变化。

技术领域

本发明涉及开关元件驱动装置，尤其涉及能够应用于马达驱动用逆变器和/或DC-DC变换器等电力变换用半导体功率模块的开关元件驱动装置。

背景技术

在三相马达驱动用逆变器中，使用将串联连接的三对开关元件并联接线而构成的功率模块。在这样的功率模块中，内置有对构成上臂的开关元件进行驱动的上臂的驱动IC(Integrated Circuit，集成电路)及对构成下臂的开关元件进行驱动的下臂的驱动IC。各驱动IC具有过电流保护、过热检测及低电压保护的功能，这样的功率模块构成IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)。

图11是例示功率模块的一相部分的逆变电路的电路图，图12是表示上臂的开关元件接通时的工作波形的图。

在图11所示的功率模块100中，上臂的开关元件是N沟道的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)(以下，称为MOS晶体管)101，下臂的开关元件是N沟道的MOSFET 102。上臂的MOS晶体管101反向并联地连接有续流二极管103，下臂的MOS晶体管102反向并联地连接有续流二极管104。续流二极管103、104是内置于MOS晶体管101、102的体二极管(寄生二极管)。

上臂的MOS晶体管101的漏极连接于功率模块100的正极端子P，该正极端子P连接于直流电源Vdc及平滑用电容器C的正极端子。MOS晶体管101的源极连接于下臂的MOS晶体管102的漏极及功率模块100的输出端子OUT。输出端子OUT连接于构成马达的某相的线圈L的一个端子。线圈L的另一个端子连接于功率模块100的负极端子N。下臂的MOS晶体管102的源极连接于功率模块100的负极端子N，该负极端子N连接于直流电源Vdc及平滑用电容器C的负极端子。

上臂的MOS晶体管101通过集成化的上臂驱动电路105而被驱动。上臂驱动电路105具有输入端子IN1、电源端子VccH、共用接地端子COM1、上臂基准电压端子VS、输出端子OH及上臂电源端子VB。上臂驱动电路105的输入端子IN1连接于功率模块100的上臂输入端子INH。上臂驱动电路105的电源端子VccH连接于直流控制电源Vcc的正极端子，共用接地端子COM1连接于直流控制电源Vcc的负极端子及功率模块100的负极端子N。上臂驱动电路105的上臂基准电压端子VS连接于MOS晶体管101的源极及功率模块100的输出端子OUT，输出端子OH连接于MOS晶体管101的栅极。上臂驱动电路105的上臂电源端子VB连接于自举电容器Cb的一个端子，自举电容器Cb的另一个端子连接于上臂基准电压端子VS。上臂电源端子VB又经由自举电阻Rb及自举二极管Db连接于直流控制电源Vcc的正极端子。自举电容器Cb、自举电阻Rb及自举二极管Db构成向上臂的上臂驱动电路105供给电源的自举电路。

下臂的MOS晶体管102通过集成化的下臂驱动电路106而被驱动。下臂驱动电路106具有输入端子IN2、电源端子VccL、共用接地端子COM2及输出端子OL。下臂驱动电路106的输入端子IN2连接于功率模块100的下臂输入端子INL。下臂驱动电路106的电源端子VccL连接于直流控制电源Vcc的正极端子，共用接地端子COM2连接于直流控制电源Vcc的负极端子及功率模块100的负极端子N。下臂驱动电路106的输出端子OL连接于MOS晶体管102的栅极。