[发明专利]栅极驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种对电压驱动型的电力用半导体开关元件进行驱动的栅极驱动电路。

背景技术

以往的栅极驱动电路利用将恢复电流小的SiC二极管并联连接的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)的开关电路减少接通时的元件损失、恢复时的二极管损失，同时为了降低因振铃(ringing)等引起的噪声，检测IGBT的栅极电压、集电极电压，并根据其检测值使栅极驱动电压以多个阶段可变(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2008-92663号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

在这种栅极驱动电路中，在接通时通过栅极电阻以恒定电压对由电容成分构成的IGBT的栅极-发射极间电容进行充电。因此，超过栅极阈值电压时的栅极电压的变化比之后的电压变化急剧，集电极电流的开始流动时的变化急剧。由此，以集电极电流的时间变化与寄生电感之积降低的集电极-发射极间的电压也急剧变化，由此产生的噪声大。这样，难以实现基于高速开关动作的开关动作的损失降低与低噪声化这两者。

本发明为了解决上述问题而完成的，提供一种能够实现基于电力用半导体开关元件的高速开关动作的开关动作的损失降低的同时能够实现接通时的低噪声化的栅极驱动电路。

(用于解决问题的方案)

本发明的栅极驱动电路是在对电压驱动型的电力用半导体开关元件进行驱动的栅极驱动电路中具备：栅极电阻，其一端与所述电力用半导体开关元件的栅极端子相连接；直流电压源，用于经由所述栅极电阻向所述栅极端子流入栅极电流；开关，连接在所述栅极电阻的另一端与所述直流电压源之间，并控制所述电力用半导体开关元件的接通；以及电流限制电路，限制所述栅极电流。而且，所述电流限制电路以规定的上限值限制所述电力用半导体开关元件接通时的所述栅极电流。

(发明的效果)

根据本发明，以规定的上限值限制电力用半导体开关元件接通时的栅极电流，因此集电极电流的开始流动时的变化变得缓慢，降低高频噪声。由此，在电力用半导体开关元件的高速、低损失的开关动作中，能够实现低噪声化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的栅极驱动电路的结构和应用了栅极驱动电路的开关电路的结构的图。

图2是表示应用了本发明的栅极驱动电路的电力转换系统的电路图。

图3是表示本发明的实施方式1的电流限制电路的结构的图。

图4是将本发明的实施方式1的IGBT的接通开关波形与比较例一起示出的波形图。

图5是表示IGBT的传输特性的特性图。

图6是表示基于梯形波的电压波形与不包含高频成分的电压波形的图。

图7是表示本发明的实施方式2的栅极驱动电路的结构的图。

图8是表示本发明的实施方式2的电流限制电路的结构的图。

具体实施方式

实施方式1

下面，根据附图来说明本发明的实施方式1的栅极驱动电路。

图1的(a)是表示本发明的实施方式1的栅极驱动电路的结构的图，图1的(b)表示应用了栅极驱动电路的利用电力用半导体开关元件的开关电路的作为基本形式的半桥电路的结构。

在此，作为栅极驱动电路所驱动的电压驱动型的电力用半导体开关元件，使用由Si半导体形成的IGBT 1，但是并不限于IGBT 1，也可以是MOSFET等其它电压驱动型的电力用半导体开关元件。此外，在IGBT 1上反并联连接有二极管2。

图1的(b)所示的半桥电路11具备两组IGBT 1、二极管2和栅极驱动电路10的组合、以及直流电压源8，图示了存在于主电路内的寄生电感Ls。这种半桥电路11能够使用于各种电力转换器，在例如图2所示的电力转换系统中，构成将来自系统电源13的交流电力通过整流电路14进行整流之后转换为输出到马达负载15等的交流电力的3相逆变器电路12的1相。