[发明专利]栅极驱动电路和功率转换装置

说明书

本发明的栅极驱动电路包括：栅极驱动部，该栅极驱动部对具有第1端子、第2端子和栅极端子的半导体开关进行导通断开控制；栅极电阻，该栅极电阻连接在栅极驱动部和栅极端子之间；以及栅极放电电流调整电路，该栅极放电电流调整电路连接在栅极驱动部和第1端子之间，并且在栅极驱动部使半导体开关断开时，根据由布线电感的电动势电压在第1端子处产生的负电位的大小，使半导体开关的栅极电荷通过栅极电阻放电的放电速度朝减慢的方向改变。

技术领域

本发明涉及一种用于对半导体开关进行导通断开控制的栅极驱动电路和具有栅极驱动电路的功率转换装置。

背景技术

半导体开关，特别是电压驱动型的半导体开关根据施加到作为控制端子的栅极端子的电压使输入和输出主电流的两个端子之间的电阻值变化，从而使流过的电流变化。作为电压驱动型半导体开关，已知有功率用MOSFET(Metal Oxcide Semiconductor FieldEffect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)等。

电压驱动型的半导体开关具有开关动作高速的特点，常用于高频的功率转换装置。然而，若电压驱动型的半导体开关的开关高速化，则由于断开时的电流切断，施加到半导体开关的浪涌电压也变大。

这里说明由于断开时电流切断而产生浪涌电压的机理。印刷基板的图案、汇流条等电流流过的布线上一定存在寄生性的电感分量。

考虑在来自电源的电流沿导通的半导体开关的正向流动时使导通的半导体开关断开来切断电流的情况。在这种情况下，布线的寄生电感中与电流的时间变化率成比例的电动势电压在妨碍电流变化的方向上产生。对于断开的半导体开关来说，该电动势电压的方向是在电源电压上进行累积。该电动势电压通常被称为浪涌电压。例如，如果是N沟道型MOSFET，则半导体开关的正向是从漏极端子到源极端子的方向。

浪涌电压的产生是通过半导体开关对电流进行导通断开控制的装置无法避免的现象。因此，半导体开关需要具有比该装置能产生的浪涌电压与电源电压相加而获得的电压更高的耐压。

然而，越是耐压相对较高的半导体开关，导通时的导通电阻值越大。因此，半导体开关中的功率损耗变大，由此所需的散热装置也变大。因此，善于使用耐压尽可能低的半导体开关方为上策。换句话说，需要抑制浪涌电压。

为了抑制浪涌电压，根据上述产生原理，可以考虑降低电流的时间变化率，即降低半导体开关的开关速度这一解决方法。然而，若简单地降低开关速度，则会增大开关损耗。结果，半导体开关中的功率损耗变大，所需的散热装置也变大。

还有一种解决方法是通过增设吸收电路来吸收浪涌电压。然而，该解决方法由于部件数量的增加而导致装置的费用增大和尺寸增大。

由此，浪涌电压的降低与半导体开关功率损耗的抑制之间一般存在权衡关系。因此，希望在抑制开关损耗增加的同时降低浪涌电压。

作为解决这种问题的现有技术，例如有检测电压驱动型的半导体开关的输出端子的电压，若检测到预先设定的值以上的电压，则将栅极电荷的放电路径中的栅极电阻值变为更大的值。

使栅极电阻值变为更大的值可以通过设置两个放电路径并切断其中一个来进行(例如，参照专利文献1)。通过使放电路径的栅极电阻值变为更大的值，从而能降低栅极电压减小的速度，能够缓和电流变化(di/dt)而降低浪涌电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001－45740号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，上述的现有技术中存在以下问题。