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JP6169928B2 - Gate drive circuit and power conversion device - Google Patents
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JP6169928B2 - Gate drive circuit and power conversion device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電圧駆動型トランジスタをオンオフ駆動するゲート駆動回路および電力変換装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a gate drive circuit and a power conversion device that drive a voltage-driven transistor on and off.

例えば電源系統の交流電圧を直流電圧に変換し任意の電源周波数に変換するインバータ回路は、IGBT、MOSFETなどの電圧駆動型トランジスタを複数組み合わせて構成されており、各トランジスタはゲート駆動回路により駆動されている。近年、トランジスタの損失を低減するためにトランジスタのスイッチング速度が高速化しており、スイッチング時のEMIノイズやサージ電圧の増大という問題が深刻化している。   For example, an inverter circuit that converts an AC voltage of a power supply system into a DC voltage and converts it to an arbitrary power supply frequency is configured by combining a plurality of voltage-driven transistors such as IGBTs and MOSFETs, and each transistor is driven by a gate drive circuit. ing. In recent years, the switching speed of transistors has been increased in order to reduce the loss of the transistors, and problems such as an increase in EMI noise and surge voltage during switching have become serious.

特開平6−253529号公報JP-A-6-253529

EMIノイズやサージ電圧を低減するために、トランジスタの素子温度(素子損失)を考慮しながら、ゲート抵抗の値を調整してスイッチング速度を最適な状態に設計することが行われている。EMIノイズやサージ電圧を一層低減するには、電力変換装置の運転状況に応じてスイッチング速度(dV/dt)を適応的に制御することが有効である。しかし、従来の設計手法では、調整作業により回路基板等に一旦搭載したゲート抵抗を変更することは容易ではなく、電力変換装置の運転状況に応じてスイッチング速度を制御することは困難であった。   In order to reduce EMI noise and surge voltage, the switching speed is designed to be optimal by adjusting the value of the gate resistance while considering the element temperature (element loss) of the transistor. In order to further reduce EMI noise and surge voltage, it is effective to adaptively control the switching speed (dV / dt) in accordance with the operation status of the power converter. However, in the conventional design method, it is not easy to change the gate resistance once mounted on the circuit board or the like by adjustment work, and it is difficult to control the switching speed according to the operation state of the power converter.

そこで、電圧駆動型トランジスタのスイッチング速度を容易に制御できるゲート駆動回路および電力変換装置を提供する。   Therefore, a gate drive circuit and a power conversion device that can easily control the switching speed of a voltage-driven transistor are provided.

実施形態のゲート駆動回路は、電圧駆動型トランジスタのソースまたはエミッタの電位を基準電位とし、ゲート駆動信号に従って電圧駆動型トランジスタをオンオフ駆動するもので、オン駆動定電流回路とオフ駆動定電流回路とを備えている。   The gate drive circuit of the embodiment uses the source or emitter potential of the voltage-driven transistor as a reference potential, and drives the voltage-driven transistor on and off according to the gate drive signal. The on-drive constant current circuit, the off-drive constant current circuit, It has.

オン駆動定電流回路は、電圧駆動型トランジスタのしきい値電圧よりも高い第1駆動電圧を持つ第1駆動電圧線と電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、ゲート駆動信号がオンレベルのときに電圧駆動型トランジスタのゲート容量を充電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオン駆動制御電圧に従って変更可能に構成されている。   The on-drive constant current circuit is provided between the first drive voltage line having the first drive voltage higher than the threshold voltage of the voltage-driven transistor and the gate of the voltage-driven transistor, and the gate drive signal is on level. At this time, a constant current is output in the direction in which the gate capacitance of the voltage-driven transistor is charged, and the output constant current value can be changed according to the on-drive control voltage.

オフ駆動定電流回路は、基準電位よりも低い第2駆動電圧を持つ第2駆動電圧線と電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、ゲート駆動信号がオフレベルのときに電圧駆動型トランジスタのゲート容量を放電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオフ駆動制御電圧に従って変更可能に構成されている。
そして、オン駆動定電流回路は、第1駆動電圧線に接続されてカレントミラー回路を構成する第1、第2トランジスタと、第1トランジスタとオン駆動制御電圧を持つオン駆動制御電圧線との間に直列に接続された第1スイッチ回路および第1基準抵抗とを備え、第1スイッチ回路は、ゲート駆動信号がオンレベルのときにオンするように構成されている。
The off drive constant current circuit is provided between a second drive voltage line having a second drive voltage lower than a reference potential and the gate of the voltage drive transistor, and the voltage drive transistor when the gate drive signal is at an off level. A constant current is output in the direction in which the gate capacitance is discharged, and the output constant current value can be changed according to the off drive control voltage.
The on-drive constant current circuit is connected between the first and second transistors constituting the current mirror circuit connected to the first drive voltage line, and the on-drive control voltage line having the on-drive control voltage. The first switch circuit and the first reference resistor are connected in series to each other, and the first switch circuit is configured to be turned on when the gate drive signal is at the on level.

第1の実施形態を示すゲート駆動回路の主要部の構成図Configuration diagram of main part of gate drive circuit showing first embodiment 変換回路の構成図Configuration diagram of conversion circuit 電力変換装置の構成図Configuration diagram of power converter ターンオン時の動作説明図Operation explanation diagram at turn-on ターンオフ時の動作説明図Illustration of operation at turn-off シミュレーション波形図Simulation waveform diagram 第3の実施形態についてサージ電圧低減の調整作業の流れを示す図The figure which shows the flow of adjustment work of surge voltage reduction about 3rd Embodiment 第4の実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing the fourth embodiment 第5の実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing the fifth embodiment

(第1の実施形態)
図1から図6を参照しながら第1の実施形態を説明する。図3に示すように、電力変換装置1は、直流電源回路2、インバータ回路3、ゲート駆動回路4、制御部5などを備えている。直流電源回路2は、図示しない三相ダイオードブリッジと、直流電源線6、7間に接続された図示しないコンデンサを備えており、商用交流電源から与えられる三相交流電圧を整流、平滑して直流電圧Vdcに変換する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the power conversion device 1 includes a DC power supply circuit 2, an inverter circuit 3, a gate drive circuit 4, a control unit 5, and the like. The DC power supply circuit 2 includes a three-phase diode bridge (not shown) and a capacitor (not shown) connected between the DC power supply lines 6 and 7, and rectifies and smoothes a three-phase AC voltage supplied from a commercial AC power supply to generate a DC. Convert to voltage Vdc.

インバータ回路3は、三相ブリッジ接続されたIGBT8up、8vp、8wp、8un、8vn、8wn(電圧駆動型トランジスタ)と還流ダイオード9up、9vp、9wp、9un、9vn、9wnとから構成されている。IGBT8up〜8wnと還流ダイオード9up〜9wnは、一対ずつ(IGBT1個とダイオード1個)、各相の上下アームを構成する素子(IGBT2個とダイオード2個)または全素子(IGBT6個とダイオード6個)がモジュール化されている。インバータ回路3の出力ノード10u、10v、10wには、三相負荷例えばモータ11が接続される。IGBT8up〜8wnは、それぞれ同一構成のゲート駆動回路4により駆動される。   The inverter circuit 3 includes IGBTs 8up, 8vp, 8wp, 8un, 8vn, and 8wn (voltage driven transistors) connected to a three-phase bridge and a freewheeling diode 9up, 9vp, 9wp, 9un, 9vn, and 9wn. IGBTs 8up to 8wn and freewheeling diodes 9up to 9wn are one pair each (1 IGBT and 1 diode), elements constituting the upper and lower arms of each phase (2 IGBTs and 2 diodes) or all elements (6 IGBTs and 6 diodes) Is modularized. A three-phase load such as a motor 11 is connected to the output nodes 10 u, 10 v, and 10 w of the inverter circuit 3. The IGBTs 8up to 8wn are driven by the gate drive circuit 4 having the same configuration.

制御部5は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、インバータ回路3をはじめとする電力変換装置1の動作を制御する制御手段である。制御部5は、図示しない電流検出手段により相電流を検出し、図示しない電圧検出手段により電圧信号を検出し、それらと周波数指令信号とにより相電圧指令信号を演算する。制御部5は、演算により得られた相電圧指令信号とキャリア信号とを比較して、各ゲート駆動回路4に対しPWM制御によるゲート駆動信号Gup〜Gwnを出力する。   The control unit 5 is configured mainly with a microcomputer, and is a control unit that controls the operation of the power conversion device 1 including the inverter circuit 3. The control unit 5 detects a phase current by a current detection unit (not shown), detects a voltage signal by a voltage detection unit (not shown), and calculates a phase voltage command signal from these and a frequency command signal. The control unit 5 compares the phase voltage command signal obtained by the calculation with the carrier signal, and outputs gate drive signals Gup to Gwn by PWM control to each gate drive circuit 4.

制御部5は、上アームのIGBT8xp(x:u,v,w)を駆動するゲート駆動回路4に対し、それぞれ後述するオン駆動制御電圧V3、オフ駆動制御電圧V4を生成するための電圧制御信号Sxp、Txpを出力する。制御部5は、下アームのIGBT8xn(x:u,v,w)を駆動するゲート駆動回路4に対し、オン駆動制御電圧V3、オフ駆動制御電圧V4を生成するための共通の電圧制御信号Sn、Tnを出力する。   The control unit 5 generates voltage control signals for generating an on-drive control voltage V3 and an off-drive control voltage V4, which will be described later, for the gate drive circuit 4 that drives the IGBT 8xp (x: u, v, w) of the upper arm, respectively. Sxp and Txp are output. The control unit 5 generates a common voltage control signal Sn for generating an on drive control voltage V3 and an off drive control voltage V4 for the gate drive circuit 4 that drives the IGBT 8xn (x: u, v, w) of the lower arm. , Tn are output.

図1は、ゲート駆動回路4の主要部の構成を示している。例えばU相上アームのゲート駆動回路4は、IGBT8upのエミッタ電位を基準電位とし、フォトカプラ等で絶縁した後のゲート駆動信号Gupに従ってIGBT8upをオンオフ駆動する。   FIG. 1 shows the configuration of the main part of the gate drive circuit 4. For example, the gate drive circuit 4 of the U-phase upper arm uses the emitter potential of the IGBT 8up as a reference potential, and drives the IGBT 8up on and off according to the gate drive signal Gup after being insulated by a photocoupler or the like.

ゲート駆動回路4は、対称的な回路構造を持つオン駆動定電流回路12とオフ駆動定電流回路13を備えている。オン駆動定電流回路12は、IGBT8upのしきい値電圧Vthよりも高い第1駆動電圧V1(例えば+15V)を持つ第1駆動電圧線14とIGBT8upのゲートとの間に設けられている。オフ駆動定電流回路13は、基準電位よりも低い第2駆動電圧V2(例えば−15V)を持つ第2駆動電圧線15とIGBT8upのゲートとの間に設けられている。   The gate drive circuit 4 includes an on-drive constant current circuit 12 and an off-drive constant current circuit 13 having a symmetrical circuit structure. The on-drive constant current circuit 12 is provided between the first drive voltage line 14 having the first drive voltage V1 (for example, + 15V) higher than the threshold voltage Vth of the IGBT 8up and the gate of the IGBT 8up. The off drive constant current circuit 13 is provided between the second drive voltage line 15 having the second drive voltage V2 (for example, −15V) lower than the reference potential and the gate of the IGBT 8up.

オン駆動定電流回路12は、第1駆動電圧線14にエミッタが接続されてカレントミラー回路を構成するPNP形の第1、第2トランジスタQ1、Q2を備えている。オフ駆動定電流回路13は、第2駆動電圧線15にエミッタが接続されてカレントミラー回路を構成するNPN形の第3、第4トランジスタQ3、Q4を備えている。トランジスタQ1、Q3のコレクタとベースはそれぞれ接続されている。   The on-drive constant current circuit 12 includes PNP-type first and second transistors Q1 and Q2 having an emitter connected to the first drive voltage line 14 and constituting a current mirror circuit. The off-drive constant current circuit 13 includes NPN-type third and fourth transistors Q3 and Q4 whose emitters are connected to the second drive voltage line 15 and constitute a current mirror circuit. The collectors and bases of the transistors Q1 and Q3 are connected to each other.

オン駆動制御電圧線16、オフ駆動制御電圧線17には、それぞれ後述する変換回路18から出力されるオン駆動制御電圧V3、オフ駆動制御電圧V4が与えられている。トランジスタQ1のコレクタとオン駆動制御電圧線16との間には、PNP形トランジスタQ5のエミッタ・コレクタ間と第1基準抵抗R1とが直列に接続されている。トランジスタQ3のコレクタとオフ駆動制御電圧線17との間には、NPN形トランジスタQ6のエミッタ・コレクタ間と第2基準抵抗R2とが直列に接続されている。トランジスタQ5、Q6は、それぞれ第1スイッチ回路、第2スイッチ回路として機能する。   The on-drive control voltage line 16 and the off-drive control voltage line 17 are respectively supplied with an on-drive control voltage V3 and an off-drive control voltage V4 output from a conversion circuit 18 described later. Between the collector of the transistor Q1 and the ON drive control voltage line 16, the emitter-collector of the PNP transistor Q5 and the first reference resistor R1 are connected in series. Between the collector of the transistor Q3 and the off drive control voltage line 17, the emitter-collector of the NPN transistor Q6 and the second reference resistor R2 are connected in series. The transistors Q5 and Q6 function as a first switch circuit and a second switch circuit, respectively.

トランジスタQ5、Q6のベースには、それぞれ抵抗R3、R4を介してゲート駆動信号Gupが与えられている。抵抗R3、R4の抵抗は、トランジスタQ5、Q6のベース電流を制限する。   A gate drive signal Gup is supplied to the bases of the transistors Q5 and Q6 via resistors R3 and R4, respectively. The resistors R3 and R4 limit the base currents of the transistors Q5 and Q6.

トランジスタQ2のコレクタとIGBT8upのゲートとの間には、ゲート抵抗R5、R7が直列に接続されている。トランジスタQ4のコレクタとIGBT8upのゲートとの間には、ゲート抵抗R6、R7が直列に接続されている。オン駆動定電流回路12は、ゲート駆動信号Gupがオンレベル(一例としてV2)のときに、IGBT8upのゲート容量を充電する向きに定電流I1を出力(ソース)する。オフ駆動定電流回路13は、ゲート駆動信号Gupがオフレベル(一例としてV1)のときに、IGBT8upのゲート容量を放電する向きに定電流I2を出力(シンク)する。   Gate resistors R5 and R7 are connected in series between the collector of the transistor Q2 and the gate of the IGBT 8up. Gate resistors R6 and R7 are connected in series between the collector of the transistor Q4 and the gate of the IGBT 8up. The on-drive constant current circuit 12 outputs (sources) a constant current I1 in a direction in which the gate capacitance of the IGBT 8up is charged when the gate drive signal Gup is on level (V2 as an example). The off drive constant current circuit 13 outputs (sinks) a constant current I2 in a direction in which the gate capacitance of the IGBT 8up is discharged when the gate drive signal Gup is at an off level (V1 as an example).

図2に示す変換回路18は、ゲート駆動回路4の一部を構成する。変換回路18は、制御部5から与えられる電圧制御信号S(Sup、Svp、Swp、Sn)を入力し、そのデューティ比に応じた大きさのオン駆動制御電圧V3を生成する。図示しないが、電圧制御信号T(Tup、Tvp、Twp、Tn)を入力し、そのデューティ比に応じた大きさのオフ駆動制御電圧V4を生成する変換回路18も同様に構成されている。   The conversion circuit 18 illustrated in FIG. 2 constitutes a part of the gate drive circuit 4. The conversion circuit 18 receives the voltage control signal S (Sup, Svp, Swp, Sn) given from the control unit 5, and generates an on drive control voltage V3 having a magnitude corresponding to the duty ratio. Although not shown, the conversion circuit 18 that receives the voltage control signal T (Tup, Tvp, Twp, Tn) and generates the off drive control voltage V4 having a magnitude corresponding to the duty ratio is similarly configured.

変換回路18は、制御部5とIGBT8up〜8wnとを絶縁するためにフォトカプラ19を備えている。制御部5の出力ポートとフォトカプラ19の入力端子との間には抵抗R8が接続されている。フォトカプラ19に内蔵されたフォトトランジスタのエミッタは、基準電位となる何れかのIGBT8up〜8wnのエミッタに接続されている。このフォトトランジスタのコレクタは、抵抗R9を介して第1駆動電圧線14に接続されるとともに、抵抗R10を介してトランジスタQ7のベースに接続されている。   The conversion circuit 18 includes a photocoupler 19 to insulate the control unit 5 from the IGBTs 8up to 8wn. A resistor R8 is connected between the output port of the controller 5 and the input terminal of the photocoupler 19. The emitter of the phototransistor built in the photocoupler 19 is connected to the emitter of any of the IGBTs 8up to 8wn serving as the reference potential. The collector of this phototransistor is connected to the first drive voltage line 14 via a resistor R9, and is connected to the base of the transistor Q7 via a resistor R10.

トランジスタQ7のコレクタは、抵抗R11を介して第1駆動電圧線14に接続されている。トランジスタQ7のコレクタ・エミッタ間には、抵抗R12とコンデンサC1とが直列に接続されている。コンデンサC1の電圧がオン駆動制御電圧V3となる。この構成によれば、電圧制御信号SがHレベル(一例として5V)の期間トランジスタQ7がオフしてコンデンサC1が充電され、電圧制御信号SがLレベル(一例として0V)の期間トランジスタQ7がオンしてコンデンサC1が放電される。   The collector of the transistor Q7 is connected to the first drive voltage line 14 via the resistor R11. A resistor R12 and a capacitor C1 are connected in series between the collector and emitter of the transistor Q7. The voltage of the capacitor C1 becomes the ON drive control voltage V3. According to this configuration, the transistor Q7 is turned off while the voltage control signal S is at the H level (5V as an example) to charge the capacitor C1, and the transistor Q7 is turned on while the voltage control signal S is at the L level (0V as an example). Thus, the capacitor C1 is discharged.

その結果、オン駆動制御電圧V3は、電圧制御信号Sのデューティ比にほぼ比例して、基準電位に対する0VからV1の範囲内の電圧になる。オフ駆動制御電圧V4も、電圧制御信号Tのデューティ比にほぼ比例して、基準電位に対する0VからV2の範囲内の電圧になる。   As a result, the on-drive control voltage V3 becomes a voltage within the range of 0V to V1 with respect to the reference potential in proportion to the duty ratio of the voltage control signal S. The off drive control voltage V4 also becomes a voltage within the range of 0V to V2 with respect to the reference potential in proportion to the duty ratio of the voltage control signal T.

次に、本実施形態の作用について図4から図6を参照しながら説明する。図4は、IGBT8upのターンオン時の動作説明図である。ゲート駆動信号Gupがオンレベル(V2;−15V)になると、図4(a)に示すようにトランジスタQ5にベース電流が流れ、トランジスタQ5がオンする。このとき、トランジスタQ6はオフする。トランジスタQ5がオンすると、図4(b)に示すようにトランジスタQ1、Q2にベース電流が流れ、トランジスタQ1、Q2がオンする。これにより、図4(c)に示すようにトランジスタQ2にコレクタ電流I1が流れる。この定電流I1は、ゲート抵抗R5、R7を通してIGBT8upのゲート容量を充電し、IGBT8upをオンさせる。   Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is an operation explanatory diagram when the IGBT 8up is turned on. When the gate drive signal Gup becomes an on level (V2; −15V), a base current flows through the transistor Q5 as shown in FIG. 4A, and the transistor Q5 is turned on. At this time, the transistor Q6 is turned off. When the transistor Q5 is turned on, a base current flows through the transistors Q1 and Q2 as shown in FIG. 4B, and the transistors Q1 and Q2 are turned on. As a result, the collector current I1 flows through the transistor Q2 as shown in FIG. The constant current I1 charges the gate capacitance of the IGBT 8up through the gate resistors R5 and R7, and turns on the IGBT 8up.

電流I1は、基準抵抗R1に印加される電圧によって調整することができる。トランジスタQ1、Q2からなるカレントミラー回路のミラー比を1とすれば、電流I1は(1)式のようになる。
I1=(V1−V3−VBE(Q1)−VCE(Q5))/R1 …(1)
The current I1 can be adjusted by the voltage applied to the reference resistor R1. Assuming that the mirror ratio of the current mirror circuit composed of the transistors Q1 and Q2 is 1, the current I1 is expressed by the equation (1).
I1 = (V1-V3-VBE (Q1) -VCE (Q5)) / R1 (1)

ここで、駆動電圧V1および基準抵抗R1の抵抗値は一定であり、トランジスタのVBE(Q1)とVCE(Q5)もほぼ一定となる。従って、オン駆動制御電圧V3を可変することにより、IGBT8upのゲート容量を充電するゲート電流I1の大きさを調整することができ、IGBT8upのターンオン時間すなわちスイッチング速度を制御することができる。具体的には、オン駆動制御電圧V3が駆動電圧V1に対し低いほどゲート電流I1が大きくなる。上述したように、制御部5は、電圧制御信号Supのデューティ比を制御することによりオン駆動制御電圧V3を制御することができる。   Here, the resistance values of the drive voltage V1 and the reference resistor R1 are constant, and the transistors VBE (Q1) and VCE (Q5) are also substantially constant. Therefore, by varying the ON drive control voltage V3, the magnitude of the gate current I1 that charges the gate capacitance of the IGBT 8up can be adjusted, and the turn-on time of the IGBT 8up, that is, the switching speed can be controlled. Specifically, the gate current I1 increases as the ON drive control voltage V3 is lower than the drive voltage V1. As described above, the control unit 5 can control the on-drive control voltage V3 by controlling the duty ratio of the voltage control signal Sup.

図5は、IGBT8upのターンオフ時の動作説明図である。ゲート駆動信号Gupがオフレベル(V1;+15V)になると、図5(a)に示すようにトランジスタQ6にベース電流が流れ、トランジスタQ6がオンする。このとき、トランジスタQ5はオフする。トランジスタQ6がオンすると、図5(b)に示すようにトランジスタQ3、Q4にベース電流が流れ、トランジスタQ3、Q4がオンする。これにより、図5(c)に示すようにトランジスタQ4にコレクタ電流I2が流れる。この定電流I2は、ゲート抵抗R6、R7を通してIGBT8upのゲート容量を放電し、IGBT8upをオフさせる。   FIG. 5 is an operation explanatory diagram when the IGBT 8up is turned off. When the gate drive signal Gup becomes an off level (V1; + 15V), a base current flows through the transistor Q6 as shown in FIG. 5A, and the transistor Q6 is turned on. At this time, the transistor Q5 is turned off. When the transistor Q6 is turned on, a base current flows through the transistors Q3 and Q4 as shown in FIG. 5B, and the transistors Q3 and Q4 are turned on. As a result, the collector current I2 flows through the transistor Q4 as shown in FIG. The constant current I2 discharges the gate capacitance of the IGBT 8up through the gate resistors R6 and R7, and turns off the IGBT 8up.

電流I2は、基準抵抗R2に印加される電圧によって調整することができる。トランジスタQ3、Q4からなるカレントミラー回路のミラー比を1とすれば、電流I2は(2)式のようになる。
I2=(V4−V2−VBE(Q3)−VCE(Q6))/R2 …(2)
The current I2 can be adjusted by the voltage applied to the reference resistor R2. Assuming that the mirror ratio of the current mirror circuit composed of the transistors Q3 and Q4 is 1, the current I2 is expressed by equation (2).
I2 = (V4-V2-VBE (Q3) -VCE (Q6)) / R2 (2)

ここで、駆動電圧V2および基準抵抗R2の抵抗値は一定であり、トランジスタのVBE(Q3)とVCE(Q6)もほぼ一定となる。従って、オフ駆動制御電圧V4を可変することにより、IGBT8upのゲート容量を放電するゲート電流I2の大きさを調整することができ、IGBT8upのターンオフ時間すなわちスイッチング速度を制御することができる。具体的には、オフ駆動制御電圧V4が駆動電圧V2に対し高いほどゲート電流I2が大きくなる。上述したように、制御部5は、電圧制御信号Tupのデューティ比を制御することによりオフ駆動制御電圧V4を制御することができる。   Here, the resistance values of the drive voltage V2 and the reference resistor R2 are constant, and the transistors VBE (Q3) and VCE (Q6) are also substantially constant. Therefore, by varying the off drive control voltage V4, the magnitude of the gate current I2 that discharges the gate capacitance of the IGBT 8up can be adjusted, and the turn-off time, that is, the switching speed of the IGBT 8up can be controlled. Specifically, the gate current I2 increases as the off drive control voltage V4 is higher than the drive voltage V2. As described above, the control unit 5 can control the off drive control voltage V4 by controlling the duty ratio of the voltage control signal Tup.

図6は、直流電圧Vdc=500V、駆動電圧V1=+15V、駆動電圧V2=−15Vとし、オン駆動制御電圧V3を0V、5V、7Vの3種類に変更し、オフ駆動制御電圧V4を0V、−5V、−7Vの3種類に変更したときのシミュレーション波形である。上から順に、ゲート駆動信号Gup、ゲート電流I1またはI2、IGBT8upのコレクタ・エミッタ間電圧VCEを表している。   In FIG. 6, DC voltage Vdc = 500V, drive voltage V1 = + 15V, drive voltage V2 = −15V, on drive control voltage V3 is changed to three types of 0V, 5V, and 7V, and off drive control voltage V4 is set to 0V. It is a simulation waveform when it changes into three types, -5V and -7V. From the top, the gate drive signal Gup, the gate current I1 or I2, and the collector-emitter voltage VCE of the IGBT 8up are shown.

ターンオン時において、オン駆動制御電圧V3が高いほど(つまりV1−V3が低いほど)ゲート電流I1の大きさが小さく制限され、ターンオン時のIGBT8upのスイッチング速度が遅くなっていることが分かる。同様に、ターンオフ時において、オフ駆動制御電圧V4が低いほど(つまりV4−V2が低いほど)ゲート電流I2の大きさが小さく制限され、ターンオフ時のIGBT8upのスイッチング速度が遅くなっていることが分かる。   At turn-on, it can be seen that the higher the on-drive control voltage V3 (that is, the lower V1-V3), the smaller the magnitude of the gate current I1, and the slower the switching speed of the IGBT 8up at turn-on. Similarly, at the time of turn-off, the lower the off drive control voltage V4 (that is, the lower V4-V2), the smaller the magnitude of the gate current I2 is, and the lower the switching speed of the IGBT 8up at turn-off is. .

制御部5は、インバータ回路3の出力電流が小さくなるに従って、電圧制御信号S(Sup、Svp、Swp、Sn)のデューティ比を増やしてオン駆動制御電圧V3を高くし、ゲート電流I1が小さくなるように制御する。同時に、制御部5は、電圧制御信号T(Tup、Tvp、Twp、Tn)のデューティ比を増やしてオフ駆動制御電圧V4を低くし、ゲート電流I2が小さくなるように制御する。この制御を行うには、事前にIGBT8up〜8wnの損失と、インバータ出力電流、キャリア周波数fcおよびゲート電流I1、I2との関係式を準備しておく必要がある。その結果、IGBT8up〜8wnの温度上昇を許容値内に制限しながら、スイッチングに伴うEMIノイズやサージ電圧を低減することができる。   As the output current of the inverter circuit 3 decreases, the control unit 5 increases the duty ratio of the voltage control signal S (Sup, Svp, Swp, Sn) to increase the on-drive control voltage V3, and the gate current I1 decreases. To control. At the same time, the control unit 5 increases the duty ratio of the voltage control signal T (Tup, Tvp, Twp, Tn) to lower the off drive control voltage V4 and controls the gate current I2 to be smaller. In order to perform this control, it is necessary to prepare in advance a relational expression of the loss of the IGBT 8up to 8wn, the inverter output current, the carrier frequency fc, and the gate currents I1 and I2. As a result, EMI noise and surge voltage associated with switching can be reduced while limiting the temperature rise of the IGBTs 8up to 8wn within an allowable value.

以上説明したように、本実施形態のゲート駆動回路4は、ゲート抵抗R5〜R7をはじめとする構成素子を変更することなく、オン駆動制御電圧V3とオフ駆動制御電圧V4を変更することでIGBT8up〜8wnのスイッチング速度(dV/dt)を制御することができる。これにより、制御部5は、インバータ回路3の運転状況に応じたスイッチング速度の調整が容易となる。   As described above, the gate drive circuit 4 of the present embodiment changes the IGBT 8up by changing the on drive control voltage V3 and the off drive control voltage V4 without changing the components including the gate resistors R5 to R7. The switching speed (dV / dt) of ˜8 wn can be controlled. Thereby, the control part 5 becomes easy to adjust the switching speed according to the driving | running state of the inverter circuit 3. FIG.

(第2の実施形態)
ゲート駆動回路4を用いた電力変換装置1の第2の実施形態について説明する。図3に示す制御部5は、EMIノイズを低減するため或いはモータ端に発生するサージ電圧を低減するため、所定の条件でキャリア周波数fcを下げる。キャリア周波数fcが低下すると、EMIノイズやサージ電圧が減少するとともに、スイッチング損失が減少してIGBTモジュールの温度が低下する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the power conversion device 1 using the gate drive circuit 4 will be described. The control unit 5 shown in FIG. 3 lowers the carrier frequency fc under a predetermined condition in order to reduce EMI noise or reduce a surge voltage generated at the motor end. When the carrier frequency fc is lowered, the EMI noise and the surge voltage are reduced, the switching loss is reduced, and the temperature of the IGBT module is lowered.

制御部5は、IGBTモジュールの温度が許容値以下となるように制御しているので、キャリア周波数fcを下げるとIGBTモジュールの損失に余裕が生じる。そこで、制御部5は、この損失低減分を利用して既述したゲート電流I1、I2を低減することでIGBTのスイッチング速度を低減し、EMIノイズやサージ電圧を一層低減する。具体的には以下に述べるように、キャリア周波数fcを下げる前と後におけるIGBTモジュールの損失が一定(IGBTモジュールの温度が一定)となるようにゲート電流I1、I2を制御する。   Since the control unit 5 controls the temperature of the IGBT module to be equal to or lower than an allowable value, there is a margin in the loss of the IGBT module when the carrier frequency fc is lowered. Therefore, the control unit 5 uses the loss reduction to reduce the gate currents I1 and I2 described above, thereby reducing the IGBT switching speed and further reducing EMI noise and surge voltage. Specifically, as described below, the gate currents I1 and I2 are controlled so that the loss of the IGBT module before and after the decrease of the carrier frequency fc is constant (the temperature of the IGBT module is constant).

IGBTモジュールを構成するIGBTには飽和損失Psat、オン損失Ponおよびオフ損失Poffが生じ、還流ダイオードには順方向損失Pfとリカバリ損失Prrが生じる。これらの損失の合計がIGBTモジュールの損失となる。飽和損失Psatと順方向損失Pfはコレクタ電流Icに依存し、オン損失Pon、オフ損失Poffおよびリカバリ損失Prrはコレクタ電流Ic、キャリア周波数fc、ゲート電流Igに依存する。ゲート電流Igは、上述したゲート電流I1、I2を統合して表したもので、例えばゲート電流I1、I2の絶対値を等しく制御する場合にはその絶対値となる。   Saturation loss Psat, on-loss Pon, and off-loss Poff occur in the IGBT that constitutes the IGBT module, and forward loss Pf and recovery loss Prr occur in the free wheel diode. The sum of these losses is the loss of the IGBT module. Saturation loss Psat and forward loss Pf depend on collector current Ic, and on-loss Pon, off-loss Poff and recovery loss Prr depend on collector current Ic, carrier frequency fc, and gate current Ig. The gate current Ig is an integrated representation of the above-described gate currents I1 and I2. For example, when the absolute values of the gate currents I1 and I2 are controlled to be equal, the gate current Ig becomes the absolute value.

コレクタ電流Icが一定の場合、飽和損失Psatと順方向損失Pfは、他の要素が変化しても一定となる。オン損失Pon、オフ損失Poffおよびリカバリ損失Prrは、キャリア周波数fcに比例する。各損失は、例えば次の(3)式〜(7)式に示す関数となる。αは定数である。制御部5は、予めこれらの関数を記憶している。   When the collector current Ic is constant, the saturation loss Psat and the forward loss Pf are constant even if other factors change. The on loss Pon, the off loss Poff, and the recovery loss Prr are proportional to the carrier frequency fc. Each loss becomes a function shown in the following equations (3) to (7), for example. α is a constant. The control unit 5 stores these functions in advance.

Psat=fpsat(Ic) …(3)
Pf=fpf(Ic) …(4)
Pon=α・fc・fpon(Ic,Ig) …(5)
Poff=α・fc・fpoff(Ic,Ig) …(6)
Prr=α・fc・fprr(Ic,Ig) …(7)
Psat = fpsat (Ic) (3)
Pf = fpf (Ic) (4)
Pon = α · fc · fpon (Ic, Ig) (5)
Poff = α · fc · fpoff (Ic, Ig) (6)
Prr = α · fc · fprr (Ic, Ig) (7)

コレクタ電流がIc1、キャリア周波数がfc1、ゲート電流がIg1の場合、IGBTモジュール1個あたりの損失PLoss1は(8)式となる。
PLoss1=fpsat(Ic1)+fpf(Ic1)+αfc1(fpon(Ic1,Ig1)+fpoff(Ic1,Ig1)+fprr(Ic1,Ig1)) …(8)
When the collector current is Ic1, the carrier frequency is fc1, and the gate current is Ig1, the loss P Loss1 per IGBT module is expressed by equation (8).
PLoss1 = fpsat (Ic1) + fpf (Ic1) + αfc1 (fpon (Ic1, Ig1) + fpoff (Ic1, Ig1) + fpr (Ic1, Ig1)) (8)

コレクタ電流がIc1、キャリア周波数がfc2(<fc1)、ゲート電流がIg2(<Ig1)の場合、IGBTモジュール1個あたりの損失PLoss2は(9)式となる。
PLoss2=fpsat(Ic1)+fpf(Ic1)+αfc2(fpon(Ic1,Ig2)+fpoff(Ic1,Ig2)+fprr(Ic1,Ig2)) …(9)
When the collector current is Ic1, the carrier frequency is fc2 (<fc1), and the gate current is Ig2 (<Ig1), the loss P Loss2 per IGBT module is expressed by equation (9).
PLoss2 = fpsat (Ic1) + fpf (Ic1) + αfc2 (fpon (Ic1, Ig2) + fpoff (Ic1, Ig2) + fprr (Ic1, Ig2)) (9)

IGBTモジュールの温度を一定に保つには、PLoss1=PLoss2であればよい。ここでは、(10)式から(12)式に示すように損失ごとに不変となる場合を考える。
fc1・fpon(Ic1,Ig1)=fc2・fpon(Ic1,Ig2) …(10)
fc1・fpoff(Ic1,Ig1)=fc2・fpoff(Ic1,Ig2) …(11)
fc1・fprr(Ic1,Ig1)=fc2・fprr(Ic1,Ig2) …(12)
In order to keep the temperature of the IGBT module constant, it is sufficient that PLoss1 = PLoss2. Here, let us consider a case where the loss does not change for each loss as shown in the equations (10) to (12).
fc1 · fpon (Ic1, Ig1) = fc2 · fpon (Ic1, Ig2) (10)
fc1 · fpoff (Ic1, Ig1) = fc2 · fpoff (Ic1, Ig2) (11)
fc1 · fprr (Ic1, Ig1) = fc2 · fprr (Ic1, Ig2) (12)

β=fc1/fc2と定義すれば、(10)から(12)式は、それぞれ(13)から(15)式となる。
β・fpon(Ic1,Ig1)=fpon(Ic1,Ig2) …(13)
β・fpoff(Ic1,Ig1)=fpoff(Ic1,Ig2) …(14)
β・fprr(Ic1,Ig1)=fprr(Ic1,Ig2) …(15)
If β = fc1 / fc2 is defined, equations (10) to (12) become equations (13) to (15), respectively.
β · fpon (Ic1, Ig1) = fpon (Ic1, Ig2) (13)
β · fpoff (Ic1, Ig1) = fpoff (Ic1, Ig2) (14)
β · fprr (Ic1, Ig1) = fprr (Ic1, Ig2) (15)

このように、キャリア周波数fcをfc1からfc2に下げると、オン損失Pon、オフ損失Poffおよびリカバリ損失Prrがそれぞれβ倍になるように、ゲート電流IgをIg1からIg2に低減することができる。   As described above, when the carrier frequency fc is lowered from fc1 to fc2, the gate current Ig can be reduced from Ig1 to Ig2 so that the on-loss Pon, the off-loss Poff, and the recovery loss Prr are each β times.

制御部5は、パラメータでキャリア周波数fcをfc1からfc2に変更すると、予め記憶されている上記関数を用いて、(13)から(15)式を満たすゲート電流Ig2すなわちゲート電流I1、I2を求める。続いて、制御部5は、(1)式、(2)式を用いてオン駆動制御電圧V3、オフ駆動制御電圧V4を決定し、それらの駆動制御電圧V3、V4を生成するデューティ比を持つ電圧制御信号S、Tをゲート駆動回路4に出力する。   When the carrier frequency fc is changed from fc1 to fc2 by the parameter, the control unit 5 obtains the gate current Ig2, that is, the gate currents I1 and I2 satisfying the expressions (13) to (15) using the above-mentioned function stored in advance. . Subsequently, the control unit 5 determines the on drive control voltage V3 and the off drive control voltage V4 using the equations (1) and (2), and has a duty ratio for generating the drive control voltages V3 and V4. Voltage control signals S and T are output to the gate drive circuit 4.

以上説明した本実施形態によれば、キャリア周波数fcを下げるとEMIノイズとともにIGBTモジュールのスイッチング損失が低減するので、IGBTモジュールの温度を一定とする制御条件の下では、その損失低減分だけスイッチング速度を下げることができる。ゲート駆動回路4は、電圧制御信号S、Tによりゲート電流I1、I2を変更することにより、運転を継続しながらスイッチング速度を動的に制御することができるので、EMIノイズを一層低減することができる。   According to the present embodiment described above, when the carrier frequency fc is lowered, the switching loss of the IGBT module is reduced together with the EMI noise. Therefore, under the control condition in which the temperature of the IGBT module is constant, the switching speed is reduced by the loss reduction amount. Can be lowered. Since the gate drive circuit 4 can dynamically control the switching speed while continuing the operation by changing the gate currents I1 and I2 by the voltage control signals S and T, the EMI noise can be further reduced. it can.

(第3の実施形態)
ゲート駆動回路4を用いた電力変換装置1の第3の実施形態について図7を参照しながら説明する。図3に示す電力変換装置1とモータ11とを繋ぐケーブルが長く、スイッチング時のdV/dtが大きい場合、モータ端子にはモータ11のサージ耐量を超えるような過大なサージ電圧が発生する虞がある。そこで、制御部5は、ゲート駆動回路4を用いてIGBTのスイッチング速度を下げ、dV/dtを低減してモータ端に発生するサージ電圧を緩和する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the power converter 1 using the gate drive circuit 4 will be described with reference to FIG. If the cable connecting the power conversion device 1 and the motor 11 shown in FIG. 3 is long and dV / dt at the time of switching is large, an excessive surge voltage exceeding the surge resistance of the motor 11 may be generated at the motor terminal. is there. Therefore, the control unit 5 uses the gate drive circuit 4 to lower the IGBT switching speed and reduce dV / dt to mitigate the surge voltage generated at the motor end.

モータ端のサージ電圧は、インバータ回路3の種類、モータ11の種類、インバータ−モータ間のケーブルの種類、長さ、配線ルートなどにより異なる。従って、電力変換装置1の導入時に、モータ11が接続された実機で調整する必要がある。図7は、設置時に作業者が行う調整手順を示している。電力変換装置1は、パラメータによりゲート電流I1、I2を変更可能である。   The surge voltage at the motor end varies depending on the type of the inverter circuit 3, the type of the motor 11, the type of the cable between the inverter and the motor, the length, the wiring route, and the like. Therefore, it is necessary to adjust with the actual machine to which the motor 11 is connected when the power conversion apparatus 1 is introduced. FIG. 7 shows an adjustment procedure performed by an operator during installation. The power converter 1 can change the gate currents I1 and I2 according to parameters.

想定される最大負荷をかけた状態で電力変換装置1を運転し、モータ端のサージ電圧を測定する(ステップS1)。測定したサージ電圧が、モータ11のサージ耐量から許容される電圧レベルよりも高いか否かを判定する(ステップS2)。高い(YES)と判定すると、パラメータによりゲート電流I1、I2を下げ、スイッチング速度を低下させる(ステップS3)。ステップS1からS3を繰り返し、ステップS2でサージ電圧が許容電圧レベル以下(NO)と判定するとステップS4に移行する。   The power converter 1 is operated in a state where the assumed maximum load is applied, and the surge voltage at the motor end is measured (step S1). It is determined whether or not the measured surge voltage is higher than the voltage level allowed from the surge tolerance of the motor 11 (step S2). If it is determined to be high (YES), the gate currents I1 and I2 are lowered according to the parameters, and the switching speed is lowered (step S3). Steps S1 to S3 are repeated, and if it is determined in step S2 that the surge voltage is lower than the allowable voltage level (NO), the process proceeds to step S4.

ステップS4では、調整したパラメータ(ゲート電流I1、I2)が、IGBTモジュールの温度を許容値以下に維持可能なリミットレベルより大きいか否かを判定する。パラメータがリミットレベルより大きい場合には、IGBTモジュールの温度が許容値を超える虞があるため、キャリア周波数fcを下げて損失を低減する(ステップS5)。上述したように、キャリア周波数fcを下げるとEMIノイズを低減する効果も得られる。   In step S4, it is determined whether or not the adjusted parameters (gate currents I1 and I2) are larger than a limit level at which the temperature of the IGBT module can be maintained below the allowable value. If the parameter is larger than the limit level, the temperature of the IGBT module may exceed the allowable value, so the carrier frequency fc is lowered to reduce the loss (step S5). As described above, lowering the carrier frequency fc can also reduce the EMI noise.

以上説明した本実施形態によれば、電力変換装置1を設置する際にパラメータ(ゲート電流I1、I2)の設定値を変更することにより、モータ端のサージ電圧を許容電圧レベル以下となるように簡単に調整することができる。   According to this embodiment described above, the surge voltage at the motor end is set to be equal to or lower than the allowable voltage level by changing the set values of the parameters (gate currents I1 and I2) when installing the power converter 1. Can be adjusted easily.

(第4、第5の実施形態)
図8、図9は、それぞれ第4、第5の実施形態に係るゲート駆動回路21、22の構成を示している。図3に示したIGBT8up〜8wnは、それぞれ同一構成のゲート駆動回路21または22により駆動される。ゲート駆動回路21は、オン駆動定電流回路12とオフ駆動回路23とから構成されている。オフ駆動回路23は、第2駆動電圧線15とIGBT8upのゲートとの間に設けられており、ゲート駆動信号Gupがオフレベル(V1)のときにIGBT8upのゲート容量を放電する。第2駆動電圧線15の電圧は、基準電位(IGBT8upのエミッタ電位)以下である。
(Fourth and fifth embodiments)
8 and 9 show the configuration of the gate drive circuits 21 and 22 according to the fourth and fifth embodiments, respectively. The IGBTs 8up to 8wn shown in FIG. 3 are driven by gate drive circuits 21 or 22 having the same configuration. The gate drive circuit 21 includes an on drive constant current circuit 12 and an off drive circuit 23. The off drive circuit 23 is provided between the second drive voltage line 15 and the gate of the IGBT 8up, and discharges the gate capacitance of the IGBT 8up when the gate drive signal Gup is at the off level (V1). The voltage of the second drive voltage line 15 is lower than the reference potential (the emitter potential of the IGBT 8up).

ゲート駆動回路22は、オフ駆動定電流回路13とオン駆動回路24とから構成されている。オン駆動回路24は、第1駆動電圧線14とIGBT8upのゲートとの間に設けられており、ゲート駆動信号Gupがオンレベル(V2)のときにIGBT8upのゲート容量を充電する。第1駆動電圧線14の電圧は、IGBT8upのしきい値電圧Vth以上である。   The gate drive circuit 22 includes an off drive constant current circuit 13 and an on drive circuit 24. The on drive circuit 24 is provided between the first drive voltage line 14 and the gate of the IGBT 8up, and charges the gate capacitance of the IGBT 8up when the gate drive signal Gup is on level (V2). The voltage of the first drive voltage line 14 is equal to or higher than the threshold voltage Vth of the IGBT 8up.

オフ駆動回路23とオン駆動回路24は、ゲート駆動信号Gupに応じてオンオフするスイッチ回路、定電圧回路、定電流回路などにより構成されている。これら第4、第5の実施形態によっても、ターンオン時またはターンオフ時にそれぞれオン駆動定電流回路12またはオフ駆動定電流回路13が動作するので、第1から第3の実施形態と同様の効果が得られる。   The off drive circuit 23 and the on drive circuit 24 are configured by a switch circuit, a constant voltage circuit, a constant current circuit, and the like that are turned on and off according to the gate drive signal Gup. Also in the fourth and fifth embodiments, the on-drive constant current circuit 12 or the off-drive constant current circuit 13 operates at turn-on or turn-off, respectively. Therefore, the same effects as those of the first to third embodiments are obtained. It is done.

(その他の実施形態)
以上説明した複数の実施形態に加えて以下のような構成を採用してもよい。
インバータ回路3を構成するトランジスタは、IGBTに限られず、FETなどの電圧駆動型トランジスタでもよい。インバータ回路は、三相に限らず単相の構成であってもよい。
(Other embodiments)
In addition to the plurality of embodiments described above, the following configuration may be adopted.
The transistors constituting the inverter circuit 3 are not limited to IGBTs, and may be voltage driven transistors such as FETs. The inverter circuit is not limited to three phases, and may have a single phase configuration.

ゲート駆動回路4を構成するトランジスタQ1〜Q7をFETに置き替えてもよい。
第4、第5の実施形態についても第2、第3の実施形態を適用できる。
以上説明した実施形態によれば、電圧駆動型トランジスタのスイッチング速度を容易に制御することができる。
The transistors Q1 to Q7 constituting the gate drive circuit 4 may be replaced with FETs.
The second and third embodiments can also be applied to the fourth and fifth embodiments.
According to the embodiment described above, the switching speed of the voltage driven transistor can be easily controlled.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention.

図面中、1は電力変換装置、3はインバータ回路、4はゲート駆動回路、5は制御部(制御手段)、8up〜8wnはIGBT(電圧駆動型トランジスタ)、12はオン駆動定電流回路、13はオフ駆動定電流回路、14、15は第1、第2駆動電圧線、16はオン駆動制御電圧線、17はオフ駆動制御電圧線、Q1、Q2、Q3、Q4は第1、第2、第3、第4トランジスタ、Q5、Q6はトランジスタ(第1、第2スイッチ回路)、R1、R2は第1、第2基準抵抗である。   In the drawings, 1 is a power conversion device, 3 is an inverter circuit, 4 is a gate drive circuit, 5 is a control unit (control means), 8up to 8wn are IGBTs (voltage drive type transistors), 12 is an on-drive constant current circuit, 13 Is an off drive constant current circuit, 14, 15 are first and second drive voltage lines, 16 is an on drive control voltage line, 17 is an off drive control voltage line, Q1, Q2, Q3, and Q4 are first, second, The third and fourth transistors, Q5 and Q6 are transistors (first and second switch circuits), and R1 and R2 are first and second reference resistors.

Claims (5)

電圧駆動型トランジスタのソースまたはエミッタの電位を基準電位とし、ゲート駆動信号に従って前記電圧駆動型トランジスタをオンオフ駆動するゲート駆動回路において、
前記電圧駆動型トランジスタのしきい値電圧よりも高い第1駆動電圧を持つ第1駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオンレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を充電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオン駆動制御電圧に従って変更可能なオン駆動定電流回路と、
前記基準電位よりも低い第2駆動電圧を持つ第2駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオフレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を放電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオフ駆動制御電圧に従って変更可能なオフ駆動定電流回路とを備え
前記オン駆動定電流回路は、前記第1駆動電圧線に接続されてカレントミラー回路を構成する第1、第2トランジスタと、前記第1トランジスタと前記オン駆動制御電圧を持つオン駆動制御電圧線との間に直列に接続された第1スイッチ回路および第1基準抵抗とを備え、前記第1スイッチ回路は、前記ゲート駆動信号がオンレベルのときにオンするゲート駆動回路。
In a gate drive circuit that uses the source or emitter potential of a voltage-driven transistor as a reference potential and drives the voltage-driven transistor on and off according to a gate drive signal,
Provided between a first drive voltage line having a first drive voltage higher than a threshold voltage of the voltage-driven transistor and a gate of the voltage-driven transistor, and when the gate drive signal is on level, An on-drive constant current circuit capable of outputting a constant current in a direction to charge the gate capacitance of the voltage-driven transistor and changing the output constant current value according to the on-drive control voltage;
A gate capacitance of the voltage-driven transistor is provided between a second drive voltage line having a second drive voltage lower than the reference potential and the gate of the voltage-driven transistor, and when the gate drive signal is at an off level. A constant current is output in the direction of discharging, and the constant current value to be output is provided with an off drive constant current circuit that can be changed according to the off drive control voltage ,
The on-drive constant current circuit includes first and second transistors that are connected to the first drive voltage line to form a current mirror circuit, an on-drive control voltage line having the first transistor and the on-drive control voltage, A first switch circuit and a first reference resistor connected in series between the first switch circuit and the first switch circuit, which is turned on when the gate drive signal is on level .
電圧駆動型トランジスタのソースまたはエミッタの電位を基準電位とし、ゲート駆動信号に従って前記電圧駆動型トランジスタをオンオフ駆動するゲート駆動回路において、
前記電圧駆動型トランジスタのしきい値電圧よりも高い第1駆動電圧を持つ第1駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオンレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を充電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオン駆動制御電圧に従って変更可能なオン駆動定電流回路と、
前記基準電位よりも低い第2駆動電圧を持つ第2駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオフレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を放電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオフ駆動制御電圧に従って変更可能なオフ駆動定電流回路とを備え
前記オフ駆動定電流回路は、前記第2駆動電圧線に接続されてカレントミラー回路を構成する第3、第4トランジスタと、前記第3トランジスタと前記オフ駆動制御電圧を持つオフ駆動制御電圧線との間に直列に接続された第2スイッチ回路および第2基準抵抗とを備え、前記第2スイッチ回路は、前記ゲート駆動信号がオフレベルのときにオンするゲート駆動回路。
In a gate drive circuit that uses the source or emitter potential of a voltage-driven transistor as a reference potential and drives the voltage-driven transistor on and off according to a gate drive signal,
Provided between a first drive voltage line having a first drive voltage higher than a threshold voltage of the voltage-driven transistor and a gate of the voltage-driven transistor, and when the gate drive signal is on level, An on-drive constant current circuit capable of outputting a constant current in a direction to charge the gate capacitance of the voltage-driven transistor and changing the output constant current value according to the on-drive control voltage;
A gate capacitance of the voltage-driven transistor is provided between a second drive voltage line having a second drive voltage lower than the reference potential and the gate of the voltage-driven transistor, and when the gate drive signal is at an off level. A constant current is output in the direction of discharging, and the constant current value to be output is provided with an off drive constant current circuit that can be changed according to the off drive control voltage ,
The off drive constant current circuit includes third and fourth transistors that are connected to the second drive voltage line to form a current mirror circuit, and an off drive control voltage line having the third transistor and the off drive control voltage. A second switch circuit and a second reference resistor connected in series, and the second switch circuit is turned on when the gate drive signal is at an off level .
電圧駆動型トランジスタのソースまたはエミッタの電位を基準電位とし、ゲート駆動信号に従って前記電圧駆動型トランジスタをオンオフ駆動するゲート駆動回路において、
前記電圧駆動型トランジスタのしきい値電圧よりも高い第1駆動電圧を持つ第1駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオンレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を充電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオン駆動制御電圧に従って変更可能なオン駆動定電流回路と、
前記基準電位以下の第2駆動電圧を持つ第2駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオフレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を放電するオフ駆動回路とを備え
前記オン駆動定電流回路は、前記第1駆動電圧線に接続されてカレントミラー回路を構成する第1、第2トランジスタと、前記第1トランジスタと前記オン駆動制御電圧を持つオン駆動制御電圧線との間に直列に接続された第1スイッチ回路および第1基準抵抗とを備え、前記第1スイッチ回路は、前記ゲート駆動信号がオンレベルのときにオンするゲート駆動回路。
In a gate drive circuit that uses the source or emitter potential of a voltage-driven transistor as a reference potential and drives the voltage-driven transistor on and off according to a gate drive signal,
Provided between a first drive voltage line having a first drive voltage higher than a threshold voltage of the voltage-driven transistor and a gate of the voltage-driven transistor, and when the gate drive signal is on level, An on-drive constant current circuit capable of outputting a constant current in a direction to charge the gate capacitance of the voltage-driven transistor and changing the output constant current value according to the on-drive control voltage;
Provided between a second drive voltage line having a second drive voltage equal to or lower than the reference potential and the gate of the voltage-driven transistor, and the gate capacitance of the voltage-driven transistor when the gate drive signal is off level. An off-drive circuit for discharging ,
The on-drive constant current circuit includes first and second transistors that are connected to the first drive voltage line to form a current mirror circuit, an on-drive control voltage line having the first transistor and the on-drive control voltage, A first switch circuit and a first reference resistor connected in series between the first switch circuit and the first switch circuit, which is turned on when the gate drive signal is on level .
電圧駆動型トランジスタのソースまたはエミッタの電位を基準電位とし、ゲート駆動信号に従って前記電圧駆動型トランジスタをオンオフ駆動するゲート駆動回路において、
前記電圧駆動型トランジスタのしきい値電圧以上の第1駆動電圧を持つ第1駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオンレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を充電するオン駆動回路と、
前記基準電位よりも低い第2駆動電圧を持つ第2駆動電圧線と前記電圧駆動型トランジスタのゲートとの間に設けられ、前記ゲート駆動信号がオフレベルのときに前記電圧駆動型トランジスタのゲート容量を放電する向きに定電流を出力し、その出力する定電流値をオフ駆動制御電圧に従って変更可能なオフ駆動定電流回路とを備え
前記オフ駆動定電流回路は、前記第2駆動電圧線に接続されてカレントミラー回路を構成する第3、第4トランジスタと、前記第3トランジスタと前記オフ駆動制御電圧を持つオフ駆動制御電圧線との間に直列に接続された第2スイッチ回路および第2基準抵抗とを備え、前記第2スイッチ回路は、前記ゲート駆動信号がオフレベルのときにオンするゲート駆動回路。
In a gate drive circuit that uses the source or emitter potential of a voltage-driven transistor as a reference potential and drives the voltage-driven transistor on and off according to a gate drive signal,
The voltage driving transistor is provided between a first driving voltage line having a first driving voltage equal to or higher than a threshold voltage of the voltage driving transistor and a gate of the voltage driving transistor, and the voltage when the gate driving signal is on level. An on-drive circuit that charges the gate capacitance of the drive transistor;
A gate capacitance of the voltage-driven transistor is provided between a second drive voltage line having a second drive voltage lower than the reference potential and the gate of the voltage-driven transistor, and when the gate drive signal is at an off level. A constant current is output in the direction of discharging, and the constant current value to be output is provided with an off drive constant current circuit that can be changed according to the off drive control voltage ,
The off drive constant current circuit includes third and fourth transistors that are connected to the second drive voltage line to form a current mirror circuit, and an off drive control voltage line having the third transistor and the off drive control voltage. A second switch circuit and a second reference resistor connected in series, and the second switch circuit is turned on when the gate drive signal is at an off level .
請求項1から4の何れか一項に記載したゲート駆動回路を備えた電力変換装置。 The power converter device provided with the gate drive circuit as described in any one of Claim 1 to 4 .
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