JP6375945B2

JP6375945B2 - Switching device

Info

Publication number: JP6375945B2
Application number: JP2014265866A
Authority: JP
Inventors: 卓下村; 林　哲也; 林　　哲也; 大津川; 貴之猪狩
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016127686A

Description

本発明は、スイッチング装置に関するものである。 The present invention relates to a switching device.

従来より、半導体スイッチング素子の駆動制御装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。この駆動制御装置は、半導体スイッチング素子とフリーホールダイオードとを並列に接続し、半導体スイッチング素子のターンオン指令時には、電流指令値に基づいて通電電流Ｉｃを推定するとともに、低電流領域での動作と推定されるときには低速スイッチングによりターンオンを開始する一方で、高電流領域での動作と推定されるときには高速スイッチングによりターンオンを実行する。また低電流領域では、ターンオン開始から所定時間が経過して、サージ電圧のピークが過ぎたと推定されると低速スイッチングから高速スイッチングへ切換える。この切換タイミングも、電流指令値に基づいて推定された通電電流に応じて設定される。 Conventionally, what was disclosed by patent document 1 is known as a drive control apparatus of a semiconductor switching element. In this drive control device, a semiconductor switching element and a free hole diode are connected in parallel, and when the semiconductor switching element is turned on, the energizing current Ic is estimated based on the current command value, and the operation is estimated in a low current region. When the operation is performed, the turn-on is started by the low-speed switching. On the other hand, when the operation in the high current region is estimated, the turn-on is performed by the high-speed switching. In the low current region, when it is estimated that a predetermined time has elapsed from the start of turn-on and the peak of the surge voltage has passed, the low-speed switching is switched to the high-speed switching. This switching timing is also set according to the energization current estimated based on the current command value.

特開２００９−２７８８１号公報JP 2009-27881 A

しかしながら、上記従来の駆動制御装置では、半導体スイッチング素子に順方向の電流が流れている場合に、スイッチング速度を制御するものであって、フリーホールダイオードに逆方向の電流が流れている場合のスイッチング制御については特に規定されていない。そのため、当該駆動制御装置では、逆方向の電流がフリーホールダイオードのみに流れる時間が長くなる場合に、損失が大きいという問題があった。 However, in the above conventional drive control device, the switching speed is controlled when a forward current flows in the semiconductor switching element, and the switching is performed when the reverse current flows in the free hole diode. There is no specific control. Therefore, the drive control device has a problem that the loss is large when the time during which the current in the reverse direction flows only in the free Hall diode becomes long.

本発明が解決しようとする課題は、逆方向電流の導通時の損失を低減するスイッチング装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a switching device that reduces the loss during reverse current conduction.

本発明は、順方向の電流が前記主回路に流れている状態で、オン指令期間を所定期間とするスイッチング信号に基づき、スイッチング素子をオン状態にする場合には、スイッチング素子のオン状態の期間を、第１のオン期間とし、逆方向の電流が主回路に流れている状態で、オン指令期間を当該所定期間と同じ長さにするスイッチング信号に基づき、スイッチング素子をオン状態にする場合には、スイッチング素子のオン状態の期間を、第２のオン期間とし、当該第２のオン期間を当該第１のオン期間より長くすることによって上記課題を解決する。 According to the present invention, when a switching element is turned on based on a switching signal having an on command period as a predetermined period in a state in which a forward current flows in the main circuit, the switching element is turned on. Is the first on-period, and the switching element is turned on based on a switching signal that makes the on-command period the same length as the predetermined period in a state where a reverse current flows in the main circuit. Solves the above problem by setting the ON state period of the switching element as the second ON period and making the second ON period longer than the first ON period.

本発明は、主回路に含まれるダイオードに逆方向電流が導通する場合には、スイッチング素子のオン期間が長いため、ダイオードのみに逆方向電流が流れている期間が短くなり、その結果として、逆方向電流の導通時の損失を低減することができる。 In the present invention, when the reverse current is conducted to the diode included in the main circuit, since the switching element has a long ON period, the period in which the reverse current flows only in the diode is shortened. Loss when the directional current is conducted can be reduced.

図１は本実施形態に係るスイッチング装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a switching device according to the present embodiment. 図２（ａ）はスイッチング信号のタイムチャートを示すグラフであり、図２（ｂ）は順方向導通時のゲート電圧（Ｖ_ｇ）のタイムチャートを示すグラフであり、図２（ｃ）は逆方向導通時のゲート電圧（Ｖ_ｇ）のタイムチャートを示すグラフである。2A is a graph showing a time chart of a switching signal, FIG. 2B is a graph showing a time chart of a gate voltage (V _g ) during forward conduction, and FIG. It is a graph which shows the time chart of the gate voltage ( _Vg ) at the time of direction conduction. 図３は、本発明の変形例に係るスイッチング装置の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a switching device according to a modification of the present invention. 図４は、本発明の変形例に係るスイッチング装置の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a switching device according to a modification of the present invention. 図５は他の実施形態に係るスイッチング装置の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a switching device according to another embodiment. 図６（ａ）はスイッチング信号のタイムチャートを示すグラフであり、図６（ｂ）は順方向導通時のゲート電圧（Ｖ_ｇ）のタイムチャートを示すグラフであり、図６（ｃ）は逆方向導通時のゲート電圧（Ｖ_ｇ）のタイムチャートを示すグラフである。6A is a graph showing a time chart of the switching signal, FIG. 6B is a graph showing a time chart of the gate voltage (V _g ) during forward conduction, and FIG. It is a graph which shows the time chart of the gate voltage ( _Vg ) at the time of direction conduction. 図７は他の実施形態に係るスイッチング装置の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a switching device according to another embodiment. 図８は他の実施形態に係るスイッチング装置の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a switching device according to another embodiment.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<< First Embodiment >>

図１は、本発明の実施形態に係るスイッチング装置の回路図である。本実施形態に係るスイッチング装置は、例えば電力変換装置を構成するインバータ回路の一部に用いられる。電力変換装置は、例えば直流電源の直流を交流に変換しつつ、負荷に出力する装置である。電力変換装置のインバータ回路は、例えば、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とダイオードとを並列に接続した並列回路をアーム状に接続し、アーム状に接続された複数の回路を三相に接続した回路である。スイッチング素子とダイオードは、電流の導通方向が互いに逆方向になるように、接続されている。スイッチング装置をインバータ回路に適用する場合には、図１に示すスイッチング装置は、上アーム又は下アームの回路に相当する。なお、スイッチング装置は、ＡＣＤＣの電力変換装置に限らず、他の電力変換装置に適用されてもよく、また電力変換装置に限らず他の装置に適用されてもよい。 FIG. 1 is a circuit diagram of a switching device according to an embodiment of the present invention. The switching device according to the present embodiment is used in a part of an inverter circuit that constitutes a power conversion device, for example. The power conversion device is a device that, for example, converts a direct current of a direct current power source into an alternating current and outputs it to a load. The inverter circuit of the power conversion device is, for example, a circuit in which a parallel circuit in which switching elements such as IGBTs and diodes are connected in parallel is connected in an arm shape, and a plurality of circuits connected in an arm shape are connected in three phases. . The switching element and the diode are connected such that current conduction directions are opposite to each other. When the switching device is applied to an inverter circuit, the switching device shown in FIG. 1 corresponds to a circuit of an upper arm or a lower arm. The switching device is not limited to an ACDC power conversion device, but may be applied to other power conversion devices, and may be applied to other devices without being limited to power conversion devices.

図１に示すように、スイッチング装置は、スイッチング素子１、ダイオード２、トランジスタ３Ａ、３Ｂ、信号発生器４、駆動電源５Ａ、５Ｂ、可変抵抗６Ａ、６Ｂ、ダイオード７Ａ、７Ｂ、制御回路８、及び電圧センサ９を備えている。スイッチング素子１とダイオード２との並列回路が主回路Ｍである。 As shown in FIG. 1, the switching device includes a switching element 1, a diode 2, transistors 3A and 3B, a signal generator 4, drive power supplies 5A and 5B, variable resistors 6A and 6B, diodes 7A and 7B, a control circuit 8, and A voltage sensor 9 is provided. A parallel circuit of the switching element 1 and the diode 2 is the main circuit M.

スイッチング素子１は、順方向と逆方向に電流を導通可能な半導体素子である。スイッチング素子１は、ＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。スイッチング素子１には、Ｓｉ、ＳiＣ、ＧａＮ等のワイドバンドギャップ半導体材料を用いた逆耐圧機能のないユニポーラまたはバイポーラ構造をもつ素子としてもよい。スイッチング素子１は、例えばＩＧＢＴ等のトランジスタでもよい。スイッチング素子１は、複数のトランジスタを、互いの電流の導通方向を逆向きにしつつ、並列に接続した回路であってもよい。 The switching element 1 is a semiconductor element capable of conducting current in the forward direction and the reverse direction. The switching element 1 is a transistor such as a MOSFET. The switching element 1 may be an element having a unipolar or bipolar structure without a reverse breakdown voltage function using a wide band gap semiconductor material such as Si, SiC, or GaN. The switching element 1 may be a transistor such as an IGBT. The switching element 1 may be a circuit in which a plurality of transistors are connected in parallel while their current conduction directions are opposite to each other.

ダイオード２は、スイッチング素子１の逆方向と同方向に電流を導通可能な素子である。ダイオード２はスイッチング素子１に対して並列に接続されている。ダイオード２は、スイッチング素子１に対して並列に接続されている。スイッチング素子１のドレインがダイオード２のカソードに接続され、スイッチング素子１のソースがダイオード２のアノードに接続されている。 The diode 2 is an element that can conduct current in the same direction as the reverse direction of the switching element 1. The diode 2 is connected in parallel to the switching element 1. The diode 2 is connected in parallel to the switching element 1. The drain of the switching element 1 is connected to the cathode of the diode 2, and the source of the switching element 1 is connected to the anode of the diode 2.

なお、スイッチング素子１に含まれる寄生ダイオードを、スイッチング素子１に並列に接続されるダイオード２としてもよい。すなわち、スイッチング素子１及びダイオード２を有する主回路Ｍは、ダイオード機能を有した半導体素子で構成されていてもよい。 The parasitic diode included in the switching element 1 may be a diode 2 connected in parallel to the switching element 1. That is, the main circuit M having the switching element 1 and the diode 2 may be configured by a semiconductor element having a diode function.

また、主回路Ｍは、スイッチング素子１及びダイオード２をそれぞれ複数並列に接続した回路であってもよい。これにより、主回路Ｍの電流経路に大電流を流すことができるため、主回路Ｍの容量を高めることができる。 The main circuit M may be a circuit in which a plurality of switching elements 1 and diodes 2 are connected in parallel. Thereby, since a large current can flow through the current path of the main circuit M, the capacity of the main circuit M can be increased.

トランジスタ３Ａは、スイッチング素子１をターンオンするために、スイッチング素子１のゲートに駆動電圧又は駆動電流を供給するための素子である。トランジスタ３Ａはｎｐｎ側のトランジスタである。トランジスタ３Ａのベースは信号発生器４に接続され、トランジスタ３Ａのコレクタは駆動電源５Ａに接続され、トランジスタ３Ａのエミッタはトランジスタ３Ｂのエミッタ及びダイオード７Ａのアノードに接続されている。 The transistor 3 A is an element for supplying a driving voltage or a driving current to the gate of the switching element 1 in order to turn on the switching element 1. The transistor 3A is an npn side transistor. The base of the transistor 3A is connected to the signal generator 4, the collector of the transistor 3A is connected to the drive power supply 5A, and the emitter of the transistor 3A is connected to the emitter of the transistor 3B and the anode of the diode 7A.

トランジスタ３Ｂは、スイッチング素子１をターンオフするために、スイッチング素子１のゲート電圧又はゲート電流を制御するための素子である。トランジスタ３Ｂはｐｎｐ側のトランジスタである。トランジスタ３Ｂのベースは信号発生器４に接続され、トランジスタ３Ｂのコレクタはトランジスタ３Ａのエミッタ及びダイオード７Ｂのカソードに接続され、トランジスタ３Ｂのエミッタは駆動電源５Ｂに接続されている。 The transistor 3 B is an element for controlling the gate voltage or the gate current of the switching element 1 in order to turn off the switching element 1. The transistor 3B is a pnp side transistor. The base of the transistor 3B is connected to the signal generator 4, the collector of the transistor 3B is connected to the emitter of the transistor 3A and the cathode of the diode 7B, and the emitter of the transistor 3B is connected to the drive power supply 5B.

信号発生器４は、スイッチング素子１のオン、オフを切り換えるスイッチング信号を発生し、当該スイッチング信号をトランジスタ３Ａ、３Ｂにそれぞれ出力する。スイッチング信号には、スイッチング素子をオンにするオン指令期間が設定されている。オン指令期間は、スイッチング素子１のゲート電圧の立ち上がりのタイミングと、ゲート電圧の立ち下がりのタイミングを定めている。 The signal generator 4 generates a switching signal for switching the switching element 1 on and off, and outputs the switching signal to the transistors 3A and 3B, respectively. An ON command period for turning on the switching element is set in the switching signal. The ON command period defines the rising timing of the gate voltage of the switching element 1 and the falling timing of the gate voltage.

駆動電源５Ａ、５Ｂは、トランジスタ３Ａ、３Ｂに対して、駆動電圧を供給するための電源である。駆動電源５Ａ、５Ｂは出力電圧を変更可能な電源である。駆動電源５Ａ、５Ｂの出力電圧は制御回路８により制御される。 The drive power supplies 5A and 5B are power supplies for supplying a drive voltage to the transistors 3A and 3B. The drive power supplies 5A and 5B are power supplies that can change the output voltage. The output voltages of the drive power supplies 5A and 5B are controlled by the control circuit 8.

ダイオード７Ａは、電流をトランジスタ３Ａのエミッタから可変抵抗６Ａに電流を流すように整流作用もつ素子である。ダイオード７Ｂは、電流を可変抵抗６Ｂからトランジスタ３Ｂのエミッタに流すように整流作用をもつ素子である。ダイオード７Ａはトランジスタ３Ａと可変抵抗６Ａとの間に接続されている。ダイオード７Ｂはトランジスタ３Ｂと可変抵抗６Ｂとの間に接続されている。 The diode 7A is an element having a rectifying action so that current flows from the emitter of the transistor 3A to the variable resistor 6A. The diode 7B is an element having a rectifying action so that a current flows from the variable resistor 6B to the emitter of the transistor 3B. The diode 7A is connected between the transistor 3A and the variable resistor 6A. The diode 7B is connected between the transistor 3B and the variable resistor 6B.

可変抵抗６Ａは、スイッチング素子１がターンオンする際に、スイッチング素子１のゲート電圧の立ち上がり時間を変更するための抵抗である。主回路Ｍに順方向電流が導通している状態で、スイッチング素子１をターンオンさせる場合には、可変抵抗６Ａは、基準抵抗に設定されている。そして、主回路Ｍに逆方向電流が導通している状態で、スイッチング素子１をターンオンさせる場合には、可変抵抗６Ａは、基準抵抗より抵抗の低い抵抗（低抵抗）に設定されている。可変抵抗６Ａの抵抗は、制御回路８の制御信号によって切り替わる。 The variable resistor 6A is a resistor for changing the rise time of the gate voltage of the switching element 1 when the switching element 1 is turned on. When the switching element 1 is turned on in a state where the forward current is conducted to the main circuit M, the variable resistor 6A is set as a reference resistor. When the switching element 1 is turned on while a reverse current is conducted to the main circuit M, the variable resistor 6A is set to a resistance (low resistance) lower than the reference resistance. The resistance of the variable resistor 6 A is switched by a control signal from the control circuit 8.

可変抵抗６Ｂは、スイッチング素子１がターンオフする際に、スイッチング素子１のゲート電圧の立ち下がり時間を変更するための抵抗である。主回路Ｍに順方向電流が導通している状態で、スイッチング素子１をターンオフさせる場合には、可変抵抗６Ｂは、基準抵抗に設定されている。そして、主回路Ｍに逆方向電流が導通している状態で、スイッチング素子１をターンオフさせる場合には、可変抵抗６Ｂは、基準抵抗より抵抗の高い抵抗（高抵抗）に設定されている。可変抵抗６Ｂの抵抗は、制御回路８の制御信号によって切り替わる。 The variable resistor 6B is a resistor for changing the fall time of the gate voltage of the switching element 1 when the switching element 1 is turned off. When the switching element 1 is turned off while the forward current is conducted to the main circuit M, the variable resistor 6B is set as a reference resistor. When the switching element 1 is turned off while a reverse current is conducted to the main circuit M, the variable resistor 6B is set to a resistance (high resistance) higher than the reference resistance. The resistance of the variable resistor 6 B is switched by a control signal from the control circuit 8.

制御回路８は、電圧センサ９の検出値に基づき、主回路Ｍに順方向電流が流れるか、逆方向電流が流れるかを判定する。制御回路８は、主回路Ｍの電流の導通方向の判定結果に基づき、駆動電源５Ａ、５Ｂ及び可変抵抗６Ａ、６Ｂを制御する。また、制御回路８は、電圧センサ９の検出電圧と、外部から入力される電流指令値に基づき、検出電流を電流指令値に追随するよう、スイッチング素子１のオン、オフを切り換えるための制御信号を生成し、信号発生器４に出力する。 The control circuit 8 determines whether forward current or reverse current flows through the main circuit M based on the detection value of the voltage sensor 9. The control circuit 8 controls the drive power supplies 5A and 5B and the variable resistors 6A and 6B based on the determination result of the current conduction direction of the main circuit M. The control circuit 8 is a control signal for switching the switching element 1 on and off so that the detected current follows the current command value based on the detected voltage of the voltage sensor 9 and the current command value input from the outside. Is output to the signal generator 4.

電圧センサ９は、主回路Ｍに流れる電流の導通方向を検出するためのセンサであって、スイッチング素子１のドレイン−ソース間の電圧を検出する。ダイオード２のバイアス電圧（Ｖｆ）の特性、スイッチング素子１のオン抵抗の影響によって、順方向の電流が主回路Ｍに流れている場合には、スイッチング素子１のドレイン電位がスイッチング素子１のソース電位より高くなる。一方、逆方向の電流が主回路Ｍに流れている場合には、スイッチング素子１のドレイン電位がスイッチング素子１のソース電位より低くなる。すなわち、電圧センサ９により、スイッチング素子１のドレインとソースの電位差を検出することで、主回路Ｍの電流導通方向を検出することができる。 The voltage sensor 9 is a sensor for detecting the conduction direction of the current flowing through the main circuit M, and detects the voltage between the drain and source of the switching element 1. When a forward current flows through the main circuit M due to the bias voltage (Vf) characteristics of the diode 2 and the on-resistance of the switching element 1, the drain potential of the switching element 1 becomes the source potential of the switching element 1. Get higher. On the other hand, when a reverse current flows through the main circuit M, the drain potential of the switching element 1 is lower than the source potential of the switching element 1. That is, the current conduction direction of the main circuit M can be detected by detecting the potential difference between the drain and the source of the switching element 1 by the voltage sensor 9.

次に、本実施形態に係るスイッチング装置の回路動作を、図２を用いて説明する。図２は、スイッチング信号（図２（ａ））、順方向導通時のゲート電圧（Ｖｇ）（図２（ｂ））、逆方向導通時のゲート電圧（Ｖ_ｇ）（図２（ｃ））のタイムチャートを示すグラフである。スイッチング信号は、トランジスタ３Ａ、３Ｂの入力信号に相当する。図２（ａ）において、Ｖ_ｓｉｇ１は、トランジスタ３Ａをオフにトランジスタ３Ｂをオンにする入力信号であり、Ｖ_ｓｉｇ２は、トランジスタ３Ａをオンにトランジスタ３Ｂをオフにする入力信号である。そして、図２（ａ）のＴｏｎからＴｏｆｆまでが、オン指令期間となる。 Next, the circuit operation of the switching device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 shows a switching signal (FIG. 2 (a)), a gate voltage (Vg) during forward conduction (FIG. 2 (b)), and a gate voltage (V _g ) during backward conduction (FIG. 2 (c)). It is a graph which shows this time chart. The switching signal corresponds to the input signal of the transistors 3A and 3B. In FIG. 2A, V _sig1 is an input signal for turning off the transistor 3A and turning on the transistor 3B, and V _sig2 is an input signal for turning on the transistor 3A and turning off the transistor 3B. Then, the ON command period is from Ton to Toff in FIG.

スイッチング素子１には、オン、オフを切り換える閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）が予め設定されている。スイッチング素子１のゲート電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチング素子１はオン状態になり、ゲート電圧が閾値電圧未満である場合には、スイッチング素子１はオフ状態になる。 In the switching element 1, a threshold voltage (V _th ) for switching on and off is set in advance. When the gate voltage of the switching element 1 is equal to or higher than the threshold voltage, the switching element 1 is turned on, and when the gate voltage is less than the threshold voltage, the switching element 1 is turned off.

スイッチング素子１のオフ状態のゲート電圧（ゲートオフ電圧：Ｖ_ｇＬ）は、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）よりも低く、スイッチング素子１のオン状態のゲート電圧（ゲートオン電圧：Ｖ_ｇＨ）は、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）よりも高い。スイッチング素子のゲート電圧（Ｖ_ｇＬ、Ｖ_ｇＨ）は、スイッチング素子の閾値電圧特性に応じて、予め調整されている。 The gate voltage (gate off voltage: V _gL ) in the off state of the switching element 1 is lower than the threshold voltage (V _th ), and the gate voltage (gate on voltage: V _gH ) in the on state of the switching element 1 is the threshold voltage (V _th ). The gate voltage (V _gL , V _gH ) of the switching element is adjusted in advance according to the threshold voltage characteristics of the switching element.

まず、順方向の電流が主回路Ｍに流れている状態で、スイッチング信号に基づき、スイッチング素子がオン状態になる場合（以下、「順方向の場合」とも称する）の回路動作を、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しつつ説明する。 First, the circuit operation when the switching element is turned on based on the switching signal in a state where the forward current flows in the main circuit M (hereinafter also referred to as “forward direction”) is shown in FIG. Description will be made with reference to a) and FIG.

可変抵抗６Ａ、６Ｂは、基準抵抗に設定されている。 The variable resistors 6A and 6B are set as reference resistors.

時間０から時間ｔ_１までは、トランジスタ３Ａはオフ状態で、トランジスタ３Ｂはオン状態になる。スイッチング素子１のゲート電圧は、Ｖ_ｇＬ（＜Ｖ_ｇＨ）である。ゲート電圧（Ｖ_ｇＬ）は閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）より低いため、スイッチング素子１はオフ状態となる。 From time 0 to time t _1, the transistor 3A is turned off, the transistor 3B is turned on. The gate voltage of the switching element 1 is V _gL (<V _gH ). Since the gate voltage (V _gL ) is lower than the threshold voltage (V _th ), the switching element 1 is turned off.

時間ｔ_１の時点で、トランジスタ３Ａ、３Ｂのオン、オフの状態が切り替わり、トランジスタ３Ａはオン状態に、トランジスタ３Ｂはオフ状態になる。トランジスタ３Ａがオンになることで、スイッチング素子１のゲート電圧が所定の傾きで上昇し、スイッチング素子１のターンオンが開始する。なお、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）未満であるため、スイッチング素子１の状態はオフ状態である。 At time _{t 1,} the transistors 3A, 3B on and toggles off, the transistor 3A to the ON state, the transistor 3B is turned off. When the transistor 3A is turned on, the gate voltage of the switching element 1 rises with a predetermined slope, and the switching element 1 starts to turn on. Note that since the gate voltage (V _g ) is less than the threshold voltage (V _th ), the switching element 1 is in the off state.

時間ｔ_ａ１で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）に達するため、スイッチング素子１はオフからオンに切り替わる。ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、時間ｔ_１から時間ｔ_ａ１までの傾きと同じ傾きで上昇を続ける。そして、時間ｔ_２で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）がＶ_ｇＨに達すると、スイッチング素子１のターンオン動作が終了する。すなわち、スイッチング素子１のターンオン期間は、時間ｔ_１から時間ｔ_２までの期間である。またターンオン期間中、スイッチング素子１が実際にオフからオンに切り替わるタイミング（スイッチング素子１のオン期間の開始時間）は、時間ｔ_ａ１である。 Since the gate voltage (V _g ) reaches the threshold voltage (V _th ) at time t _a1 , the switching element 1 is switched from off to on. The gate voltage (V _g ) continues to rise with the same slope as the slope from time t ₁ to time t _a1 . When the gate voltage (V _g ) reaches V _gH at time t ₂ , the turn-on operation of the switching element 1 ends. That is, the turn-on period of the switching element 1 is a period from the time t ₁ to time t _2. Further, during the turn-on period, the timing at which the switching element 1 is actually switched from OFF to ON (starting time of the ON period of the switching element 1) is a time _ta1 .

時間ｔ_２から時間ｔ_３までの間は、トランジスタ３Ａのオン状態、トランジス３Ｂのオフ状態が継続され、スイッチング素子１のオン状態が継続する。 During the time t ₂ to time t _3, the transistors 3A ON state, the OFF state of the transistor 3B is continued, the ON state continues for the switching element 1.

時間ｔ_３の時点で、トランジスタ３Ａ、３Ｂのオン、オフの状態が切り替わり、トランジスタ３Ａはオフ状態に、トランジスタ３Ｂはオン状態になる。トランジスタ３Ｂがオンになることで、スイッチング素子１のゲート電圧が所定の傾きで下降し、スイッチング素子１のターンオフが開始する。なお、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）以上であるため、スイッチング素子１はオン状態である。 At time _{t 3,} the transistors 3A, 3B on and toggles off, the transistor 3A is turned off and the transistor 3B is turned on. When the transistor 3B is turned on, the gate voltage of the switching element 1 drops with a predetermined slope, and the switching element 1 starts to turn off. Since the gate voltage (V _g ) is equal to or higher than the threshold voltage (V _th ), the switching element 1 is in the on state.

時間ｔ_ａ２の時点で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）未満まで下がるため、スイッチング素子１はオンからオフに切り替わる。ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、時間ｔ_３から時間ｔ_ａ２までの傾きと同じ傾きで下降を続ける。そして、時間ｔ_４の時点で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）がＶ_ｇＬまで下がると、スイッチング素子１のターンオフ動作が終了する。すなわち、スイッチング素子１のターンオフ期間は、時間ｔ_３から時間ｔ_４までの期間である。またターンオフ期間中、スイッチング素子１が実際にオンからオフに切り替わるタイミング（スイッチング素子１のオン期間の終了時間）は、時間ｔ_ａ２である。そして、スイッチング素子１のオン期間の長さは、時間ｔ_ａ１から時間ｔ_ａ２までの期間の長さである。 At time t _a2 , the gate voltage (V _g ) drops below the threshold voltage (V _th ), so that the switching element 1 switches from on to off. The gate voltage (V _g ) continues to fall with the same slope as the slope from time t ₃ to time ta ₂ . When the gate voltage (V _g ) drops to V _gL at time t ₄ , the turn-off operation of the switching element 1 ends. That is, the turn-off period of the switching element 1 is a period from the time t ₃ to time t _4. Further, the timing at which the switching element 1 is actually switched from on to off during the turn-off period (the end time of the on-period of the switching element 1) is time _ta2 . The length of the on period of the switching element 1 is the length of the period from time t _a1 to time t _a2 .

次に、逆方向の電流が主回路Ｍに流れている状態で、スイッチング信号に基づき、スイッチング素子がオン状態になる場合（以下、「逆方向の場合」とも称する。）の回路動作を、図２（ａ）及び図２（ｃ）を参照しつつ説明する。 Next, the circuit operation in the case where the switching element is turned on based on the switching signal in the state where the current in the reverse direction flows through the main circuit M (hereinafter also referred to as “the case of the reverse direction”) is shown in FIG. This will be described with reference to 2 (a) and FIG. 2 (c).

可変抵抗６Ａは低抵抗に設定され、可変抵抗６Ｂは高抵抗に設定されている。 The variable resistor 6A is set to a low resistance, and the variable resistor 6B is set to a high resistance.

時間０から時間ｔ_１までは、トランジスタ３Ａはオフ状態で、トランジスタ３Ｂはオン状態になる。スイッチング素子１のゲート電圧（Ｖ_ｇＬ）は閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）より低いため、スイッチング素子１はオフ状態となる。 From time 0 to time t _1, the transistor 3A is turned off, the transistor 3B is turned on. Since the gate voltage (V _gL ) of the switching element 1 is lower than the threshold voltage (V _th ), the switching element 1 is turned off.

時間ｔ_１で、トランジスタ３Ａ、３Ｂのオン、オフの状態が切り替わり、トランジスタ３Ａはオン状態に、トランジスタ３Ｂはオフ状態になる。トランジスタ３Ａがオンになることで、スイッチング素子１のゲート電圧が上昇する。このとき、可変抵抗６Ａは低抵抗に設定されているため、スイッチング素子１のゲートに流れる電流が、順方向の場合と比べて高くなり、ゲート電圧が上昇する際の傾きが、順方向の場合よりも大きくなる。 At time _{t 1,} the transistors 3A, 3B on and toggles off, the transistor 3A to the ON state, the transistor 3B is turned off. When the transistor 3A is turned on, the gate voltage of the switching element 1 increases. At this time, since the variable resistor 6A is set to a low resistance, the current flowing through the gate of the switching element 1 becomes higher than that in the forward direction, and the gradient when the gate voltage rises is in the forward direction. Bigger than.

時間ｔ_ｂ１で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）に達するため、スイッチング素子１はオフからオンに切り替わる。ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が上昇する際の傾きが、順方向の場合よりも大きいため、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、順方向の場合よりも早く閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）に達する。そのため、スイッチング素子１が実際にオフからオンに切り替わるタイミング（時間ｔ_ｂ１：スイッチング素子１のオン期間の開始時間）は、順方向の場合のタイミング（ｔ_ａ１）よりも早くなる。そして、時間ｔ_５の時点で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）がＶ_ｇＨに達すると、スイッチング素子１のターンオン動作が終了する。スイッチング素子１のターンオン期間は、時間ｔ_１から時間ｔ_５までの期間である。 At time _tb1 , since the gate voltage (V _g ) reaches the threshold voltage (V _th ), the switching element 1 is switched from OFF to ON. Since the slope when the gate voltage (V _g ) increases is larger than that in the forward direction, the gate voltage (V _g ) reaches the threshold voltage (V _th ) earlier than in the forward direction. Therefore, the timing at which the switching element 1 is actually switched from OFF to ON (time t _b1 : start time of the ON period of the switching element 1) is earlier than the timing (t _a1 ) in the forward direction. Then, when the gate voltage (V _g ) reaches V _gH at time t ₅ , the turn-on operation of the switching element 1 is completed. Turn-on period of the switching element 1 is a period from the time t ₁ to time t _5.

すなわち、逆方向の場合のターンオン期間（時間ｔ_１から時間ｔ_５までの時間）は、順方向の場合のターンオン時間（時間ｔ_１から時間ｔ_２までの時間）よりも短くなる。スイッチング素子１がターンオンする際に、スイッチング素子１の逆方向に電流が流れ出すタイミングが、順方向の場合と比較して、逆方向の方が早くなる。そのため、オン指令期間が、順方向の場合と、逆方向の場合とで同じ長さにして、スイッチング動作を行うと、逆方向の場合のオン期間が、順方向の場合のオン期間よりも長くなり、逆方向の場合には、ダイオード２のみに電流が流れる期間が、順方向の場合より短くなる。その結果として、本実施形態は損失を低減できる。 That is, the turn-on period (time from the time t ₁ to time t ₅₎ in the case of the reverse direction is shorter than the turn-on time for the forward (time from time t ₁ to time t _2). When the switching element 1 is turned on, the timing at which current flows in the reverse direction of the switching element 1 is earlier in the reverse direction than in the forward direction. Therefore, when the ON command period is set to the same length in the forward direction and in the reverse direction and the switching operation is performed, the ON period in the reverse direction is longer than the ON period in the forward direction. Thus, in the reverse direction, the period during which current flows only in the diode 2 is shorter than in the forward direction. As a result, this embodiment can reduce loss.

時間ｔ_３の時点で、トランジスタ３Ａ、３Ｂのオン、オフの状態が切り替わり、トランジスタ３Ａはオフ状態に、トランジスタ３Ｂはオン状態になる。トランジスタ３Ｂがオンになることで、スイッチング素子１のゲート電圧の降下が開始する。このとき、可変抵抗６Ｂは高抵抗に設定されているため、スイッチング素子１のゲート−ソース間に蓄積された電荷が、順方向の場合と比べて、可変抵抗６Ｂに放出されにくくなる。そのため、ゲート電圧が下降する際の傾きが、順方向の場合よりも小さくなる。 At time _{t 3,} the transistors 3A, 3B on and toggles off, the transistor 3A is turned off and the transistor 3B is turned on. When the transistor 3B is turned on, the gate voltage of the switching element 1 starts to drop. At this time, since the variable resistor 6B is set to a high resistance, the charge accumulated between the gate and the source of the switching element 1 is less likely to be released to the variable resistor 6B than in the forward direction. For this reason, the gradient when the gate voltage decreases is smaller than that in the forward direction.

時間ｔ_ｂ２で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）未満まで下がるため、スイッチング素子１はオンからオフに切り替わる。ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、時間ｔ_３から時間ｔ_ｂ２までの傾きと同じ傾きで下降を続ける。 At time t _b2 , the gate voltage (V _g ) drops below the threshold voltage (V _th ), so that the switching element 1 is switched from on to off. Gate voltage _{(V g)} continues to descend at the same inclination as from time _{t 3} to time _{t b2.}

逆方向の場合には、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が下降する際の傾きが、順方向の場合よりも小さいため、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、順方向の場合よりも遅いタイミングで、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）に達する。そのため、スイッチング素子１が実際にオンからオフに切り替わるタイミング（時間ｔ_ｂ２：スイッチング素子１のオン期間の終了時間）は、順方向の場合のタイミング（ｔ_ａ２）よりも遅くなる。そして、時間ｔ_６の時点で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）がＶ_ｇＬまで下がると、スイッチング素子１のターンオフ動作が終了する。スイッチング素子１のターンオフ期間は、時間ｔ_３から時間ｔ_６までの期間である。 In the reverse direction, since the slope when the gate voltage (V _g ) decreases is smaller than that in the forward direction, the gate voltage (V _g ) is the threshold voltage at a later timing than in the forward direction. (V _th ) is reached. Therefore, the timing at which the switching element 1 is actually switched from on to off (time t _b2 : end time of the on period of the switching element 1) is later than the timing in the forward direction (t _a2 ). When the gate voltage (V _g ) drops to V _gL at time t ₆ , the turn-off operation of the switching element 1 ends. Off period of the switching element 1 is a period from the time t ₃ to time t _6.

すなわち、逆方向の場合のターンオフ期間（時間ｔ_３から時間ｔ_６までの時間）は、順方向の場合のターンオン時間（時間ｔ_３から時間ｔ_４までの時間）よりも長くなる。スイッチング素子１がターンオフする際に、スイッチング素子１の逆方向への電流が停止するタイミングが、順方向の場合と比較して、逆方向の方が遅くなる。そのため、オン指令期間が、順方向の場合と、逆方向の場合とで同じ長さにして、スイッチング動作を行うと、逆方向の場合のオン期間が、順方向の場合のオン期間よりも長くなり、逆方向の場合には、ダイオード２のみに電流が流れる期間が、順方向の場合より短くなる。その結果として、本実施形態では損失を低減できる。 That is, (the time from time t ₃ to time t ₆₎ the turn-off period when the reverse is longer than the turn-on time for the forward (time from time t ₃ to time t _4). When the switching element 1 is turned off, the timing at which the current in the reverse direction of the switching element 1 stops is slower in the reverse direction than in the forward direction. Therefore, when the ON command period is set to the same length in the forward direction and in the reverse direction and the switching operation is performed, the ON period in the reverse direction is longer than the ON period in the forward direction. Thus, in the reverse direction, the period during which current flows only in the diode 2 is shorter than in the forward direction. As a result, the loss can be reduced in this embodiment.

順方向の場合に、スイッチング素子１をオンにする際には、通常、オン時に主回路Ｍに加わるサージ電圧を抑制するために、スイッチング速度の高速化には限界がある。一方、逆方向の場合には、オン時に主回路Ｍに加わるサージ電圧の影響が少ないため、スイッチング速度の高速が可能である。そのため、本実施形態では、逆方向の場合に、スイッチング素子１をターンオンする際には、スイッチング速度を、順方向の場合と比較して高速にすることができる。 When the switching element 1 is turned on in the forward direction, there is usually a limit to increasing the switching speed in order to suppress the surge voltage applied to the main circuit M when turned on. On the other hand, in the reverse direction, since the influence of the surge voltage applied to the main circuit M at the time of ON is small, the switching speed can be increased. Therefore, in this embodiment, when the switching element 1 is turned on in the reverse direction, the switching speed can be increased compared to the forward direction.

上記のように、本実施形態では、順方向の電流が主回路Ｍに流れている状態で、オン指令期間を所定期間（時間ｔ_１から時間ｔ_３までの間）とするスイッチング信号に基づき、スイッチング素子１をオン状態にする場合には、スイッチング素子１のオン状態の期間を、時間ｔ_ａ１から時間ｔ_ａ２までのオン期間とし、逆方向の電流が主回路に流れている状態で、オン指令期間を当該所定期間と同じ長さにするスイッチング信号に基づき、スイッチング素子１をオン状態にする場合には、スイッチング素子１のオン状態の期間を、時間ｔ_ｂ１から時間ｔ_ｂ２までのオン期間とし、逆方向の場合のオン時間を、順方向の場合のオン時間より長くする。これにより、逆方向の場合には、ダイオード２のみを介して電流が流れる期間が短くなるため、主回路Ｍで発生する損失を低減できる。 As described above, in the present embodiment, based on the switching signal in which the ON command period is a predetermined period (between time t ₁ and time t ₃ ) in a state in which a forward current flows through the main circuit M, When switching element 1 is turned on, the on-state period of switching element 1 is set to the on period from time t _a1 to time t _a2 , and the current is applied in the reverse direction in the main circuit. When the switching element 1 is turned on based on a switching signal having a command period that is the same length as the predetermined period, the switching element 1 is turned on from the time t _b1 to the time t _b2. And the ON time in the reverse direction is longer than the ON time in the forward direction. As a result, in the reverse direction, the period during which current flows only through the diode 2 is shortened, so that loss generated in the main circuit M can be reduced.

また本実施形態では、スイッチング素子１は、スイッチング素子１をターンオンさせるスイッチング信号の入力時からターンオン期間を経て、オフからオンに切り替わり、逆方向の場合のターンオン期間は、順方向の場合のターンオン期間より短い。これにより、逆方向の場合には、ダイオード２のみを介して電流が流れる期間が短くなるため、主回路Ｍで発生する損失を低減できる。 Further, in the present embodiment, the switching element 1 is switched from off to on through a turn-on period from the input of a switching signal for turning on the switching element 1, and the turn-on period in the reverse direction is the turn-on period in the forward direction. Shorter. As a result, in the reverse direction, the period during which current flows only through the diode 2 is shortened, so that loss generated in the main circuit M can be reduced.

また本実施形態では、スイッチング素子１は、スイッチング素子１をターンオフさせるスイッチング信号の入力時からターンオフ期間を経て、オンからオフに切り替わり、逆方向の場合のターンオフ期間が、順方向の場合のターンオフ期間より長い。これにより、逆方向の場合には、ダイオード２のみを介して電流が流れる期間が短くなるため、主回路Ｍで発生する損失を低減できる。 Further, in the present embodiment, the switching element 1 is switched from on to off through a turn-off period from the input of a switching signal for turning off the switching element 1, and the turn-off period in the reverse direction is the turn-off period in the forward direction. Longer. As a result, in the reverse direction, the period during which current flows only through the diode 2 is shortened, so that loss generated in the main circuit M can be reduced.

また本実施形態では、逆方向の場合のターンオン期間における制御電圧（ゲート電圧：Ｖ_ｇ）の傾きは、順方向の場合のターンオン期間における制御電圧（ゲート電圧：Ｖ_ｇ）の傾きより大きい。これにより、逆方向の場合には、ダイオード２のみを介して電流が流れる期間が短くなるため、主回路Ｍで発生する損失を低減できる。 In the present embodiment, the slope of the control voltage (gate voltage: V _g ) in the turn-on period in the reverse direction is larger than the slope of the control voltage (gate voltage: V _g ) in the turn-on period in the forward direction. As a result, in the reverse direction, the period during which current flows only through the diode 2 is shortened, so that loss generated in the main circuit M can be reduced.

また本実施形態では、逆方向の場合のターンオフ期間における制御電圧（ゲート電圧：Ｖ_ｇ）の傾きは、順方向の場合のターンオフ期間における制御電圧（ゲート電圧：Ｖ_ｇ）の傾きより小さい。これにより、逆方向の場合には、ダイオード２のみを介して電流が流れる期間が短くなるため、主回路Ｍで発生する損失を低減できる。 In this embodiment, the slope of the control voltage (gate voltage: V _g ) in the turn-off period in the reverse direction is smaller than the slope of the control voltage (gate voltage: V _g ) in the turn-off period in the forward direction. As a result, in the reverse direction, the period during which current flows only through the diode 2 is shortened, so that loss generated in the main circuit M can be reduced.

また本実施形態では、可変抵抗６Ａ、６Ｂの抵抗を切り換えることで、スイッチング素子１の制御電圧を調整し、スイッチング素子１のターンオン期間、及び、スイッチング素子１のターンオフ期間を設定する。これにより、逆方向の場合には、ダイオード２のみを介して電流が流れる期間が短くなるため、主回路Ｍで発生する損失を低減できる。 In the present embodiment, the control voltage of the switching element 1 is adjusted by switching the resistances of the variable resistors 6A and 6B, and the turn-on period of the switching element 1 and the turn-off period of the switching element 1 are set. As a result, in the reverse direction, the period during which current flows only through the diode 2 is shortened, so that loss generated in the main circuit M can be reduced.

また本実施形態では、可変抵抗６Ａ、６Ｂの抵抗を切り換えることで、スイッチング素子１の制御電圧を調整し、スイッチング素子１のターンオン期間における制御電圧の傾き、及び、スイッチング素子１のターンオフ期間における制御電圧の傾きを設定する。これにより、逆方向の場合には、ダイオード２のみを介して電流が流れる期間が短くなるため、主回路Ｍで発生する損失を低減できる。 Further, in the present embodiment, the control voltage of the switching element 1 is adjusted by switching the resistances of the variable resistors 6A and 6B, the slope of the control voltage during the turn-on period of the switching element 1, and the control during the turn-off period of the switching element 1 Sets the voltage slope. As a result, in the reverse direction, the period during which current flows only through the diode 2 is shortened, so that loss generated in the main circuit M can be reduced.

なお、本実施形態では、スイッチング素子１のゲート電圧に限らず、スイッチング素子１のゲート電流を調整することで、ターンオン期間及びターンオフ期間をそれぞれ設定してもよい。また、本実施形態では、ターンオン期間及びターンオフ期間のうちいずれか一方の期間を設定することで、逆方向の場合のオン時間を順方向の場合のオン時間より長くしてもよい。 In the present embodiment, not only the gate voltage of the switching element 1 but also the turn-on period and the turn-off period may be set by adjusting the gate current of the switching element 1. In the present embodiment, by setting one of the turn-on period and the turn-off period, the on time in the reverse direction may be set longer than the on time in the forward direction.

なお、本発明の変形例として、スイッチング装置は、電圧センサ９の代わりに、電流センサ１０を備えてもよい。図３は、変形例に係るスイッチング装置の回路図である。電流センサ１０はスイッチング素子１のソース端子に接続されている。電流センサ１０は、スイッチング素子１のソース電流を検出する。制御回路８は、電流センサ１０の検出電流に基づき、主回路Ｍに順方向の電流が流れているか、逆方向の電流が流れているか判定する。これにより、ダイオード２のバイアス電圧（Ｖｆ）が低い場合や、スイッチング素子１のＯＮ抵抗が低い条件で、電圧でのセンシング困難な場合でも、電流センサ１０により電流の導通方向を判定できる。 As a modification of the present invention, the switching device may include a current sensor 10 instead of the voltage sensor 9. FIG. 3 is a circuit diagram of a switching device according to a modification. The current sensor 10 is connected to the source terminal of the switching element 1. The current sensor 10 detects the source current of the switching element 1. The control circuit 8 determines whether a forward current or a reverse current is flowing through the main circuit M based on the current detected by the current sensor 10. Thereby, even when the bias voltage (Vf) of the diode 2 is low or when sensing with voltage is difficult under the condition that the ON resistance of the switching element 1 is low, the current sensor 10 can determine the current conduction direction.

なお、本発明の変形例として、スイッチング装置は、電圧センサ９の代わりに、信号発生器４で発生したスイッチング信号に基づいて、主回路Ｍに順方向の電流が流れているか、逆方向の電流が流れているか判定してもよい。図４は、変形例に係るスイッチング装置の回路図である。信号発生器４は、制御回路８以外の制御部（図示しない）からの信号に基づき、スイッチング素子１のオン、オフを切り換えるスイッチング信号を生成し、トランジスタ３Ａ、３Ｂ及び制御回路８に出力する。制御回路８は、スイッチング信号からスイッチング素子１のオン、オフの切り替えのタイミングを把握することができるため、スイッチング信号に基づき、主回路Ｍに順方向の電流が流れているか、逆方向の電流が流れているか判定する。これにより、主回路Ｍの電流の導通方向を判定するために、センサを設ける必要性がないため、コストを抑制できる。 Note that, as a modification of the present invention, the switching device includes a forward current flowing in the main circuit M based on a switching signal generated by the signal generator 4 instead of the voltage sensor 9, or a reverse current. It may be determined whether or not is flowing. FIG. 4 is a circuit diagram of a switching device according to a modification. The signal generator 4 generates a switching signal for switching on and off the switching element 1 based on a signal from a control unit (not shown) other than the control circuit 8 and outputs the switching signal to the transistors 3A and 3B and the control circuit 8. Since the control circuit 8 can grasp the on / off switching timing of the switching element 1 from the switching signal, a forward current flows in the main circuit M based on the switching signal, or a reverse current flows. Determine if it is flowing. Thereby, since it is not necessary to provide a sensor in order to determine the current conduction direction of the main circuit M, the cost can be suppressed.

上記の信号発生器４及び制御回路８が本発明に係る「コントローラ」に相当する。 The signal generator 4 and the control circuit 8 described above correspond to a “controller” according to the present invention.

《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係るスイッチング装置を説明する。図５は、他の実施形態に係るスイッチング装置のブロック図である。本実施形態では、第１実施形態に対して、駆動電源５Ａ、５Ｂの電圧を変更することで、スイッチング素子１のオン期間を調整する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態の記載を適宜、援用する。 << Second Embodiment >>
A switching device according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram of a switching device according to another embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that the on-period of the switching element 1 is adjusted by changing the voltages of the drive power supplies 5A and 5B. Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the description of the first embodiment is incorporated as appropriate.

図５に示すように、制御回路８は、電圧センサ９の検出値を用いて、主回路Ｍに流れている電流を検出する。また制御回路８は、外部から入力される電流指令値と、主回路Ｍの検出電流から、スイッチング素子１のオン、オフを切り替えるタイミングを管理している。例えば、スイッチング素子１がオフからオンに切り替わる場合に、制御回路８は、スイッチング素子１が実際に切り替わる前に、スイッチング素子１の切替タイミングを把握している。 As shown in FIG. 5, the control circuit 8 detects the current flowing through the main circuit M using the detection value of the voltage sensor 9. The control circuit 8 manages the timing for switching on and off of the switching element 1 from the current command value input from the outside and the detected current of the main circuit M. For example, when the switching element 1 is switched from OFF to ON, the control circuit 8 grasps the switching timing of the switching element 1 before the switching element 1 is actually switched.

制御回路８は、主回路Ｍに逆方向の電流が流れている状態で、スイッチング素子１がオフからオンに切り替わる場合には、スイッチング素子１の切り替わるタイミングよりも前に、スイッチング素子１のゲート電圧が電圧（Ｖ_ｇ１）になるように、駆動電源５Ｂの電圧を設定する。電圧（Ｖ_ｇ１）は、スイッチング素子１のゲートオフ電圧（Ｖ_ｇＬ）よりも高く、かつ、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）よりも低い電圧である。 When the switching element 1 is switched from OFF to ON in a state where a current in the reverse direction flows through the main circuit M, the control circuit 8 determines the gate voltage of the switching element 1 before the switching timing of the switching element 1. Is set to the voltage (V _g1 ). The voltage (V _g1 ) is higher than the _gate- off voltage (V _gL ) of the switching element 1 and lower than the threshold voltage (V _th ).

制御回路８は、主回路Ｍに逆方向の電流が流れている状態で、スイッチング素子１がオンからオフに切り替わる場合には、ゲート電圧が段階的に減少するように、駆動電源５Ｂの電圧を設定する。具体的には、ゲート電圧が、ゲートオン電圧（Ｖ_ｇＨ）から電圧（Ｖ_ｇ２）に下がり、電圧の一定な期間を経過した後に、電圧（Ｖ_ｇ２）からゲートオン電圧（Ｖ_ｇＬ）に下がる。電圧（Ｖ_ｇ２）は、スイッチング素子１のゲートオン電圧（Ｖ_ｇＨ）よりも低く、かつ、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）よりも低い電圧である。 The control circuit 8 adjusts the voltage of the drive power supply 5B so that the gate voltage decreases stepwise when the switching element 1 is switched from on to off in a state where a reverse current flows in the main circuit M. Set. Specifically, the gate voltage decreases from the gate-on voltage (V _gH ) to the voltage (V _g2 ), and after a certain period of voltage has elapsed, the gate voltage decreases from the voltage (V _g2 ) to the gate-on voltage (V _gL ). The voltage (V _g2 ) is lower than the gate-on voltage (V _gH ) of the switching element 1 and lower than the threshold voltage (V _th ).

次に、本実施形態に係るスイッチング装置の回路動作を、図６を用いて説明する。図６は、スイッチング信号（図６（ａ））、順方向導通時のゲート電圧（Ｖｇ）（図６（ｂ））、逆方向導通時のゲート電圧（Ｖ_ｇ）（図６（ｃ））のタイムチャートを示すグラフである。スイッチング信号は、トランジスタ３Ａ、３Ｂの入力信号に相当する。図６（ａ）において、Ｖ_ｓｉｇ１は、トランジスタ３Ａをオフにトランジスタ３Ｂをオンにする入力信号であり、Ｖ_ｓｉｇ２は、トランジスタ３Ａをオンにトランジスタ３Ｂをオフにする入力信号である。そして、図６（ａ）のＴｏｎからＴｏｆｆまでが、オン指令期間となる。 Next, the circuit operation of the switching device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a switching signal (FIG. 6A), a gate voltage (Vg) during forward conduction (FIG. 6B), and a gate voltage (V _g ) during backward conduction (FIG. 6C). It is a graph which shows this time chart. The switching signal corresponds to the input signal of the transistors 3A and 3B. In FIG. _6A , V _sig1 is an input signal for turning off the transistor 3A and turning on the transistor 3B, and V _sig2 is an input signal for turning on the transistor 3A and turning off the transistor 3B. Then, the ON command period is from Ton to Toff in FIG.

順方向の電流が主回路Ｍに流れている状態で、スイッチング信号に基づき、スイッチング素子がオン状態になる場合（以下、「順方向の場合」とも称する）の回路動作は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。 The circuit operation when the switching element is turned on based on the switching signal in the state where the forward current flows in the main circuit M (hereinafter, also referred to as “forward direction”) is the same as that of the first embodiment. Since it is the same, description is abbreviate | omitted.

次に、逆方向の電流が主回路Ｍに流れている状態で、スイッチング信号に基づき、スイッチング素子がオン状態になる場合（以下、「逆方向の場合」とも称する。）の回路動作を、図６（ａ）及び図６（ｃ）を参照しつつ説明する。 Next, the circuit operation in the case where the switching element is turned on based on the switching signal in the state where the current in the reverse direction flows through the main circuit M (hereinafter also referred to as “the case of the reverse direction”) is shown in FIG. This will be described with reference to 6 (a) and FIG. 6 (c).

時間ｔ_７の時点で、制御回路８は、駆動電源５Ｂの電圧を調整して、スイッチング素子１のゲート電圧を、ゲートオフ電圧（Ｖ_ｇＬ）から上昇させる。時間ｔ_７は、スイッチング信号で示されるスイッチング素子１のオフからオンへの切替タイミング（時間ｔ_１）より所定時間前の時間である。 At time t _7, the control circuit 8 adjusts a voltage of the driving power source 5B, a gate voltage of the switching element 1 is increased from the gate-off voltage (V _gL). Time t ₇ is a time that is a predetermined time before the switching timing (time t ₁ ) of switching element 1 from OFF to ON indicated by the switching signal.

時間ｔ_８で、スイッチング素子１のゲート電圧が電圧（Ｖ_ｇ１）に達する。 At time _{t 8,} the gate voltage of the switching element 1 reaches the voltage _{(V g1).}

時間ｔ_１で、トランジスタ３Ａ、３Ｂのオン、オフの状態が切り替わり、トランジスタ３Ａはオン状態に、トランジスタ３Ｂはオフ状態になる。トランジスタ３Ａがオンになることで、スイッチング素子１のゲート電圧が上昇する。順方向の場合には、時間ｔ_１で、ゲート電圧はゲートオフ電圧（Ｖ_ｇＬ）から立ち上がった。一方、逆方向の場合には、時間ｔ_１で、ゲート電圧は、ゲートオフ電圧（Ｖ_ｇＬ）より高い電圧（Ｖ_ｇ１）から立ち上がる。 At time _{t 1,} the transistors 3A, 3B on and toggles off, the transistor 3A to the ON state, the transistor 3B is turned off. When the transistor 3A is turned on, the gate voltage of the switching element 1 increases. In the forward direction, the gate voltage rose from the gate-off voltage (V _gL ) at time t ₁ . On the other hand, in the case of the reverse direction at time _{t 1,} the gate voltage rises from the gate-off voltage _{(V gL)} higher than the voltage _{(V g1).}

時間ｔ_ｂ１の時点で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）に達するため、スイッチング素子１はオフからオンに切り替わる。時間（ｔ_１）で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、順方向の場合よりも逆方向の場合の方が高いため、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、順方向の場合よりも早く閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）に達する。そのため、スイッチング素子１が実際にオフからオンに切り替わるタイミング（時間ｔ_ｂ１：スイッチング素子１のオン期間の開始時間）は、順方向の場合のタイミング（ｔ_ａ１）よりも早くなる。そして、時間ｔ_５の時点で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）がＶ_ｇＨに達すると、スイッチング素子１のターンオン動作が終了する。スイッチング素子１のターンオン期間は、時間ｔ_１から時間ｔ_５までの期間である。 At time t _b1 , since the gate voltage (V _g ) reaches the threshold voltage (V _th ), the switching element 1 is switched from OFF to ON. At time (t ₁ ), the gate voltage (V _g ) is higher in the reverse direction than in the forward direction, so the gate voltage (V _g ) is faster than the threshold voltage (V _g ) than in the forward direction. _th ). Therefore, the timing at which the switching element 1 is actually switched from OFF to ON (time t _b1 : start time of the ON period of the switching element 1) is earlier than the timing (t _a1 ) in the forward direction. Then, when the gate voltage (V _g ) reaches V _gH at time t ₅ , the turn-on operation of the switching element 1 is completed. Turn-on period of the switching element 1 is a period from the time t ₁ to time t _5.

このように、本実施形態では、逆方向の場合のターンオン期間（時間ｔ_１から時間ｔ_５までの時間）は、順方向の場合のターンオン時間（時間ｔ_１から時間ｔ_２までの時間）よりも短くなる。そして、オン指令期間が、順方向の場合と、逆方向の場合とで同じ長さにして、スイッチング動作を行うと、逆方向の場合のオン期間が、順方向の場合のオン期間よりも長くなり、逆方向の場合には、ダイオード２のみに電流が流れる期間が、順方向の場合より短くなる。その結果として、損失を低減することができる。 Thus, in the present embodiment, the turn-on period for the reverse direction (time from time t ₁ to time t _5), from the turn-on time in the case of forward (time from time t ₁ to time t ₂₎ Is also shortened. When the ON command period is set to the same length in the forward direction and in the reverse direction and the switching operation is performed, the ON period in the reverse direction is longer than the ON period in the forward direction. Thus, in the reverse direction, the period during which current flows only in the diode 2 is shorter than in the forward direction. As a result, loss can be reduced.

時間ｔ_２から時間ｔ_３までの間は、トランジスタ３Ａのオン状態、トランジス３Ｂのオフ状態が継続され、スイッチング素子１のオン状態が継続する。時間ｔ_３の時点で、トランジスタ３Ａ、３Ｂのオン、オフの状態が切り替わり、トランジスタ３Ａはオフ状態に、トランジスタ３Ｂはオン状態になる。 During the time t ₂ to time t _3, the transistors 3A ON state, the OFF state of the transistor 3B is continued, the ON state continues for the switching element 1. At time _{t 3,} the transistors 3A, 3B on and toggles off, the transistor 3A is turned off and the transistor 3B is turned on.

時間ｔ_９で、制御回路８は、スイッチング素子１のゲート電圧がゲート電圧（Ｖ_ｇ２）になるように、駆動電源５Ｂの電圧を設定する。時間ｔ_９から時間ｔ_１０までの間、スイッチング素子１のゲート電圧は、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）よりも高い電圧（Ｖ_ｇ２）で維持される。時間ｔ_１０で、制御回路８は、スイッチング素子１のゲート電圧がゲート電圧（Ｖ_ｇ２）から所定の傾きで下降するように、駆動電源５Ｂの電圧を、基準電圧に戻す。基準電圧は、順方向の場合に、トランジスタ３Ｂを駆動した際の電圧である。 At time t _9, the control circuit 8, so that the gate voltage of the switching element 1 is a gate voltage (V _g2), sets the voltage of the driving power source 5B. Until time _{t 9} from the time _{t 10,} the gate voltage of the switching element 1 is maintained at a high voltage _{(V g2)} than the threshold voltage _{(V th).} At time t _10, the control circuit 8, so that the gate voltage of the switching element 1 is lowered from the gate voltage (V _g2) at a predetermined slope, the voltage of the driving power source 5B, returned to the reference voltage. The reference voltage is a voltage when the transistor 3B is driven in the forward direction.

時間ｔ_ｂ２の時点で、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）未満まで下がるため、スイッチング素子１はオンからオフに切り替わる。ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、時間ｔ_１０から時間ｔ_ｂ２までの傾きと同じ傾きで下降を続ける。時間ｔ_６で、ゲート電圧が電圧（Ｖ_ｇＬ）に達する。 At time t _b2 , the gate voltage (V _g ) drops below the threshold voltage (V _th ), so that the switching element 1 is switched from on to off. Gate voltage _{(V g)} continues to descend at the same inclination as from time _{t 10} to time _{t b2.} At time _{t 6,} the gate voltage reaches the voltage _{(V gL).}

逆方向の場合には、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）よりも高い電圧（Ｖ_ｇ２）となった状態で、ゲート電圧が、所定時間維持される。当該所定時間の経過後に、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）が電圧（Ｖ_ｇ２）から下降する。そして、ゲート電圧（Ｖ_ｇ）は、順方向の場合よりも遅いタイミングで、閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）に達する。そのため、スイッチング素子１が実際にオンからオフに切り替わるタイミング（時間ｔ_ｂ２：スイッチング素子１のオン期間の終了時間）は、逆方向の場合のタイミング（ｔ_ａ２）よりも遅くなる。 In the opposite direction, the gate voltage _{(V g)} is in a condition that a high voltage _{(V g2)} than the threshold voltage _{(V th),} the gate voltage is maintained for a predetermined time. After the predetermined time elapses, the gate voltage (V _g ) decreases from the voltage (V _g2 ). The gate voltage (V _g ) reaches the threshold voltage (V _th ) at a later timing than in the forward direction. Therefore, the timing at which the switching element 1 is actually switched from on to off (time t _b2 : end time of the on period of the switching element 1) is later than the timing in the reverse direction (t _a2 ).

このように、本実施形態では、逆方向の場合のターンオフ期間（時間ｔ_３から時間ｔ_６までの時間）は、順方向の場合のターンオン時間（時間ｔ_３から時間ｔ_４までの時間）よりも長くなる。そして、オン指令期間が、順方向の場合と、逆方向の場合で同じ長さにして、スイッチング動作を行うと、逆方向の場合のオン期間が、順方向の場合のオン期間よりも長くなり、逆方向の場合には、ダイオード２のみに電流が流れる期間が、順方向の場合と短くなる。その結果として、損失を低減することができる。 Thus, in the present embodiment, the turn-off period for the reverse direction (time from time t ₃ to time t _6), from the turn-on time in the case of forward (time from time t ₃ to time t ₄₎ Also gets longer. When the ON command period is set to the same length in the forward direction and in the reverse direction and the switching operation is performed, the ON period in the reverse direction becomes longer than the ON period in the forward direction. In the reverse direction, the period during which current flows only in the diode 2 is shorter than in the forward direction. As a result, loss can be reduced.

《第３実施形態》
本発明の他の実施形態に係るスイッチング装置を説明する。図７は、他の実施形態に係るスイッチング装置のブロック図である。本実施形態では、第１実施形態に対して、可変抵抗６Ａ、６Ｂの代わりに固定抵抗１１Ａ、１１Ｂを接続しつつ、固定抵抗１１Ｃ、１１Ｄを備えている点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態の記載を適宜、援用する。 << Third Embodiment >>
A switching device according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram of a switching device according to another embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that fixed resistors 11C and 11D are provided while connecting fixed resistors 11A and 11B instead of the variable resistors 6A and 6B. Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the description of the first embodiment is incorporated as appropriate.

図７に示すように、固定抵抗１１Ａは、ダイオード７Ａのカソードとスイッチング素子１のゲートとの間に接続されている。固定抵抗１１Ｂは、ダイオード７Ｂのアノードとスイッチング素子１のゲートとの間に接続されている。 As shown in FIG. 7, the fixed resistor 11 A is connected between the cathode of the diode 7 A and the gate of the switching element 1. The fixed resistor 11B is connected between the anode of the diode 7B and the gate of the switching element 1.

固定抵抗１１Ｃは、信号発生器４とトランジスタ３Ａのベースとの間に接続されている。固定抵抗１１Ｄは、信号発生器４とトランジスタ３Ｂのベースとの間に接続されている。 The fixed resistor 11C is connected between the signal generator 4 and the base of the transistor 3A. The fixed resistor 11D is connected between the signal generator 4 and the base of the transistor 3B.

信号発生器４は、順方向の場合に、スイッチング素子１をオフからオンに切り換える際には、信号線ｆ_１を介して、トランジスタ３Ａをオンにする信号を発信する。また、信号発生器４は、逆方向の場合に、スイッチング素子１をオフからオンに切り換える際には、信号線ｂ_１を介して、トランジスタ３Ａをオンにする信号を発信する。順方向の場合には、オン信号が固定抵抗１１Ｃを介して、トランジスタ３Ａのベースに入力されるため、ベース電流が制限され、スイッチング素子１のゲート電圧は、小さな傾きで上昇する。一方、逆方向の場合には、オン信号が抵抗を介することなく、トランジスタ３Ａのベースに入力されるため、ベース電流が制限されず、スイッチング素子１のゲート電圧は、順方向の場合よりも大きな傾きで上昇する。これにより、逆方向の場合には、スイッチング素子１をターンオンする際のスイッチング速度を、順方向の場合と比較して、高速にすることができる。 Signal generator 4 in the case of the forward direction, when switching on the switching element 1 from off through the signal line f _1, transmits a signal to turn on the transistor 3A. The signal generator 4 in the case of the reverse direction, when switching on the switching element 1 from off through the signal line b _1, transmits a signal to turn on the transistor 3A. In the forward direction, since the ON signal is input to the base of the transistor 3A via the fixed resistor 11C, the base current is limited, and the gate voltage of the switching element 1 rises with a small slope. On the other hand, in the reverse direction, the ON signal is input to the base of the transistor 3A without passing through the resistor, so the base current is not limited, and the gate voltage of the switching element 1 is larger than that in the forward direction. It rises with an inclination. Thereby, in the case of a reverse direction, the switching speed at the time of turning on the switching element 1 can be made high-speed compared with the case of a forward direction.

信号発生器４は、順方向の場合に、スイッチング素子１をオフからオンに切り換える場合には、信号線ｆ_２を介して、トランジスタ３Ｂをオンにする信号を発信する。また、信号発生器４は、逆方向の場合に、スイッチング素子１をオフからオンに切り換える場合には、信号線ｂ_２を介して、トランジスタ３Ｂをオンにする信号を発信する。トランジスタ３Ｂは、ｐｎｐ型のトランジスタであるため、オン信号の入力に対して、トランジスタ３Ａ（ｎｐｎ型のトランジスタ）とは逆の特性となる。そのため、順方向の場合には、スイッチング素子１のゲート電圧は、大きな傾きで下降する。一方、逆方向の場合には、スイッチング素子１のゲート電圧は、順方向の場合よりも小さな傾きで下降する。これにより、逆方向の場合には、スイッチング素子１をターンオフする際のスイッチング速度を、順方向の場合と比較して、低速にすることができる。 Signal generator 4 in the case of the forward direction, when switching on the switching element 1 from off through the signal line f _2, transmits a signal to turn on the transistor 3B. The signal generator 4 in the case of the reverse direction, when switching on the switching element 1 from off through the signal line b _2, transmits a signal to turn on the transistor 3B. Since the transistor 3B is a pnp type transistor, the characteristics of the transistor 3B are opposite to those of the transistor 3A (npn type transistor) with respect to the ON signal input. Therefore, in the forward direction, the gate voltage of the switching element 1 falls with a large slope. On the other hand, in the reverse direction, the gate voltage of the switching element 1 drops with a smaller slope than in the forward direction. Thereby, in the case of the reverse direction, the switching speed at the time of turning off the switching element 1 can be made low compared with the case of the forward direction.

《第４実施形態》
本発明の他の実施形態に係るスイッチング装置を説明する。図８は、他の実施形態に係るスイッチング装置のブロック図である。本実施形態では、第１実施形態に対して、可変抵抗６Ａ、６Ｂの代わりに固定抵抗１１Ａ、１１Ｂを接続しつつ、トランジスタ３Ｃ、３Ｄ、ダイオード７Ｃ、７Ｄ及び固定抵抗１１Ｃ、１１Ｄを備えている点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態の記載を適宜、援用する。 << 4th Embodiment >>
A switching device according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram of a switching device according to another embodiment. In this embodiment, the transistors 3C and 3D, the diodes 7C and 7D, and the fixed resistors 11C and 11D are provided while connecting the fixed resistors 11A and 11B instead of the variable resistors 6A and 6B to the first embodiment. The point is different. Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the description of the first embodiment is incorporated as appropriate.

図８に示すように、固定抵抗１１Ａは、ダイオード７Ａのカソードとスイッチング素子１のゲートとの間に接続されている。固定抵抗１１Ｂは、ダイオード７Ｂのアノードとスイッチング素子１のゲートとの間に接続されている。 As shown in FIG. 8, the fixed resistor 11 A is connected between the cathode of the diode 7 A and the gate of the switching element 1. The fixed resistor 11B is connected between the anode of the diode 7B and the gate of the switching element 1.

トランジスタ３Ｃはｎｐｎ型のトランジスタであり、トランジスタ３Ｄはｐｎｐ型のトランジスタである。トランジスタ３Ｃとトランジスタ３Ｄは直列に接続されている。またトランジスタ３Ａ、３Ｂの直列回路と、トランジスタ３Ｃ、３Ｄの直列回路が並列に接続されている。 The transistor 3C is an npn-type transistor, and the transistor 3D is a pnp-type transistor. The transistor 3C and the transistor 3D are connected in series. A series circuit of the transistors 3A and 3B and a series circuit of the transistors 3C and 3D are connected in parallel.

固定抵抗１１Ｃは、ダイオード７Ｃのカソードとスイッチング素子１のゲートとの間に接続されている。固定抵抗１１Ｄは、ダイオード７Ｄのアノードとスイッチング素子１のゲートとの間に接続されている。固定抵抗１１Ａの抵抗は固定抵抗１１Ｃの抵抗よりも高く、固定抵抗１１Ｂの抵抗は固定抵抗１１Ｄよりも低い。 The fixed resistor 11 C is connected between the cathode of the diode 7 C and the gate of the switching element 1. The fixed resistor 11D is connected between the anode of the diode 7D and the gate of the switching element 1. The resistance of the fixed resistor 11A is higher than the resistance of the fixed resistor 11C, and the resistance of the fixed resistor 11B is lower than the fixed resistor 11D.

信号発生器４は、順方向の場合に、スイッチング素子１をオフからオンに切り換える際には、信号線ｆ_１を介して、トランジスタ３Ａをオンにする信号を発信する。また、信号発生器４は、逆方向の場合に、スイッチング素子１をオフからオンに切り換える際には、信号線ｂ_１を介して、トランジスタ３Ｃをオンにする信号を発信する。順方向の場合には、ゲート電流は、高抵抗である固定抵抗１１Ａを介して、供給される。そのため、スイッチング素子１のゲート電圧は、小さな傾きで上昇する。一方、逆方向の場合には、ゲート電流は、低抵抗である固定抵抗１１Ｃを介して、供給される。そのため、逆方向の場合のスイッチング素子１のゲート電圧は、順方向の場合よりも大きな傾きで上昇する。これにより、逆方向の場合には、スイッチング素子１をターンオンする際のスイッチング速度を、順方向の場合と比較して、高速にすることができる。 Signal generator 4 in the case of the forward direction, when switching on the switching element 1 from off through the signal line f _1, transmits a signal to turn on the transistor 3A. The signal generator 4 in the case of the reverse direction, when switching on the switching element 1 from off through the signal line b _1, transmits a signal to turn on the transistor 3C. In the forward direction, the gate current is supplied via the fixed resistor 11A, which is a high resistance. Therefore, the gate voltage of the switching element 1 rises with a small slope. On the other hand, in the reverse direction, the gate current is supplied via the fixed resistor 11C which is a low resistance. Therefore, the gate voltage of the switching element 1 in the reverse direction rises with a larger slope than in the forward direction. Thereby, in the case of a reverse direction, the switching speed at the time of turning on the switching element 1 can be made high-speed compared with the case of a forward direction.

信号発生器４は、逆方向の場合に、スイッチング素子１をオンからオフに切り換える際には、信号線ｆ_２を介して、トランジスタ３Ｂをオンにする信号を発信する。また、信号発生器４は、逆方向の場合に、スイッチング素子１をオンからオフに切り換える際には、信号線ｂ_２を介して、トランジスタ３Ｄをオンにする信号を発信する。順方向の場合には、ゲート電流は、低抵抗である固定抵抗１１Ｂを介して、供給される。そのため、スイッチング素子１のゲート電圧は、大きな傾きで下降する。一方、逆方向の場合には、ゲート電流は、高抵抗である固定抵抗１１Ａを介して、供給される。そのため、逆方向の場合のスイッチング素子１のゲート電圧は、順方向の場合よりも小さな傾きで下降する。これにより、逆方向の場合には、スイッチング素子１をターンオフする際のスイッチング速度を、順方向の場合と比較して、低速にすることができる。 Signal generator 4 in the case of the reverse direction, when switching off the switching element 1 from on through the signal line f _2, transmits a signal to turn on the transistor 3B. The signal generator 4 in the case of the reverse direction, when switching off the switching element 1 from on through the signal line b _2, transmits a signal to turn on the transistors 3D. In the forward direction, the gate current is supplied via the fixed resistor 11B which is a low resistance. Therefore, the gate voltage of the switching element 1 falls with a large slope. On the other hand, in the reverse direction, the gate current is supplied via the fixed resistor 11A which is a high resistance. Therefore, the gate voltage of the switching element 1 in the reverse direction drops with a smaller slope than in the forward direction. Thereby, in the case of the reverse direction, the switching speed at the time of turning off the switching element 1 can be made low compared with the case of the forward direction.

１…スイッチング素子
２…ダイオード
３Ａトランジスタ
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ…トランジスタ
４…信号発生器
５Ａ、５Ｂ…駆動電源
６Ａ、６Ｂ…可変抵抗
７Ａ、７Ｂ…ダイオード
８…制御回路
９…電圧センサ
１０…電流センサ
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ…固定抵抗
Ｍ…主回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Switching element 2 ... Diode 3A Transistor 3A, 3B, 3C, 3D ... Transistor 4 ... Signal generator 5A, 5B ... Drive power supply 6A, 6B ... Variable resistance 7A, 7B ... Diode 8 ... Control circuit 9 ... Voltage sensor 10 ... Current sensors 11A, 11B, 11C, 11D ... fixed resistance M ... main circuit

Claims

A main circuit having a switching element capable of conducting current in a forward direction and a reverse direction, and a diode connected in parallel to the switching element and capable of conducting in the reverse direction;
A period for turning on the switching element for a certain period of time is set as an on command period, and a controller that controls the switching element by a switching signal indicating the on command period,
A case where the switching element is turned on based on a switching signal having the on command period as a predetermined period in a state where the forward current flows in the main circuit (hereinafter referred to as “forward direction”). ), The switching element is in an ON state during a first ON period,
When the switching element is turned on based on a switching signal that makes the ON command period the same length as the predetermined period in a state where the current in the reverse direction flows through the main circuit (hereinafter referred to as “reverse direction”). The switching element is in an ON state during a second ON period,
The switching device in which the second ON period is longer than the first ON period.

The switching element is switched from off to on after a turn-on period from the input of a switching signal for turning on the switching element,
The switching device according to claim 1, wherein the turn-on period in the reverse direction is shorter than the turn-on period in the forward direction.

The switching element is switched from on to off through a turn-off period from the input of a switching signal for turning off the switching element,
The switching device according to claim 1, wherein the turn-off period in the reverse direction is longer than the turn-off period in the forward direction.

The controller controls a control voltage or a control current of the switching element;
The switching element is switched from off to on after a turn-on period from the input of a switching signal for turning on the switching element,
The slope of the control voltage in the turn-on period in the reverse direction is greater than the slope of the control voltage in the turn-on period in the forward direction, or
4. The switching device according to claim 1, wherein a slope of the control current in the turn-on period in the reverse direction is larger than a slope of the control current in the turn-on period in the forward direction.

The controller controls a control voltage or a control current of the switching element;
The switching element is switched from on to off through a turn-off period from the input of a switching signal for turning off the switching element,
The slope of the control voltage in the turn-off period in the reverse direction is smaller than the slope of the control voltage in the turn-off period in the forward direction, or
5. The switching device according to claim 1, wherein a slope of the control current in the turn-off period in the reverse direction is smaller than a slope of the control current in the turn-off period in the forward direction.

The controller is
The turn-on period of the switching element or the turn-off period of the switching element is set by adjusting at least one value of a control voltage or a control current of the switching element. The switching apparatus as described in.

The controller is
By adjusting the value of at least one of the control voltage and control current of the switching element, the slope of the control voltage during the turn-on period of the switching element, the slope of the control current during the turn-on period of the switching element, and the switching 7. The switching device according to claim 1, wherein at least one slope is set among a slope of the control voltage during an element turn-off period and a slope of the control current during a turn-off period of the switching element. .