專(zhuān)利名稱(chēng)：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的電力變換裝置，根據(jù)用于解決課題的方案記載的結(jié)構(gòu)，在構(gòu)成臂的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的第一開(kāi)關(guān)元件中，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗，在第二開(kāi)關(guān)元件中，產(chǎn)生導(dǎo)通動(dòng)作時(shí)的導(dǎo)通損耗。因此，在第一開(kāi)關(guān)元件中，雖然有由開(kāi)關(guān)損耗造成的發(fā)熱，但是可抑制由導(dǎo)通損耗造成的發(fā)熱，在第二開(kāi)關(guān)元件中，雖然有導(dǎo)通損耗造成的發(fā)熱，但是可抑制由開(kāi)關(guān)損耗造成的發(fā)熱。因此，能抑制由發(fā)熱造成的開(kāi)關(guān)元件的短壽命化。此外，作為開(kāi)關(guān)元件的一般性的特性，導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗處于折衷(trade —off)關(guān)系，有在降低導(dǎo)通損耗的開(kāi)關(guān)元件中，開(kāi)關(guān)損耗變得比較大，相反，在降低開(kāi)關(guān)損耗的開(kāi)關(guān)元件中，導(dǎo)通損耗變得比較大的傾向。因?yàn)樵诒景l(fā)明涉及的電力變換裝置中開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗在不同的開(kāi)關(guān)元件中產(chǎn)生，所以能作為電力變換裝置整體個(gè)別地降低以往是折衷關(guān)系的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。即，能作為電力變換裝置整體同時(shí)降低兩方的損耗，能實(shí)現(xiàn)高效率的電力變換裝置。



圖I是示出使用本發(fā)明涉及的電力變換裝置的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示出逆變器裝置具備的上下臂的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的波形圖。圖3是示出第一實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖4是說(shuō)明柵極控制電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖5是不出開(kāi)關(guān)兀件的電流一電壓特性的圖。圖6是示出第一實(shí)施方式的第一變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖7是示出第一實(shí)施方式的第二變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖8是示出第一實(shí)施方式的第三變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖9是說(shuō)明第三變形例中的柵極控制電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖10是示出第一實(shí)施方式的第四變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖11是說(shuō)明因上臂21u的接入(turn — on)動(dòng)作而在下臂22u產(chǎn)生誤動(dòng)作的機(jī)理(mechanism)的圖。圖12是示出第二實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖13是說(shuō)明第二實(shí)施方式涉及的逆變器裝置中的柵極控制電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖14是示出第三實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖15是示出第三實(shí)施方式涉及的逆變器裝置中的柵極控制電路的動(dòng)作和開(kāi)關(guān)動(dòng)作波形的圖。圖16是示出第三實(shí)施方式的變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖17是示出第四實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖18是示出使用第五實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖19是示出第五實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的臂和電容器(condenser)的配置關(guān)系的圖。 圖20是示出第六實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。 圖21是比較在IGBT和MOSFET的飽和區(qū)中的電壓一電流特性的圖。圖22是示出具有本發(fā)明涉及的DC/DC轉(zhuǎn)換器裝置的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖23是示出圖22中的臂81和柵極驅(qū)動(dòng)電路83的細(xì)節(jié)的圖。
具體實(shí)施例方式以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明涉及的電力變換裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。(第一實(shí)施方式)
圖I是示出使用本發(fā)明涉及的電力變換裝置的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。本圖所示的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電池I、作為本發(fā)明涉及的電力變換裝置的逆變器裝置2、電動(dòng)機(jī)3、以及控制電路4構(gòu)成。電池I是直流電源，向逆變器裝置2供給直流電力。逆變器裝置2是對(duì)從電池I供給的直流電力進(jìn)行直流交流變換并向電動(dòng)機(jī)3供給三相交流電力的三相逆變器。電動(dòng)機(jī)3由從逆變器裝置2供給的三相交流電力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)?？刂齐娐?控制逆變器裝置2，使得電動(dòng)機(jī)3進(jìn)行所希望的動(dòng)作。以下，對(duì)本實(shí)施方式涉及的逆變器裝置2的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。逆變器裝置具有與輸出的交流電力的數(shù)量相同數(shù)量的橋臂(leg),本實(shí)施方式涉及的逆變器裝置2由橋臂25u、25v、25w構(gòu)成。橋臂25u由在電池I的正負(fù)間串聯(lián)連接的上臂(與正側(cè)連接)21u和下臂(與負(fù)側(cè)連接)22u、與上臂21u和下臂22u分別對(duì)應(yīng)的上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路(上臂驅(qū)動(dòng)電路)23u和下臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路(下臂驅(qū)動(dòng)電路)24u構(gòu)成。對(duì)于橋臂25v、25w也同樣地由上臂21v、21w、下臂22v、22w、上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路(上臂驅(qū)動(dòng)電路)23v,23w和下臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路(下臂驅(qū)動(dòng)電路)24v、24w構(gòu)成。圖2是示出U相的上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路和下臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路的基本動(dòng)作的動(dòng)作波形圖。Is_u是作為要向U相通電的電流波形從外部輸入到控制電路4的電流指令信號(hào)，是與向電動(dòng)機(jī)3的U相線圈通電的電流波形一致的信號(hào)。fc是用于實(shí)施PWM動(dòng)作的載波(carrier)信號(hào)，由控制電路4內(nèi)置的載波信號(hào)產(chǎn)生電路生成。在控制電路4中，通過(guò)比較這個(gè)載波信號(hào)fc和電流指令信號(hào)，從而生成柵極控制信號(hào)Gup_s、Gun_s,向上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路和下臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路分別輸出柵極控制信號(hào)Gup_S、Gun_S。在此，雖然只說(shuō)明了三相中的U相，但是在控制電路4中，對(duì)于V相、W相也分別生成、輸出柵極控制信號(hào)Gvp_s、Gvn_s、柵極控制信號(hào)Gwp_s、Gwn_s。以下,雖然只對(duì)U相進(jìn)行說(shuō)明，但是逆變器裝置2對(duì)于V相、W相也具有同樣的結(jié)構(gòu)。圖3是示出圖I中的上臂2Iu和上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路23u的細(xì)節(jié)的圖。上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路23u由開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u和導(dǎo)通用柵極控制電路231u構(gòu)成，上臂21u由三個(gè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u構(gòu)成。在此，開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u全都使用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)構(gòu)成。開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)電路230u與開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子連接，導(dǎo)通用柵極控制電路231u與開(kāi)關(guān)元件21 Iu和212u各 自的控制端子連接。此外，在開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u中，高電位側(cè)的主端子和低電位側(cè)的主端子分別連接，是并聯(lián)連接的方式。從控制電路4輸出的柵極控制信號(hào)Gup_s分別輸入到開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u和導(dǎo)通用柵極控制電路231u，基于柵極控制信號(hào)Gup_s，從開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u向開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子輸出開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW。此外，從導(dǎo)通用柵極控制電路23Iu向開(kāi)關(guān)元件211u、212u各自的控制端子輸出導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on。以下，使用圖4對(duì)開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u輸出的開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_sw和導(dǎo)通用柵極控制電路231u輸出的導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。控制電路4輸出的柵極控制信號(hào)Gup_s具有電位成為高電平(high level)的第一電位期間和電位成為低電平(low level)的第二電位期間，成為開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u和導(dǎo)通用柵極控制電路231u動(dòng)作用的基準(zhǔn)信號(hào)。開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u在檢測(cè)到從控制電路4輸入的柵極控制信號(hào)Gup_s的上升沿的時(shí)刻tl，使開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW上升。然后，開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u在比柵極控制信號(hào)Gup_s為高電位的第一電位期間短的時(shí)間，即，在時(shí)刻t3，使開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW下降。進(jìn)而，開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u在檢測(cè)到柵極控制信號(hào)Gup_s的下降沿的時(shí)刻t4，再次使開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW上升，在比柵極控制信號(hào)Gup_s為低電位的第二電位期間短的時(shí)間，即，在時(shí)刻t6，使開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW下降。根據(jù)以上的動(dòng)作，開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u在柵極控制信號(hào)Gup_s的一個(gè)周期的期間，輸出兩次矩形波作為開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW。另一方面，導(dǎo)通用柵極控制電路231u在柵極控制信號(hào)Gup_s的一個(gè)周期之中，在伴隨著柵極控制信號(hào)Gup_s的上升，開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW成為高電位的tl 一 t3期間內(nèi)的時(shí)刻t2，使導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on上升。然后，導(dǎo)通用柵極控制電路23 Iu在伴隨著柵極控制信號(hào)Gup_s的下降，開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW成為高電位的t4 - t6期間內(nèi)的時(shí)刻t5，使導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on下降。以上的動(dòng)作的結(jié)果是，雖然在上臂21u中，在開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW和導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on的至少一個(gè)成為高電位的tl - t6的期間成為導(dǎo)通，但是在上臂21u中的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由開(kāi)關(guān)元件210u實(shí)施,導(dǎo)通動(dòng)作由開(kāi)關(guān)元件21 Iu和開(kāi)關(guān)元件212u實(shí)施。其結(jié)果是，在上臂21u中產(chǎn)生的損耗之中，開(kāi)關(guān)損耗在開(kāi)關(guān)元件210u中產(chǎn)生，導(dǎo)通損耗在開(kāi)關(guān)元件211u和開(kāi)關(guān)元件212u中產(chǎn)生。以上，在本實(shí)施方式涉及的逆變器裝置中，能由主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件和主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件分離開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗的產(chǎn)生。作為開(kāi)關(guān)元件的一般性的特性，作為開(kāi)關(guān)元件中的電力損耗的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗處于折衷關(guān)系，有在降低導(dǎo)通損耗的開(kāi)關(guān)元件中開(kāi)關(guān)損耗變得比較大，相反，在降低開(kāi)關(guān)損耗的開(kāi)關(guān)元件中，導(dǎo)通損耗變得比較大的傾向。因?yàn)樵诒緦?shí)施方式涉及的逆變器裝置中，開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗在不同的開(kāi)關(guān)元件中產(chǎn)生，所以能作為裝置整體個(gè)別地降低以往是折衷關(guān)系的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。即，能作為裝置整體同時(shí)降低兩方的損耗，能實(shí)現(xiàn)高效率的逆變器裝置。另外，構(gòu)成上臂、并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件210u、211u以及212u的最大額定電壓和最大額定電流不一定必須相同。例如，主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u相對(duì)于主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u以及212u可以是最大額定電流比較小的開(kāi)關(guān)元件。一般來(lái)說(shuō)，雖然因?yàn)樽畲箢~定電流的大小依賴(lài)于開(kāi)關(guān)元件的芯片(chip)面積，所以最大額定電流越小，導(dǎo)通損耗變得越大，但是開(kāi)關(guān)損耗有變小的傾向。因?yàn)橹饕獙?shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u不太需要考慮導(dǎo)通損耗，所以在降低開(kāi)關(guān)損耗上，最大額定電流越小越好。但是，需要能通電最大電流，且能容許短時(shí)間的產(chǎn)生損耗?！さ?，一般來(lái)說(shuō)，使用MOSFET的開(kāi)關(guān)元件只要是短時(shí)間就能忍受額定電流的3 10倍左右的電流。例如，雖然圖5是示出額定電流20A的MOSFET的電流一電壓特性的圖，但是，可知即使是60A也能在飽和區(qū)中使用。于是，能在主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u中使用與開(kāi)關(guān)元件211u和212u相比最大額定電流為1/3倍左右的元件。優(yōu)選主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u和212u為，相對(duì)于主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u最大額定電流比較大的開(kāi)關(guān)元件。這是因?yàn)?，由于開(kāi)關(guān)元件211u和212u不太需要考慮開(kāi)關(guān)損耗，開(kāi)關(guān)元件的最大額定電流與導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗存在上述的關(guān)系，所以，在降低導(dǎo)通損耗上，最大額定電流較大是有利的。但是，因?yàn)楫?dāng)大到需要以上時(shí)，芯片面積變大，S卩，導(dǎo)致設(shè)備的大型化，所以?xún)?yōu)選為向上臂通電的最大電流量的2 4倍左右。另外，雖然在此著眼于最大額定電流與導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗的關(guān)系，對(duì)適合導(dǎo)通動(dòng)作和開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行了說(shuō)明，但是最大額定電流也存在不僅由作為元件自身的特性的電流容量，而且還由作為封裝(package )整體的耐熱性規(guī)定上限的情況。例如,在通過(guò)在一個(gè)基盤(pán)上同時(shí)設(shè)置開(kāi)關(guān)元件210u、開(kāi)關(guān)元件211u以及212u，并用模壓樹(shù)脂密封，從而做成單一的模塊結(jié)構(gòu)的情況下，由封裝整體的耐熱性設(shè)定最大額定電流。像這樣的由作為封裝整體的耐熱性規(guī)定的最大額定電流與導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗的大小本質(zhì)上不相關(guān)。相對(duì)于此，寄生電容由開(kāi)關(guān)元件自身的特性確定，只要元件材料、構(gòu)造相同，寄生電容和電流容量就大體相關(guān)，芯片面積越大，寄生容量也變得越大。即，在元件材料、構(gòu)造相同的開(kāi)關(guān)元件中，寄生電容越大，導(dǎo)通損耗變得越小、開(kāi)關(guān)損耗變得越大。因此，適合導(dǎo)通動(dòng)作和開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件能以寄生電容為基準(zhǔn)進(jìn)行選擇。具體地說(shuō)，優(yōu)選主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u和212u是相對(duì)于主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u寄生電容比較大的開(kāi)關(guān)元件。而且，寄生電容越小，開(kāi)關(guān)元件越能高速地進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。從這樣的理由考慮，也有選擇寄生電容小的開(kāi)關(guān)元件作為要求高速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u的優(yōu)點(diǎn)。另外，雖然在開(kāi)關(guān)元件的寄生電容中有源極-柵極間的“輸入電容”、源極一漏極間的“輸出電容”、漏極一柵極間的“反饋電容”，但是一般來(lái)說(shuō)它們不是獨(dú)立地確定電容，若某一個(gè)成為兩倍的電容，那么對(duì)于其它兩個(gè)也大致成為兩倍。因此，無(wú)論以哪個(gè)寄生電容作為基準(zhǔn)選擇開(kāi)關(guān)元件都沒(méi)有關(guān)系。另外，雖然只要開(kāi)關(guān)元件的元件材料、構(gòu)造相同，電流容量和寄生電容就大體相關(guān)，但是在開(kāi)關(guān)元件的元件材料、構(gòu)造等不同的情況下，則不限于此。例如，在使用碳化硅(SiC)的開(kāi)關(guān)元件和使用硅(Si)的開(kāi)關(guān)元件中，即使是相同的電流容量，SiC器件(device)的芯片面積變小，寄生電容也變小。因此，通過(guò)在主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u使用寄生電容小并能高速地進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的SiC器件，從而能使開(kāi)關(guān)損耗更加降低。進(jìn)而，雖然SiC器件比Si器件高價(jià)，但是耐熱性?xún)?yōu)秀。在做成將開(kāi)關(guān)元件210u、開(kāi)關(guān)元件211u以及212u封入單一的封裝的結(jié)構(gòu)的情況下，作為封裝整體的溫度為，由導(dǎo)通動(dòng)作造成的開(kāi)關(guān)元件211u和212u的發(fā)熱成為基礎(chǔ)(base),在開(kāi)關(guān)動(dòng)作的定時(shí)(timing),開(kāi)關(guān)元件210u的溫度會(huì)局部地進(jìn)一步變成高溫。于是，優(yōu)選在單一的封裝中封入開(kāi)關(guān)元件210u、開(kāi)關(guān)元件211u以及212u的結(jié)構(gòu)中，在開(kāi)關(guān)元件211u和 212使用比較廉價(jià)的Si器件，在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)暫時(shí)性地溫度上升的開(kāi)關(guān)元件210u使用具有高耐熱性的SiC器件。(第一實(shí)施方式變形例I)
雖然到此為止對(duì)由多個(gè)并聯(lián)連接的MOSFET構(gòu)成上臂21u的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是不限于此，開(kāi)關(guān)元件也可以是絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(J-FET)或雙極晶體管，進(jìn)而可以是將它們組合的結(jié)構(gòu)。圖6是示出第一實(shí)施方式的第一變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。本圖所示的結(jié)構(gòu)與圖3所示的結(jié)構(gòu)相比較，只是將上臂21u置換為31u，其余是相同的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。上臂31u由開(kāi)關(guān)元件310u、311u、312u構(gòu)成，全部是IGBT。即使在開(kāi)關(guān)元件為IGBT的情況下，也與第一實(shí)施方式同樣地，能個(gè)別地降低開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，即，能將兩方同時(shí)降低，能實(shí)現(xiàn)高效率的逆變器裝置。在此，構(gòu)成上臂的開(kāi)關(guān)元件使用IGBT而不使用MOSFET的本變形例的優(yōu)點(diǎn)在逆變器裝置的損耗比率為導(dǎo)通損耗充分大于開(kāi)關(guān)損耗時(shí)出現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，雖然MOSFET與IGBT相比較開(kāi)關(guān)損耗小，但是相反，有導(dǎo)通損耗大的傾向。因此，在逆變器裝置的損耗中導(dǎo)通損耗為主體的情況下，構(gòu)成應(yīng)用本發(fā)明的逆變器裝置的開(kāi)關(guān)元件為IGBT變得更為有利。另外，優(yōu)選在第一實(shí)施方式中，在所有的開(kāi)關(guān)元件由MOSFET構(gòu)成的情況下，在主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u中使用與開(kāi)關(guān)元件211u以及212u相比最大額定電流小的開(kāi)關(guān)元件。但是，因?yàn)镮GBT與MOSFET相比較開(kāi)關(guān)損耗大且擊穿容量(breakdownresistance)小,所以當(dāng)使主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件為IGBT,減小電流容量時(shí),逆變器裝置的可靠性會(huì)降低(一般來(lái)說(shuō)，擊穿容量和電流容量處于折衷關(guān)系。)。因此，優(yōu)選在使用IGBT的逆變器裝置中，即使是主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件，也使用與主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件同程度的電流容量的元件。(第一實(shí)施方式變形例2)
接著，對(duì)由不同的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成上臂的變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖7是示出第一實(shí)施方式的第二變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。本圖所示的結(jié)構(gòu)與圖3所示的結(jié)構(gòu)相比較，只是將上臂21u置換為41u，其余是相同的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。上臂41u由開(kāi)關(guān)元件410u、411u、412u構(gòu)成，開(kāi)關(guān)元件410u是作為單極(unipolar)元件的M0SFET,開(kāi)關(guān)元件41 Iu和412u是作為雙極元件(bipolar)的IGBT。在本變形例中也與第一實(shí)施方式同樣地能個(gè)別地降低開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，SP，能將兩方同時(shí)降低，能實(shí)現(xiàn)高效率的逆變器裝置。一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)樽鳛閱螛O元件的MOSFET與作為雙極元件的IGBT相比導(dǎo)通電阻、芯片面積大，所以導(dǎo)通損耗變大。在另一方面，因?yàn)镸OSFET與IGBT相比較能進(jìn)行高速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，所以能抑制開(kāi)關(guān)損耗。因此，在像本變形例這樣構(gòu)成上臂的開(kāi)關(guān)元件使用MOSFET和IGBT兩方的情況下的優(yōu)點(diǎn)，能通過(guò)使實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件為M0SFET，實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件為IGBT，從而能最大限度地活用兩方的開(kāi)關(guān)元件的優(yōu)秀的動(dòng)作，可謀求進(jìn)一步的損耗降低效果。(第一實(shí)施方式變形例3)
接著對(duì)第一實(shí)施方式的進(jìn)一步的變形例進(jìn)行說(shuō)明。 圖8是示出第一實(shí)施方式的第三變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。本圖所示結(jié)構(gòu)與圖3所示結(jié)構(gòu)相比較，是將上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21u的導(dǎo)通用柵極控制電路231u置換為導(dǎo)通用柵極控制電路231u_l和導(dǎo)通用柵極控制電路231u_2的結(jié)構(gòu)。上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路23u由開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u、導(dǎo)通用柵極控制電路231u_l和導(dǎo)通用柵極控制電路231u_2構(gòu)成，上臂21u由三個(gè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u構(gòu)成。開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)電路230u與開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子連接，導(dǎo)通用柵極控制電路231u_l和231u_2分別與開(kāi)關(guān)元件211u和212u的控制端子連接。此外，在開(kāi)關(guān)元件210u、21 lu、212u中，高電位側(cè)的主端子和低電位側(cè)的主端子分別連接,是并聯(lián)連接的方式。從控制電路4輸出的柵極控制信號(hào)Gup_s分別輸入到開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u和導(dǎo)通用柵極控制電路231u_l和231u_2，基于柵極控制信號(hào)Gup_s，從開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u向開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子輸出柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW。此外，從導(dǎo)通用柵極控制電路231u_l和231u_2向開(kāi)關(guān)元件211u、212u各自的控制端子輸出柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_onl和 Gup_on2。以下，使用圖9對(duì)開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u輸出的開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_sw和導(dǎo)通用柵極控制電路231u_l、231u_2輸出的導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_onl和Gup_on2的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u輸出的開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW與圖4所示的例子相同。此外，導(dǎo)通用柵極控制電路231u_l輸出的導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_onl與圖4所示的導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on相同。在本變形例中新追加的導(dǎo)通用柵極控制電路231u_2在柵極控制信號(hào)Gup_s的一個(gè)周期之中，在伴隨著柵極控制信號(hào)Gup_s的上升而使開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW成為高電位的tl 一 t3期間內(nèi)的時(shí)刻t7，使導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on2上升。然后，導(dǎo)通用柵極控制電路231u_2在伴隨著柵極控制信號(hào)Gup_s的下降而使開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW成為高電位的t4 - t6期間內(nèi)的時(shí)刻t8，使導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on2下降。在此，只要是在tl與t3之間，導(dǎo)通用柵極控制信號(hào)Gup_onl和Gup_on2可以任一個(gè)先上升，即使是同時(shí)也沒(méi)有問(wèn)題。此外，對(duì)于下降，也是只要是在t4與t6之間，可以是導(dǎo)通用柵極控制信號(hào)Gup_onl和Gup_on2的任一個(gè)先下降，或者也可以是同時(shí)。根據(jù)本變形例的結(jié)構(gòu)，能由開(kāi)關(guān)元件210u實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作，能由開(kāi)關(guān)元件211u和212u實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作，能與圖3所示的結(jié)構(gòu)同樣地，將在上臂21u產(chǎn)生的損耗以開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗進(jìn)行分離。進(jìn)而，通過(guò)像本變形例這樣設(shè)置與主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件相同數(shù)量的導(dǎo)通用柵極控制電路，由個(gè)別的柵極控制電路驅(qū)動(dòng)每個(gè)開(kāi)關(guān)元件，從而與圖3所示的結(jié)構(gòu)相比，能減小驅(qū)動(dòng)所涉及的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電流，能降低在上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21u中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)損耗。此外，因?yàn)橛蓚€(gè)別的柵極控制電路驅(qū)動(dòng)每個(gè)開(kāi)關(guān)元件，所以能配合開(kāi)關(guān)元件的特性偏差來(lái)控制各元件，能容易地謀求逆變器裝置的大電流化和高輸出化。進(jìn)而，因?yàn)檫€能根據(jù)元件的狀態(tài)控制每個(gè)開(kāi)關(guān)元件，所以，例如還能以抑制高溫狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的損耗的方式進(jìn)行控制。具體地說(shuō)，通過(guò)降低高溫狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，從而能抑制開(kāi)關(guān)元 件的輸出電流，能抑制損耗。(第一實(shí)施方式變形例4)
接著對(duì)第一實(shí)施方式的進(jìn)一步的其它的變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖10是示出第一實(shí)施方式的第四變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。本圖所示的結(jié)構(gòu)與圖3所示的結(jié)構(gòu)相比較，相異點(diǎn)在于，開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u和開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子經(jīng)由開(kāi)關(guān)用柵極電阻1000連接，導(dǎo)通用柵極控制電路231與開(kāi)關(guān)元件211u和212u的控制端子經(jīng)由導(dǎo)通用柵極電阻1001連接。在此，使開(kāi)關(guān)用柵極電阻1000為相對(duì)于導(dǎo)通用柵極電阻1001充分小的電阻值。因?yàn)橥ㄟ^(guò)做成這樣，能迅速地使實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子的電位為進(jìn)行接通動(dòng)作的電位，所以能實(shí)現(xiàn)降低開(kāi)關(guān)損耗的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。此外，因?yàn)樵趯?shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u和212u的控制端子不施加必要以上的過(guò)大的電場(chǎng)即可，所以能使開(kāi)關(guān)元件211u和212u的可靠性提升。此外，能減小柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電流，能降低在上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21u中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)損耗。進(jìn)而，根據(jù)本變形例，可得到抑制在高dv/dt時(shí)產(chǎn)生的誤動(dòng)作的效果。因?yàn)橹饕獙?shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件與主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件相比較，實(shí)現(xiàn)高速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，所以寄生電容小。因而，抗外部干擾能力弱，容易引起誤動(dòng)作。在此，使用圖11對(duì)由于上臂21u的接入動(dòng)作而在下臂22u中產(chǎn)生誤動(dòng)作的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明。作為逆變器裝置中的開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作，一般是經(jīng)由以不使上臂21u和下臂22u進(jìn)行短路動(dòng)作的方式使上臂21u和下臂22u —起截止的微小的停止區(qū)間(通常稱(chēng)為空載時(shí)間(dead time))使上下臂交替地進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。當(dāng)在這樣的停止區(qū)間之后上臂21u進(jìn)行接入動(dòng)作時(shí)，在下臂22u的漏極一源極間施加電池I的直流電壓Vdc。此時(shí)，根據(jù)上臂21u的開(kāi)關(guān)速度快速地向下臂22u的寄生電容200充電，經(jīng)由與下臂22u的柵極端子連接的連接的柵極電阻1002和臂驅(qū)動(dòng)電路24u流過(guò)電流Ig。通過(guò)流過(guò)這樣的電流Ig，從而在柵極電阻1002的兩端產(chǎn)生與柵極電阻1002的值對(duì)應(yīng)的電位差。在此，當(dāng)將下臂22u的漏極一柵極間的寄生電容設(shè)為Cgd，將柵極電阻1002設(shè)為Rg時(shí)，在柵極電阻1002的兩端產(chǎn)生的電位差，SP，下臂22u的柵極一源極間的電位差Vgs可用下述的式子表示。Vgs = Rg ■ Cyd {dVde/dtlS卩，決定下臂22u的開(kāi)關(guān)速度的柵極電阻1002的電阻Rg或下臂22u的寄生電容Cgd或上臂21u的開(kāi)關(guān)時(shí)間dVdc/dt的值分別越大，Vgs變得越大,下臂22u的誤動(dòng)作變得
越容易產(chǎn)生。因?yàn)橄卤?2u的寄生電容Cgd由下臂22u的內(nèi)部構(gòu)造決定，所以不能自由地變化。此外，因?yàn)楫?dāng)減小上臂21u的接入動(dòng)作時(shí)的開(kāi)關(guān)時(shí)間dVdc/dt時(shí)，會(huì)使上臂21u的開(kāi)關(guān)速度變慢，帶來(lái)開(kāi)關(guān)損耗的增大，所以不優(yōu)選也使其變化。但是，在本變形例中，通過(guò)減小與主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的控制端子連接的柵極電阻，從而能實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作，而且，能減小下臂22u的柵極端子一臂驅(qū)動(dòng)電路24u間的合成電阻。因此，能抑制高dv/dt成為起因而產(chǎn)生的誤動(dòng)作。(第二實(shí)施方式)
圖12是示出第二實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。本圖所示的結(jié)構(gòu)與圖3所示的結(jié)構(gòu)相比較，將上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路23u置換為上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路33u。上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路33u由接入(turn on)用柵極控制電路330u、導(dǎo)通用柵極控制電路331u和切斷(turn off )用柵極控制電路332u構(gòu)成，上臂21u由三個(gè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u構(gòu)成。接入用柵極驅(qū)動(dòng)電路330u與開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子連接，導(dǎo)通用柵極控制電路331u與開(kāi)關(guān)元件21 Iu的控制端子連接，切斷用柵極驅(qū)動(dòng)電路332u與開(kāi)關(guān)元件212u的控制端子連接。此外，在開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u中，高電位側(cè)的主端子和低電位側(cè)的主端子分別連接，是并聯(lián)連接的方式。從控制電路4輸出的柵極控制信號(hào)Gup_s分別輸入到接入用柵極控制電路330u、導(dǎo)通用柵極控制電路331u和切斷用柵極控制電路332u，基于柵極控制信號(hào)Gup_s，從接入用柵極控制電路330u向開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子輸出接入用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tr。同樣地，從導(dǎo)通用柵極控制電路331u向開(kāi)關(guān)元件211u的控制端子輸出導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on，從切斷用柵極控制電路332u向開(kāi)關(guān)元件212u的控制端子輸出切斷用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào) Gup_tfο以下，使用圖13對(duì)接入用柵極控制電路330u輸出的接入用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tr、導(dǎo)通用柵極控制電路331u輸出的導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on和切斷用柵極控制電路332u輸出的切斷用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tf的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。接入用柵極控制電路330u在檢測(cè)到從控制電路4輸入的柵極控制信號(hào)Gup_s的上升沿的時(shí)刻tl，使接入用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tr上升。然后，接入用柵極控制電路330u在比柵極控制信號(hào)Gup_s為高電位的第一電位期間短的時(shí)間，即，在時(shí)刻t3，使接入用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tr下降。切斷用柵極控制電路332u在檢測(cè)到柵極控制信號(hào)6即_8的下降沿的時(shí)刻t4，使切斷用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tf上升，在比柵極控制信號(hào)Gup_s為低電位的第二電位期間短的時(shí)間，即，在時(shí)刻t6，使開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tf下降。導(dǎo)通用柵極控制電路331u在接入用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tr成為高電位的tl 一 t3期間內(nèi)的時(shí)刻t2，使導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on上升。然后，導(dǎo)通用柵極控制電路33 Iu在切斷用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_tf成為高電位的t4 - t6期間內(nèi)的時(shí)刻t5，使導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on下降。根據(jù)以上的動(dòng)作，接入用柵極控制電路330u、導(dǎo)通用柵極控制電路331u和切斷用柵極控制電路332u的各柵極控制電路在柵極控制信號(hào)Gup_s的一個(gè)周期期間，分別輸出一次矩形波作為柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通過(guò)像這樣動(dòng)作，從而能由開(kāi)關(guān)元件210u實(shí)施開(kāi)關(guān)中的接入動(dòng)作，能由開(kāi)關(guān)元件211u實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作，能由開(kāi)關(guān)元件212u實(shí)施開(kāi)關(guān)中的切斷動(dòng)作。其結(jié)果是，能將在上臂21u中產(chǎn)生的損耗以接入損耗、導(dǎo)通損耗和切斷損耗進(jìn)行分離。因此，能個(gè)別地降低至今為止為折衷關(guān)系的開(kāi)關(guān)損耗(接入損耗和切斷損耗之和)和導(dǎo)通損耗，即，能將兩方同時(shí)降低，能實(shí)現(xiàn)高效率的逆變器裝置。另外，在構(gòu)成上臂、并聯(lián)連接的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件間，閾值電壓不一定必須相同。一般來(lái)說(shuō)，閾值電壓與接通電阻(成為導(dǎo)通損耗的主要原因的開(kāi)關(guān)元件的特性)相關(guān)，有閾值電壓越低，接通電阻變得越小的傾向。因而，通過(guò)由與動(dòng)作對(duì)應(yīng)的具有不同的閾值電壓的開(kāi)關(guān) 元件構(gòu)成上臂，從而能實(shí)現(xiàn)更加高效率的逆變器裝置。具體地說(shuō)，優(yōu)選在實(shí)施接入動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件和實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件中，與實(shí)施接入動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件相比，使實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的閾值電壓更低。由此，成為由接通電阻小的開(kāi)關(guān)元件實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的情況。優(yōu)選在實(shí)施接入動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件和實(shí)施切斷動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件中，與實(shí)施接入動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件相比，實(shí)施切斷動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件的閾值電壓更高。通過(guò)像這樣構(gòu)成，從而在實(shí)施接入動(dòng)作的情況下，使得以比較低的閾值電壓使開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作，能加快接入動(dòng)作。接著，在實(shí)施切斷動(dòng)作的情況下，使得由比較高的閾值電壓使開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作，能加快切斷動(dòng)作。因而，能謀求進(jìn)一步的開(kāi)關(guān)損耗降低。此外，開(kāi)關(guān)元件的誤工作，與導(dǎo)通動(dòng)作相比在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)更容易產(chǎn)生，開(kāi)關(guān)元件的接通電壓和截止電壓的電位差越小越容易產(chǎn)生。于是，在圖3的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選以使開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230輸出的接通電壓和截止電壓的電位差比從導(dǎo)通用柵極控制電路231u輸出的接通電壓和截止電壓的電位差大的方式構(gòu)成。通過(guò)像這樣構(gòu)成，從而能抑制開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的誤工作。在圖12的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選以使接通電壓和截止電壓的電位差按照接入用柵極控制電路330u、導(dǎo)通用柵極控制電路331u、切斷用柵極控制電路332u的順序變大的方式構(gòu)成。通過(guò)使接入用柵極控制電路330u的導(dǎo)通/截止電位差大，從而能使開(kāi)關(guān)元件的誤工作難以產(chǎn)生，通過(guò)使切斷用柵極控制電路332u的導(dǎo)通/截止電位差小，從而能加快切斷動(dòng)作。(第三實(shí)施方式)
圖14是示出第三實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路53u由開(kāi)關(guān)用柵極控制電路43011、導(dǎo)通用柵極控制電路431u、主電壓檢測(cè)電路432u、第一主電壓判定電路533u和第二主電壓判定電路534u構(gòu)成，上臂21u由三個(gè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u構(gòu)成。開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)電路430u與開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子連接，導(dǎo)通用柵極控制電路431u與開(kāi)關(guān)元件211u、212u各自的控制端子連接。此外，在開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u中，高電位側(cè)的主端子和低電位側(cè)的主端子分別連接，是并聯(lián)連接的方式。上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路53u是除圖3所示的上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路23u的結(jié)構(gòu)以外，追加主電壓檢測(cè)電路432u、第一主電壓判定電路533u和第二主電壓判定電路534u的結(jié)構(gòu)。在此，只說(shuō)明與圖3所示結(jié)構(gòu)相異的主電壓檢測(cè)電路432u、第一主電壓判定電路533u和第二主電壓判定電路534u的具體動(dòng)作。主電壓檢測(cè)電路432u檢測(cè)作為上臂21u的主端子間的電壓的主電壓，向第一主電壓判定電路533u和第二主電壓判定電路534u輸出與上臂的主電壓的值對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)。第一主電壓判定電路533u在輸入檢測(cè)信號(hào)后，與固定的電壓值Vtl進(jìn)行比較，在低于規(guī)定的電壓值Vtl的情況下，向?qū)ㄓ脰艠O控制電路輸出第一判定信號(hào)。在此，所謂規(guī)定的電壓值Vtl是，如圖15所示，按照開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_sw在開(kāi)關(guān)元件210u中實(shí)施的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的結(jié)束狀態(tài)下的電壓值。具體地說(shuō)，成為實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u的接通電壓值。因?yàn)橥ㄟ^(guò)做成這樣，從而檢測(cè)到實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u已結(jié)束開(kāi)關(guān)動(dòng)作的情況，實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u和212u成為導(dǎo)通狀態(tài),所以能縮短從開(kāi)關(guān)元件210u的開(kāi)關(guān)動(dòng)作結(jié)束后起到導(dǎo)通動(dòng)作開(kāi)始為止的間隔。因此，不會(huì)在實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件 210u施加多余的負(fù)載，能迅速地實(shí)施動(dòng)作切換。此外，第二主電壓判定電路534u在輸入檢測(cè)信號(hào)后，與規(guī)定的電壓值Vt2進(jìn)行比較，在低于規(guī)定的電壓值Vt2的情況下，向開(kāi)關(guān)用柵極控制電路輸出第二判定信號(hào)。在此，所謂規(guī)定的電壓值Vt2是，如圖15所示，在按照開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_SW在開(kāi)關(guān)元件210u中實(shí)施的開(kāi)關(guān)動(dòng)作和按照導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_on在開(kāi)關(guān)元件211u和212u中實(shí)施的導(dǎo)通動(dòng)作的雙方都是結(jié)束狀態(tài)的情況下的電壓值。具體地說(shuō)，是實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件和實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件全部成為導(dǎo)通狀態(tài)的接通電壓值。因此，第二主電壓判定電路534u作為判定是否成為應(yīng)結(jié)束實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u的導(dǎo)通的電壓值的開(kāi)關(guān)結(jié)束主電壓判定電路發(fā)揮作用。因?yàn)橥ㄟ^(guò)像這樣構(gòu)成，從而檢測(cè)到實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u和212u已結(jié)束導(dǎo)通動(dòng)作，實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u成為截止?fàn)顟B(tài)，所以不會(huì)在實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u施加多余的負(fù)載,能迅速地實(shí)施動(dòng)作切換。(第三實(shí)施方式的變形例)
雖然在第三實(shí)施方式中，利用開(kāi)關(guān)元件的主端子間電壓進(jìn)行柵極控制，但是也能同樣地利用在開(kāi)關(guān)元件的主端子間導(dǎo)通的主電流。圖16是示出第三實(shí)施方式的變形例涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路63u由開(kāi)關(guān)用柵極控制電路430u、導(dǎo)通用柵極控制電路431u、開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路(SW電流檢測(cè)電路)630u和開(kāi)關(guān)電流判定電路(SW電流判定電路)631u構(gòu)成，上臂21u由三個(gè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u構(gòu)成。開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)電路430u與開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子連接，導(dǎo)通用柵極控制電路431u與開(kāi)關(guān)元件211u、212u各自的控制端子連接。此外，在開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u中，高電位側(cè)的主端子和低電位側(cè)的主端子分別連接，是并聯(lián)連接的方式。 上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路63u是除上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路23u的結(jié)構(gòu)以外追加了開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路630u和開(kāi)關(guān)電流判定電路63Iu的結(jié)構(gòu)。在此，只說(shuō)明開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路630u和開(kāi)關(guān)電流判定電路631u的具體動(dòng)作。開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路630u檢測(cè)實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件2 Iu的主電流，向開(kāi)關(guān)電流判定電路631u輸出與開(kāi)關(guān)元件210u的主電流的值對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)。作為檢測(cè)信號(hào)，能通過(guò)例如將電流量變換為電壓值，從而容易進(jìn)行處理。接著，開(kāi)關(guān)電流判定電路631u在輸入檢測(cè)信號(hào)后，與規(guī)定的電壓值進(jìn)行比較，在高于規(guī)定的電壓值的情況下，向?qū)ㄓ脰艠O控制電路輸出判定信號(hào)。在此，使規(guī)定的電壓值為開(kāi)關(guān)動(dòng)作的結(jié)束狀態(tài)下的電壓值。具體地說(shuō)，規(guī)定的電壓值依賴(lài)于上臂要通電的電流量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)像以上那樣構(gòu)成，從而檢測(cè)到實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u已結(jié)束開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u和212u成為導(dǎo)通狀態(tài)，所以不會(huì)在實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u施加多余的負(fù)載，能迅速地實(shí)施動(dòng)作切換。(第四實(shí)施方式)
圖17是示出第四實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路73u由第一柵極控制電路730u、第二柵極控制電路731u、第三柵極控制電路732u、溫度檢測(cè)電路733u和溫度判定電路734u構(gòu)成，上臂2 Iu由三個(gè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u構(gòu)成。第一柵極驅(qū)動(dòng)電路730u與開(kāi)關(guān)元件210u的控制端子連接，第二柵極控制電路731u與開(kāi)關(guān)元件21 Iu的控制端子連接，第三柵極控制電路732u與開(kāi)關(guān)元件212u的控制端子連接。此外，在開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u中，高電位側(cè)的主端子和低電位側(cè)的主端子分別連接，是并聯(lián)連接的方式。在此，對(duì)具體的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。溫度檢測(cè)電路733u檢測(cè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u以及212u的溫度(具體地說(shuō)是構(gòu)成開(kāi)關(guān)元件的芯片的結(jié)溫)，向溫度判定電路734u輸出與開(kāi)關(guān)元件210u、211u以及212u各自的溫度對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)。溫度判定電路734u在輸入檢測(cè)信號(hào)后，比較開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u各自的溫度的大小，使與處于最低溫狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的控制端子連接的柵極控制電路實(shí)施與用圖3說(shuō)明的開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u同樣的動(dòng)作，使與其它的開(kāi)關(guān)元件的控制端子連接的柵極控制電路實(shí)施與用圖3說(shuō)明的導(dǎo)通用柵極控制電路231u同樣的動(dòng)作。一般來(lái)說(shuō)，已知開(kāi)關(guān)元件越是成為高溫，作為開(kāi)關(guān)元件的可靠性指標(biāo)的抗雪崩容量(avalanche resistance)和短路容量的值越顯著降低。因而，像上述那樣，通過(guò)使構(gòu)成上臂21u的開(kāi)關(guān)元件210u、211u以及212u中的處于最低溫狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而，能比較高地維持作為上臂21u的雪崩容量和短路容量的值。即，能提供高效率且高可靠性的逆變器裝置。另外，因?yàn)樵诓⒙?lián)連接的開(kāi)關(guān)元件為相同電特性的情況下，在開(kāi)關(guān)動(dòng)作中的開(kāi)關(guān)元件的溫度上升幾乎沒(méi)有差異，所以也可以不比較溫度的大小地依次變更實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件。通過(guò)像以上那樣構(gòu)成，從而能在并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件之間平均化進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的次數(shù)，能使開(kāi)關(guān)動(dòng)作負(fù)載不集中在特定的開(kāi)關(guān)元件。因此，能謀求開(kāi)關(guān)元件的高壽命化。(第五實(shí)施方式)
圖18是示出使用第五實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。在此，說(shuō)明使用MOSFET作為開(kāi)關(guān)元件的例子。在本實(shí)施方式中，逆變器裝置2由與輸出的交流電力的數(shù)量相同數(shù)量的橋臂25u、25v、25w構(gòu)成，橋臂25u、25v、25w包括在電池I的正負(fù)間串聯(lián)連接的上臂(與正側(cè)連接)21u、21v以及21w和下臂(與負(fù)側(cè)連接)22u、22v以及22w ;與各上臂21u、21v、21w以及各下臂 22u、22v、22w 連接的電容器 101u、101v、101w、102u、102v 以及 102w ;與各上臂 21u、21v、21w以及各下臂22u、22v、22w對(duì)應(yīng)的上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路(上臂驅(qū)動(dòng)電路)23u、23v、23w和下臂側(cè)驅(qū)動(dòng)電路(下臂驅(qū)動(dòng)電路)24u、24v、24w。此外，電容器101u、101v、101w、102u、102v以及102w分別與對(duì)應(yīng)的上臂21u、21v、21w和下臂22u、22v、22w并聯(lián)連接，而且靠近配置。圖19是示意性地示出構(gòu)成上臂21u的開(kāi)關(guān)元件和電容器IOlu的配置關(guān)系的結(jié)構(gòu)圖。上臂21u和電容器IOlu靠近配置，特別是在構(gòu)成上臂21u的開(kāi)關(guān)元件210u、211u以及212u之中實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u和電容器IOlu最為靠近配置。通過(guò)像以上那樣構(gòu)成，能使在電容器IOlu和每個(gè)開(kāi)關(guān)元件210u、211u、212u的布線電感中，電容器IOlu和實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u的布線電感最短。因此，能抑制在開(kāi)關(guān)元件210u進(jìn)行高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作的情況下產(chǎn)生的沖擊(surge)電壓。即，能提供高效率且
高可靠性的逆變器裝置。(第六實(shí)施方式)
圖20是示出第六實(shí)施方式涉及的逆變器裝置的柵極控制電路和臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。在本實(shí)施方式中，上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路83u由開(kāi)關(guān)用柵極控制電路830u、導(dǎo)通用柵極控制電路83 Iu、低電流用柵極控制電路832u和電流指令判定電路833u構(gòu)成，上臂4Iu由開(kāi)關(guān)元件410u、411u、412u構(gòu)成，開(kāi)關(guān)元件410u是M0SFET，開(kāi)關(guān)元件411u和412u是IGBT。開(kāi)關(guān)用柵極控制電路830u和導(dǎo)通用柵極控制電路831u是與圖3中的開(kāi)關(guān)用柵極控制電路230u和導(dǎo)通用柵極控制電路231u同樣的結(jié)構(gòu)。低電流用柵極控制電路832u以與從控制電路4輸出的柵極控制信號(hào)Gup_s相同的波形，向開(kāi)關(guān)元件410u的控制端子輸出低電流柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_loW。電流指令判定電路833u監(jiān)視輸入到控制電路4的電流指令信號(hào)Is_u，在被指令了使逆變器裝置在與IGBT相比MOSFET為低電壓并得到所希望的電流值的電流區(qū)中驅(qū)動(dòng)的情況下，對(duì)低電流用柵極控制電路832u指示柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出。此外，在被指令了使逆變器裝置在與MOSFET相比IGBT為低電壓并得到所希望的電流值的電流區(qū)中驅(qū)動(dòng)的情況下，對(duì)開(kāi)關(guān)用柵極控制電路830u和導(dǎo)通用柵極控制電路831指示柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)比較在IGBT和MOSFET的飽和區(qū)的電壓一電流特性時(shí)，成為如圖21所示的關(guān)系。因?yàn)樵趫D中的第一區(qū)域中，與IGBT相比MOSFET為低電壓并得到所希望的電流值，所以在導(dǎo)通相同電流值的情況下，MOSFET為低損耗。相反，因?yàn)樵趫D中第二區(qū)域中，與MOSFET相比IGBT為低電壓并得到所希望的電流值，所以IGBT為低損耗。根據(jù)像上述那樣的結(jié)構(gòu)，在圖21所示的第二區(qū)域中的逆變器動(dòng)作與第一實(shí)施方式同樣地，能按照開(kāi)關(guān)用柵極控制電路830u和導(dǎo)通用柵極控制電路831u輸出的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗的產(chǎn)生分離。另一方面，在圖21所示的第一區(qū)域中，由從低電流用柵極控制電路832u輸出的低電流用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gup_low，只在使用低損耗的MOSFET的開(kāi)關(guān)元件中實(shí)施逆變器動(dòng)作。(其它的變形例)
以上，雖然基于實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明涉及的逆變器裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式。例如，可考慮像以下這樣的變形例。
(I)雖然在各實(shí)施方式中以三相逆變器為例說(shuō)明了本發(fā)明，但是只要是并聯(lián)多個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成臂的電力變換裝置，就都能應(yīng)用。例如，在并聯(lián)多個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成臂的DC/DC轉(zhuǎn)換器裝置中也能應(yīng)用本發(fā)明。圖22是示出在圖I所示的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)追加DC/DC轉(zhuǎn)換器8的變形例的圖。DC/DC轉(zhuǎn)換器8由臂81、臂82、柵極驅(qū)動(dòng)電路83、柵極驅(qū)動(dòng)電路84以及電感(inductor) 85構(gòu)成。柵極驅(qū)動(dòng)電路83和柵極驅(qū)動(dòng)電路84分別與臂81和臂82對(duì)應(yīng)。圖23是示出圖22中的臂81和柵極驅(qū)動(dòng)電路83的細(xì)節(jié)的圖。柵極驅(qū)動(dòng)電路83由開(kāi)關(guān)用柵極控制電路830和導(dǎo)通用柵極控制電路831構(gòu)成，臂81由三個(gè)開(kāi)關(guān)元件810、811、812構(gòu)成。開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)電路830與開(kāi)關(guān)元件810的控制端子連接，導(dǎo)通用柵極控制 電路831與開(kāi)關(guān)元件811和812各自的控制端子連接。此外，在開(kāi)關(guān)元件810、811、812中，高電位側(cè)的主端子和低電位側(cè)的主端子分別連接，是并聯(lián)連接的方式。對(duì)于臂82和柵極驅(qū)動(dòng)電路84，也具有與圖23所示的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)。在這樣的結(jié)構(gòu)的DC/DC轉(zhuǎn)換器8中，開(kāi)關(guān)用柵極控制電路830輸出與圖4所示的例子同樣的開(kāi)關(guān)用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，導(dǎo)通用柵極控制電路831輸出與圖4所示的例子同樣的導(dǎo)通用柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由此，在DC/DC轉(zhuǎn)換器裝置8中，也能與在各實(shí)施方式中說(shuō)明的逆變器裝置2同樣地在實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件和實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件中分離開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗的產(chǎn)生。(2)也可以在構(gòu)成臂的開(kāi)關(guān)元件的全部或一部分使用SiC (碳化硅)器件或GaN (氮化隹丐)器件等寬禁帶(wide bandgap)半導(dǎo)體。因?yàn)镾iC器件或GaN器件與Si器件相比較具有高擊穿容量特性，所以能將芯片尺寸做小，可謀求逆變器裝置的低成本化和小型化、進(jìn)而謀求可靠性的提升。但是，雖然這些器件與Si器件相比較為低損耗，但是高價(jià)。于是，也可以不在構(gòu)成臂的所有開(kāi)關(guān)元件使用SiC器件或GaN器件，只在對(duì)低損耗化做出貢獻(xiàn)的開(kāi)關(guān)元件使用SiC器件或GaN器件。例如，只要在開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗中的開(kāi)關(guān)損耗的影響大的系統(tǒng)中，將圖3所示的主要實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件210u置換為SiC器件或GaN器件，在導(dǎo)通損耗的影響大的系統(tǒng)中，將圖3所示的主要實(shí)施導(dǎo)通動(dòng)作的開(kāi)關(guān)元件211u和212u置換為SiC器件或GaN器件即可。由此，能一邊抑制高成本化，一邊謀求進(jìn)一步的低損耗。(3)也可以分別組合各實(shí)施方式以及變形例。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)高效率的逆變器裝置。進(jìn)而，通過(guò)個(gè)別地適當(dāng)?shù)乜刂撇⒙?lián)連接的開(kāi)關(guān)元件，從而可謀求進(jìn)一步的高效率化和可靠性的提升。因此，在包含強(qiáng)烈要求高效率化的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)以及電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)壓縮機(jī)(compressor)、電動(dòng)動(dòng)力方向盤(pán)(power steering)、電梯在內(nèi)的所有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),或同樣強(qiáng)烈希望高效率化的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等的發(fā)電系統(tǒng)等中是有用的。附圖標(biāo)記說(shuō)明
I :電池，2 :逆變器，3 :電動(dòng)機(jī)，4 :控制電路，8 :DC/DC轉(zhuǎn)換器，21u 21w、31u :上臂，22u 22w :下臂，23u 23w、33u、53u、63u、73u、83u :上臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路，24u 24w :下臂側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路，25u 25w :橋臂，81、82 :臂，83、84 :柵極驅(qū)動(dòng)電路，85 :電感，101u、ΙΟΙν、101w、102u、102v、102w 電容器，200 :寄生電容，210u、211u、212u、310u、311u、312u、410u、411u、412u :開(kāi)關(guān)元件，230u、430u、830u :開(kāi)關(guān)用柵極控制電路，231u、431u、831u :導(dǎo)通用柵極控制電路，231u_l :導(dǎo)通用柵極控制電路l，231u_2 :導(dǎo)通用柵極控制電路2，330u :接入用柵極控制電路，331u :導(dǎo)通用柵極控制電路，332u :切斷用柵極控制電路，432u :主電壓檢測(cè)電路，433u :主電壓判定電路，533u :第一主電壓判定電路，534u :第二主電壓判定電路，630u :開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路，631u :開(kāi)關(guān)電流判定電路，730u :第一柵極控制電路 ，731u :第二柵極控制電路，732u :第三柵極控制電路，733u :溫度檢測(cè)電路，734u :溫度判定電路，830 開(kāi)關(guān)用柵極控制電路，831 :導(dǎo)通用柵極控制電路，810、811、812 :開(kāi)關(guān)元件，832u :低電流用柵極控制電路，833u:電流指令判定電路，1000:開(kāi)關(guān)用柵極電阻，1001 :導(dǎo)通用柵極電阻，1002 :下臂22u的柵極電阻。
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，具有上下臂和柵極驅(qū)動(dòng)電路，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路按照具有第一電位期間、第二電位期間的基準(zhǔn)信號(hào)分別使對(duì)應(yīng)的臂驅(qū)動(dòng)，其中， 上下臂分別并聯(lián)連接有多個(gè)開(kāi)關(guān)元件， 每個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路具有 開(kāi)關(guān)用柵極控制電路，在所述第一電位期間的開(kāi)始時(shí)，使所述多個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始，在所述第一電位期間中使導(dǎo)通結(jié)束；以及 導(dǎo)通用柵極控制電路，在與所述第一電位期間的開(kāi)始對(duì)應(yīng)的所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始后，而且在導(dǎo)通結(jié)束前，使所述多個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始， 所述第一開(kāi)關(guān)元件的寄生電容比所述第二開(kāi)關(guān)元件小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其中， 所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路進(jìn)一步在所述第二電位期間的開(kāi)始時(shí)，使所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始，在所述第二電位期間中使導(dǎo)通結(jié)束， 所述導(dǎo)通用柵極控制電路進(jìn)一步在與所述第二電位期間的開(kāi)始對(duì)應(yīng)的所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始后，而且在導(dǎo)通結(jié)束前，使所述第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其中， 所述柵極驅(qū)動(dòng)電路還具有切斷用柵極控制電路，所述切斷用柵極控制電路在所述第二電位期間的開(kāi)始時(shí)使所述多個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的第三開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始，在所述第二電位期間中使導(dǎo)通結(jié)束， 所述導(dǎo)通用柵極控制電路進(jìn)一步在與所述第二電位期間的開(kāi)始對(duì)應(yīng)的所述第三開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始后，而且在導(dǎo)通結(jié)束前，使所述第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中， 在所述第一開(kāi)關(guān)元件中使用開(kāi)關(guān)損耗比所述第二開(kāi)關(guān)元件少的器件， 在所述第二開(kāi)關(guān)元件中使用導(dǎo)通損耗比所述第一開(kāi)關(guān)元件少的器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其中，在所述第一開(kāi)關(guān)元件中使用單極元件，在所述第二開(kāi)關(guān)元件中使用雙極元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中， 所述柵極驅(qū)動(dòng)電路還具備 主電壓檢測(cè)電路，檢測(cè)所述多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的主端子間的電壓；以及主電壓判定電路，通過(guò)比較由主電壓檢測(cè)電路檢測(cè)出的電壓和規(guī)定電壓，從而判定所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通是否開(kāi)始， 所述導(dǎo)通用柵極控制電路在由所述主電壓判定電路判定為所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始的情況下，使所述第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換裝置，其中， 所述柵極驅(qū)動(dòng)電路還具備開(kāi)關(guān)結(jié)束主電壓判定電路，所述開(kāi)關(guān)結(jié)束主電壓判定電路通過(guò)比較由主電壓檢測(cè)電路檢測(cè)出的電壓和第二規(guī)定電壓，從而判定所述第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通是否開(kāi)始， 所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路在由所述開(kāi)關(guān)結(jié)束主電壓判定電路判定為所述第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始的情況下，使所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路還具備 開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路，檢測(cè)在所述第一開(kāi)關(guān)元件的主端子間導(dǎo)通的電流；以及 開(kāi)關(guān)電流判定電路，基于開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果，判定所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通是否開(kāi)始， 所述導(dǎo)通用柵極控制電路在由所述開(kāi)關(guān)電流判定電路判定為所述第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始的情況下，使所述第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通開(kāi)始。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中，所述第二開(kāi)關(guān)元件的第二閾值電壓比所述第一開(kāi)關(guān)元件的第一閾值電壓低。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中，所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路輸出的接通電壓和截止電壓的電位差比所述導(dǎo)通用柵極控制電路輸出的接通電壓和截止電壓的電位差大。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中， 所述柵極驅(qū)動(dòng)電路包含所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路和所述導(dǎo)通用柵極控制電路，具有與構(gòu)成對(duì)應(yīng)的臂的開(kāi)關(guān)元件相同數(shù)量的柵極控制電路， 每個(gè)所述柵極控制電路與開(kāi)關(guān)元件一對(duì)一對(duì)應(yīng)，與所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路和所述導(dǎo)通用柵極控制電路的任一個(gè)同樣地控制對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中， 在每個(gè)開(kāi)關(guān)元件的控制端子和控制各開(kāi)關(guān)元件的柵極控制電路之間連接有柵極電阻， 與所述第二開(kāi)關(guān)元件的控制端子連接的柵極電阻的電阻值比與其它開(kāi)關(guān)元件的控制端子連接的柵極電阻大。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其中，所述第一開(kāi)關(guān)元件的閾值電壓比所述第三開(kāi)關(guān)元件的閾值電壓低。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其中，所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路、所述導(dǎo)通用柵極控制電路以及所述切斷用柵極控制電路各自輸出的接通電壓和截止電壓的電位差，按照所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路、所述導(dǎo)通用柵極控制電路以及切斷用柵極控制電路的順序電位從高到低。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中， 所述第一開(kāi)關(guān)元件是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述第二開(kāi)關(guān)元件是絕緣柵型雙極晶體管， 所述柵極驅(qū)動(dòng)電路還具有低電流用柵極控制電路，所述低電流用柵極控制電路在要求臂的導(dǎo)通的期間使所述第一開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通， 在使電力變換裝置在與絕緣柵型雙極晶體管相比金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管以低電壓得到所希望的電流值的電流區(qū)中驅(qū)動(dòng)的情況下，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路使用所述低電流用柵極控制電路使對(duì)應(yīng)的臂驅(qū)動(dòng)， 在使電力變換裝置在與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管相比絕緣柵型雙極晶體管以低電壓得到所希望的電流值的電流區(qū)中驅(qū)動(dòng)的情況下，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路使用所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路和所述導(dǎo)通用柵極控制電路使對(duì)應(yīng)的臂驅(qū)動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中，在所述第一開(kāi)關(guān)元件中使用寬禁帶半導(dǎo)體。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其中，所述第一開(kāi)關(guān)元件的電流容量比所述第二開(kāi)關(guān)元件小。
全文摘要
本發(fā)明在并聯(lián)連接多個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成臂的電力變換裝置中，謀求元件的長(zhǎng)壽命化。本發(fā)明是具有上下臂和柵極驅(qū)動(dòng)電路的逆變器裝置，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路按照指示接通/截止期間的柵極控制信號(hào)(Gup_S)分別使對(duì)應(yīng)的臂驅(qū)動(dòng)，其中，上下臂分別并聯(lián)連接有多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，每個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路具有開(kāi)關(guān)用柵極控制電路(230u)和導(dǎo)通用柵極控制電路(231u)，所述開(kāi)關(guān)用柵極控制電路(230u)在接通期間開(kāi)始時(shí)使開(kāi)關(guān)元件(210u)的導(dǎo)通開(kāi)始，并在接通期間中使導(dǎo)通結(jié)束，所述導(dǎo)通用柵極控制電路(231u)在與接通期間的開(kāi)始對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件(210u)的導(dǎo)通開(kāi)始后，且在導(dǎo)通結(jié)束前使開(kāi)關(guān)元件(211u和212u)的導(dǎo)通開(kāi)始，與開(kāi)關(guān)元件(211u和212u)相比，開(kāi)關(guān)元件(210u)的寄生電容更小。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK102859858SQ20118001690
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者田米正樹(shù) 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社