功率器件的驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于驅(qū)動在逆變器和轉(zhuǎn)換器中使用的IGBT和MOS-FET等的功率器件的功率器件的驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在逆變器和轉(zhuǎn)換器等的電力變換器中,使用對輸入電壓進行開關(guān)的IGBT和/或MOS-FET等的功率器件。具體來說,例如圖8所示,上述電力變換器具備以圖騰柱(totempole)方式連接的由具有橋結(jié)構(gòu)的IGBT構(gòu)成的功率器件1、2。并且,上述電力變換器具備向作為上述功率器件1、2的各控制端子的柵極施加控制電壓,由此對上述各功率器件1、2進行互補地導(dǎo)通/截止驅(qū)動的驅(qū)動電路3、4。
[0003]其中,圖中的5、6分別是在上述各功率器件1、2中反向并聯(lián)連接的續(xù)流二極管。并且,7、8是構(gòu)成上述各驅(qū)動電路3、4的輸出級的輸出放大器。上述電力變換器以經(jīng)由上述功率器件1、2對輸入電壓Vin進行開關(guān),由此從該功率器件1、2的串聯(lián)連接點獲得預(yù)定的輸出電壓Vout的方式而動作。
[0004]但是無法否定,由于某些原因,當上述功率器件1、2同時進行了導(dǎo)通動作時,在上述功率器件1、2中流過大的短路電流。因此,為了防止由短路電流引起的熱破壞,要求上述功率器件1、2具有大的短路容量。然而,加大短路容量需要擴大上述功率器件1、2的芯片尺寸,與之相應(yīng)地,具有封裝尺寸也大型化的問題。
[0005]因此,現(xiàn)有技術(shù)中,專門使用電流檢測單元對上述功率器件1、2中流過的過大電流進行檢測。并且提倡在檢測到過電流時,使基于上述驅(qū)動電路3、4的上述功率器件1、2的驅(qū)動停止,從而防止由短路電流引起的對上述功率器件1、2的過熱破壞(例如參考專利文獻1、2) ο
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開平6-296363號公報
[0009]專利文獻2:日本特開平11-195971號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]技術(shù)問題
[0011]然而在現(xiàn)有的驅(qū)動電路中,沒有考慮上述輸入電壓Vin的變動。由此,在現(xiàn)有技術(shù)中,專門在驅(qū)動上述功率器件2的低端側(cè)的上述驅(qū)動電路4中,施加以接地電位GND為基準的預(yù)定的驅(qū)動電源電壓VCC而使該驅(qū)動電路4動作。并且,在驅(qū)動上述功率器件I的高端側(cè)的上述驅(qū)動電路3中,施加以上述功率器件1、2的串聯(lián)連接點的中間電位VS為基準的預(yù)定的驅(qū)動電源電壓VB,而使該驅(qū)動電路3動作。
[0012]因此,例如圖9所示,輸入電壓Vin變動,與之相應(yīng)地,施加于上述功率器件1、2的峰值電壓變化,然而分別施加在上述驅(qū)動電路3、4的驅(qū)動電源電壓(VCC-GND,VB-VS)定常地保持恒定。由此,如圖10所示,上述輸出放大器7、8施加于上述各功率器件1、2的控制端子,具體來說施加于IGBT的柵極的控制電壓也不受上述輸入電壓Vin的變化的影響而為恒定。如此,在輸入電壓Vin高的情況下,若上述功率器件1、2同時進行導(dǎo)通運行,如圖10所示,與輸入電壓Vin低時相比較,產(chǎn)生短路電流增加,進而短路功率也增加的缺陷。因此,在推測輸入電壓Vin發(fā)生變動的情況下,需要提前預(yù)想到由輸入電壓Vin的上升引起的短路功率的增大,而將上述功率器件1、2的短路容量設(shè)定得稍大。
[0013]本發(fā)明是考慮到這樣的情況而做出的,其目的在于提供一種即使輸入電壓變高也不使功率器件的短路容量增大,而能夠有效地防止由短路電流引起的對上述功率器件的過熱破壞的具有簡單構(gòu)成的功率器件的驅(qū)動電路。
[0014]技術(shù)方案
[0015]應(yīng)達成上述目的的本發(fā)明的功率器件的驅(qū)動電路是適用于對輸入電壓進行開關(guān),例如,對由IGBT或MOS-FET構(gòu)成的功率器件進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動的功率器件的驅(qū)動電路,其特征在于,具備:
[0016]輸出放大器,其根據(jù)導(dǎo)通/截止控制信號將控制電壓施加到上述功率器件的控制端子,而對該功率器件進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動;和
[0017]內(nèi)部電源電路,其根據(jù)上述輸入電壓的變化生成上述輸出放大器的驅(qū)動電源電壓,而使上述控制電壓變化。
[0018]優(yōu)選的是,在上述輸入電壓上升時,上述內(nèi)部電源電路使上述輸出放大器的驅(qū)動電源電壓降低,使上述控制電壓降低,而降低上述功率器件的短路電流。
[0019]具體來說,上述內(nèi)部電源電路構(gòu)成為例如具備:比較電路,其檢測上述輸入電壓的上升;保持電路,在由該比較電路檢測到上述輸入電壓的上升時,保持該輸入電壓;和反轉(zhuǎn)放大放大器,其根據(jù)被該保持電路保持的電壓而生成上述輸出放大器的驅(qū)動電源電壓。
[0020]其中,上述內(nèi)部電源電路還可以具備:極性檢測器,其進一步判斷上述輸入電壓的變化的極性;和電壓保持控制電路,其根據(jù)該極性檢測器的輸出而使被上述保持電路保持的電壓降低。
[0021 ] 另外,上述輸入電壓為對交流電壓進行了整流而得到的電壓,述電壓保持控制電路構(gòu)成為在上述輸入電壓的峰值電壓連續(xù)地降低了預(yù)定次數(shù)時,使被上述保持電路保持的電壓降低。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的功率器件的驅(qū)動電路,在施加于功率器件的輸入電壓變高的情況下,根據(jù)該輸入電壓的變化而使對于上述輸出放大器的驅(qū)動電源電壓降低。由此,與之相應(yīng)地,上述輸出放大器施加于上述功率器件的控制端子的控制電壓降低。其結(jié)果為,即使在上述功率器件中有短路電流流過,由于能夠?qū)⒃摱搪冯娏鞅旧硪种茷楹苄。瑥亩軌蛞种圃摴β势骷亩搪饭β省?br>[0024]因此,無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣,提前預(yù)想到由輸入電壓的上升引起的短路功率的增大,而將上述功率器件的短路容量設(shè)定得稍大。因此,通過本發(fā)明的驅(qū)動電路,能夠穩(wěn)定地驅(qū)動具備所需要的最小限度的短路容量的功率器件,并且能夠事先防止由短路電流的引起的功率器件的過熱破壞。并且具備根據(jù)輸入電壓的變化而使對于輸出放大器的驅(qū)動電源電壓變化的上述內(nèi)部電源電路的簡單的構(gòu)成。因此,還能夠獲得不導(dǎo)致驅(qū)動電路本身的構(gòu)成復(fù)雜化等的效果。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的使用驅(qū)動電路而構(gòu)成的電力變換器的主要部分的概略構(gòu)成圖。
[0026]圖2是本發(fā)明的第一實施方式的驅(qū)動電路的主要部分的概略構(gòu)成圖。
[0027]圖3是示意地表示在圖2所示的驅(qū)動電路的內(nèi)部電源電路中相對于輸入電壓Vin的變化上述驅(qū)動電源電壓VA的變化的狀態(tài)的圖。
[0028]圖4是本發(fā)明的第二實施方式的驅(qū)動電路的主要部分的概略構(gòu)成圖。
[0029]圖5是示意地表示在圖4所示的驅(qū)動電路的內(nèi)部電源電路中上述驅(qū)動電源電壓VA相對于輸入電壓Vin的變化而變化的狀態(tài)的圖。
[0030]圖6示意地表示在本發(fā)明的電力變換器中,在輸入電壓Vin變高時的功率器件中的短路電流以及短路功率的變化的狀態(tài)的圖。
[0031]圖7表示滿足短路容量的柵極電壓Vge的最大電壓Vge-max的相對于電源電壓Vcc的變動的變化的圖。
[0032]圖8是現(xiàn)有的一般電力變換器的主要部分的概略構(gòu)成圖。
[0033]圖9是表示輸入電壓和驅(qū)動電路的驅(qū)動電源電壓之間的關(guān)系的圖。
[0034]圖10是示意地表示在現(xiàn)有的電力變換器中,在輸入電壓Vin變高時的功率元件中的短路電流以及短路功率的變化的狀態(tài)的圖。
[0035]符號說明
[0036]1、2 功率器件(IGBT)
[0037]3、4 驅(qū)動電路
[0038]5、6 續(xù)流二極管
[0039]7、8 輸出放大器
[0040]10驅(qū)動電路
[0041]11輸出放大器
[0042]12內(nèi)部電源電路
[0043]21電壓檢測單元
[0044]22 輸入緩沖放大器
[0045]23模擬開關(guān)
[0046]24 保持電路
[0047]25 輸出緩沖放大器
[0048]26 反轉(zhuǎn)放大放大器
[0049]27比較電路
[0050]28電壓保持控制電路
[0051]C電容器
[0052]COMP 比較器
[0053]Sff 開關(guān)元件
[0054]FF1、FF2 觸發(fā)器(flip-flop)
[0055]T計時電路
【具體實施方式】
[0056]以下,參考附圖對本發(fā)明的實施方式的功率器件的驅(qū)動電路進行說明。
[0057]圖1是使用本發(fā)明的驅(qū)動電路10而構(gòu)成的電力變換器的主要部分的概略構(gòu)成圖,與圖8所示的電力變換器的相同部分使用相同符號表示。該電力變換器是分別使用本發(fā)明的驅(qū)動電路10來代替上述的現(xiàn)有驅(qū)動電路3、4的裝置。并且以如下方式構(gòu)成。在對上述功率器件I進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動的高端側(cè)的驅(qū)動電路10施加以上述功率器件1、2的串聯(lián)連接點的中間電位VS為基準的預(yù)定的驅(qū)動電源電壓VB,而使該驅(qū)動電路10動作。并且,在對上述功率器件2進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動的低端側(cè)的驅(qū)動電路10施加以接地電位GND為基準的預(yù)定的驅(qū)動電源電壓VCC,而使該驅(qū)動電路10動作。
[0058]在此,上述驅(qū)動電路10如圖1所示的概略構(gòu)成那樣,在其輸出段具備根據(jù)導(dǎo)通/截止控制信號而將控制電壓施加到上述功率器件1、2的控制端子,而對該功率器件1、2進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動的輸出放大