[发明专利]功率半导体元件的驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体元件的驱动电路。

背景技术

在将直流变换为交流的逆变器装置、将交流变换为直流的电力变换装置等中，使用诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(绝缘栅型场效应晶体管)这样的功率半导体元件。在上述功率半导体元件中通过下述方式对在IGBT中从集电极端子向发射极端子流动的电流、在MOSFET中从漏极端子向源极端子流动的电流进行控制，即，通过在栅极端子－发射极端子间(以下称为“GE间”)或者栅极端子－源极端子间(以下称为“GS间”)，对电荷进行充电或放电，从而使栅极端子－发射极端子间电压(以下称为“VGE电压”)或者栅极端子－源极端子间电压(以下称为“VGS电压”)变化。

用于对上述所示的功率半导体元件中的VGE电压及VGS电压进行控制的驱动电路、即功率半导体元件的驱动电路，通常基于从控制电路发送的脉冲信号即导通信号、截止信号而进行动作。在导通信号发送至驱动电路的情况下，驱动电路以向驱动对象即IGBT的GE间或者MOSFET的GS间对电荷进行充电的方式进行动作，使VGE电压或者VGS电压上升。另一方面，在截止信号发送至驱动电路的情况下，驱动电路以从IGBT的GE间或者MOSFET的GS间对电荷进行放电的方式进行动作，使VGE电压或者VGS电压下降。

作为功率半导体元件的驱动电路，存在下述非专利文献1记载的恒定电压驱动电路。恒定电压驱动电路在从控制电路将导通信号发送至驱动电路的情况下，经由栅极电阻，将正电源与IGBT或者MOSFET的栅极端子之间电连接，向GE间或GS间对电荷进行充电，使VGE电压或VGS电压上升，使IGBT或MOSFET导通。另外，在从控制电路将截止信号发送至驱动电路的情况下，恒定电压驱动电路经由栅极电阻而将负电源(或者接地0V)与栅极端子之间电连接，对充电至GE间或GS间的电荷进行放电，使VGE电压或VGS电压下降。

另外，在专利文献1中公开了下述技术，即，设置用于将恒定的电流向栅极端子供给的恒定电流驱动电路，对向与恒定电流驱动电路的输出端子连接的功率半导体元件的GE间进行充电而得到的VGE电压和规定的电压值进行比较，如果VGE电压变得大于设定电压值，则使恒定电流驱动电路的电流减小。

根据专利文献1所示的技术，由于能够抑制导通时的波动，并且仅在需要时使电流增加，因此能够实现功率半导体元件的低损耗化及驱动电路的省电化。

专利文献1：国际公开第2009/044602号

非专利文献1：“日本インター株式会社IGBTアプリケーションノートRev.1.01”(第20-22页)

发明内容

然而，虽然都称为VGE电压，但具有在功率半导体元件的导通时集电极电流开始流动的VGE电压(以下称为“阈值电压VGEth”)、和进入镜像(mirror)期间的VGE电压(以下称为“镜像期间电压VGEon”)。在非专利文献1所示的恒定电压驱动电路的情况下，根据栅极电阻的电阻值，决定出开关损耗以及诸如传输噪声、辐射噪声这样的EMI噪声(以下统称为“EMI”)。

例如，如果使栅极电阻减小，则流过栅极端子的电流增大，因此VGE电压的充电时间变短，开关损耗变小。但是，由于功率半导体元件的集电极电流的电流变化率di/dt增大，因此EMI噪声增大。

与此相对，如果使栅极电阻增大，则流过栅极端子的电流变小，因此VGE电压的充电时间变长，开关损耗增大，另一方面，由于功率半导体元件的集电极电流的电流变化率di/dt减小，因此能够降低EMI噪声。即，在使用恒定电压驱动电路的情况下，开关损耗和EMI噪声呈折衷的关系。

根据专利文献1所示的技术，如前述所示，由于流过栅极端子的电流是恒定的，因此能够缩短VGE电压的充电时间，而不使di/dt增大。并且，示出在VGE电压超过规定的电压后，会进行使恒定电流驱动电路的电流值减小的控制，因此还能够实现驱动电路的省电化。

但是，通常，VGE电压是基于由开关电源等所生成的电源而得到的值，在由于开关电源的波动等，VGE电压未达到前述的规定的电压的情况下，存在不能使恒定电流驱动电路的电流值减小的课题。

另外，还残留下述课题，即，由于构成以与规定的电压之间的比较结果为基础的动作序列，因此控制也变得复杂。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种功率半导体元件的驱动电路，该功率半导体元件的驱动电路能够同时实现导通时功率半导体元件的开关损耗的降低、和EMI噪声的降低。