[發(fā)明專利]開關(guān)元件的驅(qū)動電路和電力變換裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080048355.8
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN102687398A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丸山涉;菊地義行
• 申請（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)自動車株式會社;卡森尼可關(guān)精株式會社
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 邸萬奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)元件的驅(qū)動電路和電力變換裝置。

背景技術(shù)

在構(gòu)成逆變器（inverter）等電力變換裝置的開關(guān)元件的驅(qū)動電路中，從安全考慮，一般設(shè)置短路保護(hù)電路。該短路保護(hù)電路用于防止因短路時的過電流引起的熱而開關(guān)元件破壞，并且用于防止因過電流斷流時產(chǎn)生的涌電壓引起的開關(guān)元件的耐壓破壞。

在特開2001-345688號公報中公開了半導(dǎo)體開關(guān)元件驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路具備：過電流限制電路，若集電極電流大于第1值，則瞬時降低柵極端子的電壓；以及過電流保護(hù)電路，若集電極電流大于第2值，則首先將集電極電流以第一斜率降低，之后若集電極電流小于第3值，則以大的第二斜率降低。

此外，在特許第3680722號公報中公開了開關(guān)元件的過電流保護(hù)電路。該保護(hù)電路具有：柵極電壓保持部件，將柵極電壓保持在設(shè)定值；柵極電流增大部件，為了迅速降低柵極電壓而臨時增大柵極電流；以及柵極電流抑制部件，用于在柵極電流增大部件動作之后將柵極電壓緩慢地轉(zhuǎn)移到設(shè)定值。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

但是，在上述文獻(xiàn)所公開的電路中，在過電流時降低柵極電位的控制成為前饋控制。因此，根據(jù)開關(guān)元件的特性偏差和溫度，存在產(chǎn)生電流振動、并牽連到開關(guān)元件的破壞的顧慮。

本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于，與開關(guān)元件的特性偏差和溫度無關(guān)地抑制電流振動，從而抑制開關(guān)元件的破壞。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的一個方式是一種開關(guān)元件的驅(qū)動電路，其具有：控制電路，對開關(guān)元件的第一端子施加控制電壓，從而在主電路中流過主電路電流；以及保護(hù)電路，在主電路電流為過電流的情況下保護(hù)開關(guān)元件。該保護(hù)電路具有：電位降低部件，在主電路電流為過電流的情況下降低第一端子的電位；反饋部件，根據(jù)主電路電流的電流量，對電位降低部件進(jìn)行的在第一端子中的電位的降低量進(jìn)行反饋控制；以及相位提前部件，在反饋控制的反饋環(huán)中進(jìn)行相位提前補(bǔ)償。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的開關(guān)元件的驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2是由圖1所示的開關(guān)元件和短路保護(hù)電路12構(gòu)成的電路的控制方框圖。

圖3是用于說明通過反饋控制的短路保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖4是表示圖1所示的短路保護(hù)電路12的開環(huán)特性的仿真結(jié)果的說明圖。

圖5是表示圖1所示的短路保護(hù)電路12的過渡響應(yīng)特性的仿真結(jié)果的說明圖。

圖6是表示考慮了IGBT的柵極閾值的偏差的響應(yīng)特性的仿真結(jié)果的說明圖。

圖7是表示考慮了溫度的偏差的響應(yīng)特性的仿真結(jié)果的說明圖。

圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式的開關(guān)元件的驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

（第一實施方式）

本發(fā)明的第一實施方式的開關(guān)元件的驅(qū)動電路被用來驅(qū)動構(gòu)成電動機(jī)控制用的逆變器等電力變換裝置的開關(guān)元件，如圖1所示，主要由邏輯電路10、柵極驅(qū)動器（控制電路）11、開關(guān)元件（IGBT：Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）Q4、短路保護(hù)電路12構(gòu)成。

另外，在本實施方式中，說明作為開關(guān)元件而使用了具備柵極端子（第一端子）和集電極端子（第二端子）和發(fā)射極端子（第三端子）的IGBT的一例，但是開關(guān)元件并不限定于IGBT。例如，也可以使用具備了柵極端子（第一端子）和源極端子（第二端子）和漏極端子（第三端子）的MOS-FET（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）作為開關(guān)元件。

邏輯電路10根據(jù)PWM信號等輸入信號（未圖示），對柵極驅(qū)動器11進(jìn)行導(dǎo)通截止控制。柵極驅(qū)動器11由推挽電路構(gòu)成，該推挽電路由通過邏輯電路10進(jìn)行導(dǎo)通截止切換的源驅(qū)動器Q1和宿（sink）驅(qū)動器Q2構(gòu)成。源驅(qū)動器Q1和宿驅(qū)動器Q2的連接點(diǎn)經(jīng)由柵極電阻R1連接到IGBTQ4的柵極端子。

IGBTQ4是由驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動的開關(guān)元件。在本實施方式中，在IGBTQ4中，集電極端子與發(fā)射極端子之間反向并聯(lián)連接了回流用二極管D2，在IGBTQ4的集電極端子上連接有線圈L1。通過由邏輯電路10經(jīng)由柵極驅(qū)動器11對IGBTQ4的柵極端子施加電壓（控制電壓），從而在IGBTQ4的集電極端子與發(fā)射極端子之間的主電路中流過集電極電流（主電路電流）。