功率器件的驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于驱动在逆变器和转换器中使用的IGBT和MOS-FET等的功率器件的功率器件的驱动电路。
【背景技术】
[0002]在逆变器和转换器等的电力变换器中，使用对输入电压进行开关的IGBT和/或MOS-FET等的功率器件。具体来说，例如图8所示，上述电力变换器具备以图腾柱(totempole)方式连接的由具有桥结构的IGBT构成的功率器件1、2。并且，上述电力变换器具备向作为上述功率器件1、2的各控制端子的栅极施加控制电压，由此对上述各功率器件1、2进行互补地导通/截止驱动的驱动电路3、4。
[0003]其中，图中的5、6分别是在上述各功率器件1、2中反向并联连接的续流二极管。并且，7、8是构成上述各驱动电路3、4的输出级的输出放大器。上述电力变换器以经由上述功率器件1、2对输入电压Vin进行开关，由此从该功率器件1、2的串联连接点获得预定的输出电压Vout的方式而动作。
[0004]但是无法否定，由于某些原因，当上述功率器件1、2同时进行了导通动作时，在上述功率器件1、2中流过大的短路电流。因此，为了防止由短路电流引起的热破坏，要求上述功率器件1、2具有大的短路容量。然而，加大短路容量需要扩大上述功率器件1、2的芯片尺寸，与之相应地，具有封装尺寸也大型化的问题。
[0005]因此，现有技术中，专门使用电流检测单元对上述功率器件1、2中流过的过大电流进行检测。并且提倡在检测到过电流时，使基于上述驱动电路3、4的上述功率器件1、2的驱动停止，从而防止由短路电流引起的对上述功率器件1、2的过热破坏(例如参考专利文献1、2) ο
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开平6-296363号公报
[0009]专利文献2:日本特开平11-195971号公报
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]然而在现有的驱动电路中，没有考虑上述输入电压Vin的变动。由此，在现有技术中，专门在驱动上述功率器件2的低端侧的上述驱动电路4中，施加以接地电位GND为基准的预定的驱动电源电压VCC而使该驱动电路4动作。并且，在驱动上述功率器件I的高端侧的上述驱动电路3中，施加以上述功率器件1、2的串联连接点的中间电位VS为基准的预定的驱动电源电压VB，而使该驱动电路3动作。
[0012]因此，例如图9所示，输入电压Vin变动，与之相应地，施加于上述功率器件1、2的峰值电压变化，然而分别施加在上述驱动电路3、4的驱动电源电压(VCC-GND，VB-VS)定常地保持恒定。由此，如图10所示，上述输出放大器7、8施加于上述各功率器件1、2的控制端子，具体来说施加于IGBT的栅极的控制电压也不受上述输入电压Vin的变化的影响而为恒定。如此，在输入电压Vin高的情况下，若上述功率器件1、2同时进行导通运行，如图10所示，与输入电压Vin低时相比较，产生短路电流增加，进而短路功率也增加的缺陷。因此，在推测输入电压Vin发生变动的情况下，需要提前预想到由输入电压Vin的上升引起的短路功率的增大，而将上述功率器件1、2的短路容量设定得稍大。
[0013]本发明是考虑到这样的情况而做出的，其目的在于提供一种即使输入电压变高也不使功率器件的短路容量增大，而能够有效地防止由短路电流引起的对上述功率器件的过热破坏的具有简单构成的功率器件的驱动电路。
[0014]技术方案
[0015]应达成上述目的的本发明的功率器件的驱动电路是适用于对输入电压进行开关，例如，对由IGBT或MOS-FET构成的功率器件进行导通/截止驱动的功率器件的驱动电路，其特征在于，具备:
[0016]输出放大器，其根据导通/截止控制信号将控制电压施加到上述功率器件的控制端子，而对该功率器件进行导通/截止驱动；和
[0017]内部电源电路，其根据上述输入电压的变化生成上述输出放大器的驱动电源电压，而使上述控制电压变化。
[0018]优选的是，在上述输入电压上升时，上述内部电源电路使上述输出放大器的驱动电源电压降低，使上述控制电压降低，而降低上述功率器件的短路电流。
[0019]具体来说，上述内部电源电路构成为例如具备:比较电路，其检测上述输入电压的上升；保持电路，在由该比较电路检测到上述输入电压的上升时，保持该输入电压；和反转放大放大器，其根据被该保持电路保持的电压而生成上述输出放大器的驱动电源电压。
[0020]其中，上述内部电源电路还可以具备:极性检测器，其进一步判断上述输入电压的变化的极性；和电压保持控制电路，其根据该极性检测器的输出而使被上述保持电路保持的电压降低。
[0021 ] 另外，上述输入电压为对交流电压进行了整流而得到的电压，述电压保持控制电路构成为在上述输入电压的峰值电压连续地降低了预定次数时，使被上述保持电路保持的电压降低。
[0022]发明效果
[0023]根据本发明的功率器件的驱动电路，在施加于功率器件的输入电压变高的情况下，根据该输入电压的变化而使对于上述输出放大器的驱动电源电压降低。由此，与之相应地，上述输出放大器施加于上述功率器件的控制端子的控制电压降低。其结果为，即使在上述功率器件中有短路电流流过，由于能够将该短路电流本身抑制为很小，从而能够抑制该功率器件的短路功率。
[0024]因此，无需像现有技术那样，提前预想到由输入电压的上升引起的短路功率的增大，而将上述功率器件的短路容量设定得稍大。因此，通过本发明的驱动电路，能够稳定地驱动具备所需要的最小限度的短路容量的功率器件，并且能够事先防止由短路电流的引起的功率器件的过热破坏。并且具备根据输入电压的变化而使对于输出放大器的驱动电源电压变化的上述内部电源电路的简单的构成。因此，还能够获得不导致驱动电路本身的构成复杂化等的效果。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的使用驱动电路而构成的电力变换器的主要部分的概略构成图。
[0026]图2是本发明的第一实施方式的驱动电路的主要部分的概略构成图。
[0027]图3是示意地表示在图2所示的驱动电路的内部电源电路中相对于输入电压Vin的变化上述驱动电源电压VA的变化的状态的图。
[0028]图4是本发明的第二实施方式的驱动电路的主要部分的概略构成图。
[0029]图5是示意地表示在图4所示的驱动电路的内部电源电路中上述驱动电源电压VA相对于输入电压Vin的变化而变化的状态的图。
[0030]图6示意地表示在本发明的电力变换器中，在输入电压Vin变高时的功率器件中的短路电流以及短路功率的变化的状态的图。
[0031]图7表示满足短路容量的栅极电压Vge的最大电压Vge-max的相对于电源电压Vcc的变动的变化的图。
[0032]图8是现有的一般电力变换器的主要部分的概略构成图。
[0033]图9是表示输入电压和驱动电路的驱动电源电压之间的关系的图。
[0034]图10是示意地表示在现有的电力变换器中，在输入电压Vin变高时的功率元件中的短路电流以及短路功率的变化的状态的图。
[0035]符号说明
[0036]1、2 功率器件(IGBT)
[0037]3、4 驱动电路
[0038]5、6 续流二极管
[0039]7、8 输出放大器
[0040]10驱动电路
[0041]11输出放大器
[0042]12内部电源电路
[0043]21电压检测单元
[0044]22 输入缓冲放大器
[0045]23模拟开关
[0046]24 保持电路
[0047]25 输出缓冲放大器
[0048]26 反转放大放大器
[0049]27比较电路
[0050]28电压保持控制电路
[0051]C电容器
[0052]COMP 比较器
[0053]Sff 开关元件
[0054]FF1、FF2 触发器(flip-flop)
[0055]T计时电路
【具体实施方式】
[0056]以下，参考附图对本发明的实施方式的功率器件的驱动电路进行说明。
[0057]图1是使用本发明的驱动电路10而构成的电力变换器的主要部分的概略构成图，与图8所示的电力变换器的相同部分使用相同符号表示。该电力变换器是分别使用本发明的驱动电路10来代替上述的现有驱动电路3、4的装置。并且以如下方式构成。在对上述功率器件I进行导通/截止驱动的高端侧的驱动电路10施加以上述功率器件1、2的串联连接点的中间电位VS为基准的预定的驱动电源电压VB，而使该驱动电路10动作。并且，在对上述功率器件2进行导通/截止驱动的低端侧的驱动电路10施加以接地电位GND为基准的预定的驱动电源电压VCC，而使该驱动电路10动作。
[0058]在此，上述驱动电路10如图1所示的概略构成那样，在其输出段具备根据导通/截止控制信号而将控制电压施加到上述功率器件1、2的控制端子，而对该功率器件1、2进行导通/截止驱动的输出放大